UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD EXPERIMENTAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE QUIMICA EVALUACION DEL CONSUMO DE MATERIA PRIMA DEL AREA DE UNICAPA EN LA EMPRESA CINDU DE VENEZUELA, S.A. TUTOR ACADÉMICO: Dr. Juan C. Pereira. POR TUTOR EMPRESARIAL: Ing. Denis Arnal. García G, Geiby del C. CI.: 18.070.792. Bárbula, Noviembre 2009.
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UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD EXPERIMENTAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE QUIMICA
EVALUACION DEL CONSUMO DE MATERIA PRIMA DEL AREA DE UNICAPA
EN LA EMPRESA CINDU DE VENEZUELA, S.A.
TUTOR ACADÉMICO: Dr. Juan C. Pereira. POR TUTOR EMPRESARIAL: Ing. Denis Arnal. García G, Geiby del C.
CI.: 18.070.792.
Bárbula, Noviembre 2009.
2
ÍNDICE
Pag
I. Objetivos………………………………………………………………………… 3
II. Resumen………………………………………………………………………… 4
III. Marco Teórico…………………………………………………………………... 5
IV. Actividades Realizadas………………………………………………………… 10
V. Conclusiones……………………………………………………………………. 23
VI. Recomendaciones……………………………………………………………… 24
VII. Glosario………………………………………………………………………... 25
VIII. Bibliografía……………………………………………………………………. 27
3
I. OBJETIVOS
Objetivo General: Evaluar el consumo de materia prima en la elaboración de mantos
asfálticos del área de unicapa, en la empresa CINDU de Venezuela, S.A.
Objetivos Específicos:
� Adquirir los conocimientos prácticos necesarios para realizar análisis de la materia
prima, requeridos por la empresa CINDU de Venezuela, S.A.
� Aprender las técnicas, métodos y procedimientos ejecutados para analizar la
materia prima y producto terminado en el laboratorio.
� Aprender el control y ensayos realizados a los productos elaborados y en las
diferentes líneas de producción para ser certificados por control de calidad.
� Evaluar el consumo de la materia prima empleada para la elaboración de mantos
asfálticos.
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II. RESUMEN
El periodo de pasantías se realizó en la empresa CINDU DE VENEZUELA, S.A.
La misma tuvo una duración de 12 semanas, las cuales fueron distribuidas en tres
secciones, una primera semana para el reconocimiento de los diferentes análisis que se
aplican a la materia prima así como al producto terminado, en el laboratorio de
aseguramiento de calidad. Un lapso de tres semanas como apoyo en la supervisión de
control de calidad de los productos elaborados en cada línea de producción de la empresa, y
finalmente un lapso de ocho semanas para la realización del estudio de consumo de materia
prima en la elaboración de mantos asfálticos del tipo novacapa mineral 300, en la empresa
CINDU de Venezuela, S.A. El cual, se llevó a cabo con un plan de muestreo basado en un
procedimiento de estudio por lotes al azar según lo establecido por la norma COVENIN
598 donde indica, que el plan de muestreo se realiza en función del tamaño del lote y del
nivel de inspección establecido, y las muestras pueden extraerse del total del lote o durante
el proceso de fabricación de las unidades que lo forman. Se encontró que se consumen un
promedio de (30,5+/-0,8) Kg de mezcla asfáltica por manto, un promedio de (10,10+/-0,13)
metros de refuerzo Y por manto, (495,83 +/- 0,95) Kg de polímero A y (694,00+/- 0,71) Kg
de componente Px por batch de mezcla.
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III. MARCO TEÓRICO
MANTOS ASFALTICOS
También conocidos como “Membranas impermeabilizantes asfálticas”, las cuales son
membranas prefabricadas, flexibles, conformadas por una o más mezclas de asfalto
modificados con polímeros, reforzados con una o más láminas de diferentes materiales.
ASFALTO
Es un material aglomerante de color negro, constituido principalmente por
bitumen (mezcla de hidrocarburos pesados con características aglutinantes e
impermeabilizantes). El mismo presenta consistencia variable y de carácter pegajoso, sólido
o semisólido. El asfalto es un material de los llamados termoplásticos muy complejo
químicamente debido a que proviene de la refinación del crudo obteniéndose como residuo.
Betún, cemento asfáltico, chapopote, son unos de los nombres con los cuales se conoce el
asfalto cuyo origen data de los años 2500 a.c. en Egipto, este producto presenta muchas
aplicaciones entre las que pueden mencionarse su empleo como medio impermeabilizante
para la construcción de viviendas además de la pavimentación, su amplio uso en la
construcción de carreteras es debido al bajo costo y propiedades de hidrofobicidad que se le
atribuye.
