fresado de pavimentos

FRESADO Y RECICLAJEpor J. Don Brock, PhD., P.E.

Boletín técnico T-127S

ASTEC anima a sus ingenieros y ejecutivos a redactar artículos que sean de valorpara los miembros de la industria de mezcla de asfalto caliente (HMA). La compañíatambién patrocina actividades de investigación independiente cuando lo estimaapropiado y ha coordinado la redacción conjunta con empresas competidorasde la industria. La información se divulga a las partes interesadas a través deboletines técnicos. El propósito de los boletines técnicos es poner la informacióna disposición de la industria de HMA a fin de contribuir al proceso de mejoramientocontinuo que beneficia a la industria.

1

CONTENIDOINTRODUCCION ................................................................................... 2FRESADO.............................................................................................. 4RECICLAJE ........................................................................................... 9

AHORROS DEL RECICLAJE ....................................................... 9ADQUISICION Y PREPARACION DEL RAP

(PAVIMENTO ASFALTICO RECUPERADO) .................. 11DISEÑO DE LA MEZCLA ........................................................... 15

EQUIPO PARA RECICLAJE............................................................... 15PLANTAS DOSIFICADORAS ..................................................... 16PLANTAS MEZCLADORAS DE TAMBOR ................................. 20

CONCLUSION ..................................................................................... 23

2

INTRODUCCIONLas máquinas fresadoras de pa-vimentos asfálticos pequeñasse introdujeron por primera vezalrededor de 1970. Su desarro-llo se había extendido con rapi-dez para mediados de la déca-da de los años 70. Las máqui-nas originales tenían anchos decorte muy estrechos. Sin embar-go, para 1976 las máquinas po-dían cortar un carril completo de4 metros de ancho. Las prime-ras máquinas necesitaban mu-cho mantenimiento y eran pocofiables. Los dientes de cortecostaban de US$3,00 aUS$5,00† cada uno y durabanpoco. Ahora cuestan mucho me-nos y duran más.Desde la década de 1970, lasfresadoras han crecido en tama-ño y potencia. Ahora son muysimples, confiables y de alta ca-pacidad. El desarrollo de losdientes de corte ha tambiénavanzado de modo significativo.Hoy día el costo medio de undiente de corte es de US$2,00y su duración equivale a la detres dientes de los modelos an-teriores más caros. La vida útilmás prolongada de los dientesreduce de modo significativo eltrabajo necesario para reempla-zarlos. Y la potencia más altaaumenta la velocidad de pro-ducción y reduce los costos demodo significativo.La Figura 1 muestra el costotípico de fresado a finales de losaños 70 y al principio de los 80

† Todos los costos se indican enDólares EE.UU.

COSTO DE FRESADO DE MEDIO CARRIL A PRINCIPIOS DE LA DECADA DE LOS 70

COSTO/HORAPRODUCCION (m2/h)PRODUCCION (t/h)COSTO/m2

COSTO/tCOSTO/HORAPRODUCCION (m2/h)PRODUCCION (t/h)COSTO/m2


COSTO/t


COSTO/t

US$315,00104563,5

US$ 0,30US$ 5,03US$320,00

72799,20

US$ 0,44US$ 3,92US$345,00

585100

US$ 0,59US$ 3,45

US$390,00502113

US$ 0,78US$ 3,45

Basado en el uso de una máquina fresadora de medio carril BG RX-40 ó CMI PR 450 (modelo de los años 70) funcionando 750 horas/año.

25,4 mm

50,8 mm

76,2 mm

101,6 mm

Figura 1

Figura 2

Figura 3COSTO ACTUAL DE FRESADO DE MEDIO CARRIL

25,4 mm

50,8 mm

76,2 mm

101,6 mm

ALTO* BAJO**




COSTO/t


COSTO/t

US$244,00156690,7

US$ 0,16US$ 2,69US$250,00

1129127

US$ 0,22US$ 1,97US$260,00

1066181

US$ 0,24US$ 1,44

US$300,001087254

US$ 0,28US$ 1,18

US$182,002090118

US$ 0,09US$ 1,54US$195,00

1421163

US$ 0,14US$ 1,20US$225,00

1338227

US$ 0,17US$ 0,99

US$250,001296295

US$ 0,19US$ 0,85

Basado en el uso de una máquina fresadora de medio carril Roadtec RX-60 funcionando 750 horas/año.* Mano de obra de alto costo y agregado abrasivo (granito)** Mano de obra de bajo costo y agregado suave (piedra caliza)

3

para una fresadora de mediocarril con un motor de 450 HP.La Figura 2 ilustra una máquinatípica de esa época. La Figura3 muestra el costo de fresadoanticipado con una máquina demedio carril de alta capacidaddisponible hoy día. La Figura 4muestra una máquina típica dela actualidad.Las fresadoras de carril comple-to pueden reducir los costos aunmás. La Figura 5 muestra elcosto de operación de una má-quina típica de carril completocon motor de 700 HP. La fresa-dora de carril completo ofrecegrandes ahorros en compara-ción con una máquina de mediocarril porque no es necesario re-troceder y hacer una segundapasada. Así, ahorra una horacompleta por cada hora que tra-baja. La Figura 6 muestra unamáquina típica. Como puedeverse a partir de estas compara-ciones de costos, el costo delfresado es hoy considerable-mente menor de lo que era haceunos 10 a 12 años.Muchos contratistas y agenciasgubernamentales no estánconscientes de las reduccionesde costo logradas en años re-cientes. Por consiguiente, noutilizan las máquinas de modotan efectivo como pudieran. Lasdescripciones siguientes expli-can las muchas ventajas del fre-sado tanto para las agenciasgubernamentales como paralos conductores.

