FUNCIONAMIENTO DE UNA PLANTA ASFALTICA (planta continua) Una Una plan planta ta asfá asfált ltic ica a con continu tinua a es una una inst instal alac ació ión n que que entre ntrega ga mezc mezcla la asfá asfált ltic ica a ininterru ininterrumpid mpidame amente, nte, por lo que es necesario necesario alimenta alimentarla rla continua continuamen mente te con agregad agregados os pétreos y asfalto. Para conocer el funcionamiento de esta instalación, se la dividirá en cuatro sectores o áreas básicas. 1º Descarga de materias primas (áridos y asfalto). 2º Alimentación y secado de áridos. 3º Mezclado de áridos y asfalto. 4º Transporte de la mezcla al silo de almacenamiento final. Además, se incluyen los riesgos presentes en el control de calidad (laboratorio de control) tanto por los materiales como por los equipos que se emplean.
DESCARGA DE MATERIAS PRIMAS El área de descarga de materias primas se refiere al momento en que se depositan los áridos en la planta y su traslado y descarga a los buzones de acopio, proceso efectuado con maquinaria pesada (generalmente cargadores frontales), así como también la llegada del asfalto y su descarga a los estanques de almacenamiento, y descarga de combustible.
PRIMER SECTOR Estanque de asfalto, petróleo, caldera (calentamiento de aceite térmico)
Descarga de Asfalto El cemento asfáltico que se emplea en la confección de las mezclas es llevado a la planta en camiones cisterna que lo descargan en estanques destinados para este efecto. Estos estanques se encuentran próximos a las instalaciones del proceso de secado de áridos y mezclado.
Descarga de Combustible (petróleo) El petróleo necesario para el funcionamiento de la planta es llevado en camiones y se descarga en estanques destinados a este efecto. Estos estanques se encuentran próximos al resto de las instalaciones, formando un circuito con la caldera alimentada por este combustible y los estanques de asfalto. Este combustible alimenta, además, el quemador-soplador del horno secador de áridos. También alimenta el equipo generador de electricidad, cuando no se cuenta con energía externa.
Caldera Esta caldera a petróleo calienta el aceite térmico, que se hace circular por serpentines a una temperatura de 220°C dentro de los estanques de asfalto, a fin de mantener el asfalto a una temperatura de alrededor de 160°C. Normalmente esta caldera es de funcionamiento automático y es de baja presión y aunque no requiere un operador en forma permanente, éste debe preocuparse de que todos los controles funcionen adecuadamente.
SEGUNDO SECTOR Descarga y acopio de áridos en planta, transporte de áridos a buzones de almacenamiento y cintas transportadoras Los áridos son descargados en la planta y depositados en sectores (canchas) previamente establecidos (libres de contaminación) y debidamente clasificados según tipo de árido. Desde estas áreas se retira el árido, de acuerdo a las necesidades de la mezcla, y es transportado por un cargador frontal hasta los buzones.
Buzones de almacenamiento de áridos Normalmente se utilizan 4 buzones o silos, cada uno con una granulometría (tamaño) de árido diferente, según necesidades de la mezcla asfáltica. En esta área un trabajador, mediante una varilla, mantiene la circulación de los áridos, evitando que el material se adhiera a las paredes de los silos y al mismo tiempo que caigan materiales extraños (ramas, palos, papeles), que puedan contaminar la mezcla. Este trabajador está expuesto a caer en los buzones o ser atropellado por los vehículos de carga. En algunas plantas asfálticas más modernas, a los buzones se les ha incorporado un motor vibrador, que permite la continuidad en la descarga del material en ellos y eliminando la presencia del trabajador.
ALIMENTACION Y SECADO DE ARIDOS Esta etapa se inicia cuando la cinta general de los buzones deposita el árido dosificado en otra cinta transportadora que eleva los áridos hasta el secador/mezclador, produciendo el proceso de secado y calentamiento del árido. En la cinta transportadora está incorporado el mecanismo de pesaje del árido, que controla la cantidad necesaria para la posterior mezcla. El tambor secador y mezclador es un cilindro que gira en forma inclinada, con aspas interiores que desplazan los agregados pétreos hacia abajo. Está apoyado sobre polines. Su sistema motriz es mediante aro dentado montado alrededor del cilindro y engranajes (motoreductor). En la parte superior, por donde ingresa el árido, se encuentra el soplador-quemador que tiene como función principal secar completamente el árido. Luego lo calienta para que alcance la temperatura de mezclado (160 C aproximadamente), para luego ser mezclado con el asfalto. °
PROCESO DE MEZCLADO DE ARIDOS Y ASFALTO En esta fase se produce la mezcla de los áridos con el asfalto. El asfalto caliente a 160 ºC ingresa por la parte inferior del tambor, donde se mezcla con el árido que ha llegado a esta parte del proceso con igual temperatura.
