Pasado, presente y futuro del uso de los asfaltos en México

Antecedentes

Por necesidad, los primeros caminos fueron vías de tipo peatonal (veredas) que las tribus nómadas formaban al deambular por las regiones en busca de alimentos; posteriormente, cuando esos grupos se volvieron sedentarios, los caminos peatonales tuvieron finalidades religiosas, comerciales y de conquista. En América, y en México en particular, hubo este tipo de caminos durante el florecimiento de las civilizaciones maya y azteca. (Olivera, 1996)

Al momento de la conquista, los españoles llegaron con caballos y carretas, y comenzaron a construir caminos más amplios, ya que las veredas del imperio azteca les resultaban insuficientes para sus necesidades. En 1522 Hernán Cortés ordenó que Álvaro López construyera un camino ancho entre Veracruz y Tenochtitlan, para poder aprovechar el uso de carretas, bestias de carga y soldados a caballo. El camino se volvió carretera en 1531, cuando Sebastián de Aparicio construyó las primeras carretas de bueyes para mover mercaderías entre el puerto y la capital. (Breve historia de los caminos de México, 2011)

LOS ASFALTOS

El asfalto es un producto derivado del petróleo, se obtiene de la destilación al vacio del crudo pesado.

El asfalto es uno de los materiales constructivos más antiguos que el hombre ha utilizado. Estudios arqueológicos han determinado que el asfalto ha sido usado como material aglutinante, como impermeabilizantes, además de otros usos en antiguas civilizaciones. En este apartado se describirán las aplicaciones que diferentes civilizaciones le dieron al asfalto.

A lo largo de muchos años se la ha dado diversos usos, en la actualidad su principal aplicación está en la construcción de pavimentos.

Los asfaltos se conocen desde el paleolítico, hace aproximadamente 40000 años, los primeros vestigios del asfalto están adheridos a las herramientas de los Neandertales. Cuando apareció el Homo Sapiens, lo utilizó como material de construcción para edificar los zigurats y como material de calafateo en la construcción de los barcos en Sumeria (6000 AC). Los egipcios en el 2600 AC lo utilizaron como material momificante. (Cremades, 2010)

En nuestro país, la existencia de la piedra aceitosa, petróleo de base asfáltica, ya era conocida por los pobladores del México prehispánico; diversas culturas usaban el asfalto como pegamento, como medicina y como sacrificio religioso, ya que lo quemaban delante de sus ídolos. (Amor, paz y… asfalto, datos históricos., 2012)

La palabra ASFALTO, se cree que proviene del término Akadio, asfáltico, los griegos de los tiempos de Homero adoptaron el término en la forma ASFALTOS, que significa "hacer firme o estable" este término evolucionó a "asfaltum" de los romanos, "asphalte" del francés y "asphalt" del inglés. (Cremades, 2010)

La utilización del asfalto como material de construcción se remonta en la historia de la humanidad a tiempos muy anteriores a la era cristiana. En la época de los reyes de babilónicos encontramos ya testimonios históricos de la utilización del asfalto como elemento para la construcción de carreteras. (Xarxa Telemática Educativa de Catalunya: XTEC)

El primer pavimento construido con rocas asfálticas en la forma de asfalto fundido fue dado al tránsito en Paris en 1854. Pocos años después se generalizo su empleo en la forma poco más o menos en que se utiliza en la actualidad. La construcción de los pavimentos de asfalto se desarrollo pronto en América. (XTEC, op.cit.)

El enorme incremento adquirido en el primer decenio del siglo actual por las industrias petroleras y las enormes cantidades de asfalto obtenidas como subproducto de la destilación del petróleo bruto dio gran impulso a los estudios para buscarles aplicación, y pronto lo encontraron en la construcción de carreteras. (XTEC, op.cit.)

El asfalto natural

Se encuentra en forma de yacimientos que pueden ser explotados, prácticamente sin proceso alguno, se ha formado a partir del petróleo por evaporación natural de los elementos volátiles. Este tipo de asfalto generalmente es conocido como "asfalto de lago". (Arizpe)

Este tipo de asfaltos puede usarse para la carpeta de los caminos, después que el material extraído o minado ha sido procesado adecuadamente. Este proceso incluye la adición de agregados minerales adecuados, cementante asfáltico y aceite, lo que facilita el flujo del material. El asfalto mineral no se usa ampliamente debido a su elevado costo de transporte. (Nicholas & A., 2005)

El asfalto artificial o procesado.

