2 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
Prólogo: La tendencia mundial del uso de los productos asfálticos para ser usado como Pavimentos Flexibles de Pavimentación de Carreteras y Vìas Urbanas, contempla cada vez mas la imperiosa responsabilidad de obtener innovación tecnológica orientada a la aplicación de criterios de “Desarrollo Sostenible”: Aplicación de Criterios del “Protocolo de KYOTO” 3 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
4 IMPACTO AMBIENTAL EN EL DESARROLLO DE CARRETERAS. Impactos directos e indirectos 2.1 Pérdida de tierras agrícolas 2.2 Interferencia con los métodos acostumbrados de transporte local 2.3 Implicaciones nacionales y globales Efecto Invernadero Vapor de agua (H2O) Dióxido de carbono (CO2) Metano (CH4) Óxidos de nitrógeno (NOx) Ozono (O3) Clorofluorocarbonos (artificiales) En la Tierra el efecto invernadero es responsable de un exceso de 33°C de la temperatura superficial (15°C de valor medio) sobre la temperatura de emisión (–18°C), pero en Marte la diferencia es de tan sólo 3°C y en Venus la diferencia alcanza los 466°C. Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
Efecto de Gases Invernadero Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
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(http://www.ingenews.cl/web/download/publicaciones/137.pdf) 7 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
8 GENERACION DE NEUMATICOS EN PERU Parque vehicular al 2007 Motorizados 1.300.015 unidades, tasa de variación +4% ap. Fuente Ministerio de T. Perú Parque Vehicular total en circulación al 2007, Motorizado y No Motorizado, GENERACION en Unid. y Ton. Año 2007 Tipo de Neumático Camión Pasajeros Particulares Cantidad de Vehículos/ unidades 149.455 73.923 1.076.637 Peso del NFU (Kg.) 55 10 7 Neumático /Vehículo 10 4 4 Recambio Anual medio 4 1,33 0,8 Cant. en años 1 1 1 Unidades de NFU por año 597.820 98.318 861.310 Cant. De Ton por Año 32.880 983 6.029 2007 Total 1.300.015 1.557.447 39.892 http://www.rmdsa.com/index.php/es/informacion/sala-de-prensa/noticias-k2-categorias/item/110-asphalt-rubber-conference-2012-munich Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
PARQUE AUTOMOTRIZ EN PERU A Dic. 2009 1.600.000 aproximadamente. Vehículos Generación en Unidades Anual 1.750.000 de NFU.. Generación en Toneladas 45.000 anual.. Stock actual acumulado entre el 2004 y Dic. 2009 10.000.000 de NFU aprox.. Stock aculado solo en los últimos 5 años; 240.000 toneladas en residuos sólidos contaminantes. 9 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
1 2 10 Que Tecnología de Pavimentos tiene el Perú Actual?: Asfaltos Convencionales: Cementos Asfálticos: Aplicación a alta temperatura (Humos y Emisiones) Asfaltos Diluidos con Solvente Orgánico (RC, MC): Emisiones de VOC`s Agregados, Filler, Cal, etc… (Aplicación a alta temperatura (Humos y Emisiones) Evaporación del Solvente La presencia de VOC altera el ciclo, ya que compiten efectivamente con el 100% 90% 80% 70% RC MC O3 por el NO, de tal manera que parte del O3 permanece sin reaccionar y se acumula en la atmósfera. Este O3, troposférico de origen 60% antrópico, no es emitido % V 50% 40% 30% 20% 10% 0% directamente a la atmósfera, sino que se forma como un contaminante secundario, a partir de las reacciones fotoquímicas inducidas por el Sol entre sus precursores primarios: Los óxidos de nitrógeno 1° Día 1° Mes 3 o 4 Meses (NOx), y (VOC) VOC Emulsiones Ecológicas (Asfaltos Diluidos con Agua) Incorporación de Fluidificantes Ecológicos. Asfaltos Diluídos con AGUA Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
3 Que Tecnológica / Ambiental Existe en el Mundo? Cementos Asfálticos (Evaluado con Ing. de la Reología) Incorporación de Residuos Industriales Polvo de Caucho de NFU´s (bajos niveles ruido, seguridad vial y menos emisiones) Vidrio Molido: “Glassphalt”, Escoria Metálica, Nanocompósitos, etc Aditivos para Mezclas Tibias (Aditivos reductores de viscosidad–Ahorro Energía) Recuperación de Energía perdida en Pavimentos (Piezoeléctricos) Aditivos Ecológicos (TiO2): Eliminación de Nox (fotocatalizador) 11 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
Innovación Tecnológica y Pro Ambiental: INCORPORACIÓN DE RESIDUOS INDUSTRIALES Diseño de Mezclas Bituminosas: Empleo de Llantas Usadas o “NFU” en la Construcción de Carreteras Bench Mark Español (Manual CEDEX, Ministerio de Fomento , Ministerio de Medio Ambiente) 12 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