To d o e s t o e s c o n t r o l a d o computacionalmente en la cabina de control de la planta, donde se llevan todos los registros del proceso.
DESCARGA DE LA MEZCLA Y TRANSPORTE A SILO DE ALMACENAMIENTO FINAL PRIMER SECTOR Una vez que se ha producido la mezcla, ésta es extraída del tambor mezclador y a través de una cinta transportadora es elevada hasta el silo de acopio. Este silo se diseña de manera que por debajo de él puedan ubicarse los camiones para recibir la mezcla y luego trasladarla al lugar de colocación en obra.
SEGUNDO SECTOR Previo al carguío de la mezcla caliente es necesario el limpiado y/o lavado de las tolvas de los camiones para eliminar costras o restos de mezcla sucia. Luego, los camiones se colocan debajo del silo para recibir la carga de mezcla. En esta operación el operador del silo se ubica en una plataforma lateral elevada que le permite verificar el carguío homogéneo del vehículo. Además, en esta etapa, el personal del laboratorio saca muestras de mezclas para ser analizadas como control de calidad. Luego, el camión tolva se ubica en un sector lateral de la planta, donde es cubierto con una carpa de protección antes de emprender su viaje.
SISTEMAS DE CAPTACION DE POLVO En el proceso de secado y mezclado de los áridos y el asfalto se produce desprendimiento de polvo, debiendo evitarse su propagación al aire (contaminación atmosférica). Existen normalmente dos sistemas de captación:
· Sistema de Captación Vía Húmeda, que se utiliza principalmente en instalaciones provisionales. Consiste en la humectación del polvo al final del proceso de mezclado, saliendo por un lado el vapor de agua, producto de la temperatura del material (160 C) y, por otro, los lodos, que son guiados hasta una piscina donde se depositan y decantan y permite que el agua vuelva a recircular en el sistema. °
· Sistema de Captación Vía Seca, que se utiliza en instalaciones permanentes. Consiste en un sistema de captura del polvo, al final del proceso de mezclado, haciéndolo pasar a través de un ciclón y/o filtros de mangas donde se capta el polvo impulsado por extractores. Al final del proceso sale vapor, producto del secado de los áridos.
LABORATORIO DE CONTROL El laboratorio de control tiene por objetivo controlar la calidad de los materiales que ingresan a la planta y de las mezclas que se producen. Para las pruebas de control de las mezclas se emplean fuertes solventes que separan el asfalto de los agregados. Los solventes empleados son normalmente el tricloroetano o tricloroetileno.
En el control de calidad, para determinar la cantidad de asfalto en la mezcla, se pueden emplear equipos generadores de radiación ionizante, llamados "Lectores Nucleares". Los operadores a cargo de estos equipos deben tener una licencia de operación otorgada por el Servicio de Salud del Ambiente y utilizar placas de control dosimétrico (semestral), controladas por la Comisión Chilena de Energía Nuclear. Estos equipos deben encontrarse en un lugar cerrado con acceso restringido y bien señalizado. A pesar de los bajos niveles de radiación producidos por el Lector Nuclear, el personal no tiene que confiarse de esta situación y debe exponerse sólo el tiempo estrictamente necesario a esta operación, adoptando las recomendaciones del fabricante.
MANTENCION DE LA PLANTA El personal de mantención de una planta asfáltica está permanentemente ejecutando actividades como: 1. Revisión y recambio de correas/poleas en las cintas transportadoras. 2. Revisión y reparación de cadenas y motores. 3. Revisión, reparación o recambio de cañerías de asfalto, petróleo, aceite térmico, etc. 4. Reparación de estructuras soportantes del equipo. 5. Revisión y reparación de instalaciones eléctricas. 6. Lubricación y engrase de mecanismos. 7. Construcción de elementos para la planta. 8. Reemplazo y limpieza de las paletas elevadoras del tambor mezclador al silo de almacenamiento.
