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PRODUCCIÓN DE ASFALTO (CEMENTO ASFALTICO) A PARTIR DE PETRÓLEO


Enviado por   •  1 de Julio de 2014  •  1.947 Palabras (8 Páginas)  •  590 Visitas

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PRODUCCIÓN DE ASFALTO (CEMENTO ASFALTICO) A PARTIR DE PETRÓLEO

Cemento Asfaltico (ASTM)

Es un cementante de color marrón oscuro a negro en el que sus componentes predominantes son los asfáltenos que pueden ser naturales u obtenidos como residuo en a refinación del petróleo crudo. El asfalto posee características tanto físicas como químicas que son los elementos que le proveen todas sus particularidades y hacen de este el producto esencial que es hoy en la industria de la construcción.

Este cementante contiene tres propiedades químicas importantes: consistencia, pureza y seguridad, donde la primera se debe a su habilidad para fluir a diferentes temperaturas, esto en razón a que el asfalto es un material termoplástico. La segunda define la composición química del asfalto donde las impurezas de este son prácticamente inertes. La tercera, precisa el comportamiento de afinidad quimia con las diferentes cargas eléctricas. De la misma manera, dentro de su composición química, contiene características de aglutinación, esto debido a su constitución principalmente de asfáltenos y máltenos.

Los cementos asfalticos son aquellos fabricados a partir de la base asfáltica que proviene de los fondos de la destilación al vacío de crudos seleccionados y cuya característica de viscosidad está comprendida entre 1600 - 2400 Poises a 60°C.

El uso principal del cemento asfaltico es la construcción y conservación de carreteras. También se utiliza para la preparación de emulsiones asfálticas y para la elaboración de asfaltos oxidados y modificados. Generalmente se despacha en carrotanques con capacidad desde 10 toneladas.

Los asfaltos más utilizados en el mundo hoy en día, son los derivados de petróleo, los cuales se obtienen por medio de un proceso de destilación industrial del crudo. Representan más del 90% de la producción total de asfaltos. La mayoría de los petróleos crudos contienen algo de asfalto y a veces casi en su totalidad. Sin embargo existen algunos petróleos crudos, que no contienen asfalto. En base a la proporción de asfalto que poseen, los petróleos se clasifican en:

 Petróleos crudos de base asfáltica.

 Petróleos crudos de base parafínica.

 Petróleos crudos de base mixta (contiene parafina y asfalto).

El asfalto procedente de ciertos crudos ricos en parafina no es apto para fines viales, por cuanto precipita a temperaturas bajas, formando una segunda fase discontinua, lo que da como resultado propiedades indeseables, tal como la pérdida de ductilidad. Con los crudos asfálticos esto no sucede, dada su composición.

El petróleo crudo extraído de los pozos, es sometido a un proceso de destilación en el cual se separan las fracciones livianas como la nafta y kerosene de la base asfáltica mediante la vaporización, fraccionamiento y condensación de las mismas. En consecuencia, el asfalto es obtenido como un producto residual del proceso anterior.

El asfalto es además un material bituminoso pues contiene betún, el cual es un hidrocarburo soluble en bisulfuro de carbono (CS2). El alquitrán obtenido de la destilación destructiva de un carbón graso, también contiene betún, por lo tanto también es un material bituminoso pero no debe confundirse con el asfalto, ya que sus propiedades difieren considerablemente. El alquitrán tiene bajo contenido de betún, mientras que el asfalto está compuesto casi enteramente por betún, entre otros compuestos.

El asfalto de petróleo moderno, tiene las mismas características de durabilidad que el asfalto natural, pero tiene la importante ventaja adicional de ser refinado hasta una condición uniforme, libre de materias orgánicas y minerales extraños.

Ventajas Y Desventajas.

 Resistente al ataque químico y bacteriológico.

 Se puede aplicar sobre cualquier superficie.

 Evitan el proceso de destrucción del concreto armado, que por su naturaleza propia es poroso y generalmente tiene microfisuras.

 Protegen el acero de refuerzo de la corrosión.

 Totalmente impermeable al agua y vapores de la misma.

 Las propiedades del material permiten que se adhiera o integre a la superficie impermeabilizada, evitando que se levante por cambios bruscos de temperatura o dilataciones que se puedan presentar por diferentes motivos.

Propiedades Físicas.

