VICERRECTORADO ACADEMICO. SUBPROGRAMA DE DISEÑO
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VICERRECTORADO ACADEMICO. SUBPROGRAMA DE DISEÑO ACADÉMICO. AREA: INGENIERÌA. CARRERA: INGENIERÌA INDUSTRIAL. DISEÑO DE UN PLAN DE CALIDAD APLICADO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PRODUCIDA EN EL INSTITUTO DE VIALIDAD Y TRANSPORTE DE PORTUGUESA. (INVITRAP) Alumno: Jurado T. Rafael D. C.I: 9.258.404. Guanare; Junio 2011 VICERRECTORADO ACADEMICO. SUBPROGRAMA DE DISEÑO ACADÉMICO. CENTRO LOCAL: PORTUGUESA. AREA: INGENIERÌA. CARRERA: INGENIERÌA INDUSTRIAL. DISEÑO DE UN PLAN DE CALIDAD APLICADO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PRODUCIDA EN EL INSTITUTO DE VIALIDAD Y TRANSPORTE DE PORTUGUESA. (INVITRAP) Alumno: Jurado T. Rafael D. C.I: 9.258.404. Dirección Electrónica: [email protected] Teléfonos: (0257-2513920), Móvil: 0412-6754082. Fecha de la Propuesta: 03/2010. Tutor Académico: Ing: Soraya Casas. C.I: 9.560.451. Tutor Empresarial: Ing: Carlos Castro. C.I: 4.239.198 Guanare; Junio 2011 ii ÍNDICE DE CONTENIDO DEDICATORIA…………………………………………………………………. AGRADECIMIENTO………………………………………………………….... LISTA DE CUADROS………………………………………………………….. LISTA DE GRÁFICOS………………………………………………………….. LISTA DE FIGURAS…………………………………………………………… INTRODUCCIÓN……………………………………………………………….. pp. iii iv ix xi xii 1 CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA…………………………………. Planteamiento del Problema………………………………………………. Objetivos de la Investigación………………………………………….…... Objetivo General………………………………………………………. Objetivos Específicos………………………………………………….. Justificación……………………………………………………..………… Alcances y Limitaciones………………………………………………....... 3 3 4 4 5 5 6 II MARCO TEÓRICO………………………………………………………. Antecedentes de la investigación…………………………..………………… Bases Teóricas…………………………………..……………………………. ISO 900…………………………………………………………………….. Calidad……………………………………………………………………... El control de la calidad…………………………………………………….. Introducción a los sistemas de calidad…………………………………….. Sistema de calidad…………………………………………………………. Planificación de la calidad…………………………………………………. Mejora de la calidad……………………………………………………….. Plan de la calidad…………………………………………………………... Objetivo de la calidad……………………………………………………… Planificación del diseño y desarrollo………………………………………. Plantas para mezcla asfáltica en caliente……………………………….….. Clasificación de las plantas para mezcla asfáltica en caliente………….….. Plantas continuas…………………………………………………………... Plantas Intermitentes………………………………………………………. Mezcla asfáltica……………………………………………………………. Agregados………………………………………………………………….. Trituración…………………………………………………………………. Ensayo de granulometría…………………………………………………... Evaluación de mezclas asfálticas………………………………………….. Ensayos en el asfalto (cemento asfáltico)…………………………………. Penetración………………………………………………………………… iii 7 7 9 9 10 10 12 12 13 13 13 13 15 15 16 17 17 17 19 20 21 21 26 26 Ductilidad………………………………………………………………..... Punto de Ablandamiento…………………………………………………... Punto de Inflamación - Cleveland Open Cup……………………………… Ensayo de Viscosidad Absoluta…………………………………………… Ensayo de Viscosidad Cinemática………………………………………… Susceptibilidad Térmica…………………………………………………… Ensayo de la Mancha………………………………………………………. Solubilidad en Tricloroetileno……………………………………………... Etapas en la fabricación de la mezcla asfalto agregado en caliente……….. Diferencias físicas en plantas de mezcla en caliente………………………. Colectores centrífugos de polvo (Tipo ciclón)…………………………….. Compartimiento de filtros…………………………………………………. Cribado y almacenamiento del agregado caliente………………………… Mezcla……………………………………………………………………... Almacenamiento de la mezcla asfáltica en caliente………………………. Laboratorio de ensayos……………………………………………………. 26 26 26 26 27 27 27 27 28 28 31 31 33 33 35 35 III MARCO METODOLÓGICO………………………………………….…. Tipo de Investigación…………………………………………………….. Población……………………………………………….............................. Muestra……………………………………………………………………. Técnicas e Instrumento de Recolección de Datos………………………… Instrumentos………………………………………………………………. Procedimientos de Análisis de Datos……………………………………... 37 39 39 40 41 41 43 V DISEÑO DE LA PROPUESTA…………………………………………… Objetivos de la Propuesta…………………………………………………... Objetivo General……………………………………………………….. Objetivos Específicos…………………………………………………... Diseño de la Propuesta……………………………………………………. Método Actual de Elaboración de la Mezcla Asfáltica Caliente en INVITRAP………………………………………………………………... Descripción de la Planta Asfáltica………………………………………... Silos dosificadores………………………………………………………... Secador……………………………………………………………………. Quemador…………………………………………………………………. Mezclador…………………………………………………………………. Pre colector de finos………………………………………………………. Filtros de mangas…………………………………………………………. Tanques de almacenamiento de asfalto…………………………………… Silo de descarga…………………………………………………………... Normas ISO 9000:2000 y 9001:2000 en la elaboración de mezcla asfáltica caliente en INVITRAP………………………………………….. Diseño de un Plan de Calidad Aplicado a la Mezcla Asfáltica en Caliente Producida en el Instituto de Vialidad y Transporte de Portuguesa. 54 54 54 54 54 54 54 54 55 56 57 58 60 61 61 62 iv 69 (INVITRAP)………………………………………………………………. Enfoque basado en procesos………………………………………………. Realización del producto………………………………………………….. Procesos relacionados con el cliente……………………………………… Planificación del diseño y desarrollo……………………………………… Elementos de entrada para el diseño y desarrollo………………………… Resultados del diseño y desarrollo………………………………………... Revisión del diseño y desarrollo…………………………………………... Control de los cambios del diseño y desarrollo…………………………… Proceso de compras……………………………………………………….. Recepción…………………………………………………………………. Almacenamiento…………………………………………………………... Control de la producción y prestación de servicio………………………... Identificación y trazabilidad………………………………………………. Propiedad del cliente……………………………………………………… Preservación del producto………………………………………………… Condiciones, propiedades, pruebas y manejo de los materiales en la producción de mezclas asfáltica en caliente……………………………… Agregados………………………………………………………………… Preparación de Agregados para Producción de Mezcla Asfáltica………… Asfalto…………………………………………………………………….. Durabilidad……………………………………………………………….. Adhesión y Cohesión……………………………………………………... Susceptibilidad a la Temperatura…………………………………………. Pruebas para Determinar las Propiedades del Cemento Asfáltico………... Viscosidad………………………………………………………………… Penetración……………………………………………………………….. Punto de inflamación……………………………………………………... Prueba de Película Delgada en Horno (TFO) y Prueba Delgada en Horno Rotatorio (RTFO)…………………………………………………………. Ductilidad………………………………………………………………… Solubilidad………………………………………………………………… Peso Específico……………………………………………………………. Preparación de Agregados para Producción de Mezcla Asfáltica………… Preparación de Asfalto para Producción de Mezcla Asfáltica……………. Mezclas Asfálticas………………………………………………………… Características y Comportamiento de la Mezcla………………………….. Densidad…………………………………………………………………... Vacíos de Aire (o simplemente vacíos)…………………………………… Vacíos en el Agregado Mineral…………………………………………… Contenido de Asfalto……………………………………………………… Propiedades Consideradas en el Diseño de Mezclas……………………… Estabilidad………………………………………………………………… Durabilidad………………………………………………………………... Impermeabilidad…………………………………………………………... v 70 71 74 74 73 75 75 76 76 76 78 78 79 79 80 80 81 82 88 90 92 92 93 94 94 95 95 96 97 97 98 98 99 100 101 101 102 102 103 104 105 107 108 Trabajabilidad……………………………………………………………... Flexibilidad………………………………………………………………... Resistencia a la Fatiga…………………………………………………….. Mala Resistencia a la Fatiga………………………………………………. Presentación de la metodología de operación del plan de calidad para la elaboración de mezclas asfáltica en caliente producida en el Instituto de Vialidad y Transporte de Portuguesa (INVITRAP)………………………. Plan de Calidad…….……………………………………………………… Actividades………………………………………………………………... Responsable Técnica/Equipo/Herramienta……………………………….. Documento Normativo……………………………………………………. Registro……………………………………………………………………. Control – Características………………………………………………….. Control –Especificaciones………………………………………………… Control -Técnica/Equipo/Herramienta……………………………………. Control - Documento Normativo………………………………………….. Frecuencia de control……………………………………………………... Control - Responsable y Registro…………………………………………. Plan de calidad…………………………………………………………….. Glosario de Términos……………………………………………………... 109 111 111 112 VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………… Conclusiones………………………………………………………………. Recomendaciones…………………………………………………………. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………………... ANEXOS………………………………………………………………………… 137 137 138 139 140 vi 113 114 114 114 114 114 114 115 115 115 115 115 116 126 LISTA DE CUADROS CUADRO Ensayos para asfalto y mezcla asfáltica…………………………... 1. pp. 22 2. Ensayos producto bituminosos…………………………………… 24 3. Eficiencias Teóricas en Colectores de Polvo……………………... 4. Temperaturas típicas de mezclas asfálticas en caliente…………… 34 5. Determinación de la Población…………………………………… 39 6. Determinación de la Muestra……………………………………... 40 7. Cuestionario aplicado a 15 personas, sobre una base poblacional de 45 personas, involucradas en el proceso de producción de mezcla asfáltica caliente en el Complejo Industrial INVITRAP…. 42 8. Distribución porcentual relativa a las Indicaciones técnicas de un plan de calidad…………………………………………………….. 45 9. Distribución porcentual relativa a los Registros del control de variables de procesos……………………………………………… 46 10. Distribución porcentual relativa a los cursos de capacitación sobre producción de mezcla asfáltica en caliente……………………….. 47 11. Distribución porcentual relativa a las Normas y estipulaciones sobre la producción de mezcla asfáltica en caliente………………. 48 12. Distribución porcentual relativa a los ensayos realizados al producto y a la materia prima…………………………………….. 49 13. Distribución porcentual relativa a laborar bajo supervisión y control constante………………………………………………….. 50 14. Distribución porcentual relativa a la capacitación como fuente de mejoras en la producción de mezcla asfáltica en caliente………… 51 15. Distribución porcentual relativa a los Laboratorio en el Complejo Industrial INVITRAP……………………………………………... 52 vii 32 16. Estabilidad Baja…………………………………………………… 97 CUADRO 17. Poca Durabilidad………………………………………………….. pp. 98 18. Mezcla Demasiado Permeable……………………………………. 99 19. Causas y Efectos de Problemas en la Trabajabilidad……………... 101 20. Mala Resistencia a la Fatiga………………………………………. 102 21. Poca Resistencia al Deslizamiento………………………………... viii 103 LISTA DE GRÁFICOS GRÁFICO Población Seleccionada………………………………………….. 1. pp. 39 2. Determinación de la muestra……………………………………... 40 3. Indicaciones técnicas de un plan de calidad……………………… 45 4. Registros del control de variables de procesos…………………... 46 5. Cursos de capacitación sobre producción de mezcla asfáltica en caliente…………………………………………………………… 47 6. Normas y estipulaciones sobre la producción de mezcla asfáltica en caliente………………………………………………………… 48 7. Ensayos realizados al producto y a la materia prima……………. 49 8. Laborar bajo supervisión y control constante……………………. 50 9. Capacitación como fuente de mejoras en la producción de mezcla asfáltica en caliente………………………. 51 10. Laboratorio en el Complejo Industrial INVITRAP………………. 52 ix LISTA DE FIGURAS FIGURA 1. Silos dosificadores Planta CIBER. Fuente: INVITRAP…………. pp. 55 2. Perfecto control de la dosificación de aridos, Fuente: Planta CIBER INVITRAP……………………………………………….. 56 3. Planta CIBER. INVITRAP……………………………………….. 57 4. Planta CIBER…………………………………………………….. 58 5. Planta CIBER. INVITRAP……………………………………… 59 6. Planta CIBER. INVITRAP………………………………………. 59 7. Caldera, calentador de aceite térmico para transferencia de calor al cemento asfáltico almacenado en tanques, y a la mezcla en el mezclador externo………………………………………………... 60 8. Filtro de mangas plegables……………………………………….. 61 9. Tanque almacenamiento asfalto. ………………………………… 62 10. Complejo industrial INVITRAP…………………………………. 62 11. Cabina de operación.……….......................................................... 63 12. Panel de control. Fuente: Planta CIBER INVITRAP……………. 63 13. Criba sobre orugas HCS 5515……………………………………. 64 14. Trituradora de Mandibula Hartl PC 1380…………………............ 65 15. Vista general de la planta…………………………………………. 66 16. Diagrama de flujo en la elaboración de mezcla asfáltica………… 68 17. Modelo de un sistema de gestión de la calidad basado en procesos…………………………………………………………… 71 18. Tamices. Fuente. Manual de ensayos de laboratorio para pavimentos………………………………………………………… 78 19. Ensayo de penetración. Fuente: Gerencia Plan Nacional de Vialidad, PDVSA…………………………………………………. 80 20. Ensayo de Ductilidad. Fuente: Manual de Ensayos de Pavimentos. 86 x xi INTRODUCCIÓN El desarrollo de los pueblos se mide en gran parte por su crecimiento económico, y si no se alcanza porque las condiciones de las infraestructuras no están en una situación óptima, se corre lamentablemente el riesgo de atrasar nuestro desarrollo. Además, el progreso de cualquier nación marcha a la par del patrimonio vial, puesto que el mismo contribuye no sólo a reducir costos, sino también a elevar la productividad. La infraestructura vial de Venezuela esta construida principalmente de concreto asfáltico, lo que demuestra la importancia de la industria productora de mezcla asfáltica en el desarrollo económico de la nación y en el patrimonio del país. En Venezuela resulta preocupante el progresivo deterioro de las carreteras como consecuencia de las inadecuadas técnicas de producción de mezcla asfálticas en caliente y fallas en el seguimiento y control de calidad de la misma. Las redes viales muestran signos de deterioro, por lo que en una proyección a corto plazo, probablemente estará comprometido el libre tránsito de los ciudadanos. Importantes inversiones efectuadas en proyectos de diseño de mezclas asfálticas para cumplir un servicio a largo plazo, llegan al final de su vida útil después de relativamente pocos años de uso, debido a que no existen suficientes empresas de la construcción de carreteras comprometidas con la calidad de sus productos y procesos. En la actualidad, el aumento de la densidad de tráfico y la demanda de una mejor relación calidad/precio por parte del sector público obligan a que se opte por un diseño más analítico del asfalto y por especificaciones basadas en el rendimiento en lugar de métodos empíricos. Por tanto, es vital resaltar la importancia que presenta estar consciente de los procedimientos correctos inherentes a la calidad y de las prácticas eficientes de planta en la producción de mezcla asfáltica en caliente. En virtud de dicha problemática, surgió la inquietud de realizar una investigación para evidenciar tanto las exigencias de calidad como las características del producto que satisfaga las necesidades y expectativas del cliente, en una organización importante cuyas actividades inherentes sea la producción de mezcla asfáltica en caliente. Por tal razón, la asignatura Prácticas Profesionales I se desarrolla exclusivamente en la producción de mezcla asfáltica en caliente del Instituto de Vialidad y Transporte de Portuguesa. 2 CAPÍTULO I EL PROBLEMA Planteamiento del problema El Instituto de Vialidad y Transporte de Portuguesa (INVITRAP) es el ente regional de la política de la vialidad y transporte en el estado Portuguesa, cuenta con un equipo de profesionales que se encargan del diagnóstico de las obras de vialidad rural y agrícola, con una dirección y cuatro gerencias en el área de planificación y proyectos, secretaría, ingeniería y administración. Tiene como misión planificar y ejecutar programas de desarrollo vial y de transporte en coordinación con entes públicos, privados y de las sociedades civiles organizadas y orientadas a brindar unas vías de comunicación que garanticen el desarrollo de todas las actividades económicas, políticas, sociales y culturales del Estado. Su visión es convertir al Estado en una entidad con óptimas vías, de fácil acceso y comunicaciones que permitan a los usuarios de las carreteras trasladarse de un lugar a otro. Se tiene una cantera de agregados sedimentarios denominada ”Complejo Industrial Bolivariano INVITRAP”, ubicada en la progresiva 2+380 de la Carretera Nacional Troncal 5, sector Los Totumitos, margen del río Guanare, con un área de 15Has. El material que se explota para la producción de agregados es granzón bruto, contándose con unidades de cribado y equipos de trituración para producir piedra picada, arena, arrocillo, canto rodado. Este organismo adquirió en Septiembre de 2007, una planta de producción para mezcla asfáltica con los siguientes datos de placa: WIRTGEN GROUP, CIBER, MODELO: SR/MO602608, Nº DE SERIE: CC.170152, TIPO: UACF17P-2ADV, 3 Brasileña, a través de la empresa RESANSIL autorizada para la venta y calibración en Venezuela. Con el apoyo de FUNDALANAVIAL (Fundación Laboratorio Nacional de Vialidad) organismo gubernamental competente en el área de pavimentos pero externo a INVITRAP, se diseño una mezcla asfáltica, la cual una vez calibrada la planta en Noviembre de 2008 se inicio el arranque de la misma con promedio de 500 toneladas/día en períodos de producción. La organización de INVITRAP no tiene definido y establecido un sistema de gestión de calidad, que establezca la política y los objetivos de calidad para contribuir a analizar los requisitos del cliente, definir los procesos que contribuyan al logro del producto aceptable para el cliente y mantener éstos procesos bajo control. De aquí es que se desprende la propuesta a la Presidencia del organismo en cuestión, de la necesidad de elaborar un documento que forma parte del sistema de gestión de calidad que especifique que procedimientos y recursos asociados deben aplicarse, quién debe aplicarlos y cuando deben aplicarse en la producción de mezcla asfáltica en caliente, enmarcado en los fundamentos de las normas ISO 9000:2000 y en los requisitos de las normas ISO 9001:2000, todo esto con el propósito de optimizar el diseño de la mezcla asfáltica, proporcionar confianza tanto a la organización como a sus clientes de su capacidad para obtener productos que satisfagan los requisitos de forma coherente. Objetivos de la Investigación Objetivo General Diseñar un plan de calidad aplicado a la mezcla asfáltica caliente producido en el Instituto de Vialidad y Transporte de Portuguesa (INVITRAP), sobre la base de los fundamentos y requisitos de las normas ISO 9000:2000, ISO 9001:2000. 4 Objetivos Específicos - Determinar el método actual de elaboración de la mezcla asfáltica caliente en INVITRAP. - Evaluar la aplicación de las Normas ISO 9000:2000 y 9001:2000 en la elaboración de mezcla asfáltica caliente en INVITRAP. - Diseñar un plan de calidad aplicado a la mezcla asfáltica caliente producida en el Instituto de Vialidad y Transporte de Portuguesa (INVITRAP), sobre la base de los fundamentos de las normas ISO 9000:2000 y los requisitos correspondiente a los procesos de realización del producto de las Normas ISO 9001:2000. Justificación La tecnología de producción de mezcla asfáltica en caliente se ha desarrollado considerablemente, actualmente las plantas y procesos de producción indiscutiblemente son sistemas sofisticados de avanzada tecnología y rendimiento, pero ningún equipo sofisticado puede compensar el uso de materiales y técnicas de producción deficientes. La calidad de la mezcla asfáltica en caliente para pavimentos dependerá del cumplimiento de los requisitos estipulados. Por tanto verificar el diseño descrito en los planos y las especificaciones, conducirá a un pavimento asfáltico resistente, durable y confiable. En tal sentido, este proyecto es necesario, ya que incorpora a INVITRAP, siendo este; el ente regional de la política de vialidad y contando con una planta de producción de mezcla asfáltica en caliente de última generación, un plan de calidad aplicado a la producción de mezcla asfáltica en caliente, enfocado en el establecimiento de controles, ensayos y medios operacionales para cumplir los requisitos de calidad y obtener un producto final de óptimas condiciones, que sirva para lo cual fue diseñado y soporte el período de diseño. 5 Alcances y Limitaciones La investigación se enfoca hacia la planificación, desarrollo de los procesos y recursos asociados que deben aplicarse, para cumplir con los requisitos y objetivos de calidad de la mezcla asfáltica en caliente, determinando: - Los objetivos de la calidad y los requisitos para la mezcla asfáltica en caliente. - La necesidad de establecer procesos, documentos y de proporcionar recursos específicos para la mezcla asfáltica en caliente. - Las actividades requeridas de verificación, validación seguimiento, inspección y ensayo/prueba específica para la mezcla asfáltica en caliente. - Los registros que sean necesarios para proporcionar evidencia de que los procesos de realización y la mezcla asfáltica en caliente cumplen los requisitos. Limitaciones Incluye la posibilidad de realizar exclusiones de aquellos requisitos ó conjunto de requisitos de la norma ISO 9001:2000 que, por razón de su actividad o alcance de su sistema de gestión, no sean de aplicación. De presentarse exclusiones, estas deben ser identificadas y justificadas. El análisis funcionará únicamente para el Instituto de Vialidad y Transporte de Portuguesa (INVITRAP). 6 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO Antecedentes de la Investigación Para sustentar esta investigación se tomaron en cuenta como antecedente diversos estudios previos, tesis de grados y opiniones, de algunas teorías relacionadas con la calidad en la producción de mezcla asfáltica en caliente. Los antecedentes que a continuación se citan, proporcionan a la investigación una base teórica que sustenta el problema planteado. Luna, Astrid. (2009). Propuesta de un plan de mejoras productivas de una planta de mezcla asfáltica en caliente en el Municipio Jiménez del Estado Lara. Caso de estudio: Planta de Mezcla Asfáltica en caliente en el Municipio Jiménez del Edo Lara. El desarrollo de ese proyecto y la propuesta se relacionan porque el problema que se ha planteado es la de mejoras productivas de mezcla asfáltica en caliente, los resultados obtenidos permiten presentar un plan de acciones en búsqueda de mejoras que abarquen estas áreas para así establecer una proyección de la productividad y la calidad. Por su parte, Martínez R. (2009), realizó un trabajo titulado: Diagnóstico de las plantas procesadoras de asfalto existente en los alrededores de la ciudad de Barquisimeto calidad del producto. El proyecto que se menciona y el problema que se ha planteado tienen en común la inspección y control de calidad en la elaboración de mezcla asfáltica en caliente. Asimismo, Vásquez, M. (2008), en su trabajo titulado: Diseño de mezclas asfálticas en caliente - Nuevas tendencias. Se presenta a continuación un rápido bosquejo de los conceptos manejados por el Programa Estratégico de Investigación de 7 carreteras, (conocido por sus siglas en inglés como SHRP), sobre el diseño de mezclas asfálticas en caliente. El artículo está basado esencialmente en los documentos producidos por el programa SHRP, conocido como SUPERPAVE y en la experiencia sobre Materiales de Construcción de la Institución a la que pertenece el autor. Las mezclas asfálticas en caliente son diseñadas actualmente por medio de procedimientos empíricos de laboratorio, por lo que se requieren años de experiencia, para correlacionar el comportamiento del pavimento con los trabajos de laboratorio. El programa estratégico de Investigación de carreteras, conocido por sus siglas en inglés como SHRP (Strategic Highway Research Program), comenzó en 1987 a desarrollar un nuevo sistema para la especificación de materiales asfálticos. El producto final de estas investigaciones es conocido por su nombre corto en inglés como SUPERPAVE (Superior Performing Asphalt Pavements) SUPERPAVE representa un sistema mejorado para especificar ligantes asfálticos, agregados minerales, diseño de mezclas y predicciones del comportamiento de la misma, el cual involucra procedimientos para la selección cuidadosa de materiales y el proporcionamiento volumétrico de los mismos, como primer paso en la producción de una mezcla que se comportará adecuadamente. Los procedimientos de análisis "Intermedio" y "completos", hacen uso de ensayos sofisticados en el diseño de la mezcla y los análisis resultantes son usados para predecir el comportamiento de la estructura del pavimento ante el clima y el tráfico. El objetivo de este documento es el de describir conceptualmente el primer nivel del SUPERPAVE, ya que los niveles superiores están aun, siendo refinados. SHRP surge como un mecanismo para la solución de los problemas asociados al comportamiento de la mezcla asfáltica. SUPERPAVE es un software de computadoras que asiste a los ingenieros en la selección de materiales y en el diseño de mezclas asfálticas. En otras palabras, es un sistema mejorado para la especificación de los materiales constituyentes de la mezcla, su análisis y diseño, y la predicción del comportamiento del pavimento. 8 Bases Teóricas A continuación se presenta la perspectiva teórica que se maneja para el desarrollo de la investigación planteada, la cual tiene como propósito suministrar un sistema coordinado y coherente de conceptos y proposiciones, que permitan abordar el problema, a manera de establecer un marco referencial para la interpretación de los resultados del estudio planteado. ISO 900 La International Organization for Standardization (ISO) es la agencia internacional especializada en crear estándares y está integrada por los institutos de estandarización de alrededor de 130 países miembros. Su oficina principal se encuentra en Ginebra, Suiza. El propósito de ISO es promover el desarrollo de la estandarización y actividades mundiales relativas a facilitar el comercio internacional de bienes y servicios, así como desarrollar la cooperación intelectual, científica y económica. Las normas ISO 9000, son un conjunto de normas que según su definición constituyen un modelo para el aseguramiento de la Calidad en el diseño, el desarrollo, la producción, la instalación y el servicio. La Norma ISO 9000 describe los fundamentos de los sistemas de gestión de la calidad y especifica la terminología para los sistemas de gestión de la calidad. La Norma ISO 9001 especifica los requisitos para los sistemas de gestión de la calidad aplicables a toda organización que necesite demostrar su capacidad para proporcionar productos que cumplan los requisitos de sus clientes y los reglamentarios que le sean de aplicación y su objetivo es aumentar la satisfacción del cliente. 