Los mantos asfálticos están compuestos por una mezcla asfáltica dotada de
características impermeabilizante, la misma se compone de diferentes materias primas que
le confieren volumen, rigidez, estabilidad, entre otras propiedades a los mantos como
producto final.
TIPOS DE ASFALTOS
Asfaltos oxidados.
También conocido como asfalto soplado, son aquellos sometidos a un proceso de
deshidrogenación seguido de un proceso de polimeración. A los mismos se le hace pasar
una corriente de aire con el objetivo de mejorar sus características físicas como aumento de
la viscosidad, éste proceso se realiza a elevadas temperaturas.
6
Asfaltos sólidos.
Los llamados asfaltos sólidos o duros, son aquellos que presentan una penetración a
temperatura ambiente menor que 10 dmm. Ellos poseen características de flexibilidad,
durabilidad, resistencia a la acción de ácidos, alcoholes, además de sus propiedades
aglutinantes e impermeabilizantes.
Asfaltos líquidos.
También denominados asfaltos rebajados, son materiales de consistencia blanda o
fluida por lo que se salen del campo en el que normalmente se aplica el ensayo de
penetración, cuyo límite máximo es 300.
Asfaltos emulsificados.
Entre ellos se encuentran las llamadas emulsiones asfálticas, las cuales forman parte
de los asfaltos líquidos; y las emulsiones asfálticas inversa en la cual, la fase continua es
asfalto de tipo líquido y la fase discontinua está constituida por diminutos glóbulos de agua
en pequeña proporción.
COMPOSICIÓN
Propiedades físicas.
Es un material aglomerante, resistente, muy adhesivo, altamente impermeable y
duradero; capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo acción de calor o cargas
permanentes. Componente natural de la mayor parte de los petróleos, en los que existe en
disolución y que se obtiene como residuo de la destilación al vacío del crudo pesado. Es
una sustancia plástica que da flexibilidad controlable a las mezclas de áridos con las que se
le combina usualmente. Su color varía entre el café oscuro y el negro; de consistencia
sólida, semisólida o líquida, dependiendo de la temperatura a la que se exponga o por la
acción de disolventes de volatilidad variable o por emulsificación.
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Composición Química.
Al igual que el petróleo crudo, el asfalto, es una mezcla de numerosos hidrocarburos
parafínicos, aromáticos y compuestos heterocíclicos que contienen azufre, nitrógeno y
oxígeno; casi en su totalidad solubles en sulfuro de carbono. La mayoría de los
hidrocarburos livianos se eliminan durante el proceso de refinación, quedando los más
pesados y de moléculas complejas. Al eliminar los hidrocarburos más ligeros de un crudo,
los más pesados no pueden mantenerse en disolución y se van uniendo por absorción a las
partículas coloidales ya existentes, aumentando su volumen dependiendo de la destilación
que se les dé. Las moléculas más livianas constituyen el medio dispersante o fase continua.
Los hidrocarburos constituyentes del asfalto forman una solución coloidal en la que un
grupo de moléculas de los hidrocarburos más pesados (asfaltenos) están rodeados por
moléculas de hidrocarburos más ligeros (resinas), sin que exista una separación entre ellas,
sino una transición, finalmente, ocupando el espacio restante los aceites.
Un concepto más amplio sobre la constitución es que el asfalto consta de tres
componentes mayoritarios:
o El primero se describe como una mezcla de asfaltenos que son moléculas complejas
de alto peso molecular, insoluble en hidrocarburos parafínicos y soluble en
compuestos aromáticos como el benceno. Los asfáltenos cargan con la
responsabilidad de las características estructurales y de dureza de los asfaltos, por
ello un incremento en los asfaltenos produce un incremento del punto de
reblandecimiento y viscosidad, pero disminuye la penetración.
o El segundo componente descrito es una mezcla de resinas, las cuales proporcionan
sus propiedades aglutinantes al asfalto.
o El tercero aceite mineral, le proporcionan la consistencia adecuada para hacerlos
trabajables.
Los asfaltos contienen fracciones bituminosas insolubles en parafinas. Como ya se dijo,
cerca del 90 al 95% del peso del asfalto esta compuesto por carbono e hidrógeno, o lo que
se había denominado como hidrocarburos.
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CARACTERIZACIÓN DE LOS DIFERENTES ASFALTOS.
Viscosidad.
Es la propiedad que define la resistencia de fluir del material. También conocida
como la fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas
adyacentes. La viscosidad disminuye con el aumento la temperatura.
