UNIVERSIDAD CENTRAL” MARTA ABREU” DE LAS VILLAS FACULTAD DE CONSTRUCCIONES DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL TRABAJO DE DIPLOMA Título: Evaluación del empleo de la tecnología de reciclado de pavimentos en frío disponible en Cuba, en las carreteras de Villa Clara. Autor: Edel Ortíz Hernández, 5to. Año de Ingeniería Civil Tutor: Dr. Ing. Civil, Pedro Andrés Orta Amaro, Profesor Titular Santa Clara, Villa Clara Curso 2011 - 2012 AGRADECIMIENTOS A mi tutor Pedro Orta quien desde el comienzo confió en mí, dándome todo su apoyo experiencia y conocimiento desinteresadamente. A toda mi familia por su apoyo y preocupación constante. A todos los compañeros del grupo y amigos con los que compartí en la Universidad. Al Ingeniero Aurelio Torres Fernández especialista de RUTTCHEN por la atención brindada. DEDICATORIA A mis padres Eddy y Alberto por su apoyo incondicional hasta en los momentos más difíciles, quienes con su ejemplo, dedicación y sacrificio fueron mi fuente de inspiración para seguir adelante, con la esperanza de que este sueño se hiciera realidad algún día. i RESUMEN En este trabajo de diploma se realiza un estudio de las tecnologías de reciclado de pavimentos flexibles de las carreteras, llegando a conocer la tecnología disponible en el país: la tecnología de reciclado en frío empleada en sendas carreteras de la provincia de Holguín, con el propósito de, sabidas sus ventajas, aplicar la misma en uno de los tramos de carretera de la provincia de Villa Clara evaluados de mal (tramo de carretera de 21 Km desde la Paloma – Límites con Matanzas) para poder definir las ventajas técnicas, económicas y ambientales que pudiesen obtenerse, con vista a darlas a conocer el Centro Provincial de Vialidad del MITRANS, para que pueda justificar el empleo de dicha tecnología en los trabajos de conservación de las vías rurales de interés nacional existentes en la provincia, para tratar de realizarlos con una mayor eficacia. ABSTRACT This work is intended to study technologies for recycling flexible pavement roads, taking into consideration the technology available in the country: the cold recycling technology employed in two roads in the province of Holguin. Among the objectives of the current study is the implementation of this technology in one of the stretches of road in the province of Villa Clara poorly evaluated (21 km road section from La Paloma - Limits to Matanzas) to define possible technical, economic and environmental advantages. The obtained advantages will be presented by the Roads Provincial Center of MITRANS to justify the use of such technology in the conservation work of the rural roads of national interest in the province in order to carry out a work with a greater efficiency. Palabras Claves: Pavimentos Flexibles, Tecnologías de Reciclado. ii ÍNDICE RESUMEN..............................................................................................................................i INTRODUCCIÓN..................................................................................................................1 CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba.............................................................................................................5 1.1 Reseña Bibliográfica de las Tecnologías de Reciclado de Pavimentos. ......5 1.1.1 “Asfalto espumado: Tecnología y Aplicaciones”, Boletín Técnico Nº 5, Instituto Chileno del Asfalto, agosto de 2002 ..........................................................5 1.1.2 Atienza Díaz, Manuel; Zarzo Varela, Marta Beatriz; Sala Casanova, Manuel. II Congreso Andaluz de Carreteras, Cádiz, del 7 al 10 de Octubre de 2003 Número de ponencia 122 Comunicación sobre pliego para Reciclado de M.B.C en frío in situ con emulsión bituminosa., España, 2003 ............................7 1.1.3 Belmonte Sánchez, Antonio F, Director Regional en la Dirección Regional Zona Sur de Sacyr III Congreso Andaluz de Carreteras Sevi lla del 7 al 10 de Octubre de 2003. Ponencia: "Reutilización y reciclado de materiales. Experiencia en Andalucía" ..........................................................................................7 1.1.4 Belmonte Sánchez, Antonio; García Santiago, Jacinto Luis, Muñoz Ibáñez, Ernesto. II Congreso Andaluz de Carreteras, Cádiz, del 7 al 10 de Octubre de 2003 España. Número de ponencia 134: Reciclado en frío con emulsión en la Autovía A- 92, en Granada. Segumiento y evolución de las mezclas. España, 2003 ...............................................................................................8 1.1.5 Betún espumado el ligante innovador para la construcción de carreteras. .....................................................................................................................8 1.1.6 C. Jofré (2001) Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Director Técnico Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones. 1er Simposio iii internacional sobre estabilización de explanadas y reciclado in situ de firmes con cemento, del 1 al 4 de octubre de 2001, Salamanca, España. 2001 ..........8 1.1.7 Especificaciones generales para la conservación de carreteras, caminos y puentes de Costa Rica, Mayo- 2002......................................................9 1.1.8 Estado técnico de carreteras. Centro Provincial de Vialidad Villa Clara, 2012. ...................................................................................................................9 1.1.9 Ficha Técnica Reciclado de Pavimentos Asfalticos, clave 5.1, España, 2010 9 1.1.10 Fichas de Costo del Tren de Reciclado utilizado en la carretera Holguín – Guardalavaca, 2007. ...............................................................................10 1.1.11 Fonseca Montejo, Alfonso (2011).EL RECICLAJE DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Libro: Ingeniería de Pavimentos, Tomo 2, pág. 273-279, Colombia, 2006..........................................................................................10 1.1.12 Galvis C, Ricardo; Matallana, José Luis; Baumgartner, Manfred, Asfalto Espumado Revista Construir, Agosto-Septiembre, 2009 009 ..............11 1.1.13 Güell, Adolfo (2007). Experiencia española sobre reciclado de capas bituminosas. España Ponencia en el XIV Congreso Ibero- Latinoamericano de Asfalto (CILA) La Habana, noviembre 2007 ......................13 1.1.14 Limón Paccsa, Rafael A; Cincire, Víctor. Sexto congreso Mexicano del Asfalto “El reciclado en caliente de pavimentos en México, 2005 ...............14 1.1.15 Limón, Rafael Antonio; Cincire, Víctor. El reciclado en caliente de pavimentos asfálticos en México 6to Congreso Mexicano del Asfalto, 2005 ...14 1.1.16 López- Bachiller Fernández, Miguel. Director Gerente Firmes Ecológicos Soltec III Congreso Andaluz de Carreteras Sevilla del 7 al 10 de Octubre de 2003 .........................................................................................................15 1.1.17 López-Bachiller Fernández, Miguel. Ponencia 180: Reciclado en frio In Situ. II Congreso Andaluz de Carreteras, Cádiz, del 7 al 10 de Octubre de 2003, España, 2003 ...................................................................................................15 iv 1.1.18 Manual de Cálculo de Rendimientos de Fresadoras en Frio de la WIRTGEN, Alemania, 2006 ......................................................................................15 1.1.19 Marchan Moreno, Rufino Mario. Métodos de Rehabilitación en Pavimentos. Tesis de aspirante a Ingeniero Civi l, UNAM, México, DF, 2005 .16 1.1.20 Miró, Félix; Martínez, Rodrigo; Pérez, Clara. Proyecto Paramix. Investigación sobre reciclado de pavimento Universidad Politécnica de Cataluña España, 2003 .............................................................................................16 1.1.21 Peeva Míteva, Nadia. Uso de la técnica de Reciclaje de pavimentos asfálticos. Economía y protección del Medio Ambiente. Ponencia en XIV Congreso Ibero-Latinoamericano de Asfalto La Habana, 2007. .......................17 1.1.22 Datos del Proyecto Carretera Holguín-Guardalavaca, 2008 .............18 1.1.23 Datos del Proyecto Carretera Holguín-Moa, 2008 ..............................18 1.1.24 Quintero Quintero, Manuel. F II Congreso Andaluz de Carreteras, Cádiz, del 7 al 10 de Octubre de 2003 España Número de ponencia 133 Título: Reciclado de firme in situ con emulsión, un caso práctico: La carretera A- 494 entre Mazagón y Matalascañas (Huelva) España, 2003 ........................18 1.1.25 Rodríguez Díaz, Guillermo. Tesis de Maestría Vías de Comunicación Terrestres Primera edición. Procedimiento general para evaluar el estado de los elementos y los parámetros de explo tación de mayor incidencia en la accidentalidad. UCLV, Santa Clara, Cuba, 2011. ....................19 1.1.26 Rodríguez Rodríguez, Pavel; Rodríguez Cáceres, Antonio. Seminario internacional PIARC 2009 “Técnicas de mantenimiento para mejorar el desempeño del pavimento:” Experiencia de la introducción en Cuba de la tecnología del reciclado de pavimento en frio y su aplicación en la rehabilitación de la carretera Holguín –Guardalavaca”, 2009.............................19 1.1.27 Thenoux Z, Guillermo; Jamet A, Andrés. Asfalto Espumado: Tecnología y Aplicaciones. Revista BIT, Facultad de Ingeniería; Universidad Católica de Chile, Junio 2002...................................................................................19 v 1.1.28 Vallejos, Horacio (2007) Reciclado de pavimentos asfálticos sin adición de ligante en Argentina. Ponencia en XIV Congreso Ibero - Latinoamericano de Asfalto La Habana, 2007. ....................................................21 1.1.29 Wirtgen Manual de Reciclado en Frío. 2da Edición Noviembre de 2004 22 1.2 Reseña Analítica de las Tecnologías de Reciclado de Pavimentos. ..........22 CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara..........................................................................................28 2.1 Índice de Condición del Pavimento (PCI – Pavement Condition Index) ....28 2.2 Inspección visual Detallada. (IVD)....................................................................28 2.3 Índice de Estado (IE)...........................................................................................29 2.4 Pavement Condition Rating (PCR), Distress Manifestation Index (DMI) ...29 2.5 Índice de Calificación Visual (ICV)....................................................................29 2.6 Parámetros de explotación de las Carreteras. ...............................................32 2.7 Descripción de la carretera La Paloma - Límite con Matanzas. ..................39 2.8 Resumen de las tecnologías de reciclado de Pavimentos en el Mundo y en Cuba. ................................................................................................................................39 2.9 La Tecnología de reciclado de pavimentos flexibles existente en Cuba. ...44 2.10 Materiales empleados: ....................................................................................50 2.11 Procedimiento o técnica de trabajo para el reciclado de los pavimentos flexibles en frio con las maquinarias disponibles: .....................................................51 2.12 Control de Calidad. ..........................................................................................52 2.13 Conclusiones parciales. ..................................................................................54 CAPÍTULO 3. Valoración técnico - económica del empleo de la tecnología de reciclado vs las tecnologías tradicionales. .....................................................................55 3.1 I.T.E que se emplearán: .....................................................................................55 vi 3.2 Comparación entre las tecnologías en la carretera Holguín – Guardalavaca..................................................................................................................56 3.3 Elementos supuestos para realizar la comparación. .....................................58 3.4 Equipos disponibles en el contingente Campaña de las Villas. ...................59 3.5 Características de la carretera: .........................................................................59 3.6 Listado de actividades de la variante tecnológica tradicional para acometer la rehabilitación...............................................................................................................59 3.7 Cálculo de los rendimientos en la ejecución de las actividades mecanizadas y de sus tiempos de duración. .............................................................60 3.8 Cálculo de recursos aplicando la tecnología tradicional usualmente empleada: (Tiempo, Materiales, Equipos y Precio). .................................................64 3.9 Resumen de los equipos utilizados: .................................................................66 3.10 Equipos que conforman el tren de reciclado en frio disponible en el país: 67 3.11 Listado de actividades de la variante tecnológica de reciclado de pavimento en frio que se propone aplicar en la carretera La Paloma - Límites con Matanzas..................................................................................................................67 3.12 Cálculo de los rendimientos de las actividades y sus tiempos de duración. ..........................................................................................................................68 3.13 Cálculo de recursos TECNOLOGÍA DE RECICLADO IN SITU EN FRIO: 72 (Tiempo, Materiales, Precio). .......................................................................................72 3.14 Comparación de los Resultados ....................................................................74 3.15 Conclusiones parciales ...................................................................................75 CONCLUSIONES ................................................................................................................76 RECOMENDACIONES. ....................................................................................................77 vii REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................78 ANEXOS ..............................................................................................................................81 Anexo 1. Esquema de ubicación del tramo reciclado Holguín - Guardalavaca .......81 Anexo 2. Levisa – Entronque de Nicaro .....................................................................82 Anexo 3. Entronque de Felton .....................................................................................82 Anexo 4. Entrada a Moa ...............................................................................................83 Anexo 5. Entrada a Mayarí ...........................................................................................83 Anexo 6. Levisa ..............................................................................................................84 Anexo 7. Dos Bahías .....................................................................................................84 INTRODUCCIÓN 1 INTRODUCCIÓN Desde hace miles de años los antiguos pobladores de la región de Mesopotamia, los Etruscos y posteriormente el Imperio Romano construyeron caminos que contribuyeron al desarrollo del comercio, algunos con enormes longitudes que partiendo desde Roma se extendían por toda Europa, Oriente Medio y el Norte de África, existiendo aun tramos de calzadas romanas que se conservan en satisfactorio estado.. Con el transcurso del tiempo y el desarrollo de la humanidad fueron surgiendo nuevos y mejores materiales, maquinarias y procedimientos que han permitido el surgimiento de las carreteras, autopistas, aeropistas y otras vías de comunicación terrestres con las características de las actuales, que permiten desarrollar altas velocidades con adecuada seguridad, reduciendo notablemente los tiempos de los desplazamientos de los vehículos.. Como es conocido la estructura de los pavimentos de las carreteras modernas pueden ser flexibles y rígidos, las flexibles están conformados por tres capas: la de sub - base, la de base y la de superficie, las que varían su espesor de acuerdo con el material con el cual están compuestas y con el tipo e intensidad del tránsito que sobre ellas circulan. Las estructuras de los pavimentos flexibles para resistir adecuadamente las presiones verticales y las tensiones tangenciales que el tránsito les impone, deben poseer en la capa de superficie los materiales más resistentes (hormigones asfálticos en caliente de alta densidad), pues los mismos deben soportan satisfactoriamente los mayores esfuerzos (Torres Vila, 1985). Para hacer frente al impetuoso desarrollo social y económico actual, fue necesario incrementar notablemente la construcción de dichas vías de comunicación terrestres, lo que implica el aumento del consumo de materiales asfálticos y de áridos, éstos últimos con grandes afectaciones ambientales. Las carreteras con el transcurso del tiempo tienden a deteriorarse, estos deterioros comienzan a ser evidentes cuando en la superficie del pavimento al aparecen grietas, fisuras, disgregaciones, exudaciones etc., los que surgen producto de la falla de las funciones de los materiales componentes de la mezcla asfáltica empleada en la capa de superficie. La mezcla de hormigón asfáltico caliente (HAC) está conformada por áridos, cemento asfáltico y aire; la obtención de los áridos es el resultado de procesos naturales o artificiales y su función dentro de la mezcla es conformar la estructura o esqueleto resistente del producto compuesto resultante, el aire está presente de manera involuntaria INTRODUCCIÓN 2 y el betún o cemento asfáltico generalmente es un componente derivado del proceso de refinación del petróleo (Acevedo; 1985) Con la explotación de los áridos para éstos y otros fines como la producción del hormigón hidráulico, morteros, etc. han comenzado a escasear los mismos y por tanto su precio ha aumentado considerablemente, a lo cual hay que añadir las afectaciones ambientales que se originan en su extracción y trituración. Una manera de disminuir el consumo de estos materiales es tratar de reutilizar el mayor por ciento posible de los áridos ya colocados en los pavimentos de las carreteras existentes, por tales razones es que en las últimas décadas ha resurgido con fuerza la tecnología de reciclado de pavimentos flexibles en numerosos países del Mundo. Una variante tecnológica de los reciclados de pavimentos flexibles, el reciclado en frío, ha sido usada exitosamente en la provincia de Holguín (Junco, 2008) trayendo consigo ahorros considerables y la minimización de los impactos al medio ambiente, requiriéndose su empleo en otras provincias una vez terminada la rehabilitación de la carretera Holguín – Moa, aún en construcción. En este trabajo se aprovechará un estudio realizado recientemente en las carreteras de interés nacional de la provincia de Villa Clara (García Depestre, 2011), en el que se evaluó el estado técnico dichas vías, para detectar así cuales carreteras o tramos de éstas son las que necesitan o más se adecuan al empleo de la tecnología de reciclado en frío disponible en el MICONS Nacional, para finalmente definir los materiales, las maquinarias y los procedimientos constructivos necesarios para aplicar tal tecnología de reciclado, así como efectuar una comparación de la reparación, reconstrucción o rehabilitación del tramo analizado con respecto a la aplicación de las tecnologías tradicionales, para poder definir y cuantificar finalmente las ventajas técnicas, económicas y ambientales que se originan. Problema Científico ¿Será conveniente emplear en los trabajos de conservación vial en Villa Clara la tecnología de reciclado en frío disponible en el país, para mejorar el estado técnico de las carreteras rurales de interés nacional existentes en la provincia? Objeto de Investigación Las tecnologías de conservación de carreteras, en especial las tecnologías de reciclado de pavimentos flexibles. Campo de Acción: La conservación vial de las carreteras de interés nacional de la provincia de Villa Clara; INTRODUCCIÓN 3 empleando la tecnología de reciclado en frío disponible en Cuba. Objetivo General: Evaluar la posibilidad del uso de la tecnología de reciclado en frío disponible en el país, en los trabajos de conservación de carreteras de interés nacional en Villa Clara. Objetivos Específicos: 1. Realizar un estudio de las tecnologías de reciclado de pavimentos flexibles existentes en el Mundo y en particular en Cuba, para definir el estado del arte de esta temática. 2. Obtener los datos del estado de conservación de las carreteras rurales de dos carriles de circulación existentes en Villa Clara. 3. A partir de la evaluación del estado técnico de las carreteras rurales de interés Nacional, definir cuáles son las que más se adecuan para el empleo de la tecnología de reciclado en frío disponible en el país. 4. Definir a nivel de detalle la tecnología a emplear en el tramo o tramos de carretera definidos, precisándose los materiales, equipamiento, técnicas y medidas de control de la calidad de los trabajos a cumplimentar. 5. Efectuar una comparación técnica, económica y ambiental entre la tecnología de reciclado de pavimentos flexibles en frio disponible en Cuba con respecto a las técnicas tradicionalmente empleadas, en al menos un tramo de carretera, para proponer la solución a los deterioros detectados. Hipótesis Si se emplea la tecnología de reciclado en frío de pavimentos flexibles disponible en el MICONS, podrán obtenerse significativos ahorros de tiempo, recursos y reducción de los impactos ambientales, respecto a las técnicas tradicionales. Novedad Científica Evaluación de las ventajas del empleo de la tecnología de reciclado de pavimentos flexibles en frío en las carreteras de Villa Clara, que se considere requieran el empleo de esta tecnología. Aporte Práctico Definición de los tramos de carreteras rurales de Villa Clara evaluadas que se le puede aplicar la tecnología de reciclado de pavimentos flexibles en frío disponible en el MICONS y de las ventajas técnicas, económicas y ambientales que se obtienen con su aplicación. INTRODUCCIÓN 4 Métodos y técnicas Se usarán métodos empíricos de análisis y deducción para definir si la tecnología de reciclado de pavimentos disponible es aplicable en Villa Clara y en caso positivo determinar las ventajas, económicas, técnicas y ambientales que se logran. Estructura de los Capítulos Capítulo 1: Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. Se hará una amplia búsqueda y revisión de la bibliografía existente en el Mundo y en Cuba acerca del reciclado de pavimentos de las carreteras, definiendo la situación actual, así como la conveniencia de la aplicación de estas tecnologías en el país. Capítulo 2: Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. Una vez definido el estado técnico de las carreteras rurales de interés nacional en Villa, Clara a partir de un estudio realizado previamente, así como conocida la situación actual de las tecnologías de reciclado de carreteras existentes en el Mundo y en especial de la tecnología de reciclado en frio disponible en el país, se analizará la posibilidad de aplicación de dicha tecnología en uno o varios tramos de carreteras de dicha provincia. Capítulo 3: Valoración técnico - económica del empleo de la tecnología de reciclado vs las tecnologías tradicionales. Se procederá a la comparación técnica, económica y ambiental de la tecnología de reciclado de pavimentos flexibles en frío disponible en Cuba, con las tecnologías tradicionales usadas, para definir las posibles ventajas y ahorros que pueden obtenerse. Resultados Esperados La posibilidad y la conveniencia de la aplicación de la tecnología de reciclado de pavimentos disponible en el país en algún tramo de carretera de interés nacional de la provincia de Villa Clara. CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 5 CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. Para la confección de este capítulo inicial se hizo una revisión de la bibliografía y documentación existente en el Departamento de Ingeniería Civil de la Facultad de Construcciones de la Universidad Central de las Villas (UCLV), en los CDICT de la provincia y de la universidad, así como de documentos de proyecto de la empresa Vértice de Holguín, documentación electrónica de la CUJAE y el MICONS, relacionados con el proyecto de reciclaje de las carreteras Holguín – Guardalavaca y Holguín – Moa. Esta búsqueda permitió encontrar aspectos y detalles muy importantes para lograr así un conocimiento general y específico de las tecnologías de pavimentación, en especial las de reciclado de pavimentos flexibles, para poder desarrollar el trabajo de diploma. 