El asfalto es una sustancia negra y pegajosa, derivada del petróleo, que se utiliza frecuentemente en el rubro de la pavimentación de callesy carreteras, así como también para la impermeabilización de estructuras como bodegas y techos, además se lo utiliza en la fabricación de baldosas, tejas y pisos. Según la temperatura, el asfalto se puede encontrar en estado sólido o semi sólido. Si se lo calienta a la temperatura en que hierve el agua (100ºC), el asfalto toma una consistencia pastosa con la que es muy fácil de trabajar gracias a la facilidad de su extensión. El asfalto se puede encontrar naturalmente en depósitos como pozos o lagos que se producen a partir de los residuos del petróleo que emergen a la superficie a través de grietas en la tierra. Grandes depósitos de asfalto se pueden encontrar, por ejemplo, en el Mar Muerto o en los pozos de La Brea en Los Ángeles. El asfalto es un componente natural de la mayor parte de los petróleos. La palabra Asfalto, deriva del acadio, lengua hablada en Asiría, en las orillas del Tigris superior, entre los años 1400 y 600 A.C. En esta zona se encuentra en efecto la palabra "Sphalto" que significa "lo que hace caer". Luego la palabra fue adoptada por el griego, pasó al latín y, más adelante, al francés (asphalte), al español (asfalto) y al inglés (asphalt). Estudios arqueológicos, indican que es uno de los materiales constructivos más antiguos que el hombre ha utilizado. En el sector de la construcción, la utilización más antigua se remonta aproximadamente al año 3200 A.C. Excavaciones efectuadas en TellAsmer, a 80 km al noreste de Bagdad, permitieron constatar que los Sumerios habían utilizado un mastic de asfalto para la construcción. Dicho mastic, compuesto por betún, finos minerales y paja, se utilizaba en la pega de ladrillos o mampuestos, en la realización de pavimentos interiores (de 3 a 6 cm de espesor), para tratamientos superficiales externos de protección y como revestimiento impermeable en los baños públicos. Este género de aplicaciones se repite en numerosas regiones de Mesopotamia, al igual que en el Valle del Indo (Mohenjo-Daro). A la sazón, los Egipcios le habían encontrado otra aplicación al betún, como relleno del cuerpo en trabajos de momificación, práctica que se extiende aproximadamente hasta el año 300 A.C. Composición del Asfalto El asfalto es considerado un sistema coloidal complejo de hidrocarburos, en el cual es difícil establecer una distinción clara entre la fase continua y la dispersa. Las primeras experiencias para describir su estructura, fueron desarrolladas por Nellensteyn en 1924, cuyo modelo fue mejorado más tarde por Pfeiffer y Saal en 1940, en base a limitados procedimientos analíticos disponibles en aquellos años. El modelo adoptado para configurar la estructura del asfalto se denomina modelo micelar , el cual provee de una razonable explicación de dicha estructura , en el cual existen dos fases; una discontinua (aromática) formada por dos asfáltenos y una continua que rodea y solubiliza a los asfáltenos, denominada maltenos. Las resinas contenidas en los maltenos son intermediarias en el asfalto, cumpliendo la misión de homogeneizar y compatibilizar a los de otra manera insolubles asfáltenos. Los maltenos y asfaltenos existen como islas flotando en el tercer componente del asfalto, los aceites. Composición Química y Física. Antes que el intercambio de crudo, en el mercado, fuera algo corriente; las refinerías rara vez cambiaban sus fuentes de abastecimiento de crudo. Esto llevo a que las fuentes de asfalto tuvieran, también, propiedades consistentes. Al integrarse el cambio del abastecimiento de crudo de las refinerías se crearon más variaciones en las propiedades del asfalto, tanto físicas como químicas. De estas variaciones, salió la necesidad de poderse evaluar el comportamiento del asfalto ante condiciones particulares y predecir su rendimiento en términos de conocidas formas de esfuerzo. Aún así, algunas propiedades físicas y químicas siguen siendo constantes en todos los tipos de asfaltos. Propiedades físicas: El asfalto es un material aglomerante, resistente, muy adhesivo, altamente impermeable y duradero; capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos 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 usualmente. Su color varía entre el