9 Calidad La Calidad se puede definir como la capacidad de lograr objetivos de operación buscados. La norma ISO 8402-94 define la calidad como: El conjunto de características de una entidad que le otorgan la capacidad de satisfacer necesidades expresas e implícitas. La norma ISO 9000 (2000), la define como “La capacidad de un conjunto de características intrínsecas para satisfacer requisitos”. En la práctica, hay dos tipos de calidad: - Calidad externa, que corresponde a la satisfacción de los clientes. El logro de la calidad externa requiere proporcionar productos o servicios que satisfagan las expectativas del cliente para establecer lealtad con el cliente y de ese modo mejorar la participación en el mercado. Los beneficiarios de la calidad externa son los clientes y los socios externos de una compañía. Por lo tanto, este tipo de procedimientos requiere escuchar a los clientes y también debe permitir que se consideren las necesidades implícitas que los clientes no expresan. - Calidad interna, que corresponde al mejoramiento de la operación interna de una compañía. El propósito de la calidad interna es implementar los medios para permitir la mejor descripción posible de la organización y detectar y limitar los funcionamientos incorrectos. Los beneficiarios de la calidad interna son la administración y los empleados de la compañía. La calidad interna pasa generalmente por una etapa participativa en la que se identifican y formalizan los procesos internos. Por consiguiente, el propósito de calidad es proporcionarle al cliente una oferta apropiada con procesos controlados y al mismo tiempo garantizar que esta mejora no se traduzca en costos adicionales. Es posible mejorar un gran número de problemas a un bajo costo. Sin embargo, cuanta más cerca se está de la perfección, más se elevan los costos. Lo opuesto a la calidad, (o un defecto de calidad), también tiene un costo. De hecho, generalmente es más costoso corregir defectos o errores que "hacerlo bien" desde el comienzo. Además, el costo de un defecto de calidad es mayor cuanto más 10 tarde se detecta. Por ejemplo, rehacer un producto defectuoso costará, al final, más del doble del precio de producción de lo que hubiese costado el producto inicial si hubiera sido producido correctamente la primera vez. Además, la diferencia de precio será menor si el defecto se detecta durante la producción que si lo detecta el cliente (insatisfacción del cliente, procesamiento del incidente, control del cliente, costos de envío, etc.) Es cuestión de encontrar el equilibrio correcto que elimine los defectos de calidad lo mejor posible para ganar un buen grado de satisfacción y lealtad del cliente y para generar ganancias, todo dentro de un presupuesto razonable. El control de la calidad Son todos los mecanismos, acciones, herramientas que realizamos para detectar la presencia de errores. La función del control de calidad existe primordialmente como una organización de servicio, para conocer las especificaciones establecidas por la ingeniería del producto y proporcionar asistencia al departamento de fabricación, para que la producción alcance estas especificaciones. Como tal, la función consiste en la colección y análisis de grandes cantidades de datos que después se presentan a diferentes departamentos para iniciar una acción correctiva adecuada. Todo producto que no cumpla las características mínimas para decir que es correcto, será eliminado, sin poderse corregir los posibles defectos de fabricación que podrían evitar esos costos añadidos y desperdicios de material. Para controlar la calidad de un producto se realizan inspecciones o pruebas de muestreo para verificar que las características del mismo sean óptimas. El único inconveniente de estas pruebas es el gasto que conlleva el control de cada producto fabricado, ya que se eliminan los defectuosos, sin posibilidad de reutilizarlo. Quizás el control estadístico de la calidad sea una invención relativamente reciente surgida de la postguerra donde se dieron cuenta de la importancia de fabricar artículos estandarizados para asegurar su calidad. 11 Introducción a los sistemas de calidad Siempre que se fabrica un producto o se presta un servicio las “características” de ese producto o servicio deben cumplir con determinadas condiciones o “requisitos” que conformen al cliente que lo recibe, al fabricante que lo produce o a la sociedad. Si los requisitos no se cumplen alguien puede resultar disconforme o insatisfecho. Por lo tanto, los “requisitos” de un producto o servicio los debe establecer el cliente que lo recibe, el fabricante de acuerdo a sus necesidades o los puede establecer un organismo de control que representa a la sociedad. El sistema de gestión de la calidad es el conjunto de actividades que se desarrollan para que las características del producto cumplan con los requisitos establecidos. Es muy importante retener estos conceptos para evitar que el sistema de calidad incluya la realización de actividades o acciones que no son necesarias. El planteo inicial antes de elaborar o diseñar el sistema de calidad es establecer o averiguar cuáles son los requisitos que debe cumplir el producto o servicio. Luego se debe decidir de qué forma se van a cumplir los requisitos usando los recursos disponibles de la manera más eficiente. El sistema de control destinado a eliminar y/o prevenir las fallas del producto o el servicio que se brinda y cumplir con los requisitos establecidos se denomina “Sistema de Gestión de la Calidad” o simplemente “Sistema de Calidad”. Sistema de calidad Es el conjunto de actividades que se planifican y realizan en una empresa, durante la fabricación de un producto o la prestación de un servicio, para lograr efectivamente la calidad de ese producto o servicio, tomando todas las precauciones necesarias a fin de prevenir la aparición de fallas y desviaciones durante el proceso productivo. Las actividades de un sistema de calidad se pueden dividir en cuatro grupos: la planificación, el control, el aseguramiento y la mejora de la calidad. 12 Planificación de la calidad Son las actividades dirigidas a establecer los objetivos y especificar los procesos y recursos necesarios para cumplir dichos objetivos. Aseguramiento de la calidad Son las actividades dirigidas a proporcionar confianza al cliente de que la organización productiva ha tomado las medidas necesarias para lograr la calidad y que la misma ha sido efectivamente alcanzada, “aportando la documentación” que lo prueba. Mejora de la calidad Son las actividades enfocadas a aumentar la capacidad de la organización para cumplir con los requisitos de calidad mejorando la eficacia y la eficiencia. El objetivo más importante de un sistema de calidad es que las actividades normales en la fabricación de un producto se realicen en forma correcta para no tener la necesidad de corregir lo ya realizado enmendando los errores cometidos por una falta de previsión. Plan de la calidad La norma ISO 9000 (2000), lo define como un documento que especifica qué procedimientos y recursos asociados deben aplicarse, quién debe aplicarlos y cuándo debe aplicarse a un proyecto, proceso, producto o contrato específico. Un documento que especifica los procesos del sistema de gestión de la calidad (incluyendo los procesos de realización del producto) y los recursos que deben aplicarse a un producto, proyecto o contrato específico. Objetivo de la calidad ISO 9000 (2000), lo define como algo ambicionado o pretendido, relacionado con la calidad Meta. El propósito de esta cláusula es asegurar que se establezcan 13 objetivos de la calidad medibles, a través de todo la organización. Los objetivos de la calidad deben considerar: - El Sistema de Gestión de Calidad en forma integral. - Los procesos del Sistema de Gestión de Calidad. - El producto. Para el proceso del establecimiento y logro de los objetivos de la calidad podemos considerar: - Las políticas de negocio y otros objetivos de una organización. - La política de la calidad. - Requisitos legales y regulatorios. - Requisitos operacionales. - Puntos de vista de los clientes y otras partes, por ejemplo, regulatorios, usuarios de los productos. - Retroalimentación de las revisiones, actividades de mejoramiento y sugerencias de los empleados. - Registros pasados de no conformidades. - Resultados de las revisiones por la gerencia. La alta dirección debe determinar la necesidad de establecer objetivos de la calidad en las funciones y niveles relevantes a través de la organización. Estos objetivos pueden comprender tanto asuntos corporativos de alto nivel, como asuntos de calidad específicos, asociados a funciones individuales y niveles operativos dentro de la organización. Para cada objetivo de la calidad, deberían definirse indicadores apropiados que permitan monitorear y medir su implementación. Deben establecerse plazos definidos para el cumplimiento de cada objetivo de la calidad. Además debe verificarse que los objetivos de la calidad: - Sean consistentes entre sí y con la política de la calidad. - Sean realistas. 14 - Tengan potencial para agregar valor. - Sean alcanzables. - Sean capaces de ser medidos. Los objetivos de la calidad deben ser comunicados al personal relevante, ya sea mediante capacitaciones o charlas informativas, y deben ser difundidos a través del proceso de comunicación interna. La alta gerencia debe confirmar que estas actividades han sido realizadas adecuadamente. Planificación del diseño y desarrollo La organización debe planificar y controlar el diseño y desarrollo del producto. Durante la planificación del diseño y desarrollo la organización debe determinar: (a) Las etapas del diseño y desarrollo, (b) La revisión, verificación y validación, apropiadas para cada etapa del diseño y desarrollo, (c) Las responsabilidades y autoridades para el diseño y desarrollo. La organización debe gestionar las interfaces entre los diferentes grupos involucrados en el diseño y desarrollo para asegurarse de una comunicación eficaz y una clara asignación de responsabilidades. Los resultados de la planificación deben actualizarse, según sea apropiado, a medida que progresa el diseño y desarrollo. Plantas para mezcla asfáltica en caliente Las “Plantas de asfalto”, como comúnmente suele llamárseles en el mercado, tanto por los fabricantes, comerciantes y operadores de estos equipos, la mayoría de veces refiriéndose a las plantas para la producción de mezcla asfáltica en caliente, difieren de las plantas para la producción de asfalto en frío, en que los agregados son secados y mezclados a temperaturas de entre 150 °C a 180° C, dependiendo esto de las condiciones de diseño de la planta y de las especificaciones para el tipo de mezcla a producir. 15 Técnicamente, podríamos describir una “Planta de Asfalto” como el conjunto de elementos, dispositivos, mecanismos, equipos y sistemas dispuestos de alguna manera para producir mezcla asfáltica en caliente. El principio básico de las plantas para mezcla asfáltica en caliente, es la dosificación exacta de los agregados, siendo, ésta por peso, al igual que la de el cemento asfáltico en una forma fluida, siendo esto en los límites de temperatura requeridos, de esta forma se obtiene una mezcla de gran calidad según el diseño establecido. Para poder lograr esto, es necesario cuidar el buen desempeño de todos los elementos que integran la planta, desde el montaje, operación-control y mantenimiento. Clasificación de las plantas para mezcla asfáltica en caliente. Las plantas para mezcla asfáltica en caliente pueden clasificarse de la siguiente manera: 1. De acuerdo a la forma de producción: - Continuas: Convencionales Tambor mezclador. - Intermitentes: De bachada por peso de mazada. 2. Según su capacidad de producción: Se clasifican según su capacidad de producción en Tonelada / hora. (Ton/hr). 3. De acuerdo a su movilidad: Portátiles y Estacionarias. Las plantas continuas tanto convencionales como de tambor mezclador pueden ser portátiles o estacionarias. Las plantas intermitentes o de bachada son regularmente estacionarias. La capacidad es independiente de las otras clasificaciones. Plantas continuas Como su nombre lo indica, en este tipo de plantas llegan al mezclador cada uno de los agregados: agregado grueso, agregado fino, relleno mineral y el cemento 16 asfáltico en forma continua. Los mecanismos de alimentación están sincronizados con el objeto de que la cantidad de material suministrada en todo momento guarde las proporciones debidas. La diferencia fundamental entre las plantas continuas del tipo convencional y las de tambor mezclador se centra en que en las plantas convencionales el secado de los agregados ocurre antes del mezclado, de forma independiente, y en las plantas de tambor mezclador los procesos de secado y mezclado ocurre en el mismo barril; siendo más simple en las segundas. Plantas Intermitentes En este tipo de plantas, la dosificación de los agregados se realiza pesando en un recipiente interno (mezclador) cada uno de los agregados calientes, almacenados en los silos del agregado cribado de manera sucesiva y acumulativa, en un orden predeterminado hasta obtener el peso total para ser mezclado. Este peso total está determinado por la capacidad del mezclador y los pesos de cada uno de los agregados, por la proporción establecida de granulometría prevista en el diseño del tipo de mezcla. La dosificación del cemento asfáltico en este tipo de plantas puede realizarse de las siguientes maneras: a) Por peso: Se pesa en un recipiente y luego se vierte sobre el mezclador. b) Por medida directa del volumen: El cemento asfáltico se vierte en un recipiente de volumen conocido, que generalmente sirve de cuerpo de bomba para su inyección. c) Por medida indirecta del volumen: Mediante bombas continuas de caudal constante que suministra la cantidad de cemento asfáltico durante un tiempo establecido. Mezcla asfáltica Es la capa de superficie para pavimentos, constituida de agregados pétreos, mezclados con material bituminoso; en planta central, en caliente o en frío, o bien en 17 el camino. La mezcla puede ser de textura abierta o cerrada dependiendo de las características de graduación de los agregados pétreos. Las mezclas asfálticas en caliente están constituidas por dos materiales, agregados pétreos y cemento asfáltico. Los agregados pétreos se clasifican por tamaños, generalmente divididos en tres grupos: Agregados gruesos, agregados finos y rellenos minerales. Cada uno de los componentes de la mezcla tiene una función especial y depende del diseño y de la dosificación de los mismos, asegurar que no se descuide ninguna de esas funciones. La función del agregado pétreo es soportar las cargas aplicadas a la estructura del pavimento, donde intervienen las resistencias al desgaste por fricción y la adherencia entre los fragmentos individuales de los agregados. Los agregados con formas angulosas y superficie áspera hacen más estables las mezclas asfálticas. En las mezclas se utilizan agregados que están natural o artificialmente bien graduados, esto significa que existirán espacios determinados, entre estos; el agregado fino sirve para rellenar estos vacíos. El agregado fino influye en la densidad, y por lo tanto en la resistencia, la granulometría influye en la manejabilidad. Cuando se utiliza un exceso de agregado grueso, la mezcla se hace áspera y dura para manejarse. Cuando se usa un exceso de relleno mineral la mezcla se hace viscosa y también difícil de manejar. El cemento asfáltico es el encargado de unir entre si, los agregados pétreos; todas las partículas y de impermeabilizar el pavimento. Para cualquiera de los métodos de diseño uno de los objetivos principales es la obtención de la mejor proporción del cemento asfáltico, para cada combinación predeterminada de los agregados. Conocer la proporción correcta de cemento asfáltico influye mucho en todos los factores que permiten obtener una buena mezcla, además de reducir los costos, debido a la correcta utilización principalmente del cemento asfáltico. Considerando la mezcla de agregados sin asfalto, todo el espacio entre sus partículas está vacío, el volumen de estos vacíos de los agregados depende de la granulometría y puede variar; Cuando se añade el cemento asfáltico se llena una 18 porción de estos vacíos llenos de aire, los que son muy importantes para las características de la mezcla. Se usa el termino vacíos llenos de aire, ya que estos no pesan y se expresan como porcentaje total de la mezcla compactada. El cemento asfáltico experimenta cambios de volumen, dependiendo de la temperatura y si la carpeta asfáltica no tiene vacíos llenos de aire cuando se coloca, o los pierde por efecto del tránsito, entonces al dilatarse el asfalto, brotará en la superficie, condición llamada afloramiento. Las pérdidas de cemento asfáltico por afloramiento debilitan la carpeta asfáltica y reducen el índice de rugosidad de la superficie, haciéndola resbaladiza y por ende peligrosa. Un exceso de cemento asfáltico en la mezcla incide también en la estabilidad de ésta ya que puede generar desplazamiento de partículas por lo cual es incorrecto elaborar mezclas ricas en contenido de cemento asfáltico. Por otra parte el volumen de vacíos llenos de aire debe ser generalmente de 2% o 3% y no debe excederse del 5%. Un exceso de vacíos llenos de aire provocará la desintegración del pavimento, debido que permite la penetración de agua; acelerando el proceso de desintegración, además con la presencia de exceso de aire, el cemento asfáltico endurece y envejece afectando su elasticidad y con esto su durabilidad. En resumen las proporciones de los agregados y del cemento asfáltico influyen directamente en las características de la mezcla según sea el caso del diseño de la misma. Agregados Los agregados pétreos o agregados simplemente, lo constituyen los áridos de partículas duras de forma y tamaños establecidos. Los agregados se dividen principalmente en tres grupos: agregados gruesos, agregados finos y rellenos minerales. La mayoría de los agregados duros son: arena, piedra triturada, grava natural y escoria, también es de uso común las arenas artificiales procedentes de la trituración de materiales. Los agregados para pavimentos asfálticos son generalmente clasificados de acuerdo a sus orígenes o fuente; de la forma siguiente: 19 - Agregados naturales. Para su obtención se han utilizado pocos o ningún proceso, solo para la extracción del banco de materiales. Se encuentran hechos de partículas producidas por procesos puramente naturales como lo son la erosión natural, procesos de degradación tales como la acción del viento, agua. - Agregados procesados. Son todos aquellos que para su utilización han sido molidos. Existen dos fuentes básicas de agregados procesados: Gravas naturales, que son molidas para hacerlas más apropiadas para su uso en la producción de mezclas asfálticas y fragmentos de roca sólida de tamaño considerable que deben ser reducidas antes de utilizarlas. - Agregados sintéticos. Algunos son el producto de procesos químicos o procesamiento físico de materiales, otros de procesos industriales como refinería, y otros son producidos específicamente para ser utilizados como agregados, por medio de procesamiento de materia prima. La escoria, producida en el proceso de fundición de hierro en un alto-horno, es el agregado de mayor uso, la escoria es reducida a pequeñas partículas, por apagamiento en agua y triturándola después de que se ha enfriado. Los agregados sintéticos manufacturados, son relativamente nuevos en la industria de producción de mezcla asfáltica, dentro de estos tenemos: arcilla incinerada, roca empaquetada de barro, tierra diatomeas procesada, vidrio volcánico, escoria procesada y otros materiales. Estos productos son de peso liviano y usualmente tienen alta resistencia, generalmente se utilizan en cubiertas de puentes de piso pavimentado, y capas de pavimento donde la resistencia al deslizamiento debe ser máxima. Previo a la utilización de los agregados en la elaboración de mezcla asfáltica, estos deben ser probados, la calidad del agregado está afectada por el proceso empleado en su obtención y se medirá con los parámetros siguientes entre otros. Trituración Consiste en el proceso de fragmentación o quebrado por métodos artificiales de las rocas y otros materiales como granito, piedrín, caliza, etc., Utilizando maquinaria 20 especial; con el fin de obtener la granulometría deseada de estos áridos y convertirlos en agregados que cumplan los requerimientos necesarios para ser utilizados en la producción de mezcla asfáltica o para otros fines en la construcción. Se puede obtener distintos materiales: - Roca triturada graduada: Puede producirse en cualquier graduación que se desee, utilizando diferentes tipos de cono de trituración y cribado de materiales. - Residuos finos de trituración: Conocidas como arenas artificiales o polvo de trituración. - Piedra triturada revuelta: El material sale de la trituradora sin ser seleccionado por tamaño. Ensayo de granulometría Existen dos procedimientos utilizados en el laboratorio para determinar la distribución granulométrica del suelo. Uno se encuentra estandarizado por la ASTM (D-421-85, D-422-63) y el otro es el realizado por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos (U.S. Corps of Engeneers). El análisis granulométrico es utilizado para obtener la distribución del tamaño de partículas en una masa de suelo con la finalidad de poder clasificarlo. El método del tamizado mecánico se usa en suelos granulares que poseen poco o nada del material fino (limos y arcillas). Para determinar la distribución de tamaños de partículas en los suelos finos se utiliza el análisis por hidrometría. Evaluación de mezclas asfálticas Se desarrollan en laboratorio realizando pruebas cuyo objetivo es estudiar física, mecánica y químicamente los asfaltos y su interacción con los materiales pétreos con los cuales fabrican las mezclas asfálticas. A continuación se citan algunos ensayos con su respectiva norma. 21 Cuadro 1 Ensayos para asfalto y mezcla asfáltica ENSAYOS NORMA Adherencia en bandeja INV. E-740 Adhesividad de los ligantes bituminosos. Agregados finos RIEDEL WEBER Adhesividad de los áridos finos a los ligantes bituminosos Efecto del Agua sobre Mezclas Asfálticas Sueltas - método rápido de campo (agua hervida) INV. E-774 INV. E-757 Cantabro - Determinación Coeficiente de Emulsibilidad del Llenante INV. E-776 Concentración crítica del llenante mineral INV. E-745 ENSAYOS NORMA Extracción cuantitativa del asfalto - centrífuga ASTM D-2172 / INV. E-732 Contenido de asfalto reflujo ASTM D-1856 Contenido de agua en materiales bituminosos INV. E-704 Determinación del Peso Específico Aparente y Peso Unitario de Mezclas Asfálticas - BULK(1) (juego de tres briquetas) Determinación Peso Específico Teórico Máximo de Mezclas Asfálticas - GMM/RICE Resistencia de Mezclas Bituminosas - Estabilidad Marshall Resistencia de Mezclas Bituminosas – Estabilidad Marshall Diseño de mezclas asfálticas - CANTABRO 22 INV. E-733 INV. E-735 ASTM D-5581/ INV. E-748 ASTM D-5581 INV. E-748 - Diseño por inmersión - compresión - Diseño de mezclas asfálticas SUPERPAVE - Ensayo de adherencia GOST 83 Estabilidad y flujo probeta ASTM D-1559 Recuperación del Asfalto de una Solución - Rotoevaporador INV. E-759 Extracción de núcleos - Inmersión compresión (10 probetas) INV. E-738 Resistencia a la Fatiga de Mezclas Asfálticas - ITFT (Ley de fatiga prEN12697-24 (9 briquetas - asfalto convencional)) Anexo E ENSAYOS NORMA Resistencia a la Fatiga de Mezclas Asfálticas - Deformación prEN12697-24 Controlada en Viga - (Ley de fatiga (9 vigas)) Anexo D Resistencia a la Fatiga de Mezclas Asfálticas - ITFT (Ley de fatiga prEN12697-24 (9 briquetas - asfalto modificado)) * Anexo E Determinación de los Módulos Dinámicos de Mezclas Asfálticas - prNE12697-26 ITSM @ 1T y 1 frecuencia Método IT-CY Determinación de los Módulos Dinámicos de Mezclas Asfálticas - prNe12697-26 ITSM @ 1T y 3 frecuencias (3 briquetas) Método IT-CY Determinación del Módulo Resiliente de Mezclas Asfálticas @ 1T y 1 frecuencia ASTM 4123 Determinación del Módulo Resiliente de Mezclas Asfálticas @ 1T ASTM 4123 / y 3 frecuencias (3 briquetas) AASHTO TP3 Determinación de los Módulos Dinámicos de Mezclas Asfálticas - prNE12697-26 ITSM @ 3 T's y 3 frecuencia (3 briquetas) Método IT-CY Determinación de los Módulos Dinámicos de Mezclas Asfálticas - prNE12697-26 ITSM @ 3 T's y 1 esfuerzo (3 briquetas) Método IT-Cy Determinación del Módulo Resiliente de Mezclas Asfálticas @ 3 ASTM 4123 23 T's y 1 esfuerzo (3 briquetas) Preparación de Briquetas - Compactador Giratorio (juego de 3 AASHTO TP4 briquetas) Preparación de briquetas con martillo Marshall (tres briquetas) ASTM D-1559 Deformación permanente de mezclas asfálticas B.S. DD226 Resistencia a la Fatiga de Mezclas Asfálticas - ITFT @ 1 T y @ 1 prEN12697-24 esfuerzo (2 briquetas) Anexo E Resistencia a la Fatiga de Mezclas Asfálticas - Deformación prEN12697-24 Controlada en Viga @ 1 T y @ 1 esfuerzo (2 briquetas) Anexo D ENSAYOS NORMA Susceptibilidad a la Humedad de Mezclas Asfálticas - TSR ASTM 4867 Susceptibilidad a la Humedad de Mezclas Asfálticas - TSR - (Modificado) Fuente: Superintendencia de Industria y Comercio. Norma: NTCISO/IEC17025:2005. Para acreditación de Laboratorio de Ensayos para Asfalto y Mezcla Asfáltica. Cuadro 2. Ensayos producto bituminosos PRODUCTOS BITUMINOSOS CODIGO UMA-01 UMA-02 UMA-03 UMA-04 NORMA DE ENSAYO ENSAYO NTP AÑO ASTM AÑO AASHTO AÑO MTC AÑO MTC Penetración 25º C -.-.D-5 2005 T-49 2003 2000 E-304 MTC Punto de Ablandamiento -.-.- D-36 1995 T-53 2004 2000 E-307 Peso Específico y Peso Unitario de MTC -.-.- D-70 2003 T-228 2004 2000 Productos Sólidos y Semi-Sólidos E-318 MTC Viscosidad Saybolt Furol -.-.- D-88 1999 T-72 2001 2000 E-309 UMA-05 Punto de Inflamación y de Llama -.(copa abierta) Cleveland 24 -.- D-92 2002 T-48 2004 MTC 2000 E-303 Cuadro 2 (Cont.) NORMA DE ENSAYO CODIGO ENSAYO UMA-06 Determinación del Contenido de Agua en el Bitumen -.- -.- D-95 1999 T-55 UMA-07 Ductilidad -.- -.- D-113 1999 T-51 UMA-08 Muestreo de Materiales Bituminosos -.- -.- D-140 2001 T-40 -.- -.- D-402 2002 T-78 -.- -.- D-946 1999 -.- -.- -.- -.- T-182 2002 UMA-09 UMA-10 UMA-11 NTP AÑO ASTM AÑO AASHTO AÑO MTC AÑO Destilación de Productos Bituminosos Cut – Back Ensayo de Calidad de Asfalto Sólido (ASTM u otras) Ensayo de Stripping de Mezcla Agregado – Bitumen (Adherencia de grava) -.- -.- 2002 -.- -.- MTC E2000 306 MTC E2002 2000 301 MTC E2005 2000 313 2004 -.- -.- MTC E2000 517 PRODUCTOS BITUMINOSOS NORMA DE ENSAYO CODIGO ENSAYO NTP AÑO ASTM AÑO AASHTO AÑO Ensayo de Calidad de Asfalto Líquido DUMA-12 -.-.2004 -.-.(ASTM u otras) 2028 DUMA-13 Solubilidad en Tricloro Etileno -.-.2001 T-44 2003 2042 DUMA-14 Viscosidad Cinemática -.-.2001 T-201 2003 2170 DUMA-15 Viscosidad Absoluta -.-.2001 T-202 2003 2171 Ensayo de Película Delgada en Horno DUMA-16 -.-.2002 -.-.Rotatorio (R-TFOT) 1754 Gravedad Específica Aparente a DUMA-17 -.-.1997 -.-.15,6/15,6º C 3142 Punto de Inflamación Método Tag DUMA-18 -.-.1998 T-79 2004 Open Cup - Asfalto Líquido 3143 Prueba de la Mancha (Spot Test u UMA-19 -.-.-.-.T-102 2004 oliensis) UMA-20 Ensayo de la Espuma -.-.-.-.-.-.Cálculo del Indice de Penetración UMA-21 (Método Heukelom)-(Susceptibilidad -.-.-.-.-.-.Térmica) Recuperación Elástica (25°C) DUMA-22 -.-.2004 -.-.(Ductilímetro) 6084 Recuperación Elástica (Ductilímetro UMA-23 -.-.- D-113 1999 T-51 2004 Modificado) (4°C) Recuperación Elástica (Ductilímetro UMA-24 -.-.- D-113 1999 T-51 2004 Modificado) (5°C) UMA-25 Densidad de Brea y Asfalto (por -.-.- D-71 -.T-229 1995 desplazamiento) MTC AÑO -.MTC E-302 MTC E-310 MTC E-308 MTC E-315 -.- -.2000 2000 2000 2000 -.- MTC 2000 E-312 MTC 2000 E-314 -.-.-.- -.- -.- -.- -.- -.- -.- -.- MTC 2000 E-317 Fuente: Superintendencia de Industria y Comercio. Norma: NTC-ISO/IEC17025:2005. Para acreditación de Laboratorio de Ensayos para Asfalto y Mezcla Asfáltica. 