Infraestructura Vial
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ARGENTINA
UTILIZACIÓN DE CAUCHO DE NEUMÁTICOS EN MEZCLA ASFÁLTICA
DENSA EN OBRAS DE INFRAESTRUCTURA
Gerardo Botasso, Oscar Rebollo, Adrián Cuattrocchio, Cecilia Soengas
LEMaC Centro de Investigaciones Viales. Universidad Tecnológica
Nacional Facultad Regional, La Plata, Argentina 04
ESPAÑA
CARACTERIZACIÓN Y COMPACTACIÓN DE CENIZAS DE CENTRAL
TERMICA EMPLEADAS EN TERRAPLENES DE CARRETERAS
Miguel Ángel Calzada Pérez, Universidad de Cantabria, España
Ángel Vega Zamanillo, Universidad de Cantabria, España
Alberto Hernández Sanz, Universidad de Cantabria, España
Ignacio Pascual Montejo, Centro Tecn. Iglesias, España 13
ARGENTINA
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE: UN MEDIO PARA LA
VALORIZACIÓN DE RESIDUOS DE ARENAS DE FUNDICIÓN
Ing. Rosana G. Marcozzi, [email protected]
Prof. Jorge D. Sota, CIC - LEMIT, La Plata, Argentina
Ing. Rozana B. Banda Noriega, [email protected]
Lic. Roberto E. Miguel, CIC - CINEA UNCPBA, Tandil, Argentina 21
CUBA
LA ACCIDENTALIDAD EN LOS PASOS A NIVEL DE CUBA DURANTE EL
PERIODO 1991-2007
Dr. José M. Villaroel Castro
Centro de Investigación y Desarrollo del Transporte (CETRA), Cuba.
Ing. Oisy Hernández Menéndez
Instituto Superior Politécnico José A. Echevarría (ISPJAE), Cuba
Ing. Debrezeit Barreras Rabaul
Centro Provincial de Vialidad, Cuba. 30
PERÚ
EL ARBITRAJE Y LAS CONTROVERSIAS EN OBRAS VIALES-
MARC PERUANO
Ing. Nestor Wilfredo Huamán Guerrero
Pontificia Universidad Católica del Perú 38
Esta es una publicación del Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad de Costa Rica (LanammeUCR), ubicado
en la Ciudad de la Investigación, San Pedro de Montes de Oca, San José, Costa Rica. Tel.: (506) 2207-5423, Fax: (506) 2207-4440, Código Postal:
11501-2060 San José. Dirección electrónica: [email protected]. Los comentarios de los artículos firmados son responsabilidad de
sus autores. La revista Infraestructura Vial y el LanammeUCR no necesariamente comparten los criterios expresados en ellos. Esta revista está
indexada en Latindex (www.latindex.unam.mx)
En esta edición
Comité DirectorIng. German Valverde, MBA, M.Sc, LanammeUCR
Ing. Marcos Rodríguez, M.Sc., LanammeUCR
Directora EjecutivaIng. Tatiana Muñoz, LanammeUCR
Asesor EditorialEDITECA S.A.
Consejo EditorialIng. Víctor Cervantes, LanammeUCR
Ing. Mauricio Salas, LanammeUCR
Ing. Javier Zamora, LanammeUCR
Ing. Mónica Jiménez, LanammeUCR
DiagramaciónMauricio Bolaños, LanammeUCR
Foto de portada:
Ruta Nacional 01. Autopista Bernardo Soto
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 5
Reutilización, reciclaje y sostenibilidad de la infraestructura
Editorial
MSc. Ing. Marcos Rodrí[email protected]
Los estudios acerca de materiales y subproductos de las industrias en muchos países están dirigidos a la reutilización y el reciclaje de productos industriales y desechos sólidos para formular mezclas destinadas a la construcción y conservación de vías terrestres. Este esfuerzo de investigación debe seguir siendo incentivado por los países en la construcción de vías para lograr que los proyectos viales sean cada vez más amigables con el ambiente y que puedan realizar aportes más significativos en la calidad de vida del ciudadano.
Confiamos en que los artículos publicados en esta edición, permitan motivar el inicio de proyectos de investigación similares en cada país, que logren caracterizar sus propios residuos industriales y definir usos potenciales exitosos para estos desechos, que de otra forma pasarían a afectar el ambiente u obstruir el paisaje natural.
Las políticas públicas de gestión y desarrollo vial deben considerar la reducción, reutilización y el reciclaje como una de sus líneas principales de investigación y desarrollo, de modo que los grandes proyectos de infraestructura contribuyan con la producción de carreteras más ecológicas y más compatibles con el ambiente natural y social.
El diseño fundamentado de los pavimentos, de los taludes, los sistemas de drenaje y los sistemas de seguridad, así como la construcción y conservación efectivas también son requisito para lograr sostenibilidad y menor impacto ambiental de la construcción de vías terrestres, ya que así
se garantizan las inversiones de fondos hechas en estos proyectos y producen un beneficio social y económico más prolongado con el buen servicio de la vía.
Una gestión comprometida con la seguridad vial y el estudio técnico de accidentes en las carreteras, también es una área de sostenibilidad en el sistema de transporte para la cual debemos aportar más investigación y análisis, de manera que los impactos sociales y económicos sean mejor controlados.
Les instamos a continuar haciendo ingeniería vial con soporte en la investigación y desarrollo de materiales y métodos dirigidos a procurar la sostenibilidad de la construcción vial y el mejor servicio al usuario, este reto será permanente para todos los lectores y lectoras de esta revista en este siglo XXI que apenas iniciamos.
Manos a la investigación y a la obra!
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial6
Utilización de caucho de neumáticos en mezcla asfáltica densa en obras de infraestructura
Tecnologías constructivas
Resumen
El presente trabajo se plantea desde la perspectiva de la utilización de
residuos de neumáticos que están fuera de uso. Se conoce el problema
de sus depósitos en distintos países y la gran demanda de éstos como
residuos, la falta de legislación de los vertederos, y la proliferación de
enfermedades e insectos que se generan en ellos. Por estos motivos,
y aprovechando las nuevas tecnologías en maquinaria de fabricación
de ligantes asfálticos, es que se vio la necesidad de estudiar la
incorporación del polvo de neumáticos en ligantes asfálticos.
Desde el LEMaC, Centro de Investigaciones Viales, se impulsó la
propuesta de utilizar el polvo de neumáticos que la empresa Molicaucho
produce. A su vez, se planteó realizar la dispersión del caucho en la
refinería con que cuenta la empresa REPSOL – YPF en la ciudad de
Ensenada, para que luego de verificar su eficacia, realizar una mezcla
asfáltica densa para la utilización como capa de rodamiento.
Es así como, se estudiaron las principales características del asfalto
base, el caucho, la dispersión de ambos, los áridos para formular la
mezcla densa, la elaboración en planta industrial del asfalto – caucho,
su colocación en obra con un tramo experimental en la ciudad de La
Plata y la posterior verificación de la mezcla por medio de extracción
de testigos.
Palabras Claves: asfalto, caucho, mezcla densa
Abstract
The present work is raised from the utilization perspective of tire waste
that is out of use. It is well known the problem of its deposits in different
countries and the great demand of these as a waste, the lack of legislation
of rubbish dumps, and the proliferation of diseases and insects that are
generated in them. Taking advantage of the new technologies in asphalt
emulsion production machinery, it’s how we saw the need of a study of
the incorporation of tire dust into asphalt emulsions.
From the LEMaC, Center of Road Researches, the proposal of using
tire dust produced by Molicaucho was boosted. At the same time, the
process of making the rubber dispersion in the REPSOL-YPF refinery of
Ensenada was established, to make a dense asphalt mix for its use as
a bearing layer, not before checking out its efficacy.
This is how the main characteristics of the base asphalt and the rubber
were studied, as well as the dispersions of both of them, the arids to
make the dense mix, the production in an asphalt-rubber industrial
plant, its placing in the building site with an experimental section in the
city of La Plata and the subsequent verification of the mix through the
extraction of samples.
Key words: Asphalt, Rubber, Dense Mix
1. Introducción
Según la norma IRAM 6575 un asfalto es un material
aglomerante de color marrón oscuro o negro, cuyos
constituyentes predominantes son en un 99 % betunes,
que se encuentran en la naturaleza o se obtienen
procesando el petróleo.
Los cementos asfálticos provenientes del petróleo
están formados por los compuestos de alto peso
molecular. Estos compuestos son de estructura muy
compleja, siendo hidrocarburos y hetero compuestos
formados por carbono e hidrógeno acompañados de
pequeñas fracciones de nitrógeno, azufre y oxígeno y
frecuentemente de Ni, V, Fe, Mg, Cr, Ti, Co, etc.
Entre tanto, el caucho es una sustancia natural o sintética
que se caracteriza por su elasticidad, repelencia al agua
y resistencia eléctrica. El caucho natural se obtiene de
un líquido lechoso de color blanco llamado látex, que se
encuentra en numerosas plantas.
El caucho sintético se prepara a partir de hidrocarburos
insaturados.
En estado natural, el caucho aparece en forma de
suspensión coloidal en el látex de plantas productoras
de caucho. Una de estas plantas es el árbol de la especie
Hevea Brasiliensis, de la familia de las Euforbiáceas,
originario del Amazonas. Otra planta productora de
caucho es el árbol del hule, Castilloa elástica, originario
de México, muy utilizado desde la época prehispánica
para la fabricación de pelotas, instrumento primordial
del juego de pelota, deporte religioso y simbólico que
practicaban los antiguos mayas.
