diseño conceptual de una p.e.a.m

7/21/2019 Diseño Conceptual de Una P.E.a.M.

http://slidepdf.com/reader/full/diseno-conceptual-de-una-peam 1/48

UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DEHIDALGO

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

MEMORIA DE EXPERIENCIAPROFESIONAL

“DISEÑO CONCEPTUAL DE UNA PLANTA DE EMULSIÓNASFÁLTICA MÓVIL (PEAM)”

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO MECANICO

PRESENTA:Saúl Zambrano Carranza.

ASESOR:Ing. José de Jesús Padilla Gómez.

MORELIA MICH. MAYO DEL 2008

Firmado digitalmente por

AUTOMATIZACION

Nombre de reconocimiento

(DN): cn=AUTOMATIZACION,

o=UMSNH, ou=DGB,

email=soporte@biblioteca.

dgb.umich.mx, c=MX

Fecha: 2011.01.11 10:32:21

-06'00'



AGRADECIMIENTOS:

A Dios por la oportunidad de venir al mundo y poder lograr una de las metas

planeadas.

A mis papás y hermanos por apoyarme económica y moralmente.

A los profesores de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Michoacana

de San Nicolás de Hidalgo por haberme impartido los conocimientos necesarios para ser

profesionista.

Al Ing. José de Jesús Padilla Gómez por la oportunidad de pertenecer al personal de su

empresa.

A todos mis compañeros de estudio.

Al Ing. Jesús Perea Núñez por impartirme clases y apoyarme en la revisión delcontenido de la memoria de experiencia profesional para obtener titulo de Ingeniero Mecánico.



I

RESUMEN

La elección del equipo depende de la aplicación que se haya de dar a laemulsión que se prepara.

La finalidad de la maquinaria para emulsificación ya se sencilla o compleja, es dividiry dispersar la fase interna de la externa, haciendo que el tamaño de partícula de la emulsiónque resulte sea suficientemente pequeño para evitar la unión y la consiguiente desintegraciónde la emulsión en el tiempo requerido de la estabilidad.

El diseño de una planta debe de ser adecuado para que no afecte el medio ambiente, esdecir que debe de ser 100% ecológica.

Una planta de emulsión se compone de tres áreas básicas

MOLINO COLOIDAL.

Dispositivo mecánico que tiene la capacidad de separar el asfalto en pequeñosglóbulos. Esta formado por un motor de alta velocidad (1000rpm – 6000rpm) con un rango deabertura en el molino de 0.25 a 0.50mm, lo que permite obtener glóbulos del orden de 1 a 10micras.

TANQUE DE SOLUCIÓN JABONOSA.

Se utiliza para mezclar el emulsificante y el agua para obtener una solución diluida de

emulsificante.

TANQUES DE ALMACENAMIENTO.

Se requieren tanques para almacenar el asfalto, el emulsificante y la emulsión final.

Para la emulsión final se recomiendan cuatro tanques para los diferentes tipos deemulsión.

Para fabricar la emulsión asfáltica se bombea el asfalto de su tanque dealmacenamiento al molino coloidal. En el molino coloidal se combina el asfalto y el

emulsificante previamente diluido y con un PH ajustado para formar la emulsión asfáltica, lacual se bombea al tanque de almacenamiento adecuado.

La temperatura de entrada del asfalto y de la solución jabonosa al molino coloidal esun factor muy importante para obtener buena calidad en la emulsión fabricada, ya que estasvariables son indispensables para controlar el contenido del asfalto y la temperatura final de laemulsión.



II

La temperatura de salida del molino coloidal no debe exceder 85ºC para evitar laebullición del agua, ya que la pérdida de agua implica una mayor concentración de asfalto enla emulsión.

Entre mas duro sea el asfalto con el que se trabaje, mayor deberá ser la temperatura de

entrada el molino para lograr su emulsificación.La solución jabonosa normalmente se alimenta a una temperatura de 45ºC.

La solución jabonosa se prepara mezclando el agua, el ácido y el emulsificante hastalograr la dispersión de este ultimo, realizándose un ajuste final del PH. Sin embargo, enalgunos casos, dependiendo de las características del producto es necesario adicionar elemulsificante al principio.

En este caso como es una planta de emulsión asfáltica móvil se compone de seis áreas.

- Un chasis.- Un diagrama de proceso de producción.- Tina de balance.- Tina de solución química.- Un generador de corriente eléctrica y diagrama de la planta.- Un tanque de gas L.P. y diagrama de gas L.P.

Cada uno de estos elementos mencionados son básicos en la construcción de la misma.

Esta planta de emulsión asfáltica móvil, con una capacidad de producción de 30toneladas por hora de emulsión, esta formada por:

Chasis:

-Marco, base de un vehiculo.-Bastidor, armazón de un vehiculo.

Diagrama del proceso de producción:

Dibujo en el que se muestra las diferentes partes o elementos para producir ótrasformar un producto.

