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 ??