1.1 Reseña Bibliográfica de las Tecnologías de Reciclado de Pavimentos. Para la confección de este capítulo inicial se hizo una revisión de la bibliografía y documentación existente en el Departamento de Ingeniería Civil de la Facultad de Construcciones de la Universidad Central de las Villas (UCLV), en los CDICT de la provincia y de la universidad, así como de documentos de proyecto de la empresa Vértice de Holguín, documentación electrónica de la CUJAE y el MICONS, relacionados con el proyecto de reciclaje de las carreteras Holguín – Guardalavaca y Holguín - Moa Esta búsqueda permitió encontrar aspectos y detalles muy importantes para lograr así un conocimiento general y también específico de las tecnologías de pavimentación, en especial las de reciclado de pavimentos flexibles, para poder desarrollar este trabajo de diploma Reseña Bibliográfica de las Tecnologías de Reciclado de Pavimentos. 1.1.1 “Asfalto espumado: Tecnología y Aplicaciones”, Boletín Técnico Nº 5, Instituto Chileno del Asfalto, agosto de 2002 El asfalto espumado, expandido o celular, es una tecnología relativamente reciente a pesar que su uso se registra desde 1957. El asfalto espumado es una técnica que permite expandir y mezclar el asfalto con diversos tipos de agregado para producir estructuras de pavimento de relativa alta capacidad de soporte y económicas. La tecnología del asfalto espumado ha evolucionado desde los años 60, en que la expansión del asfalto era un proceso inestable y poco práctico, hasta la tecnología actual, CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 6 en que el proceso de espumado se produce en cámaras de expansión. El proceso de expansión es básicamente un proceso físico de intercambio de calor: En la cámara de expansión se inyecta una pequeña cantidad de agua fría (1 a 2%) al asfalto caliente (160 - 180 C). Se produce un intercambio de energía entre el asfalto y el agua, lo que eleva la temperatura de las gotas de agua hasta los 100 C, lo que se traduce en una expansión instantánea de vapor. Las burbujas de vapor son forzadas a introducirse en la fase continua del asfalto bajo la presión de la cámara de expansión, quedando encapsuladas. El asfalto junto con el vapor de agua encapsulado es liberado de la cámara a través de una válvula y el vapor de agua encapsulado se expande formando burbujas de asfalto contenidas por la tensión superficial de éste. La expansión se detiene cuando las fuerzas de tensión superficial del asfalto contrarrestan las presiones al interior de las burbujas (estado de equilibrio). A medida que la temperatura de la espuma se reduce, el vapor encapsulado se condensa causando el colapso de las burbujas y la desintegración de la espuma. La desintegración o colapso de la espuma produce miles de gotitas de asfalto las cuales al unirse, recuperan su volumen inicial sin alterar significativamente las propiedades geológicas del asfalto original. Para la producción de mezclas con asfalto espumado, el agregado debe ser incorporado mientras el asfalto se encuentra en estado de espuma. Al desintegrarse la burbuja en presencia del agregado, las pequeñas gotas de asfalto aglutinan las partículas más finas (especialmente la fracción menor a 0,075 mm), produciendo una mezcla de asfalto y agregado fino (dispersión del asfalto). Esto produce una pasta de filler y asfalto que actúa como un mortero entre las partículas gruesas. La Principal ventaja del asfalto espumado en comparación con los métodos tradicionales de mezclado en caliente, son del tipo energético. La estabilización con asfalto espumado requiere de un reducido consumo de energía en comparación con el método tradicional de mezcla en caliente. Se han medido ahorros de energía de más de 80 % sobre los métodos tradicionales, en tramos experimentales de estabilización con asfalto espumado (para soluciones estructuralmente equivalentes). CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 7 1.1.2 Atienza Díaz, Manuel; Zarzo Varela, Marta Beatriz; Sala Casanova, Manuel. II Congreso Andaluz de Carreteras, Cádiz, del 7 al 10 de Octubre de 2003 Número de ponencia 122 Comunicación sobre pliego para Reciclado de M.B.C en frío in situ con emulsión bituminosa., España, 2003 En la ponencia se trata de las emulsiones utilizadas en los reciclados de pavimentos y las permitidas en la Instrucción de Firmes de Andalucía, los ensayos a realizar a la emulsión, los posibles materiales correctores de aportación, los áridos según el tipo de tráfico a circular, los aditivos que se pueden utilizar, los equipos necesarios, las máquinas recicladoras y se expresa al detalle el control de calidad de ejecución de los trabajos. 1.1.3 Belmonte Sánchez, Antonio F, Director Regional en la Dirección Regional Zona Sur de Sacyr III Congreso Andaluz de Carreteras Sevilla del 7 al 10 de Octubre de 2003. Ponencia: "Reutilización y reciclado de materiales. Experiencia en Andalucía" El reciclado in situ con cemento es una técnica moderna por la que se logra transformar un firme degradado en una capa de notable capacidad estructural, siendo en muchos casos la mejor alternativa al refuerzo convencional o a la reconstrucción. Consiste en reutilizar los materiales existentes mediante su disgregación en una cierta profundidad, la adición de cemento, agua y, a veces, áridos o algún aditivo con una dosificación obtenida en los ensayos previos. Esta mezcla se compacta y cura adecuadamente constituyendo la capa de mayor resistencia estructural del nuevo firme. Se abordan temas de importancia en el documento entre los que se encuentran las condicionantes ambientales y legales que se dividen en directivas, resoluciones y normativas, el reciclado de materiales orgánicos, de la industria metalúrgica, de la industria no metalúrgica, de la actividad minera, aceites y neumáticos usados, residuos de la construcción y residuos sólidos urbanos. Se explican detalladamente los temas reciclados de firmes, reciclado de firmes de MBC (Mezclas Bituminosas en Caliente) en frio y en caliente, reciclado de capas de firme suelo cemento y hormigón seco compactado, reciclado de firmes in situ con cemento que es la tecnología con la que se cuenta en Cuba y es la que se aborda en este trabajo de diploma, al respecto plantea que el reciclado in situ con cemento es una técnica moderna por la que se logra transformar un firme degradado en una capa de notable capacidad estructural, siendo en muchos casos la mejor alternativa al refuerzo convencional o a la reconstrucción. CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 8 Consiste en reutilizar los materiales existentes mediante su disgregación en una cierta profundidad, la adición de cemento, agua y, a veces, áridos o algún aditivo con una dosificación obtenida en los ensayos previos. Esta mezcla se compacta y cura adecuadamente constituyendo la capa de mayor resistencia estructural del nuevo firme o pavimento. Se ofrece una amplia valorización energética en la fabricación de cemento y valorización energética de neumáticos usados. 1.1.4 Belmonte Sánchez, Antonio; García Santiago, Jacinto Luis, Muñoz Ibáñez, Ernesto. II Congreso Andaluz de Carreteras, Cádiz, del 7 al 10 de Octubre de 2003 España. Número de ponencia 134: Reciclado en frío con emulsión en la Autovía A- 92, en Granada. Seguimiento y evolución de las mezclas. España, 2003 Aquí se abordan los resultados que se obtuvieron dos años después que se ejecuta la obra donde se evaluaron las características y el comportamiento de la mezcla resultante del reciclado analizando granulometrías, densidades, evolución del envejecimiento del ligante y comportamiento mecánico mediante determinación de módulos y resistencias a tracción indirecta. Además se hace un resumen de las características de las mezclas recicladas. 1.1.5 Betún espumado el ligante innovador para la construcción de carreteras. En este documento se muestran varias fotografías de las diferentes formas o clasificaciones de reciclado dentro de las que podemos mencionar según la temperatura y el lugar, reciclado en frio in situ y reciclado en caliente en planta. 1.1.6 C. Jofré (2001) Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Director Técnico Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones. 1er Simposio internacional sobre estabilización de explanadas y reciclado in situ de firmes con cemento, del 1 al 4 de octubre de 2001, Salamanca, España. 2001 El reciclado es una técnica cuyo objetivo fundamental es transformar un firme degradado en una estructura homogénea y adaptada al tráfico que debe soportar. Más concretamente, consiste en reutilizar sus materiales para la construcción de una nueva capa mediante la disgregación de los mismos en una cierta profundidad, la adición de un conglomerante /aglomerante (cemento, emulsión, betún espumado.), agua (para la hidratación, envuelta y compactación), eventualmente áridos (como correctores granulométricos o con otros fines) y algún aditivo, con una dosificación obtenida mediante CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 9 ensayos. La mezcla homogénea de estos materiales se extiende, compacta y cura adecuadamente, constituyendo una base o capa de mayor resistencia estructural de un nuevo firme. El reciclado se puede efectuar en central o in situ. Este último procedimiento de mezcla es el más empleado actualmente, sobre todo en el caso de realizarse con cemento, solo o combinado con otros aglomerantes (emulsión bituminosa o betún espumado). 1.1.7 Especificaciones generales para la conservación de carreteras, caminos y puentes de Costa Rica, Mayo- 2002 Dentro del cuerpo de estas especificaciones existe un acápite dedicado al reciclado en frío in situ de pavimentos asfálticos, en donde se habla de los requerimientos de los agregados, el material bituminoso, la calidad del agua, el cemento hidráulico, la maquinaria necesaria y los requisitos para ejecutar los trabajos. 1.1.8 Estado técnico de carreteras. Centro Provincial de Vialidad Villa Clara, 2012. La información se encuentra recogida en una tabla Excel y cuenta con una detallada caracterización del estado técnico actual de todas las vías desglosadas por municipios. 