Tina de balance:

Dispositivo de capacidad predeterminada que se usa para almacenar y como recipientedemostrativo del resultado del producto terminado.

Tina de solución química:



III

Deposito de capacidad determinada que se usa para almacenar y mezclar diferentes productos para disolver.

Generador de corriente eléctrica y diagrama eléctrico de la planta:

Aparato para la producción de energía eléctrica.



IV

INDICE

INTRODUCCIÓN 1FUNDAMENTO TEÓRICO

Teorías de emulsiones asfálticas 3Asfaltos 3Emulsificantes 4Agregados pétreos 6

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Diseño de la planta 11Chasis 11Descripción del diagrama de proceso de producción 19

Componentes del modulo de producción 21Molino coloidal 21Bomba de emulsión 23Bomba de asfalto AC20 23Bomba de solución química 24Tubería 24Tina de balance 26Tina de solución química 27Agitadores 28Calentadores 28Quemadores 29

Separador 29Andador 30Diagrama eléctrico 31Diagrama de gas LP 32EVALUACIÓN 33CONCLUSIONES 34BIBLIOGRAFIA 35ANEXOS 36



V

INDICE DE CUADROS GRÁFICAS Y FIGURAS

NOMBRE DE LA FIGURA NUMERO PAG.

Emulsión asfáltica 1 5Rompimiento de una emulsión asfáltica 2 6Agregados pétreos calizos 3 8Agregados pétreos ácidos 4 8Armado de chasis 5 11Perno para quinta rueda 6 12Armado de chasis 7 12Armado de chasis 8 13Armado de chasis 9 13

Armado de chasis 10 14Armado de chasis 11 14Armado de chasis 12 15Armado de chasis 13 15Armado de chasis 14 16Armado de chasis 15 16Chasis 16 17Pata del soporte del chasis 17 17Ejes 18 18Chasis y tinas 19 18Modulo de producción 20 19

Modulo de producción 21 19Molino 22 22Molino coloidal armado 23 22Molino coloidal montado 24 23Mezclador 25 24Tina de balance 26 26Tina de balance 27 26Armado de tina de balance 28 27Tina de solución química 29 27Agitador 30 28Calentadores 31 29Quemadores 32 29Separador 33 30Andador 34 30Diagrama eléctrico 35 31Caja de controles 36 31Diagrama de gas LP 37 32



VI

CUADROS

Agregado pétreo 1 7

Clasificación de las emulsiones según el tipo de rompimiento 2 9Tabla de elementos del modulo de producción 3 25

GRAFICAS

PREPARACIÓN DE EMULSIONES

Con 57 % de cemento asfáltico 1 36Con 58 % de cemento asfáltico 2 36Con 59 % de cemento asfáltico 3 37Con 61 % de cemento asfáltico 4 47Con 62 % de cemento asfáltico 5 38Con 63 % de cemento asfáltico 6 38Con 64 % de cemento asfáltico 7 39Con 65 % de cemento asfáltico 8 39Con 66 % de cemento asfáltico 9 40Con 67 % de cemento asfáltico 10 40



2

Todos los ingredientes de una emulsión deben de tener la propiedad de cubrir una extensaárea. Por principio el contenido de asfalto varía del 40% en algunas emulsiones comoimprimantes hasta 70% en tratamientos superficiales.

El asfalto en su forma emulsificada es un producto muy versátil. Su rendimiento puede

ser optimizado para diferentes aplicaciones, agregados, condiciones climatológicas, así comorequerimientos específicos del cliente.

Las cualidades de la emulsión son obtenidas al momento de su producción en funcióndel asfalto, emulsificante, formulación y equipo de producción.

Mezclar con precisión y consistencia los diferentes ingredientes a través de sistemas dedosificación permite obtener la calidad y el rendimiento de la emulsión deseada.



3

FUNDAMENTO TEÓRICO

Teoría De Emulsiones Asfálticas.

Para obtener excelentes resultados en la aplicación de una emulsión asfáltica es

necesario seleccionar la emulsión adecuada para cada agregado pétreo y el equipo deaplicación apropiado.

Las emulsiones son versátiles, económicas y no contaminantes, además de su fabricación yaplicación se obtiene ahorro de energía. Puede ser utilizada en frio e incluso con materiales pétreos húmedos.

Asfaltos.

El asfalto es una mezcla de hidrocarburos que incluyen grupos saturados ó parafinas,grupos nafténicos ó ciclo parafinas, grupos compuestos de anillos aromáticos y grupos

alifáticos con enlaces dobles olefinicos.Existen además numerosos componentes de asfalto, tales como compuestos de nitrógeno,

azufre, oxigeno y varios metales.

Típicamente los constituyentes del asfalto se dividen en asfáltenos (constituyentes sólidos,de alto peso molecular) y los maltenos (aceites de bajo peso molecular).