Fecha de recepción: 4 de marzo del 2008
Fecha de aprobación: 11 de julio del 2008
Gerardo Botasso, Oscar RebolloAdrián Cuattrocchio, Cecilia SoengasLEMaC Centro de Investigaciones VialesUniversidad Tecnológica Nacional Facultad Regional La [email protected]/lemac
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 7
El caucho sintético se obtiene por reacciones químicas,
conocidas como condensación o polimerización, a
partir de determinados hidrocarburos insaturados. Los
compuestos básicos del caucho sintético llamados
monómeros, tienen una masa molecular relativamente
baja y forman moléculas gigantes denominadas
polímeros. Después de su fabricación, el caucho
sintético también se vulcaniza (Seymur, R. B. et al,
1995).
El origen de la tecnología del caucho sintético se puede
situar en 1860, cuando el químico británico Charles
Hanson Greville Williams descubrió que el caucho
natural era un polímero del monómero isopreno, cuya
fórmula química es CH2-C(CH3)CH-CH2. Durante los
setenta años siguientes se trabajó en el laboratorio para
sintetizar caucho utilizando isopreno como monómero.
Los principales tipos de caucho sintético son: neopreno,
buna, caucho de butilo y otros cauchos especiales.
El caucho SBR, estireno butadieno más conocido
como caucho SBR es un copolímero (polímero formado
por la polimerización de una mezcla de dos o más
monómeros) del estireno y el 1,3-butadieno. Este es el
caucho sintético más utilizado a nivel mundial.
2. La composición del caucho de neumático
recuperado
El caucho utilizado en esta experiencia fue provisto
por la empresa Molicaucho S.A. ubicada, en la calle
Villaguay 1174 de la localidad de La Tablada, Provincia
de Buenos Aires, República Argentina.
La empresa trabaja en un 80% con caucho recolectado
de todo el país de las principales empresas dedicadas
al recauchutaje de neumáticos.
Se selecciona el menor tamaño de molienda que pasa
el 100% la malla 25 de ASTM (710 micrómetros). Este
tamaño es el menor que se ha podido lograr con la
tecnología descrita. Menores tamaños implicaría sumar
un sistema de molienda criogenético con nitrógeno no
disponible en el país, a escala industrial ( Ver foto Nº1).
Fotografía 1Tamaños de las moliendas de caucho
G 3 pasa malla 8 01 pasa malla 18 S E pasa malla 25
Fotografía 2(A) Vista de depósito de neumáticos en New York (1992)
(B) Vista en Municipio en el gran Buenos Aires (2006)
(A) (B)
Composición del caucho
La cinética de degradación de materiales puede ser
estudiada mediante la técnica de termogravimetría TGA.
Mide la pérdida de peso de una muestra en función del
tiempo y la temperatura.
La degradación del caucho presenta dos etapas de
reacción en condiciones isotérmicas.
Los componentes principales encontrados y
diferenciados por esta técnica son:
NR: Caucho natural
SR: Caucho sintético
BR: Caucho poli-butadieno
PLZ: Aditivos y plastificantes
El contenido de humedad al recibir la muestra fue de 2
% peso.
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial8
Fotografía 3 Vista del dispersor en su conjunto, rotor y estator
Tabla 1 Caracterización del cemento asfáltico
Ensayo Unidad CA - 20CA - 20 + 8%
de caucho
Penetración 1/10 mm 79 44
Punto de ablandamiento oC 47 56
Recuperación elástica Lineal % 16 21
Recuperación elástica Torsional % 8 33
Ductilidad a (25 oC, 5 oC resp.)
cm 112 15
Viscosidad (60 oC), 1 rpm, S29, (P) dPa s 2100 -
Viscosidad (135 oC), 10 rpm, S21, (P) dPa s 4,12 10,11
Viscosidad (150 oC), 10 rpm, S21, (P) dPa s 2,07 5,06
Viscosidad (170 oC), 10 rpm, S21, (P) dPa s 0,98 2,39
Viscosidad (190 oC), 10 rpm, S21, (P) dPa s 0,532 1,20
Punto de Inflamación oC 228 235
Índice de penetración -0,9 -0,1
Mod. Corte G*(58 oC,88 oC resp.
kPa 2,30 2,22
Ángulo de fase δ o 83 72
Corte dinámico Factor G*/sen δ kPa 2,32 2,33
RTFOT - Determinadores sobre el residuo después de envejecido
Penetración 1/10 mm 70 35
Punto de ablandamiento oC 50 60
El polvo de neumático fue secado en un horno
convencional de laboratorio a 105°C por 24 horas.
La muestra pulverizada y clasificada se mantuvo en
desecador a temperatura ambiente para evitar la
contaminación de la muestra.
Termogravimetría: Modo cuasi-isotérmico
Los datos experimentales muestran 7 picos
principales:
Los 2 primeros muestran una pérdida del 12 %
peso y pueden ser asignados a la volatilización
de plastificante.
El tercer y cuarto picos corresponden al NR
y BR, respectivamente con un 10 % peso de
cada uno.
El quinto es asignado a la descomposición de
la mezcla NR con SBR (11 % peso).
El sexto y séptimo con una contribución del 22
% peso representan al BR.
El residuo final de la muestra es del 37 %
peso, el cual corresponde a carbón fijo y un 5
% en peso de cenizas.
La forma de recuperar neumáticos en la
República Argentina (Ver Foto Nº 2), es por el
proceso de trituración a temperatura ambiente,
tanto en plantas fijas como móviles.
Hay dos sistemas básicos para usar el caucho del
desecho en procesos de fabricación de mezclas
asfálticas en caliente.
Los sistemas de incorporación son:
a. Proceso por vía seca.
b. Proceso por vía húmeda.
En estos procesos de molienda habrá diferentes
grados de separación de las fracciones presentes tales
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 9
como telas, mallas metálicas y el caucho propiamente
dicho. Las granulometrías obtenidas serán también
diferentes en función del tipo de molino utilizado y las
características ambientales del proceso.
La incorporación del caucho triturado por vía seca se
hace en las tolvas de agregados de las usinas asfálticas
o en las cintas transportadoras de áridos. De esta forma
el caucho triturado actúa en la mezcla de áridos y asfalto
como un agregado más, no modificando al asfalto
prácticamente, ya que no están dadas las condiciones
de temperatura y energía de mezclado necesarias para
tal fin.
La mezcla asfáltica obtenida puede obtener mejoras en
su comportamiento mecánico y en su durabilidad, pero
los efectos obtenidos son inferiores a los alcanzados
con la incorporación del caucho por vía húmeda.
3. Micro dispersión de caucho por vía húmeda
La micro dispersión de caucho por vía húmeda es la
tecnología utilizada en el presente trabajo.
La vía húmeda garantiza una adecuada interacción
entre las fracciones de caucho y las fracciones
malténicas y resinosas del asfalto, dándose el proceso
de humectación e hinchamiento. Se busca de esta forma
lograr que el caucho pueda interactuar con el asfalto y
lograr la modificación de este.
El sistema de micro dispersión planteado a escala de
laboratorio se ha diseñado en acero inoxidable, según
se muestra en la Foto Nº 3.
El porcentaje de caucho a incorporar al cemento
asfáltico, se ha determinado haciendo las siguientes
consideraciones:
a. La mayor cantidad que garantice estabilidad
en la dispersión: Se ha observado microfotografía de la
dispersión y ensayo de estabilidad al almacenamiento.
b. Un porcentaje que permita un comportamiento
similar a un AM3 según la clasificación de la norma
IRAM 6596/00. Se destaca la palabra “similar” pues las
expectativas no son siquiera cumplir exactamente con
las mismas, sino utilizarlo como referencia de entorno.
El sistema asfalto-caucho como se ha definido no
pretende ser un sistema idéntico a un asfalto modificado
y seguir los lineamientos de las clasificaciones
nacionales e internacionales. Los parámetros centrales
Fotografía 4Muestra de las partículas de caucho semi-humectadas
Tabla 2Composición del cemento asfáltico
Asfaltenos %
Saturados %
N-A%
P-A%
Ic
Asfalto CA-20
5,69 25,2 56,91 10,1 0,46
CA-20 luego
RTFOT6,1 25,3 55,0 9,1 0,49
Tabla 3Estabilidad al almacenamiento 3 días
Estabilidad al almacenamiento 3 días
ENSAYOLímite ASTM D 36
IRAM 6576
Def. de penetración (1/10 mm) 4 5
Dif. de ablandamiento (oC) 8 10
TamizAbert.Mm
Mínimo%
Mezcla%
Máximo%
1 25400 100 100,0 100
3/4 19100 80 94,7 95
1/2 12700 65 79,7 85
4 4760 45 47,4 62
10 2000 30 35,5 43
40 430 14 16,8 26
100 150 7 8,1 14
200 74 3 5,0 6
Tabla 4Mezcla de agregados
considerados son penetración, punto de ablandamiento,
recuperaciones elásticas, ductilidad, envejecimiento. El
porcentaje de caucho es de 8 % en peso del ligante
asfáltico.
La Tabla Nº 1 muestra las caracterizaciones del cemento
asfáltico (CA – 20) y del cemento asfáltico + el 8 % de
polvo de caucho.