El asfalto es un material aglomerante, resistente, muy adhesivo, altamente impermeable y duradero; capaz de resistir altos esfuerzos y fluir bajo acción de calor o cargas permanentes. Componente natural de la mayor parte de los petróleos, en los que existe en disolución y que se obtiene como residuo de la destilación al vacío del crudo pesado. Es una sustancia plástica que da flexibilidad controlable a las mezclas de áridos con las que se le combina ordinariamente. Su color varía entre el negro y el café oscuro; de consistencia sólida, semisólida o líquida, dependiendo de la temperatura a la que se exponga o por la acción de disolventes de volatilidad variable.

Composición química

Al igual que el petróleo crudo, el asfalto, es una combinación de múltiples hidrocarburos parafínicos, aromáticos y compuestos heterocíclicos que contienen azufre, nitrógeno y oxígeno; casi en su totalidad solubles en sulfuro de carbono.

Propiedades Generales

Respecto a las propiedades “Mecánicas Básicas” decir que cuando el asfalto es calentado a una temperatura lo suficientemente alta, éste comienza a fluidificarse. A temperaturas más bajas, el asfalto es un sólido visco-elástico, sus propiedades mecánicas son más complejas y se describen por su modulo de visco-elasticidad.

 La Viscosidad: Establecida para un líquido como la resistencia que se opone a la fluencia de ese líquido. La viscosidad está muy vinculada a la temperatura, y la mayor o menor facilidad de reducirla con la temperatura se conoce como el índice de viscosidad que podemos definir como el porcentaje de disminución de la viscosidad cuando se aumenta 1°C la temperatura.

 El Punto de reblandecimiento: Los productos bituminosos no son sólidos verdaderos, por lo que no presentan un punto de fusión establecido. Se define un punto de reblandecimiento convencional que es la temperatura a la que adquiere una fluidez determinada.

 La Ductibilidad: Es la capacidad que poseen los materiales de deformarse por alargamiento sin que su masa se disgregue.

 La Fragilidad: Esta propiedad es muy relevante para materiales impermeabilizantes. Se da cuando el material se hace excesivamente viscoso, se hace frágil, no aguanta esfuerzos y se rompe.

 El Craqueo: El denominado “Ensayo Fraass” es la medida de las propiedades de quiebre del asfalto a bajas temperaturas. En este ensayo, una lámina metálica es recubierta con una capa de 0,5 mm de espesor de asfalto y es movida de una cierta manera. La temperatura es gradualmente reducida, y el valor al cual se produce la rotura de la capa de asfalto se denomina Temp. Fraass. El ensayo Fraass nos da una indicación del riesgo de craqueo del asfalto a bajas temperaturas. Pueden obtenerse variaciones del resultado de este ensayo dependiendo del origen del crudo de petróleo con que se obtuvo el asfalto.

 La Pérdida por calentamiento: La evaporación de parte de los materiales más volátiles puede evidenciar alguna alteración en las características de los betunes. Dicha propiedad nos permite saber si al calentar el material nos van a cambiar o no sus características.

 La Resistividad / Conductividad Eléctrica: El asfalto tiene una alta resistencia eléctrica y es en consecuencia un buen material aislante. La resistencia de los grados comerciales decrece con el incremento de la temperatura.

 Las Propiedades Térmicas: El asfalto es moderadamente un buen material aislante térmico.

 La Solubilidad: Esta propiedad nos fija si el material es puro o no. A través del tricloruroetano o S2C podemos ver si es soluble o no.

Obtención de Asfaltos en Refinerías:

Inicialmente el petróleo llega a la refinería en estado natural para su procesamiento. El crudo pasa a las torres de destilación primaria divididas en compartimientos denominadas bandejas; cada bandeja tiene una temperatura diferente que fracciona los componentes del petróleo. El hidrocarburo llega a estas torres después de pasar por un horno que lo cocina hasta 400 grados Celsius que lo convierten en vapor. Este entra por la parte inferior de la torre y asciende por entre las bandejas. Cada componente vaporizado encuentra su temperatura se condensa y se deposita en su respectiva bandeja a la cual están conectados ductos que recogen las diferentes corrientes debidamente separadas. Al fondo de la torre cae el crudo reducido o q no alcanzo a evaporarse.