1.1.9 Ficha Técnica Reciclado de Pavimentos Asfalticos, clave 5.1, España, 2010 Se entiende como reciclado de firmes la reutilización de los materiales procedentes de la demolición de las capas de firmes que ya han estado en servicio, en la construcción de otras nuevas. El reciclado de pavimentos asfalticos se realiza sobre materiales deteriorados que han perdido en gran medida sus propiedades iniciales, aunque en casos muy especiales puede actuarse también sobre materiales en condiciones de servicio para mejorar sus características. El reciclado es, en unos casos, una alternativa al fresado y reposición de firmes, o la reconstrucción, y en otros, constituye un aprovechamiento de los materiales fresados, que de otra manera irían al vertedero. El proceso de reciclado de pavimentos asfalticos consiste en la disgregación del material, su mezcla con ligante y/o agua, y su posterior extensión y compactación. El tratamiento de los materiales reciclados puede hacerse en el mismo firme del que proceden, o transportarse a una central de mezcla para, tras su tratamiento, emplearse en la misma u otra localización. Pueden establecerse varias clasificaciones del reciclado de materiales de firmes de carreteras con pavimento asfáltico: según el lugar en que se lleva a cabo el reciclado (in situ o en planta), según la temperatura a la que se realice (en frio o en caliente), según el material que se recicle (materiales bituminosos, materiales tratados CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 10 con cemento, capas granulares), según el ligante empleado(sin ligantes; con ligantes bituminoso: betún o emulsión; con aglomerante hidráulico: cemento o cal; mixto: generalmente, emulsión y cal o cemento), y según se recicle con o sin adicción de nuevos materiales. 1.1.10 Fichas de Costo del Tren de Reciclado utilizado en la carretera Holguín – Guardalavaca, 2007. Estos documentos abordan todo lo referido a la ejecución de reciclado de pavimentos flexibles del tramo de carretera de Holguín – Guardalavaca, tratándose aspectos de gran importancia como memoria descriptiva del proyecto, control de calidad y precio total de la obra. Pudimos constatar que el m2 de material reciclado importó $ 6.78, el kilómetro rehabilitado $ 52 854.15 y el precio total de la obra $ 1 643 763.91. 1.1.11 Fonseca Montejo, Alfonso (2011).EL RECICLAJE DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Libro: Ingeniería de Pavimentos, Tomo 2, pág. 273-279, Colombia, 2006. Se entiende por reciclaje a la reutilización, generalmente luego de cierto tratamiento, de un material de pavimento que ha cumplido su finalidad inicial, el cuál puede emplearse para construir un refuerzo en la misma carretera o alguna capa de una calzada nueva. Entre los factores fundamentales que han contribuido al desarrollo de estas técnicas merecen destacarse la crisis energética causante de los significativos aumentos en los precios de los productos derivados del petróleo, el progresivo agotamiento de las fuentes de obtención de los agregados pétreos de adecuada calidad y el incremento de sus precios en canteras, los aspectos ecológicos y la necesidad de conservar el medio ambiente, son factores que les otorgan actualmente la debida atención en los países más desarrollados, razones por las cuales es notoria la tendencia hacia la reutilización de los materiales existentes en lugar de proceder a la explotación de yacimientos y canteras , contaminando la zona donde se realizan estas actividades, la crítica disponibilidad de los recursos económicos destinados a proyectos nuevos o su insuficiencia para hacer frente a la continua y efectiva conservación, rehabilitación y reconstrucción de los sistemas viables existentes, ha obligado a estudiar y aplicar técnicas de mantenimiento menos onerosas pero con un comportamiento similar a las actuaciones convencionales. A estos aspectos debe adiciónasela influencia notable de los costos del transporte cuando los agregados pétreos de calidad se encuentran a considerables distancias de las obras. Factor considerado de significativo peso en los análisis de precios de las obras. CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 11 Existen tres tipos de reciclaje, Reciclaje superficial, Reciclaje en planta, Reciclaje en el lugar (in-situ); este último también conocido como reciclaje en frio, consiste en rehabilitar el pavimento asfaltico hasta una profundidad mayor de 2.5 cm, involucrando o no el material de la capa de base. Para ello, el espesor es escarificado y el material trozado resultante es triturado hasta u tamaño adecuado y luego, mezclado con un agente de reciclaje y eventualmente con cierto porcentaje de agregado nuevo, todo como para cumplir con las exigencias de la nueva mezcla. Como su nombre lo indica, el proceso se realiza generalmente en frio y los aditivos más utilizados son emulsiones asfálticas, cementos Portland, cal y mezclas de cal y cenizas volantes. También es posible el reciclaje in-situ con cementos asfálticos de alto grado de penetración. Reciclaje en el lugar, consiste en la pulverización de la carpeta asfáltica existente y su mezcla con el material de base existente, añadiendo un aditivo que desarrolle en la capa reciclada una resistencia suficiente para soportar adecuadamente las cargas del tránsito futuro. La selección del aditivo apropiado depende de factores tales como el uso proyectado, la resistencia requerida y el costo del producto .Los aditivos más empleados para este tipo de reciclaje son el cemento asfaltico, los asfaltos líquidos y emulsiones , el cemento Portland, y la cal cuando el material a reciclar tenga un contenido considerable de arcilla. En la mayoría de los procesos de estabilización, se requiere la colocación de una capa de rodadura para proteger la capa reciclada del efecto abrasivo del tránsito y de la acción de los agentes climáticos. 1.1.12 Galvis C, Ricardo; Matallana, José Luis; Baumgartner, Manfred, Asfalto Espumado Revista Construir, Agosto-Septiembre, 2009 009 En los Estados Unidos, según un estudio realizado por la FHWA y la Agencia de Protección Ambiental, el asfalto es el material más reciclado, pues se reutiliza cerca del 90% del pavimento removido de las carreteras, en comparación con un 30-40% de los envases de vidrio. El reciclaje de pavimentos con asfalto espumado es el proceso mediante el cual se recupera la mayor cantidad de material del pavimento existente, creando una nueva capa homogénea y gruesa, que es reforzada con la adición de asfalto espumado. Se obtiene mediante un proceso en el cual se inyecta una porción de agua (1al 2% del peso del cemento asfáltico) y aire comprimido a una masa de asfalto caliente (160 a 180° C), dentro de una cámara de expansión. En el momento en que se añade agua al cemento CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 12 asfáltico caliente, su inmediata evaporación produce su expansión en el vapor de agua saturado, debido a la cual el volumen se multiplica de 15 a 20 veces. El asfalto espumado se caracteriza por dos propiedades principales: la razón de expansión y la vida media. La primera es una medida de la viscosidad de la espuma para determinar la dispersión del asfalto en la mezcla. Se calcula como la razón entre el máximo volumen de la espuma relativo a su volumen original. La segunda es la medida de estabilidad de la espuma mediante la cual se determina la tasa de colapso de la espuma. La razón de expansión y la vida media del asfalto espumado están directamente relacionadas con la cantidad de agua que se adiciona a la mezcla, que influye en el volumen de espuma producido con un factor multiplicador de 1500. Aumentar la cantidad de agua incrementa el tamaño de las burbujas y, por lo tanto, la tasa de expansión. Sin embargo, el mayor tamaño individual de las burbujas reduce el espesor de la película del asfalto que las rodea, lo que las hace menos estables y genera una reducción de la vida media. Figura 1.1 Esquema de obtención del asfalto espumado. CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 13 1.1.13 Güell, Adolfo (2007). Experiencia española sobre reciclado de capas bituminosas. España Ponencia en el XIV Congreso Ibero-Latinoamericano de Asfalto (CILA) La Habana, noviembre 2007 El reciclado de firmes existentes comprende una serie de técnicas constructivas tendentes al aprovechamiento integral de materiales envejecidos de pavimentos que desde la crisis energética de los años setenta vienen empleándose cada vez con más profundidad en la rehabilitación estructural de los firmes de carreteras. Las técnicas de reciclado por las consideraciones ambientales, de seguridad vial y económica, en los proyectos de rehabilitación de firmes, aconsejaron la redacción de las especificaciones sobre las técnicas de reciclado que se recogen en la norma Orden Circular 8/2001. En la misma se fundamentan con las 3 técnicas más idóneas en España en estos momentos, reciclado in situ con emulsión de capas bituminosas, reciclado in situ con cemento de capas de firme, reciclado en central en caliente de capas bituminosas. Las técnicas de reciclado se deberán tener en cuenta en actuaciones cuya superficie de rehabilitación sea superior a 70.000 m². En las primeras 2 técnicas la temperatura será la del ambiente, no así en la última. Todos los materiales recuperados de mezclas bituminosas son susceptibles de ser reciclados, excepto los que hayan sufrido deformaciones plásticas. Las plantas de asfalto en este país son continuas y discontinuas. En España las centrales o las plantas de asfalto la fabricación de mezclas en caliente se corresponde con la cultura de las plantas discontinuas pues, normalmente, las canteras aportan un producto no regular y poco clasificado. El autor da características de los materiales involucrados en el proceso áridos, ligantes hidrocarbonados, material bituminoso a reciclar y su tratamiento. También da una panorámica de la maquinaria utilizada para los trabajos de fresado de las capas asfálticas, así como para la ejecución de las obras de reciclado en planta de asfalto. Cita además, ejemplos donde en España se han utilizado en distintos tramos de carreteras cada una de las técnicas anteriormente citadas. Realiza un análisis técnico-económico poniendo ejemplos como el siguiente: El precio por tonelada del Material Bituminoso Reciclado (M.B.R.) en España oscila entre los 5 y 5,50 dólares/tonelada (aprox. 4 a 4,30 €/tonelada). CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 14 1.1.14 Limón Paccsa, Rafael A; Cincire, Víctor. Sexto congreso Mexicano del Asfalto “El reciclado en caliente de pavimentos en México, 2005 Se tratan temáticas del reciclado de pavimentos tales como: los tipos de reciclado en caliente, evaluación de los pavimentos propuestos para el reciclado en caliente en el lugar, se presenta una tabla que resume los tipos de fallas y para cada una, que tipo de reciclado es el más apropiado y el menos apropiado, los beneficios de los agentes rehabilitadores en las mezclas recicladas, se esquematiza el proceso constructivo de reciclado en caliente. 1.1.15 Limón, Rafael Antonio; Cincire, Víctor. El reciclado en caliente de pavimentos asfálticos en México 6to Congreso Mexicano del Asfalto, 2005 En el mundo tradicionalmente los fondos presupuestales son insuficientes para conservar la red carretera en condiciones aceptables para su uso, motivo por el cual en la etapa de conservación el reciclado en caliente en el lugar es ahora una relevante alternativa para incrementar los volúmenes de carpeta rehabilitados con un mismo presupuesto. Dentro de las principales ventajas del reciclado en caliente en el lugar se tienen: costo menor al de una mezcla asfáltica nueva, mezcla rehabilitada con calidad similar o mejor a la original, se conservan alturas de rasante, son sustentables. Como técnica de rehabilitación superficial el reciclado en caliente en el lugar de carpetas asfálticas contribuye al ahorro energético y disminución del impacto ambiental al reutilizar materiales no renovables como el asfalto y los agregados. Con estas aplicaciones se reduce sustancialmente la emisión de gases efecto invernadero comparado con las aplicaciones tradicionales. El reciclado en caliente en el lugar es una técnica de rehabilitación superficial que permite corregir fallas de carpeta, a través de tres procesos bien definidos (reciclado superficial para espesores de 2-4 cm), (remezclado para espesores de 2.5 a 7.5 cm) y (repavimentación para espesores mayores). Los autores dan de acuerdo al tipo de proceso utilizado se estiman los siguientes rangos de durabilidad, además dan un análisis de los diferentes deterioros que presentan las capas asfálticas con una posible solución de intervención para recuperar sus condiciones de seguridad y comodidad. Realizan además análisis de los parámetros utilizados en el diseño de mezclas recicladas, tales como la granulometría y e l porciento de asfalto en la mezcla. Además analizan los diferentes agentes rehabilitadores que se utilizan en el país para la fabricación de mezclas y desempeño de las mezclas recicladas en la obra. El uso de materiales reciclados contribuye a la sostenibilidad en carreteras. CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 15 En el documento se tratan otros aspectos importantes, los tipos de reciclado en caliente en el lugar entre los cuales se encuentran el reciclado superficial, remezclado y la repavimentación, los puntos clave para el éxito de las aplicaciones de esta tecnología, se evalúan los pavimentos propuestos para el reciclado y de acuerdo al tipo de proceso utilizado se estiman intervalos de cobrabilidad. 