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial10
Gráfico 1 Curva granulométrica
Tabla 5 Relaciones volumétricas Marshall
Densidad Marshall
gr/cm3
Densidad Rice
gr/cm3
Vacíos
%
Vacíos agregado mineral
%
Relación Betún Vacíos
%
Número golpes
por cara
2,410 2,510 3,98 15,79 74,6 75
Tabla 6 Valores mecánicos Marshall
Estabilidad1 hora
KN
Fluencia
mm
Relación Estabilidad
Fluencia KN/mm
Estabilidad remanente24 horas
%
10,08 3,00 3,36 98
La Tabla Nº 2 muestra la composición del cemento
asfáltico base y luego del ensayo de envejecimiento
acelerado RTFOT, a fin de observar la pérdida de
volátiles por acción del mezclado.
Tabla 7 Valores de tracción indirecta por medio del Test de Lottman modificado
a 25 oC
Tensión de roturaProb. sin acond.
Kg/cm2
Tensión de roturaProb. acond.
Kg/cm2
Resistencia Conservada TSR
%
13,1 13,0 99,2
Asfalto-caucho Asfalto convencional
WTS (mm*103) 0,038 0,144
RD (mm) 1,35 4,14
PRD (mm*mm-1) 0,027 0,082
Tabla 8 Parámetros WTT
Microscopía de fluorescencia óptica
Esta técnica permite la utilización de un amplio espectro
de longitudes de onda, visibles y no visibles. Es una
técnica utilizada para visualizar y diferenciar mezclas
de bitumen con ciertos polímeros. Fue esta técnica la
utilizada para visualizar la microdispersión.
En la Foto Nº 4 se puede observar la microdispersión del
caucho en las condiciones de mezclado especificadas.
La muestra de asfalto - caucho se tomó y analizó a las
72 horas (3 días) de elaborada la dispersión, a modo de
ver cuál sería el estado en un tiempo que se estimó como
razonable desde que se produce el asfalto - caucho
hasta que se utilizará en la obra. Mayores tiempos de
exposición presentaron dispersiones menos estables.
Para valorar la estabilidad al almacenamiento se
realizaron los ensayos detallados en la Tabla Nº 3.
Se considera a la microdispersión estable a esa edad y
se puede observar un cierto grado de humectación de
las partículas.
3. Diseño de la mezcla asfáltica
La dosificación de agregados se realizó limitando el
contenido de árido natural en un 7 %, los valores de
la mezcla de agregados se detallan en la Tabla Nº 4.
En el gráfico Nº 1 se ilustra la curva granulométrica de
los agregados y sus límites. El contenido de asfalto -
caucho en la mezcla fue de 4,9 % en peso.
En el diseño de la mezcla se utilizó el método Marshall.
En la Tabla Nº 5 se volcaron las relaciones volumétricas
obtenidas y en la Tabla Nº 6 los valores mecánicos que
se obtuvieron.
Test de Lottman modificado para verificación de la
adherencia
El Test de Lottman modificado ha sido propuesto para
la valoración de la adherencia de la mezcla en su real
situación, con las condiciones que fija el procedimiento de
ensayo. En la Tabla Nº 7 se muestran los resultados.
Ensayo de Wheel Tracking Test
A efectos de valorar el comportamiento frente a las
deformaciones plásticas permanentes, se ha realizado
el ensayo dinámico de Wheel Tracking Test con la misma
mezcla de agregados con el asfalto base y el asfalto
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 11
- caucho. La Tabla Nº 8 y el Gráfico Nº 2 demuestran
tales resultados.
A partir del ensayo de Wheel Tracking podemos confirmar
una mejora en la resistencia a las deformaciones
permanentes de la mezcla asfáltica correspondiente al
asfalto - caucho.
Este aspecto se sustenta esencialmente en dos pilares:
la mayor rigidez que el ligante le aporta y la mayor
respuesta elástica, condiciones de suma importancia si
de deformaciones permanentes se trata.
En este tipo de evaluaciones no es de suma importancia
el valor absoluto que se logra alcanzar, dado que a partir
Gráfico 2Def. - No pasadas
Fotografía 5Fabricación y colocación de la mezcla densa en caliente con asfalto
caucho
de éste es imposible poder realizar una extrapolación a
escala “in - situ”; de todos modos, la información que
se obtiene a nivel relativo, sí nos permite inferir una
clara mejora del asfalto - caucho respecto del ligante
convencional en los aspectos relacionados con la
rigidez y la elasticidad del concreto asfáltico.
4. La aplicación en obra
Luego de diseñada la mezcla, la empresa Repsol - YPF
microdispersa el caucho en el asfalto en su planta de
la localidad de Ensenada, y es trasladado a la planta
asfáltica. Respetando los valores obtenidos de la
estabilidad al almacenamiento, se dispuso de un tiempo
de 2 días entre la modificación y la colocación en obra
de la mezcla.
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial12
Se tuvo especial cuidado en el control de temperaturas
de mezclado y colocación.
El tramo a pavimentar es la Calle 19 entre 508 y 511 de
la ciudad de La Plata.
La fotografía Nº 5, muestra parte del proceso de
fabricación y colocación.
ZonaEspesor Medio
EmEspesor Proyecto
Ep(Em*Ep)*100
No cm. cm. %
1 6,02 5,00 120,4
2 6,51 130,2
3 5,32 106,4
4 5,04 100,8
Tabla 9 Espesor sobre los testigos
Zona
Densidad media
Dm
Densidad Marshall comparativade la zona
Dmc
% de compactación
(Dm*Dmc)*100
No gr*cm-3 gr*cm-3 %
1 2,362 2,405 98,21
2 2,358 98,05
3 2,363 98,21
4 2,370 98,54
Tabla 10 Porcentaje de compactación
Zona
Densidad media
Dm
Densidad Rice comparativade la zona
Dmc
Vacíos rice iniciales
[1-(Dm/Dr)]*100
No gr*cm3 gr*cm-3 %
1 2,362
2,505
5,71
2 2,358 5,87
3 2,363 5,67
4 2,370 5,39
Tabla 11 Vacíos rice iniciales
Densidad Marshall de los Testigosgr*cm-3
Tracción Indirecta de los TestigosKg*cm-2
2,353 7,7
2,361 8,3
2,380 8,6
2,391 9,1
Tabla 12 Resistencia a la tracción indirecta
5. Los controles de obra
Para el proceso de fabricación y construcción se
diseñaron especificaciones técnicas particulares
(especiales para la experiencia piloto). En ellas se
fijaron los controles de obra.
Se puede decir que los valores obtenidos en obra en
cuanto a:
Valores Marshall mecánicos y volumétricos
Test de Lottman modificado
Wheel Tracking Test
Granulometrías
Contenidos de ligante
Cumplieron con los límites de las especificaciones
fijados, siendo ampliamente satisfactorio.
Se suma en base a la experiencia desarrollada por
Martinez A. et al 2002 en exigir a los testigos extraídos
aparte de los valores de espesor y densidad un factor
de calidad que se define como sigue:
Control sobre testigos extraídos
El último control que se realizó en la obra fue la
extracción de testigos con el fin de controlar el espesor
del pavimento, y el índice de compactación. En las
tablas Nº 9, 10, 11 y 12 se pueden observar los valores
arrojados en el control de calidad. En la Tabla Nº 13 se
muestran los valores obtenidos, los cuales cumplen con
los requisitos especificados.
El gráfico Nº 3 muestra la correlación entre la resistencia
a tracción indirecta de los testigos seleccionados (1 por
cada zona) y la densidad de compactación de cada uno,
siendo b = 32,442.
Para este trabajo se tomó el 95% de la compactación,
es decir % C = 95.
La Tabla Nº 13 indica el factor de calidad de esta obra;
el valor aconsejable debe estar comprendido entre 3 y 4
gr*cm-2, por lo que el factor de calidad es aceptable.
6. Conclusiones
Se ha podido concretar la producción de asfalto-caucho
a escala industrial, por vía húmeda.
La ciudad de La Plata cuenta con su primer tramo de
pavimento ecológico.
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 13
• Existe en Argentina disponibilidad de
caucho procedente de recuperaciones de neumáticos
suficientes como para abastecer a la industria vial del
país. Se ha descrito en particular la sencillez de contar
con caucho proveniente del pulido que se le realiza a
los neumáticos que van a ser recapados.
Se hace especial hincapié en cómo se debe caracterizar
en forma completa un ligante asfáltico y un modificador
como lo es el caucho reciclado de neumáticos fuera
de uso. En tal sentido se puede decir que resultan
relevantes realizar las siguientes consideraciones:
-Análisis químico de las fracciones que componen el
ligante. Viscosidad a diferentes temperaturas.
-Comportamiento reológico del ligante.
-Caracterización del caucho reciclado.
La cantidad de caucho a incorporar se ha definido en
8 %, ha surgido de la “tensión” entre la estabilidad de
la dispersión y el máximo grado de modificación para
garantizar el mejor rendimiento desde el punto de vista
reológico.
Se plantea una forma de caracterizar el ligante antes de
ser modificado. Ahora se plantea en el paso siguiente
los parámetros principales que permitan valorar:
• La estabilidad de la dispersión. El ensayo
de estabilidad al almacenamiento ha demostrado que
estimando como máximo una adición del 8 %, no se
cumple con los valores exigidos para 5 días de exposición
del ligante a 163 ºC. Es por ello que con esa máxima
adición se ha podido asegurar un tiempo máximo de
tres días de estabilidad en condiciones de dispersión
de laboratorio. Se esperaba que las condiciones de
dispersión en refinería fueran óptimas.
• La recuperación elástica por torsión. Este
parámetro es significativo a la hora de valorar la eficiencia
del proceso de modificación. Los valores logrados del
orden del 30% fueron un gran aliciente, máxime si se
considera que se partió de valores del orden del 10%.