Figura 4

COSTO ACTUAL DE FRESADO DE CARRIL COMPLETO

25,4 mm

50,8 mm

76,2 mm

101,6 mm

COSTO/HORAm/minPRODUCCION (m2/h)PRODUCCION (t/h)COSTO/m2

COSTO/tCOSTO/HORAm/minPRODUCCION (m2/h)PRODUCCION (t/h)COSTO/m2



COSTO/t

US$388,0022,9

4354260

US$ 0,09US$ 1,49US$388,00

12,22322278

US$ 0,17US$ 1,40US$388,00

8,51625291

US$ 0,24US$ 1,33US$388,00

7,61451347

US$ 0,27US$ 1,12

US$337,0026

4932295

US$ 0,07US$ 1,14US$337,00

152903347

US$ 0,12US$ 0,97US$337,00

112032364

US$ 0,17US$ 0,93US$337,00

9,11741416

US$ 0,19US$ 0,81

Basado en el uso de una máquina fresadora de carril completo Roadtec RX-70 funcionando 750 horas/año.* Mano de obra de alto costo y agregado abrasivo (granito)** Mano de obra de bajo costo y agregado suave (piedra caliza)

ALTO* BAJO**

Figura 5

Figura 6

4

Al considerar el menor costo deoperación de las máquinas y elcosto menor de los dientes, elfresado debería constituirse enel método estándar para laconstrucción de carreteras dela actualidad.

FRESADOEl fresado (también denominadoperfilado en frío) ofrece muchasventajas para el ingeniero decarreteras. Veinte años atrás,las carreteras se diseñabanpara un tránsito menor y paravehículos más livianos que loshallados hoy en día. En conse-cuencia, muchas carreteras su-fren deformaciones y fallasprematuras. El restablecimientode una superficie uniforme esesencial si se han de repararapropiadamente estascarreteras. Las agencias res-ponsables de preparar pliegosde especificaciones siempre de-ben exigir que la colada antiguasea completamente quitada alhacer trabajos de reparación.De este modo se proporcionauna superficie uniforme para lacolocación del pavimento nuevo.La Figura 7 muestra una auto-pista interestatal típica llena derodadas. La Figura 8 ilustra unaformación de rodadas profun-das. Si se repavimentan estoscaminos como se muestra en laFigura 9, se colocará una canti-dad insuficiente de mezcla en lazona de rodadas, produciendouna baja densidad en estas zo-

Figura 7

Figura 8

Figura 9

RODADAS EN PAVIMENTO COLOCADO SIN FRESAR

BASE ORIGINAL

DESPUES DEL REPAVIMENTADO

DESPUES DEL TRANSITO VEHICULAR

5

nas. Si se fresa la carretera has-ta obtener una superficie plana,se genera material de reciclaje,se eliminan las rodadas y elnuevo pavimento tendrá unadensidad uniforme a todo el an-cho del carril como se muestraen la Figura 10.El fresado puede restablecer elperalte y la pendiente correctosde la carretera y eliminar puntosaltos y rodadas. Muchas veces,el fresado puede reducir o hastaeliminar las agrietaciones porreflexión. Se puede lograr unmejor enrasamiento con el fre-sado que aplicando una capa ni-veladora de asfalto. Además, selogran ahorros considerables.Desafortunadamente, la mayo-ría de las especificaciones defresado exigen una profundidadde fresado específica, lo cual noasegura que se obtendrá unasuperficie completamente plana.Al nivelar con una fresadora, sedebe usar un patín de longitudapropiada para obtener la mis-ma uniformidad de superficieque aquélla lograda con unamáquina pavimentadora, comose muestra en la Figura 11. Sedebe usar un patín de 12,1 mpara enrasar.Una fresadora crea una superfi-cie estriada y áspera como semuestra en la Figura 12. Y creauna superficie más grande quela que existía antes del fresado.Así, una superficie recientemen-te fresada se entrelaza y uneextremadamente bien con lanueva superficie de asfalto quese aplica.

PAVIMENTO ALISADO DESPUES DEL FRESADO

BASE ORIGINAL

DESPUES DEL FRESADO

DESPUES DEL REPAVIMENTADO

DESPUES DEL TRANSITO VEHICULAR

Figura 10

FRESADO CON PATINFigura 11

Figura 12

6

En la actualidad, se puede fre-sar la superficie de una carrete-ra (incluso una carretera secun-daria) con un costo aproximada-mente igual o menor que el deaplicar una capa ligante. Conuna fresadora-cargadora frontal,se recoge automáticamente elmaterial derramado por el trans-portador. Al utilizar un sistemade barredora integral (como semuestra en la Figura 13) la ma-yor parte de los trozos grandesde material fresado se recogeny se cargan automáticamente alcilindro de corte para colocarlosde nuevo sobre el sistematransportador. El material finoque permanece en la carreterase derretirá casi instantánea-mente al aplicar una nueva capade mezcla caliente. De estemodo, las partículas finas seconvierten en una capa ligante.Más aun, las zonas fresadasdan una superficie entrelazadamucho más fuerte que la de unacapa ligante.Al utilizar este procedimiento delimpieza con una fresadora decarril completo, se pueden fre-sar secciones enteras de la ca-rretera, repavimentándolas in-mediatamente detrás de la fre-sadora. Una máquina pavimen-tadora puede trabajar a unos 45a 60 metros detrás de la fresa-dora, dejando suficiente espaciopara acarrear mezcla caliente ala pavimentadora. Por su parte,los camiones de mezcla calientepueden acarrear el material fre-sado a la planta para reciclarlo.