café oscuro y el negro; de consistencia sólida, semisólida o líquida, dependiendo de la temperatura a la que se exponga o por la acción de disolventes de volatilidad variable o por emulsificación. Composición química: Es de mucha utilidad un amplio conocimiento de la constitución y composición química de los afaltos, para el control de sus propiedades físicas y así obtener un mejor funcionamiento en la pavimentación. Al igual que el petróleo crudo, el asfalto, es una mezcla de numerosos hidrocarburos parafínicos, aromáticos y compuestos heterocíclicos que contienen azufre, nitrógeno y oxígeno; casi en su totalidad solubles en sulfuro de carbono. Obtención de Asfaltos en Refinerias: El crudo de petroleo 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 refinerias 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 oil), 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 asfaltenos y la otra con el concentrado de ellos, se recurre comunmente 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 mas o menos duro a temperatura ambiente, se denomina residuo de vacio. De acuerdo a la cantidad de vacio que se practica en la columna de destilación, se obtendrán distintos cortes de asfaltos que ya pueden ser utilizados como cementos asfálticos. Desasfaltización con propano o butano: El residuo de vacio obtenido por destilación al vacio, contiene los asfaltenos dispersos en un aceite muy pesado, que, a la baja presión (alto vacio) y alta temperatura de la columna de vacio, no hierve (se destila). Una forma de separar el aceite de los asfaltenos es disolver (extraer) este aceite en gas licuado de petroleo. El proceso se denomina "desasfaltización" 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". Los asfaltos mas 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 mas 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 destructivo 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. Asfaltos Naturales Los asfaltos son materiales aglomerantes de color oscuro, constituidos por complejas cadenas de hidrocarburos no volátiles y de elevado peso molecular. Estos pueden tener dos orígenes; los derivados de petróleos y los naturales. Los asfaltos naturales, se han producido a partir del petróleo, pero por un proceso natural de evaporación de las fracciones volátiles, dejando las asfálticas solamente. Estos pueden encontrarse como escurrimientos superficiales en depresiones terrestres, dando origen a lagos de asfalto, como los de las islas Trinidad y Bermudas. También aparecen impregnando los poros de algunas rocas, denominándose rocas asfálticas, como la gilsonita. Así también se encuentran mezclados con elementos minerales, como pueden ser arenas y arcillas en cantidades variables, debiendo someterse a posteriores procesos de purificación, para luego poder ser utilizadas en pavimentación. En la actualidad, no es muy utilizado este tipo de asfalto por cuanto adolece de uniformidad y pureza. Estos asfaltos pueden clasificarse como: Asfaltos Nativos, sólidos o semisólidos 1) Puros o casi puros. Asfalto del lago Bermúdez. 2) Asociados con materia mineral Asfaltos del lago Trinidad. Asfaltos del lraq, Boeton y Selenitza. Asfaltos de roca europeos y americanos. 3) Asfaltitas duras Gilsonita Grahamita Pez lustrosa, Manjak Usos más comunes del Asfalto · Concreto Asfáltico. Es una mezcla en caliente, de alta calidad y perfectamente controlada, de cemento asfáltico y agregados de buena calidad bien gradados, que se debe compactar perfectamente para formar una masa densa y uniforme, tipificadas por las mezclas Tipo IV del instituto del Asfalto. · Sello con Lechada de Emulsión Asfáltica. Es una mezcla de asfalto emulsionado de rotura lenta, agregado fino y un mineral de relleno, a la que se le añade agua para darle consistencia de lechada. · Sello Negro de Asfalto. Es una aplicación ligera de emulsión asfáltica de rotura lenta diluida en agua. Se utiliza para renovar superficies asfálticas viejas y para sellar grietas y pequeños vacíos de la superficie. · Carpeta Asfáltica de Nivelación. Es una capa (mezcla de agregado y asfalto) de espesor variable utilizada para eliminar irregularidades de la superficie existente antes de cubrirla con un tratamiento nuevo o con una carpeta de recubrimiento. · Carpeta Asfáltica de Recubrimiento. Consiste en una o