25 Ensayos en el asfalto (cemento asfáltico) Penetración Es una medida de la consistencia del asfalto realizada generalmente a 25°C. El valor de la penetración se expresa en décimas de milímetro (0.1mm). Ductililidad Este concepto está directamente asociado a la capacidad del material de absorber energía, y este es medido a través del alargamiento de la probeta hasta su rotura, se estira a una velocidad de 5cm/mín a 25°C. Punto de Ablandamiento. Temperatura en que el asfalto cambia de un cuerpo semisólido a un fluido, y es importante para obtener el valor de índice de penetración y el incremento de temperatura para realizar el ensayo es de 5°C por minuto. Punto de Inflamación - Cleveland Open Cup. Determina la temperatura de inflamación a las condiciones del ensayo. Ensayo de Viscosidad Absoluta La viscosidad absoluta es una propiedad de los fluidos que indica la mayor o menor resistencia que estos ofrecen al movimiento de sus partículas cuando son sometidos a un esfuerzo cortante. Algunas unidades a través de las cuales se expresa esta propiedad son el Poise (P), el Pascal-Segundo (Pas) y el centiPoise (cP), siendo las relaciones entre ellas las siguientes: Pa-s=10 P= 1000 cP. La Viscosidad Absoluta suele denotarse a través de la letra griega µ. Es importante resaltar que esta propiedad depende de manera muy importante de la temperatura, disminuyendo al aumentar ésta. 26 Ensayo de Viscosidad Cinemática La Viscosidad Cinemática es la relación entre la viscosidad absoluta y la densidad de un fluido. Esta suele detonarse como u, por lo cual u = µ/p. Algunas de las unidades para expresarla son el m2/s, el stoke (St) y el centistoke (cSt), siendo las equivalencias las siguientes: 1 m2/s = 10000 St = 1x106 cSt. Imagínese dos fluidos distintos con igual viscosidad absoluta, los cuales se harán fluir verticalmente a través de un orificio. Aquél de los fluidos que tenga mayor densidad fluirá más rápido, es decir, aquél que tenga menor viscosidad cinemática. Susceptibilidad Térmica Variación de la consistencia ante cambios de temperatura. Se determina mediante una relación matemática entre el Punto de ablandamiento y la Penetración. Esta normalizado mediante la Norma Española UN-104-281 y los valores aceptados se sitúa entre +2 = IP = -2. Ensayo de la Mancha El Ensayo de la Mancha también conocido como Ensayo de Oliensis pretende determinar la homogeneidad o no de los asfaltos materia del ensayo. Esencialmente consiste en mezclar el asfalto con un disolvente, originalmente nafta y actualmente una mezcla de heptano/xileno y determinar la forma de la mancha de una gota de asfalto en este solvente en un papel de filtro. Solubilidad en Tricloroetileno Este método de ensayo se refiere a la determinación del grado de solubilidad en tricloroetileno de materiales asfálticos que tengan poco material mineral o que carezcan de él. 27 Etapas en la fabricación de la mezcla asfalto agregado en caliente Las plantas de los procesos en caliente están conformadas por un conjunto de equipos mecánicos electrónicos en donde los agregados se combinan, calientan, secan y mezclan con asfalto para producir una mezcla asfáltica en caliente que debe cumplir con ciertas especificaciones. Las plantas procesadoras de la mezcla asfalto agregado en caliente pueden operar en continuo o en batch; también pueden ser fijas o portátiles. En términos generales las dos técnicas para la producción de la mezcla en caliente son: Planta de dosificación y planta mezcladora de tambor; las diferencias entre los dos prototipos consiste en que las plantas de dosificación secan y calientan el agregado y después, en un mezclador lo combinan con el asfalto en dosis individuales; mientras que las plantas mezcladoras de tambor secan el agregado y lo combinan con el asfalto en un proceso continuo y en la misma sección del equipo. Las operaciones que son comunes tanto para las plantas de dosificación como para las plantas mezcladoras de tambor son: - Almacenamiento y alimentación de agregado en frío. - Control y colección de polvos. - Almacenamiento de la mezcla en caliente. - Pesaje y manejo de materiales. Diferencias físicas en plantas de mezcla en caliente Plantas de Dosificación: Las plantas de dosificación obtienen su nombre del hecho de que, durante la operación, producen la mezcla caliente en cargas, produciendo una carga tras otra. El tamaño de la carga varía de acuerdo a la capacidad del mezclador o amasadero de la planta; una carga típica pesa aproximadamente 2.722 Kgs. Alimentación y almacenamiento en frío de agregados. El sistema de acopio y alimentación en frío de agregado mueve agregado frío del sitio de almacenamiento a la planta. El alimentador en frío es el primer componente principal de la planta de 28 mezcla en caliente. El alimentador en frío puede ser una combinación o cualquiera de los tres métodos que se presentan a continuación: - Tolvas abiertas con dos, tres o cuatro compartimientos, usualmente alimentadas por un cucharón de almeja de una grúa o por un cargador de tractor. - Túnel debajo de apilamientos separados por muros de contención. Los materiales son apilados sobre el túnel mediante una banda transportadora, camión, grúa, o cargador de tractor. - Arcones o tolvas grandes. Estos son usualmente alimentados por camiones, descargadoras de vagón, o vagones de descarga inferior directamente sobre los arcones. En las tolvas frías, se debe tener cuidado para minimizar la segregación y degradación del agregado. Deberá mantenerse suficiente material en todas las tolvas para proveer un flujo constante y uniforme de tal manera que se asegure el proporcionamiento exacto, el cual incide en la granulometría y el equilibrio del agregado (contengan las proporciones correctas de los diferentes agregados de tamaño variable para producir la granulometría de mezcla apropiada), en las tolvas calientes. Las unidades de alimentación del agregado hacia el secador están ubicadas debajo de las tolvas de almacenamiento; entonces, las compuertas localizadas en la parte baja de las tolvas, alimentan la línea transportadora que lleva los agregados al secador, con cantidades controladas. Los controles de alimentación regulan la cantidad de agregado que sale de cada tolva, proporcionando de este modo un flujo uniforme y continuo de mezcla de agregado, correctamente hacia la planta. Secado y calentamiento. Los agregados provenientes de las tolvas de acopio se someten al proceso de secado, con el fin de retirar la humedad y elevar la temperatura del agregado entre 130 - 150 0C. Es necesario controlar el calor suministrado en la etapa de secado, por cuanto la temperatura con la cual sale el agregado es quien determina la temperatura de la mezcla final. Los efectos de mantener una temperatura sin control son los siguientes: 29 - Los agregados calentados a una temperatura muy alta, pueden modificar las propiedades del asfalto y este se torne muy blando durante el mezclado. - Los agregados a temperatura muy baja, son difíciles de revestir en su totalidad con asfalto, y la mezcla resultante es difícil de colocar en el proceso de pavimentación. El secador convencional de las plantas de dosificación es un cilindro rotatorio, los cuales tiene un diámetro entre 1.5 y 3 metros y una longitud entre 6 y 12 metros. El secador incluye un quemador de aceite o gas con un ventilador que proporciona el aire principal de combustión, y un ventilador reductor para crear tiraje a través del secador. El tambor también está equipado con canales longitudinales, llamados aspas, que levantan el agregado y lo dejan caer a través de la llama del quemador y los gases calientes. La inclinación del secador, su velocidad de rotación, diámetro, longitud y la configuración y el número de aspas determinan el tiempo de la etapa de secado, el cual corresponde a un promedio de 10 minutos. Para una operación eficiente de secado, el aire necesario para la combustión debe estar en equilibrio con la cantidad de combustible que está siendo suministrada al quemador. El ventilador reductor crea el tiraje de aire que transporta el calor a través del secador y remueve la humedad. La falta de balance entre estos tres elementos puede causar problemas graves como son: - Respecto al aceite combustible, una deficiencia de aire o un exceso de flujo de aceite puede resultar en una combustión incompleta del combustible. Este aceite sin quemar deja un revestimiento aceitoso sobre las partículas de agregado, el cual puede afectar desfavorablemente la mezcla asfalto – agregado. - La falta de equilibrio entre el aire de tiraje y las velocidades del ventilador puede causar una contrapresión dentro del tambor. Esto crea un resoplido "reverso" de descarga en el extremo del tambor donde está el quemador, indicando que la velocidad del aire de tiraje es insuficiente para acomodar la presión de aire creada por el ventilador del quemador. En este caso, se debe reducir la existencia al aire de tiraje o la presión de aire del ventilador. 30 Generalmente, los secadores están diseñados para tener máxima eficiencia cuando el agregado que se está calentado tiene un contenido dado de humedad (típicamente 5 %). Si el contenido de humedad del agregado es más alto para el cual el secador fue diseñado, se debe reducir la cantidad de agregados que están siendo alimentado al secador. En el secador rotatorio las emisiones de polvo se controlan mediante la instalación de colectores de polvo con el fin de cumplir las normas estipuladas para tal actividad. Comúnmente se emplean tres tipos de colectores de polvo: Colectores centrífugos de polvo, Depuradores húmedos, y los compartimientos de filtros (filtros de tejido). Colectores centrífugos de polvo (Tipo ciclón) Operan bajo el principio de la operación centrífuga. El escape de la parte superior del secador aspira el humo y los materiales finos, y los dirige hacia la centrifuga en donde son movidos en espiral. Las partículas grandes golpean la pared exterior y caen al fondo de la centrifuga; el polvo y el humo son descargados a través de la parte superior del colector. Los finos recogidos en el fondo de la centrifuga son recogidos pueden ser devueltos a la planta o ser desechados. Normalmente este tipo de colectores se combina con depuradores húmedos o el compartimiento de filtros. Compartimiento de filtros Es un compartimiento grande construido en metal, que contiene ciento de bolsas de tejido sintético, resistente al calor, usualmente tratadas con silicona para aumentar su capacidad de recoger partículas muy finas de polvo. Su funcionamiento se promueve a través de un ventilador grande de vacíos, el cual crea una succión dentro del compartimiento que atrae aire sucio y lo filtra a través del tejido de las bolsas. Para manejar el inmenso volumen de gases provenientes del escape del secador de agregado, se requiere un número muy grande de bolsas (una unidad típica puede contener hasta 800). 31 Un compartimiento de filtros está dividido en una cámara de gas sucio y una cámara de gas limpio. Los balsos filtrantes se encuentran en la cámara de gas sucio, a donde entra el aire proveniente del secador. El flujo de aire que lleva las partículas de polvo pasa a través del tejido de las bolsas filtrantes, depositando el polvo en la superficie de la bolsa. El aire luego continúa hacia la cámara de gas limpio. Eventualmente, el polvo se acumula en una "torta de polvo" que debe ser removida antes de que disminuya o pare el flujo de gas a través del filtro. Los métodos más comunes para limpiar las bolsas en un colector consisten en doblar las bolsas al reverso y/o hacer una limpieza al reverso con aire limpio. El polvo removido de los filtros es almacenado en silos, donde frecuentemente es usado para la mezcla en caliente. Después que los agregados se ha calentado y secado, son transportados por un elevador cerrado de cubetas (elevador de material en caliente), hacia la unidad de clasificación. En la siguiente tabla se presentan las eficiencias teóricas de los diferentes tipos colectores de polvo encontrados en la industria. Cuadro 3. Eficiencias Teóricas en Colectores de Polvo TIPO DE SEPARADOR EFICIENCIA TOTAL % POLVO GRUESO Ciclones. 84.60 – 93.90 Lavador Venturi. 99.40 – 99.97 Filtros de mangas 99.70 – 99.80 Precipitador 99.50 Electrostático 65.30 - 84.20 99.80 – 99.90 99.92 – 99.95 POLVO SUPERFINO 22.40 – 52.30 99.30 – 99.60 99.60 – 99.80 98.50 94.80 POLVO FINO Fuente: Perry, R; Manual del Ingeniero Químico. 32 Cribado y almacenamiento del agregado caliente Es la operación en donde el agregado caliente pasa por una serie de cribas que lo separan en fracciones de varios tamaños y luego las depositan en tolvas calientes. La unidad de cribado incluye un conjunto de varias cribas vibratorias de diferente tamaño, la primera criba en la serie es una criba preliminar de malla ancha la cual extrae y rechaza los agregados que exceden el tamaño máximo, esta es seguida por una o dos cribas de tamaño intermedio, disminuyendo en tamaño de arriba hacia abajo, en la parte baja del grupo se encuentra una criba de arena. La capacidad de las cribas debe estar en equilibrio con la capacidad del secador y la capacidad de la cámara de mezclado. El agregado caliente y clasificado de acuerdo a los diferentes tamaños es almacenado temporalmente en tolvas calientes. Cada tolva es un compartimiento individual o una sección amplia dividida en partes. Los agregados son extraídos de las tolvas calientes y son depositados en la tolva de pesaje, las cuales están suspendidas de las vigas de la báscula y pesan en forma acumulativa las cantidades de agregado, previo a ser enviado el agregado a la etapa de mezcla. Mezcla Después de pasar por la tolva de pesaje, los agregados se depositan en la cámara mezcladora de la planta (comúnmente denominada amasadero), en donde son combinados con la proporción correcta de asfalto (normalmente las proporciones de asfalto - agregado corresponden a 5% y 95 % respectivamente del peso total de la mezcla). Generalmente, el asfalto se pesa por separado en una cubeta pesadora antes de ser incorporado al mezclador. El asfalto es luego bombeado a través de barras rociadoras hacia el mezclador. Tanto el asfalto como el agregado deben calentarse antes de ser combinados en el mezclador, el asfalto para darle suficiente fluidez para que sea bombeado y el 33 agregado, para que esté lo suficientemente seco y caliente, de forma tal que pueda producir una mezcla final a la temperatura deseada. La temperatura del agregado controla la temperatura de la mezcla, normalmente hay una especificación para temperatura de mezclado, basada en factores relacionados con las condiciones de colocación y compactación de la mezcla. La temperatura en la etapa de mezcla debe ser lo más baja posible, de tal forma que permita un revestimiento completo de las partículas de agregado y una mezcla fácil de trabajar. En el siguiente cuadro se indican los márgenes típicos de temperatura de mezclado. Cuadro 4. Temperaturas típicas de mezclas asfálticas en caliente TIPO Y GRADO DEL CEMENTO ASFALTICO AC – 2.5 AC – 5 AC – 10 AC – 20 AC – 40 200 - 300 penetración 120 - 150 penetración 85 - 100 penetración. TEMPERATURA TEMPERATURA EN 0F. EN 0C. 235 – 280 115 – 140 250 – 290 120 – 145 250 – 315 120 – 155 265 – 330 130 – 165 270 – 340 130 – 170 235 - 305 115 - 150 245 - 310 120 - 155 250 - 325 120 - 165 60 - 70 penetración. 265 - 335 130 - 170 40 - 50 penetración. 270 - 350 130 - 175 Fuente: Asphalt Institute; Mezclas asfálticas en caliente; 1989. Normalmente, el mezclador o amasadero empleado en las plantas de asfaltos es un mezclador de doble eje, este dispositivo consiste de una cámara mezcladora con revestimiento, la cual tiene dos ejes horizontales en donde están montadas varias espigas de paleta, cada cual con dos paletas las cuales pueden ser ajustadas y reemplazadas fácilmente. 34 Las paletas deben disponerse de tal forma que no haya áreas muertas dentro del mezclador, en donde se pueda acumular material fuera del alcance de las paletas y este no pueda ser mezclado completamente. El mezclador debe llenarse a un volumen tal que permita hacer una mezcla uniforme. El tiempo de mezcla es el período desde que se abre la compuerta de la tolva de pesaje hasta que se abre la compuerta de descarga del amasadero. Este tiempo debe ser lo suficiente para producir una mezcla homogénea de partículas de agregado igualmente distribuidas y uniformemente revestidas. Cuando este tiempo es demasiado largo, las propiedades físico - químicas del asfalto pueden afectarse, reduciendo así la durabilidad de la mezcla. El tiempo típico de mezclado es aproximadamente 1 minuto. Almacenamiento de la mezcla asfáltica en caliente La mezcla de asfalto en caliente preparada es transportada por un elevador de material caliente hacia la parte superior de los depósitos aislados, y es descargada en los camiones por la parte baja. Los silos o depósitos aislados pueden almacenar mezcla en caliente hasta por 12 horas sin tener pérdidas de calor o de calidad de la mezcla. Las estructuras de almacenamiento no aisladas son generalmente pequeñas y solamente pueden almacenar mezcla por un corto período de tiempo. En los silos de almacenaje se acostumbra a usar una placa deflectora o un dispositivo similar, en el extremo de descarga del transportador que carga el silo, con el fin de prevenir algún tipo de segregación de la mezcla a medida que esta cae dentro del depósito. Es también recomendable mantener la tolva llena, al menos la tercera parte, para evitar la segregación a medida que esta se desocupa, y para ayudar a mantener caliente la mezcla. Laboratorio de ensayos Los laboratorios de ensayo y/o prueba, realizan su actividad a través de la prueba de una muestra representativa y como resultado de su actividad emiten un informe de resultados. 35 Los laboratorios de ensayo y/o prueba demuestran su competencia técnica, asegurando la calidad de los informes de resultados que emiten a través la comprobación del cumplimiento con los requisitos sobre estructura y organización, ética e imparcialidad, sistema de gestión de la calidad, personal, equipo, procedimientos técnicos, validación de métodos, calibración, trazabilidad, etc., establecidos en la norma NMX-EC-17025-IMNC-2006/ISO 17025:2005. 36 CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO En toda investigación científica, se hace necesario, que los hechos estudiados, así como las relaciones que se establecen entre estos, los resultados obtenidos y las evidencias encontradas en la relación con el problema investigado, además de los nuevos conocimientos que es posible situar, reúnan las condiciones de fiabilidad, objetividad y validez; para lo cual, se requiere delimitar los procedimientos de orden metodológico, a través de los cuales se intenta dar respuesta a las interrogantes objeto de investigación. Tipo de Investigación La presente investigación se efectúa bajo la modalidad de Investigación de campo apoyada y sustentada en una investigación documental, a través de las cuales se obtiene información y resultado del análisis de la mezcla asfáltica caliente en INVITRAP. La investigación de campo se caracteriza porque los problemas que estudia surgen de la realidad y la información requerida debe obtenerse directamente del lugar donde está planteado el problema, (Universidad Pedagógica Experimental Libertador, 1998, p.5), en este caso en el Complejo Industrial INVITRAP. Esta investigación comprende la descripción, registro, análisis e interpretación de la naturaleza actual, y la composición o procesos de los fenómenos. El enfoque se hace sobre conclusiones dominantes o sobre cómo una persona, grupo o cosa se conduce o funciona en el presente. La investigación es descriptiva, trabaja sobre realidades de hecho. 37 La investigación es cuantitativa, se dedica a recoger, procesar y analizar datos cuantitativos o numéricos sobre variables previamente determinadas. Esto le da una connotación que va más allá de un mero listado de datos organizados como resultado; pues estos datos que se muestran en el, están en total consonancia con las variables que se declararon desde el principio y los resultados obtenidos van a brindar una realidad específica a la que estos están sujetos. Este tipo de investigación trata de determinar la fuerza de asociación o relación entre variables, así como la generalización y objetivación de los resultados a través de una muestra. De aquí se puede hacer inferencia a una población de la cual esa muestra procede. En cuanto a la investigación cualitativa, UPEL (2001), “el análisis cualitativo es una técnica que indaga para conseguir información de sujetos, comunidades, contextos, variables o ambientes en profundidad, asumiendo una actitud absorta y previniendo a toda costa no involucrar sus afirmaciones o práctica” (p 56). Para poder entender los datos que se procesan de una forma cuantitativa, se le hace un posterior análisis cualitativo a fin de razonar el porqué de los resultados arrojados por dicho estudio cuantitativo aplicado según la técnica seleccionada de recolección de datos. Esto permitirá tener una idea más clara de lo que se tendrá que hacer para lograr los objetivos propuestos, en tal sentido, ésta investigación se enmarca en una investigación cualitativa. Por otra parte, la investigación documental, es el estudio del problema con el propósito de ampliar y profundizar los conocimientos de su naturaleza con apoyo principalmente en fuentes bibliografías, en trabajos previos, datos divulgados por medios audiovisuales o electrónicos. (Universidad Pedagógica Experimental Libertador, U.P.E.L, 1998, p.7). La Investigación se realiza con la combinación de la investigación de campo y documental, la primera se acerca a la realidad situándose en el lugar mismo donde se plantea el problema, así como para la recolección de información que sirve como indicador de la muestra y la población, además, esto es realizado con el fin de poder fortalecer cada una de las características que inciden en la producción de mezcla asfáltica en caliente, y la segunda fortalece el desarrollo del tema, ya que del análisis 38 de textos y referencias se obtiene información primordial que permite el acercamiento entorno al planteamiento. Población La población es el conjunto de todos los casos que concuerdan con una serie de especificaciones, podemos decir que la población es la totalidad del fenómeno a estudiar, en donde las unidades de población posee una característica común la cual estudia y da origen a los datos. (Hernández Sampieri y otros, 2000) Para este trabajo de investigación, se selecciona un grupo de personas (45 sujetos) correspondientes a las áreas y/o divisiones necesarias tomadas como referencia del Complejo Industrial INVITRAP. Estos representan el 100% de la misma. Tal y como se puede evidenciar en el Cuadro 5. Cuadro 5. Determinación de la Población AREA O DEPARTAMENTO. CANTIDAD DE SUJETOS. 04 35 06 45 Gerencia de Planta. Departamento de operaciones. Departamento de Mantenimiento Mecánico. TOTAL. Fuente: Jurado (2011) % 8,90 77,80 13,30 100 Determinación de la población. 13% 0% 9% G.cia Planta. D.to Operac. D.to M. Mec 78% Gráfico Nº 1. Población Seleccionada. Fuente: Gráfica derivada de datos aportados por el Departamento de Recursos Humanos de INVITRAP. 39 Muestra La muestra se define como un subgrupo de la población. Para delimitar las características de la población. (Hernández Sampieri y otros, 2000) Según Acevedo (1984) define la muestra como "una Población o sea, un número de individuos, un objeto de los cuales es un elemento del universo o población, es decir, un conjunto de la población con la que se esta trabajando" por lo cual esta investigación se circunscribe al espacio laboral inherente a la producción de mezcla asfáltica caliente en INVITRAP. Para la determinación de la muestra, se estipula que la misma sea de un 33,33% de la población, la cual, es de 45 individuos, por lo que la muestra tiene una base de 15 individuos escogidos al azar simple, para la aplicación del cuestionario. Cuadro 6. Determinación de la Muestra MUESTRA Gerencia de Planta. Departamento de operaciones. Departamento de Mantenimiento Mecánico. TOTAL. Fuente: Fuente: Jurado (2011) CANTIDAD DE SUJETOS. 02 11 02 15 % 4,44 24,44 4,44 33,33 Gráfico Nº 2. Determinación de la muestra Fuente: Gráfica derivada de datos aportados por el Departamento de Recursos Humanos de INVITRAP. 40 Técnica e Instrumento de Recolección de Datos La técnica según la Universidad Pedagógica Experimental Libertador (1998) la define, como las respuestas de cómo hacer los procedimientos de actuación concreta que deben seguirse para recorrer las diferentes fases del método. Las técnicas son de carácter práctico y operativo y el método es de carácter global y de coordinación de operaciones. Las técnicas de recolección de datos son las estrategias que utiliza el investigador para recolectar información sobre un hecho o fenómeno. Estas varían de acuerdo al tipo de investigación, pueden ser: Encuestas, observación, análisis documental, entre otras. En tal sentido se utiliza para ésta investigación la técnica de la encuesta que según la Universidad Pedagógica Experimental Libertador (2005), consiste en formular preguntas directas a una muestra representativa de sujetos a partir de un cuestionario, guión previamente elaborado con el fin de describir y/o relacionar características personales en ciertos ámbitos de información necesarios para responder al problema de investigación (p.277). Otra técnica que se utiliza en ésta investigación, para la recolección de datos, es la observación directa, para Ernesto Rivas (1997) "Investigación directa, es aquella en que el investigador observa directamente los casos o individuos en los cuales se produce el fenómeno, entrando en contacto con ellos; sus resultados se consideran datos estadísticos originales, por esto se llama también a esta investigación primaria". Instrumento Constituye el medio natural, a través del cual se hace posible la obtención y archivo de la información requerida para la investigación. (Hernández Sampieri y otros, 2002). Se utiliza como instrumento en primer lugar el cuestionario, el cual es muy común y frecuentemente utilizado para las investigaciones de campo, para ello (Ruíz, 1998, citado en el Manual Para la Elaboración del Trabajo Especial de Grado), lo 41 define como: "Un instrumento de recolección de datos, de papel y lápiz, integrado por un conjunto de preguntas que solicitan información referida a un problema, objeto o tema de investigación, en el cual es administrado a un grupo de personas." (p.33). El instrumento de medición de las variables del objeto de estudio se refiere al cuestionario, que consiste en un conjunto de preguntas sobre los hechos y aspectos de interés en la investigación, aplicado a 15 personas involucradas con el proceso de producción de mezcla asfáltica en caliente en el Complejo Industrial INVITRAP, el mismo se estimó en 08 ítems de tipo cerrado, considerando las dimensiones, sub dimensiones e indicadores de la variable a medir, utilizando las categorías SI – NO, como alternativas de respuestas, el encuestado selecciona la opción y marca con una (X) la que considera conveniente. En el siguiente cuadro se presenta el modelo de cuestionario. Cuadro 7. Cuestionario aplicado a 15 personas, sobre una base poblacional de 45 personas, involucradas en el proceso de producción de mezcla asfáltica caliente en el Complejo Industrial INVITRAP. PREGUNTAS 1. ¿Trabaja usted bajo indicaciones técnicas de un plan de calidad? 