Al hacer esta experiencia, se comenzó a vislumbrar que
se estaba dando una nueva gama de modificación, que
no iba a encuadrar en las clasificaciones realizadas por
la norma IRAM como AM-i sino que era muy posible
comenzar a ver un nuevo sistema denominado asfalto-
caucho.
• Microscopía de fluorescencia óptica.
El parámetro que se comportó como un verdadero
Gráfico 3Correlación Rt - Dt
Tabla 13Factor de calidad
Promediode los testigos
(Rt)
Promedio de las probetas
(Rp)
Factor de CalidadFC= [Rp-(100-%C)xb]-Rt
gr*cm-2 gr*cm-2 gr*cm-2
8,4 13,8 3,8
Fotografía 6Cartel del pavimento ecológico
aliciente, fue la observación de las microfotografías
obtenidas en el microscopio de fluorescencia óptica,
las cuales arrojaron imágenes de un cierto grado de
humectación del caucho reciclado. No se esperaba
en base a la bibliografía que esto ocurriera, marcado
especialmente por el proceso de vulcanizado de los
gránulos de caucho. Esto evidencia que el ligante
disponía de fracciones resinosas suficientes y que el
sistema de microdispersión del laboratorio diseñado es
eficiente.
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial14
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4. MARTINEZ A., PEREZ GIMENEZ F., BIANCHETTO
H., DAGUERRE L.,NOSETTI, A. (2005). Caracterización
Mecánica de testigos de concreto asfáltico mediante el ensayo
de tracción indirecta. Experiencias en España y Argentina.
ENSAYOS UNIDAD
ASFALTO-
CAUCHO
MIN. MAX.
NORMA
IRAM
ENSAYO SOBRE EL ASFALTO ORIGINAL
Penetración (25oC, 100 g, 5 s) dmm. 40 60 6576
Ductilidad (5oC, 5 cm/min) cm. 10 -- 6579
Punto de ablandamiento oC 58 -- 6841
Recup. Elástica por torsión
25 oC% 20 6830
PuntodeInflamaciónV.A. oC 235 -- 6555
Viscosidad Rotacional a 170 oC cP 200 -- 6837
EnsayodeestabilidadalalmacenamientoModificado
3 días en vez de 5 días
Diferencia de penetración Dmm. -- 10 6576
Diferencia punto
ablandamientooC -- 8 6841
Ensayo película delgada RTFOT
Pérdida por calentamiento %p -- 1
Penetración retenida a 25 oC %p.o. 65 -- 6576
• Se opta por una mezcla densa con husos
granulométricos diseñados específicamente en esta
Tesis en base a información del PG3 español. El criterio
central es la resistencia de la misma a las deformaciones
plásticas permanentes.
• En la valoración de la integridad de la mezcla,
y la afinidad árido-ligante se propone conocer en
detalle al ligante y al árido. El ligante fue caracterizado;
en cuanto a los áridos se plantea la utilización de un
análisis petrográfico que permita observar los minerales
componentes y el grado de acidez de los mismos. Estas
variables tienen plena incidencia sobre la adherencia
del mastic asfáltico, conformado por ligantes, finos y
fillers, al agregado.
• Se introduce como recomendación de este
proceso de diseño, la utilización del Test de Lottman
modificado, como lo es la utilización de la curva real
de la mezcla utilizada. Se recomienda como factor de
control de la adherencia el uso de esta metodología
a partir del valor de resistencia conservada una vez
sometidas a las condiciones térmicas que propone el
método.
• La resistencia a las deformaciones plásticas
permanentes, ahuellamiento, es la variable central
utilizando un instrumental adquirido recientemente en
el LEMaC. Se señalan las principales variables que
inciden sobre este parámetro. Se plantea un sistema
de compactación y se realizan determinaciones sobre
la mezcla con el asfalto sin la adición y con el asfalto-
caucho.
Se proponen las siguientes especificaciones a fin de
poder utilizar el sistema asfalto caucho en obra, según
se detalla en la Tabla Nº14.
Agradecimientos
A la empresa Repsol YPF por la modificación del ligante
y la colaboración en el proceso de caracterización.
A la Municipalidad de La Plata, por haber permitido la
realización de esta experiencia.
A la empresa Molicaucho S.A. por la disposición del
caucho de neumáticos.
Tabla 14 Especificaciones recomendadas
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 15
Caracterización y compactación de cenizas de Central Térmica empleadas en terraplenes de carreteras
Vulnerabilidad geotécnica
Resumen
La escasez de recursos energéticos y de materias primas aconseja
un aprovechamiento de los desechos y subproductos industriales. Un
campo en el que se pueden emplear es en la construcción de carreteras,
consiguiendo soluciones estructurales válidas y económicas, capaces
de mejorar el entorno y el medioambiente.
En el presente artículo se exponen los resultados y conclusiones de
un estudio de caracterización realizado sobre cenizas procedentes de
dos centrales térmicas españolas, situadas en las localidades de Soto
de Ribera y Aboño (Asturias, España), para su posible aplicación en la
construcción de terraplenes y rellenos de carreteras.
Palabras clave: ceniza, terraplén, compactación, capacidad portante,
reciclaje
Abstract
The shortage of energy resources and raw materials advises to use
industrial wastes and subproducts. One area where they can be used is
in road construction, getting valid and economical structural solutions,
capable of improving the land and the environment.
In this paper, the results and conclusions of a study of ashes
characterization from two thermal power plants in Spain, located in the
towns of Soto de Ribera and Aboño (Asturias, Spain) are described, for
its possible application in the construction of road embankments and
fillings.
Key words: Ash, Embankment, Compaction, Bearing Capacity,
Recycling
1. Introducción
En los últimos años, debido a la creciente demanda
de energía en España y en el mundo, las industrias
energéticas han incrementado su producción
considerablemente.
En el caso de las centrales térmicas que utilizan carbón
como combustible, el consumo energético ha supuesto
un incremento notable en la producción de desechos
provenientes de este tipo de industrias. Estos desechos
(escoria de carbón, cenizas volantes,…), suponen un
volumen anual importante de materiales que deben ser
almacenados y tratados convenientemente teniendo
en cuenta las exigencias ambientales actuales. Por
lo tanto, el aprovechamiento de estos desechos
industriales en la construcción civil supone una opción
más que interesante para dar una salida económica
y funcional a los problemas derivados de la gestión
ambiental de los residuos, los cuales hoy en día exigen
costosas medidas de reducción de emisiones, vertidos
controlados, grandes zonas de acopio, contaminación
paisajística, etc.
El objetivo principal del estudio realizado, trata de
introducir y validar el material (ceniza) procedente de
los quemadores de carbón de centrales térmicas en
forma tal que sea posible su aplicación como material
de relleno en terraplenes y formación de explanadas,
dentro del marco normativo existente, y así extrapolar
los resultados particulares del estudio a otras cenizas
con características similares. Para ello, se ha realizado
un programa de ensayos adecuado y un análisis
comparativo de dos cenizas de diferente naturaleza,
para su clasificación y determinación de su idoneidad o
no en la construcción de infraestructuras viales.
Posteriormente, se ha realizado un estudio de
compactación y capacidad portante de las cenizas
procedentes de centrales térmicas, considerando
diferentes variables, a fin de acotar un rango adecuado
de utilización por parte de las empresas constructoras
de carreteras.
2. Ensayos de caracterización
Se han realizado una serie de ensayos comúnmente
utilizados para la caracterización de suelos, orientados
a definir las propiedades físicas y químicas básicas de
las cenizas estudiadas. Éstos fueron los siguientes:
Miguel Ángel Calzada PérezUniversidad de Cantabria. Santander, España. [email protected]Ángel Vega ZamanilloUniversidad de Cantabria. Santander, España. [email protected] Pascual MontejoCentro Tecn. Iglesias. Asturias, España. [email protected] Alberto Hernández SanzUniversidad de Cantabria. Santander, España. [email protected]
Fecha de recepción: 21 de diciembre del 2007
Fecha de aprobación: 09 de julio del 2008
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial16
•Caracterización química y mineralógica:
-Análisis químico.
-Difracción de rayos “X” para determinación
de elementos traza y elementos mayoritarios.
-Ensayo de puzolanicidad para cementos
UNE-EN 196-5.
•Caracterización física y clasificación de suelos:
-Granulométrico de suelos por tamizado UNE
103-101/95.
-Densidad relativa y absorción de los áridos
UNE-EN 1097-6.
-Densidad aparente y porosidad. UNE-EN
1097-3.
-Hinchamiento libre UNE 103-601/96 y
colapso en edómetro.
-Determinación de límites de Atterberg. UNE
103-103/94 y UNE 103-104/93.
-Equivalente de arena. UNE 103-109/95.
2.1. Caracterización química
2.1.1. Análisis químico
El análisis químico fue realizado pulverizando y
diluyendo las muestras previamente, y observando
diversas reacciones químicas que se producen.
De los resultados obtenidos en la Tabla 1, ambas cenizas
son de tipo sílico-aluminoso dados los porcentajes
de sílice y alúmina presentes, ambas presentan la
sílice como óxido mayoritario (SiO2), con contenidos
importantes de alúmina (Al2O3), óxidos de hierro
(expresado como óxido férrico) y cal (CaO).