más capas asfálticas aplicadas sobre el pavimento existente. La carpeta de recubrimiento generalmente consiste de una carpeta de nivelación, para corregir las irregularidades del pavimento viejo, seguida por una o varias carpetas de grosor uniforme, hasta obtener el espesor total necesario. Como el asfalto es un material altamente impermeable, adherente y cohesivo, capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo la acción de cargas permanentes, presenta las propiedades ideales para la construcción de pavimentos cumpliendo las siguientes funciones: Impermeabilizar la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de la precipitación. Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, capaz de resistir la acción mecánica de disgregación producida por las cargas de los vehículos. Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo disminuir su espesor · Pavimentos Asfálticos. Son pavimentos compuestos por una capa superficial de agregado mineral recubierto y aglomerado con cemento asfáltico, colocada sobre superficies de apoyo tales como bases asfálticas, piedra triturada o grava; o sobre un pavimento de concreto de cemento Portland, de ladrillo o bloques. · Capa de Imprimación Asfáltica. Se llama así a la aplicación de un asfalto líquido de baja viscosidad a una superficie absorbente. Se suele utilizar para preparar una base no tratada que baya a ser recubierta con una carpeta asfáltica. · Capa de Sello Asfáltico. Es un tratamiento superficial consistente en la aplicación de una capa delgada de asfalto para impermiabilizar y mejorar la textura de la carpeta asfáltica superficial. · Tratamientos Asfálticos Superficiales. Son aplicaciones a cualquier tipo de carretera, superficie o pavimento, de materiales asfálticos con o sin recubrimiento de agregado mineral, de espesor no mayor de 25 cms. · Capa de Pega Asfáltica. Es una aplicación muy ligera de asfalto liquido sobre una superficie de cemento portland. El tipo de asfalto preferido es la emulsión asfáltica diluida en agua. Se emplea para asegurar la adhesión de la nueva carpeta de la superficie que se va a pavimentar. El asfalto es procesado en plantas, existen dos tipos de plantas, Plantas tipo Batch y Plantas Contínuas. Plantas Tipo Batch En una planta tipo Batch, el agregado es descargado, en un orden determinado, desde los bines calientes hacia una caja de pesada, en las proporciones requeridas para realizar un “bache” (terceo o mezclado). La caja sostiene el agregado temporalmente luego sus compuertas a prueba de fugas se abren t dejan caer el agregado dentro de la mezcladora. La caja de pesada, que se encuentra cubierta por una capa que la protege del polvo, está suspendida de los brazos o vigas de la balanza en tal forma que garantiza el libre movimiento. Planta Tipo Continuo En una planta de tipo continuo el agregado y el asfalto se introducen continuamente en la mezcladora y la mezcla se descarga continuamente. Los dispositivos que aportan el asfalto y el agregado están sincronizados para mantener automáticamente la porción correcta. El material alimentado durante una revolución del mecanismo propulsor o en cualquier período de tiempo determinado, se considera como una unidad, y la proporción de cada ingrediente se calcula de la misma manera que se calcula en una planta tipo Batch. Unas de las cosas más importantes en las plantas es el Muestreo y los Ensayos. Los datos obtenidos de estos ensayos son los instrumentos con los cuales se controla la calidad del producto. Por esta razón, se debe tener mucho cuidado para seguir correctamente los procedimientos de muestreo y de ensayo. El muestreo es especialmente importante. Una de las fallas más comunes radica en que las muestras analizadas en los ensayos no son representativas del lote de donde provienen. El uso más común del asfalto es el revestimiento de pavimentos. El asfalto se esparce de manera uniforme sobre la carretera y luego se alisa, dando a las calles una resistencia muchísimo mayor. En su uso como material para techos, lo más común es la utilización del denominado asfalto soplado, que se produce a partir de los residuos que quedan del petróleo luego de ser sometido a temperaturas de entre 204 y 316ºC. Asfaltos Nativos, sólidos o semisólidos 1) Puros o casi puros. Asfalto del lago Bermúdez. 