FUNCIONAMIENTO DE UNA PLANTA ASFALTICA (planta discontinua) En una planta asfáltica discontinua, los agregados son combinados, calentados, secados, dosificados, y mezclados con el cemento asfáltico para producir una mezcla asfáltica en caliente; estas plantas se componen de las siguientes partes:
Tolva fría Compuerta de alimentación en frío Elevador de material en frío Secador Colector de polvo Chimenea de escape Elevador de material en caliente Unidad de mezclado o amasadero Depósito de cemento asfáltico caliente Unidad de cribado Tolvas calientes Caja pesadora Depósito de relleno mineral Cuba de pesado de asfalto.
Disposición típica de las partes que conforman una planta discontinua
PROCESO DE PRODUCCIÓN: Los agregados fríos almacenados en las tolvas son alimentados a las bandas transportadoras por medio de compuertas de alimentación. Las bandas transportadoras descargan los agregados en el secador. Los colectores de polvo remueven cantidades indeseables de polvo del escape del secador. Los gases restantes son eliminados a través de la chimenea de escape. Los agregados ya secos y calientes son llevados hacia la unidad de cribado, la cual separa el material y los deposita en tolvas calientes para un almacenamiento temporal. Luego, los agregados son descargados dentro de la cámara mezcladora o amasadora. El cemento asfáltico caliente, proveniente del tanque de almacenamiento es bombeado hacia la cubeta pesadora de asfalto, la cual pesa el cemento asfáltico antes de ser descargado a la cámara mezcladora, en donde es combinado en su totalidad con los agregados y el relleno mineral. La mezcla asfáltica en caliente finalmente es descargada en el camión, ó almacenada en silos.
REQUISITOS QUE DEBEN CUMPLIR LAS PLANTAS ASFÁLTICAS Característica Requisitos Calibración de la planta La Contratista debe presentar un informe escrito detallado de la calibración de cada elemento de la planta actualizada y previa a la ejecución del tramo de prueba.
Alimentación de agregados pétreos Cantidad de silos de dosificación en frío al menos igual al número de fracciones de los áridos que componen la fórmula de obra adoptada. -Contar con dispositivos que eviten la contaminación de las distintas fracciones entre tolvas. -Durante la producción cada tolva en uso debe mantenerse con material entre el 50 y el 100 % de su capacidad. -Debe contar con zaranda de rechazo de agregados que excedan el tamaño máximo.
Almacenamiento y alimentación de ligante asfáltico -Debe poder mantener la temperatura de empleo. -Debe contar con recirculación constante. -El sistema de calefacción debe evitar sobrecalentamientos. -Debe contar con elementos precisos para calibrar la cantidad de ligante asfáltico que se incorpora a la mezcla.
Alimentación de filler de aporte Debe disponer de instalaciones para el almacenamiento y adición controlada a la mezcla. El filler de aporte, al igual que las fibras, deben ser incorporados a través de silos independientes de los silos en frío para áridos.
Calentamiento y mezclado El proceso de calentamiento no debe contaminar con residuos de hidrocarburos no quemados a la mezcla. La temperatura máxima de la mezcla no debe exceder de 185 ºC, en el caso de ligantes modificados, y 170 °C en el caso de ligantes convencionales.
Almacenamiento y descarga de la mezcla Tanto en el almacenamiento como en la descarga de la mezcla asfáltica debe evitarse la separación de materiales (segregación de materiales) y la pérdida de temperatura localizada en partes de la mezcla (segregación térmica).
Emisiones Debe contar con elementos que eviten la emisión de polvo mineral a la atmósfera.
OPERACIONES ESPECIALES PARA PLANTAS CONTINUAS DISPOSITIVOS DE DOSIFICACIÓN , CONTROL Y CALIBRACIÓN Cuando se efectúe un control de los agregados por volumen, cada tolva de almacenamiento individual dispondrá de una compuerta regulable exactamente para formar el orificio de dosificación volumétrica. Las aberturas de salidas de la tolva serán calibradas por medio del pesaje de muestras en balanzas que podrán tener un error del 0.5 % sobre el peso indicado. Cuando se requiera de filler mineral éste será introducido a la mezcladora desde una tolva individual equipada con un dispositivo exacto para la dosificación.