Los asfáltenos aportan la dureza al asfalto, mientras que los maltenos aportan las propiedades de ductilidad y adhesividad. Los aceites y resinas que están presentes influyen enla viscosidad ó en las propiedades del flujo de asfalto. Debido a la compleja interacción de las

diferentes sustancias en el asfalto, es prácticamente imposible predecir con exactitud sucomportamiento, especialmente en las emulsiones asfálticas.

En esencia, el asfalto es una estructura coloidal ó un emulsión donde los maltenos son lafase continua y los asfáltenos son la fase discontinua. Existen también algunos constituyentesaromáticos que se encuentran dispersos en la fase de los maltenos.

Como se menciono anteriormente la consistencia, la fuente y la composición del asfaltoson variables, lo cual afecta directamente el funcionamiento del asfalto como interfase con elagregado.

En las emulsiones asfálticas, un factor muy importante es la calidad del asfalto utilizado.El asfalto y el emulsificante deben visualizarse como un sistema que en conjunto funcionacomo un agente ligante. Ya que el asfalto debe de enlazarse con el agregado es también críticala selección apropiada del agregado.

Las mezclas bituminosas usadas en al construcción de caminos están constituidas básicamente por un sistema de dos fases, el asfalto (agente ligante) y el agregado. En tal



4

sistema, la función principal del asfalto es la de formar un enlace adhesivo con el agregado, locual se logra mediante una interacción mecánica ó química.

El enlace químico en la interfase se desarrolla al humedecer una superficie sólida con unalíquida (el asfalto puede considerarse como un líquido). Una vez que se obtiene el contacto

molecular, las dos fases pueden interactuar a través de fuerzas intermoleculares. La fuerza dela interacción depende del tipo de enlace químico formado. El enlace químico se puedeclasificar en un enlace primario ó un enlace secundario. Un enlace primario puede ser iónico,covalente ó metálico.

El enlace iónico se forma debido a interacciones electroestáticas entre átomos altamenteelectronegativos y electropositivos. Un elemento electro negativo dona electrones a los átomoselectropositivos formando iones que son responsables del enlace iónico.

El enlace covalente se obtiene cuando un electrón es compartido por dos átomos. La capaelectrónica de los átomos pierde su identidad y forma un orbital molecular alrededor de losnúcleos de los átomos que están interactuando.

Un enlace metálico es similar al enlace covalente donde los electrones son compartidos por los núcleos de varios átomos.

La calidad ó durabilidad del enlace dependerá de las propiedades del asfalto, del agregadoy de las condiciones bajo las cuales se forma el enlace.

Emulsificantes.

Las propiedades de una emulsión asfáltica dependen en gran medida del emulsificante autilizar. Un emulsificante es un agente tensoactivo que modifica la tensión superficial en lainterfase entre las partículas de asfalto y de agua, por lo que mantiene los glóbulos de asfaltoestables en suspensión y controla el tiempo de rompimiento.

Un producto químico que sea utilizado como emulsificante debe tener en su estructuraquímica dos zonas perfectamente definidas, una parte hidrófoba ó apolar (repelente al agua) yuna parte hidrófila o polar (afín al agua). Este comportamiento permite obtener unadisposición estable del asfalto en el agua, obteniendo así la emulsión deseada.

La parte polar de la molécula del emulsificante asfáltico presenta cargas libres muy positivas ó muy negativas, por lo que el emulsificante deberá encontrarse en forma de sales para obtener su funcionamiento como tales.

La mayoría de los emulsificantes catiónicos son principalmente aminas grasas, ademásde amidoaminas e imidazolinas.

Las aminas son principalmente convertidas en sales mediante la reacción con ácidoclorhídrico.



5

Las sales cuaternarias de amonio son utilizadas normalmente como aditivos, son salessolubles en agua, que no requieren de adición de ácido, presentan estabilidad y son efectivas.

De acuerdo a lo anterior, se puede afirmar que la emulsión asfáltica es una dispersión deuna fase orgánica ó aceitosa líquida (asfalto) en otra fase líquida (agua) en forma de pequeños

glóbulos. (fig. 1)

Figura 1. Emulsión Asfáltica.

Esta dispersión se obtiene por medios mecánicos (molino coloidal) y por medios físico-químicos, que consisten en la adición de agentes emulsificantes.

La presencia del agente emulsificante facilita la dispersión inicial del asfalto en el agua yevita que las partículas formadas vuelvan a unirse. Cuando este fenómeno ocurre, se dice quela emulsión ha “roto”.

Existen muchos factores que pueden afectar la estabilidad de las emulsiones, sin embargoen la práctica la rotura de la emulsión ocurre al contacto de ésta con las superficiesmoleculares de los materiales pétreos y la evaporación del agua de la emulsión. (Fig.2)



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Figura 2. Rompimiento de una Emulsión Asfáltica.