2) Asociados con materia mineral Asfaltos del lago Trinidad. Asfaltos del lraq, Boeton y Selenitza. Asfaltos de roca europeos y americanos. 3) Asfaltitas duras Gilsonita Grahamita Pez lustrosa, Manjak El asfalto del lago Bermúdez se presenta en el lago del mismo nombre, en Venezuela. Este se ha empleado en la fabricación de asfalto emulsificado para carreteras y calles, en tejados y como impermeabilizante. Aún en nuestros días se usa como aglutinante para pisos de carreteras y como material para pavimentos. El asfalto del lago Bermúdez se refina al vapor igual que el del lago Trinidad, proceso que se analizará mas adelante. El asfalto del lago Trinidad se presenta en el lago de asfalto del lago de la isla Trinidad y es considerado como el depósito más importante de asfalto natural en todo el mundo. Este asfalto es bastante duro y hay que extraerlo usando maquinaria especial para dicho fin, tanto así que resulta apto para soportar el ferrocarril que sirve como medio de transporte en la zona. El asfalto del lago Trinidad contiene bastante materia mineral, algunas fácilmente visibles al microscopio, que se depositan cuando se altera la viscosidad con calor y la viscosidad de sedimentación sigue aproximadamente la ley de Stoke. En la refinería, se calienta el asfalto crudo en grandes calderas abiertas provistas de serpentinas de vapor para expulsar el agua, y después se cuela. Este producto se conoce con el nombre de Asfalto Trinidad Refinado. El asfalto refinado se reblandece mezclándolo con un residuo líquido de petróleo que sirve de fúndente, y el producto se llama cemento asfáltico o cemento de asfalto del lago Trinidad. El asfalto del lago Trinidad se adapta bien a las mezclas con alquitrán de hulla para disminuir la volatilidad de éste y hacerlo más consistente y más estable a los aumentos de temperatura. Este asfalto es miscible con casi todos los demás asfaltos y betúmenes naturales, aceites vegetales y minerales, ceras, breas y alquitrán de hulla. Casi todos los usos de éste asfalto exigen una manipulación a temperatura elevada, y las mezclas con materiales bituminosos más blandos o más duros suelen hacerse a temperaturas comprendidas entre 107 y 204 °C. Este asfalto se emplea como material de pavimentación, y en la fabricación de materiales asfálticos para tejados, materiales impermeabilizantes, mástic asfáltico, revestimiento para tuberías y conductos, y para otros usos especializados. Los principales yacimientos de roca asfáltica están en Europa y Norteamérica, pero hay depósitos en todo el mundo. Los asfaltos de roca norteamericanos suelen componerse de arenisca o caliza o una mezcla de ambas, impregnadas con betún; los calizos se diferencian por su estructura física de los que contienen arenisca. Los asfaltos de roca se usan para pavimentar calles. Se mezclan uno o varios asfaltos de roca pulverizados para obtener una composición media, se extiende la mezcla, se aplica calor si es necesario, y por medio de presión se iguala la superficie. La roca pulverizada se mezcla con asfalto del lago Trinidad u otros asfaltos para obtener un mástique que es mucho más rico en betún que las mezclas de rocas. Este mástic, aplicado a una base de hormigón o de madera a una temperatura de 177 a 232 ºC, se utiliza en la fabricación de materiales para tejados, pisos y revestimientos impermeabilizadores para estanques y depósitos. Una buena parte del mástic utilizado en Estados Unidos para hacer revestimientos o pisos impermeabilizados o resistentes a los ácidos no contiene asfalto nativo de roca, sino mezclas de otros asfaltos con polvo de piedra, rocas trituradas, arena o grava. La gilsonita o caucho mineral, sólo se presenta naturalmente en la cuenca del río Uintah, en Utah y Colorado, Estados Unidos. Es uno de los bitúmenes naturales más puros que se conocen y se distingue fácilmente de las demás asfaltitas por su color pardo, su peso específico más bajo, su contenido fijo de carbono y poco azufre. Las calidades comerciales son; selecto, segundo (corriente) y azabache. Se distinguen por el punto de reblandecimiento y el comportamiento en los solventes derivados de petróleo. La gilsonita se emplea mucho en la fabricación de barnices negros mezclándola con aceites secantes y resinas, residuos de petróleo y otros asfaltos, con todos los cuales es miscible en todas