El resto de elementos se encuentran en una proporción
que puede asumirse como normal, sin embargo, los
contenidos de carbono de la ceniza procedente de la
central de Soto de Ribera se encuentran en muy alta
proporción (23,3%) en el ensayo I y un (15,3%) en
el ensayo II, lo que podría ser consecuencia de una
deficiente combustión del carbón en la caldera, dando
como resultado una importante cantidad de residuo
inquemado, y por consiguiente, elevados porcentajes
de carbono.
2.1.2. Análisis mineralógico
La identificación y cuantificación del contenido de las
fases cristalinas y amorfas de las cenizas de Soto de
Ribera y Aboño, se realizó por el procedimiento de
difracción de rayos – X (XRD).
A pesar de las condiciones desfavorables del
difractograma obtenido de la ceniza de Aboño
(Figura 1), con picos poco definidos, pueden observarse
algunas fases posibles como la sílice, el sílico-aluminato
anortita, el aluminato cayenita y el carbonato hidratado
llamado artinita.
Muy distinta es la situación de la muestra de ceniza
de Soto de Ribera tal como aparece en la Figura 2. El
difractograma presenta picos perfectamente definidos,
lo cual encaja con una muestra en la que todas sus
fases son cristalinas (aunque permanece algún resto de
fase amorfa).
Tabla 1 Análisis químico de la ceniza de Soto de Ribera y análisis químico de
la ceniza de Aboño
Componente S.R-I S.R-II Aboño
Sílice (Si O2) % 38,8 43,6 49,4
Alúmina (Al O3) % 21,4 23,5 27,8
Óxio Férrico (Fe2 O3) % 5,91 6,77 8,56
Óxido Cálcico (Ca O) % 4,99 4,62 7,07
Óxido Potásico (F2 O) % 2,33 2,72 2,15
Magnesia (Mg O) % 1,16 1,32 1,64
Óxido de Titanio (Ti O2) % 0,87 0,93 1,34
Pentóxido de Fósforo (P2 O5) 0,32 0,28 0,59
Óxido de Estroncio (Sr O) % < 0,1 < 0,1 0,18
Óxido de Bario (Ba O) % < 0,1 < 0,1 0,16
Cloro (Cl) % < 0,1 < 0,1 0,13
Carbono (C) % 23,3 15,3 0,55
Azufre (S)% 0,48 0,68 0,06
Figura 1 Difractograma ceniza de Aboño
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 17
Esta definición de los picos permite hacer una
interpretación fiable del difractograma. Las fases
predominantes son la sílice y, en menor medida, la
calcita (carbonato cálcico). También aparecen fases
más minoritarias como son los feldespatos y las arcillas
o filosilicatos, en particular, la caolinita.
2.1.3. Carácter puzolánico
Para la determinación de la puzolanicidad de materiales
sílico-aluminosos, como el cemento, se aplica la norma
UNE-EN 196-5:2005, comparando la cantidad de ión
calcio de la disolución acuosa del material hidratado
con una curva patrón.
Según la Figura 3, puede considerarse que las cenizas
estudiadas van a presentar un comportamiento
puzolánico, en contraposición a las cenizas con
carácter sulfo-cálcico, las cuales se comportan como
conglomerantes hidráulicos en presencia de agua. La
clasificación de ambas cenizas según ASTM C 618
es ceniza tipo “F” por su fracción más fina de ceniza
volante.
Observando los resultados obtenidos a los ocho días,
las concentraciones de [OH]- y [Ca O] se encuentran
en la zona inferior delimitada por la curva de saturación,
con concentraciones muy bajas. Se considera entonces
que ambas cenizas presentan carácter puzolánico,
principalmente debido a que su composición química
demuestra un alto contenido de (SiO2) y (Al2O3).
2.2. Caracterización física
2.2.1. Análisis granulométrico
Las cenizas analizadas se encuentran en su mayor parte
bajo la banda de las arenas con una cierta proporción
de partículas de tamaños mayores como se muestra
en la Figura 4. Tamaños máximos en estado original de
10 – 12,5 mm de la ceniza procedente de la central de
Aboño y 6,4 mm de Soto de Ribera.
La ceniza de Aboño puede considerarse como una
arena gruesa, mientras que la ceniza de Soto de Ribera
presenta un tamaño menor dentro del rango de las
arenas.
Según la normativa española (PG-3), ambas cenizas
cumplen las características para su utilización en
rellenos tipo terraplén al pasar más del 70 % del material
por el tamiz 20 mm.
Figura 2Difractograma ceniza de Soto de Ribera
Figura 3Curva de concentración de saturación UNE-EN 196-5:2005
Figura 4Análisis granulométrico comparativo de las cenizas estudiadas en
estado original
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial18
2.2.2. Peso específico de partículas, densidad aparente,
porosidad y absorción de agua
Se presentan los resultados obtenidos de la aplicación
de la norma UNE-EN 1097-3.
La densidad de partículas aparente es la relación entre
la masa de una muestra de árido secada en estufa y
el volumen que ocupa en agua, con inclusión de los
huecos interiores estancos y de los huecos accesibles
al agua. De la fracción 63-31,5 mm las cenizas de Soto
de Ribera presentan una densidad aparente de 2,016
t/m3 y la ceniza de Aboño de 2,108 t/m3. De la fracción
4-0,063 mm las cenizas de Soto de Ribera presentan
una densidad aparente de 1,890 t/m3 y la ceniza de
Aboño de 2,174 2,108 t/m3.
El peso específico es la masa de las partículas, sin
huecos entre ellas, por unidad de volumen. La ceniza
de Soto de Ribera presenta un peso específico de
2,125 t/m3 y la ceniza de Aboño de 2,365 t/m3. El peso
específico de partículas alcanza valores muy bajos,
especialmente la ceniza de Soto de Ribera.
Se entiende por volumen de huecos a la relación de
los poros totales respecto al volumen total que ocupa
la muestra (volumen de referencia o aparente). Este
parámetro se conoce como porosidad, y a partir de él,
se puede determinar el índice de poros del material. Las
cenizas de Soto de Ribera presentan un porcentaje de
huecos de 52,7%, un índice de poros de 1,114, y una
absorción de 3,70 %. Las cenizas de Aboño presentan
un porcentaje de huecos de 55,7%, un índice de poros
de 1,257, y una absorción de 4,10 %.
2.2.3. Índice de hinchamiento y colapso en edómetro
El índice de hinchamiento y colapso de las muestras
de ceniza se realizó en célula edométrica de 45 mm
de diámetro y 12 mm de altura (Fotografía 1) según la
normativa UNE 103 601:1996.
En ambas cenizas, el índice de colapso y potencial
de colapso es menor de 0,10 %. El hinchamiento libre
de la ceniza de Soto de Ribera es de -0,167% y de la
procedente de Aboño -0,180%. A partir de los resultados
obtenidos, se concluye que no se produce colapso en
ninguna de las dos muestras ensayadas, ya que, el
asiento de las probetas se encuentra en ambos casos
por debajo del límite establecido del 1%.
De la misma manera no se produce hinchamiento en
ninguna de las dos muestras ensayadas, encontrándose
por debajo del 3 %, limitación impuesta según UNE 103
500.
2.2.4. Límites de Atterberg
Las cenizas estudiadas carecen de plasticidad dado que
no presentan minerales arcillosos en su composición y
prácticamente no aparecen partículas de tamaño arcilla.
Por ésta razón no es posible determinar los límites de
consistencia de las cenizas estudiadas. En cualquier
caso, la sensibilidad de ambas cenizas al agua es
prácticamente nula y pueden considerarse como un
material granular permeable.
2.2.5. Equivalente de arena
Las cenizas de ambas centrales térmicas presentan
una fracción de arena limpia, determinada a partir del
ensayo equivalente de arena. UNE-EN 933-8 2000. La
ceniza de Aboño tiene un EA de 86% y la procedente de
Soto de Ribera de 78%.
Valores de equivalente de arena superiores a 50, reflejan
un grado de limpieza suficiente para la mayor parte de
las aplicaciones relacionadas con la construcción de
rellenos compactados.
Fotografía 1 Ensayos de edómetro
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 19
3. Ensayos mecánicos
Se han realizado ensayos mecánicos que aportasen
información acerca de la compactación y capacidad
portante que presenta el material bajo unas determinadas
condiciones. Se han seguido las siguientes normativas:
•Ensayo de apisonado Próctor normal y modificado
UNE 103-500/94 y UNE 103-501/94.
•Ensayo CBR para determinación de la capacidad
portante UNE 103-502/95.
•Variación de la granulometría tras la compactación
UNE 103-101/95.
3.1. Estudio densidad seca-humedad (ensayo
Próctor)
Se ha realizado un análisis de las características de
compactación de las cenizas, variando la energía de
compactación aplicada y la humedad de compactación.
Las distintas variantes del ensayo Próctor realizadas
en laboratorio para la obtención de los parámetros de
compactación fueron las siguientes:
•Ensayo Próctor normal con maza normalizada de 2500
gramos y molde cilíndrico de 1000 cm3 en tres capas
compactadas con 26 golpes.
•Ensayo Próctor modificado con maza normalizada de
4540 gramos y molde cilíndrico de 2320 cm3 en cinco
capas compactadas con 60 golpes.
•Ensayo Próctor modificado con martillo Kango y molde
cilíndrico de 2320 cm3 en tres capas compactadas con
20 segundos de aplicación por tongada.
Los resultados de los ensayos de compactación
realizados pueden observarse en las Figuras 5 y 6, donde
aparecen representadas las gráficas densidad seca-
humedad para las distintas energías de compactación
aplicadas sobre el material.