En el laboratorio se mide la viscosidad a través de un viscosímetro de Brookfield, en
el cual se coloca la muestra dentro de una cánula de acero inoxidable y ésta es insertada en
el agujero del termo-contenedor, una vez alineado el viscosímetro se inserta la aguja
seleccionada en la muestra y se efectúa la medición según la norma COVENIN 5577 y el
método ASTM D-4402.
Punto de Inflamación.
Se denomina así la temperatura mínima a la cual, vapores de hidrocarburos que se
desprenden, forman con el aire que se encuentra sobre el líquido, una mezcla que se
inflama al acercársele una llama. El objetivo de este ensayo, es medir la temperatura del
cemento asfáltico, a partir de la cual habrá peligro en su manipulación, debido a la
inflamación de sus vapores.
Para este ensayo se utiliza el método de copa abierta Cleveland, para ello se llena
una copa limpia y seca, con la muestra; se coloca un termómetro en posición vertical con el
fondo del bulbo localizado en un punto intermedio entre el centro y un extremo de la copa.
Se enciende la llama de prueba a través del centro de la copa, ángulo recto al diámetro que
pasa por el termómetro. Se toma como punto de inflamación la temperatura a la cual se han
desprendido suficientes gases volátiles como para inducir una inflamación fugaz (chispa).
Según la norma COVENIN 372 y el método ASTM D-92.
Penetración.
El ensayo de penetración determina la dureza o consistencia relativa de un asfalto,
midiendo la distancia que una aguja normalizada penetra verticalmente en una muestra del
asfalto en condiciones especificadas de temperatura, carga y tiempo.
9
Cuando no se mencionan específicamente otras condiciones especificadas, se
entiende que la medida de penetración se hace a 25 °C, que la aguja está cargada con 100 g
y que la carga se aplica durante 5 seg. Para efectuar este análisis en el laboratorio se emplea
un penetrómetro, donde a 25 °C, se baja el cabezal hasta el punto que la aguja de
penetración se encuentre dentro de 1/8 plg de la superficie de la muestra durante 5 seg,
según la norma COVENIN 1105 y el método ASTM D-5, tiempo después del cual se
libera el disparador y se mide la longitud que penetró la aguja en el asfalto en dmm.
Punto de Ablandamiento.
Temperatura a la cual el asfalto presenta un estado determinado de fluidez en el que
la mezcla puede fluir con la ayuda de una pequeña bola de metal en un baño de glicerina.
Tal método se conoce como ensayo de Ring & Ball.
Se determina colocando en un recipiente con glicerina, a una determinada
temperatura y altura sobre el fondo, un anillo de dimensiones fijas que se ha rellenado
previamente con asfalto, sobre el mismo se coloca una bola de acero. Se calienta el baño a
velocidad constante. La temperatura del baño, en que la muestra que circunda la bola toque
la chapa del fondo se denomina punto de reblandecimiento anillo y bola del asfalto
ensayado. Según la norma COVENIN 419 y el método ASTM D-36.
POLIMERO
Un polímero, es una sustancia cuyas moléculas son, por lo menos
aproximadamente, múltiplos de unidades de peso molecular bajo. La unidad de bajo peso
molecular es el monómero.
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IV. ACTIVIDADES REALIZADAS
• Lapso I. Análisis en el laboratorio de la materia prima y producto terminado.
El mismo tuvo una duración de una semana, en la cual, se realizó la inducción en
el área del laboratorio de aseguramiento de calidad, adquiriéndose todos los conocimientos
prácticos sobre los ensayos, técnicas y equipos empleados para analizar tanto la materia
prima como los productos terminados en la empresa CINDU de Venezuela, S.A. Con la
finalidad de aprobarlos y certificarlos para su uso en la producción en el caso de la materia
prima, y su venta en el caso de los productos.
En este período se realizaron ensayos a los diferentes asfaltos, para determinar la
viscosidad de los mismos por medio de un viscosímetro de Brookfield, su punto de
ablandamiento con el método de anillo y bola (equipo de Ring & Ball), sus puntos de
inflamación con el método de la copa cleveland abierta y su punto de penetración
empleando un penetrómetro para ello. Además de ensayos de fluidez y porcentaje de
sólidos al polímero que emplean en la empresa, así como determinación de la humedad de
las cargas minerales que utilizan como materia prima. Además de ensayos de tracción a las
membranas asfálticas terminadas así como a los componentes empleados como refuerzo.
• Lapso II. Apoyo en la supervisión de control de calidad de los productos elaborados
en las diferentes líneas de producción.