FRESADORA CON BARREDORAS INCORPORADAS

RETORNO A TRANSPORTADOR DEL CILINDRO DE CORTE

BARREDORADE RODILLO

UNICO

DOS BARREDORAS GIRATORIAS (UNA EN CADA LADO)

CILINDRO DE CORTE

SENTIDO DE CORTE

Figura 13

PAVIMENTACION CON FRESADORA Y PAVIMENTADORA

PAVIMENTADORACOMPACTADORES

CAMION DE MEZCLA CALIENTE

FRESADORA CON BARREDORAS CAMION

SOBRECAPA NUEVA BASE FRESADA45,7 A 61 m

BASE ORIGINAL

ROADTEC

Figura 14

EL FRESADO ELIMINA LOS ACOTAMIENTOS DESNIVELADOS

BASE ORIGINAL��QQQQ��

��DESPUES DEL FRESADO ��

��QQQQQQQQ��

��

DESPUES DE LA SOBRECAPA��QQQ��

ACOTAMIENTOS

ACOTAMIENTOS

ACOTAMIENTOS

Figura 15

7

Con este procedimiento, no sepermite en ningún momento lacirculación de tránsito sobre lasuperficie fresada. Típicamente,la fresadora y la pavimentadoraocupan únicamente una secciónde 45 metros de la carretera, ylas máquinas compactadoras dela nueva superficie ocupan unespacio de menos de 600 me-tros. Por lo tanto, se logra unadesviación mínima del tránsito.Debido a que esta técnica es untanto nueva, sus beneficios noson ampliamente conocidos.Pero los ahorros logrados al re-cuperar y reutilizar los materia-les, más la reducción de demo-ras para los automovilistas, de-berían convertir esta técnica enel método estándar de la indus-tria. (Figura 14)Se ganan otras ventajas muyimportantes con el fresado y re-pavimentado al efectuar traba-jos en autopistas. No se necesi-ta elevar los acotamientos, por-que la elevación de la carreterapermanece igual (Figura 15).No es necesario elevar las ba-rreras (véase la Figura 16). Y elgálibo de los puentes permane-ce igual, obviando la necesidadde reemplazar los avisos de al-tura libre. (Figuras 17 y 18)Además, al fresar la superficiede un puente, su capacidad decarga permanece igual, hacien-do innecesario el mejorar su es-tructura o reducir sus límites depeso. (Figura 19)

Figura 16

EL FRESADO PRESERVA LAS ALTURAS LIBRESFigura 17

Figura 18

8

El fresado es probablementemás beneficioso en las ciuda-des que en cualquier otro sitio.La mayor parte de ciudades harecubierto sus calles tantas ve-ces que su desagüe es inade-cuado. Las sobrecapas de lascalles frecuentemente lleganhasta el nivel de la guarnicióny de la cuneta (Figura 20) otienen lomo como se muestraen la Figura 21. Al fresar la ca-lle de vuelta a su perfil originaly bajar su elevación a la super-ficie inicial, se restablece eldesagüe correcto y se mejorala seguridad de los conducto-res. Las cunetas recobran sucapacidad de descargar el volu-men del agua para el cual sediseñaron originalmente.Al repavimentar una calle urba-na, no es raro que el costo deelevar los registros de serviciospúblicos (Figura 22) exceda elcosto de la pavimentación. Sise fresan 40 mm de la superfi-cie y se aplica una capa nuevade 40 mm, se puede reparar ymejorar la calle sin alterar laelevación de los registros. Estoofrece ahorros significativos, ala vez que genera material dereciclaje que puede añadirse ala mezcla nueva usada parapavimentar la calle.Más y más contratistas de pavi-mentación con asfalto ahorautilizan máquinas fresadoras.Las utilizan no sólo para el fre-sado arriba descrito, sino comoniveladoras finas, excavadorasy trituradoras de material reci-clable. Los controles precisosde granulometría de la fresado-ra la convierten en una exce-

Figura 19

Figura 20

Figura 21

9

lente fresadora fina. Y ya quetambién excava y carga mate-riales, hace el trabajo antesrealizado por dos o tres máqui-nas distintas.

RECICLAJE

Ahorros logrados conel reciclajeAdemás de todas las ventajasobtenidas al fresar y perfilar lascalles tanto en trabajos urbanoscomo en carretera, se generancantidades grandes de materialreciclable. (El material reciclablecomúnmente se denomina RAP,que significa pavimento asfálticorecuperado por sus siglas en in-glés.) Muchos contratistas no sedan cuenta de los ahorros quepodrían lograr al usar RAP.Por consiguiente, no siempre lousan a su mayor provecho.El RAP básicamente vale lomismo que el material que re-emplaza. Puede reemplazar unaparte del agregado virgen y delasfalto líquido en una mezclanueva. El costo medio de agre-gados en los Estados Unidos enla actualidad es de US$5 por to-nelada, pero oscila entre US$2y US$13 por tonelada. En los úl-timos diez años, el costo del as-falto líquido ha oscilado deUS$50 a US$200 por tonelada.La Figura 23 muestra el costode los materiales en una mezclasuperficial con agregados aUS$5 por tonelada y con asfaltolíquido a US$120,00 por tonela-da.

Figura 22

COSTO DEL MATERIAL VIRGEN

Costo del agregado - US$5,00/t x 0,94 = US$4,70Costo del asfalto - US$120,00/t x 0,06 = 7,20TOTAL US$11,90

Basado en agregado de US$5,00 y asfalto de US$120,00

25,4 mm

50,8 mm

76,2 mm

101,6 mm

ALTO* BAJO**

COSTO DE MATERIAL FRESADO –TRABAJOS URBANOS




COSTO/t


COSTO/t

US$387,001254

73US$ 0,31US$ 5,30US$395,00

878100

US$ 0,45US$ 3,95US$420,00

752128

US$ 0,56US$ 3,28

US$450,00669152

US$ 0,67US$ 2,96

US$235,001672

94US$ 0,14US$ 2,50US$245,00

1137129

US$ 0,22US$ 1,90US$300,00

1003168

US$ 0,30US$ 1,79

US$340,00836190

US$ 0,41US$ 1,79

Figura 24

Figura 23

10

Al usar una máquina fresadorade medio carril (Figura 3) paratrabajos urbanos (Figura 24),los costos de la máquina y demano de obra del RAP puedenser de unos US$3,00 por tonela-da. Si cuesta US$2,00 por tone-lada para acarrearlo a la plantade mezcla de asfalto, el costoaumenta a US$5,00 por tonela-da. Pero si se le está pagandoal contratista por fresar y aca-rrear el material, se reduce con-siderablemente su costo neto.Por ejemplo, si el contratistarecibe US$3,00 por toneladade material fresado, su costoneto se reduce a únicamenteUS$2,00 por tonelada (el costode acarreo en camión).En trabajos en carretera, sepueden lograr velocidades deproducción más altas porque noes necesario mover vehículosestacionados, hay menos obs-trucciones, etc. Así, el contratis-ta puede reducir su costo demodo significativo, como se de-muestra comparando la Figura3 con la Figura 24. Al hacer tra-bajos en carretera sin recibirpago por el fresado, la diferen-cia entre el costo del materialvirgen y del RAP es de US$8,10por tonelada, como se muestraen la Figura 25.Se ahorran los US$8,10 por to-