MEZCLADORA La planta estará dotada de una mezcladora continua, de diseño capaz de producir una mezcla uniforme dentro de los límites de tolerancia fijados por la fórmula maestra de obra. La paletas serán reversibles y de ángulo ajustable, para calibrar el peso de la mezcla. La planta deberá disponer de los datos de fábrica que señalen el régimen de alimentación de los agregados por minuto, para operación a velocidad normal, dispondrá de una regla limnimétrica que indique el contenido neto volumétrico de la mezcladora.
TIEMPO DE MEZCLADO Para calcular el tiempo de mezclado en un mezclador continuo se divide el peso (en kilos) de su contenido, para el peso (en kilos) del volumen de mezcla producido por segundo. Para calcular el peso del contenido del mezclador se hace funcionar la instalación hasta que el flujo de mezcla a través de ella sea constante.
RENDIMIENTO DE LAS PLANTAS Los precios de producción se inclinan a favor de las grandes plantas, cuyo funcionamiento exige casi el mismo personal y cuya inversión por unidad de producción es menor.
La duración de un ciclo de producción en una planta asfáltica discontinua puede establecerse entre 40 y
90 seg.
El rendimiento de las plantas asfálticas oscila entre 10 Ton/h para la de menor producción y 250 Ton/h en las de más elevado rendimiento
.
La tabla muestra la distribución del tiempo de un ciclo medio de funcionamiento de una planta en segundos: Unidades de las plantas discontinuas
Tiempo (seg.)
Descarga de los áridos
0
Inyección del asfalto
4
Descarga de filler
5
Cierre de la tolva de filler
15
Cierre de la tolva de los áridos
16
Cierre de la válvula del cemento asfáltico
25
Abrir la compuerta de la mezcladora
52
Cierre de la compuerta de la mezcladora
60
CONTROL DE LAS PLANTAS ASFÁLTICAS Para lograr una fabricación de mezclas asfálticas que cumpla las especificaciones es necesario que se dispongan de personal especializado y materiales indispensables. Como mínimo, debe contarse con que se pueda efectuar lo siguiente:
-Curvas granulométricas de todos los áridos que se suministren.
-Determinación de los equivalentes de arena.
-Toma de temperaturas de los áridos a la salida del secador, del asfalto a la entrada del mezclador y del producto fabricado.
-Comprobación de las balanzas con pesos o taras.
Para realizar una inspección completa de la instalación se debe cumplir con los siguientes puntos:
1. Hacer una inspección completa preliminar de todas las unidades de la instalación. 2. Inspeccionar el almacenaje de áridos. 3. Inspeccionar la calibración y fijación de las compuertas del alimentador en frío. 4. Inspeccionar las instalaciones de secado. 5. Inspeccionar los tamices de material caliente 6. Inspeccionar las tolvas de material caliente. 7. Comprobar las balanzas para pesado de los áridos y el asfalto. 8. Inspeccionar el mezclado. 9. Observar de cerca tantas masadas como sea posible, tomando sus temperaturas. 10. Tomar muestras y hacer sobre las muestras los ensayos necesarios. 11. Determinar el pesado de la mezcla y las cantidades a pagar. 12. Realizar ensayos de densidad sobre probetas tomadas en la obra para determinar si la compactación cumple con lo especificado. 13. El inspector debe llevar nota completa de los materiales recibidos, ensayos sobre los materiales y las mezclas, contenidos de la mezcla, etc.
OPERACIONES ESPECIALES PARA PLANTAS DISCONTINUAS
BALANZAS DE DOSIFICACIÓN: Los dispositivos que se utilizan para dosificar tanto los agregados como el material bituminoso son las balanzas que deben cumplir con las características indicadas en la tabla:
BALANZAS
AGREGADO
Precisión*
División
de
máximo
0.5 %
5 Kg
1 Kg
45 Kg 1.5
5 Kg 1.15
Veces mayor que el
Veces mayor que el
peso del agregado en cada
peso del asfalto en cada
parada
parada
al
inicio del funcionamiento Capacidad da balanza
BITUMINOSO
0.5 %
la
escala Peso
MATERIAL
la
BALANZAS DE DOSIFICACIÓN: Las balanzas serán de tipo dial sin resortes, de fabricación comercial reconocida; tanto para el agregado como para el asfalto deberán las mismas deben ser calibradas tantas veces como el fiscalizador lo juzgue conveniente.
MEZCLADORA: La mezcladora estará conformada por paletas giratorias dobles para mezcla tipo amasado, con un número suficiente de paletas, para producir una mezcla homogénea y dentro de las tolerancias fijadas por la fórmula maestra de obra.