Las gráficas resultantes muestran una muy ligera
variación de la densidad con la humedad, tendiendo a
disminuir ésta con el incremento de humedad, a pesar
de la porosidad que presenta el material.
La línea de tendencia de la densidad para ambas
cenizas puede considerarse casi una línea horizontal,
con una ligera pendiente negativa. Esto se debe
principalmente a la pequeña variación de la densidad
seca para las diferentes cantidades de agua añadida,
como consecuencia de la pequeña variación del índice
de huecos tras la compactación para las diferentes
combinaciones de humedad-energía de compactación.
Figura 5Resultados de los ensayos Próctor normal y modificado de la ceniza de
Aboño en laboratorio
Figura 6Resultados de los ensayos Próctor normal y modificado de la ceniza de
Soto de Ribera en laboratorio
La energía de compactación tampoco varía la densidad
seca de manera considerable para una determinada
cantidad de agua añadida. En la ceniza de Aboño, la
variación de densidad se encuentra entre 1,2 t/m3 de
Próctor normal hasta algo mas de 1,4 t/m3 de Próctor
con Kango. Incluso las máximas densidades secas se
obtienen por Próctor modificado y no con martillo Kango,
considerada hipótesis de partida para la obtención de la
densidad máxima.
Lo mismo ocurre con las cenizas de Soto de Ribera,
donde las densidades obtenidas son algo menores que
en las cenizas de Aboño y con una tendencia decreciente
con el aumento de humedad de compactación.
Los bajos valores de peso específico se transmiten
en la obtención de bajas densidades secas tras la
compactación. La ceniza de Soto de Ribera presenta
densidades menores comparativamente con la ceniza
de Aboño, dado que, su peso específico de partículas
es menor.
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial20
La humedad óptima para las distintas energías de
compactación aparece en las Tablas 2 y 3:
Tabla 2 Humedades óptimas y Densidades secas, ceniza de Soto de Ribera
Próctor de Referencia Humedad óptima Densidad seca max
Próctor normal 4,70 % 1,222 t/m3
Próctor modificado 3,50 % 1,175 t/m3
Próctor con Kango 1,60 % 1,154 t/m3
Tabla 3 Humedades óptimas y Densidades secas, ceniza de Aboño
Próctor de Referencia Humedad óptima Densidad seca max
Próctor normal 4,20 % 1,299 t/m3
Próctor modificado 3,50 % 1,450 t/m3
Próctor con Kango 1,80 % 1,424 t/m3
Tabla 4 Relación de ensayos realizados, combinaciones de humedad y energía
de compactación
Procedencia
muestra
Próctor de
referencia
Humedades
(%)
Energía
aplicada (s)
Soto de Ribera Martillo Kango0, 5, 10, 15, 20
y saturado5, 10, 20 y 30
Aboño Martillo Kango0, 5, 10, 15, 20
y saturado5, 10, 20 y 30
3.2. Estudio de la capacidad portante, ensayo CBR
Para la determinación de la capacidad portante en
laboratorio, se han fabricado probetas con diferentes
porcentajes de humedad (0, 5, 10, 15 y 20 %). Para
Figura 7 Curvas Densidad seca-Índice CBR obtenido para las distintas
combinaciones de humedad-energía de compactación de las cenizas
cada porcentaje de agua añadida se han realizado
distintas compactaciones con martillo Kango, desde los
cero segundos de aplicación, hasta un máximo de 30
segundos por tongada, en escalones de 5 segundos
(Tabla 4).
En las Figuras 7 y 8 se presentan los resultados obtenidos
para las distintas combinaciones de humedad y energía
de compactación obtenidos para la determinación
del índice CBR en laboratorio. Se observa como la
capacidad portante desarrollada por ambas cenizas
en laboratorio, teniendo en cuenta las especificaciones
recogidas en el pliego general de carreteras (PG-3),
puede considerarse muy alta.
En cuanto a la densificación del material, se puede
observar en la Figura 7 que, durante los cinco
primeros segundos de compactación se produce un
salto cuantitativo de la densidad seca y también de la
capacidad portante, para 5 segundos el CBR alcanzado
es de 40. En los segundos de compactación sucesivos
este incremento de densidad es menos acusado.
El aumento de densidad seca se transmite en la
obtención de un índice CBR muy alto, alcanzándose un
máximo CBR de 114 para la ceniza de Aboño, mientras
que la ceniza de Soto de Ribera, a pesar de presentar
menor capacidad portante, alcanza un CBR máximo de
76.
Observando las Figuras 8 y 9, la ceniza procedente de
Aboño es comparativamente la que presenta mayor
capacidad portante y mayores densidades, por lo tanto,
es la que tiene un mejor comportamiento resistente
una vez compactada. Como se observa en las figuras
adjuntas, la humedad que proporciona la mayor densidad
seca en función del CBR corresponde a valores bajos de
humedad, por lo que puede considerarse como óptima.
El resto de humedades de compactación van a asegurar
un CBR muy alto, para la condición de compactación de
30 segundos, en un rango de densidades que no varía
excesivamente (0,1 t/m3). En general, se puede concluir
que ambas cenizas van a desarrollar una capacidad
portante de buena a excelente, expresada en índice
CBR, para prácticamente cualquier combinación de
humedad y energía de compactación.
3.3. Variación de la granulometría sobre el material
compactado.
Se ha analizado la degradación del material bajo el
efecto de la compactación. Para ello, se han realizado
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 21
análisis granulométricos del material compactado bajo
20 y 30 segundos de compactación con martillo Kango,
como se recoge en las Figuras 10 y 11.
Según la Figura 11, la ceniza de Soto de Ribera presenta
una menor influencia de la compactación sobre la
granulometría inicial, mientras que la ceniza de Aboño
(Figura 10) varía de manera más marcada al aumentar
la energía de compactación. Las partículas más gruesas
se fracturan y dividen en tamaños más pequeños
aumentando la proporción de partículas menores. La
ceniza de Aboño posee partículas más gruesas que
se degradan tiempo después de la compactación. El
cernido por el tamiz de luz de malla 2 mm, varía entre
51,7%, 58,2%, 65,2% respectivamente para el material
origen, y compactado 20 y 30 segundos.
4. Clasificación de las cenizas
•Clasificación ASTM: tanto la ceniza de Soto de Ribera
como Aboño se consideran como SW-SM. Son arenas
limosas bien graduadas con pocos finos, los cuales
tienen poca o nula plasticidad.
•Clasificación AASHTO: la clasificación correspondiente
es A-3, es decir arena fina, limpia y uniforme, con
algunos finos de carácter no plástico.
•Clasificación Española (PG-3): con los datos obtenidos
en los ensayos, la clasificación por el PG-3 de las
cenizas es Suelo Seleccionado. Cabe destacar que dada
la gran capacidad portante que desarrolla el material
compactado, ambas cenizas pueden considerarse
como un excelente material en la construcción de
terraplenes. Las características de las cenizas como
suelo seleccionado permiten su utilización tanto en
coronación de terraplenes como en núcleo y cimiento.
5. Conclusiones
•Las cenizas estudiadas pueden considerarse como
arenas de granulometrías continuas y con curvas
similares, pudiendo considerarse como materiales
bien graduados. Comparativamente, la ceniza de Soto
de Ribera presenta un tamaño de grano menor que la
ceniza de Aboño.
•A partir de los ensayos Próctor, las densidades secas
máximas se pueden considerar bajas (menor de 1,5
gr/cm3), y éstas se obtienen para bajas humedades
óptimas (menores del 5 %).
Figura 8Curvas comparativas de humedad-energía de compactación de la
ceniza de Aboño
Figura 9Curvas Comparativas de humedad-energía de compactación de la
ceniza de Soto de Ribera
Figura 10Granulometrías comparativas del material original, compactado 20 seg.,
y compactado 30 seg. de la ceniza de Aboño
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial22
•Las curvas Próctor son poco sensibles a la humedad.
La densidad seca solo se modifica en 0,2-0,1 gr/cm3
pasando de un 0 % de humedad aproximado a un
20 % de humedad.
•En los estudios de la influencia de la energía de
compactación no se observa una gran diferencia sobre
la densidad seca obtenida. Por ejemplo, de 5 segundos
de compactación a 20 segundos con Kango, la densidad
seca varía tan solo en 0,15 gr/cm3.
•Los ensayos realizados demuestran que ambas
cenizas poseen excelentes características de capacidad
portante por sí mismas, sin necesidad de la adición de
ningún otro producto.
Se han obtenido CBR > 70, siendo mayor el obtenido en
la ceniza de Aboño (CBR >110).
•A pesar de no obtenerse el máximo CBR para la
máxima densidad seca (correspondiente a una humedad
baja), los valores de CBR que corresponden a estas
densidades máximas se encuentran en un rango muy
alto de capacidad portante.
•Aunque las densidades secas son bajas, se puede
concluir que ambas cenizas van a desarrollar una
capacidad portante excelente, expresada en índice
CBR, para prácticamente cualquier combinación de
humedad y energía de compactación.
•Según las distintas clasificaciones realizadas, las
cenizas analizadas se consideran como arenas de
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Recycling, Vol. 46, Issue 4, pg: 365-376.
7. Carlos Kraemer, José Pardillo, Sandro Rocci, Manuel
G. Romana, Victor Sánchez Blanco, Miguel Ángel del Val. (2004)
“Ingeniería de Carreteras” vol II. McGraw-Hill.
8. Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo de España,
(MOPU) (1981 y modificaciones), “Pliego de Prescripciones
Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes PG-3”,
Dirección General de Carreteras Madrid.