nelada de RAP, sin importar la velocidad a la cual se recicle el RAP.Las mezclas que usan 10 por ciento de RAP sencillamente lo usan máslentamente que las mezclas que usan 50 por ciento de RAP. Como seexplicará más adelante, la mezcla es menos sensible cuando se usanporcentajes más bajos de RAP que con porcentajes más altos. Por tan-to, existen ventajas en mantener el porcentaje bajo. Siempre y cuandose utilice todo el RAP disponible, se logrará el ahorro representado porsu valor.

AHORROS CON EL USO DE RAP

Costo del agregado - US$5,00/t x 0,94 = US$4,70Costo del asfalto - US$120,00/t x 0,06 = 7,20COSTO TOTAL DEL MATERIAL VIRGEN = US$11,90Costo del RAP = US$3,70(Basado en un costo de US$2,20/t, acarreo y US$1,70 de costo de fresado)

Ahorros/t de RAP = US$8,20Ahorros/t de mezcla al... 10% = US$ 0,82

20% = 1,6430% = 2,4640% = 3,2850% = 4,10

Figura 25

Figura 26

11

El añadir 10 por ciento de RAP en una mezcla nueva ahorra 81 centa-vos por cada tonelada de mezcla nueva. Pero, para usar una toneladade RAP, éste se añade a 10 toneladas de mezcla, todavía logrando unahorro total de US$8,10 por cada tonelada de material fresado usado.El uso de 50 por ciento de RAP en una mezcla nueva ahorra US$4,05por cada tonelada de mezcla nueva, todavía ahorrando US$8,10 portonelada de material fresado. Pero el RAP ahora se combina con sólodos toneladas de mezcla.

Adquisición y preparación del RAPSe consigue el RAP de los trabajos de fresado o de perfilado en fríocomo se describió arriba. También puede conseguirse de varias otrasfuentes. Las compañías de servicios públicos continuamente hacencortes y desechan material reciclable valioso. Este material a menudose encuentra en trozos grandes que requieren ser triturados yprocesados.Para utilizar RAP apropiadamente, es mejor manejarlo como si fueraagregado virgen. Al usarlo en cantidades grandes, se lo debe separaren al menos dos tamaños diferentes para controlar apropiadamente lagranulometría.Cuando exista la oportunidad, los contratistas que poseen fresadoras amenudo salen a fresar pavimentos para obtener material reciclable.Esto es más barato que romper y triturar pavimento, porque el materialfresado normalmente no requiere trituración.Se muestra una trituradora de etapa única típica en la Figura 26. Estaes una unidad trituradora de impacto. Está equipada con una criba queproduce dos grados de RAP diferentes.Cuando se usa una trituradora de etapa única, es difícil triturar el mate-rial a un espesor de 13 mm. El alimentar trozos grandes del material re-quiere el uso de una trituradora muy grande. Las proporciones de re-ducción de 7 a 1 en las trituradoras de mandíbulas y de 15 a 1 en tritu-radoras de impacto son factibles. Es difícil obtener productos con untamaño de menos 50 mm usando un impactor de eje horizontal o un im-pactor de dientes flexibles. Al producir dos tamaños de producto, sepuede ajustar la trituradora para un producto de 50 mm y cribarlo, ge-nerando un producto de 50 mm a 13 mm y otro producto de 13 mmo más pequeño.Con una trituradora de dos etapas, se puede generar un producto de13 mm económicamente. Se hace esto ajustando la trituradora principalpara un tamaño de producto de 75 a 100 mm, y después pasando elmaterial de más de 13 mm a través de una trituradora de conos, comose muestra en la Figura 27.

12

Se utilizan un grizzly y una tritu-radora principal de impactocomo primera etapa. En la se-gunda etapa se usan una cribade uno o dos pisos y una tritura-dora de conos. El material quepasa a través del grizzly vibrato-rio se desvía de la trituradora deimpacto y es transportado a lacriba. El material que pasa a tra-vés de la criba es separado endos tamaños. El material recha-zado por la criba superior pasapor la trituradora de conos y estransportado a las cribas, endonde es clasificado nueva-mente. La Figura 28 muestra undiagrama del circuito típico deuna unidad trituradora de dosetapas que fabrica dos produc-tos.Los pedazos grandes podríanbloquear la entrada de unatrituradora de impacto, creandoun problema significativo. Si seapaga la máquina y el pedazocae dentro de ésta, no será po-sible volver a arrancar la tritura-dora. Y mientras la trituradoraesté funcionando, no es seguroretirar el trozo atascado de lamisma. Por tanto, es necesarioreducir el material a un tamañoapropiado para evitar introducirtrozos de sobretamaño en la tri-turadora. Pero el hacer esto típi-camente resulta en una produc-ción baja, porque es necesarioromper los trozos grandes conlas cargadoras, las topadorasu otros métodos que son lentosy costosos.