Una vez rota la emulsión, el asfalto queda firmemente adherido al material pétreo, debidoa la acción del agente emulsificante, ya que este forma un puente químico entre ambassuperficies.

El rompimiento de una emulsión es el proceso de deposición del asfalto en la superficiedel material de construcción.

Debido a que los materiales presentan características superficiales distintas, se requierede una emulsión distinta en cada caso.

Agregados Pétreos.

Los materiales pétreos se combinan con asfaltos para preparar mezclas con diversasaplicaciones. Como los agregados constituyen el 90% en peso ó mas de estas mezclas, sus propiedades tienen gran influencia en al producto terminado.

Los pétreos más empleados son piedra y escoria partida, gravas y arenas. En laconstrucción de pavimentos asfálticos, el control de las propiedades de los pétreos es tanimportante como las del asfalto.

Los agregados pétreos utilizados en la construcción de carreteras, al igual que otrassustancias, poseen cargas superficiales que se encuentran en equilibrio, generando cierta cargasuperficial. Cuando la superficie del agregado se cubre con el líquido de polaridad opuesta sesatisfacen las demandas de energía y se crea un enlace. Debido a lo anterior los agregados pétreos pueden ser hidrofílicos ó hidrofóbicos.

Se considera que los agregados con carácter ácido son hidrofílicos y los agregados básicos son hidrofóbicos. Las rocas ácidas generalmente proporcionan mayor adhesión que lasrocas básicas que contienen cuarzo y otra clase de feldespatos (tabla 1).



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TIPO DE PÉTREO. % CUARZO.CARÁCTER

ACIDO/BASEROCAS ÍGNEAS.

Granito. 30 Acido.

Riolita. 32 Acido.Rocas metamórficas.Cuarcita. 84 Acido.Pizarra. 29 -

Micacita. 37 Acido.Rocas sedimentarías.

Arenisca. 79 Acido.Arenisca caliza. 35 -

Horsteno. 93 Acido.Piedra caliza. 6 Básico.

Dolomita. 5 Básico.

Tabla 1.

Emulsión Asfáltica y Agregado Pétreo.

Como se ha mencionado anteriormente, una emulsión asfáltica, químicamente, estácompuesta por emulsificante, asfalto y agua.

El agua es el segundo mayor componente de la formulación de una emulsión, por lo quedebe de tomarse en cuenta la calidad del agua que se utiliza, ya que puede tener un gran

impacto en el funcionamiento de la emulsión. Además, el agua en general afecta directamentela reacción entre el asfalto y el agregado.

Las reacciones químicas que ocurren entre la superficie del agregado y las emulsionesdeterminan las propiedades de adhesión, cohesión, estabilidad, compatibilidad, asentamiento,curado, etc., de la mezcla. Anteriormente se consideraba a los agregados calizos comoelectropositivos y a los silicatos como electronegativos. Esto puede ser cierto siempre ycuando el agregado este seco. Cuando esta mojado, ambos agregados tienen carga negativa.

Los materiales calizos ó de materia básica, que son fragmentos de roca con alto contenidode carbonato de calcio, al ser humedecidos presentan una ionización en su superficie,

generando cargas electrostáticas de tipo negativo y compuestos básicos (fig. 3). Por otra parte,los materiales ácidos ó silitos, que son fragmentos de roca ácida con alto contenido de sílice, alser humedecidos producen una ionización en la superficie del material, formando iones decarga negativa. (fig. 4).



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Figura 3. Agregados Pétreos Calizos ó De Naturaleza Básica

Figura 4. Agregados Pétreos Ácidos o Silitos.

Las características físicas del agregado pétreo, al igual que las características químicas,deben de tomarse en cuenta, ya que juegan un papel importante para el adecuadofuncionamiento de las emulsiones en la fabricación y mantenimiento de carreteras.

Cuando la superficie de un agregado pétreo presenta rugosidad, puede haber agua ó aireatrapado entre las hendiduras de la superficie, ocasionando un mojado inadecuado.

La presencia de poros, hendiduras y capilares en la superficie de la roca dificultan la penetración del asfalto dentro de los mismos, y consecuentemente, la formación adecuada deuna interacción física del asfalto y el agregado.

La presencia de polvo en la superficie del agregado pétreo reduce la velocidad de difusióny de mojado de asfalto. En algunos casos puede llegar a formarse un enlace inadecuado entreel asfalto y el polvo.

Por su parte, las emulsiones catiónicas se obtienen empleando emulsificantes del tipocatiónico, siendo comúnmente sales da compuestos orgánicos electropositivos, como sales de



9

amonio cuaternario, clorhidratos de diaminas y poliaminas grasas, amidoaminas eimidazolinas derivadas normalmente del sobo animal ó del tall oíl.