El mismo tuvo una duración tres semanas, en las cuales se aprendieron todos los
análisis visuales y prácticos que se le realizan a los productos de las diferentes líneas de
producción de la empresa, sirviendo de apoyo a los analistas de aseguramiento y control de
calidad. De forma continua se ejecutaban rondas en intervalos de una hora por cada línea de
producción para supervisando que los productos elaborados cumpliesen con los
requerimientos establecidos por la norma así como los requerimientos internos de la
empresa, llenándose un formato determinado con todas las especificaciones y
observaciones necesarias, dichas líneas de producción son las siguientes:
- Línea de Aluminio: ésta estaba compuesta por dos áreas, en las cuales se llenaban los
formatos correspondientes para cada una. Basándose en las bobinas de aluminio
11
generadas se observaban físicamente las características de las mismas además de
realizarles ensayos de gramaje una muestra de las mismas.
- Línea de Laminas: ésta comprende varias áreas de producción cada una para un tipo
de lámina diferente, y la elaboración de las mismas dependía de las exigencias del
consumidor. En esta línea se realizaban las medidas de los parámetros físicos
dimensionales de las láminas además de verificar visualmente las características de
las mismas para llenar los respectivos formatos de control de calidad establecidos
para ello.
- Línea de Unicapa: en esta se elaboran los mantos o membranas asfálticas, allí se
realizaba un estudio visual de los mantos elaborados así como también, se tomaban
medidas para verificar que los parámetros físicos dimensiónales establecidos para
cada tipo de manto se estuviesen cumpliendo. Se llenaba el formato correspondiente
con toda la información de los mismos y observaciones adicionales que pudiesen
suscitarse.
• Lapso III. Evaluación del consumo de materia prima en la elaboración de mantos
asfálticos.
El mismos tuvo una duración de (8) ocho semanas, donde se realizó un estudio en
la línea o área de unicapa de la empresa CINDU de Venezuela, S.A. En la misma, se
elaboran gran variedad de mantos asfálticos de primara calidad producto de diferentes
mezclas, en éste caso se realizó el seguimiento de la mezcla Novacapa de la cual, se
obtienen un aproximado de seis tipos de mantos. Dicha mezcla está conformada
principalmente por una mezcla de asfaltos, un polímero A, un componente Px y una carga
mineral X.
La evaluación de consumo ese llevó a cabo para cada una de las materias primas
empleadas en el proceso de elaboración de mantos asfálticos del tipo novacapa mineral 300.
Este tipo de membrana asfáltica es un producto regulado, con unas especificaciones
internas establecidas.
12
Como principio se estudió el rendimiento del proceso de producción de mantos,
comenzando por la mezcla compuesta de polímero A, asfalto C y C’, y carga mineral X; la
misma sólo se logró medir en dos ocasiones con un consumo promedio de 31 kg de mezcla
por manto. A partir del 14 de septiembre del año en curso se realizó un ajuste a la mezcla,
involucrando un componente Px, y de la cual se obtuvieron los resultados para el estudio de
consumo. Conjuntamente con el estudio de la mezcla, se llevó a cabo el seguimiento del
consumo del refuerzo Y, componente Px y polímero A.
PLAN DE MUESTREO. Según lo establecido en la Norma COVENIN 598, Planes de
muestreo único, doble y múltiple con rechazo. Según la forma de presentación del material
que se considera, las unidades de muestreo pueden ser:
- Unidad aislada
- Unidad de continuidad
- Unidad de granel
Obtención del plan de muestreo
Por lo establecido en la norma, el plan de muestreo se realiza en función del
tamaño del lote y del nivel de inspección establecido. Las muestras se podrán extraer del
total del lote o durante el proceso de fabricación de las unidades que lo forman. Las
muestras se obtendrán empleando sistemas adecuados de extracción de muestras al azar,
que aseguren la representatividad del lote en consideración, ó de acuerdo a un
procedimiento de aceptación o rechazo.
El plan de muestreo llevado a cabo se basó en un procedimiento de estudio por
lotes al azar para la fibra de vidrio y de igual manera en el caso de la mezcla el lote se
definía como un batch. Donde de un lote se media al azar cierta cantidad de muestras de
manto para comprobar el rendimiento de estudio en consideración, dicho número de
muestras representaba de un 2-3 % del total del lote.
13
Estudio de la mezcla asfáltica.
La mezcla novacapa esta compuesta por los siguientes materiales, los cuales le confieren
ciertas propiedades de acuerdo a la proporción el la que se encuentran combinados:
Materia Prima Propiedad
Asfálto C
Le confiere la propiedad
impermeabilizante.
Asfálto C’
Le confiere consistencia ó firmeza al
manto.
Polimero A
Flexibilidad, resistencia al desgarre,
resistencia a hongos, aumento de la
viscosidad. Absorbe la deformación del
manto.