CIRCUITO DE TRITURADORA DE RAP DE DOS ETAPAS GENERANDO UN PRODUCTO

CRIBA SEPARADORA DE UN SOLO PISO

MATERIAL <12,7 mm

TRITURADORA PRINCIPAL DE IMPACTO HORIZONTAL

TRITURADORA DE CONOS

GRIZZLY VIBRATORIO

Figura 27

CIRCUITO DE TRITURADORA DE RAP DE DOS ETAPAS GENERANDO DOS PRODUCTOS

CRIBA SEPARADORA DE DOS PISOS

MATERIAL <12,7 mm

MATERIAL DE 12,7 A 25,4 mm

TRITURADORA PRINCIPAL DE IMPACTO HORIZONTAL

TRITURADORA DE CONOS

GRIZZLY VIBRATORIO

Figura 28

TRITURADORA RECICLADORA DE ASFALTOFigura 29

13

Una alternativa es el usar unatrituradora principal de impactoextremadamente grande. Peroesto es costoso y una máquinade esta categoría es normal-mente capaz de una producciónmucho más alta que la necesa-ria. Sin embargo, esta opcióndeberá mantenerse en cuenta sise utiliza una trituradora paraRAP, puesto que el RAP podríaincluir trozos grandes de formairregular.Las trituradoras más útiles sonlas trituradoras de impacto debi-do a su capacidad de reducciónmás alta. Se muestra una sec-ción de una trituradora de im-pacto típica de barra fija enla Figura 29. Se muestra un tipode diente flexible alternativo enla Figura 30. Estas trituradoraspueden utilizarse como máqui-nas sencillas para reducir el ma-terial a 50 ó 75 mm. Pero cuan-do se tritura el material a 20 mmó 13 mm, se aumenta su des-gaste de modo significativo.No se utilizan a menudo las tri-turadoras de mandíbulas y lastrituradoras de conos para RAPporque suelen empacar el mate-rial. Sin embargo, se puede usaruna trituradora de conos ade-más de una trituradora de im-pacto de eje horizontal como semuestra en las Figuras 27 y 28.Con esta disposición, la trituradora de impacto sirve de trituradora prin-cipal, reduciendo el material a un tamaño de 40 a 50 mm. Al cribar elmaterial, las partículas pegajosas finas son desviadas de latrituradora de conos. El material más grande, que normalmente no tienesuficiente asfalto para causar el empacado, se dirige a la trituradora deconos. Más aun, la trituradora de conos puede reducir también el tama-ño del agregado virgen de sobretamaño que normalmente se mezclacon el RAP. Este proceso, mostrado en la Figura 28, produce un mate-rial de 13 mm y más pequeño que puede ser usado en todos los tiposde mezcla.

IMPACTOR DE EJE HORIZONTAL

BANDA ARTICULADA SUPERIOR

FORROS DE ACERO DE ALEACION

CUÑAS

MARTILLOS

BANDA ARTICULADA INFERIOR

ROTOR

Figura 30

FRESADO EN MONTON DE RAP

ROADTEC

Figura 31

14

Cuando se usa una fresadorapara extraer pavimento asfálticocomo se describió anteriormen-te, el tamaño de los materialesfresados oscila de 50 a 100 mm.Por lo tanto, una fresadora fun-ciona bien no sólo para el perfi-lado en frío, sino también comouna máquina que podría reem-plazar a la trituradora principal.La Figura 31 muestra un méto-do alternativo de triturado, utili-zando una fresadora en un al-macenamiento de material. Unamáquina fresadora de medio ca-rril sirve de trituradora principalde 2,13 m de ancho que reduceel material a trozos de 100 mmo más pequeños. Con este mé-todo, se puede usar una tritura-dora secundaria más pequeñaen la planta de asfalto como semuestra en las Figuras 32 y 33.La trituradora pequeña permitealimentar el material a través deuna tolva convencional paraRAP en la planta de asfalto.El material se transporta des-pués a una criba que separa elmaterial de sobretamaño, elcual se alimenta a una triturado-ra de impacto de martillo girato-rio. La trituradora de martillogiratorio reduce el material a untamaño de 13 mm o más peque-ño y lo devuelve al transporta-dor que lo lleva nuevamentea la criba.La trituradora puede procesartrozos con un tamaño máximode hasta 150 mm. Por consi-guiente, el 100 por ciento delmaterial fresado va a la plantay prácticamente no se genera

Figura 32

CIRCUITO DEL ALIMENTADOR DE RAP CON CRIBA Y TRITURADORA

TOLVA DE MATERIAL RECICLADO CRIBA

SEPARADORA

TRITURADORA DE MARTILLO GIRATORIO

Figura 33

Figura 34

15

desperdicio. De este modo, la fresadora se utiliza más completamente yse reduce la complejidad total del sistema comparado con uno que utili-za una trituradora de una o dos etapas.Cuando se usa RAP triturado apilado, se puede usar una trituradorasimilar a la mostrada en la Figura 34 para romper los trozos. Sin em-bargo, estas máquinas son trituradoras de servicio liviano, únicamentecapaces de romper los pedazos. Estas no evitan que se envíe materialde sobretamaño al mezclador. Eso se debe a que en realidad no tritu-ran pedazos de material fresado duro o piedras como la trituradoramostrada en la Figura 32.

Diseño de la mezclaCuando se usa de modo apropiado, la introducción de RAP en unamezcla nueva puede producir una mezcla de calidad igual o superiorque una obtenida con sólo materiales vírgenes. Como se mencionóanteriormente, el RAP debe manejarse como cualquier otro materialvirgen. Se desarrollan cursos especiales de diseño de la mezcla parala mezcla con RAP en las instalaciones de la National Asphalt Pave-ment Association y de Chicago Testing Laboratories.A menudo, los productores desean usar cantidades grandes de RAPprestando poca atención al diseño de la mezcla. El análisis de la econo-mía arriba mencionada demuestra que no importa realmente el porcen-taje de RAP que se añada a la mezcla, siempre y cuando se use todoel RAP disponible. Si un propietario de planta usa 20.000 toneladas deRAP por año preparando 100.000 toneladas de mezcla, experimentarámenos problemas si añade 20 por ciento de RAP en toda la mezcla, enlugar de añadir 50 por ciento de RAP en 40.000 toneladas de mezcla yningún RAP en 60.000 toneladas de mezcla. Sus ahorros totales seránexactamente iguales.La sensibilidad del diseño de la mezcla se hace mucho más grandeconforme aumenta el porcentaje de RAP añadido. Típicamente, los re-glamentos requieren el uso de líquidos vírgenes más suaves cuando laproporción de RAP exceda el 29 ó 30 por ciento. El uso de líquidos mássuaves afecta a menudo la calidad de los líquidos y causa problemasde emisión cuando se usan mezcladores de tambor de flujo paralelo.(Véase el boletín técnico de Astec T-116)

EQUIPO PARA RECICLAJELas plantas de bachas y las plantas mezcladoras continuas de tamborpueden preparar mezclas de alta calidad usando RAP. Sin embargo, losoperadores deben tomar ciertas precauciones y evitar problemas relacio-nados con el uso de RAP. Los párrafos siguientes describen estos temas.