Figura 11 Granulometrías comparativas del material original, compactado 20 seg.
y compactado 30 seg. de la ceniza de Soto de Ribera
calidad, bien graduadas con pocos finos y que presentan
poca o nula plasticidad.
•Las características de las cenizas como suelo
seleccionado permiten su utilización tanto en cimiento y
núcleo, como en coronación de la explanación.
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 23
Mezclas asfálticas en caliente: un medio para la valorización de residuos de arenas de fundición
Mezclas asfálticas
Resumen
Las industrias de fundición generan importantes cantidades de residuos
de arenas de fundición (RAF) que deben ser finalmente dispuestos
con seguridad. En la ciudad de Tandil, como en tantas otras partes del
mundo, estos residuos han sido dispuestos como material de relleno
con total desconocimiento de las implicancias ambientales.
Actualmente en la gestión de dicho residuo se ha planteado la
alternativa de valorizarlo como insumo en mezclas asfálticas fabricadas
en caliente.
Además de los ensayos de evaluación de comportamiento, el
presente trabajo propone metodologías para evaluar la posibilidad
de la inmovilización en mezclas asfálticas en caliente de ciertos
contaminantes presentes en estas arenas.
Palabras clave: mezclas asfálticas, residuos de arena de fundición,
parámetros de comportamiento, lixiviado
Abstract
The foundry industries generate large amounts of foundry sands waste
that must to be finally disposed carefully. In the city of Tandil, like in other
cities around the World, these wastes have been disposed in ditches
creating a situation of uncertainty of the potential risk of environmental
pollution.
Fecha de recepción: 14 de abril del 2008
Fecha de aprobación: 17 de julio del 2008
Ing. Rosana G. [email protected]. Jorge D. SotaCIC - LEMIT, La Plata, Argentina. [email protected]. Rozana B. Banda [email protected]. Roberto E. MiguelCIC - CINEA UNCPBA, tandil, Argentina. [email protected]
Nowadays, regarding the management of this kind of wastes, one of the
proposed issues is the use of these foundry sands as part of the raw
materials in the hot mix asphalt production.
In addition to the evaluation of performance tests, this study proposes
methodologies to evaluate the possibility of HMA immobilization of
certain pollutants present in these sands.
Key words: hot mix asphalt, foundry sands, performance parameters,
lixiviation
Introducción
Las fundiciones son industrias que producen piezas de
metales en aleaciones ferrosas (hierros, aceros) y no
ferrosas (aluminio, bronce, cobre, zamak etc.).
El proceso de fundición (Figura 1) consta de la fusión
del metal y su incorporación a un molde elaborado
con arenas de moldeo que es el negativo de la pieza
a producir. Cuando el metal se solidifica se colapsa el
molde y se extrae la pieza resultante quedando como
residuo las arenas usadas de moldeo. Una parte de
éstas se recircula dentro del mismo proceso productivo,
sin embargo, una gran parte debe descartarse
Figura 1Generación de residuos de arenas de fundición y alternativas de
gestión
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial24
generándose así los Residuos de Arenas de Fundición
(RAF).
Existen diferentes tipos de arenas de moldeo,
las aglomeradas químicamente (resinas fenol
formaldehído, alquídico uretano, fenólico uretano, fenol
formaldehído, urea – formol modificada con furfurilico,
fenol formaldehído, silicato de sodio – éster) y las
aglomeradas físicamente (aceites secantes, mogul,
bentonita, alcohol, carbón mineral y estearina).
Las arenas de moldeo descartadas serán un RAF que
tendrá características químicas y físicas derivadas de la
utilización de aglomerantes y de otras particularidades
del proceso productivo como el tipo de metal fundido,
el espesor de molde, la recirculación de arena usada,
entre otras.
Los RAF en el mundo fueron exitosamente utilizados
como material de relleno, pero esta práctica se
convirtió en un problema por los costos de disposición
que se incrementaron rápidamente y los ajustes de la
legislación (JI, S. y otros 2000). A esto debe sumársele
el desconocimiento de las implicaciones ambientales
de este tipo de disposición, especialmente en relación
al recurso hídrico subterráneo. En la ciudad de Tandil,
uno de los centros de fundiciones más importantes de
la Argentina, la disposición de RAF en cavas y terrenos
bajos continúa siendo una alternativa utilizada (Figura
2). El desconocimiento acerca de las características
químicas de los RAF es prácticamente total y se disponen
como si fuera un residuo inerte sin evaluación previa
y en algunos casos autorizados por los organismos
ambientales.
La realidad indica que los sitios para disponer RAF
están llegando a su colmatación (Figura 3). Sin
embargo, disponerlos en rellenos de seguridad es
económicamente inviable para los empresarios.
Una industria de fundición genera aproximadamente 4
kg de RAF por kg de pieza producida, si bien existen
variaciones dadas por la especificidad de los procesos
productivos. A modo de ejemplo, una pequeña industria
de fundición a máxima capacidad productiva genera
alrededor de 16 toneladas por trimestre (Miguel, R. E.
2004), mientras que una gran empresa puede duplicar
esta cantidad diariamente.
Figura 2 Disposiciones de RAF en cava de ladrillera
Figura 3 Relleno de RAF colmatado
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 25
cuando uno de los materiales de su dosificación, en
este caso la arena silícea de río, es reemplazado por
residuos de arenas de fundición utilizadas en distintos
procesos de fundición.
Desde el punto de vista ambiental, el programa plantea
la determinación de los compuestos lixiviados al
reemplazarse las arenas silíceas por RAFs.
Para el desarrollo del experimento se seleccionó el
diseño de una mezcla asfáltica convencional utilizada
en el año 2001 en la construcción de una importante
ruta de la provincia de Buenos Aires. Esta mezcla tiene
un diseño representativo de las mezclas asfálticas
utilizadas en dichas rutas y ha sido monitoreada desde
su construcción, presentando buen comportamiento
mecánico.
En el presente trabajo se analiza el uso de un tipo
determinado de RAF, que llamaremos en adelante
RAF 1.
Se realizaron juegos de probetas para las
determinaciones de los parámetros a evaluar. Las
Figura 4Granulometrías de la arena silícea patrón y del RAF 1
Objetivo
El sistema científico académico ha comenzado
a responder ante este panorama a través de
investigaciones que tratan, por una parte, de las
implicancias de disponer los RAF en cavas y terrenos
bajos (Miguel, R. E. -2008 Inédito) y por otra, de su
incorporación como materias primas en otros procesos
productivos, es decir, su valorización (Miguel, R. E. y
otros 2005).
Dentro de las alternativas de valorización se han
evaluado tanto la incorporación de RAF en hormigones
de cemento Pórtland (Sota, J. D. y otros 2007) como en
mezclas asfálticas (Marcozzi, R. y otros 2007).
El objetivo del presente trabajo es presentar una
metodología de análisis de la factibilidad técnica –
ambiental de la valorización de un RAF como agregado
en Mezclas Asfálticas en Caliente.
Metodología
El programa experimental plantea, desde el punto de
vista técnico, la comparación de los parámetros que
caracterizan el comportamiento de una mezcla asfáltica
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial26
probetas Marshall se fabricaron, según diseño, con 50
golpes por cara del pisón Marshall. Las probetas para
los ensayos de ahuellamiento se realizaron a densidad
prefijada.
Se analizaron los resultados con el fin de determinar
si los parámetros mecánicos seleccionados se ven
afectados significativamente por el reemplazo de la
arena silícea por RAF 1.
Respecto de los ensayos de lixiviados, las
determinaciones se realizaron en muestras extraídas
bajo los lineamientos EPA SW 846 (1986) en mezclas
asfálticas con y sin agregado de RAF.
Tabla 1 Dosificación mezcla asfáltica
Tipo de árido % Árido % en Mezcla
6-20 42 39,9
0-6 45 42,8
Arena silícea 11 10,4
Cl 2 1,9
Asfalto ---- 5,0
100 100
Figura 5 Diseño volumético de la mezcla de agregados
Desarrollo experimental y análisis de datos
Materiales
En la República Argentina la designación del cemento
asfáltico se realiza actualmente por viscosidad
(normativa IRAM 6835) pudiendo ser determinada
mediante viscosímetros capilares o mediante
viscosímetro rotacional. En el presente trabajo se utilizó
un cemento asfáltico convencional clasificado como
CA-30 cuya viscosidad a 60 ºC fue de 3250 Poises,
evaluada en el viscosímetro rotacional Brookfield (IRAM
6837 – ASTM D 4402).
Los agregados pétreos comprenden dos fracciones
comerciales, denominadas 6-20 y 0-6, de granito
triturado proveniente de canteras de la ciudad de
Olavarría, Provincia de Buenos Aires. Los materiales
presentaron propiedades mecánicas y físicas similares
a las de los materiales utilizados en el año 2001.
El material más grueso ha debido separarse en las
fracciones necesarias para reproducir fielmente la curva
granulométrica del diseño realizado en el año 2001.
La arena silícea utilizada en esta oportunidad se
corresponde con la utilizada en 2001 (Río Paraná) siendo
sus propiedades físicas y granulométricas similares. En
adelante esta arena será considerada arena patrón, es
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 27
Figura 6Curvas de profundidad de huella en el ensayo WTT
Tabla 2Comparación de parámetros de comportamientodecir, la arena silícea que se comercializa directamente
desde los silos areneros para los procesos constructivos
más habituales.