Componente Px
Aumenta la resistencia a la
deformación en caliente y la afinidad entre
los asfaltos. Mejora la apariencia.
Carga mineral X
Le brinda cuerpo, aumenta la
viscosidad.
A la mezcla novacapa se le realizan los siguientes ensayos en el laboratorio:
Tipo de mezcla Pruebas Equipos Normas
Viscosidad
Viscosímetro de
Brookfield
COVENIN 5577
ASTM D-5
Punto de
Ablandamiento
Equipo de Ring &
Ball, Termómetro
Tipo 16 C (30-200
ºC), Plancha.
COVENIN 419
ASTM D-36
Novacapa mineral
Penetración
Penetrómetro.
COVENIN 1105
ASTM D-4402
14
De igual manera se analizan tanto la materia prima como el producto terminado:
Materia prima Pruebas Materiales y
equipos
Normas
Carga mineral X Porcentaje de Humedad. Vidrio de Reloj, Balanza
Analítica, Estufa
COVENIN 1429
Polimero A Índice de Fluidez
Porcentaje de Cenizas.
Plastometro, crisol,
Balanza Analítica, Mufla
COVENIN 1152
ASTM D-1238
Asfalto C y C’
Punto de Ablandamiento,
Viscosidad y Penetración
Y Punto de inflamación.
Equipo de Ring & Ball,
Termómetro Tipo 16 C
(30-200 ºC), Plancha,
Viscosímetro de
Brookfield, Penetrómetro,
Copa cleveland
ASTMD-4402
COVENIN 5577
COVENIN 419
ASTM D-36
COVENIN 1105
ASTM D-5
COVENIN 372
ASTM D-92
Refuerzo Y
Ensayo de Tracción y
Elongación, Porcentaje
de resina, Gramaje.
Equipo de Tracción, Vidrio
de Reloj, Balanza
Analítica, Mufla.
ASTM D-146
ASTM D-1682
ASTM D-2584
COVENIN 680
Cintas Adhesivas
Ancho, Apariencia,
Tonalidad del Color,
Impresión.
Cinta métrica
Producto Pruebas Materiales y
equipos
Normas
Mantos Asfálticos
Ensayo de Tracción y de
Elongación, Espesor y
Apariencia
Equipo de Tracción,
Vernier digital, Cinta
métrica, Balanza
COVENIN 3230
En la evaluación de la mezcla, se observó un consumo promedio de (30,5+/-0,8) Kg
mezcla por manto. Para las especificaciones internas de la empresa, el volumen estándar
por manto debería ser 26865 cm3 de acuerdo con los parámetros de espesor, longitud y
ancho establecidos por la misma. Determinado la densidad de la mezcla se obtuvo un valor
de 1,2452 g/cm3 promedio, de lo cual se estima un consumo de 33,5 Kg de mezcla por
manto como patrón estándar, tomando en cuenta tal hecho gráficamente se puede ver la
15
desviación de lo obtenido experimentalmente con respecto a lo que se asumió como un
estándar. Es importante señalar que dicha densidad debe medirse con exactitud y métodos
especializados para ello, y así tener mayor confiabilidad al momento de comparar. El
coeficiente de variación de la mezcla asfáltica resultó 2.6, para un total de 18 muestras
evaluadas.
C ons umo de Materia P rima. Mez c la As fáltic a
26,000
29,000
32,000
35,000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
N° de mez c la
Fa
cto
r d
e c
on
su
mo
Kg
/ N
°ma
nto
Estudio del refuerzo Y.
De acuerdo a lo establecido en la norma COVENIN 3244 para membranas
asfálticas. (Ensayos físicos dimensionales). Se presenta, que con un velo de refierzo Y 3
mm, el manto debe presentar una longitud comprendida entre (9,95-10,05) m, entre otras
especificaciones. Los resultados obtenidos en la evaluación de este material Y, empleado
como refuerzo en la elaboración de mantos novacapa mineral 300, indican que se consume
un promedio de (10,10+/-0,13) metros por manto, lo cual se encuentra por encima de lo
establecido por la norma, y aún más desviado tomando en cuenta, que lo establecido por la
empresa indica un rango entre (9,95-9,99) m, puesto que el manto es regulado. El
coeficiente de variación obtenido en el consumo del material Y resultó de 1.2, para un total
de 22 muestras evaluadas. Por lo cual se recomienda un mayor seguimiento para lograr
llevar el valor al estándar.