Los clorhidratos de diamina )2( 221 HCI NH NHR R se ionizan en el agua en cationes

)( 3221 NH RR NH R y en aniones )2( CI . Estos últimos son absorbidos por el agua, mientras

que los cationes son absorbidos por los glóbulos de asfalto confiriéndoles una polaridad positiva.

Las emulsiones catiónicas presentan un carácter ácido ya que se trabaja con valores de PHmenores a 7 (normalmente de 1.5 y 4.0)

Las emulsiones se clasifican también dependiendo de la velocidad de separación delasfalto respecto al agua y su posterior disposición al material pétreo. Los términos derompimiento rápido, medio, lento y rompimiento superestable se utilizan para simplificar yestandarizar esta clasificación. (Tabla 2).

Tipo deRompimiento.

Características.Tiempo deDescarga.

Kg. Emulsif.Por toneladaDe emulsión.

% deCementoAsfáltico.

pHSolución

Jabonosa.Aplicación.

Rápido. Gran carga efectiva

Poca sedimentación

Gran adhesividad

0-10 min. 2.0 – 3.5 63 -65 2.0-3.5

Riego degravilla

Riego de liga

Medio. Buena adhesividad.

Carga efectiva.

Poca sedimentación

15-25min.

4.0 – 7.08.0

dependiendodel pétreo.

60 – 62 1.8-2.5Mezclaasfálticas

Lento. Poca Carga efectiva

Buena adhesividad

Sedimentación alta

30-60min. 8.0 – 10.0 60 -62 1.8-2.5Mezclaasfálticas

Superestable.

Asentamientoconsiderable

60min. - 24horas 10.0 – 18.0 60 -62 1.8-2.5

Mezclaasfálticas

Lechadas

asfálticas óslurry seal

Microsuperficies

Tabla. 2 Clasificaciones de las Emulsiones según el Tipo de Rompimiento.



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Se ha comprobado que en las emulsiones de rompimiento medio y lento fabricadas conmás de 6% de emulsificante de tipo poliamina, se presentan asentamientos más marcados. Estefenómeno es reversible y se soluciona recirculando la emulsión cada tercer día en caso de

tener que ser almacenada por un periodo largo de tiempo. Otra opción para evitar losasentamientos consiste en modificar la viscosidad de la fase mediante la adición de polímeros.

Es también recomendable recircular las emulsiones de rompimiento súper estable cadatercer día, ya que presentan un asentamiento considerable.

Además del agente emulsificante, otro factor importante que influye en la calidad en laemulsión asfáltica es el trabajo efectuado por el molino coloidal. Este tipo de equipos estáncompuestos por un rotor y un estator cuya separación es regulable, determinándose de estamanera la abertura de dicho molino.



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DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

DISEÑO DE LA PLANTA.

Chasis.

Bastidor, marco, armazón de un vehículo formado de dos ejes, patines y un perno rey para quinta rueda.

Se fabricó de viga de perfil tipo C con las siguientes medidas L = 1.20 m y Ancho =1m. Se colocaron formando un rectángulo como se muestra en al figura No. 5.

Figura No. 5 armado de chasis.

Posteriormente se coloco una base de placa de 5/8´´ con medidas de L = 1.20m yAncho = 1m. La cual cubre totalmente el área del rectángulo formado por las vigas, dejandouna pestaña con un ángulo saliendo en uno de los extremos de mayor longitud, a la cual se lecolocó en el centro de la misma un perno rey, también se le colocó un par de secciones delmismo perfil, las cuales se cortaron dejando una sección rectangular como se muestra en alfigura No. 6



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Figura No. 6 perno para quinta rueda.

De la construcción del primer elemento se procederá a describir la segunda sección delchasis, la cual se arma de la misma viga de perfil C, con un aspecto del chasis de un tráiler.

Se cortaron 3 vigas de 3m de longitud, las cuales se les colocaron paralelamente a unadistancia de 0.55m, colocando una cuarta viga en uno de los extremos, la cual sujeta a las 3vigas formando un rectángulo donde se coloca un perfil en el centro del rectángulo para darrigidez al sistema, el extremo que queda libre de este segundo eslabón se unirá al primero pormedio de soldadura, como se muestra en la figura No. 7.


Uniéndose con soldadura al primer eslabón del chasis, el sistema queda finalmentecomo se muestra en la figura No. 8



14

Figura No. 10

Posteriormente se colocaran ambas secciones de la forma mostrada en la figura,quedando los soportes colocados en los extremos, Figura No. 11.


Colocándose la sección anteriormente terminada en la siguiente forma, figura No. 12



15


Con la figura anterior se termina la explicación de cómo se realizo la primera seccióndel chasis, en la cual se colocará la tina de solución química y la sección donde será remolcadacon el tracto camión.

A continuación se describirá la forma de la segunda parte del chasis en la que secolocará la tina de balance y todo el sistema de bombeo y red de tuberías.