El crudo de petróleo es una mezcla de distintos hidrocarburos que incluyen desde gases muy livianos como el metano hasta compuestos semisólidos muy complejos, los componentes del asfalto. Para obtener este debe separarse entonces las distintas fracciones del crudo de petróleo por destilaciones que se realizan en las refinerías de petróleo.

Destilación Primaria.

Es la primera operación a que se somete el crudo. Consiste en calentar el crudo en hornos tubulares hasta aproximadamente 375ºC. Los componentes livianos (nafta, kerosene, gas oíl), hierven a esta temperatura y se transforman en vapor. La mezcla de vapores y líquido caliente pasa a una columna fraccionadora. El líquido o residuo de destilación primaria se junta todo en el fondo de la columna y de ahí se bombea a otras unidades de la refinería.

Destilación al Vacio.

Para separar el fondo de la destilación primaria, otra fracción libre de asfáltenos y la otra con el concentrado de ellos, se recurre comúnmente a la destilación al vacio. Difiere de la destilación primaria, en que mediante equipos especiales se baja la presión (aumenta el vacio) en la columna fraccionadora, lográndose así que las fracciones pesadas hiervan a menor temperatura que aquella a la que hervían a la presión atmosférica. El producto del fondo de la columna, un residuo asfáltico más o menos duro a temperatura ambiente, se denomina residuo de vacío. De acuerdo a la cantidad de vacío que se practica en la columna de destilación, se obtendrán distintos cortes de asfaltos que ya pueden ser utilizados como cementos asfálticos.

Desestatización con propano o butano.

El residuo de vacio obtenido por destilación al vacio, contiene los asfáltenos dispersos en un aceite muy pesado, que, a la baja presión (alto vacio) y alta temperatura de la columna de vacío, no hierve (se destila). Una forma de separar el aceite de los asfáltenos es disolver (extraer) este aceite en gas licuado de petróleo. El proceso se denomina "desestatización" y el aceite muy pesado obtenido, aceite desasfaltizado. Se utiliza como solvente propano o butano líquido, a presión alta y temperaturas relativamente moderadas (70 a 120 ºC). El gas licuado extrae el aceite y queda un residuo semisólido llamado "bitumen".

DIAGRAMA DEL PROCESO EN GENERAL PERO RESALTADA LA OPERACIÓN PRINCIPAL.

Dentro de los clientes que consumen este producto, están todas las organizaciones de pavimentadores y productores asfalticos de Colombia, como los son TRACSA, CONCRESOL , MINSCIVIL, quienes son especialistas en el Transporte de Asfaltos y productos derivados del petróleo, contando con los medios humanos y materiales que conforman una Empresa moderna.

COMPRADORES DEL PRODUCTO

Normalmente el cemento asfaltico es pretendido por los ingenieros civiles, los cuales necesitan revestir o pavimentar avenidas y calles, por este motivo muchas empresas del gobierno encargadas de restauración de la malla vial se hacen acreedores de negocios comúnmente con Ecopetrol y otras firmas para que ellos le vendan este producto.

PARA QUE LO COMPRAN Y ORDENES DE COMPRA

De acuerdo a lo que necesite, el ASTM es comprado y utilizado para diversas tareas, pero la q tiene más rigor es la utilización del ASTM en pavimentación de calles y carreteras.

De acuerdo a los pedidos para mezclas asfálticas para pavimentos bajo esta norma deberán incluir la siguiente información:

• Tipo de Asfalto (cemento asfáltico o asfalto emulsificado)

• Grado del Asfalto.

• La composición de mezclas asfálticas para pavimentos (mezcla densa y designación de la mezcla; mezcla abierta y designación de la mezcla; mezcla gruesa abierta de alta fricción y designación de la mezcla)

• El porcentaje máximo de agregado reciclado que se permite en la mezcla cuando está limitado, y

• El porcentaje de partículas fracturadas que requiere el agregado si son diferentes a lo especificado en ASTM D 692.

PRODUCCIÓN DE ASFALTO (CEMENTO ASFALTICO) A PARTIR DE PETRÓLEO

Ramón Eduardo Piñeros Prada

Código: 6052083

Mónica Sarmiento

6052107

Juan Carlos Segura

Ingeniero Químico

UNIVERSIDAD AMERICA

INGENIERIA QUIMICA

BOGOTA

2010

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