1.1.16 López- Bachiller Fernández, Miguel. Director Gerente Firmes Ecológicos Soltec III Congreso Andaluz de Carreteras Sevilla del 7 al 10 de Octubre de 2003 En este documento se presentan ejemplos de obras ejecutadas en vías de muy baja capacidad de tráfico, así como detalles prácticos de construcción de pavimentos; se destacan las ventajas del reciclado apoyándose en varios ejemplos. Se habla de las condiciones mínimas que debe cumplir una carretera para ser tratada con técnicas de reciclado. 1.1.17 López-Bachiller Fernández, Miguel. Ponencia 180: Reciclado en frio In Situ. II Congreso Andaluz de Carreteras, Cádiz, del 7 al 10 de Octubre de 2003, España, 2003 La ponencia expresa que en este momento se dispone de maquinarias fresado de 1 m, de 2 m o de 2,50 metros de ancho con profundidades de tratamiento hasta 10 cm en las máquinas pequeñas y 50 cm en las más potentes para hacer el reciclado. Además de brindar una amplia descripción de la técnica y los procedimientos de diseño los divide en dos partes la toma de datos y los espesores a reciclar. 1.1.18 Manual de Cálculo de Rendimientos de Fresadoras en Frio de la WIRTGEN, Alemania, 2006 En este manual se presentan los diagramas de rendimiento de las fresadoras Wirtgen, obtenidos mediante numerosas series de mediciones realizadas durante el fresado de firmes o pavimentos asfálticos en obras de Europa Occidental. Estos diagramas de rendimiento han sido complementados con fórmulas aritméticas para calcular los m2, que pueden fresarse efectivamente durante la ejecución práctica de las obras. De esta forma, esta firma dispone de un manual práctico que le permite realizar el cálculo aproximado del rendimiento que puede alcanzar una máquina por hora o día de trabajo. Las profundidades de fresado en frio para el reciclado de pavimentos varía en función de la marca de la máquina empleada y los valores oscilan entre 0 y 35 cm. CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 16 Además en el documento se tratan otros aspectos, entre los que se pueden señalar, la temperatura del firme a fresar, el fresado de superficies de hormigón, selección del tipo de máquina, además de brindar una serie de factores que pueden reducir considerablemente el rendimiento de estos equipos recicladores de pavimento. 1.1.19 Marchan Moreno, Rufino Mario. Métodos de Rehabilitación en Pavimentos. Tesis de aspirante a Ingeniero Civil, UNAM, México, DF, 2005 Este proceso de reciclado en el lugar para pavimentos flexibles es un procedimiento que se ha estandarizado y que consiste en el calentamiento, escarificación y retendido, que prácticamente duplica la vida útil del pavimento. 1.1.20 Miró, Félix; Martínez, Rodrigo; Pérez, Clara. Proyecto Paramix. Investigación sobre reciclado de pavimento Universidad Politécnica de Cataluña España, 2003 El reciclado de pavimentos constituye una alternativa de rehabilitación de firmes más competitiva y sostenible que la actuación convencional de refuerzo, ya que permite minimizar la utilización de recursos no renovables, áridos naturales y ligantes hidrocarbonados de origen petrolífero, y previene la creación de residuos y la ocupación de vertederos, disminuyendo por consiguiente la necesidad de transportar estos materiales desde y hacia la obra. Solo en España en 2003 del 7 al 10 % de las obras donde se reforzarán capas asfálticas, se ha utilizado alguna técnica de reciclado. El reciclado depende primero de donde se van a realizar los trabajos, segundo de las temperatura a que se va a colocar la mezcla. El reciclado en planta de asfalto es ventajoso ya que se logra una calidad de la mezcla casi igual a las convencionales, pero presenta una serie de carencias entre las que encontramos (evaluación y clasificación del material fresado, las plantas asfálticas y los cálculos de los espesores de refuerzo). Sin embargo el reciclado en frío desde el punto de vista económico-ecológico-social es más factible que el de planta, pero también presenta una serie de desventajas entre las que se encuentran (eficacia y homogeneidad del producto fresado, calidad de la envuelta árido- asfalto, espesor de fresado, compactación, calidad final del producto, diseño de las mezclas y cálculo de los espesores de refuerzo). Los autores hacen referencia a los objetivos del proyecto Paramix que es de la investigación, estudio y análisis de las técnicas de reciclado, desarrollándose 3 líneas de investigación entre las que encontramos (mejorar la calidad del producto final obtenido, CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 17 maquinaria utilizada en el reciclado y diseño de un nuevo proceso de dimensionamiento para el refuerzo de las carreteras). 1.1.21 Peeva Míteva, Nadia. Uso de la técnica de Reciclaje de pavimentos asfálticos. Economía y protección del Medio Ambiente. Ponencia en XIV Congreso Ibero- Latinoamericano de Asfalto La Habana, 2007. Cuando un pavimento comienza a perder sus características al término de su vida útil para la cual fue proyectado y construido, se debe buscar una solución práctica, económica y viable para su rehabilitación. El deterioro de los pavimentos asfálticos está altamente influenciado por las condiciones climáticas, alto volumen de tráfico y cargas excesivas, así como también por la calidad de su construcción y su mantenimiento en su período de diseño. En Cuba se utiliza mucho el refuerzo o la superposición de capas que trae consigo consecuencias indeseables como el aumento de la rasante o el cubrimiento de las instalaciones de drenaje en vías urbanas, así además aumenta el consumo de materiales de construcción vírgenes con el resultado del despilfarro de importantes volúmenes de áridos y asfalto. La clasificación de los reciclados de pavimentos depende primero del lugar donde se van a realizar los trabajos, segundo de la temperatura con que se realizarán los mismos, tercero por el ligante a utilizar y por último por el alcance que tendrá el reciclado. La autora pone ejemplos de la Autopista Nacional, lo tanto que se ahorraría en materiales nuevos si se llevara a cabo los trabajos de reciclado en sus variantes tan diversas, tal es el caso que la distancia entre la provincias de Sancti Spíritus-Villa Clara-Cienfuegos por la mencionada vía es de 230 km, lo que un recape requiere de importante cantidad de mezcla asfáltica. Con un ancho de calzada y la distancia antes mencionada, con una superficie a pavimentar de 5 175 000 m², una cantidad de nueva mezcla de 505 080 toneladas y un valor de 17 183 343.72 pesos. Según el ahorro previsto solo la reparación costaría alrededor de 4 295 836 pesos, para un 25 % del total antes mencionado. El reciclado constituye una vía para el ahorro de importantes recursos para países como Cuba. CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 18 Algunas modalidades que adopta el reciclaje de pavimentos asfálticos en dependencia de diferentes factores: 1. Según el tipo de pavimento que se va a reciclar: • Reciclaje de pavimento rígido • Reciclaje de pavimento flexible 2. Según la temperatura de aplicación: • Reciclaje en frío • Reciclaje en caliente 3. Según el lugar de ejecución: • Reciclaje in situ • Reciclaje en Planta 4. Según el alcance del reciclaje: • Superficial • Medio • Profundo 1.1.22 Datos del Proyecto Carretera Holguín-Guardalavaca, 2008 Aquí se abordan los aspectos relacionados con los estudios de tránsito, la inspección visual y se ofrece una evaluación preliminar del tramo. 1.1.23 Datos del Proyecto Carretera Holguín-Moa, 2008 En este documento se brinda información acerca de los volúmenes de trabajo a realizar, una evaluación del estado de la vía, así como la tarea de proyecto. 1.1.24 Quintero Quintero, Manuel. F II Congreso Andaluz de Carreteras, Cádiz, del 7 al 10 de Octubre de 2003 España Número de ponencia 133 Título: Reciclado de firme in situ con emulsión, un caso práctico: La carretera A- 494 entre Mazagón y Matalascañas (Huelva) España, 2003 En esta ponencia se explica la aplicación de un caso real de reciclado en una carretera en España, en la misma se hace una recopilación de información muy buena desde la inspección visual hasta el control de calidad con lo que se termina el reciclado del tramo, CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 19 en este trabajo se afirma que los resultados obtenidos están por encima de los estudios de proyecto realizados Para ejecutar esa obra. 1.1.25 Rodríguez Díaz, Guillermo. Tesis de Maestría Vías de Comunicación Terrestres Primera edición. Procedimiento general para evaluar el estado de los elementos y los parámetros de explotación de mayor incidencia en la accidentalidad. UCLV, Santa Clara, Cuba, 2011. A partir de esta tesis de maestría se obtiene una información actualizada de la evaluación de los diferentes tramos de carreteras de la provincia de Villa Clara donde se puede conocer con exactitud los tramos de cada vía y su correspondiente evaluación de los parámetros técnicos. 