Se obtiene por medio de la refinación del petróleo, que consta de la separación de los diferentes materiales en el petróleo crudo sin cambios significativos en la composición química de cada material. (op.cit).

En la siguiente figura se encuentra un diagrama de flujo que muestra las diferentes interrelaciones de los diferentes materiales que pueden obtenerse de la destilación fraccionada del petróleo crudo. (op.cit).

FUENTE: Introducción al asfalto, Manual seriado No. 5, 8ª. Edición, Instituto del Asfalto, Lexington, Ky., 1993.

Emulsiones asfálticas

En nuestra vida diaria, utilizamos muchos productos que son emulsiones. El café, la mayonesa, las pinturas, los refrescos son algunas de las emulsiones más comunes. Una emulsión es una dispersión fina o más o menos estabilizada de un liquido en otro los cuales son no miscibles entre si y están unidos por un emulsificante, emulgente o emulsionante. en cada caso, se requieren ciertos procesos mecánico y químicos para combinar dos o más materiales que no se mezclan en condiciones normales. Hay todo un campo científico dedicado al estudio de las emulsiones. Del mismo modo que no es necesario comprender como funciona un motor para conducir un automóvil, tampoco es necesario entender la compleja química de las emulsiones para construir un buen pavimento con una emulsión asfáltica. La clave es escoger la emulsión correcta para el agregado y el sistema constructivo a utilizar.

CLASIFICACIÓN DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS

Las Emulsiones Asfálticas se dividen en tres categorías:

• Aniónicas

• Catiónicas

• No Iónicas

Las dos primeras se utilizan en la construcción y mantenimiento de carreteras. Las del tipo aniónico fueron las primeras emulsiones creadas por 1920. Las catiónicas son las emulsiones "modernas" que se utilizan actualmente con excelentes resultados en todo el mundo. En este trabajo nos referiremos únicamente a las emulsiones del tipo catiónico, las cuales se utilizan con prácticamente cualquier tipo de agregado. (Chávez, Información Técnica, 2012)

Las Emulsiones asfálticas se empezaron a usar desde el año 1,920. Primero fueron las de tipo aniónico, que permitían un resultado satisfactorio con áridos calizos, y desde hace más de medio siglo, las de tipo catiónico, que amplían el campo de aplicación a todo tipo de áridos. Actualmente las emulsiones se diseñan, es decir, se produce una emulsión adecuada para un árido determinado, unas condiciones climatológicas y un sistema de puesta en obra. (Chávez, Las Emulsiones Asfálticas, 2012)

Las emulsiones asfálticas se clasifican de acuerdo a la rapidez en que el asfalto se separe del agua (coalescencia o rotura; cambio de color de marrón a negro) (op.cit):

Catiónica de Rotura Rápida CRS

Catiónica de Rotura Media CMS

Catiónica de Rotura Lenta CSS

Catiónica de Rotura Lenta del tipo Superestable CS

Fuente: (Chávez, Información Técnica, 2012)

USO DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS

Cada grado de emulsión está diseñado para usos específicos, algunos de los cuales se describen a continuación.

FUENTE: (Chávez, Información Técnica, 2012)

El asfalto en la actualidad

Actualmente en el mundo se producen alrededor de 115 millones de toneladas de asfalto de los cuales más del 85% se emplean en la pavimentación de caminos y el 15% restante se emplea en aplicaciones industriales e impermeabilizantes domésticos (Cremades, 2010).