2. ¿Lleva registros del control de variables de procesos? 3. ¿Ha tenido cursos de capacitación sobre producción de mezcla asfáltica en caliente? 4. ¿Conoce las normas y estipulaciones sobre la producción de mezcla asfáltica en caliente? 5. ¿Tiene conocimientos sobre los ensayos realizados al producto y a la materia prima? 6. ¿Estaría dispuesto a laborar bajo supervisión y control constante? 7. ¿Cree conveniente la capacitación como fuente de mejoras en la producción de mezcla asfáltica en caliente? 8. ¿En caso de implantarse un laboratorio en el Complejo Industrial INVITRAP, le gustaría trabajar en él? Fuente: Jurado (2011). 42 SI NO Procedimientos de Análisis de Datos Una vez concluidas las etapas de recolección y procesamiento de datos se inicia con una de las más importantes fases de una investigación, el análisis de datos. En esta etapa se determina como analizar los datos y que herramientas de análisis estadístico son adecuadas para éste propósito. El análisis de datos es el precedente para la actividad de interpretación. La interpretación se realiza en términos de los resultados de la investigación. Esta actividad consiste en establecer inferencias sobre las relaciones entre las variables estudiadas para extraer conclusiones y recomendaciones (Kerlinger, 1982). La interpretación se realiza en dos etapas: a) Interpretación de las relaciones entre las variables y los datos que las sustentan con fundamento en algún nivel de significancia estadística. b) Establecer un significado más amplio de la investigación, es decir, determinar el grado de generalización de los resultados de la investigación. Las dos anteriores etapas se sustentan en el grado de validez y confiabilidad de la investigación, ello implica la capacidad de generalización de los resultados obtenidos. “Analizar significa establecer categorías, ordenar, manipular y resumir los datos,” (Kerlinger, 1982, p. 96). En esta etapa del proceso de investigación se procede a racionalizar los datos colectados a fin de explicar e interpretar las posibles relaciones que expresan las variables estudiadas. Los resultados de una investigación basados en datos muestrales requieren de una aproximación al verdadero valor de la población (Zorrilla, 1994). Para lograr lo anterior se requiere de una serie de técnicas estadísticas. Estas técnicas se derivan tanto de la estadística paramétrica como de la estadística no paramétrica. La primera tiene como supuestos que la población estudiada posee una distribución normal y que los datos obtenidos se midieron en una escala de intervalo y de razón. La segunda no establece supuestos acerca de la distribución de la población sin embargo requiere que las variables estudiadas se midan a nivel nominal u ordinal. 43 Las tablas diseñadas para el análisis de datos se incluyen en el reporte final y pueden ser útiles para analizar una o más variables. En virtud de éste último criterio el análisis de datos puede ser univariado, bivariado o trivariado dependiendo de la cantidad de variables que se analizan. 44 CAPÍTULO IV ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS Cuadro 8 Distribución porcentual relativa a las Indicaciones técnicas de un plan de calidad. FRECUENCIA DE RESPUESTAS Ítem SI NO 0 15 1. ¿Trabaja usted bajo indicaciones técnicas de un plan de calidad? Fuente: Jurado (2011) 0% SI NO 100% Gráfico 3. Indicaciones técnicas de un plan de calidad. El 100% de los encuestados manifiestan que no trabajan bajo indicaciones técnicas de un plan de calidad. INVITRAP, no tiene definido y establecido un sistema de gestión de calidad. 45 Cuadro 9 Distribución porcentual relativa a los Registros del control de variables de procesos FRECUENCIA DE RESPUESTAS Ítem SI NO 0 15 2. ¿Lleva registros del control de variables de procesos? Fuente: Jurado (2011) 0% SI NO 100% Gráfico 4. Registros del control de variables de procesos El 100% de los encuestados afirman que no llevan un registro de control de las variables del proceso. Solamente, el operador principal de la planta a través de un software avanzado de procesamiento instalado en el panel de control de la cabina de mandos observa las diferentes variables del proceso en tiempo real, no quedando registrados para aplicar algún análisis de variabilidad. 46 Cuadro 10 Distribución porcentual relativa a los cursos de capacitación sobre producción de mezcla asfáltica en caliente FRECUENCIA DE RESPUESTAS Ítem SI NO 5 10 3. ¿Ha tenido cursos de capacitación sobre producción de mezcla asfáltica en caliente? Fuente: Jurado (2011) 0% 33% SI N O 67% Gráfico 5. Cursos de capacitación sobre producción de mezcla asfáltica en caliente El 33% de los encuestados manifiestan haber tenido cursos de capacitación sobre producción de mezcla asfáltica en caliente, mientras que el 67% indicó que no lo ha tenido. 47 Cuadro 11 Distribución porcentual relativa a las Normas y estipulaciones sobre la producción de mezcla asfáltica en caliente FRECUENCIA DE RESPUESTAS Ítem SI NO 5 10 4. ¿Conoce las normas y estipulaciones sobre la producción de mezcla asfáltica en caliente? Fuente: Jurado (2011) 0% 33% SI NO 67% Gráfico 6. Normas y estipulaciones sobre la producción de mezcla asfáltica en caliente El 33 % de los encuestados afirman conocer las normas y estipulaciones sobre la producción de mezcla asfáltica en caliente, mientras que el 67 % de ellos consideran no conocerlas. 48 Cuadro 12 Distribución porcentual relativa a los ensayos realizados al producto y a la materia prima FRECUENCIA DE RESPUESTAS Ítem SI NO 5. ¿Tiene conocimientos sobre los ensayos 4 11 realizados al producto y a la materia prima? Fuente: Jurado (2011) 0% 27% SI NO 73% Gráfico 7. Ensayos realizados al producto y a la materia prima El 27 % de los encuestados indicaron tener conocimiento sobre los ensayos realizados al producto y a la materia prima, mientras que el 73 % manifiestan que no. 49 Cuadro 13 Distribución porcentual relativa a laborar bajo supervisión y control constante FRECUENCIA DE RESPUESTAS Ítem SI NO 6. ¿Estaría dispuesto a laborar bajo supervisión y 15 0 control constante? Fuente: Jurado (2011) 0% SI NO 100% Gráfico 8. Laborar bajo supervisión y control constante El 100 % de los encuestados coinciden en estar dispuesto a laborar bajo supervisión y control constante. 50 Cuadro 14 Distribución porcentual relativa a la capacitación como fuente de mejoras en la producción de mezcla asfáltica en caliente FRECUENCIA DE RESPUESTAS Ítem SI NO 7 ¿Cree conveniente la capacitación como fuente 15 0 de mejoras en la producción de mezcla asfáltica en caliente? Fuente: Jurado (2011) 0% SI NO 100% Gráfico 9. Capacitación como fuente de mejoras en la producción de mezcla asfáltica en caliente El 100 % de los encuestados cree conveniente la capacitación como fuente de mejoras en la producción de mezcla asfáltica en caliente. 51 Cuadro 15 Distribución porcentual relativa a los Laboratorio en el Complejo Industrial INVITRAP FRECUENCIA DE RESPUESTAS Ítem SI NO 8. ¿En caso de implantarse un laboratorio en el 9 6 Complejo Industrial INVITRAP, le gustaría trabajar en él? Fuente: Jurado (2011) 0% 40% SI 60% NO Gráfico 10. Laboratorio en el Complejo Industrial INVITRAP El 60 % de los encuestados afirman que les gustaría trabajar en laboratorio de ensayos en el caso de implantarse uno en el Complejo Industrial INVITRAP, el 40 % respondieron que no. 52 Interpretación A través de los análisis de resultados se determinó la necesidad del diseño de la propuesta, mediante la cual, se evidencia la relevancia de definir y establecer en la organización INVITRAP un documento que forma parte del sistema de gestión de calidad, que especifique que procedimientos y recursos asociados deben aplicarse, quién debe aplicarlos y cuando deben aplicarse en la producción de mezcla asfáltica en caliente, enmarcado en los fundamentos de las normas ISO 9000:2000 y en los requisitos de las normas ISO 9001:2000, todo esto con el propósito de optimizar el diseño de la mezcla asfáltica, proporcionar confianza tanto a la organización como a sus clientes de su capacidad para obtener productos que satisfagan los requisitos de forma coherente. Es importante destacar los ítems que dieron respuestas claves para la ejecución de la propuesta. En este sentido y según lo expresado por la muestra encuestada el 100% manifiesta que no trabajan bajo indicaciones técnicas de un plan de calidad, razón por la cual es necesario definirlo y establecerlo. Por otro lado el 100% afirma no llevan un registro de control de las variables del proceso, herramienta indispensable para el control de calidad del producto. Asimismo un 67% manifiesta no conocer las normas y estipulaciones sobre la producción de mezcla asfáltica en caliente, se hace necesario la implantación de estándares técnicos en el proceso de producción del producto. Además un 73% manifiesta no tener conocimiento sobre los ensayos realizados al producto y a la materia prima, siendo esto de gran importancia ya que a través de los ensayos, se comprueba el cumplimiento de los requisitos de elaboración del producto, asegurando asimismo la calidad. De allí que, estos resultados permiten inferir que existe la necesidad de diseñar un plan de calidad aplicado a la mezcla asfáltica caliente producido en el Instituto de Vialidad y Transporte de Portuguesa (INVITRAP), sobre la base de los fundamentos y requisitos de las normas ISO 9000:2000, ISO 9001:2000. 53 CAPÍTULO V DISEÑO DE LA PROPUESTA Objetivo de la Propuesta Garantizar la calidad óptima de la mezcla asfáltica caliente producida en el Instituto de Vialidad y Transporte de Portuguesa (INVITRAP), sobre la base de los fundamentos de las normas ISO 9000:2000 y los requisitos correspondientes a los procesos de realización del producto de las Normas ISO 9001:2000. Diseño de la Propuesta Método Actual de Elaboración de la Mezcla Asfáltica Caliente en INVITRAP Descripción de la Planta Asfáltica INVITRAP tiene instalada una planta asfáltica CIBER UACF 17 P-2, de tambor a contra flujo de mezcla externa, y de proceso continuo, la misma se encuentra constituida por los siguientes componentes: 54 Silos dosificadores Son los componentes responsables por el almacenamiento temporal y dosificación de los áridos. Tienen abertura superior y suficientemente grande para recibir alimentación a través de palas cargadoras sin que un tipo de árido contamine al otro, facilitando la operación y garantizando la calidad. La dosificación de áridos es individual a través del pesaje dinámico con celdas de carga, sensores de rotación y moto-reductores de velocidad variable. El sistema de pesaje es totalmente automatizado, opera con lógica de auto monitoreo, garantizando el perfecto control de dosificación de cada uno de los componentes. Fig. 1. Silos dosificadores Planta CIBER. Fuente: INVITRAP. 55 Fig. 2 . Perfecto control de la dosificación de aridos, Fuente: Planta CIBER INVITRAP. Secador El secador, del tipo cilíndrico con aletas internas atornilladas, opera con proceso contraflujo de mezcla externa, que trae comprobadas ventajas en calidad y capacidad de producción. Es el proceso de secado más eficiente para calentamiento y secado de áridos, con el mejor aprovechamiento de energía, productividad y economía de combustible. El calor se aplica gradualmente a los áridos, resultando en alta eficiencia de cambio térmico. El tambor tiene función exclusiva de secar y calentar los áridos, el proceso de contraflujo de mezcla externa garantiza larga vida a la mezcla, ya que las propiedades ligantes del CAP (Componente Asfáltico de Producción) se preservan, sólo los áridos cuando están en proceso de secado y calentamiento, tienen contacto con el flujo de gases calientes. El CAP, componente susceptible a radiación y gases 56 en alta temperatura, se inyecta solamente en el mezclador, componente herméticamente cerrado. Fig. 3. Vista lateral e interior de Secador. Fuente: Planta CIBER. INVITRAP. Quemador Es el componente responsable por la generación de energía para secado y calentamiento de los áridos a través de la combustión de aceites combustible (livianos y/o pesados) y/o gases (GLP y/o Gas Natural) 57 Tiene sistema de ignición controlado por el operador desde el panel de mando, una llama piloto se acciona para iniciar la combustión, que se estabiliza automáticamente. Las dosificaciones de aire y combustible son precisas, garantizando total aprovechamiento y máxima economía de combustible. Debido a su moderna concepción, se puede acceder al quemador fácilmente para la limpieza, mantenimiento y regulado. Fig. 4. Quemador. Fuente: Planta CIBER. Mezclador Es el componente responsable por la homogenización entre áridos y CAP, uno de los principales factores relacionados a la calidad de la mezcla producida. El mezclador externo del tipo Pug-Mill está constituido por una gran caja metálica con tapas superiores móviles, calentada a través de la circulación de aceite térmico que mantiene la temperatura de la mezcla durante el proceso, dos ejes más paralelos, que giran en sentido opuesto, con brazos, aletas y protecciones internas construidos de 58 acero de alta resistencia. El accionamiento se realiza directamente a través de dos moto-reductores sincronizados por dos cajas de reducción de angulares. Fig. 5. Mezclador. Fuente Planta CIBER. INVITRAP Fig. 6. Moto-reductores de accionamiento del mezclador. Fuente: Planta CIBER. INVITRAP. 59 Fig. 7. Caldera, calentador de aceite térmico para transferencia de calor al cemento asfáltico almacenado en tanques, y a la mezcla en el mezclador externo. Fuente: Planta CIBER INVITRAP. Pre colector de finos El pre colector de finos cumple la función de prefiltro, colectando el material particulado con eficiencia aproximada del 80% considerando todos los tamaños, y 100% para partículas con tamaño superior a 200 micrones. Esto aumenta la vida útil de los elementos filtrantes, pues las partículas más grandes son las más abrasivas y tienen más temperatura que los gases. El material colectado en el pre colector de finos se devuelve directamente al mezclador. Fig.8.Vista interna y externa. Pre colector de finos. Fuente Planta CIBER INVITRAP 60 Filtros de mangas Para calificar la purificación de gases de extracción de sus plantas y atender a los más rígidos estándares mundiales de protección ambiental, Ciber desarrolló un sistema exclusivo con filtro de mangas plegables. Construidas en forma de cartucho, las mangas plegadas tienen área filtrante cinco veces superior a las mangas lisas tradicionales, posibilitando la construcción de una planta móvil con alta eficiencia en la retención de material particulado y de gran estabilidad operacional inclusive en alta producción. Las mangas de Ciber filtran en la superficie (no permiten la contaminación del tejido) lo que las hace totalmente lavables. Es posible lavarlas, en caso de necesidad, como por ejemplo, en el caso de la utilización de combustible contaminado. Además de todas estas ventajas, las mangas plegadas de filtrado por superficie facilitan la operación de autolimpieza, consumiendo menor cantidad de aire comprimido así como generando menor pérdida de carga en el filtro. El material colectado en el filtro de mangas se devuelve directamente al mezclador. Fig. 8. Filtro de mangas plegables. Fuente Planta CIBER INVITRAP Tanques de almacenamiento de asfalto Los componentes ofrecen sistema de calentamiento indirecto para preservar las propiedades químicas del CAP, lectura de temperatura directa, sistemas de auto 61 monitoreo y seguridad activa, además de configuraciones diferentes para utilización con asfaltos especiales. Fig. 9. Tanque almacenamiento asfalto. Fuente Planta CIBER INVITRAP. Silo de descarga Son silos externos utilizados para almacenamiento temporal de la mezcla bituminosa, y posterior descarga hacia las volquetas, maximizando la capacidad logística de la obra. Fig. 10. Silo de descarga. Fuente Planta CIBER INVITRAP 62 La cabina de mando ofrece espacio y comodidad al operador, cuenta con avanzado software de procesamiento, que calcula el caudal necesario en cada silo individualmente y ejecuta autocorrección en tiempo real, obteniendo perfecta dosificación, además un panel de control en pantalla interactiva sensible al toque observándose visión general para operación y visualización de todos los parámetros del equipo. Fig. 11. Cabina de operación. Fuente: Planta CIBER INVITRAP. Fig. 12. Panel de control. Fuente: Planta CIBER INVITRAP. 63 Una vez detallados los principales elementos de la planta asfáltica, a continuación se describe el método actual de elaboración de la mezcla asfáltica caliente en INVITRAP. Los materiales pétreos para la elaboración de la mezcla asfáltica procedentes del área de explotación, son transportados hasta el complejo de trituración compuesto por una tamizadora o unidad de cribado, una trituradora de cono y una trituradora de mandíbulas, de la unidad de cribado se obtiene arena y canto rodado hasta 1 pulgada, el material mayor a 1 pulgada y menor a 0,70 metros es sometido a trituración donde se obtiene arrocillo y piedra picada de tamaño (3/4, 3/8, 1 ½, y 2 pulgadas), dependiendo de la configuración del equipo. Material que será acopiado en los patios de stock. Fig. 13. Criba sobre orugas HCS 5515. Fuente: INVITRAP 64 Fig. 14. Trituradora de Mandibula Hartl PC 1380 Fuente: INVITRAP Los silos almacenan y dosifican los áridos (mineral en bruto) de forma individual a través de cintas de velocidad variable, continua y automáticamente en la proporción indicada en el sistema de control, esto es: Tolva Nº1 50% arrocillo, Tolva Nº 2y3 12.5% para cada una de arena, tolva Nº4 20% de piedra del tipo canto rodado y 5% de cemento asfáltico, sin aplicar la estructura granulométrica de la combinación de diseño para definir el tipo de mezcla, llama la atención la utilización del canto rodado en la formula, ya que este se caracteriza por tener una superficie lisa y redondeada incompatible con las propiedades de adherencia del ligante asfáltico, esta es apta para la preparación de sub-base en la superficie a pavimentar, la especificación establece seleccionar piedra picada por tener mayor superficie de caras fracturadas y de rugosidad apropiada para mezclarse y adherirse al cemento asfáltico, por otra parte, en el proceso de acopio de los agregados se observo presencia de agua almacenada, sin contar con el debido resguardo, además de no contar con las respectivas separaciones de las fracciones que dan origen a las segregaciones y 65 contaminación de las mismas. Estas observaciones que son negativas a la calidad del producto se demostraran en la fase del diseño con la respectiva norma. Los áridos dosificados entran al secador, del tipo cilindro rotativo dotado de un quemador en una de sus extremidades, donde pasan por un proceso de secado para eliminación de agua naturalmente contenida y calentamiento para alcanzar la correcta temperatura de mezcla con el ligante (de 150ºC a 190ºC, variable a controlar de acuerdo con algún tipo de mezcla definido y adherente). Fig. 15. Vista general en panel de control de la planta. Fuente CIBER El material agregado se inserta en el secador en la extremidad opuesta al quemador. El flujo de áridos se desplaza en sentido contrario al flujo de gases calientes que vienen de la llama del quemador, característica principal del proceso conocido como contraflujo de mezcla externa, que garantiza mejor aprovechamiento de la energía generada en el quemador, así como mayor eficiencia en la extracción de la humedad de los áridos. Una vez secos y calentados, los áridos alcanzan el mezclador externo. 66 Paralelamente, el material particulado (finos, polvo) provenientes del proceso de secado se retiene a través de 2 componentes principales, el primero es el Separador Estático que captura los finos de más granulometría (retenidos en la zaranda 200) y el Filtro de Mangas responsable por la retención de los finos de menos granulometría (que pasan en la zaranda 200) Estos componentes entregan el material particulado al mezclador, evitando que se lance a la atmósfera preservando el medio ambiente. Además de ser una solución ecológicamente correcta, también trae ventajas económicas, pues cuando se compara a los sistemas tradicionales de otros fabricantes disminuye la necesidad de dosificación de este material. En el proceso contraflujo el desperdicio es cero, todo el material dosificado se aprovecha y estará presente en la composición de la mezcla final. Al mismo tiempo, el sistema de dosificación del CAP inyecta este ligante siguiendo mandos del sistema de control directamente en el mezclador sobre los áridos secos y calientes. Revueltos con gran energía por los brazos del mezclador, al material resultante se lo conoce como mezcla bituminosa en caliente. A través de un elevador, esta mezcla se dirige a un silo de almacenamiento, de donde se descarga un camión que la transportará al lugar de pavimentación. 67 Fig. 16. Diagrama de flujo en la elaboración de mezcla asfáltica Fuente de Materiales Acarreo de Material Pétreo Planta Unidad de Cribado Planta Trituradora Cargadora Material Tratado en Stock Silos de Almacenamiento Sistema de Dosificación de Áridos Control Quemador Caldera Tambor Secador Caldera Separador Estático Tanque Cemento Asfáltico Mezclador Finos < Ø Finos > Ø Filtro de Mangas Elevador Silo de Almacenamiento Mezcla Asfáltica Caliente Descarga a Volquetas 68 Normas ISO 9000:2000 y 9001:2000 en la elaboración de mezcla asfáltica caliente en INVITRAP. La herramienta para evaluar la aplicación de las Normas ISO 9000:2000 y 9001:2000 en la elaboración de mezcla asfáltica caliente en INVITRAP es el análisis de los resultados, al interpretar los resultados se dedujo que la organización en cuestión no tiene establecido y definido un sistema de gestión de calidad, donde se determinó la necesidad del diseño de la propuesta y mediante la cual se evidencia la relevancia de definir y establecer en la organización INVITRAP un documento que forma parte del sistema de gestión de calidad que especifique que procedimientos y recursos asociados deben aplicarse, quién debe aplicarlos y cuando deben aplicarse en la producción de mezcla asfáltica en caliente, enmarcado en los fundamentos de las normas ISO 9000:2000 y en los requisitos de las normas ISO 9001:2000, todo esto con el propósito de optimizar el diseño de la mezcla asfáltica, proporcionar confianza tanto a la organización como a sus clientes de su capacidad para obtener productos que satisfagan los requisitos de forma coherente. El Complejo Industrial de Producción de mezcla asfáltica caliente de INVITRAP no aplica la “administración de calidad”, la cual ISO 9000 está relacionada con la misma, esto se refiere a lo que la organización hace para aumentar la satisfacción del cliente al cumplir con los requisitos del mismo, así como los requerimientos que lo regulan. Implica compromiso de la gerencia y los empleados hacia la realización del producto, desde la compra de la materia prima pasando por la manufactura, control de calidad hasta la distribución. Al no contar con los objetivos y políticas de calidad, una planificación de la realización del producto para satisfacer las necesidades y expectativas del cliente, el diseño y desarrollo del producto, control de producción, control de los dispositivos de seguimiento y control, entonces, la organización en cuestión no cumple con los lineamientos de los fundamentos y requisitos de la Norma ISO. Sin embargo INVITRAP usa el equipo apropiado, sofisticado, de avanzada tecnología y alto 69 rendimiento, pero ningún equipo sofisticado puede compensar el uso de materiales y técnicas de producción deficientes. Diseño de un Plan de Calidad Aplicado a la Mezcla Asfáltica en Caliente Producida en el Instituto de Vialidad y Transporte de Portuguesa. (INVITRAP) El presente Plan de Calidad describe el conjunto de acciones que se deben afrontar para la mejora de la calidad en la realización del producto (mezcla asfáltica caliente) del Complejo Industrial INVITRAP, teniendo como objetivos principales el aumento de la satisfacción del cliente y el cumplimiento de los requisitos reglamentarios. El plan de calidad se concibe con el fin de proporcionar a la organización en estudio, una herramienta eficaz que permita aumentar la satisfacción del cliente mediante el fundamento de la mejora contínua de la gestión de los procesos internos. Para lograr este objetivo se definen una serie de cláusulas cuyo cumplimiento por parte de la empresa traerá consigo una mejora de la calidad en los procesos de realización del producto, con la finalidad de ofrecer una mezcla asfáltica caliente de alto valor añadido para el cliente. Este plan de calidad establece los requisitos mínimos que debe cumplir una organización comprometida con la calidad, con el correspondiente reconocimiento público por parte de los organismos competentes. Por ello, es necesario que la adopción de un plan de calidad responda a una decisión estratégica de la dirección, que fomenta una cultura de calidad en el seno de la organización como elemento competitivo y diferenciador. El diseño del presente plan de calidad supone un paso hacia la implantación de sistemas de gestión de la calidad más completos (sobre todo a nivel documental) y está en línea con la Norma Internacional ISO 9000: 2000, ISO 9001: 2000. 70 Enfoque basado en procesos Cualquier actividad, o conjunto de actividades, que utiliza recursos para transformar elementos de entrada en resultados puede considerarse como un proceso. Para que las organizaciones operen de manera eficaz, tienen que identificar y gestionar numerosos procesos interrelacionados y que interactúan. A menudo el resultado de un proceso constituye directamente el elemento de entrada del siguiente proceso. La identificación y gestión sistemática de los procesos empleados en la organización y en particular las interacciones entre tales procesos se conoce como "enfoque basado en procesos". Esta Norma Internacional pretende fomentar la adopción del enfoque basado en procesos para gestionar una organización. La Figura 17 ilustra el sistema de gestión de la calidad basada en procesos descrito en la familia de Normas ISO 9000 como fundamento. Esta ilustración muestra que las partes interesadas juegan un papel significativo para proporcionar elementos de entrada a la organización. El seguimiento de la satisfacción de las partes interesadas requiere la evaluación de la información relativa a su percepción de hasta qué punto se han cumplido sus necesidades y expectativas. El modelo mostrado en la Figura 17 no muestra los procesos a un nivel detallado. 