Menú de Exposición 1-Química de los neumáticos 2- Definición y Diseño en Laboratorio 3- Historia del Caucho en uso de carreteras 4- Fabricación (Esquemas Típicos)4 5-Bondades Técnicas y pro Ambientales 6- Experiencia Mundial 7- Especificaciones y Conclusiones17 13 Ricardo Bisso Fernández – Ing.CIP.Petroquímico Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE NEUMÁTICOS O LLANTAS Composición de una Llanta de Pasajeros Caucho Acero Sintético 27% Negro de Carbono 28% 15% Caucho Natural 15% Fábricas 15% Vídeo (7 min) OBTENCIÓN DEL POLVO DE CAUCHO DE LLANTAS USADAS ? El Polvo de Caucho se obtiene por trituración de neumáticos fuera de uso (NFU) 14 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
DOSIFICACIÓN EN LABORATORIO – DISEÑO DE MEZCLA DEFINICIÓN DE ASPHALT-RUBBER SEGÚN LA ASTM D8 “Es una mezcla de cemento asfáltico, llantas de jebe recicladas y ciertos aditivos, en el cual el componente de jebe o caucho es al menos 15% en peso de la mezcla total y ha reaccionado en el cemento asfáltico caliente suficientemente para causar “hinchazón” de las partículas de jebe o caucho” • La solución pasa por añadir el polvo de caucho obtenido de los neumáticos reciclados en la mezcla del asfalto. • Una tonelada de mezcla bituminosa incorpora aproximadamente tres neumáticos de coche (2% de la mezcla). 15 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
16 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
HISTORIA DEL CAUCHO EN ASFALTO ? Desde los años 30’s se han realizado múltiples esfuerzos de investigación para incorporar el caucho en el Asfalto. ? En los 70’s , aparecieron dos procesos de incorporación de caucho en el asfalto: Charles Mc Donald, 1)- Proceso por Vía Seca y 2)- Proceso Por Vía Húmeda inventor del Asphalt Rubber en Phoenix, Arizona en los 70’s. 17 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
AL BENEFICIOS DEL POLVO DE CAUCHO EN ASFALTO Pavimento Duradero NFU • ACTÚA COMO ESPESANTE • (No Exhudación) • AUMENTA LA VISCOSIDAD NFU • MODIFICA LA REOLOGIA • AUMENTA ELASTICIDAD NFU •AUMENTA LA RESILENCIA •DISMINUYE SUSCEPT. TERMICA// ALTO PUNTO DE ABALANDAMIENTO Y RESILENCIA MEJOR RESISTENCIA ALTA VISCOSIDAD (mas elástico y viscoso a altas temperaturas de servicio) AHUELLAMIENTO// MEJOR RESISTENCIA AL AGRIETAMIENTO POR ALTO CONTENIDO DE LIGANTE (TANTO POR FATIGA COMO POR REFLEXIÓN DE LAS CAPAS INFERIORES) MEJOR RESISTENCIA AL ENVEJECIMIENTO Y OXIDACION POR USO DE MAYORES DOTES DE LIGANTE Y PRESENCIA DE ANTIOXIDANTES DEL NFU 18 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
Que otro resultado mejorado se obtiene? Se cumple el principio ambiental de JERARQUIA, reutilizando y reciclando los residuos y se reduce el Mejora la Performance Sonora, bajando el nivel de Ruído y Rugodidad del Pavimento Vídeo (40 SEG) Vídeo (40 SEG) número de neumáticos destinado a recuperación energética o vertederos. En técnica de Polvo de NFU el uso es de 350 NFUC/Km/carril por cada cm espesor de mezcla (en las otras técnicas el uso es del orden de 75 a 150 NFUT) Su empleo en mezclas asfálticas permite Reducir El Nivel Sonoro de rodadura: 2 dB (para v=50 Km/hr) y 4 dB (para v=100 Km/hr) respecto a las mezclas semidensas convencionales (CEDEX en España por método CPX). La textura de pavimento logrado en la rodadura, incrementa el factor de fricción, minimizando el riesgo de deslizamiento de neumáticos de los vehículos. Las emisiones durante el proceso de fabricación de Carreteras con NFU son las mismas que las convencionales. (empleo del fuel y el asfalto de base usado). 19 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
• • • • Que otro resultado mejorado se obtiene? Reduce costos Frente al uso Del Asfalto Convencional El DEPARTAMENTO DE TRANSPORTACION DE CALIFORNIA (Caltrans) ha usado caucho-asfalto desde 1978 en varios lugares y climas del estado. En comparación con los pavimentos convencionales, usando similares espesores de capas iguales, se observó que las usadas con NFU presentaban un período mayor de vida. En 1983 se desarrollò proyectos que incluyó varios espesores de caucho-asfalto y asfalto convencional, observándose que se podía obtener un beneficio de costo respecto a una vida de servicio prolongada Se encontró además una equivalencia de espesores para obtener comportamientos similares entre ambos asfaltos (Van Kirk, 1997) 20 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
“CONSIDERACIONES DE RIESGOS PARA LA SALUD” EL polvo de caucho no posee productos químicos extraños de riesgo para la salud de los operarios. (La NIOSH en colaboración con Administración Federal de Carreteras en USA llegaron a dichas conclusiones). En España se determinó que era muy pequeña y no constituía riesgo para la salud. En el proyecto Caltrans en 1993, algunos problemas de salud fueron reportados por trabajadores. Se evaluó los riesgos de seguridad y salud, tomó datos de más de 15 proyectos encontrando que las muestras de aire del humo del caucho-asfalto estuvieron por debajo de los límites establecidos por Cal-OSHA (Van Kirk, 1997). Rinck y Napier (1991) evaluaron la exposición de los trabajadores a las emisiones de humo cuando se usa caucho-asfalto, realizando monitoreos a dos tipos de trabajadores: los que estaban en contacto directo con la mezcla y a los que tenían un contacto lejano con ella. Los resultados del monitoreo demostraron claramente que el riesgo asociado al uso de caucho-asfalto era despreciable. 21 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
