SUSTENTABILIDAD DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS
Leni Leite
PETROBRAS/CENPES
SUMARIO
Definición. Introducción. Mezclas tibias. Inventario del Ciclo de vida del pavimento asfáltico. Reciclados. Uso de residuos . Durabilidad. Mezclas asfálticas para control de inundaciones. Salud y emisiones. Ruido. Seguridad y confort Experiencias internacionales. Conclusiones.
DEFINICIÓN DE SUSTENTABILIDAD
• Puede ser definida como la capacidad del ser humano de interactuar con el con el mundo, preservando el medio ambiente para no comprometer los recursos naturales de las generaciones futuras;
• La palabra sustentabilidad fue expresada por primera vez en
Alemania en la publicación German Forestry en 1713. • En 1972, el Club de Roma publicó el reporte “Los límites del crecimiento”, elaborado por un equipo de investigadores del Massachusetts Institute of Technology. Éste presenta los resultados de la simulación en computadora de la evolución e
la población humana con base en la explotación de los recursos naturales, con proyecciones para 2100. .
INTRODUCCIÓN
Como conseguir sustentabilidad en el asfalto ?
Como .... Reducir el “carbon foot print” (huella de carbono). Mejorar la salud de los trabajadores. Disminuir residuos industriales. Aumentar la durabilidad de los pavimentos. Reducir los efectos de las inundaciones. Tener más conforto y seguridad. Disminuir los efectos del envejecimiento del ligante . Reducir el gasto de energía (gas o combustible).
MEZCLAS TIBIAS • Reducir emisiones
• Reducir el envejecimiento del asfalto • Reducir la huella de carbono • Mejorar las condiciones de salud y seguridad de los trabajadores • Reducir el consumo de energía • Permite mayor incorporación de fresado (RAP) en la mezcla .
Reducción de temperatura • Mezclas frías (0-30°C); • Mezclas semi tibias (65-100°C); • Mezclas tibias (100-140°C); • Mezclas calientes (> 140°C).
Tecnologías • Formación de espuma de asfalto (asfaltos espumados); • Aditivos orgánicos o ceras; • Aditivos químicos.
MEZCLAS TIBIAS – historia
MEZCLAS TIBIAS – asfaltos espumados
MEZCLAS TIBIAS - adición de aditivos orgánicos al asfalto
MEZCLAS TIBIAS – compuestos químicos incorporados a los asfaltos o a las mezclas asfálticas-
MEZCLAS TIBIAS – benefícios
Reducción de energía con los aditivos
WAMFoam - 30 a 40% (prod. Mezclas) ASPHAMIN – 30% SASOBIT – 20% Evotherm – 50 a 70%
Fuente:
Mezcla tibia – ventajas
Mezclas tibias - Tramo en campo Ciudad Universitaria RJ - Brasil
Compactación : 145°C x 110°C
TMN = 12,5mm – granito;
Ndes = 100 giros;
CAP 50/70 REDUC (PG 64-22);
Propiedades 145°C 110°C
Grado de compactación , %
97,2 94,9
RT, MPa 1,0 0,8
MR, MPa 4156 3539
Adhesividad Buena Buena
Vida de fadiga - Def. Controlada
1000
10000
200 300 400 500 600 700 800 900
Def., microstrains
Cic
los
(4
5%
)
Benefícios das Mesclas tibias
Reducción del Consumo de Gas
Depende de la usina e de la reducción de la temperatura;
A cada 1% de humedad
aumenta en 10% el consumo;
Economías de 20% a 35%
en mezclas tibias
Consumo de Gás - Usina
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Sequência
Co
nsu
mo
, m
3/m
in
145°C
110°C
-30%
Emisiones – medida
Função Concentração
mg/m3
LT (1)
mg/m3
Operador de Vibroacabadora 0,9 4,4
Motorista de Vibroacabadora <0,2 4,4
Operador de Rolo Compactador de Pneu 0,3 4,4
Operador de Rolo Compactador de Chapa 0,1 4,4
Auxiliar de acabamento (rastilo) <0,2 4,4
Borrifador <0,1 4,4
(1) Limites de Tolerância convertidos para a jornada de trabalho brasileira
Convencional Tíbia
Propiedades de las mezclas
% Vazios
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
Referência MM MM A-SAT MM Zeólita
Pistas
% d
e V
azio
s
Resistência à Tração
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
1.20
Referência MM MM A-SAT MM Zeólita
Pistas
RT
, M
Pa
MEZCLAS TIBIAS – Dudas
Falta en Brasil, una normalización...
Información sobre dosificación de mezclas asfálticas, compactación, vacíos, etc
Riesgo de deformaciones permanentes y daño por humedad
Como estimar la reducción de temperatura ?
Como estimar la energía de compactación ?
Viscosidad o lubricidad ?
Cuanto RAP se incorpora?