Europa y Estados Unidos tienen por mucho las más extensas redes viales, en Europa alrededor de 5,2 millones de km de los cuales más del 90% están pavimentadas con asfalto y de los 4,0 millones de km estimados en Estados Unidos más del 92% están pavimentadas con asfalto. Canadá tiene alrededor de 415,000 km pavimentados con 90% de asfalto y México tiene 371,936 km con el 96% pavimentado con asfalto. (Cremades, 2010) (Breve historia de los caminos de México, 2011)

FUENTE: (Breve historia de los caminos de México, 2011)

La durabilidad del pavimento asfáltico evidentemente está ligada a una serie de factores económicos y sociales del propio camino, también hay que tomar en cuenta el efecto del clima y del tránsito, de manera que la vida del pavimento no puede definirse con exactitud. Los pavimentos pueden estar expuestos durante su vida útil a circunstancias de orden extraordinario, tales como lluvias ciclónicas, nundaciones, terremotos, etcétera. (Rico & Del Castillo, 2006)

El asfalto ha entrado en el mundo desarrollado en un dinamismo acelerado, desde el punto de vista técnico, que tiene como objetivo incrementar la certidumbre en cuanto al desempeño de los pavimentos asfálticos y aumentar la durabilidad de los mismos. Una vida promedio de un pavimento asfáltico de 9 años sin tratamientos mayores, de 20 años con tratamientos superficiales y de 40 años con reposición de capas de rodadura es el objetivo perseguido y logrado en otros países. (Cremades, 2010)

El asfalto, un vistazo al futuro

Un nuevo reporte del Grupo Freedonia, publicado en la revista World Highways de junio, estima que la demanda mundial del asfalto crecerá a partir de la baja del 2008, 2,1% anual hasta 108 millones de toneladas en 2013. En los mercados desarrollados del asfalto en Norteamérica, Europa Occidental y Japón, la demanda de asfalto fue golpeada duramente por la recesión en 2008, pero parecen estar listos a las ganancias moderadas en 2013. (El asfalto demanda crecer, 2010)

En cuanto al futuro, lo único que se tendrá que hacer es utilizar una terminología algo diferente, pues los pavimentos flexibles sustituirán el ligante asfáltico por uno de origen vegetal o animal, como ya se está haciendo en la actualidad en algunos tramos de prueba en Europa, que sea más ecológico, más sustentable y más acorde a las exigencias del momento, pero la tecnología de diseño, fabricación y aplicación de estos productos será similar a lo que se está haciendo en la actualidad. (Cremades, 2010)

Trabajos citados

Amor, paz y… asfalto, datos históricos. (Octubre de 2012). Asfáltica Revista Técnica.

Arizpe, G. (s.f.). Blog de Ingeniería Civil. Recuperado el 24 de Octubre de 2012, de http://www.rentauningeniero.com/que-son-y-en-que-se-aplican-los-asfaltos.html

Breve historia de los caminos de México. (26 de Septiembre de 2011). Los caminos de México en el XXIV congreso mundial de carreteras, 2.

Chávez, I. (2012). Información Técnica. Recuperado el 2 de Noviembre de 2012, de http://www.camohesa.com/informaciontecnica.html

Chávez, I. (2012). Las Emulsiones Asfálticas. Recuperado el 2 de Octubre de 2012, de http://www.camohesa.com/las_emulsiones_asfalticas.html

Cremades, I. (Octubre de 2010). Los asfaltos, pasado, presente y futuro. Asfáltica Revista Técnica, 23.

El asfalto demanda crecer. (Octubre de 2010). Asfáltica Revista técnica, 31.

Nicholas, J., & A., L. (2005). Ingeniería de Tránsito y Carreteras (Tercera ed.). México: Thomson.

Olivera, F. (1996). Estructuración De Vías Terrestres (Segunda ed.). México: CECSA.

Rico, A., & Del Castillo, H. (2006). La Ingeniería De Suelos En Las Vias Terrestres (Vol. II). México, D.F., México: Editorial Limusa S.A. de C.V.

Xarxa Telemática Educativa de Catalunya: XTEC. (s.f.). Recuperado el 7 de Octubre de 2012, de XTEC: http://www.xtec.cat/~cgarci38/ceta/historia/asfalto.htm

Autor:

Ing. Luis Eduardo Rembis León

Maestría en Ingeniería

Primer Semestre

Grupo Único

Metodología de la Investigación

Prof. Dr. Guadalupe Cú Balán

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CAMPECHE

Facultad de Ingeniería

San Francisco de Campeche, Campeche; Noviembre de 2012