1.1.26 Rodríguez Rodríguez, Pavel; Rodríguez Cáceres, Antonio. Seminario internacional PIARC 2009 “Técnicas de mantenimiento para mejorar el desempeño del pavimento:” Experiencia de la introducción en Cuba de la tecnología del reciclado de pavimento en frio y su aplicación en la rehabilitación de la carretera Holguín – Guardalavaca”, 2009 En este trabajo se ofrece una pormenorizada explicación de todos los aspectos que se tuvieron en cuenta para llevar a cabo los trabajos de reciclado de la carretera de Holguín – Guardalavaca con la tecnología de reciclado en frio con asfalto espumado disponible en Cuba. 1.1.27 Thenoux Z, Guillermo; Jamet A, Andrés. Asfalto Espumado: Tecnología y Aplicaciones. Revista BIT, Facultad de Ingeniería; Universidad Católica de Chile, Junio 2002 El asfalto espumado (también conocido como asfalto celular), se logra mediante un proceso, en el cual se inyecta una pequeña cantidad de agua fría (1 a 2% del peso del asfalto) y aire comprimido a una masa de asfalto caliente (160º C - 180º C), dentro de una cámara de expansión (Figura 1), generando espontáneamente espuma. El proceso de expansión se puede explicar de la siguiente manera: en el momento en que las gotas de agua fría toman contacto con el asfalto caliente, se produce un intercambio de energía entre el asfalto y las gotas de agua, lo que eleva la temperatura del agua hasta los 100ºC. Esta transferencia energética genera, en forma instantánea, vapor y una expansión explosiva del asfalto. Las burbujas de vapor son forzadas a introducirse en el asfalto dentro de la cámara de expansión. El asfalto, junto con el vapor de agua encapsulado, es CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 20 liberado desde la cámara a través de una válvula (dispositivo rociador) y el vapor encapsulado se expande formando burbujas de asfalto contenidas por la tensión superficial de éste, hasta alcanzar un estado de equilibrio. Debido a la baja conductividad térmica del asfalto y del agua, las burbujas pueden mantener el equilibrio por pocos segundos (10-30 segundos). Este proceso ocurre para una gran cantidad de burbujas. A medida que la espuma se enfría a temperatura ambiente, el vapor en las burbujas se condensa causando el colapso y la desintegración de la espuma. La desintegración de la burbuja (o colapso de la espuma) produce miles de gotitas de asfalto, las cuales al unirse recuperan su volumen inicial sin alterar significativamente las propiedades geológicas originales del asfalto. Para la producción de mezclas con asfalto espumado, el agregado debe ser incorporado mientras el asfalto se encuentre en estado de espuma. Al desintegrarse la burbuja en presencia del agregado, las gotitas de asfalto se aglutinan con las partículas más finas (especialmente con aquellas fracciones menores a 0.075 mm), agregado fino, proceso que se denomina dispersión del asfalto. Esto resulta en una pasta de filler y asfalto que actúa como un mortero entre las partículas gruesas. Existen principalmente dos tipos de aplicaciones para el asfalto espumado, el reciclado en frío de pavimentos asfálticos y la estabilización de suelos. La principal ventaja del asfalto espumado en comparación con los métodos tradicionales de mezclado en caliente, son del tipo energético. Se han medido ahorros de energía de más de 80% sobre los métodos tradicionales, en tramos experimentales con asfalto espumado (para soluciones estructuralmente equivalentes). La principal ventaja del asfalto espumado con respecto a las emulsiones asfálticas son del tipo técnico - económico. Menores costos de manufactura y de transporte. El tiempo de proceso (colocación compactación - apertura al tráfico) es sensiblemente menor para el material tratado con asfalto espumado, permanece trabajable por mayores períodos de tiempo y, además, puede ser usado en condiciones climáticas adversas (clima lluvioso). El asfalto espumado puede utilizarse con una variedad de materiales, sean nuevos, reciclados y aún marginales, tal como aquellos que tienen un alto índice de plasticidad. El asfalto espumado puede ser aplicado por dos medios, en sitio o en planta móvil central. CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 21 El asfalto espumado puede ser usado como un agente estabilizador con una variedad de materiales que van desde gravas chancadas de buena calidad, hasta suelos marginales con plasticidad relativamente alta. También puede ser usado para reciclar materiales asfálticos (RAP). Existen principalmente dos tipos de aplicaciones para el asfalto espumado, el reciclado en frío de pavimentos asfálticos y la estabilización de suelos Reciclado en frío de pavimentos asfálticos: Consiste en la recuperación del material de un pavimento asfáltico existente, el cual es mezclado con asfalto espumado, adiciones (cemento o cal) y agregados nuevos (si es necesario) para formar una base asfáltica que será colocada en el mismo lugar o en otro distinto. Estabilización de suelos: Consiste en la estabilización de suelos de relativa baja plasticidad (IP<16) con asfalto espumado en donde los suelos pueden provenir de la recuperación de áridos de un camino sin pavimentar o de nuevos pozos. 1.1.28 Vallejos, Horacio (2007) Reciclado de pavimentos asfálticos sin adición de ligante en Argentina. Ponencia en XIV Congreso Ibero-Latinoamericano de Asfalto La Habana, 2007. El reciclado es una técnica de rehabilitación de carreteras que básicamente consiste en la utilización de los materiales procedentes de las capas del pavimento (Reclaimed Asphalt Pavements, Reciclado de pavimentos asfálticos) (RAP), que ya presentan fallas por el uso o envejecimiento, pero que tienen el potencial de ser reutilizados para integrar nuevas capas en la estructura del pavimento. Hay varias clases de reciclado de pavimentos: mediante técnicas en frío o en caliente, con ligante asfálticos o con ligante hidráulicos, in situ, en planta o mixtos. Las técnicas de reciclado se vieron impulsadas por la crisis de petróleo de los años 70, donde la industria de la carretera tuvo que encontrar vías de sustento más económicas y dóciles con el medio ambiente. Los reciclados de pavimentos son convenientes para la rehabilitación de pavimentos, siempre y cuando el deterioro presentado supere determinados valores de deformaciones o grietas. El reciclado sin ligante no es más que la reconstrucción de una base granular reciclando la vieja capa asfáltica deteriorada con parte del material granular de las capas de base. El espesor es de acuerdo con el diseño estructural y de los espesores de las capas CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 22 granulares y asfálticas. Esta técnica sin ligante tiene como objetivos eliminar inconvenientes de tipos económicos, operativos y técnicos que traen consigo los reciclados con ligante entre los que se encuentran los costos por los precios del petróleo en el caso de los ligante de este tipo. Constituye una técnica viable para países con desarrollos lentos. El autor brinda valoraciones sobre la granulometría para las capas de base y asfáltica, así también de la maquinaria a utilizar, la cual es muy importante para la realización de estos trabajos. 1.1.29 Wirtgen Manual de Reciclado en Frío. 2da Edición Noviembre de 2004 En el capítulo 6 se ofrece una información valiosa pues se habla de los equipos que componen el tren de reciclado y se explica brevemente la función de cada uno de ellos así como la conformación del tren de reciclado. Además de de realizar una comparación económica entre los dos métodos, el tradicional y el reciclado con asfalto espumado. 1.2 Reseña Analítica de las Tecnologías de Reciclado de Pavimentos. No fue hasta mediados de los años 80 cuando el reciclado in situ con adición de cemento asfáltico para el acondicionamiento de carreteras se desarrolló con un éxito notable. En la actualidad es una tecnología muy utilizada en un gran número de países de varios continentes, en Australia, Estados Unidos, Francia, España y Sudáfrica. Sus aplicaciones no se limitan a pavimentos de las carreteras, también se han utilizado en la construcción de las aeropistas. En Cuba se dispone de equipamiento (Tren de Reciclado) para efectuar el reciclado de pavimentos en frío empleando asfalto espumado y cemento Portland, el tren de máquinas integrado por una Maquina Recicladora Estabilizadora, camiones cisterna de asfalto y de agua, esparcidores de cemento, compactadores de tres tipos (pata de cabra, vibratorios y sobre neumáticos) Es una de las técnicas novedosas que deben estudiarse y aplicarse en mayor escala en el país por sus evidentes ventajas económicas y medioambientales. Según la mayoría de los autores referenciados (Ibarra, 2003),(Quesada, 2001), (Thenoux, 2005), (Soto, Blanco, 2003), (Soto, Páez, 2005), (Peña, Almazán 2007), (Dahbi, 2000), (Coronado, 1999), (Thenoux, García 1999), (Vallejos, 2007), (Méndez, Ulloa, 2007), (Soto, 2007), (Güell, 2007), (Ortiz, Jorge, Querol, Núria Mañas, Pilar, 2007), (Villa, Gutiérrez, Bengoa, 2007), (Sánchez, 1985), (Fonseca, 2011) el reciclado de pavimentos asfálticos CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 23 es una técnica de conservación de carreteras que se lleva a cabo para la reutilización de los materiales deteriorados o que han perdido gran parte de sus propiedades físico - mecánicas iniciales debido a la acción del tiempo, la intensidad de las cargas que le impone el tránsito, la calidad de la construcción y del mantenimiento realizado durante el período de diseño de una carretera. Todos los autores referenciados concuerdan que los reciclados de pavimentos flexibles de las carreteras originan ahorros considerables, ya que se reutilizan materiales como áridos y asfalto, que con el empleo de otras tecnologías se desaprovecharían, siendo depositados en vertederos con las consiguientes afectaciones al medio ambiente natural. Según (Coronado, 1999), (Thenoux, García 1999), (Dahbi, 2000), (Quesada, 2001), (Orden Circular 8/2001), (Soto, Páez, 2005), (Peña, Almazán 2007), (Soto, 2007), (Güell, 2007), (Villa, Gutiérrez, Bengoa, 2007) plantean que el reciclado de pavimentos “in situ” y en frío se lleva a cabo fresando las capas de superficie de HAC y las de base y sub base para su posterior unión con los diferentes ligantes, asegurando la reutilización de los áridos y determinado por ciento de asfalto.. Las tecnologías de reciclado en frío ofrecen una serie de ventajas, entre las que se destacan la disminución de energía eliminando así procedimientos de calentamiento de áridos y por conceptos de transporte de materiales hacia las plantas de asfalto, además del aprovechamiento al 100% del material a reciclar con un considerable ahorro de los recursos con que se disponen. Estas técnicas son las más nobles con respecto al medio ambiente, así lo manifiestan los autores citados. Los autores (Ibarra, 2003), (Quesada, 2001), (Soto, Blanco, 2003), (Soto, Páez, 2005), (Peinado, Cebrián, 2007), (Peña, Almazán 2007), (Dahbi, 2000), (Thenoux, García 1999), (Villa, Gutiérrez, Bengoa, 2007), (Péeva, 2007), (Limón, Cincire, 2005), (Pérez, Miró, Martínez, 2003), (Sánchez, 1985) plantean que desde el punto de vista ambiental el reciclado de las capas asfálticas constituye una vía para disminuir la contaminación que trae consigo la construcción de carreteras. Esta técnica como los demás reciclados permite un considerable ahorro energético y evita la apertura de nuevas canteras al reutilizar los áridos de la mezcla envejecida, evitando la creación de vertederos que tanto afectan al medio ambiente y hay en el proceso una ausencia total de emisiones contaminantes. El autor (Soto, Blanco, 2003) plantea que el reciclado "semicaliente" es una nueva técnica de reciclados de pavimentos flexibles, la misma se encuentra entre las dos técnicas de CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 24 reciclados más utilizadas hasta el momento ya que se aprovecha la maquinaria de los reciclados en caliente pero el ligante es el de los reciclados en frío. Yo estoy de acuerdo en que esta forma de reciclado se encuentra entre las dos más empleadas actualmente, pero discrepo de su opinión en que sea una nueva técnica y para ello me apoyo en que él mismo plantea que se aprovecha la maquinaria de los reciclados en caliente pero el ligante es el de los reciclados en frío, por tanto considero que en lugar de ser una nueva técnica sea una técnica mixta ya que toma partes de técnicas existentes, y para ser una nueva técnica sería necesario que fuera reciente y no tomara ningún elemento de técnicas existentes con anterioridad. Todos los autores referenciados (Ibarra, 2003), (Quesada, 2001), (Thenoux, 2005), (Soto, Blanco, 2003), (Soto, Páez, 2005), (Peinado, Cebrián, 2007), (Peña, Almazán 2007), (Dahbi, 2000), (Coronado, 1999), (Thenoux, García 1999), (Vallejos, 2007), (Méndez, Ulloa, 2007), Orden Circular 8/2001, (Soto, 2007), (Güell, 2007), (Ortiz, Querol, Mañas, 2007), (Villa, Gutiérrez, Bengoa, 2007), (Péeva, 2007), (Limón, Cincire, 2005), (Pérez, Miró, Martínez, 2003), (Sánchez, 1985), (Fonseca, 2011) hablan únicamente de reciclado de pavimentos cuando esta estructura ha dejado de cumplir con las características para la cual fue creada, pero ninguno hace referencia a la utilización de estas técnicas para retirar un material nuevo que por determinadas razones, dentro de las que pudiera mencionar el mal estado técnico de los equipos empleados en la etapa de colocación quedando defectuosa una o varias capas de pavimento y para su restitución pudiera emplearse perfectamente esta técnica. Según plantea (Ficha Técnica Reciclado de Pavimentos