16
Consumo de Materia Prima. Refuerzo Y
9,60
9,70
9,80
9,90
10,00
10,10
10,20
10,30
10,40
10,50
10,60
0 5 10 15 20 25 30 35
Número de muestra
Co
nsu
mo
de
fib
ra (
mfi
bra
/N
°man
to)
LES. COVENIN 3244
LEI. COVENIN 3244
Estd. REGULADO
Además de ésta evaluación, también se determinó la variabilidad entre las bobinas
de refuerzo Y, con respecto a sus metros teóricos etiquetados, encontrándose una variación
de 0.031%, y para cada bobina como puede observarse gráficamente.
Variabilidad entre las Bobinas de
Refuerzo, de Acuerdo a sus Metros
Etiquetados
00,20,40,60,8
11,21,41,61,8
2
2900 3000 3100 3200 3300 3400
Metros Etiquetados
Coeficie
nte
de
Variació
n
Estudio del Polímero A y el componente Px.
En base a la evaluación realizada, en cuanto al consumo de materia prima, pudo
observarse que en el caso del material Px se consumen un promedio de (694,00+/- 0,71)
Kg, con un coeficiente de variación de 0.1. El total de muestras evaluadas fue de 33. Tal
17
resultado demuestra el cumplimento con lo establecido por la empresa para un batch de
mezcla. Mostrándose gráficamente una tendencia casi constante.
Mientras que para el polímero A, se obtuvo un consumo promedio de (495,83 +/-
0,95) Kg de muestra por batch de mezcla, siendo lo establecido para la preparación de un
batch 496 Kg. El coeficiente de variación obtenido fue de 0.2, para un total de 35 muestras
estudiadas. A pesar de ello la desviación presentada no es significativa.
CONSUMO DE MATERIA PRIMA. Px
670
675
680
685
690
695
700
705
710
-1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
Nº muestra
Kg
de P
x
CONSUMO DE MATERIA PRIMA. POLIMERO A
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36
Nº De Muestra
Kg
de IP
P
18
Estudio de Densidad
Se evaluó el comportamiento de la densidad de la mezcla con respecto a la
temperatura para tres muestras, observandose gráficamente que la misma no presenta gran
variación a medida que aumenta la temperatura pues su comportamiento revela una
tendencia casi constante. Para una temperatura de 30 ºC se obtuvo, que la densidad
promedio corresponde a 1,2452 g/cm3, debido a que el método aplicado para determinar la
misma no es el más confiable se recomienda calcularla por un método especializado para
ello, y así obtener la cantidad de mezcla por manto estándar, más precisa como patrón de
comparación para el estudio realizado a la mezcla.
Fecha Muestra Masa Mezcla (g)
Volumen (cm3)
Temperatura (ºC)
Densidad (g/cm3)
I 763,50 604,50 30 1,2630
II 737,50 603,23 30 1,2226
III 756,00 604,84 31 1,2499 14-Oct
Prom. 752,33 604,19 30 1,2452
Densidad Promedio (g/cm3)
Volumen std cm3 (2,70:1:9,95)
Kg mezcla por manto
1,2452 26865,0 33,45
Variaciòn de la Densidad de la Mezcla Novacapa
con Respecto a la Temperatura
1,21501,22001,22501,23001,23501,24001,24501,25001,25501,26001,26501,27001,2750
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
Temperatura (ºC)
De
ns
ida
d (
g/c
m3
)
Muestra 141009IMuestra141009IIMuestra 141009III
19
Observando el rendimiento de cada material estudiado, en base a:
Polímero A y componente Px: %100*.
%
=
osEstablecidKgM
KgMuestraR
Refuerzo Y: %100*%
=
uetadosMetrosEtiq
nidosMetrosObteR
Mezcla Asfáltica: %100*.
.%
=
chTEóricoBatVol
tchObtenidoBaVolR
Se observa en general un rendimiento mayor al 90%. En el caso del polímero A y
material Px casi de un 100% debido a que la desviación en el consumo de las mismas es
insignificante, denotando que se pesa la cantidad requerida para la preparación de la
mezcla. En el caso de la mezcla asfáltica influye el hecho, de que no se logró comprobar el
volumen real de los tanques de mezcla, el cual se conoce teóricamente como 9000L y
experimentalmente tomando un promedio de lo que se consume de mezcla se observan
8778L aproximadamente, por lo que puede inferirse que existe mezcla acumulada en los
mismo y por ende no rinde de la manera que se espera. Por otro lado El ajuste de los
parámetros físicos dimensionales de cada manto influye en el momento de determinar dicho
volumen experimental, y se presentó algo de problema para mantenerlos dentro de la
especificación de la empresa.