71 Fig. 17. Modelo de un sistema de gestión de la calidad basado en procesos 72 Realización del producto Se inicia con el conjunto de artículos dedicados a explicar los conceptos que subyacen en la norma de calidad que más difusión tiene en el mundo, entramos en la realización del producto, capítulo 7 de ISO 9001:2000, comenzando por su primer apartado, la planificación de la realización del producto. La Norma indica que durante la planificación de la realización del producto, la organización debe determinar, cuando sea apropiado, lo siguiente: a) Los objetivos de la calidad y los requisitos para el producto. b) La necesidad de establecer procesos, documentos y de proporcionar recursos específicos para el producto. c) Las actividades requeridas de verificación, validación, seguimiento, inspección y ensayo/prueba específicas para el producto así como los criterios para la aceptación del mismo. d) Los registros que sean necesarios para proporcionar evidencia de que los procesos de realización y el producto resultante cumplen los requisitos. El resultado de esta planificación debe presentarse de forma adecuada para la metodología de operación de la organización. La ejecución de mezclas asfáltica en caliente debe llevarse a cabo mediante procesos planificados previamente como garantía de que va a concluir de forma conforme, de que se van a cumplir los objetivos de calidad marcados y de que se va a conseguir la satisfacción del cliente. Para ello se vuelve a hacer incidencia en la necesidad de interrelacionar cada una de las actividades o procesos de una organización. Para poder definir cuál es esa secuencia e interacción lógicamente debemos saber a estas alturas, al menos en un primer borrador, qué procesos tenemos dentro del alcance del sistema de gestión de calidad. Si volvemos a la definición de proceso, vemos que cada uno de ellos es una secuencia de actividades que tiene tanto elementos de entrada como resultados, y que 73 los diferentes procesos están relacionados (los resultados de unos pueden actuar como entradas en otro). El entender cada proceso como una secuencia de actividades ayudará a la identificación de sus elementos de entrada y, a partir de ello, determinar las actividades, acciones y recursos necesarios para el proceso. La alta dirección debería asegurarse de la operación eficaz y eficiente no sólo de los procesos de realización, que resultan en productos que aportan valor de manera directa a la organización (son los que habitualmente denominamos procesos productivos o de prestación de servicios), sino también de los de apoyo, que aportan valor de manera indirecta. Procesos relacionados con el cliente La dirección debe asegurarse que se establecen unos cauces de comunicación eficaces con los clientes (y las partes interesadas en la medida en que sea de aplicación). Esta comunicación debe garantizar la comprensión adecuada de las necesidades y expectativas de modo que facilite la traducción en requisitos para la organización. La organización debe determinar y revisar todos los requisitos relacionados con el producto (los especificados por el cliente, los necesarios para el uso, los legales y reglamentarios y cualquier requisitos adicional determinado por la organización), asegurando su capacidad para cumplirlos antes de comprometerse con el cliente, deben establecerse medios eficaces para la comunicación con el cliente. Planificación del diseño y desarrollo Diseño y desarrollo, aspecto que hay que tener en cuenta en el caso de que la organización no sólo diseñe un producto sino que también “desarrolle” todo el equipamiento, despieces, etc. necesarios para la fabricación del producto, o tenga responsabilidad directa sobre el resultado final. La alta dirección, en aquellos casos 74 en los que sea de aplicación, ha de asegurarse de que se han definido, implantado y mantenido los procesos de diseño y desarrollo necesarios para responder de manera eficaz y eficiente a las necesidades y expectativas de las partes interesadas. Este punto de la norma hace referencia al diseño de producto, no de diseño de proceso, hay que demostrar que el diseño y desarrollo están planificados y controlados, considerando para ello, todas las etapas necesarias y fases requeridas por la norma (revisión, verificación y validación), las responsabilidades en las diferentes etapas del diseño y desarrollo, quién lo realiza o bajo el control de quién se realiza, las autoridades en las diferentes etapas del diseño y desarrollo, quién autoriza el trabajo. Es importante hacer esta diferenciación ya que pueden recaer o no sobre las mismas funciones. Elementos de entrada para el diseño y desarrollo La labor de toma de datos inicial es vital para llevar a cabo el diseño y desarrollo según se ha planificado ya que, en muchos casos sólo tenemos las expectativas de los potenciales clientes y deben terminar en unas especificaciones técnicas y constructivas del modelo a realizar. Por tanto, habrá que identificar de la forma más precisa posible los datos iniciales, mediante el estudio y clarificación de las expectativas del cliente, e ir transformándolos en las especificaciones finales del producto a ejecutar para que, así, los responsables de su ejecución lo reciban en un lenguaje y formato adecuados. Resultados del diseño y desarrollo Hay que determinar, de forma precisa, los datos finales expresando: • Su adecuación a los datos de partida. • Condiciones que ha de cumplir el diseño. • Contener o hacer referencia a los criterios de aceptación y rechazo. 75 Los resultados deben incluir la información necesaria para permitir la verificación y validación de los requisitos planificados. Antes de la liberación de los resultados del diseño y desarrollo, debe procederse a la aprobación de los mismos, previa comparación de los mismos con la información de entrada, a fin de poder proporcionar evidencia objetiva de que los resultados han alcanzado de forma eficaz y eficiente los requisitos del proceso y del producto. Revisión del diseño y desarrollo La alta dirección ha de asegurarse de que se designa personal apropiado para gestionar y conducir las revisiones sistemáticas establecidas en los distintos puntos seleccionados del proceso, se debe establecer de antemano cuándo se va a revisar el diseño y cuántas veces, (generalmente se plantean entre las fases críticas, como entre la ingeniería básica y la de desarrollo). Control de los cambios del diseño y desarrollo Pueden originarse cambios debido a modificaciones de los datos de partida, de los datos finales, por alguna de las revisiones, validaciones o verificaciones incorrectas, es decir, pueden tener su origen en causas internas o externas. Los cambios del diseño y desarrollo deben identificarse y deben mantenerse registros, los cambios deben revisarse, verificarse y validarse, según sea apropiado, y aprobarse antes de su implementación. La revisión de los cambios del diseño y desarrollo debe incluir la evaluación del efecto de los cambios en las partes constitutivas y en el producto ya entregado. Deben mantenerse registros de los resultados de la revisión de los cambios y de cualquier acción que sea necesaria. Proceso de compras Se establece que la organización debe asegurarse de que el producto adquirido cumple los requisitos de compra especificados. El tipo y alcance del control aplicado al proveedor y al producto adquirido debe depender del impacto del producto 76 adquirido en la posterior realización del producto o sobre el producto final, teniéndose en cuenta que: a) La organización debe evaluar y seleccionar a sus proveedores en función de su capacidad para suministrar productos de acuerdo con los requisitos de la organización. Estos requisitos deben estar documentados así como la evaluación de los proveedores. b) Se debe realizar una evaluación continua de los proveedores mediante registros físicos de las incidencias o no conformidades en las que incurran. Cuando se habla de criterios para la selección del proveedor generalmente deben estar incluidos los siguientes ítems: -Oportunidad de entrega de los productos solicitados - Precios - Lugar de entrega - Cantidad de productos de acuerdo a la solicitud - Marca o especificaciones solicitadas - Estabilidad financiera - Credibilidad en el mercado - Información oportuna acerca del pedido - Respaldo de garantía en caso de existir no conformidades en los productos solicitados. c) Las órdenes de compra deben contener la información necesaria para identificar el producto y las características de la compra. Información que puede ser necesaria (dependiendo de las características del producto): - Código. - Descripción. - Unidades. - Unidad de medida. - Precio unitario y total. - Requisitos mínimos para la aceptación del producto. 77 - Datos que permitan conocer la trazabilidad y/o procedencia del producto, en caso de que sea necesario. - Cualquier otro requisito o característica que pueda afectar a la calidad de los productos adquiridos (materiales, acabados superficiales, complementos, etc.). d) Debe existir al menos una persona nombrada por la dirección que tenga entre sus funciones la gestión del aprovisionamiento y la autorización de las compras. e) Los documentos de compra deben quedar registrados físicamente (o informáticamente) y ser autorizados por el responsable de compras. f) La gestión del aprovisionamiento debe tener un soporte informático que sustente los procedimientos que de ella se derivan (pedidos de compra, recepción y entrada de la mercancía, actualización del inventario, etc.). Recepción a) La organización debe documentar los controles que se deben realizar a la entrada de la mercancía y asegurar que dichos controles son llevados a cabo por personal suficientemente cualificado. b) Debe quedar constancia física de que los controles correspondientes se han realizado y de que la entrada del producto se ha autorizado (mediante un impreso de autorización de entrada). c) Los productos que no superen los controles de entrada deben ser identificados de forma inequívoca y separados de los productos conformes, para evitar su uso indebido. Almacenamiento a) El almacenamiento se debe realizar, en la medida de lo posible, siguiendo criterios de economía de desplazamientos y accesibilidad. b) El almacenamiento de los productos debe ser realizado con los equipos y medios adecuados para la manipulación del producto. 78 c) Los productos almacenados deben estar identificados por medios apropiados y entendibles por todo el personal de la organización. Control de la producción y prestación de servicio La organización debe planificar y llevar a cabo la producción y prestación del servicio bajo condiciones controladas. En definitiva consiste en hacer una reflexión sobre todos los procesos “productivos” de la organización y ver si para ellos existe la información adecuada, si la documentación precisada es considerada a la hora de planificar y llevar a cabo la producción, si es necesario redactar algún procedimiento o instrucción de trabajo como medida de control, las actividades de seguimiento a implantar, etc. Es muy importante el que la forma de redacción de la posible documentación necesaria marque claramente los criterios de ejecución (esquemas, planos, dibujos, etc. pueden ser formas en algunos casos más convenientes que sólo texto). Identificación y trazabilidad Al referirse a Identificación se puede tratar de aspectos muy diversos: • Identificación del producto a lo largo de sus diferentes etapas de producción • Identificación a la entrega al cliente. • Identificación del estado de inspección y ensayo (estado del producto respecto a los requisitos de seguimiento y medición). • Identificación de productos no conformes, Cuando la trazabilidad sea un requisito (legal, de cliente, interno) debe controlarse y registrarse la identificación única del producto para poder “seguirlo” a lo largo de la cadena productiva e incluso tras su “puesta en la calle”. 79 Propiedad del cliente En el caso de que el cliente suministre algún bien para ser incorporado en el producto que la organización vaya a suministrar, debe existir un procedimiento (no es obligatorio que sea escrito) para garantizar la verificación, almacenamiento y/o conservación, según los casos, de los mismos y así: - Asegurar y controlar que cumplen con las especificaciones establecidas, e - Informar al cliente si alguno de ellos sufre algún daño. El cliente que entrega un producto para que se incorpore en algún suministro es responsable de que dicho producto sea conforme con los requisitos establecidos, aunque la organización debe verificar su correcto estado, rechazando los que no cumplan o tomando las acciones consecuentes, tienen que existir registros de los productos que se deterioren, pierdan o que de algún modo sean inadecuados y se debe comunicar al cliente (podría ser según el procedimiento de comunicación externa o comunicación con el cliente). Preservación del producto La organización debe preservar la conformidad del producto durante el proceso interno y la entrega al destino previsto. Esta preservación debe incluir la identificación, manipulación, embalaje, almacenamiento y protección. La preservación debe aplicarse también, a las partes constitutivas de un producto. La organización debe determinar el seguimiento y la medición a realizar, y los dispositivos de medición y seguimiento necesarios para proporcionar la evidencia de la conformidad del producto con los requisitos determinados. La organización debe establecer procesos para asegurarse de que el seguimiento y medición pueden realizarse y se realizan de una manera coherente con los requisitos de seguimiento y medición. Cuando sea necesario asegurarse de la validez de los resultados, el equipo de medición debe: 80 a) Calibrarse o verificarse a intervalos especificados o antes de su utilización, comparando con patrones de medición trazables a patrones de medición nacionales o internacionales; cuando no existan tales patrones debe registrarse la base utilizada para la calibración o verificación. b) Ajustarse o reajustarse cuando sea necesario. c) Identificarse para poder determinar el estado de calibración. d) Protegerse contra ajustes que pudieran invalidar el resultado de la medición. e) Protegerse contra los daños y el deterioro durante la manipulación, el mantenimiento y el almacenamiento. Además, la organización debe evaluar y registrar la validez de los resultados de las mediciones anteriores cuando se detecte que el equipo no está conforme con los requisitos. La organización debe tomar las acciones apropiadas sobre el equipo y sobre cualquier producto afectado. Debe mantenerse registros de los resultados de la calibración y la verificación. Debe confirmarse la capacidad de los programas informáticos para satisfacer su aplicación prevista cuando éstos se utilicen en las actividades de seguimiento y medición de los requisitos especificados. Esto debe llevarse a cabo antes de iniciar su utilización y confirmarse de nuevo cuando sea necesario. Condiciones, propiedades, pruebas y manejo de los materiales en la producción de mezclas asfáltica en caliente Los procesos constructivos de las mezclas asfálticas se inician mucho antes de comenzar a elaborar el aglomerado bituminoso en la planta. En rigor, se puede decir que el primer peldaño se esboza en el proyecto estructural del pavimento, que condiciona la tipología de las capas que lo conformarán y, por ende, cada uno de los procedimientos asociados a la faz productiva; sin embargo, su materialización se inicia en las etapas de producción de los materiales componentes (áridos, fíller, ligantes, aditivos y modificadores) y continúa con el diseño o formulación del material compuesto conocido como mezcla asfáltica. 81 En todas estas instancias productivas interviene, además, otra faceta fundamental del proceso constructivo de cualquier obra de ingeniería, el control de calidad. El proceso de fabricación de las mezclas asfálticas en caliente debe conducir a la materialización del producto formulado en laboratorio, con las menores variaciones posibles respecto de la dosificación proyectada. La base para garantizar un balance equilibrado en el proceso constructivo, está en lograr coordinar todas las etapas intervinientes de dicho proceso en forma precisa. Por este motivo se debe planificar cuidadosamente cada etapa de la ejecución de las mezclas bituminosas en caliente. Establecida la fórmula de trabajo de la mezcla, las características de los materiales componentes, su procedencia, proporciones en que intervienen, la temperatura de mezclado etc., se debe efectuar la elaboración de la mezcla mediante procesos controlados en todas sus etapas con el fin de garantizar uniformidad y homogeneidad en la producción y conseguir que la calidad final de la mezcla sea la adecuada para satisfacer los requisitos especificados en los pliegos técnicos. A continuación de describen los materiales para producir mezclas asfálticas en caliente así como las condiciones necesarias en el manejo de los mismos. Agregados También conocido como roca, material granular o agregado mineral, es cualquier material mineral duro e inerte, usado en forma de partículas graduadas o fragmentos, como parte de un pavimento de mezcla asfáltica en caliente. Los agregados típicos incluyen arena, grava, piedra triturada, escoria y polvo de roca. El agregado constituye entre 90 y 95 por ciento, en peso y entre 75 y 85 por ciento en volumen, de la mayoría de las estructuras de pavimento. El comportamiento de un pavimento se ve altamente influenciado por la selección apropiada del agregado, debido a que el agregado mismo proporciona la mayoría de las características de capacidad portante. 82 Los agregados procesados son aquellos que han sido triturados y tamizados antes de ser usados. Existen dos fuentes principales de agregados procesados, gravas naturales que son trituradas para volverlas más apropiadas para pavimento de mezcla asfáltica y fragmentos de lechos de roca y de piedras grandes que deben ser reducidos en tamaño antes de ser usado en la pavimentación. La roca es triturada por tres razones, para cambiar la textura superficial de las partículas de lisa a rugosa, para cambiar la forma de la partícula de redonda a angular, y para reducir y mejorar la distribución y el rango (graduación) de los tamaños de las partículas. El propósito principal de la trituración, en el caso de los fragmentos de lecho de roca y piedras grandes, es reducir las piedras a un tamaño que sea manejable. Sin embargo, los cambios en la textura superficial, y en la forma de las partículas, son también muy importantes. El tamizado de los materiales, después de triturarlos, resulta en una granulometría con cierto rango de tamaño de partícula. Un factor importante en la construcción de pavimentos de buena calidad consiste en mantener graduaciones especificas de agregados sin embargo, por razones económicas, el material triturado es usado tal y como sale del triturador, con muy poco o ningún tamizado. Un control adecuado de las operaciones de triturado determina si la graduación resultante del agregado cumple, o no, con los requisitos de la obra. El agregado triturado, sin tamizar, es conocido como agregado triturado sin cribar, y es usado satisfactoriamente en muchos proyectos de construcción de pavimento. Sin embargo, es esencial garantizar que la operación de triturado sea continuamente supervisada para poder producir un agregado que cumpla con las especificaciones. Después del triturado y el tamizado es esencial evaluar completamente los agregados producidos para averiguar si cumplen con los requisitos de calidad y graduación. Para producir mezclas asfálticas en caliente de alta calidad es esencial tener buenos procedimientos de acopio de reservas. Los agregados retienen su graduación si son adecuadamente acopiados. Cuando el acopio es malo, las partículas de 83 agregado se segregan (separan por tamaño), y la graduación varia en los diferentes niveles del acopio. Deben prepararse superficies firmes y limpias, y tomarse precauciones para mantener separadas las reservas y así prevenir entremezclado de partículas, el cual conduce, frecuentemente, a errores en la graduación. La separación se logra ya sea al mantener las reservas ampliamente espaciadas, mediante el uso de muros de contención entre ellas, o almacenando el agregado en depósitos. El uso de muros de contención requiere que estos sean los suficientes fuertes para resistir el peso del agregado, y que se extiendan hasta la profundidad total de las reservas. Las arenas, el agregado triturado fino y los agregados, que consisten de partículas de un solo tamaño (especialmente partículas pequeñas) pueden ser acopiados con muy poca segregación, al utilizar cualquier método sin embargo, los materiales que contienen partículas que varían en tamaño de grandes (gruesas) a pequeñas (finas) requieren de ciertas precauciones en su acopio. La segregación de dichos agregados puede ser minimizada si el material grueso y el material fino son separados en el sitio y después juntados, en proporciones apropiadas, antes de las operaciones de mezclado. Cuando estas prácticas no sean llevadas a cabo, se deben seguir de todas maneras, ciertas normas aplicables al acopio de reservas. La primera norma consiste en controlar la forma de los acopios. Cuando un agregado que contiene materiales gruesos y finos es apilado para formar un acopio de lados inclinados, las partículas gruesas tienden a rodar abajo, por la pendiente, y acumularse en la base. El mejor método para acopiar reservas de agregado que contienen partículas de diferente tamaño consiste en apilar el material en capas. Tales capas minimizan la segregación que puede ocurrir por gravedad. Si el agregado es entregado por un camión, las cargas deberían ser vaciadas una cerca de otra, sobre la superficie del acopio. En este caso, el volumen de carga del camión va a determinar el espesor de cada capa. Cuando se use una grúa para acopiar el agregado, cada carga de la cubeta debería ser vaciada una cerca de otra para garantizar uniformidad en el espesor de las capas. 84 Los rellenos minerales son usualmente almacenados en depósitos, silos o bolsas para prevenir que sean arrastrados por el viento y que sean expuestos a la humedad, la cual puede aglutinar o endurecer. El manejo de agregado degrada (rompe), hasta cierto punto, las partículas individuales de agregado, y causa segregación cuando se trata de partículas que presentan diferentes tamaños. Por lo tanto, el manejo de agregado debe ser mínimo para prevenir cualquier degradación y segregación. El manejo mínimo incluye apartar el agregado de las reservas para que pueda ser procesado adicionalmente, y para luego ser mezclado en la planta de mezcla en caliente. No existen reglas específicas para esta operación, pero si hay una norma general que casi siempre se aplica. Esta consiste en usar un cargador de tractor o cucharón de almeja para remover el material de las partes casi verticales del acopio. Si se usa un buldózer, o cualquier otro vehículo de tracción, para trabajar en la parte superior del acopio, aumenta la probabilidad de una alta degradación. Los buenos procedimientos de control de calidad requieren de pruebas durante las fases de producción, acopiado y manejo, para: - Asegurar que solamente se use material satisfactorio en la mezcla de pavimentación, y - Proporcionar un registro permanente como evidencia de que los materiales cumplen con las especificaciones de la obra. Obviamente, no resulta práctico ensayar todo el agregado que esta siendo producido o ensayar todo el contenido del acopio sólo es posible ensayar muestras de estos materiales, la muestra seleccionada debe ser verdaderamente representativa de todo el agregado para que los resultados de los ensayos sean confiables. Es muy importante, por lo tanto, tener técnicas apropiadas de muestreo. Todas las especificaciones de pavimento asfáltico de mezcla en caliente requieren que las partículas de agregado estén dentro de un cierto margen de tamaños y que cada tamaño de partículas esté presente en ciertas proporciones. Esta distribución de varios tamaños de partículas dentro del agregado es comúnmente 85 llamada graduación del agregado o graduación de la mezcla. Es necesario entender cómo se mide el tamaño de partículas y la graduación para determinar si la graduación del agregado cumple o no con las especificaciones. El tamaño máximo y gradación del agregado son controlados por especificaciones que prescriben la distribución del tamaño de las partículas a usarse para una mezcla particular. El tamaño máximo de un agregado designa el más pequeño cedazo a través del cual 100% del material pasará. La gradación es determinada por un análisis de cedazo y puede ser trazada para indicar gráficamente el tamaño y porcentaje usado en la mezcla. El tamaño de las partículas más grandes en la muestra debe ser determinado, debido a que las especificaciones hablan de un tamaño máximo de partículas para cada agregado usado. Existen dos formas de designar tamaños máximos de partículas: - Tamaño máximo nominal de partícula, designado como un tamiz más grande que el primer tamiz que retiene más del 10 por ciento de las partículas de agregado, en una serie normal de tamices. - Tamaño máximo de partícula, designado con un tamiz más grande que el tamaño máximo nominal de partícula. Típicamente, este es el tamiz más pequeño por el cual pasa el 100 por ciento de las partículas de agregado. La granulometría de las partículas es determinada por un análisis de tamices (o granulometría) efectuado sobre las muestras de agregado. El análisis de tamices consiste en pasar la muestra por una serie de tamices, cada uno de los cuales tienen aberturas de un tamaño especifico. Los tamices están denominados de acuerdo al tamaño de sus aberturas. Las partículas gruesas quedan atrapadas en los tamices superiores; las partículas de tamaño medio pasan a través de los tamices medianos y las partículas más finas pasan por medio de los tamices inferiores. La granulometría del agregado, o graduación de la mezcla, tiene en cuenta el porcentaje (en peso) total de muestra que pasa por cada uno de los tamices. La granulometría es determinada al calcular el peso del contenido de cada tamiz después de haber efectuado el análisis de los tamices. Luego se resta el peso del contenido de cada tamiz del peso total de la muestra. 