Asfalticos, clave 5.1 diciembre, 2007), (Péeva, 2007) el reciclado de pavimentos asfalticos tiene una serie de clasificaciones acorde al lugar en que se realiza (in situ o en Planta), temperatura (en frio en caliente), adicciones (con adicciones o sin adicciones), tipo (flexible o rígido), alcance (superficial, medio y profundo), material que se recicle (bituminosos, tratados con cemento y capas granulares Según plantea (Ficha Técnica Reciclado de Pavimentos Asfalticos, clave 5.1 diciembre, 2007), (Péeva, 2007) el reciclado de pavimentos asfalticos tiene una serie de clasificaciones acorde al lugar en que se realiza (in situ o en Planta), temperatura (en frio en caliente), adicciones (con adicciones o sin adicciones), tipo (flexible o rígido), alcance (superficial, medio y profundo), material que se recicle (bituminosos, tratados con cemento y capas granulares). CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 25 Ninguno de los autores referenciados (Ibarra, 2003), (Quesada, 2001), (Thenoux, 2005), (Soto, Blanco, 2003), (Soto, Páez, 2005), (Peinado, Cebrián, 2007), (Peña, Almazán 2007), (Dahbi, 2000), (Coronado, 1999), (Thenoux, García 1999), (Vallejos, 2007), (Méndez, Ulloa, 2007), (Orden Circular 8/2001), (Soto, 2007), (Güell, 2007), (Ortiz, Querol, Mañas, 2007),(Villa, Gutiérrez, Bengoa, 2007),(Péeva, 2007),(Limón, Cincire, 2005), (Pérez, Miró, Martínez, 2003), (Sánchez, 1985), (Fonseca, 2011), (Marchan, 2005) en sus trabajos no hacen referencia de las profundidades de reciclado, solamente en la (Ficha Técnica Reciclado de Pavimentos Asfalticos, clave 5.1, diciembre 2007) y ( Fernández, 2003) plantean que existen reciclados desde los 6 cm hasta 50 cm, pero aun así no se ofrece ningún criterio de cuando emplear una u otra profundidad y (Péeva,2007) opina que el reciclado se puede clasificar como superficial, medio y profundo, pero tampoco aborda cuáles son los intervalos de cada clasificación o bajo qué criterios ellos pueden determinar en qué caso específico nos encontramos. Los autores (Ibarra, 2003), (Quesada, 2001), (Thenoux, 2005), (Soto, Blanco, 2003), (Soto, Páez, 2005), (Peinado, Cebrián, 2007), (Peña, Almazán 2007), (Dahbi, 2000), (Coronado, 1999), (Thenoux, García 1999), (Vallejos, 2007), (Méndez, Ulloa, 2007), (Orden Circular 8/2001), (Soto, 2007), (Güell, 2007), (Ortiz, Querol, Mañas, 2007), (Villa, Gutiérrez, Bengoa, 2007), (Péeva, 2007), (Limón, Cincire, 2005), (Pérez, Miró, Martínez, 2003), (Sánchez, 1985), (Fonseca, 2011), (Marchan, 2005), (Ficha Técnica Reciclado de Pavimentos Asfalticos, clave 5.1, diciembre 2007), (Fernández, 2003), (Péeva, 2007) no especifican cuales son los criterios o recomendaciones técnicas a tener en cuenta para saber cuándo aplicar una u otra tecnología de reciclado de pavimentos, lo que trae como consecuencia que para la adquisición de estas tecnologías no se tienen suficientes criterios en función de cuál es la que más se adapta a las condiciones de los diversos países que quieren aplicar este tipo de tecnología. Según (Peña, Almazán 2007) expresa que el reciclado también tiene ciertas limitantes como que no todos los materiales son susceptibles a ser reciclados en forma efectiva y económica, no soluciona problemas como calidad de la explanada o de capas profundas, tampoco soluciona problemas de tipo estructural como deformaciones plásticas y no es utilizado en vías urbanas en pavimentos con geotextiles. Ninguno de los autores citados (Ibarra, 2003), (Quesada, 2001), (Thenoux, 2005), (Soto, Blanco, 2003), (Soto, Páez, 2005), (Peinado, Cebrián, 2007), (Peña, Almazán 2007), (Dahbi, 2000),(Coronado, 1999),(Thenoux, García 1999),(Vallejos, 2007), (Méndez, Ulloa, CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 26 2007), (Orden Circular 8/2001), (Soto, 2007), (Güell, 2007), (Ortiz, Querol, Mañas, 2007), (Villa, Gutiérrez, Bengoa, 2007), (Péeva, 2007), (Limón, Cincire, 2005), (Pérez, Miró, Martínez, 2003), (Sánchez, 1985), (Fonseca, 2011), (Marchan, 2005), (Ficha Técnica Reciclado de Pavimentos Asfalticos, clave 5.1, diciembre 2007), ( Fernández, 2003) emiten criterios acerca de cuántas veces se puede reciclar un pavimento y en caso que lo permitan la tecnología y las características de los materiales cuál es el límite permisible para lograr una óptima calidad. El autor (Thenoux, García 1999) plantea que “El reciclado de pavimentos es una técnica de conservación”…. con dicho planteamiento no estoy de acuerdo pues yo considero que conservación es toda aquella actividad o acción que se realice durante el periodo de explotación de la vía, por citar algunas chapea de paseos, limpieza de alcantarillas, puntura de bordes entre otras, sin que se varíen otras condiciones de diseño, tales como tráfico, dimensiones de la calzada y estructura de pavimento; una vez que se aplica el reciclado varia la estructura del pavimento inicial para la cual fue concebida la vía. Aprecio que pudiera incluirse dentro de la rehabilitación pues sigue cumpliendo su función inicial pero bajo otras condiciones. Los autores (Orden Circular 8/2001), (Pérez, Miró, Martínez, 2003), (Ortiz, Jorge Querol, Núria, Mañas, Pilar, 2007), (Vallejos, 2007), (Coronado, 1999) consideraran al reciclado como técnica de rehabilitación, alternativa de rehabilitación y reconstrucción criterios estos con los que estoy totalmente de acuerdo ya que están más acorde al concepto que se ofrece de estos términos, e incluso cuando alguno de ellos se refiera a rehabilitación de firmes. El autor (Dahbi, 2000) plantea que el reciclado de pavimentos es una ventaja para la economía de cualquier país, principalmente si es un país subdesarrollado o en vías de desarrollo, por lo que yo considero que como Cuba está enmarcado en esta categoría, esta tecnología que poseemos es ideal, solo tenemos que adaptarla a las condiciones típicas de Cuba y de ser posible perfeccionarla. Según (Soto, Páez, 2005) el principio de cualquier economía desarrollada es reciclar todos aquellos desechos reutilizables con el objetivo de llegar a procesos constructivos más económicos, para abaratar costos y reducir al máximo la utilización de materiales vírgenes, si esto es un principio para las economías desarrolladas, para las economías subdesarrolladas tiene que ser una norma de estricto cumplimiento. CAPÍTULO 1. Estado del arte de las tecnologías de reciclado de pavimentos en el Mundo y en Cuba. 27 Según (Boletín Técnico Nº 5, 2002), (Galvis, Matallana, 2009), (Thenoux, Jamet, 2002) coinciden que el concepto de asfalto espumado, expandido o celular es un proceso físico de intercambio de calor en el que intervienen tres componentes fundamentales agua fría, aire comprimido y asfalto caliente de 160 - 180 C que al ser mezclados en una cámara de expansión se conforma una espuma de asfalto que posteriormente se adiciona a los áridos obtenidos en el proceso de reciclado. El asfalto espumado tiene una ventaja fundamental y es que se han medido ahorros de energía de más de 80% sobre los métodos tradicionales, otra ventaja es de tipo técnico - económico. Menores costos de manufactura y de transporte. El tiempo de proceso (colocación compactación - apertura al tráfico) es sensiblemente menor para el material tratado con asfalto espumado, permanece trabajable por mayores períodos de tiempo y, además, puede ser usado en condiciones climáticas adversas (clima lluvioso). En opinión de este autor necesario conocer a fondo cuáles son las características, potencialidades y puntos débiles de la tecnología con la que se cuenta en Cuba actualmente, así como realizar un estudio de las características de todas las carreteras cubanas para conocer realmente en qué estado se encuentran y si esta tecnología es capaz de resolver la mayor parte de los problemas encontrados en ese estudio, si económicamente es factible su aplicación o se requiere de otra mejor que cumpla con todas las expectativas. En Cuba nunca antes existió una tecnología con características similares, a pesar de que esta técnica se comenzó a emplear al finalizar la segunda guerra mundial. Resumiendo, las tecnologías de pavimentación de carreteras han evolucionado sustancialmente en las últimas décadas debido a la aparición de nuevos materiales y equipos de construcción, para construir, reparar y mantener eficazmente las estructuras de los pavimentos de las carreteras. CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 28 CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. En este capítulo se presenta el estudio y el análisis efectuado a las carreteras rurales de interés nacional de la provincia de Villa Clara en (Rodríguez Díaz, Guillermo, 2010), para a partir del mismo definir cuáles de las mismas o de sus tramos, reúnen las condiciones y características que justifiquen el empleo de la tecnología de reciclado de pavimentos disponible en el país. Para la realización de los estudios dicho autor aplicó varios procedimientos que se emplean en el mundo para evaluar el estado de los pavimentos de las carreteras, tales como: el Pavement Condition Index (PCI), la Inspección Somera (IS) e Inspección Visual Detallada (IVD), el Índice de Estado (IE), el Índice de Calificación Visual (ICV), el Pavement Condition Rating (PCR), el Distress Manifestation Index (DMI) y otros. Estos procedimientos de manera resumida se describen seguidamente: 2.1 Índice de Condición del Pavimento (PCI – Pavement Condition Index) Es un índice de calificación del estado general del pavimento, desarrollado por especialistas del Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los Estados Unidos a finales de la década del 70. Sus objetivos declarados lo identifican como el resultado de un procedimiento de evaluación de la condición estructural y operacional del pavimento y a la vez que cuantifica ese estado, puede utilizarse también para estimar las necesidades de mantenimiento y reparación exigidas por esas condiciones. La información para su determinación se toma mediante inspección visual. El PCI es un índice numérico que varía desde cero (0), para un pavimento fallado o en mal estado, hasta cien (100) para un pavimento en perfecto estado. 2.2 Inspección visual Detallada. (IVD). El método de inspección más utilizado en el mundo consiste en el recorrido de la vía a pie o a muy baja velocidad en un vehículo con paradas momentáneas, se van anotando los tipos de deterioros encontrados y su posición en el tramo inspeccionado, también se miden las dimensiones de los mismos. En la actualidad existen equipos montados sobre vehículos que toman imágenes del pavimento y procesan digitalmente esta información, a partir de la misma es posible la evaluación del estado del pavimento, pero estos equipos son costosos y no existen en el país. La inspección visual tiene como ventaja la sencillez, CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 29 economía y está respaldada por una vasta experiencia internacional, prácticamente en todos los países del mundo se realiza este tipo de inspección. 2.3 Índice de Estado (IE) El método de calificación al tramo de la carretera es a partir de los deterioros que en la misma se encuentran y su respectiva severidad, en función del área con que aparecen estos dentro de la muestra, teniéndose para cada caso específico un coeficiente de influencia. El método aplicado en Cuba mejorado y adaptado a las condiciones del país por el centro nacional de viabilidad es el índice de estado, el cual se ajusta a lo establecido por el consejo de carretera de Ibero América. 2.4 Pavement Condition Rating (PCR), Distress Manifestation Index (DMI) Sendos métodos basan su principio de funcionamiento igual que el método PCI, solo se diferencian en que para cada uno de ellos existe una escala de calificación diferente. 