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Plantas dosificadorasHay cinco métodos para usarRAP en una planta dosificadora.En todos estos métodos, es ne-cesario sobrecalentar el agrega-do virgen. El agregado virgensobrecalentado calienta el RAP.La Figura 35 muestra la tempe-ratura a la cual el material vir-gen necesita ser calentado parapoder calentar y secar el RAP.Como se muestra en la tabla,una mayor humedad en el RAPy un porcentaje más alto deRAP requieren temperaturasproporcionalmente más altas enel agregado virgen. Y, a menosque el RAP esté extremada-mente seco, no pueden usarseproporciones de RAP en excesodel 40 por ciento.El sobrecalentar los agregadosvírgenes a temperaturas extre-madamente altas hace que elacero del secador se calientemucho más que lo normal. Estopodría dañar el tambor. La Fi-gura 36 muestra un secador en-friado por aire. Permite el sobre-calentamiento del agregado vir-gen a temperaturas más altassin dañar el tambor. Pero el usode un secador de esta categoríasólo permite el uso de propor-ciones ligeramente mayores deRAP.Método 1. Se introduce RAPfrío en la funda del elevador ca-liente junto con el agregado vir-gen sobrecalentado como semuestra en la Figura 37. Jun-tos, se clasifican y se almace-nan en tolvas calientes. A medi-da que el agua se evapora delRAP, genera vapor, el cual escontinuamente extraído por elsistema recolector existente enla torre dosificadora.

TEMPERATURAS REQUERIDAS DEL AGREGADO

144147149152155158158164171177183189

178188199209221231

203219235251267283238262287311336360

132134137140143146144151157163169175

162173183194204215

186218234250267282216240264289313338

156159162164167170172178184191197203

166315214225236246

221237253269286302260284309333358382

168171174177179182186192198204211217

209219230241251262

239256272288304320282309331356380404

012345

012345

012345

012345

012345

Suponer una pérdida de 5°C entre la secadora y la amasadora; temperatura del aire exterior: 21°C.

% de contenido de humedad en material

recuperado

Temperatura de descarga de mezcla reciclada, °C

116° C 127° C 138° C 149° C

RELACION: 10% RAP

90% AGREG

RELACION: 20% RAP

80% AGREG

RELACION: 30% RAP

70% AGREG

RELACION: 40% RAP

60% AGREG

RELACION: 50% RAP

50% AGREG

Figura 35

SECADOR DE CONTRAFLUJO ENFRIADO POR AIRE

MEZCLA

QUEMADOR

AIREESCAPE

MATERIAL VIRGEN

AIRE

Figura 36

INGRESO DE RAP EN ELEVADOR CALIENTE DE PLANTA DOSIFICADORA

TORRE DOSIFICADORA

TOLVA DE MATERIAL RECICLADO

MATERIAL VIRGENMATERIAL VIRGEN CALIENTE

RAP

SECADOR

Figura 37

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Este método no causa proble-mas de emisión. Sin embargo,únicamente deben usarse pro-porciones bajas de RAP a me-nos que la tela de la criba en laplataforma inferior exceda de 5a 6 mm. El uso de porcentajesmás altos con menos de 5 mmde tela produce una composi-ción pegajosa que a menudoobstruye o “ciega” la criba.Método 2. La torre dosificadoradebe tener una quinta tolva ca-liente como se muestra en la Fi-gura 38. El RAP frío y preclasifi-cado se puede introducir en lafunda del elevador caliente juntocon el agregado sobrecalentadopreclasificado. El elevador en-trega el material mezclado direc-tamente a la quinta tolva, des-viándolo de las cribas de la to-rre. Este método da resultadosóptimos y permite usar hasta 40por ciento de RAP. Permite pa-sar de mezclas con RAP a mez-clas de materiales vírgenes sinvaciar las tolvas calientes por-que no se sobrecalientan losmateriales en las tolvas calien-tes.Método 3. Se entrega el RAPfrío preclasificado directamentea la tolva de pesaje de la torredosificadora junto con el agre-gado virgen sobrecalentado dela tolva caliente como se muestra en la Figura 39. El RAP proviene dela tolva para RAP que tiene ya sea un motor y un embrague o un motorde freno y es entregado por un transportador inclinado que tiene ya seaun motor y un embrague o un motor de freno. Estos se controlan me-diante controles automáticos de la planta.

QUINTA TOLVA CALIENTE DE LA TORRE DOSIFICADORA

TORRE DOSIFICADORA

TOLVA DE MATERIAL RECICLADO

MATERIAL ALIMENTADO FRIO

MATERIAL VIRGEN

MATERIAL RECICLADO FRIO

QUINTA TOLVA CALIENTE

MATERIAL VIRGEN CALIENTE

SECADOR

Figura 38

Figura 39

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Para aumentar el tiempo de ca-lentado del RAP, se puede dejarcaer el material de la Tolva 1 enla tolva de pesaje para pesarlo.Se arrancan entonces los trans-portadores de RAP y se dejanfuncionar hasta que se alcanceel peso determinado del RAPdeseado. El sistema de controldetiene entonces ambos trans-portadores. Se añaden enton-ces los materiales de las Tolvas2, 3 y 4, hasta que se alcanceun peso determinado. Por consi-guiente, se intercala el RAP en-tre los agregados calientes.Normalmente, se produce unaexplosión suave cuando se dejacaer el material sin mezclar dela tolva de pesaje a la amasado-ra en funcionamiento. La ama-sadora mezcla instantáneamen-te el RAP frío con el agregadovirgen caliente. La explosión esel resultado de la evaporacióncasi instantánea del agua delRAP. Se muestra el volumen devapor producido en los cálculossiguientes para una planta debachas de 3630 kg usando 30por ciento de RAP con 5 porciento de humedad:

3630 x 0,30 = 1089 kg de RAP5 % de humedad = 0,05 x 1089 kg = 54,5 kg de aguaVapor = 54,5 x 2,06 m3 por kg = 112 m3 de vapor

La descarga de la tolva de pesaje normalmente tarda alrededor de 5segundos. Durante ese tiempo, se genera vapor a razón de1346 m3/min (112 x 60 ÷ 5 = 1346). Aunque este volumen se generaúnicamente durante cinco segundos, requerirá una casa de bolsas(baghouse) que pueda manejar 1400 m3/min para dar salida al vapordel mezclador durante ese período de cinco segundos. Sin embargo, alaumentar el tiempo de descarga de la tolva de pesaje a diez segundos,se reduce el volumen de vapor a 673 m3/min, reduciendo así la capaci-dad necesaria de la casa de bolsas.