86 Fig. 18. Tamices. Fuente. Manual de ensayos de laboratorio para pavimentos. Ciertos términos son usados al hacer referencia a las fracciones de agregado, con el propósito de ayudar a la descripción de las mismas. Estos son: - Agregado grueso, material retenido por el tamiz de 2.36 mm (No. 8). - Agregado fino, material que pasa por el tamiz de 2.36 mm (No. 8). - Relleno mineral, fracciones de agregado fino que pasan el tamiz de 0.60 mm (No. 30). - Polvo mineral, fracciones de agregado fino que pasan el tamiz de 0.075 mm (No. 200). El relleno mineral y el polvo mineral están presentes en los agregados naturales y también son producidos, como subproducto, en la trituración de muchos tipos de roca. Ellos son esenciales para la producción de una mezcla densa, cohesiva, durable y resistente a la penetración del agua. Sin embargo, un pequeño porcentaje de más, o menos, de relleno o polvo mineral, puede causar que la mezcla aparezca excesivamente seca o excesivamente rica (o sea, la mezcla de pavimentación aparecerá como si tuviera muy poco asfalto o demasiado asfalto). Dichos cambios en la mezcla pueden ocurrir con pequeños cambios en la cantidad o en el tipo de relleno 87 o polvo mineral utilizado. Por consiguiente, el tipo y la cantidad de relleno y polvo mineral usados en cualquier mezcla asfáltica de pavimentación deberán ser cuidadosamente controlados. Preparación de Agregados para Producción de Mezcla Asfáltica La calidad de la mezcla en caliente producida es tan buena como la calidad de los materiales usados en la planta. Por lo tanto, una de las obligaciones primordiales de los encargados de la planta es la de garantizar la disponibilidad de una adecuada reserva de materiales apropiados antes de, y durante, las operaciones de planta. Es importante verificar que los agregados sean acopiados y manejados de tal manera que se minimice la degradación y la segregación, y se evite la contaminación. Se deberán tomar las medidas necesarias para prevenir que los diferentes agregados se entremezclen. Dichas medidas incluyen tener un suficiente espacio que permita la separación de las pilas de agregado, o el uso de muros de contención entre las pilas. Si se usan muros, éstos deberán extenderse hasta la altura completa de la pila para prevenir rebalses. También deberán ser lo suficiente fuertes para no ceder bajo esfuerzos aplicados. La manera como los agregados deben ser manejados durante el acopio depende de la naturaleza misma del material. Los agregados finamente graduados (tales como arenas y materiales finos) y los de un solo tamaño no requieren el mismo cuidado en su manejo que los agregados gruesos compuestos de varios tamaños de partícula. Las arenas, el agregado triturado fino, y los agregados de un solo tamaño (especialmente los tamaños pequeños) pueden ser manejados y almacenados casi de cualquier manera. Las combinaciones de agregados, sin embargo, requieren de un manejo especial por ejemplo, si un material que contiene partículas gruesas y finas se coloca en una pila con forma de cono, es probable que presente segregación debido a que las partículas grandes van a rodar par la pendiente de la reserva. Esta segregación puede ser minimizada si se construye la pila en capas. 88 Si los agregados son transportados en camión, se puede construir una pila en capas al vaciar las camionadas, una cerca de otra, sobre la superficie total del montón. El tamaño de las camionadas determinará al espesor de cada capa. Cuando el apilamiento se hace con grúa, las cargas deberán depositarse (sin ser arrojadas) una cerca de otra para formar capas de espesor uniforme. Cada capa deberá ser terminada antes de comenzar a apilar la capa siguiente. Si se usa una topadora (buldozer) para construir la pila, la topadora tendrá que depositar el agregado de tal forma que la pila crezca en capas uniformes. Cada capa no deberá tener un espesor de más de 1.20 metros (4 pies). La manipulación de agregados con topadora deberá ser mínima, debido a que cualquier movimiento del agregado puede causar segregación y degradación. Las topadoras no deben trabajar continuamente sobre el mismo nivel debido que el material fino, producido por la acción moledora de la banda de rodamiento, encontrará el camino hacia la parte más baja de la rampa que está siendo usado por la topadora. Por lo tanto, el material tendrá que volver a ser tamizado antes de ser usado en la mezcla. De otra manera, el material deberá ser desechado. Este problema no es únicamente limitado al uso de topadoras y otros vehículos de tracción; también ocurre cuando se usan equipos con llantas de caucho. Para garantizar que la pila mantenga una graduación uniforme se deben tomar muestras del agregado y ensayarlas con frecuencia. Cada muestra de la pila debe ser un compuesto de agregados tomados de diferentes niveles de la pila, cerca de la cima, en la mitad y cerca de la base. Es posible usar un escudo de madera o metal metido verticalmente en la pila, justo por encima del área de muestreo, para prevenir que partículas sueltas de agregado se derrumben sobre la muestra durante la operación de muestreo. Para obtener muestras, se usa una pala de punta cuadrada con bordes dobladas hacia arriba, de tal manera que formen una cuchara, se introduce horizontalmente la cuchilla dentro de la pila y se remueva una parte del material, luego se coloca el agregado en un balde, las paladas siguientes serán colocadas en el mismo balde. 89 Es importante que las áreas de muestreo no estén en línea vertical. Estas deberán estar más bien escalonadas alrededor, o dentro, de la pila, para garantizar muestras representativas. Asfalto El asfalto es un material negro, cementante, que varía ampliamente en consistencia, entre sólido y semisólido (sólido blando), a temperaturas ambientales normales. Cuando se calienta lo suficiente, el asfalto se ablanda y se vuelve líquido, lo cual permita cubrir las partículas de agregado durante la producción de mezcla en caliente. Casi todo el asfalto usado actualmente es producido por refinerías modernas de petróleo y es llamado asfalto de petróleo. El grado de control permitido por los equipos modernos de refinería permite la producción de asfaltos con características distintas, que se prestan para usos específicos, como resultado, se producen asfaltos para pavimentación, techado y otros usos especiales. El asfalto usado en pavimentación, generalmente llamado cemento asfáltico, es un material viscoso (espeso) y pegajoso. Se adhiere fácilmente a las partículas de agregado y, por lo tanto, es un excelente cemento para unir partículas de agregado en un pavimento de mezcla en caliente. El cemento asfáltico es un excelente material impermeabilizante y no es afectado por los ácidos, los álcalis (bases) o las sales. Esto significa que un pavimento de concreto asfáltico construido adecuadamente es impermeable y resistente a muchos tipos de daño químico. El asfalto cambia cuando es calentado y/o envejecido. Tiende a volverse duro y frágil y también puede perder parte de su capacidad para adherirse a las partículas de agregado. Estos cambios pueden ser minimizados si se comprenden las propiedades del asfalto, y si se toman las medidas, durante la construcción, para garantizar que el pavimento terminado sea construido de tal manera que pueda retardarse el proceso de envejecimiento. 90 Los cementos asfálticos se clasifican bajo tres sistemas diferentes. Ellos son: viscosidad, viscosidad después de envejecimiento, y penetración. Cada sistema abarca diferentes grados, cada uno con diferentes rangos de consistencia. En el sistema de viscosidad, el Poise es la unidad normal de medida para la viscosidad absoluta. Cuanto más alto es el número de Poises, más viscoso es el asfalto FI AC 2.5 (cemento asfáltico con una viscosidad de 250 Poises a 60° C ó 140° F) es conocido como asfalto “blando”. El AC - 40 (cemento asfáltico con una viscosidad de 4000 poises a 60° C ó 140° F) es conocido como un asfalto “duro”. La norma venezolana COVENIN 1670:2007 indica los requisitos para cementos asfálticos. El tercer método usado para clasificar asfaltos es el de penetración. La figura muestra cómo se efectúa el ensayo de penetración. Una aguja normal se deja penetrar dentro de la muestra de asfalto bajo una carga dada. La distancia que la aguja penetra en la muestra en un tiempo determinado es medida en décimas de milímetro (OIM). Un grado 200 - 300 indica que la aguja penetró en la muestra, bajo condiciones específicas, de 200 a 300 décimas de milímetro. Esto es indicación de un asfalto blando”. Un grado 40 - 50, por otro lado, es indicación de un asfalto “duro” en el cual la aguja fue capaz de penetrar solamente de 40 a 50 décimas de milímetro. Las propiedades físicas del asfalto, de mayor importancia para el diseño, construcción y mantenimiento de carreteras, son: durabilidad, adhesión, susceptibilidad a la temperatura, envejecimiento y endurecimiento. Fig. 19. Ensayo de penetración. Fuente: Gerencia Plan Nacional de Vialidad, PDVSA 91 Durabilidad Es la medida de que tanto puede retener un asfalto sus características originales cuando es expuesto a procesos normales de degradación y envejecimiento. Es una propiedad juzgada principalmente a través del comportamiento del pavimento, y por consiguiente es difícil de definir solamente en términos de las propiedades del asfalto. Esto se debe a que el comportamiento del pavimento está afectado por el diseño de la mezcla, las características del agregado, la mano de obra en la construcción, y otras variables que incluyen la misma durabilidad del asfalto. Sin embargo, existen pruebas rutinarias usadas para evaluar la durabilidad del asfalto. Estas son la Prueba de Película Delgada en Horno (TFO) y la Prueba de Película Delgada en Horno Rotatorio (RTFO). Ambas incluyen el calentamiento de películas delgadas de asfalto. Adhesión y Cohesión Adhesión es la capacidad del asfalto para adherirse al agregado en la mezcla de pavimentación. Cohesión es la capacidad del asfalto de mantener firmemente, en su puesto, las partículas de agregado en el pavimento terminado. El ensayo de ductilidad no mide directamente la adhesión o la cohesión; más bien, examina una propiedad del asfalto considerada por algunas como relacionadas con la adhesión y la cohesión. En consecuencia, el ensayo es del tipo “califica - no califica”, y solo puede indicar si la muestra es, o no, lo suficientemente dúctil para cumplir con los requisitos mínimos. Susceptibilidad a la Temperatura Todos los asfaltos son termoplásticos; esto es, se vuelven más duros (más viscosos) a medida que su temperatura disminuye, y más blandos (menos viscosos) a 92 medida que su temperatura aumenta. Esta característica se conoce como susceptibilidad a la temperatura, y es una de las propiedades más valiosas en un asfalto. La susceptibilidad a la temperatura varía entre asfaltos de petróleos de diferente origen, aún si los asfaltos tienen el mismo grado de consistencia. Es muy importante conocer la susceptibilidad a la temperatura del asfalto que va a ser utilizado, pues ella indica la temperatura adecuada a la cual se debe mezclar el asfalto con el agregado, y la temperatura a la cual se debe compactar. No todos los asfaltos se endurecen a la misma velocidad cuando son calentados en películas delgadas. Por lo tanto, cada asfalto debe ser ensayado por separado para determinar sus características de envejecimiento, y así ajustar las técnicas constructivas para minimizar el endurecimiento. Estos ajustes incluyen mezclar el asfalto con el agregado a la temperatura más baja posible, y durante el tiempo más corto que pueda obtenerse en la práctica. El endurecimiento del asfalto continúa en el pavimento después de la construcción. Una vez más, las causas principales son la oxidación y la polimerización. Estos procesos pueden ser retardados si se mantiene, en el pavimento terminado, una cantidad pequeña de vacíos (de aire) interconectados, junto con una capa gruesa de asfalto cubriendo las partículas de agregado. Pruebas para Determinar las Propiedades del Cemento Asfáltico Viscosidad Las especificaciones de los trabajos de pavimentación requieren, generalmente, ciertos valores de viscosidad a temperaturas de 60º C (140° F) y 135° C (275° F). La viscosidad a 60º C (140° F) es la viscosidad usada para clasificar el cemento asfáltico. Ella representa la viscosidad del cemento asfáltico a la temperatura más alta que el pavimento puede llegar a experimentar durante su servicio. La viscosidad a 135 ºC (275 ºF) corresponde, aproximadamente, a la viscosidad del asfalto durante el 93 mezclado y la colocación. El conocer la consistencia de un asfalto dado a estas dos temperaturas ayuda a determinar si el asfalto es apropiado o no para el pavimento que esta siendo diseñado. Método de Ensayo según COVENIN 2053 y 424 para viscosidad a 60º C y 135º C respectivamente. La prueba de viscosidad a 60º C (140° F) utiliza un viscosímetro de tubo capilar el cual consiste en un tubo calibrado de vidrio que mide el flujo del asfalto. El viscosímetro es colocado en un baño de agua con temperatura controlada y es PREcalentado a 60º C (140° F). Luego se vierte, en el extremo ancho del viscosímetro, una muestra de cemento asfáltico calentada a la misma temperatura. A una temperatura de 60º C (140°), es necesario aplicar un vacío parcial al extremo pequeño del tubo para pasar el asfalto a través del mismo, debido a que el cemento asfáltico es muy viscoso y no puede fluir fácilmente a través de la estrecha abertura del tubo capilar. El tiempo que el asfalto toma para pasar de una marca a otra del tubo es registrado a medida que este comienza a fluir. Este tiempo es convertido fácilmente a Poises, siendo la unidad normal de medida para viscosidad de asfaltos. El ensayo de viscosidad a 135° C (275° F) es similar al ensayo descrito anteriormente, sin embargo, debe haber ciertas variaciones debido a que la temperatura es más alta. En primer lugar, es necesario usar aceite claro en el baño con temperatura controlada debido a que el agua se evaporaría a 135° C (275° F). En segundo lugar, se utiliza un viscosímetro que no requiera de la aplicación de vacío debido a que el cemento asfáltico posee suficiente fluidez a 135º C (275º F). Por último, la medida de viscosidad utilizada es convertida a Centistokes en vez de Poises, debido a que el flujo a través del tubo es inducido por gravedad y no por vacío. Penetración El ensayo de penetración es otra medida de consistencia. La prueba está incluida en las especificaciones basadas en la viscosidad para impedir que sean 94 usados los cementos asfálticos que tengan valores inapropiados de penetración a 25ºC (77 ºF). La prueba normal de penetración consiste en estabilizar una muestra de cemento asfáltico a una temperatura de 25ºC (77ºF) en un baño de agua con temperatura controlada. Seguidamente, una aguja de dimensiones prescritas se coloca sobre la superficie de la muestra bajo una carga de 100 gramos y por un tiempo exacto de 5 segundos. La distancia que la aguja penetra en el cemento asfáltico es registrada en unidades de 0.1 mm. La cantidad de estas unidades es llamada la “penetración” de la muestra. COVENIN 1105 indicada en un penetrómetro. Punto de Inflamación El punto de inflamación de un cemento asfáltico es la temperatura más baja a la cual se separan materiales volátiles de la muestra y crean un “destello” en presencia de una llama abierta. El punto de inflamación no debe ser confundido con el punto de combustión, el cual es la temperatura más baja a la cual el cemento asfáltico se inflama y se quema. El punto de inflamación consiste, tan sólo, en la combustión instantánea de las fracciones volátiles que se están separando del asfalto. El punto de inflamación de un cemento asfáltico se determina para identificar la temperatura máxima a la cual este puede ser manejado y almacenado sin peligro de que se inflame. Esta información es muy importante debido a que el cemento asfáltico es generalmente calentado en su almacenaje con el fin de mantener una viscosidad lo suficiente baja para que el material pueda ser bombeado. El procedimiento básico para determinar el punto de inflamación consiste en calentar, gradualmente, una muestra de cemento asfáltico en una copa de latón mientras se está aplicando una pequeña llama sobre la superficie de la muestra. La temperatura a la cual se presenten destellos instantáneos de vapores sobre la superficie se denomina punto de inflamación. El Ensayo de Copa Abierta de Cleveland es el procedimiento más comúnmente usado para determinar el punto de 95 inflamación. Sin embargo, el Ensayo de Pensky-Martens es a veces utilizado. Ambos sirven el mismo propósito. Prueba de Película Delgada en Horno (TFO) y Prueba Delgada en Horno Rotatorio (RTFO) Estas pruebas no son verdaderas pruebas. Solamente son procedimientos que exponen una muestra de asfalto a unas condiciones que aproximan las ocurridas durante las operaciones de plantas de mezclado en caliente. Las pruebas de viscosidad y penetración, efectuadas sobre las muestras obtenidas después de los ensayos TFO o RFTO, son usadas para medir el endurecimiento anticipado, del material, durante la construcción y durante el servicio del pavimento. El procedimiento TFO consiste en colocar una cantidad exacta de cemento asfáltico en un platillo de fondo plano, tal que la muestra cubra el fondo del platillo con un espesor aproximado de 3 mm (1/8 pulgada). La muestra y el platillo se colocan, luego, en un plato rotatorio dentro de un horno (Figura 3.12), y se mantiene una temperatura de 163° C (325° F) por cinco horas, Enseguida se ensaya la muestra envejecida y endurecida artificialmente, para determinar su valor de viscosidad y/o penetración. El procedimiento RTFO ha sido desarrollado por las agencias ubicadas en el Oeste de los Estados Unidos, tiene el mismo propósito del ensayo TFO pero utiliza equipos y procedimientos diferentes. El equipo requerido por la prueba RTFO incluye un horno especial y unas botellas especialmente diseñadas para contener la muestra del ensayo. La muestra de cemento asfáltico se coloca en la botella, y luego se pone, de costado, en un soporte rotatorio, el cual hace girar continuamente la botella dentro del horno (mantenido a 163° C (325° F)). La rotación de la botella pasa, durante cada rotación completa, por un chorro de aire que remueve de la botella cualquier acumulación de vapores. 96 Las ventajas del ensayo RTFO sobre el ensayo TFO consisten en que horno de RTFO permite acomodar un mayor número de muestras y que tempo requerido para endurecer las muestras es menor. Ductilidad La ductilidad es una medida de cuanto puede ser estirada una muestra de asfalto antes que se rompa en dos. La ductilidad es medida mediante una prueba de “extensión”, en donde una probeta de cemento asfáltico es extendida o estirada a una velocidad y una temperatura específica. El estiramiento continúa hasta que el hilo de cemento asfáltico se rompa. La longitud del hilo de material en el momento del corte se mide en centímetros y se denomina ductilidad de la muestra. Solubilidad El ensayo de solubilidad es un procedimiento para medir la pureza de un cemento asfáltico. Una muestra es sumergida en un solvente (tricloroetileno) en donde se disuelven sus componentes cementantes activos. Las impurezas corno las sales, el carbono libre, y los contaminantes inorgánicos, no se disuelven sino que se depositan en forma de partícula. Estas impurezas insolubles son luego filtradas fuera de la solución y medidas como una proporción de la muestra original. 97 Fig. 20. Ensayo de Ductilidad. Fuente: Manual de Ensayos de Pavimentos. Peso Específico El peso específico es la proporción del peso de cualquier volumen de material de peso de un volumen igual de agua, ambos a una temperatura determinada. Como ejemplo, una sustancia con un peso específico 1.6 pesa 1.6 veces más que el agua. El peso específico de un cemento asfáltico no se indica normalmente, en las especificaciones de la obra, de todas maneras, hay dos razones importantes por las cuales se debe conocer el peso específico del cemento asfáltico usado: - El asfalto se expande cuando es calentado y se contrae cuando es enfriado. Esto significa que el volumen dado de una cierta cantidad de cemento asfáltico será mayor a altas temperaturas. Las medidas de peso específico proveen un patrón para efectuar correcciones de temperatura- volumen. - El peso especifico de un asfalto es esencial en la determinación del porcentaje de vacíos (espacios de aire) de un pavimento compactado. El peso específico es determinado, generalmente, al usar el método picnómetro. Los resultados para el asfalto, corno para el agua, se expresan normalmente en términos de peso específico a una temperatura dada. Esto se debe a que el peso 98 específico varia, con la expansión y la contracción del cemento asfáltico, a diferentes temperaturas. Preparación de Asfalto para Producción de Mezcla Asfáltica Las cantidades de asfalto almacenadas en la planta deben ser suficientes para permitir una operación uniforme en la misma, aun si se tiene en cuenta los cargamentos retrasados y el tiempo de los ensayos de aceptación. La mayoría de las plantas tienen al menos dos tanques de asfalto, un tanque de trabajo y uno de reserva. Cuando se requiere más de un grado de asfalto para una obra, es necesario disponer de un tanque para cada grado. Los tanques de almacenamiento de asfalto deberán ser calibrados para que la cantidad remanente de material en el tanque pueda ser determinada en cualquier momento. También deberán ser calentados para mantener el asfalto lo suficiente fluido para que pueda moverse por líneas de carga o descarga. El calentamiento se hace eléctricamente o circulando aceite caliente a través de serpentines en el tanque. Independientemente del método más usado, nunca una llama de fuego deberá entrar en contacto directo con el asfalto. Cuando se usa aceite circulante caliente, el nivel de aceite en el depósito de la unidad de calentamiento deberá revisarse periódicamente. Una disminución en el nivel puede indicar escape da aceite hacia el tanque, lo cual puede causar contaminación de asfalto. Todas las líneas de transferencia, bombas y cubetas pesadoras deberán tener calentadores de serpentín o chaquetas para que el asfalto siempre permanezca con fluidez para ser bombeado. Uno o más termómetros se colocan en el sistema de alimentación de asfalto para garantizar el control de la temperatura de asfalto. Las líneas de retorno que descargan en el tanque de almacenamiento deberán estar siempre por debajo del nivel de asfalto para prevenir que el asfalto se oxide durante su circulación. Para romper el vacío creado en las líneas cuando se invierte la 99 bomba, y para limpiar las líneas, se deben cortar des o tres ranuras verticales en la línea de retorno dentro del tanque, por encima de la marca de máximo nivel. Se puede instalar una válvula o espiga en el sistema de circulación para permitir el muestreo, Cuando se esté muestreando en el sistema de circulación, se deberá tener mucha precaución, puesto que la presión en las líneas puede causar salpicaduras de asfalto caliente. Mezclas Asfálticas Una Mezcla Caliente de Asfalto (HMA) consiste de partículas de agregado cubiertas con pavimento. Los agregados deben estar secos y el cemento asfáltico debe ser líquido para que ocurra una buena mezcla, por lo tanto, debe ser calentada antes de mezclar, de allí el término “Mezcla Caliente”. En una mezcla asfáltica en caliente de pavimentación, el asfalto y el agregado son combinados en proporciones exactas. Las proporciones relativas de estos materiales determinan las propiedades físicas de la mezcla y, eventualmente, el desempeño de la misma como pavimento terminado. Existen dos métodos comúnmente utilizados para determinar las proporciones apropiadas de asfalto y agregado en una mezcla. Ellos son el Método Marshall y el método Hveem. El diseño de la mezcla asfáltica se realiza según el requerimiento del cliente, quien por medio de las especificaciones técnicas especiales solicita el diseño y en laboratorio se realizan las muestras de mezclas según las especificaciones generales para la construcción de carreteras. Ambos métodos de diseño son ampliamente utilizados en el diseño de mezclas asfálticas de pavimentación. La selección y uso de cualquiera de estos métodos de diseño de mezclas es, principalmente, asunto de gustos en ingeniería debido a que cada método contiene características y ventajas singulares. Cualquier método puede ser usado con resultados satisfactorios. 100 Características y Comportamiento de la Mezcla Una muestra de mezcla de pavimentación preparada en el laboratorio puede ser analizada para determinar su posible desempeño en la estructura del pavimento. El análisis está enfocado hacia cuatro características de la mezcla, y la influencia que éstas pueden tener en el comportamiento de la mezcla. Las cuatro características son: - Densidad de la mezcla - Vacíos de aire, o simplemente vacíos - Vacíos en el agregado mineral - Contenido de asfalto Densidad La densidad de la mezcla compactada está definida como su peso unitario (el peso de un volumen específico de mezcla). La densidad es una característica muy importante, debido a que es esencial tener una alta densidad en el pavimento terminado para obtener un rendimiento duradero. En las pruebas y el análisis de diseño de mezclas, la densidad de la muestra compactada se expresa, generalmente, en kilogramos por metro cúbico (kg/m3) o libras por pie cúbico (lb/ft3). La densidad es calculada al multiplicar la gravedad específica total de la mezcla por la densidad del agua (1,000kg/m3 o 62416 lb/ft3). La densidad obtenida en el laboratorio se convierte en densidad patrón, y es usada como referencia para determinar si la densidad del pavimento terminado es, o no. adecuada. Las especificaciones usualmente requieren que la densidad del pavimento sea un porcentaje de la densidad del laboratorio. Esto se debe a que muy rara vez La compactación in - situ logra las densidades que se obtienen al usar los métodos normalizados de compactación de laboratorio. 