proporciones. Se emplea también mucho en la fabricación de artículos moldeados termoplásticos, revestimientos para frenos, pisos de mástique, losetas asfálticas, compuestos saturantes para alambres aislados, bandas de transmisión, tejidos impregnados, pinturas para maderas y revestimientos de oleoductos. En virtud de su elevada resistencia dieléctrica, se usa en muchos compuestos eléctricos, y su color pardo hace que se utilice en tintas de imprenta, especialmente en los tipos pardos para rotograbado. A diferencia de casi todos los demás asfaltos naturales o de petróleos, la gilsonita se mezcla en casi todas las proporciones con ceras para formar compuestos estables. Cuando se emplea en proporciones pequeñas en mezclas de cera-asfaltos, actúa como portador e impide la separación de la cera y el asfalto. Añadiendo una pequeña proporción de gilsonita al fúndente antes de soplar el asfalto, el producto es menos grasiento o aceitoso. Cuando se añade a un asfalto oxidado, de temperatura de reblandecimiento elevada, la gilsonita reduce la penetración y el punto de reblandecimiento; pero cuando se añade a un asfalto oxidado de temperatura de reblandecimiento baja, reduce la penetración y eleva el punto de reblandecimiento. La grahamita es una asfaltita que se encuentra en diversos lugares de los Estados Unidos, Cuba y Sudamérica. Los yacimientos de Oklahoma se explotaron bastante durante algunos años, pero en la actualidad casi toda la grahamita empleada procede de las minas de Cuba. La grahamita se diferencia de la gilsonita y pez lustrosa en su contenido mas alto de carbono fijo y en que se hincha pero no se funde, cuando se calienta. Su coloración es mas negra que la gilsonita y la pez lustrosa. SEGURIDAD EN EL MANEJO DE MATERIALES ASFÁLTICOS El asfalto, en general, no representa un riesgo para la salud de los trabajadores al ser manejado adecuadamente. Los mayores riesgos asociados con el manejo y uso del asfalto son las quemaduras y la inhalación de gases, además de los posibles riesgos asociados a otras sustancias usadas en pavimentación asfáltica, como solventes, emulsificantes, aditivos, etc. El presente trabajo entrega recomendaciones para un manejo seguro de estos materiales, así como pautas de acción en caso de accidentes. Para manejar el asfalto a altas temperaturas sin riesgo de quemaduras, se deben seguir las siguientes recomendaciones: 1. Entrenamiento del personal: Todo el personal que trabaje en el manejo de materiales asfálticos debe estar entrenado y tener conocimiento sobre las propiedades del asfalto y sus potenciales riesgos, seguridad e higiene personal, procedimientos y acciones de emergencia en caso de incendio o accidente. Es necesario que las empresas de producción de mezclas asfálticas en caliente den por notificado al personal técnico, obrero y visitantes todos los riegos que pueden ocurrir en este tipo de trabajo. 2. Protección personal: El personal que trabaje con eventual riesgo de exposición al cemento asfáltico caliente debe protegerse adecuadamente. Esto implica usar guantes aislantes, ropa protectora (manga larga), anteojos, máscara y zapatos de seguridad, dependiendo del grado de exposición. Las prendas sucias con asfalto no se deben usar a menos que se laven de modo que el material no penetre la parte interior. No es recomendable poner herramientas sucias con asfalto en los bolsillos de la ropa. Por otro lado, no se requiere protección respiratoria en condiciones normales de trabajo, sin embargo en ambientes sin ventilación es recomendable usar protección respiratoria con cartuchos orgánicos (por ejemplo cuando el personal ingresa a los estanques de almacenamiento para realizar mantenimiento o limpieza). El asfalto derivado de la materia prima mas utilizada actualmente o de forma natural lo podemos utilizar en forma convencional para nuestro propio beneficio, dado que al revestir los caminos y en las construcciones por sus mismas propiedades nos permite utilizarlo como protector de viviendas o de los caminos sin que los factores ambientales no lo afecten de manera destructiva. http://www.e- asphalt.com/orig_asf/origenasf.htm http://www.fizaltda.com/index.php?option= com_content&view=article&id=117&Itemid=2 58 http://www.arqhys.com/arquitectura/asfalt o-composicion.html http://proyectos.blogdiario.com/1140707220 /