SISTEMA DE GASES DE LA PLANTA DOSIFICADORA

TORRE DOSIFICADORA

A CASA DE BOLSAS (BAGHOUSE)

CAMARA PARA GASES

Figura 40

ALIMENTACION CONTROLADA A TOLVA DE PESAJE

TORRE DOSIFICADORA

TOLVA DE RAPTOLVA DE PESAJE

ALIMENTADOR DE CONTROL

Figura 41

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MEZCLADOR DE TAMBOR DE FLUJO PARALELO CON ENTRADA CENTRAL

MEZCLA

ESCAPE

RAP

QUEMADOR

MATERIAL VIRGEN

ASFALTO LIQUIDO

Aunque no es un método muypráctico, un método alternativode captura del vapor consiste enconstruir una cámara grandedetrás de la planta, como semuestra en la Figura 40. La cá-mara sirve de recipiente decompensación hacia el cualpuede escapar el vapor de laexplosión.El excedente de vapor entoncespuede recuperarse con el siste-ma de recolección normal de198 m3/min durante los 50 a55 segundos siguientes, antesde que se prepare la siguientebacha.Método 4. La Figura 41 mues-tra un nuevo sistema de controlde alimentación que se está uti-lizando para plantas de bachas.En este sistema, se alimenta elRAP hacia una tercera balanzapara obtener una cantidad de-terminada de RAP. Después depesar el RAP, se lo deja caer enuna tolva con un alimentador. Elalimentador inyecta el RAP enla amasadora en un intervalo de20 a 30 segundos. Esto retardael ciclo de la mezcla, pero per-mite una alimentación controla-da. Por lo tanto, se extiende lageneración de vapor a un inter-valo de 20 a 30 segundos, loque facilita controlarla.Método 5. La Figura 42 muestra un secador separado utilizado pararecalentar el RAP. Fue desarrollado primero en los Estados Unidos porAstec a mediados de la década de los 70. Ahora se usa normalmenteen Europa. Este es un sistema muy caro, pero permite precalentar elRAP. Con este método no es raro utilizar proporciones de 35 a 40% deRAP. Los gases del presecador son usados como aire secundario ha-cia el secador, el cual consume el humo. El control del sistema es untanto difícil debido a las variaciones de la humedad en el RAP y las va-riaciones en el oxígeno disponible en el calentador de RAP.

Figura 43

CALENTADOR DE RAP PARA PLANTA DOSIFICADORA

CALENTADOR DE MATERIAL RECICLADO

CALENTADOR DE AIRE

TORRE DOSIFICADORA

ELEVADOR

ALMACENAMIENTO DE RAP

TOLVA DE RAP

Figura 42

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Plantas mezclado-ras de tamborHoy día hay cinco tipos básicosde plantas mezcladoras de tam-bor capaces de manejar RAP:• Mezclador de flujo paralelo conun tambor de entrada central• Secador de flujo paralelo conmezclador independiente• Secador de contraflujo y unmezclador continuo• Mezclador de tambor decontraflujo• Planta Double Barrel®

La Figura 43 muestra un mez-clador de tambor de flujo parale-lo con una entrada central paraRAP. Estas plantas se utilizaroneficazmente para el reciclaje enlas décadas de los 70 y de los80. Sin embargo, a medidaque las normas de emisión sehan vuelto más estrictas y sehan aumentado las proporcio-nes de RAP, estas plantas hantenido dificultades para satisfa-cer las restricciones de emisio-nes visibles. Este problema eraconsecuencia de la producciónde vapor que destilaba aceite li-gero del cemento asfáltico líqui-do virgen y del RAP. Para unaexplicación más detallada de

este fenómeno, consulte el boletín técnico de Astec T-116.La Figura 44 muestra un secador de flujo paralelo con un mezclador ensu extremo. Esta máquina se conoce comúnmente como el mezcladorDrum Mix Coater I. Se construyeron más de 200 de estas plantas en ladécada de los 80. Estas aumentaron la proporción de RAP que podíausarse en un mezclador de tambor de flujo paralelo ya que no se expo-nía el material de cemento asfáltico líquido virgen al vapor en el proce-so de secado. Esto eliminó la destilación del vapor en el asfalto virgen.El secador de flujo paralelo con mezclador independiente podía usar de30 a 35% de RAP sin producir humo, en comparación con los mezcla-dores de flujo paralelo que sólo podían usar 25 por ciento de RAP sin

QUEMADOR

ESCAPE MATERIAL VIRGEN

RAP

MEZCLA CALIENTE

ASFALTO LIQUIDO

SECADOR DE CONTRAFLUJO CON MEZCLADOR SEPARADO (DMC II)

Figura 45

SECADOR DE FLUJO PARALELO con MEZCLADOR SEPARADO (DMC)