Consumo de Materia Prima. UNICAPA
96,000
96,500
97,000
97,500
98,000
98,500
99,000
99,500
100,000
Serie1 98,955 97,465 99,97 100
Rendimiento
Refuerzo Y
Rendimiento
Mezcla
Rendimiento
Polímero ARendimiento Px
20
PROCESO DE ELABORACION DE MANTOS
El asfalto de PDVSA es transportado hasta la empresa en tanques cisternas,
los cuales son descargados a un tanque principal de almacenamiento de
asfalto de 300 toneladas, a una temperatura de 200ºC.
El asfalto es enviado desde éste a un tanque de precalentamiento de 19
toneladas, en el cual se mantiene el asfalto C a 180 °C.
Desde éste, se envía el asfalto C a los tanques de oxidación, cada uno de 21
toneladas, a 210-240°C.
El asfalto C’ es enviado a un tanque de almacenamiento para ser utilizado
por el área de UNICAPA, el mismo tiene una capacidad de 19 toneladas, y
se almacena el asfalto a 220°C.
En el momento de la elaboración de mantos, el asfalto C es enviado a los
tanques mezcladores principales (1 ó 2) de 10 toneladas aproximadamente a
180°C, de igual forma el asfalto C’ pero desde el tanque de almacenamiento
del mismo. Luego se agregan los demás componentes de la mezcla.
Elaborada la mezcla asfáltica, es enviada a los tanques mezcladores
principales (3 ó 4) de la misma capacidad entre 180-200°C, para adicionar la
carga mineral X, proveniente de los silos de almacenamiento transportado a
través de un tornillo sin fin.
Preparada la mezcla por completo, se envía a la cuba con una temperatura de
180°C aproximadamente.
Se hace pasar un refuerzo Y a través de la cuba, el cual se impregna de
asfalto. En éste punto se fija el espesor establecido para el manto.
El manto pasa por un sistema de enfriamiento, y seguidamente a través de
unos rodillos, pasa por un sistema de secadores para retirar la humedad.
Luego de seco, el manto pasa a través de rodillos por alineadores, hasta
llegar al sistema de corte y embobinado. De allí se tiene el producto
terminado, el cual es paletizado y trasportado al lugar de almacenamiento.
TMP 1 TMP 2
TMP 3 TMP 4
TO 12
T A A 3
T P
T A A 2
TO 1
180 °C 10 TM
200 °C 300 TM
180 °C 10 TM
220 °C 19 TM
180 °C 19 TM
220 °C 21 TM
T A A 1 2
T A A 1
CRA 204 °C
RETORNO ENVIO
F 1 TMS 4 TMS 1 TMS 2 TMS 3
4 TM
180 °C
C
SC 1 SC 2 SC 3
PROCESO . L
F 2
Proceso de Elaboración de Mantos
LEYENDA CB: Cuba
CRA: Calentador de aceite
F (1,2): Filtros SC: Silos de CaCO3
TAA2: Tanque de almacenamiento de asfalto oxidado. UNICAPA
TAA3: Tanque de almacenamiento de asfalto A-20 TAA (1, 12): Tanques de almacenamiento de asfalto oxidado. LAMINAS
TMP (1,2,3,4) Tanques mezcladores principales
TMS (1,2,3,4): Tanques mezcladores secundarios TO (1,2): Tanques de Oxidado
Tubería de Mezcla Asfáltica
Tubería de Asfalto (A-20, Oxidado) Tubería de Envío de aceite
Tubería de Re torno de aceite
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DIAGRAMA DE ELABORACIÓN DE MANTOS
Etiqueta con el N° de lote y Turno.
Cinta adhesiva que contiene la identificación del producto.
Cinta adhesiva que indica el precio regulado del producto.
Refuerzo
Cuba
Material antiadherente I
Sistema de Enfriamiento
Material antiadherente II
Sistema de
Secado
Acumuladores
Sistema de Corte y Embobinado
Paletizados para ser
Almacenados
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V. CONCLUSIONES
• Se observó variación en cuanto a los parámetros de longitud y espesor de los
mantos.
• Los problemas observados con mayor frecuencia en los mantos fueron el
telescopeo y la humedad en los mismos.
• El porcentaje de rendimiento de cada uno de los materiales estudiados resultaron
99% para el refuerzo, 97% para la mezcla, y un 99.9% para el polímero y Px, con
respecto al cumplimiento deseado.
• El número de mantos promedio obtenido por batch resultó ser 326.
• El consumo de mezcla asfáltica real fue de 30.5 Kg por manto siendo el estándar de
33.5 Kg por manto.
• El consumo de refuerzo Y, resultó 10.10 metros por manto con una desviación de
0.12 del valor estándar.
• La experiencia laboral obtenida resultó satisfactoria.