Se anexará el siguiente armado de vigas, las cuales unirán las siguientes bases (figura13). Estas son un par de vigas colocadas en paralelo a una distancia de 1m., las cuales tienenuna longitud de 60 cm y en sus extremos una apertura de 45º hasta unirse a la base quesostendrá la tina de balance, y a su vez la base del sistema de conexión de motores.

Figura No. 13

La parte que sostiene a la tina de balance se muestra en la figura 15. Se fabricó delmismo tipo de viga, dándole forma rectangular de 3m x 1.20m.



17

La parte del chasis donde se montaran las tinas, poseen 6 soportes que sostendrán el peso del chasis y de las tinas.

Figura No. 16

Figura No 17. Pata de soporte del chasis y tinas.

Base.

Soporte.

Pasador para ajuste de nivel.

Manija.

Soportefijo en elchasis.



18

Finalmente, al chasis se le colocó un sistema de ruedas, con la finalidad de permitir eltransporte de la planta de emulsión como se muestra en la figura No. 18.

Figura No. 18.

La figura No. 19 muestra el equipo armado (chasis, las tinas y los soportes), faltandosolo el montaje del módulo de producción, el cual se muestra en la fotografía No. 20

Figura No. 19 Armado de chasis y tinas.



19

Descripción del diagrama del proceso de producción.

Fotografía No.20. Módulo de producción.

Figura No. 21. Módulo de producción.

Motor y Bombade solución

química

Motor yBomba de

AC20

Motor y

molinoColoidal



21

El módulo de producción viene equipado con motores trifásicos, para mover las bombasutilizadas para bombear la materia prima con que se produce la emulsión y mover el molinocoloidal.

El módulo de producción está equipado con termómetros análogos, que ya se ha

comprobado que son mas exactos que los digitales.La función del equipo de producción es:

Dispersar el asfalto en la fase acuosa a través del molino coloidal para formar unaapropiada distribución de partículas, creando una emulsión estable y con la viscosidadrequerida.

Componentes Del Modulo de Producción.

El módulo de producción está equipado con diversas válvulas, mezclador y tuberías para obtener una buena homogenización, como se menciona a continuación:

6 Tuercas unión de 2´´17 Niples de cuerda corrida. ( de 2´´ por 2´´)3 Válvulas de globo bridadas de 2´´1 Válvula de globo roscada de 2´´1 Niple de 2´´ por 3´´1 Niple de 2´´ por 10´´ de largo.1 Tubo roscado de 2´´ de diámetro por 2.50 m de largo.

Molino Coloidal.

El molino coloidal es especialmente desarrollado para la producción de emulsionesasfálticas. Esto proporciona una fina y angosta distribución de partículas, lo que mejora laestabilidad al almacenamiento y al transporte conservando buena viscosidad, con una potenciamoderada. Todas las partes metálicas están fabricadas en acero inoxidable, el molino estámontado en una brida conectado directamente al motor eléctrico ofreciendo una instalación

compacta con buen ahorro de espacio

Se puede mencionar que este dispositivo es muy importante en todo el sistema, porquees por medio de éste que se realiza la mezcla con los demás elementos o fluidos quecomponen a la mezcla asfáltica, como son los ácidos y la solución jabonosa.



22

Tiene la capacidad de separar el asfalto en pequeños glóbulos. Esta formado por unmotor de alta velocidad (1000rpm – 6000rpm) con un rango de abertura en el molino de 0.25 a0.50 mm, lo que permite obtener glóbulos del orden de 1 a 10 micras. El molino se muestra enla figura siguiente.

Figura No. 22 Molino Coloidal.

En la figura anterior se muestran los distintos componentes del molino. Como se puedeobservar consta de 12 piezas. Una vez armado el molino adopta la forma mostrada en lafotografía siguiente:

Figura No. 23. Molino Coloidal Armado.El molino una vez armado se monta en el chasis, en los soportes colocados para ello,

el molino se montara directamente al eje del motor eléctrico por medio de bridas, quedando dela siguiente forma. Figura No.24



23

Figura No. 24 Molino Coloidal Montado.

Bomba De Emulsión

Es la encargada de suministrar el fluido al tanque de almacenamiento; cuenta con unmotor trifásico de alta eficiencia cerrado. Sus características son:

Tipo: R6ZEC.P. 5

RPM. 3420V. 220 y 440A: 12, 2/6.1

Este motor es el que acciona la bomba de emulsión de 2-1/2´´ de paletas que porsupuesto está conectada directamente al motor

Bomba De Asfalto AC20.

Este tipo de bomba cuenta con un motor trifásico de inducción alta eficiencia cerrada.

La bomba del AC20 de 2´´ de engranes (cemento ó asfalto) esta conectada el sistema pormedio de los siguientes elementos:

1 Polea de 4´´ de dos ranuras B conectada al motor.1 Polea de 14´´ de dos ranuras B conectadas a la bomba.2 Bandas BP65.

MotorEléctrico.