Fuente: Mercedes Gómez Alvares / Dirección General de Carreteras Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
Vía Húmeda Vía Seca 23 (Manual CEDEX, Ministerio de Fomento , Ministerio de Medio Ambiente) Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
24 Referencia: Asphalts Rubber Italia EXPERIENCIAS DE USO MUNDIAL Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
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DIFUSION MUNDIAL DE “ASFALTO CON POLVO DE CAUCHO DE NFU” 26 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
Brasil 27 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
28 Uruguay Argentina Fuente: Santiago Kroger – Bitafal Asfaltos – XV CILA Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
7-Especificaciones Colombia La posibilidad de reciclar las llantas usadas ha sido prevista por el Instituto de Desarrollo Urbano (IDU), con el apoyo del Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente (DAMA), ambos de la Alcaldía de la capital colombiana. La ingeniera química Adriana Mallarino, experta del DAMA en el ámbito del medio ambiente, explicó a EFE que la iniciativa es un proyecto piloto y pionero en Colombia que recoge experiencias con éxito de otros países, como España, Estados Unidos y Canadá. http://www.caracol.com.co/nota.aspx?id=100082 29 Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
Chile 30
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 31 Conclusiones El uso de polvo de caucho NFU en construcción de carreteras, denota gran aporte ambiental (menor ruido y menos botaderos de NFU) y mayor seguridad vial (mejor visibilidad y mayor fricción neumático rodadera) La aplicación de polvo de NFU por vía Seca (adición de NFU como un árido mas) es mas simple que por vía húmeda y se debe evaluar bien la conveniencia de usarse: lugar y condiciones. Los costos del Polvo de caucho de NFU es menor al de los polímeros SBS y Terpolímeros. Los costos iniciales operativos se incrementan (>30%), pero el valor económico del proyecto demostró ser mas económico (>58%), según experiencia en Colombia. No de todos los petróleos crudos se producen asfaltos de calidad a ser modificados con polvo de caucho NFU. Los cementos asfálticos PETROPERU tienen excelente compatibilidad con polímeros Polvo de Caucho NFU, lo que le hace mas reactivo. Es una buena alternativa de usar asfaltos modificados con caucho en el Perú, para lo cual hay que adaptar el bench-mark Español a las condiciones geográficas peruanas. No es voluntad del Fabricante de asfaltos suministrar al mercado asfaltos modificados con NFU, sino de la demanda de mercado Implementar la tecnología de modificación de asfaltos con caucho NFU , demanda costos importantes de inversión para la producción del polvo con NFU`s del Perú. Esto requiere un planeamiento estratégico multipartito Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
32 BENCH MARK ESPAÑOL: Tecnología Ambiental / Comercial: FUENTES PRODUCTORAS DE ASFALTOS Alianzas Comerciales Aditivos Modificantes IDES Convenios con Universidades Plan Estratégico con el Estado Envases Servicios Técnicos Equipos. Innovación Proyectos Nacionales Ej.:Nanocompósitos Ej.: PLAN FENIX España y Portugal Agrupación de Investigación Tecnológica 06 Socios Industriales 01 Socio Fabricante de Máquinas 01 Socio Laboratorio privado Especializado + 01 Fabricante (REPSOL YPF) 01 Distribuidor de Asfaltos 01 Instituto Investigación Seguridad Vial + 15 Organismos Públicos de Investigación (08 Universidades) 05 centros tecnológicos 01 Instituto de Investigación Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
Proyectosen/ Especificaciones 33 QUE REQUERIMOS HACER ? … A P L I CA R CR I T ER I OS EVO LU TI VOS D E A N Á L I S I S : Criterios de Sustentabilidad y Performance • Pavimentos Sustentables • SUPERPAVE * Experiencia * Innovación * Investigación Convencional •PEN •Visc •Ductilidad •Pro. Ablanadam. (No Describen LVE) Tiempo invertido Preparado por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico – Capítulo de Petróleo y Petroquímica – CD CIP Lima
GRACIAS ! Información de contacto Ricardo Bisso Página Web Blog Personal [email protected] http://asfaltos.petroperu.com.pe http://ligante-asfaltico.blogspot.com 07-Setiembre-2013 Lima – Perú 34