• Todos los métodos de análisis realizados a la materia prima y producto terminado
en la empresa CINDU de Venezuela, cumplen con las normas establecidas para ello.
24
VI. RECOMENDACIONES
• Evaluar opciones para disminuir la variabilidad de la longitud y espesor en los
mantos, debido a que afecta el consumo de la materia prima así como en
cumplimiento de lo establecido en la norma.
• No tomar el peso de los mantos como referencia para ajustar los espesores de los
mismos hasta no solucionar el problema de humedad frecuente que se ha
presentado.
• Se recomienda evaluar el volumen teórico de los tanques mezcladores y verificar
que la cantidad de asfaltos empleados en la preparación de la mezcla asfáltica
representan el valor establecido por las especificaciones de la empresa.
• Realizar un estudio más detallado de la mezcla, partiendo de sus componentes y
propiedades físicas como la densidad.
25
VII. GLOSARIO
INSPECCIÓN: es el proceso que consiste en medir, examinar, ensayar o comparar de algún
modo, la unidad en consideración con respecto a los requisitos establecidos.
INSPECCIÓN POR MUESTREO: procedimiento de inspección que consiste en verificar
una o más muestras del lote que se recibe, para determinar la calidad del mismo.
INSPECCIÓN NORMAL: es el procedimiento con el que se comienza la inspección de los
lotes cuando se recibe un material por primera vez o cuando se desconoce o no se tiene un
conocimiento definitivo de la calidad del material que ofrece un proveedor determinado.
LOTE: cantidad especificada de material de características similares o que es fabricada bajo
condiciones de producción presumiblemente uniforme que se somete a inspección como un
conjunto unitario.
MATERIALES ANTIADHERENTES: Aquellos cuya función es evitar que las superficies
de las membranas asfálticas se adhieran entre si durante al almacenaje y transporte.
Ejemplo: arena, talco caolín, laminas de plástico, papel siliconado.
MEMBRANAS IMPERMEABILIZANTES ASFÁLTICAS: Membranas prefabricadas,
flexibles, conformadas por una o más mezclas de asfalto modificados con polímeros,
reforzados con una o más laminas de diferentes materiales.
MUESTRA: Es un grupo de unidades extraídas de un lote, que sirve para obtener la
información necesaria que permita apreciar una o más características de ese lote, para servir
de base a una decisión sobre el mismo o sobre el proceso que lo produjo.
26
REFUERZO: Elemento que forma parte de la membrana asfáltica y cuya función es
impartirle las propiedades mecánicas deseadas, así como evitar el rompimiento de las
mismas.
REFUERZO FIBROSO: Aquella lámina o velo flexible, fabricado a partir de fibras unidas
entre si por medio de un aglutinante o una combinación de procesos mecánicos, humedad
y/o color, (velo de vidrio, velo de poliéster u otros).
TACTICIDAD: En polímeros se refiere al arreglo estero-químico en centros quirales de la
macromolécula.
UNIDAD DE CONTINUIDAD: es la porción de longitud o área especificada que se toma
como unidad en el caso de materiales continuos.
UNIDAD DE GRANEL: es la porción de peso o volumen especificado que se toma como
unidad en el caso materia, a granel.
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VIII. BIBLIOGRAFIA
• Manual de aseguramiento de la calidad del área de productos asfálticos, regido por
lo establecido en COVENIN 2534: ISO 17025. Agosto 2008.
• Norma COVENIN 372. Productos Derivados del Petróleo. Determinación de las
Puntos de Inflamación y Fuego. Método Cleveland de Copa Abierta. 1997.
• Norma COVENIN 419. Materiales Bituminosos. Determinación del Punto de
Reblandecimiento. Método de Anillo y Bola. 2007.
• Norma COVENIN 598. Planes de Muestreo Único Doble y Múltiple con Rechazo.
1987.
• Norma COVENIN 680. Pinturas y Productos Afines. Determinación del Contenido
No Volátil. 1981.
• Norma COVENIN 1105. Materiales Bituminosos. Método de Ensayo para
Determinar la Penetración. 1981.
• Norma COVENIN 1152. Termoplásticos. Determinación del Índice de Fluidez
Másico y Volumétrico. 2008.
• Norma COVENIN 1429. Pigmentos. Determinación de Humedad y Otras Materias
volátiles. 1979.
• Norma COVENIN 3244. Membranas Impermeabilizantes Asfálticas. Requisitos.
2001.
• http://www.arqhys.com/arquitectura/asfalto-composicion.html
• http://www.arqhys.com/arquitectura/asfalto-tipos.html
• http://www.quiminet.com/ar2/ar_armAAssarm-todo-acerca-del-
polipropileno.htm
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