Ejes yBridas.

MolinoColoidal.



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El motor tiene las siguientes especificaciones:Tipo: R6ZE.C.P.:7.5.RPM: 1750.V. 220 / 440.

A: 20.01 /10.0.

Bomba De Solución Química.

Esta bomba cuenta con un motor trifásico de inducción alta eficiencia cerrada. Esta bomba de solución química de 2´´ se conectó directamente al motor de paletas. La motobombade solución química tiene las siguientes especificaciones:Tipo: R6ZE.C.P.: 5.RPM: 3490.V: 220 / 440.A: 12.2 / 16.1.

Tubería.

La tubería que entra a la tina de balance es de 2.5 pulg. de diámetro con una longitudde 2 m cédula 40, la cual está colocada en la base de la tina de balance, de forma que el fluidoentra de forma diametral, creándose movimiento de fluido en la tina.

A continuación se muestran los tipos de tubería y accesorios que se utilizaron en laconstrucción del equipo, así como el mezclador donde se unen las materias primas como son,la solución jabonosa y el AC20, esta sección está colocada justo antes de entrar al molino.Figura 25.

Figura No. 25.

Entrada de SoluciónJabonosa.

Entrada de AC20

Salida de mezcla dematerias primas.



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Tina De Balance.

FIGURA No. 26Depósito de capacidad predeterminada, esta diseñado de los siguientes elementos:

-Lámina calibre 10 de 3.05 m de longitud y ancho de 1.22 m rolándola en la forma cilindrícaquedando con diámetro de 2.10 m. La tapa se fabricó del mismo material y con la mismacircunferencia, colocándose en uno de los extremos del cilindro. En la siguiente figura semuestra el cilindro con la base.

FIGURA No 27 Armado de tina de balance.

- También se utilizaron dos tramos de redondo de 1 pulg, con longitud igual que la deldiámetro interno de la tina, colocados en la parte superior como soporte y reforzamiento de lamisma, colocándole también un anillo de diámetro exterior igual que el de la tina de balance,



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fabricado con viga de canal de 3´´ colocado en el otro extremo del tanque, como se muestra enla figura siguiente.

Figura No. 28 de armado de tina de balance.

Tina De Solución Química y Sus Componentes.Sus principales elementos son: (Figura No 29.)Lámina calibre 3/16”: la lámina se tiene en secciones de 1.22m x 5.60m, y son 6 piezas

las cuales se soldaron para dar forma a la tina de solución química, cuya longitud final es de7.32m x 1.5m x 2.40m, dando un volumen total de 26.352 m3. En su interior se colocaron loschacuacos y quemadores, los cuales permitirán que la solución mantenga una determinadatemperatura; se colocó el separador en el centro de la tina, para proporcionar movimiento alfluido junto con los agitadores.

Figura No. 29 Tina De Solución Química.



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Agitadores.

Estos elementos originan la turbulencia necesaria para que la mezcla circule en toda la tinade solución. Se forman de tramos de barra redonda, la cual tiene 3 pares de paletas ó propelasen uno de sus extremos, en el otro una polea la cual dará el movimiento a las paletas ó

propelas y estas serán accionadas por un motor eléctrico, el cual estará directamenteconectada a la polea de las paletas por medio de bandas que van en el eje del motor. En totalson 4 sistemas iguales:

motores de 1HP, 1750 RPM. poleas de 15`` de diámetro de aluminio de una ranura en V. poleas de 2´´ de diámetro de aluminio de una ranura en V.

Las paletas ó propelas estarán girando a 234 rpm. Los sentidos de las propelas seráncontrarios para que el fluido circule correctamente. La forma se muestra en la figura No. 30

Figura No.30 Agitador.

CALENTADORES.

Son tres tubos que funcionan como calentadores y son colocados en el centro de la tina,longitudinalmente y colocados paralelamente a una distancia de 0.50 entre ellos, los chacuacosse fabricaron con tubo de 4 pulg. de diámetro y una longitud de 4.70 m horizontal y 1.50 mvertical; como se muestrea en la figura 31.



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Figura No.31 Calentadores.

Quemadores.

Por estos elementos pasará el combustible (en este caso gas). Su diámetro es de 8´´ encasi toda sui sección y en uno de los extremos comienza a estrecharse hasta un diámetro de 4´´que se unirá con el resto de la tubería. Figura No 31.

Figura No.32. Quemadores.

Separador.

Como ya se mencionó, este elemento es también parte de la tina de solución química.Se forma con placas que forman un rectángulo de 5 m de longitud, un ancho de 1.2 m y ¼ ´´de espesor. Colocada longitudinalmente en el centro de la tina, cumplirá la función de dar



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rotación a la solución química, esto es, que por medio de los agitadores y el separador lasolución rotará circularmente en todo el perímetro de la tina. Figura No. 33

Figura No. 33 separador de solución química

Andador de PTR y reja acero.