MEZCLAS ASFÁLTICAS - cálculo
del inventario del ciclo de vida – LCI
Se deben asumir los siguientes parámetros: • Composición de la mezcla • Capa asfáltica • Energía para la producción de los componentes de las mezclas • Energía para la producción de la mezcla • Distancias de transporte de los componentes y de la mezcla final • Demanda de energía de transporte por diferentes fuentes • Demanda de energía para mezcla, aplicación y compactación • Uso de diferentes fuentes de energía para producción de electricidad
Huella de carbono
Fonte: Eurobitume 2012
Construcción de pavimentos asfálticos
Uma Huella de Carbono mide emisiones totales causadas directa o indirectamente por personas, organizaciones o productos
La Huella de carbono del asfalto – SABITA 1° Mundo: 25 kg CO2-e/t Generalmente aceptable 26 –35 kg CO2-e/t (solamente producción)
Evolución de la huella de carbono
con la temperatura de la mezcla
RECICLADO •En Caliente •En Frío •Mayor en mezclas tibias •Evolución de la tecnología para aumentar el tenor de fresado hasta llegar al 100%
Uso de residuos en las mezclas asfálticas
Residuos de construcciones civiles – uso en SP, MG, AM, GO Agregados de acerías – tramos de campo Cenizas Volantes Argila calcinada – tramos de campo Residuos de mármol y granitos Residuos de la industria del petróleo - grava, lodo de aceite Caucho de neumático – uso desde 2001 Otros residuos Temas de tesis y disertaciones en las Universidades Brasileñas
Uso de residuos en las mezclas asfálticas
Es necesario estudiar antes del uso para no perjudicar el rendimiento y la durabilidad del pavimento;
Conocer los límites y seguir procedimientos normalizados
Determinar los niveles de compuestos lixiviados y materiales solubles durante su empleo en el pavimento
Emplear mezclas tibias cuando se usan asfaltos modificados con polvo de neumático - reducción de las emisiones
DURABILIDAD
Dimensionar los espesores de las capas correctamente, seleccionando materiales de acuerdo al clima y tráfico;
Dosificar correctamente (compactador giratorio);
Mezclar y compactar correctamente;
Evitar reproceso; Utilizar técnicas de
pavimento perpetuo; Usar modificadores en el
asfalto
DURABILIDAD
La sostenibilidad sólo es posible con pavimentos duraderos
Los pavimentos perpetuos solo tienen problemas en la capa fina superior, que puede ser fácilmente reemplazado en las tareas de mantenimiento
MEZCLAS ASFÁLTICAS usadas
como desagües de inundaciones
locales
MEZCLAS ASFÁLTICAS usadas
como desagües de inundaciones
locales
SALUD Y EMISIONES-
determinación de VOC + partículas
Medida de VOC y partículas en emisiones, estudios realizados em
Brasil por Margareth (CENPES) e Rosangela (doutorado USP)
•Generalmente los humos están formados por compuestos orgánicos volátiles, monóxido de carbono, azufre, óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos aromáticos policíclicos.
SALUD Y EMISIONES HC poliaromaticos- HAP
• El modelo del sustrato de sílice, mostró que aumenta la liberación de HAPs con el aumento de la temperatura y tiempo de generación. La concentración de HAPs en el humo generado por el asfalto en estudio, es bajo comparado con concentración de HAPs en el asfalto y esta en concordancia con otros estudios de generación de humo en laboratorio. Margareth - CENPES y UFSM
SALUD Y EMISIONES- laboratorio y campo, El efecto de la temperatura
Resultados del Asphalt Institute En un principio, los análisis de laboratorio muestran que los humos tienen una alta concentración de compuestos aromáticos policíclicos y compuestos de azufre. En los análisis de campo por otra parte, resultaron productos de menor peso Molecular, no encontrándose los policíclico carcinógenos
SALUD Y EMISIONES - IARC
SALUD Y EMISIONES - REACh - Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemical
substances.
EPI
Desarrollar equipos y procedimientos
Bajar emisiones, reduciendo las temperaturas
Equipos en campo para la extracción de humos.
Ruido
Dependiendo de la superficie, si es negativa con vacíos, menos ruidosa
Ruido
Como reducir el ruido ? Organismos europeos han llegado el hallazgo de que la capa porosa dual, con la capa inferior con mayor tamaño máximo nominal que la capa superior es la solución !!
Ruido - medidas
1) Close proximity method – CPX ISO 11819-2 2) Statistical pass by – SPB ISO 11819-2 3) Absorción del ruido – ISO 13472 impedancia
Seguridad y confort
Definición de la textura Granulometría Tenor de vacíos Forma y angularidad
Seguridad y confort
Descripción Horizontal
(λ ) Vertical
(Amplitude)
Micro-textura 0 – 0.5mm 0 – 0.2mm
Macro-textura 0.5 – 50mm 0.2 – 10mm
Evaluación de la textura Teste da mancha ASTM E-965; Péndulo Británico ASTM E-303
Experiencias internacionales EAPA – reciclado y mezclas tibias
Experiencias internacionales – normalización de mezclas tibias en USA
Experiencias internacionales USA reciclado y mezclas tibias
Experiencias internacionales metodología europea para emisiones
Experiencias internacionales
NCHRP 40-01 Recycled Materials and Byproducts in Highway Applications Synthesis
guía para formación de especificaciones
ASTM Sub Comitê 04.99
ensayos y especificaciones para sustentabilidad de carreteras
Experiencias internacionales Como lograr sustentabilidad ?
Conclusiones Sustentabilidad en Brasil
Falta una regulación para incentivar el uso de materiales de desecho, mezclas tibias, reducción de ruido, control de humo y huella de carbono, índices de seguridad y reciclaje
La falta de estandarización - Métodos y especificaciones de Instituciones viales federales, estaduales y municipales e también normativas brasileñas (DNIT, DER, ABNT ...)
Necesidades Colaboración con las agencias ambientales Participación de las Universidades Promoción de debates sobre el tema Sustentabilidad
Agradecimientos
Amigo, Ruben por todo el trabajo de la
traducción al español
Diego e Ruben pela invitación de hacer la
charla
PESA
Gracias, Obrigada !
Preguntas ??