101 Vacíos de Aire (o simplemente vacíos) Los vacíos de aire son espacios pequeños de aire, o bolsas se aire, que están presentes entre los agregados revestidos en la mezcla final compactada. Es necesario que todas las mezclas densamente graduadas contengan cierto porcentaje de vacíos para permitir alguna compactación adicional bajo el tráfico, y proporcionar espacios donde puede fluir el asfalto durante esta compactación adicional. El porcentaje permitido de vacíos (en muestras de laboratorio) para capas de base y capas superficiales está entre 3 y 5 por ciento, dependiendo del diseño específico. La durabilidad de un pavimento asfáltico es función del contenido de vacíos. La razón de esto es que entre menor sea la cantidad de vacíos, menor va a ser la permeabilidad de la mezcla. Un contenido demasiado alto de vacíos proporciona filtraciones, a través de la mezcla, por los cuales puede entrar el agua y el aire, y causar deterioro. Por otro lado, un contenido demasiado bajo de vacíos puede producir exudación de asfalto; una condición en donde el exceso de asfalto es exprimido fuera de la mezcla hacia la superficie. La densidad y el contenido de vacíos están directamente relacionados. Entre más alta la densidad, menor es el porcentaje de vacíos en la mezcla, y viceversa. Las especificaciones de la obra requieren, usualmente, una densidad que permita acomodar el menor número posible (en la realidad) de vacíos; preferiblemente menos del 8 por ciento. Vacíos en el Agregado Mineral Los vacíos en el agregado mineral (VMA) son los espacios de aire entre las partículas de agregado en una mezcla compactada da pavimentación, incluyendo los espacios que están llenos de asfalto. El VMA representa el espacio disponible para acomodar el volumen efectivo de asfalto, y el volumen de vacíos necesarios en la mezcla. Cuanto mayor sea el VMA, más espacio habrá disponible para las películas de asfalto. Existen valores 102 mínimos para VMA, los cuales están recomendados y especificados como función del tamaño de agregado. Estos valores se basan en el hecho de que cuanto más gruesa sea la película de asfalto que cubre las partículas de agregado, más durable será la mezcla. Para que pueda lograrse un espesor durable de película de asfalto, se deben tener valores mínimos de VMA. Un aumenta en la densidad de la graduación de agregado, hasta el punto donde se obtengan valores de VMA por debajo del mínimo especificado, puede resultar en películas delgadas de asfalto y en mezclas de baja durabilidad y apariencia seca. Por lo tanto, es contraproducente y perjudicia1, para la calidad del pavimento, disminuir el VMA para economizar en el contenido de asfalto. Contenido de Asfalto La proporción de asfalto en la mezcla es importante y debe ser determinada en el laboratorio, y luego controlada con precisión en la obra. El contenido de asfalto de una mezcla particular se establece al usar los criterios dictados por el método de diseño seleccionado. El contenido óptimo de asfalto de una mezcla depende, en gran parte, de las características del agregado, tales como la granulometría y la capacidad de absorción, la granulometría del agregado está directamente relacionada con el contenido óptimo de asfalto. Entre más finos contenga la graduación de la mezcla, mayor será el área superficial total, y mayor será la cantidad de asfalto requerida para cubrir, uniformemente todas las partículas. Por otro lado, las mezclas más gruesas (agregados más grandes) exigen menos asfalto debido a que poseen menos área superficial total. La relación entre el área superficial del agregado y el contenido óptimo de asfalto es más pronunciada cuando hay relleno mineral (fracciones muy finas de agregado que pasan a través del tamiz 0,075mm (No. 200)). Los pequeños incrementos en la cantidad de relleno mineral, pueden absorber, literalmente, gran parte del contenido de asfalto, resultando en una mezcla inestable y seca. Las 103 pequeñas disminuciones tienen el efecto contrario, poco relleno mineral resulta en una mezcla muy rica (húmeda). Cualquier variación en el contenido de relleno mineral causa cambios en las propiedades de la mezcla, haciéndola variar de seca a húmeda. Sí una mezcla contiene poco, o demasiado relleno mineral, cualquier ajuste arbitrario para corregir la situación, probablemente la empeorara. En vez de hacer ajustes arbitrarios, se deberá efectuar un muestreo y unas pruebas apropiadas para determinar las causas de las variaciones y, si es necesario, establecer otro diseño de mezclas. La capacidad de absorción (habilidad de absorber asfalto) del agregado usado en la mezcla es importante para determinar el contenido óptimo de asfalto. Esto se debe a que se tiene que agregar suficiente asfalto para permitir absorción, y para que además se puedan cubrir las partículas con una película adecuada de asfalto. Los técnicos hablan de dos tipos de asfalto cuando se refieren al asfalto absorbido y al no absorbido contenido total de asfalto y contenido efectivo de asfalto. El contenido total de asfalto es la cantidad de asfalto que debe ser adicionada a la mezcla para producir cualidades deseadas en la mezcla. El contenido efectivo de asfalto es el volumen de asfalto no absorbido por el agregado; es la cantidad de asfalto que forma una película ligante efectiva sobra las superficies de los agregados. El contenido efectivo de asfalto se obtiene a restar la cantidad absorbida de asfalto del contenido total de asfalto. La capacidad de absorción de un asfalto es, obviamente, una característica importante en definición del contenido de asfalto de una mezcla. Generalmente se conoce la capacidad de absorción de las fuentes comunes de agregado, pero es necesario efectuar ensayos cuidadosos cuando son usadas fuentes nuevas. Propiedades Consideradas en el Diseño de Mezclas Las propiedades utilizadas en el diseño de mezcla y sus aplicaciones son innumerables, como también los nombres usados para describir las mezclas. De todos modos, los tipos de HMA pueden ser reducidos a dos mezclas de graduación, 104 agregado de relación baja de vacíos o relación alta de vacíos. Las mezclas de relación baja de vacíos se dividen generalmente en tres categorías, las cuales describen su uso específico. 1. Mezclas de Superficie 2. Aglomerantes o mezclas intermedias 3. Mezclas bases Las buenas mezclas asfálticas en caliente trabajan bien debido a que son diseñadas, producidas y colocadas, de tal manera que se logra obtener las propiedades deseadas. Hay varias propiedades que contribuyen a la buena calidad de pavimentos de mezclas en caliente. Estas incluyen la estabilidad, la durabilidad, la impermeabilidad, la trabajabilidad, la flexibilidad, la resistencia a la fatiga y la resistencia al deslizamiento. Estabilidad La estabilidad de un asfalto es su capacidad para resistir deslizamiento y deformación bajo las cargas del tránsito. Un pavimento es capaz de mantener su forma y lisura bajo cargas repetidas; un pavimento inestable desarrolla ahuellamientos (canales), ondulaciones (corrugación) y otras serias que indican cambios en la mezcla. Los requisitos de estabilidad sólo pueden establecerse después de un análisis completo del tránsito, debido a que las especificaciones de estabilidad para un pavimento dependen del tránsito esperado. Las especificaciones de estabilidad deben ser lo suficiente altas para acomodar adecuadamente el transito esperado, pero no más altas de lo que exijan las condiciones de tránsito. Valores muy altos de estabilidad producen un pavimento demasiado rígido y, por lo tanto, menos durable que lo deseado. La estabilidad de una mezcla depende de la fricción y la cohesión interna, La fricción interna en las partículas de agregado (fricción entre partículas), está 105 relacionada con las características del agregado tales como forma y textura superficial. La cohesión resulta de la capacidad ligante del asfalto. Un grado propio de fricción y cohesión interna, en la mezcla, previene que las partículas de agregado se desplacen unas respecto de otras debido a las fuerzas ejercidas por el tránsito. En términos más generales, entre más angular sea la forma de las partículas de agregado y más áspera sea su textura superficial, más alta será la estabilidad de la mezcla. Cuando no hay agregados disponibles con características de alta fricción interna, se pueden usar mezclas más económicas, en lugares donde se espere trafico liviano, al utilizar agregados con menores valores de fricción interna. La fuerza ligante de la cohesión aumenta con incrementos en la frecuencia de carga (tráfico). La cohesión también aumenta a medida que la viscosidad del asfalto crece, o a medida que la temperatura del pavimento disminuye. Adicionalmente, y hasta cierto nivel, la cohesión aumenta con incrementos en el contenido de asfalto. Cuando se sobrepasa este nivel, los aumentos en el contenido de asfalto producen una película demasiado gruesa sobre las partículas de agregado, lo cual resulta en pérdidas de fricción entre 1a partículas. Existen muchas causas y efectos asociados con una estabilidad insuficiente en el pavimento. El cuadro enuncia varias de estas causas y efectos. Cuadro 16. Estabilidad Baja Causas Excesos de asfálto en la mezcla Efectos Ondulaciones, ahuellamiento y Exceso de arena de tamaño medio en la afloramiento o exudación. mezcla. Baja resistencia durante la compactación. Agregado redondeado sin, o con poca Ahuellamiento y canalización. superficie triturada. Fuente: Jurado (2011) 106 Durabilidad La durabilidad de un pavimento asfáltico es su habilidad para resistir factores tales como la desintegración del agregado, cambios en las propiedades del asfálto (polimerización y oxidación), y separación de las películas de asfálto. Estos factores pueden ser el resultado de la acción del clima, el tránsito, o una combinación de ambos. Generalmente, la durabilidad de una mezcla puede ser mejorada de tres formas, estas son, usando la mayor cantidad posible de asfalto, usando una graduación densa de agregado resistente a la separación, y diseñando y compactando la mezcla para obtener la máxima impermeabilidad. La mayor cantidad posible de asfalto aumenta la durabilidad porque las películas gruesas de asfalto no se envejecen o endurecen tan rápido como lo hacen las películas delgadas. En consecuencia, el asfalto retiene, por más tiempo, sus características originales. Además el máximo contenido posible de asfalto sella eficazmente un gran porcentaje de vacíos interconectados en el pavimento dificultando la penetración del aire y del agua, se debe dejar un cierto porcentaje de vacíos en el pavimento para permitir la expansión del asfalto en los tiempos cálidos. Una graduación densa de agregado firme, duro y resistente a la separación contribuye de tres maneras a la durabilidad del pavimento. Una graduación densa proporciona un contacto más cercano entre las partículas de agregados lo cual mejora la impermeabilidad de 1a mezcla, un agregado firme y duro resiste la desintegración bajo las cargas del tránsito, un agregado resistente a la separación resiste la acción del agua y el tránsito, las cuales tienden a separar la película de asfalto de las partículas de agregado, conduciendo a la desintegración del pavimento. La entrada del aire y agua en el pavimento puede minimizarse si se diseña y compacta la mezcla para darle al pavimento la máxima impermeabilidad posible; existen muchas causas y efectos asociados con una poca durabilidad del pavimento. El cuadro presenta una lista de algunas de estas causas y efectos. 107 Cuadro 17. Poca Durabilidad Causas Efectos Bajo contenido de asfalto. Endurecimiento rápido del asfalto y Altos contenidos de vacíos debido al desintegración por pérdida de agregado. diseño o a la falta de compactación. Agregados susceptibles al (Hidrofilicos). Endurecimiento temprano del asfalto agua seguido de agrietamiento o desintegración. Películas de asfalto que se desprenden del agregado dejando un pavimento desgastado o desintegrado. Fuente: Jurado (2011) Impermeabilidad La impermeabilidad de un pavimento asfáltico es la resistencia al paso de aire y agua hacia su interior, o a través de él, esta característica está relacionada con el contenido de vacíos de la mezcla compactada. Aunque el contenido de vacíos es una indicación del paso potencial de aíre y agua a través de un pavimento, la naturaleza de estos vacíos es más importante que su cantidad. El grado de impermeabilidad está determinado por el tamaño de los vacíos, sin importar si están o no conectadas, y por el acceso que tienen a la superficie del pavimento. Aunque la impermeabilidad es importante para la durabilidad de las mezclas compactadas, virtualmente todas las mezclas asfálticas usadas en la construcción de carreteras tienen cierto grado de permeabilidad. Esto es aceptable, siempre y cuando la permeabilidad esté dentro de los límites especificados. El cuadro cita ciertas causas y efectos relacionados con valores bajos de impermeabilidad para pavimentos asfálticos de graduación densa. 108 Cuadro 18. Mezcla Demasiado Permeable Causas Efectos Bajo contenido de asfalto. Las películas delgadas del asfálto Altos contenidos de vacíos en la mezcla causarán tempranamente un de diseño. envejecimiento y una desintegración de Compactación inadecuada. la mezcla. El agua y el aire pueden entrar fácilmente en el pavimento causando oxidación y desintegración de la mezcla. Resultara en vacíos altos en el pavimento, lo cual conducirá a filtración de agua y baja estabilidad. Fuente: Jurado (2011) Trabajabilidad La trabajabilidad está descrita por la facilidad con que una mezcla de pavimentación puede ser colocada y compactada. Las mezclas que poseen buena trabajabilidad son fáciles de colocar y compactar; aquellas con una mala trabajabilidad son difíciles de colocar y compactar. La trabajabilidad puede ser mejorada al modificar los parámetros del diseño de la mezcla, el tipo de agregado, y/o granulometría. Las mezclas gruesas (mezclas que contienen alto porcentaje de agregado grueso tienen una tendencia a segregarse durante su manejo, y también pueden ser difíciles de compactar. A través de mezclas de prueba en el laboratorio puede ser posible adicionar agregado fino, y tal vez asfalto, a una mezcla gruesa, para volverla más trabajable. En tal caso se deberá tener cierto cuidado para garantizar que la mezcla modificada cumpla con los otros criterios de diseño, tales como contenido de vacíos y estabilidad. Un contenido demasiado alto de relleno mineral también puede afectar la trabajabilidad. Puede ocasionar que la mezcla se vuelva viscosa, al dificultar su compactación. La trabajabiidad es especialmente importante en sitios donde se requiere colocar y rastrillar a mano cantidades considerables de mezcla, como por ejemplo 109 alrededor de tapas de alcantarillado, curvas pronunciadas y otros obstáculos similares. Es muy importante usar mezclas trabajables en dichos sitios. Las mezclas que son fácilmente trabajables o deformables se conocen como mezclas tiernas. Las mezclas tiernas son demasiado inestables para ser colocadas y compactadas de manera apropiada. Usualmente son el producto de una falta de relleno mineral, demasiada arena de tamaño mediano, partículas lisas y redondas de agregado, y/o demasiada humedad en la mezcla. Aunque el asfaltó no es la principal causa de los problemas de la trabajablildad, sí tiene algún efecto especial sobre esta propiedad. Debido a que la temperatura de la mezcla afecta la viscosidad del asfalto, una temperatura demasiado baja hará que la mezcla sea poco trabajable, mientras que una temperatura demasiado alta podrá hacer que la mezcla se vuelva tierna. El grado y el porcentaje de asfalto también pueden afectar la trabajabilidad de la mezcla. El cuadro cita algunas causas y efectos relacionados con la trabajabilidad de mezclas de pavimentación. Cuadro 19. Causas y Efectos de Problemas en la Trabajabilidad Causas Efectos Tamaño máximo de partícula grande. Superficie áspera difícil de colocar. Demasiado agregado grueso Difícil de compactar. Temperatura muy baja de mezcla. Agregado sin revestir, mezcla poco Demasiada arena de tamaño medio durable, superficie áspera difícil de Bajo contenido de relleno mineral compactar. Alto contenido de relleno mineral. La mezcla se degrada bajo la compactación, permanece blanda. Mezcla blanda altamente permeable. Mezcla muy viscosa, difícil de manejar, poco durable. Fuente: Jurado (2011) 110 Flexibilidad Es la capacidad de un pavimento asfáltico para acomodarse, sin que se agriete, a movimientos y asentamientos de la sub-rasante. La flexibilidad es una característica deseable en todo pavimento asfáltico debido a que virtualmente todas las sub-rasantes se asientan (bajo cargas) o se expanden (por expansión del suelo). Una mezcla de granulometría abierta con alto contenido de asfalto es, generalmente, más flexible que una mezcla densamente graduada de bajo contenido de asfalto. Algunas veces los requerimientos de flexibilidad entran en conflicto con los requisitos de estabilidad, de tal manera que se debe buscar el equilibrio de los mismos. Resistencia a la Fatiga La resistencia a la fatiga de un pavimente es la resistencia a la flexión repetida bajo las cargas de tránsito. Se ha demostrado, por medio de la investigación que los vacíos (relacionados con el contenido de asfalto) y la viscosidad del asfalto tienen un efecto considerable sobre la resistencia a la fatiga. A medida que el porcentaje de vacíos en un pavimento aumenta, ya sea por diseño o por falta de compactación, la resistencia a la fatiga del pavimento (el período de tiempo durante el cual un pavimento en servicio es adecuadamente resistente a la fatiga) disminuye. Asimismo, un pavimento que contiene asfalto que se ha envejecido y endurecido considerablemente tiene menor resistencia a la fatiga. Las características de resistencia y espesor de un pavimento, y la capacidad de soporte de la sub-rasante, tienen mucho que ver con la vida del pavimento y con la prevención de agrietamiento asociado con cargas de tránsito. Los pavimentos de gran espesor sobre sub-rasantes resistentes no se flexionan tanto, bajo las cargas, como los pavimentos delgados o aquellos que se encuentran sobre sub-rasantes débiles. El cuadro presenta una lista de causas y efectos que conducen a una mala resistencia a la fatiga. 111 Cuadro 20. Mala Resistencia a la Fatiga Causas Efectos Bajo contenido de asfalto Agrietamiento por fatiga Vacíos altos de diseño Envejecimiento temprano del asfalto, Falta de compactación seguido por agrietamiento por fatiga. Espesor inadecuado de pavimento. Envejecimiento temprano del asfalto seguido por agrietamiento por fatiga. Fuente: Jurado (2011) Resistencia al Deslizamiento Resistencia al deslizamiento es la habilidad de una superficie de pavimento de minimizar el deslizamiento de las ruedas de los vehículos, particularmente cuando la superficie está mojada. Para obtener buena resistencia al deslizamiento, el neumático debe ser capaz de mantener contacto con las partículas de agregado en vez de rodar sobre una película de agua en la superficie del pavimento (hidroplaneo). La resistencia al deslizamiento se mide en terreno con una rueda normalizada bajo condiciones controladas de humedad en la superficie del pavimento, a una velocidad de 65 km/hr. Una superficie áspera y rugosa de pavimento tendrá mayor resistencia al deslizamiento que una superficie lisa. La mejor resistencia al deslizamiento se obtiene con un agregado de textura áspera, en una mezcla de gradación abierta y con un tamaño máximo de 9.5 mm (3/8 pulgada) a 12.5 mm (1/2 pulgada). Las mezclas inestables que tienden a deformarse o a exudar (flujo de asfalto a la superficie) presentan problemas graves de resistencia al deslizamiento. El cuadro presenta una lista de causas y efectos relacionados con una mala resistencia al deslizamiento. 112 Cuadro 21. Poca Resistencia al Deslizamiento Causas Exceso de asfalto Efectos Exudación, poca resistencia al posibilidad de Agregado mal graduado o con mala deslizamiento. textura. Pavimento Agregado pulido en la mezcla hidroplaneo. liso, Poca resistencia al deslizamiento. Fuente: Jurado (2011) Presentación de la metodología de operación del plan de calidad para la elaboración de mezclas asfáltica en caliente producida en el Instituto de Vialidad y Transporte de Portuguesa (INVITRAP). La ejecución de un producto debe llevarse a cabo mediante procesos planificados previamente como garantía de que va a concluir de forma conforme, de que se van a cumplir los objetivos de calidad marcados y de que se va a conseguir la satisfacción del cliente. Si se vuelve a la definición de proceso, se observará que cada uno de ellos es una secuencia de actividades que tiene tanto elementos de entrada como resultados, y que los diferentes procesos están relacionados (los resultados de unos pueden actuar como entradas en otro). El entender cada proceso como una secuencia de actividades ayudará a la identificación de sus elementos de entrada y, a partir de ello, determinar las actividades, acciones y recursos necesarios para el proceso. El resultado de esta planificación debe presentarse de forma adecuada para la metodología de operación de la organización. 113 Plan de Calidad Documento que especifica: - Qué procedimientos y recursos asociados deben aplicarse - Quién debe aplicarlos y cuándo deben aplicarse en la elaboración de la mezcla asfáltica caliente. Actividades Identificar todas las actividades para la planificación de la realización del producto, es decir donde se asegura el cumplimiento de los requisitos de los clientes. Responsable Técnica/Equipo/Herramienta Establece quien es el responsable ante la organización de que la actividad se ejecute Identifica que técnica, equipo o herramienta se utiliza para realizar la actividad Documento Normativo Analiza cada una de las actividades definidas y establece cuales necesitan un documento normativo que especifique como desarrollarlas de manera exitosa Registro Especifica cuál es la evidencia de la ejecución de la actividad. Control - Características Identifica las características que debe cumplir el producto durante cada una de las actividades identificadas 114 Control -Especificaciones Establecer el valor ó especificación que debe cumplir cada una de las características que se identifico debían tenerse en cuenta al ejecutar la actividad. Control -Técnica/Equipo/Herramienta Referencia la técnica, equipo o herramienta que se utiliza para garantizar que la característica cumpla o concuerde con la especificación Control - Documento Normativo Define si para el control del cumplimiento de la especificación de la característica que se realiza con la técnica/equipo o herramienta definida es necesario contar con un documento normativo que especifique su ejecución. Frecuencia de Control Define con que frecuencia, utilizando la técnica, equipo o herramienta se debe verificar que la característica cumple con la especificación. Control - Responsable y Registro - Establece quien es el responsable del control del cumplimiento de la característica, teniendo en cuenta la especificación - Especifica cuál es la evidencia de la ejecución de la actividad 115 Complejo Industrial INVITRAP Producto: Mezclas de concreto asfáltico en caliente (MCAC) Alcance: Requisitos particulares para la producción (MCAC) densamente gradados. Objetivo de Calidad: Definir tipos de mezclas y tránsito. PLAN DE CALIDAD Nº 1 Actividad Definir tipo de mezcla Documento Responsable de entrada actividad Control de Registro Ingeniero Características INVEAS. inspector. generales 12- del de Ingeniero Tipos transito de Frecuencia utilizar conservar control Responsable Resultados En cada diseño Ingenieros proyectos máximo. granulom ensayo de mezcla laboratorio Laboratorio. Estructura etría ASTM proyectos Ingeniero granulométrica ASTM C- C-136 inspector 136 Laboratorio de proyecto. proyecto. 2 Registro a Ensayo de inspector. laboratorio. Medio a Tamaño nominal Oficina proyecto Ingeniero técnico 10-02 variable o característica Norma Parágrafo Recursos Norma Ingenieros Resultados Oficina Características Técnica Resultado de En cada diseño Ingenieros INVEAS proyecto medición proyectos, del transito de medición de mezcla proyectos inspector características del ingenieros medición alto, medio y inspector transito proyectos visual bajo. laboratorio inspector instrumen instrumento tal. parágrafo 10-04 12- de medición Fuente: Jurado (2011) 116 o Complejo Industrial INVITRAP Producto: Mezclas de concreto asfáltico en caliente (MCAC) Alcance: Requisitos particulares para la producción (MCAC) densamente gradados. Objetivo de Calidad: Materiales Agregados PLAN DE CALIDAD 3 4 Especificació n del agregado Combinación de diseños (CD) Normas INVEAS parágrafo 10-05 Normas INVEAS parágrafos 12-10-06 12-10-07 12-10-08 12-10-09 12-10-10 12-10-11 12- Ingeniero inspector Ingeniero proyectos Ingeniero técnico laboratorio Características generales de la especificación del agregado. Cantera, equipos de cribado y trituración, equipo para manejo del agregado. Tamices. Piedra picada. Grava picada. Arena natural. ASTM C-136 para la arena manufact urada. Especificacio nes del agregado. Resultado del ensayo ASTM C-136 Producción de agregados. Resultado del ensayo ASTM C-136 Ingenieros proyectos laboratorio inspector Estructura granulométrica de la combinación de diseño. Aprobación de agregados Laboratorio instrumentos de laboratorio según el respectivo ensayo. Ingenieros proyectos laboratorio inspector Fracción gruesa. Fracción fina Llenante mineral Tipo de mezcla Método ASTM D4791 ASTM C131 ASTM C88 COVENI N 1124 ASTM D4867(92) Resultados de los métodos de ensayos descritos en medio a utilizar. En cada diseño de mezcla en fase de combinación de diseño Ingeniero laboratorio. Proyecto inspector. de Ingenieros proyectos inspector laboratorio ente contratante Fuente: Jurado (2011) 117 de Complejo Industrial INVITRAP Producto: Mezclas de concreto asfáltico en caliente (MCAC) Alcance: Requisitos particulares para la producción (MCAC) densamente gradados. Objetivo de Calidad: Materiales Asfálticos PLAN DE CALIDAD Nº 5 Actividad Documento de entrada Responsable actividad Registro Recursos Laboratorio Especificación Normas Ingenieros Proyectos de INVEAS Proyectos Certificado de instrumentos parágrafos: Laboratorio calidad del según 12-10-12 Inspector proveedor. materiales asfálticos Control de variable o característica Medio a utilizar Registro a conservar Viscosidad. COVENI Resultados de En N 2053 y los despacho. laboratorio. 424. descritos En cada diseño Proyectista de inspector. Penetración. el Punto de ensayos respectivo inflamación. COVENI medio 12-10-13 ensayo. TFO N 1105 utilizar. Norma Personal RTFO COVENI COVENIN laboratorio. Ductilidad N 372 Solubilidad COVENI Peso especifico. N 2046 1670-95 COVENI N 2053 COVENI N 1123 COVENI N 1161 COVENI N 1386 Fuente: Jurado (2011) 118 Frecuencia control en a cada mezcla asfáltica. Responsable Ingeniero de Complejo Industrial INVITRAP Producto: Mezclas de concreto asfáltico en caliente (MCAC) Alcance: Requisitos particulares para la producción (MCAC) densamente gradados. Objetivo de Calidad: Mezcla Asfáltica PLAN DE CALIDAD 6 Métodos Resultados de En cada diseño Ingeniero ASTM D- los de mezcla. laboratorio. cemento 1559 descritos asfáltico. ASTM D- medio 3203 utilizar. Propiedades Normas Ingenieros Porcentaje optimo Laboratorio Porcentaje Marshall INVEAS Proyectos cemento asfáltico. instrumentos optimo parágrafos: Laboratorio según ensayo 12-10-14 Inspector a realizar. Ingenieros y Contenido Personal. vacíos. Densidad briquetas. Fuente: Jurado (2011) 119 de de ASTM Dde 1189 ensayos en Proyectos a inspector. de Complejo Industrial INVITRAP Producto: Mezclas de concreto asfáltico en caliente (MCAC) Alcance: Requisitos particulares para la producción (MCAC) densamente gradados. Objetivo de Calidad: Mezcla Asfáltica PLAN DE CALIDAD 7 8 Adherencia Formula trabajo de Normas Ingenieros Adherencia Laboratorio Adherencia Método Resultados de En el diseño de Ingeniero INVEAS Proyectos Resistencia instrumento Resistencia ASTM los mezcla laboratorio. parágrafos: Laboratorio de acuerdo al 3625(91) descritos 12-10-15 Inspector ensayo. ASTM D- medio 4867(92) utilizar. Normas Ingenieros Rangos Método Resultados de En el diseño de Ingeniero INVEAS Proyectos formula ASTM D- las variaciones mezcla laboratorio. parágrafos: Laboratorio trabajo. permisibles. 12-10-16 Inspector de de Variaciones la Oficina de proyectos permisibles Laboratorio granulometría. 