La separación entre ejes y paletas será tal que no cause fracturación del agregado grueso al momento del mezclado. M ezclador demasiado llen Llenado correc del mezclador
Mezclador mu y vacío
TIEMPO DE MEZCLADO:
El tiempo de mezclado debe ser suficiente para que todos los agregados estén recubiertos del material bituminoso y se logre una mezcla uniforme; generalmente se emplea un tiempo de 1 min; pero se sugiere que la planta comience a operar con un ciclo de mezclado de 30 seg.
El tiempo de mezclado, en cada tipo de planta, puede ser ajustado dentro de los límites de las especificaciones siguiendo el procedimiento descrito en la norma AASTHO T 195, determinando el grado de revestimiento de partículas para mezclas bitumen- agregado.
A continuación se describe el procedimiento para determinar el tiempo de mezclado:
1-
Se toman tres muestras de la mezcla en caliente inmediatamente después de que ésta
es descargada del mezclador.
2-
Las muestras son inmediatamente tamizadas, mientras están calientes, a través del
tamiz de 9.5 mm (3/8 in) y el de 4.75 mm (N° 4). El sacudimiento del tamiz debe ser mínimo.
3-
Las partículas son luego colocadas sobre una superficie limpia, en una capa de una
sola partícula de espesor.
4-
Las partículas son luego colocadas sobre una superficie limpia, en una capa de una
sola partícula de espesor.
6-
Cada partícula es luego examinada contra la luz directa del sol. La partícula se clasifica
como “parcialmente revestida” y “totalmente revestidas”.
7-
El
porcentaje
de
partículas
revestidas,
para
una
muestra, se calcula usando la siguiente fórmula:
Si el promedio de las tres muestras es mayor que el especificado se puede usar un tiempo menor de mezclado. Si el promedio es menor que el especificado, el tiempo de mezclado se debe aumentar en intervalos de 5 seg, hasta que se obtenga la condición deseada.
En la visita realizada a la planta de Asfalto de SIMPCA pudimos observar y conocer que es la más moderna en cuanto a producción de asfalto se refiere. Es una planta que funciona de dos maneras: Manual y Automáticamente...
Es la única planta automatizada de la región y es capaz de producir 200 toneladas diarias. Su sistema computarizado de control de proceso fue diseñado y fabricado íntegramente en nuestro país y posee ciertas características técnicas que le dan una cierta ventaja con respecto a las demás de la zona. Todo el aparataje técnico está distribuido en módulos portátiles lo que hace ver que la Planta es, inclusive, una planta móvil. Posee 4 modulos principales a saber, El modulo de TOLVAS de los agregados, el HORNO y mezclador de asfalto, el silo de descarga final y el modulo de calentamiento de líquido o asfalto. El proceso se inicia con la carga de los agregados a las tolvas, estas se clasifican de acuerdo al material que contienen, cada una está destinada a un material en específico. Dependiendo del tipo de mezcla y de las cantidades necesarias de agregado estas van transportando el material por unas correas hasta el horno mezclador. Estas correas poseen una balanza automática que indica la cantidad de material que se está cargando para así distribuir solo lo necesario. Luego de cargados los agregados (arrocillo, piedra o arena) y depositados en el horno mezclador la computadora determina, conociendo el valor de humedad de los agregados, la cantidad de asfalto líquido necesario para cohesionar los agregados a fin de formar el asfalto o producto final. El tipo de asfalto más común es el número II el cual consta de una 75% de arrocillo, 25% de arena y un 5.5% de líquido. Como ya sabemos la mezcla asfáltica para pavimento debe poseer una temperatura en un intervalo que va de 120º a 160ª, menos o más de allí descalifica el asfalto para su uso. La computadora se encarga de calentar la mezcla hasta la temperatura deseada, para luego depositarla en la tolva o silo de descarga de donde irá a los camiones para su traslado. Este silo de descarga tiene una capacidad de 50 toneladas. La variedad técnica que posee esta planta reside en los filtros de arena que posee. Estos recogen el polvillo extraído de los agregados, el cual es muy perjudicial para el asfalto puesto que reduce la resistencia al deslizamiento formando las conocidas manchas negras en el pavimento. Este polvillo recogido es expulsado de la máquina por medio de una correa de evacuación por donde además son expulsados los restos de mezcla que habían en la máquina.