2.5 Índice de Calificación Visual (ICV) El sistema desarrollado contiene los mismos elementos que se han expuesto hasta aquí, el sistema de calificación parte de una puntuación de 0 a 100, denominada ICV (Índice de Calificación Visual), esta puntuación se obtiene al restar de la calificación máxima el VD (Valor de Deducción). El valor de VD se obtiene de una expresión matemática que tiene en cuenta el tipo y la severidad del deterioro así como el área deteriorada. De igual forma existe una escala que califica el estado del pavimento y recomienda las acciones de mantenimiento o rehabilitación promedio para esta calificación. A partir de experiencias con el procedimiento del CNV del Ministerio del Transporte, especialistas de la Universidad de Camagüey (Zaldívar y Sánchez, 2004) proponen un nuevo procedimiento de menor complejidad denominado Índice de Calificación Visual (ICV), al igual que sus antecesores, clasifica los deterioros en familias y también incluye el uso de niveles de severidad que, de igual forma, están condicionados por la posibilidad real de intervención. Este procedimiento permite dar una evaluación objetiva del estado del pavimento y puede ser utilizado en la toma de decisiones sobre las posibles acciones de conservación o rehabilitación. Sus resultados son confiables y el mismo ha sido aplicado en varias carreteras arrojando resultados válidos (Zaldívar y Sánchez, 2004 y 2010 y Rodríguez 2011) CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 30 Este método permitió definir el estado técnico de las carreteras de interés nacional de Villa Clara en el año 2010, tal como se muestra en la Tabla 3,1 de su tesis de maestría: De los 87 tramos con que cuenta la provincia se estudiaron 9, lo que representa el 10,34 % y con relación a los 905,1 km de carreteras de dos carriles de interés nacional con que cuenta la provincia se estudiaron 102 Km para un 11,27 % de dicho total, siendo una muestra representativa de los mismos. En la evaluación de los pavimentos o calzadas de dichas vías, las carreteras se dividieron en secciones de 100 metros de longitud, tal como se aprecia en la siguiente Tabla donde se muestran 9 tramos de carreteras: CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 31 Tabla 3.2 Longitud de los tramos y cantidad de secciones N o Tramos Longitud (Km) Calzada (sección) 13 Esperanza- Santa Clara 11,0 110 16 Límite Placetas Sancti Spíritus 20,1 201 27 Entronque de Vuelta- Remedios 14,1 141 28 Remedio-Caibarién 7,4 74 35 Zulueta-Bartolomé 10,7 107 36 Bartolomé- Remedios 5,4 54 44 Santa Clara-Hatillo 10,0 100 45 Hatillo-Cifuentes 17,0 170 47 Santa Clara- Universidad 6,3 63 TOTAL 102.0 1020 En la Tabla 3,5 Rodríguez, Díaz, Guillermo, en su tesis de maestría, se presenta un resumen de los resultados de la aplicación del ICV llegando a calificar los tramos de carreteras desde Excelente hasta Mal. CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 32 Tabla 2.1 Intervalos de calificación del Índice de Calificación Visual ICV Calificación Acción sugerida 90 – 100 Excelente No actuar 80 – 90 Bueno Acciones de relleno y sellado 60 – 80 Regular Bacheos aislados 50 – 60 Malo Recape o refuerzo 40 – 50 Malo Sustitución de capa de rodadura 0 – 40 Muy Malo Reconstrucción Además como otra parte importante del estudio anterior también se evaluaron los parámetros de explotación de las carreteras, tales como: Textura Superficial, Fricción, Regularidad superficial e Índice de Seguridad Vial. 2.6 Parámetros de explotación de las Carreteras. Textura Superficial. Se evaluó utilizando el Marco de Textura Portátil, realizando cada 100 metros 3 ensayos y en forma de trebolillo. CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 33 Fricción. Este ensayo se realizó utilizando el péndulo portátil DIVA, en los mismos puntos en que se realizó el ensayo de textura portátil. Regularidad superficial. (IRI) Este ensayo se realizó recorriendo con el equipo todo el tramo y cambiando de registro cada 400 metros. Índice de Seguridad Vial. (ISV) EL ISV se calculó utilizando la expresión siguiente: ISV = 0,304 D + 0,191 G + 0,505 C Siendo: D = 0,610 Ef + 0,390 Et G = IRI C = 0,174*Edv + 0,755*Epc + 0,071*Ed Los resúmenes de la evaluación de los parámetros de explotación de las carreteras se presentan en las siguientes tablas. CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 34 Tabla 2.1 Resumen de evaluación de la textura superficial de los pavimentos. CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 35 Tabla 2.2 Resumen de la fricción de los tramos estudiados. CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 36 Tabla 2.4 Resumen de IRI de los tramos estudiados. CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 37 Tabla 2.5 Resumen de la evaluación del ISV. En resumen, a partir de los estudios efectuados en la tesis de Maestría de Guillermo Rodríguez, antes expuestos, existen 41,2 km de las carreteras rurales de interés nacional en Villa Clara evaluados de MAL. En un estudio actualizado hasta el primer trimestre del año 2012, el Centro Provincial de Vialidad (CPV) del MITRANS en VC, se detecta que además de las carreteras antes citadas existe un aumento de las clasificadas de MAL llegando a los 148,6 Km, siendo el tramo más crítico y coincidentemente el de mayor longitud el de la carretera: La Paloma- Límites con la provincia de Matanzas, por lo que se procede a continuación a mostrar la tabla resumen que confirma esta evaluación y realizar su descripción. CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 38 Tabla 2.6 Resumen del Estado Técnico de las carreteras de la Provincia de Villa Clara. CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 39 2.7 Descripción de la carretera La Paloma - Límite con Matanzas. La carretera de La Paloma, limita por el Circuito Norte con la Provincia de Matanzas, tiene una longitud total de 21 km, en su trayectoria no cuenta con puentes, posee 12 alcantarillas en buen estado, su estructura de pavimento está compuesta por una base de materiales de mejoramiento y una carpeta de hormigón asfáltico, cuenta con 2 carriles de circulación de 6.25m de ancho y 2 paseos de suelo natural con un ancho de 1.5m cada uno y terreno llano. Luego del total de 148.68 km evaluados de MAL en la provincia de Villa Clara hasta el primero de marzo de 2012, se considera que el tramo que reúne las características para iniciar el empleo de la tecnología de reciclado de pavimentos flexibles en frio existente en el país, es el de la carretera la Paloma-Límites con Matanzas en el Municipio de Corralillo, debido a que de los 21 km con que cuenta el mismo están evaluados de mal, lo que representa un 14% de dicho total, que es el de mayor por ciento de todos los tramos de carreteras evaluados con esta categoría. En general la red de carreteras que presenta peor situación es la ubicada al norte y al oeste de la provincia ya que además del tramo antes mencionado están el de Sagua La Grande –Isabela de Sagua con 16,9 Km y Santa Clara – Sitiecito con 10,5 km. 2.8 Resumen de las tecnologías de reciclado de Pavimentos en el Mundo y en Cuba. Una vez evaluados los pavimentos de las carreteras de Villa Clara, se procede a realizar un resumen de las tecnologías de reciclado de pavimentos existentes en el Mundo y en Cuba en la actualidad. El reciclado de pavimentos tiene su origen justamente después de la Segunda Guerra Mundial cuando la necesidad de reparar las carreteras secundarias afectadas por la misma se puso en práctica una técnica llamada “Retread Process” o proceso de recauchutado en el Reino Unido. El procedimiento era muy sencillo, consistía en escarificar el firme o pavimento y en caso necesario se añadía una pequeña cantidad de áridos que se mezclaban in situ con la ayuda de de una moto niveladora o una grada de discos, luego se procedía al riego de una emulsión bituminosa de bajo contenido de ligante, acto seguido se mezclaba con una grada de discos, el primer día se compactaba ligeramente, pues era elevada la cantidad de agua lo que se solucionaba con terminar la compactación al día siguiente. Esta técnica siguió empleándose aunque no de forma CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 40 generalizada debido a que no se lograba mezclar correctamente el cemento ni se podía alcanzar una compactación adecuada para espesores superiores a los 15cm. A mediado de los años 80 se retoma esta técnica recobrando auge debido a tres factores fundamentales, mayor conocimiento de las características mecánicas de los materiales, empleo de mejores quipos de mayor potencia y rendimiento y la creciente toma de conciencia ambiental. Por otra parte el surgimiento del asfalto espumado o celular se remonta al año 1956 en la Universidad estatal de IOWA, donde se utilizó un proceso de inyección de vapor para formar la espuma. Esta tecnología fue posteriormente mejorada por la organización Mobil Oil en 1968, al adquirir los derechos de la patente de invención y desarrollar la primera cámara de expansión que mezcla agua fría con asfalto caliente para generar espuma, transformándose así en un proceso más práctico, económico y menos peligroso. A pesar de ser una tecnología desarrollada hace más de 40 años, su uso se masificó sólo a partir del año 1991, al expirar en ese año los derechos sobre la patente de invención de esta tecnología. El asfalto espumado (también conocido como asfalto celular), se logra mediante un proceso, en el cual se inyecta una pequeña cantidad de agua fría (1 a 2% del peso del asfalto) y aire comprimido a una masa de asfalto caliente (160º C - 180º C), dentro de una cámara de expansión, generando espontáneamente espuma. Figura 2.1 Cámara de obtención del asfalto espumado. El proceso de expansión se puede explicar de la siguiente manera: en el momento que las gotas de agua fría toman contacto con el asfalto caliente, se produce un intercambio de CAPÍTULO 2. Análisis del empleo de la tecnología de reciclado a las carreteras de interés nacional en Villa Clara. 41 energía entre el asfalto y las gotas de agua, lo que eleva la temperatura del agua hasta los 100 ºC, esta transferencia energética genera en forma instantánea vapor y una expansión explosiva del asfalto. Las burbujas de vapor son forzadas a introducirse en el asfalto dentro de la cámara de expansión. El asfalto junto con el vapor de agua encapsulado es liberado desde la cámara a través de una válvula (dispositivo rociador) y el vapor encapsulado se expande formando burbujas de asfalto contenidas por la tensión superficial de éste hasta alcanzar un estado de equilibrio (Jenkins et.al., 1999). Debido a la baja conductividad térmica del asfalto y del agua, las burbujas pueden mantener el equilibrio por pocos segundos (10-30 segundos). Este proceso ocurre para una gran cantidad de burbujas. A medida que la espuma se enfría a temperatura ambiente, el vapor en las burbujas se condensa causando el colapso y la desintegración de la espuma. La desintegración de la burbuja (o colapso de la espuma) produce miles de gotitas de asfalto las cuales al unirse recuperan su volumen inicial sin alterar significativamente las propiedades geológicas originales del asfalto (Jenkins et.al., 1999). Para la producción de mezclas con asfalto espumado, el agregado debe ser incorporado mientras el asfalto se encuentre en estado de espuma. Al desintegrarse la burbuja en presencia del agregado, las gotitas de asfalto se aglutinan con las partículas más finas (especialmente con aquellas fracciones menores a 0.075 mm), produciendo una mezcla asfalto agregado fino, proceso que se denomina dispersión del asfalto. Esto resulta en una pasta de filler y asfalto que actúa como un mortero entre las partículas gruesas. El proceso de dispersión es considerado por muchos autores como fundamental para la obtención de las propiedades mecánicas de las mezclas con asfalto espumado (Galvis C, Ricardo; Matallana, José Luis).Con el transcurso del tiempo se unieron las técnicas de reciclado y el asfalto espumado conformándose en una so