1856 para Ingenieros Material material Laboratorio asfáltico. asfáltico. inspector proyecto. Fuente: Jurado (2011) 120 en ensayos en Proyectos a Inspector. Proyectos Inspector. de de Complejo Industrial INVITRAP Producto: Mezclas de concreto asfáltico en caliente (MCAC) Alcance: Requisitos particulares para la producción (MCAC) densamente gradados. Objetivo de Calidad: Planta mezcladora PLAN DE CALIDAD Nº Actividad Documento de entrada Responsable actividad 9 Calibración Normas Ingeniero de la Planta INVEAS Inspector. Mezcladora parágrafos: Ingeniero 12-10-23 planta. de Registro Recursos Control de variable o característica Registro a conservar Frecuencia control de Ingeniero y Inspector programa de Ingeniero Manuales de Etapa tolvas operación, montaje Motores construcción Personal técnico eléctricos Montaje inspección de planta Herramientas Reductores fabricante Instrumentos de Quemador medición Bombas Energía Tanques eléctrica Sistema Combustible eléctrico Especificacione Ingeniero Compuerta s del fabricante Inspector y de y Planta, condiciones de calibración. las Medio a utilizar Manuales del de Sistema hidráulico equipo Bandas transportadora Panel de control Sofware Fuente: Jurado (2011) 121 del la planta de Responsable Complejo Industrial INVITRAP Producto: Mezclas de concreto asfáltico en caliente (MCAC) Alcance: Requisitos particulares para la producción (MCAC) densamente gradados. Objetivo de Calidad: Preparación de la Mezcla. PLAN DE CALIDAD 10 Normas Ingenieros Temperatura material asfáltico al INVEAS Laboratorio viscosidad momento parágrafos: Planta material 12-10-43 Inspector asfáltico. Temperatura mezcla. del de la Operador de caldera. Operador de y del Durante la Ingeniero control. operación y planta Grafico Material producción de inspector Instrumentos de Viscosidad asfáltico. la planta. laboratorio medición Temperatura Ingenieros Temperatura COVENIN Hoja Operadores Viscosidad 1670-95 Caldera de Grafico operadores temperatura. Viscosidad caldera de planta. Gráficos. Temperatura. de planta. Fuente: Jurado (2011) 122 de Complejo Industrial INVITRAP Producto: Mezclas de concreto asfáltico en caliente (MCAC) Alcance: Requisitos particulares para la producción (MCAC) densamente gradados. Objetivo de Calidad: Preparación de la Mezcla. PLAN DE CALIDAD 11 Calentamiento del material asfáltico. Normas INVEAS parágrafos: 12-10-44 Ingeniero de planta. Ingeniero inspector. Operador de caldera. Operador principal de la planta. Temperatura del material asfáltico en tanques de almacenamiento Caldera Aceite térmico. Cemento asfáltico Bombas de recirculación. Tanques de almacenamiento . Indicadores de temperatura. Personal operador. Ingenieros Plantas Inspector. Fuente: Jurado (2011) 123 Temperatura del material asfáltico. COVENIN 1670-95 Grafico Viscosidad Temperatura Limites del proceso de calentamiento del material asfáltico. Constante inspección cada hora durante el proceso de producción. Operador de caldera. Operador principal de planta. Ingeniero de planta. Ingeniero inspector. Complejo Industrial INVITRAP Producto: Mezclas de concreto asfáltico en caliente (MCAC) Alcance: Requisitos particulares para la producción (MCAC) densamente gradados. Objetivo de Calidad: Preparación de la Mezcla. PLAN DE CALIDAD 12 13 14 Almacenamiento y alimentación de los agregados. Normas INVEAS parágrafos: 12-10-45 12-10-46 Ingenieros Inspector Operador PayLoader Calentamiento agregado Normas INVEAS parágrafos: 12-10-47 Ingeniero Laboratorio Inspector Planta Operador principal planta. del Temperatura de la mezcla al finalizar el proceso de mezclado. Normas INVEAS parágrafo 10-48 12- Ingenieros Planta Inspector Operador principal planta. de de de Resultados de la supervisión del almacenamiento y alimentación de los agregados. Operador Payloader. Ingeniero inspector. de Uniformidad en la granulometría. Segregación. Contaminación. Proyecto de instalación de la planta para verificar dimensiones de la superficie de almacenamie nto. Resultados de la supervisión del almacenamie nto y alimentación de los agregados. Constante durante el proceso de producción. Ingeniero de proyecto. Ingeniero inspector. Operador de payloader. Temperatura máximo de 170 ºC. Contenido de humedad < 1% de su peso. Planta de mezcla asfáltica en caliente. Operador principal. Ingenieros Plantas Inspector Laboratorio. Temperatura máxima del calentamiento del agregado -% de humedad del agregado. Instrumentos de medición de temperatura y humedad. Resultados de temperatura de calentamiento del agregado y humedad. Durante el proceso de producción. Ingenieros Planta Inspector Operador principal de planta laboratorio. Temperatura de la mezcla asfáltica Planta de mezcla asfáltica Instrumentos de medición de temperatura. Ingeniero planta Inspector Operadoras Temperatura final de la mezcla asfáltica Instrumentos de medición de temperatura Temperatura de la mezcla asfáltica. Durante el proceso de producción. Ingenieros Planta Inspector Operador principal de planta Fuente: Jurado (2011) 124 Complejo Industrial INVITRAP Producto: Mezclas de concreto asfáltico en caliente (MCAC) Alcance: Requisitos particulares para la producción (MCAC) densamente gradados. Objetivo de Calidad: Preparación de la Mezcla. PLAN DE CALIDAD 15 16 Tiempo de mezclado. Transporte Normas INVEAS parágrafos: 12-10-49 Normas INVEAS parágrafos: 12-10-50 Ingeniero Planta Inspector Operador principal planta. Tiempo mezclado de Ingenieros Inspector Jefe de transporte Operador de camión volteo Resultado de la supervisión de la condición de transporte. Software de proceso. Planta de mezcla asfáltica. Ingeniero planta inspector. Operador principal. Tiempo mezclado Camiones volteos. Operadores camiones volteos. Condiciones de la tolva. Aplicación de lona o encerado sobre la mezcla asfáltica. de Fuente: Jurado (2011) 125 de Software de proceso bajo la respectiva configuración . Tiempo mezclado. de Técnicas de supervisión. Resultados de la supervisión. Durante el proceso de producción de mezcla asfáltica. Ingenieros Planta Inspector Operador principal planta. Constante durante el transporte de la mezcla asfáltica. Ingeniero Inspector Jefe transporte. Operador volteos. de de de Glosario de Términos AASHTO Asociación Americana de Autopistas y Transporte (American Association of State and Highway Transportation). AGREGADO Un material granular duro de composición mineralógica corno la arena, la grava, la escoria, o la roca triturada, usado para ser mezclado en diferentes tamaños. Tipos: AGREGADO GRUESO - Agregado retenido en el tamiz de 2.36 mm (#8). AGREGADO DE GRADACIÓN GRUESA - Agregado cuya gradación es continua de tamaños gruesos hasta tamaños finos, y donde predominan los tamaños gruesos. AGREGADO DENSAMENTE GRADADO - Agregado con una distribución de tamaños de partícula tal que cuando es compactado, los vacíos que resultan entre las partículas, expresas como un porcentaje del espacio total ocupado, son relativamente pequeños. AGREGADO FINO - Agregado que pasa el tamiz de 2.36 mm (# 8). AGREGADO DE GRADACION FINA - Agregado cuya gradación es continua desde tamaños gruesos hasta tamaños finos y predominan los tamaños finos. AGREGADO DE GRADACION ABIERTA – agregado que contiene poco o ningún llenante mineral, y donde los espacios de vacíos en el agregado compactado son relativamente grandes. 126 AGREGADO BIEN GRADADO - Agregado cuya gradación va desde el tamaño máximo hasta un llenante mineral con el objeto de obtener una mezcla bituminosa con un contenido de vacíos controlado y alta estabilidad. AHUELLAMIENTO – surcos que pueden desarrollarse sobre un pavimento en los carriles de las ruedas. Los ahuellamiento pueden ser resultados de una consolidación o movimiento lateral de una o más capas de pavimento bajo efecto del trafico, o pueden ser generados por un desplazamiento de la superficie misma del pavimento. Pueden ocurrir bajo efectos del tráfico en pavimentos asfálticos nuevos que han tenido muy poca compactación durante su construcción, o como resultado de movimiento plástico de una mezcla que tiene muy poca estabilidad para resistir el tráfico. ASFALTO - Un material cementante, entre carmelito oscuro y negro, en el cual los constituyentes predominantes son bitúmenes que aparecen en la naturaleza o se obtienen en el procesamiento de petróleo. El asfalto es un constituyente, en proporciones variables, de la mayoría de petróleos crudos. ASTM - asociación Americana de Ensayo y Materiales (American Society Testing and Material). BANCO DE GRAVA - Grava que se encuentra en depósitos naturales y usualmente mezclada en mayor a menor cantidad con material fina como la arena o la arcilla, resultando en diferentes combinaciones; por ejemplo, arcilla gravosa, arena gravosa, grava arcillosa, y grava arenosa. BITUMEN - Un tipo de sustancie cementante de color negro u oscuro (sólida, semisólida, o viscosa), natural o fabricada, compuesta principalmente de hidrocarburos de alto peso molecular, siendo típicos los asfaltos, las breas (o alquitranes), los betunes y las asfálticas. 127 CAPA ASFÁLTICA DE FRICCIÓN DE GRADACIÓN ABIERTA - Una capa superficial de pavimento que consiste de una mezcla de planta con muchos vacíos, y que permite el drenaje rápido de aguas a través de la capa hacia la berma. La mezcla se caracteriza por un alto porcentaje de agregado grueso de un solo tamaño. Este tipo de capa evita el hidroplaneo, y proporciona una superficie resistente al desgaste. CEMENTO ASFALTICO - Un asfalto con flujo o sin flujo, especialmente preparado en cuanto a calidad y consistencia para ser usado directamente en la producción de pavimentos asfálticos. CHANCADO - La porción total sin tamizar que resulta de un triturador de piedra. CLINKER - Generalmente es un producto secundario fundido, total o parcialmente, que proviene de la combustión del carbón, aunque también abarca el clinker de lava y de cemento Pórtland, y la escoria y el ladrillo vítreo. COMPACTACION - El acto de comprimir un volumen dado de material en un volumen más pequeño. Muy poca compactación en ¡as capas asfálticas da pavimento puede generar una canalización da la superficie. Generalmente, la compactación se logra usando rodillos o cilindradoras. CONCRETO ASFALTICO - Una mezcla en caliente, muy bien controlada, de cemento asfáltico (de alta calidad) y agregado bien gradado (también de alta calidad), compactada muy bien para formar una masa densa y uniforme. CONSISTENCIA - Describe el grado de fluidez o plasticidad de un cemento asfáltico a determinada temperatura, La consistencia del cemento asfáltico varia con la temperatura; por lo tanto, es necesario usar una temperatura patrón cuando se esta comparando la consistencia de un cemento asfáltico con la de otro, La temperatura patrón es de 60° C (140° F). 128 GRIBAS DE PLANTA - Cribas localizadas entre el secador y las tolvas calientes, y que separan los agregados calientes en los tamaños apropiados. DEFORMACIÓN - La deformación de un pavimento es cualquier cambio que presente el pavimento respecto a su forma original. DENSIDAD - El grado de solidez que puede alcanzarse en una mezcla dada y que solo esta limitado por la eliminación total de las vacíos que se encuentran entre las partículas de la masa. DENSIFICAGIÓN - La acción que consiste en aumentar la densidad de una mezcla durante el proceso de compactación. DEPRESIONES DE LA RASANTE - Áreas locales bajas de tamaño limitado, que pueden o no estar acompañadas de agrietamiento. DESINTEGRACIÓN - La separación progresiva de partículas de agregado en el pavimento, desde la superficie hacia abajo o desde los bordes hacia el interior. La desintegración puede ser causada por falta de compactación, construcción de una capa muy delgada en periodos fríos, agregado sucio o desintegrable, muy poco asfalto en la mezcla, o sobrecalentamiento da la mezcla asfáltica. DUCTILIDAD - La habilidad de una sustancia de ser estirada o estrechada en forma delgada. Aun cuando la ductilidad se considera como una característica implante cemento asfáltico en muchas de sus aplicaciones, la presencia o ausencia de ductilidad es generalmente considerada más importante que el mismo grado de ductilidad. DURABILIDAD - La propiedad de una mezcla asfáltica de pavimentación que describe su habilidad para resistir desintegración por efectos ambientales o de tráfico. 129 Los efectos ambientales incluyen cambios en las características del asfalto, tales como oxidación y volatilización, y cambios en el pavimento y en el agregado debido a la acción del agua, incluyendo congelamiento y deshiela. ESCORIA DE ALTO HORNO - Un producto no metálico, compuesto esencialmente por silicatos y aluminio-silicatos de cal y otras bases, que se obtiene simultáneamente, en un alto horno, con la producción del hierro. ESTABILIDAD - La habilidad de una mezcla asfáltica de pavimentación de resistir deformación bajo tas cargas impuestas. La estabilidad es una función de la cohesión y la fricción interna del material. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO - Una estructura de pavimento con todas sus capas compuestas de mezclas de asfalto y agregado, o con una combinación de capas de asfalto y capas de agregado sin tratar, colocadas sobre una subrasante tratada o sin tratar. EXUDACIÓN - Es el flujo de asfalto hacia arriba en una pavimento asfáltico, resultando en una película de asfalto sobre la superficie. La causa más común es la presencia de mucho asfalto en una o más capas del pavimento, corno resultado de una mezcla de planta muy rica en asfalto, una capa sellante mal construida, una capa de imprimación o de liga muy pesada, o un solvente que esta arrastrando el asfalto hacia la superficie. Este fenómeno ocurre principalmente durante periodos ambientales muy callantes. FLEXIBILIDAD - La habilidad de un pavimento asfáltico para ajustarse a asentamientos en la fundación. Generalmente, un sito contenido de asfalto mejora la flexibilidad de una mezcla. 130 GRIETAS - Roturas en la superficie de una pavimento asfáltico Los tipos más comunes son: GRIETAS PIEL DE COCODRILO - Grietas interconectadas que forman una serie de pequeños bloques que semejan una piel de cocodrilo, y que son causadas por deformaciones (en el sentido de desplazamientos) excesivas de la superficie debido a subrasantes y/o capas inferiores inestables. GRIETAS DE JUNTAS DE BORDE - Son producto de la separación de la junta que esta entre el pavimento y la berma, y comúnmente son causadas por los ciclos secos y húmedos que ocurren en forma alterna debajo de la superficie de la berma. Otras causas son el asentamiento de la berma, la contracción de la mezcle, y los camiones que se montan en la junta. GRIETAS DE JUNTAS DE CARRIL - Son separaciones longitudinales a lo largo de la costura de dos carriles pavimentados, y son causadas por una costura débil en el momento de tender la capa adyacente de pavimento. GRIETAS DE REFLEXIÓN - Son grietas en las sobre capas que reflejan las trayectorias de grietas existentes en la estructura del pavimento subyacente. Son causadas por movimientos verticales u horizontales del pavimento subyacente, los cuales se deben a expansiones y retracciones por temperatura o cambios de humedad. GRIETAS DE RETRACCIÓN - Grietas interconectadas que forman una seria da bloques largos, usualmente con esquinas o ángulos agudos. Son causadas, frecuentemente, por cambios en volumen ya sea en la mezcla asfáltica o en la base granular o subrasante. GRIETAS DE DESLIZAMIENTO - Grietas en forma de media luna que apuntan en la dirección del empuje de las llantas sobre el pavimento. Estas grietas resultan cuando hace falta una buena ligazón entre la capa superficial y la capa subyacente. 131 IMPERMEABILIDAD - La capacidad de un pavimento asfáltico de resistir el paso de aire y agua dentro o a través del mismo. MALLA - La abertura cuadrada de un tamiz. MEZCLA ASFÁLTICA COLOCADA EN CALIENTE - Mezclas de planta que deben ser colocadas y compactadas a temperaturas elevadas. Para secar el agregado y obtener suficiente fluidez del asfalto (usualmente cemento asfáltico), ambos deben calentarse antes de ser mezclados - dando así origen a la expresión mezcla en caliente. ONDULACIONES Y DESPLAZAMIENTO - Son tipos de deformaciones en el pavimento. Las ondulaciones son una forma de movimiento plástico caracterizado por “onda” en la superficie del pavimento. El desplazamiento es una forma de movimiento platico que causa pandeo local en la superficie del pavimento. Este tipo de deformaciones ocurre, generalmente, en sitios donde el trafico para y arranca, en colinas donde los vehículos frenan en la bajada, en curvas agudas, o en lugares donde los vehículos golpean protuberancias en la carretera. También ocurre en capas asfálticas que no poseen suficiente estabilidad. La falta de estabilidad puede ser causada por una mezcla muy rica en asfalto, una mezcla con alta proporción de finos, una mezcla con agregado grueso o fino demasiado redondo o liso, por contaminación debido a un derrame de aceite, o por falta de ventilación cuando se colocan las mezclas usando asfaltos líquidos. PAVIMENTO ASFÁLTICO “FULL-DEPTH” - El termino “Full-Depth” (registrado por el instituto de Asfalto con la oficina de patentes de los Estados Unidos de América) certifica que el pavimento es del tipo en donde todas las capas por encima de la subrasante (mejorada o no) están compuestas de mezclas asfálticas. Un pavimento Full-Depth” se coloca directamente sobre la subrasante preparada. 132 PENETRACION - La consistencia de un material bituminoso expresada como la distancia, en décimas de milímetro (0.1mm), que una aguja patrón penetra verticalmente en una muestra de material, bajo condiciones especificas de carga, tiempo y temperatura. GRADOS DE PENETRACION - En los cementos asfálticos es un sistema de clasificación basado en la penetración a una temperatura de Z5grados Celsius. Existen cinco grados patrones de clasificación: 4050, 6030, 85 - 100, 120-150, y 200300. PERIODO MEDIO DE MEZCLADO - El intervalo de tiempo entre el comienzo de la apllcaci6n del asfalto y el momento en que se abre la compuerta de la mezcladora. PLANTA DE DOSIFICACION - Una planta de fabricación de mezclas asfálticas de pavimentación. En dicha planta los agregados son proporcionadas en la mezcla por medio de “carga” (cantidades ya pesadas) y el asfalto es suministrado por peso o volumen. PLANTA MEZCLADORA CONTINUA - Una planta de fabricación de mezclas asfálticas de pavimentación donde los agregados y el asfalto son proporcionados en la mezcla por medio de un sistema continuo de proporcionamiento volumétrico sin intervalos de carga definidos. POISE - Una unidad de centímetro-gramo-segundo de viscosidad absoluta, correspondiente a la viscosidad de un fluido en donde un esfuerzo de una dina por centímetro cuadrado es requerido para mantener una diferencia de velocidad de un centímetro por segundo entre dos planos paralelos del fluido, orientados en la dirección del flujo y separados por una distancia de un centímetro. 133 POLVO MINERAL - La porción de agregado fino que pasa el tamiz de 0.075mm (#200). RELLENO MINERAL - Un producto minera] finamente dividido en donde más del 70 por ciento pasa el tamiz de 0.075 mm (#200). La caliza pulverizada constituye el relleno mineral fabricado más común. También se usan otros polvos de roca, cal hidratada, cemento Pórtland, y ciertos depósitos naturales de material fino. RESISTENCIA A LA FATIGA - La habilidad do un pavimento asfáltico para resistir flexión repetida causada por el paso de las cargas de las ruedas. Generalmente, entre mas alto el contenido de asfalto, mayor será la resistencia a la fatiga. RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO - Es la habilidad de una superficie asfáltica de pavimento, particularmente cuando esta mojada, para resistir el deslizamiento o resbalamiento de las ruedas de los vehículos. Los factores que conducen a una alta resistencia al deslizamiento son generalmente los mismos que conducen a una alta estabilidad Entre los factores que más contribuyen esta un apropiado contenido de asfalto en la mezcla y una textura superficial rugosa del agregado. El agregado, en particular, también debe ser capaz de resistir el pulimento. Los agregados que contienen minerales que no pueden ser pulidos, y con diferentes características de desgaste y abrasión, proporcionan una continua regeneración de la textura del pavimento y. Por lo tanto, mantienen una superficie resistente al deslizamiento. SECADOR - Un aparato que seca los agregados y los calienta a la temperatura especificada. SOLUBILIDAD - Una medida de la pureza de un cemento asfáltico. La porción del cemento asfáltico que es soluble en un solvente específico tal como tricloroetileno. La 134 materia inerte tal como las sales, el carbón Ubre, o los contaminantes inorgánicos, es insoluble. STOKE - Una unidad de viscosidad cinemática, igual a la viscosidad de un fluido en poises dividida por la densidad del fluido en gramos por centímetro, cúbico. SUBBASE - La capa de una estructura de pavimento asfáltico que se encuentra inmediatamente debajo de la capa de base. Si el suelo de subrasante es adecuado, puede servir como capa de súbase. SUBRASANTE - El suelo preparado para sostener una estructura o un sistema de pavimento, Es la fundación de la estructura del pavimento. El suelo de subrasante es llamado a veces suelo de fundación. SUBRASANTE MEJORADA - Subrasante mejorada como plataforma de trabajo mediante (1) el uso de materiales granulares o estabilizantes como asfalto, la cal o el cemento Pórtland, o (2) el uso de cualquier capa o capas de material seleccionado o mejorado y colocado directamente sobre el suelo de subrasante existente. TAMIZ - Aparato, en un laboratorio, usado para separar tamaños de material, y donde las aberturas son cuadradas. TOLERANCIAS DE ENTREGA - Variaciones permitidas en las proporciones Exactas de asfalto y agregado que se descargan en el amasadero. TOLVAS DE ALMACENAMIENTO DE AGREGADO CALIENTE - Tolvas que almacenan los agregados calientes ya separados antes de su proporcionamiento final en el mezclador. 135 TOLVAS DE ALMACENAMIENTO DE AGREGADO - Tolvas que almacenan los tamaños necesarios de agregado y los alimentan al secador en las mismas proporciones requeridas por la mezcla final. TRABAJABILIDAD - La facilidad con que las mezclas de pavimentación pueden ser colocadas y compactadas. VACIOS - Espacios vacíos en una mezcla compactada rodeados de partículas cubiertas de asfalto. VISCOSIDAD - Es una medida de resistencia al flujo. Es un método usado para medir la consistencia del asfalto. VISCOSIDAD ABSOLUTA - método usar para medir viscosidad usando el poise como la unidad de medida. Este método hace uso de un vacío parcial para inducir flujo en el viscosímetro. VISCOSIDAD CINEMATICA - método usar para medir viscosidad usando el stoke como la unidad de medida. GRADOS DE VISCOSIDAD - Es un sistema de clasificación de cementos asfálticos basado en rangos de viscosidad a una temperatura de 60° 0 (140° F). Usualmente también se especifica una viscosidad mínima a 135° 0 (275° F). El propósito es de establecer valores limites de consistencia a estas das temperaturas. Los 600 0 (1400 F) se aproximan a la máxima temperatura de servicio de la superficie del pavimento asfáltico en los Estados Unidos de América. Los 135° 0 (275° F) se aproximan a la temperatura de mezclado y colocación de pavimentos de mezclas en caliente. Existen cinco grados de manto asfáltico basados en la viscosidad del asfalto original a 60° 0 (1400 F). VOLUMEN DE VACIOS: Cantidad Total de espacios vacíos en una mezcla compactada. 136 CAPÍTULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones Es tangible el deterioro de las principales arterias viales en Venezuela; organizaciones como el Instituto de Vialidad y Transporte de Portuguesa tienen la responsabilidad de superar esta situación desfavorable. El complejo industrial INVITRAP posee una organización y recursos, carece de un sistema de gestión de calidad o algún documento que forma parte de dicha gestión, que permita implantar, mantener el aseguramiento de calidad, a fin de garantizar que sus productos cumplan con determinados requisitos y especificaciones. Reconociendo que las especificaciones conducen a una mezcla asfáltica resistente, durable y confiable, en el complejo industrial INVITRAP el diseño del producto y control no esta definido y establecido, teniendo en consideración que el diseño es la base sobre la que se construye la calidad. Al no aplicarse un diseño, por supuesto que no existe la verificación mediante pruebas y análisis, herramienta esta que determina el cumplimiento de especificaciones, la seguridad, la confiabilidad. Asimismo, no identifica, planea, controla y registra el proceso de producción de mezcla asfáltica en caliente. En esta propuesta se ha diseñado un plan de calidad para la producción de mezcla asfáltica en caliente bajo los fundamentos y requisitos de las normas ISO 9000:2000 y 9001:2000, normas que una vez definidas y establecidas en la organización en cuestión, sin duda alguna se empezaran a observar cambios favorables a la situación actual que presenta la red vial en nuestro territorio. 137 Recomendaciones - La gerencia debe desarrollar y publicar una política de calidad; definiendo y expresando el compromiso de la alta dirección hacia la calidad, así como los objetivos de calidad de la organización. - Las políticas y objetivos de calidad deben ser conocidos y comprendidos en todos los niveles. - La organización de INVITRAP debe entender lo que quiere el cliente, asegurarle a este que se le puede satisfacer sus necesidades. - Los procesos por los cuales se obtiene el producto, deben ser planeados y controlados efectivamente en referencia a los fundamentos y requisitos de la norma ISO 9000:2000, ISO 9001:2000, esto contribuirá en asegurar su consistencia y calidad aceptable. - En el sitio de instalación de la planta debe proveerse un local para la instalación y funcionamiento del laboratorio de control de calidad, dotado con los equipos necesarios. 138 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Arias, F. (1997). El proyecto de investigación: Guía para su elaboración. 2da. Edición. Caracas. Episteme. Balestrini, M. (1987). Procedimientos Técnicos de la Investigación CIBER. Manual Planta de Asfalto Documental: Orientaciones para la presentación de informes, monografías, tesis, tesinas, trabajos de ascenso y otros. Caracas. Panapo. Hernández, S. R. y otros (2002). Metodología de la Investigación. México. Mc GrawHill Interamericana. Mix Design Methods for Asphalt Concrete and Other Hot Mix Tipes. The Institute, MS-2, May 1996. Norma INVEAS (Instituto Venezolano de Asfálto). Versión Revisada Diciembre 2004. Norma COVENIN. Agregados, Cementos Asfálticos, Mezcla Asfáltica caliente. Norma ISO 9000. (2000). Fundamentos y vocabulario. Norma ISO 9001(2000). Requisitos. Rivas, J. Metodología de la Investigación. Universidad Nacional Abierta. Resansil. Jornadas de Mezclas Asfálticas en Caliente. Agosto 2010. Silene Minaya -. Abel Ordóñez. Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos The Asphalt Institute. Principios de Construcción de Pavimentos de Mezcla Asfáltica en Caliente. Serie de Manuales Nº 22. Universidad Nacional Abierta (2007). Manual de Práctica Profesional. Módulo I 139 ANEXOS 140 NORMAS. ISO 9000:2000 Fundamentos y Definiciones. ISO 9001: 2000 Requisitos. INVEAS. Instituto Venezolano de Asfalto. NORMAS-ENSAYOS. ASTM C-136. GRANULOMETRÍA ASTM D-4791. % TROZOS ALARGADOS Y PLANOS. ASTM C- 131. DESGASTE DE LOS ANGELES. ASTM C-88. DESGASTE EN SULFATO DE MAGNESIO. COVENIN 1124. % EN PESO CARAS PRODUCIDAS POR FRACTURAS. ASTM D-4867(92). RESISTENCIA RETENIDA COVENIN 1670-95. CEMENTOS ASFALTICOS CLASIFICADOS. COVENIN 2053.VISCOSIDAD ABSOLUTA 60 ºC. COVENIN 424. VISCOSIDAD CINEMÁTICA 135ºC COVENIN1105 PENETRACIÓN 25ºC, 100 GR, 5 SEG. COVENIN 372. PUNTO INFLAMACIÓN CLEVELAND COPA ABIERTA ºC. COVENIN 2046 ENVEJECIMIENTO POR CAPA FINA TFOT. COVENIN 1123. DUCTIBILIDAD 25ºC 5CM/MIN, CM. COVENIN 1386 PESO ESPECIFICO A 25ºC. ASTM D-1559 ASTM D-3203 ENSAYOS MARSHAL. ASTM D-1189 141 ASTM 3625(91) ASTM D-4867(92) RESISTENCIA RETENIDA. ASTM D-1856 CONTENIDO DE MATERIAL ASFALTICO. NOTA: CUALQUIERA DE LAS NORMAS-ENSAYOS DESCRITAS TIENEN OTRAS EQUIVALENTES QUE PUEDEN SER SUSTITUIDAS. 142