Con la misma longitud de la tina, está colocado en uno de los costados del equipo, lo que permitirá desplazamientos a lo largo de la tina de solución química, para observar la operacióncorrecta del equipo. Figura No. 34.

Figura No. 34 Un andador de PTR y reja acero.



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Diagrama eléctrico.

Figura No. 35

La Caja de control de la planta de emulsión móvil consta de tablero de control y losdiferentes componentes electrónicos. Por medio de este tablero se accionan y se observa elfuncionamiento de cada motor que interviene en el proceso de preparación de la emulsión.

Solo se mencionará el dispositivo electrónico con el que cuenta esta planta de emulsióncomo parte de la misma.

Fotografía: Caja De Control Parte Exterior. Fotografía: Caja De Control Parte Interior.

Figura No 36



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Diagrama De Gas LP.

Características del tanque estacionario de gas LP y accesorios.

Norma NOM 012/3-SED6-2003

Capacidad nominal de agua: 180 lts.Presión de diseño: 1.72 MpaPeso de la tapa: 66 Kg.Diámetro interior: 50 cm.Longitud total: 100 cm.Tubería de cobre para gas de ½´´.Válvulas par gas de ½´´.Manguera flexible con quemador.

Figura No. 37

Válvulas par gas de ½´´.

Tanque Estacionario De Gas.

Tubería de cobre para gas de ½´´.



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EVALUACIÓN

El diseño de una planta debe de ser tal que no afecte el medio ambiente, es decir que

debe de ser 100% ecológica.Por razones ecológicas esta planta no esta dotada con caldera ó calentadores para

productos asfálticos, sin embargo pueden estar equipado con resistencias eléctricas paracalentar, algunos sistemas ó ductos para evitar la obstrucción de líneas; además elcalentamiento del producto asfáltico almacenado se logra mediante gas L.P. El sistema de gasno requiere de agua, por lo tanto no produce incrustaciones de álcalis a la tubería, no consumecombustibles ni aceite térmico y no contamina, que es el objetivo planteado inicialmente.

Las emulsiones son versátiles, económicas y no contaminantes, además de su fabricación yaplicación se obtiene ahorro de energía. Puede ser utilizada en frio e incluso con materiales pétreos húmedos.



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CONCLUSIONES

Se cumple el objetivo de explicar el proceso construcción, a detalle, de cada uno de loselementos de los que consta una PLANTA DE EMULSIÓN ASFÁLTICA MÓVIL, comotambién se explica el proceso de elaboración del producto.

Además de describir las partes que componen el equipo, se construyó, operando cada unode sus elementos correctamente.

Se concluye también que el producto final (emulsión asfáltica) deberá poseer buenacalidad y consistencia y como se explicó, el asfalto en su forma emulsificada es un productomuy versátil. Su rendimiento puede ser optimizado para diferentes aplicaciones, agregados,condiciones climatológicas, así como requerimientos específicos del cliente.

Las cualidades de la emulsión son obtenidas al momento de su producción en funcióndel asfalto, emulsificante, formulación y equipo de producción.

El valor de una planta de emulsión se amortiza a largo plazo, igual que el producto quese obtiene de ella. Utilizándola de la manera correcta, puede ser una herramienta útil paraoptimizar el resultado final en la construcción y conservación de caminos.



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BIBLIOGRAFÍA.

Reciclados asfálticos S.A.Manual de operación, planta de emulsiones asfálticas

Edición especial para:SIMMEX (servicios de ingeniería mecánica de México) y/oING. J. JESUS PADILLA GOMEZ.

MORELIA, MICH. NOV. 1999

Manual de instalaciones eléctricas y mecánicas en edificiosTOMO IIPRIMERA EDICIONWilliam K. Y. TaoRichard R. Manis

Editorial PRENTICE HALL

ElectricidadHARRY MILEAFTOMO 1-7LIMUSA Noriega Editores

PAGINAS DE INTERNEThttp://www.yahoo.com.mx

http://www.google.com.mx http://www.esmas.com

http://www.pinturasyemulsiones-capufe.com.mx http://www.plantasdeasfalto.com.mx/otrosproductos4.htm http://prodigy.msn.com

http://www.yahoo.com.mx/


http://www.google.com.mx/


http://www.esmas.com/


http://www.pinturasyemulsiones-capufe.com.mx/


http://www.plantasdeasfalto.com.mx/otrosproductos4.htm


http://prodigy.msn.com/










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ANEXOS.Gráficas de ayuda para controlar el contenido de asfalto en la preparación de una

emulsión, basándose en temperatura de la solución jabonosa y del asfalto.

Grafica No. 1

Grafica No. 2



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Grafica No. 3

Grafica No. 4



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Grafica No.5

Grafica No. 6



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Grafica No. 7

Grafica No 8



Grafica No. 9

diseño conceptual de una p.e.a.m

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