MEZCLADOR SEPARADOMEZCLA

ESCAPE

RAP

QUEMADOR

MATERIAL VIRGEN

ASFALTO LIQUIDO

Figura 44

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producir humo. Sin embargo, amedida que las proporciones deRAP han aumentado y las nor-mas de emisión se han vueltomás estrictas, ninguna de estasplantas de flujo paralelo podíacumplir las normas más estric-tas.La Figura 45 muestra un seca-dor de contraflujo y un mezcla-dor continuo, normalmente de-nominado mezclador Drum MixCoater II. Esta planta es capazde usar de 35 a 50% de RAP,según la humedad existente enel RAP. La ventaja inherenteque ofrece esta planta es queni el líquido virgen ni el RAP seexpone al vapor o a las altastemperaturas durante el procesode secado. La desventaja esque requiere un mezclador muygrande de alta potencia y un se-cador enfriado por aire, espe-cialmente cuando se usan pro-porciones más altas de RAP.El mezclador Drum Mix Coater IIpuede cumplir todas las normasde emisión. Más aun, produceuna mezcla de excelente cali-dad cuando se usa hasta 40 porciento de RAP.La Figura 46 muestra un mez-clador de tambor de contraflujo.Con esta planta, se puedencumplir todas las nuevas nor-mas de emisión. Pero esta planta tiene las mismas desventajas inhe-rentes del mezclador Drum Mix Coater II, puesto que el tambor del se-cador se calienta en extremo al usar proporciones altas de RAP. Otradesventaja es su corto tiempo de mezcla, el cual no siempre produceuna mezcla óptima. Más aun, su sección del quemador y de mezcladocombinada no permite acceso fácil para trabajos de mantenimiento yajustes. Y, al usar proporciones más altas de RAP, la corta sección defusión y mezclado del tambor podría no fundir el RAP suficientemente,produciendo una mezcla no homogénea.

Figura 46

TAMBOR SECADOR MEZCLADOR DE CONTRAFLUJO

QUEMADOR

ESCAPEMATERIAL

VIRGENRAP

MEZCLA CALIENTE

ASFALTO LIQUIDO

SECADOR MEZCLADOR TIPO DOUBLE BARREL

QUEMADOR

ESCAPE MATERIAL VIRGEN

RAP

MEZCLA CALIENTEASFALTO

LIQUIDO

Figura 47

22 Figura 50

Figura 48

Figura 49

La Figura 47 muestra la plantamezcladora de tambor DoubleBarrel. Esta planta es efectiva-mente una combinación de unsecador de contraflujo y unmezclador como se muestra enla Figura 45. El mezcladorDouble Barrel funciona como unmezclador Drum Mix Coater IIcon un mezclador grande ubica-do debajo de la parte inferiordel secador. En un mezcladorDouble Barrel de 2,44 m, el tam-bor interior de 2,44 m de diáme-tro sirve como el eje mezcladorde una cámara de mezcla muygrande, de 3,35 m de diámetroy 7,32 m de largo.Este mezclador de gran tamañoda tiempo suficiente para queel RAP se funda completamentedespués de haberse mezcladocon el material virgen sobreca-lentado. El tiempo de mezclaes suficientemente largo paraobtener una mezcla muy homo-génea antes de que se inyecteel líquido nuevo en la mezcla.Y hay tiempo suficiente paraque los materiales combinadosse enfríen a la temperatura nor-mal de mezcla después de ha-ber añadido el RAP. Durante elproceso de mezcla, toda la cá-mara de mezcla se llena de va-por. Véase la Figura 48. El va-por causa una atmósfera inerteen la sección de mezcla. El va-por tiende a separar el aceite li-gero, pero ya que ningún gasfluye por el mezclador, el aceitepermanece en la mezcla y hacemás brilloso el RAP, dándole laapariencia de una mezcla depuro material virgen.El mezclador Double Barrel per-mite que una planta de asfaltotrabaje con volúmenes de alta

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producción con proporciones de RAP de hasta 50 por ciento sin conta-minar la atmósfera. Tiene eficacia térmica alta, lo cual reduce los costosde operación considerablemente. El calor del tambor del secador vadirectamente a la sección de mezcla en vez de escapar a la atmósfera.Para que cualquiera de las plantas arriba mencionadas produzca bue-nas mezclas con RAP, el RAP deberá clasificarse como se muestra enla Figura 49. El material de sobretamaño deberá triturarse y pasarsenuevamente por el sistema. La inclusión de pedazos grandes de RAPen la mezcla no dará tiempo suficiente para que el calor penetre elmaterial. Por consiguiente, los pedazos de RAP grandes no se fundiránadecuadamente.En general, para preparar una buena mezcla que contenga RAP, éstedebe reducirse a su tamaño original. Si el RAP consiste en una combi-nación de materiales de base, de ligante y de superficie, su tamañodeberá reducirse al del agregado virgen del material que se está produ-ciendo. Este debe triturarse usando uno de los sistemas mencionadosarriba. Si se hace esto, se obtendrá un producto reciclado excelenteigual o mejor que el que puede producir una mezcla de material virgen.

CONCLUSIONEl reciclaje ofrece enormes ventajas para la industria de pavimentacióncon asfalto. Las carreteras de asfalto (Figura 50) logran un ciclo devida infinito como consecuencia de la capacidad de extraer un materialsuperficial viejo y volverlo a procesar. Cuando los ingenieros calculenlos costos de ciclos reales de vida, las carreteras de asfalto resultaránser mucho más rentables que las de hormigón. Y debido a que las má-quinas fresadoras pueden reparar las carreteras de asfalto, restablecerlos peraltes y rehabilitar carreteras de asfalto con interrupciones míni-mas para los automovilistas, el asfalto debería convertirse en el mate-rial óptimo para la construcción de carreteras.El uso de material generado del fresado puede reducir de modo signifi-cativo el costo de la mezcla de asfalto caliente. Esto hace que la mez-cla de asfalto caliente sea mucho más competitiva que el hormigón.Más aun, los materiales fresados obtenidos de un trabajo de autopistafrecuentemente exceden la cantidad de material reciclado colocadoen esa misma autopista. Esto genera un exceso de material que puedeser usado en trabajos comerciales y privados para reducir más los cos-tos de la industria. El reciclaje es y continuará siendo una importanteventaja para la industria. Seguramente llegará a formar parte de lasoperaciones de todas las plantas de mezcla caliente del mundo.

97-1018

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fresado de pavimentos

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