El RAF utilizado para este trabajo corresponde a una
fundición de aluminio, la cual utiliza el sistema alquídico
uretano. El 98,75% en peso del residuo está conformado
por arena de río de granulometría AFS 55/60 y el resto
por el aglomerante parcialmente degradado. Según las
hojas de seguridad, los aglomerantes están constituidos
por isocianatos de difenil metilo (MDI) y catalizadores
de sales de plomo y cobalto.
En la Figura 4 se presentan las granulometrías de la
arena silícea patrón y la del material RAF 1.
La granulometría obtenida para el uso de un RAF
será función del producto aglomerante que requiera
el proceso de fundición y de la energía utilizada en la
molienda, cuando se requiera. En este caso, el RAF 1
requirió molienda ya que se encontraba aglomerado.
El producto de la molienda arrojó un material un poco
más grueso (apreciable principalmente en el porcentaje
de material pasante por el tamiz Nº 50) y un poco más
limpio (menor porcentaje de material que pasa por el
Tamiz Nº 200) que la arena silícea patrón.
Parámetro de NormativaArena
patrónRAF 1
Diferencia
significativa
Estabilidad
Marshall (N)
ASTM
D 6927-0616012 16727 NO
Fluencia
Marshall (mm)
ASTM
D 6927-064,2 3,9 NO
Relación E/F
(N/mm)------ 3812 4289 NO
Resistencia a
tracción, 25 oC
(MPa)
ASTM
D 6931-071746 1765 NO
Módulo de
rigidez, 20 oC
(MPa)
EN 12697-
26:2004
Anexo C
6574 6321 NO
Efecto de la
humedad (%)
(24 h a 60 oC)
ASTM D 4867/
D4867M-04 ó
AASHTO T-283
91 83 NO
Efecto de la
humedad (%)
(16 h a -18 oC +
24 h a 60 oC)
ASTM D 4867/
D 4867M-04 ó
AASHTO T-283
88 83 NO
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial28
Tabla 4 Comparación de parámetros de ahuellamiento bajo inmersión
ARENASArena
patrónRAF 1
Número de pasadas en las que se produce la
intersección de las pendientes de deformación y
de desprendimiento
2700 3400
Número de pasadas para obtener un
ahuellamiento de 12.5 mm3565 4167
Figura 7 Curvas de profundidad de huella en el ensayo HWTT
Diseño de mezcla asfáltica experimental
Como se indicó previamente, la dosificación de la
mezcla asfáltica de referencia corresponde a la carpeta
de rodamiento de una Ruta Provincial en seguimiento
desde su construcción en el año 2001, Tabla 1.
La mezcla puede designarse como SP 12,5, ya que su
curva granulométrica cumple los requerimientos de la
gradación Superpave con tamaño máximo nominal de
12,5, como puede apreciarse en la Figura 5.
En la misma figura se ha graficado la tolerancia
especificada en el Pliego de Especificaciones Técnicas
Generales de la Dirección Nacional de Vialidad de
Argentina (PETG, DNV) respecto de la fórmula de obra
de la Ruta Provincial existente. Al comparar las curvas
granulométricas del diseño con arena silícea patrón y
con RAF 1 se encuentra que la tolerancia no es cumplida
en el caso del material pasante por el tamiz Nº 50.
Debido a que un reemplazo parcial de las arenas
complica la operatividad de la planta asfáltica se decidió
continuar con el 100% del reemplazo, como primer
paso, y, en caso de verificarse la viabilidad del proyecto,
dejar la discusión de la tolerancia para especificaciones
particulares.
Tabla 3 Comparación de parámetros de ahuellamiento
Al cabo de 60 min Alfinalizarelensayo
ARENASArena
PatrónRAF 1
Arena
PatrónRAF 1
Velocidad de
deformación (mm/min)0,0366 0,0207 0,0243 0,0130
Estabilidad Dinámica
(pasadas/mm)1149 2033 1429 3239
Deformación Máxima
(mm)4,37 2,90 6,04 3,81
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 29
Figura 8Esquema de la distribución de muestras del agua durante el ensayo
HWTT
Tabla 5Rangos de Concentración en RAF 1
Concentración en lixiviado de muestras de RAF 1 (ppm)
Plomo 70 - 157
Cadmio 0,4
Cromo nd
Níquel nd - 1,00
Cobalto 3,7 - 5,7
El diseño original utilizó el Método Marshall con
probetas de 50 golpes del pisón por cara con lo que
se obtuvo un contenido óptimo de cemento asfáltico del
5% en mezcla. Las temperaturas de trabajo fueron de
160 ºC para el mezclado y 149 ºC para la compactación.
Dichas temperaturas corresponden a las definidas por
los rangos de equiviscosidad normalizados, es decir,
valores medios de 0,17 y 0,28 Pa.s para el mezclado y
la compactación, respectivamente.
Se verificó que los parámetros volumétricos de las
probetas compactadas con la mezcla con reemplazo
de arena no presentan diferencias estadísticamente
significativas con aquellos del diseño original, con un 95
% de confianza.
Parámetros de comportamiento evaluados desde el
punto de vista técnico
En las columnas 3 y 4 de la Tabla 2 se presentan
los valores medios de distintos parámetros de
comportamiento evaluados sobre probetas de la mezcla
de agregados y asfalto dosificada según Tabla 1 con la
arena silícea patrón y con el RAF 1.
Se realizó el análisis estadístico de los datos con
la hipótesis de igualdad de comportamiento ante el
reemplazo de la arena patrón por el RAF 1. Dicho análisis
determinó que no existen diferencias estadísticamente
significativas entre las medias de las dos muestras,
arena patrón y RAF 1, para un nivel de confianza del
95%, en todos los casos analizados.
Se han realizado también dos tipos de ensayos de
ahuellamiento: el Wheel Tracking Test (metodología: B.S.
598 parte 10-1996) y el Hamburgo Wheel Tracking Test
(metodología: Colorado Procedure L 5112). Los valores
presentados pertenecen a las curvas de tendencia de la
curva promedio de dos probetas.
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial30
A medida que se desarrolla el ensayo puede llegarse a
una situación crítica, en la que la solicitación de tránsito
en carpeta saturada provoque una combinación de
procesos que llevan a la pérdida de adherencia de la
película de asfalto con el agregado. En este caso, las
siguientes pasadas de la rueda cargada provocarán
pérdida de material pétreo iniciando un “bache”. Esta
situación provoca un deterioro acelerado de la probeta
indicado en la Figura 7 con un cambio de pendiente de
la curva de deformación.
Los parámetros obtenidos del ensayo HWTT (Tabla 4)
serán el número de pasadas que indican un cambio en
las condiciones de deformación o el inicio teórico del
deterioro y el número de pasadas que indican que la
huella alcanzó el valor de 12.5 mm.
Parámetros de comportamiento evaluados desde el
punto de vista medioambiental
Al trabajar con un material considerado un residuo
industrial especial o peligroso, se hace necesario realizar
determinaciones para conocer su comportamiento en
cuanto a la fijación de los compuestos contaminantes,
en nuestro caso, metales pesados.
Se han tomado muestras de nuestro RAF en distintas
instancias del proceso productivo en las que puede
ser desechado. En la Tabla 5 se presentan rangos de
valores de concentraciones obtenidos en lixiviados.
Las extracciones de lixiviado se realizaron siguiendo
los lineamientos de las normas EPA SW 846 (1986),
en medio acético pH 5 colocando 100 g de muestra en
2 litros de agua bidestilada y en agitación durante 24
horas.
Una vez realizadas las mezclas asfálticas, se realizaron
mediciones de concentraciones de distintos compuestos
en muestras extraídas en lixiviados (EPA SW 846 1986)
de mezclas asfálticas con arena patrón y con RAF
1 (Tabla 6).
El desprendimiento de película de asfalto por efecto de
la pérdida de adherencia con el agregado, puede liberar
al material que se desea fijar, en nuestro caso el RAF.
Como en el ensayo HWTT se reproducen justamente las
condiciones que propician el deterioro de la adherencia
asfalto-agregado, se ha decidido tomar muestras del
HWTT con el objetivo de evaluar el aporte de metales al
baño en las siguientes etapas del ensayo (Figura 8).
El ensayo de Rueda Cargada (Wheel Tracking Test,
WTT) tiene las siguientes características: una probeta
prismática de 0,3 x 0,3 x 0,05 m de mezcla asfáltica
compactada a la densidad de diseño, se somete a
ciclos de pasadas de una rueda cargada dentro de
una cámara que mantiene la temperatura del sistema
a 60 ºC. Durante el ensayo se adquieren los datos de
profundidad de huella los cuales serán analizados al
concluir el ensayo al cabo de 120 minutos. (Figura 6).
Los parámetros obtenidos del ensayo WTT serán la
pendiente de la curva en los últimos 15 minutos de
cada hora del ensayo o velocidad de deformación y
la correspondiente estabilidad dinámica, que es la
cantidad de pasadas necesarias para ahuellar 1 mm
con la velocidad de deformación determinada. Como
complemento, se informan profundidades de huella al
cabo de cada hora, como se presentan en la Tabla 3.
La mezcla con RAF 1 resultó menos deformable que la
mezcla con la arena patrón, lo cual puede ser explicado
por la forma y textura de las partículas de RAF 1, arena
silícea con un aglomerante muy rígido sometido a una
molienda.
Tabla 6 Concentraciones en lixiviado de mezclas asfálticas
Concentraciones en lixiviado de mezclas
asfálticas (ppm)
con Arena patrón con RAF 1
Plomo (Pb) < 0,03 < 0,03
Cadmio (Cd) < 0,01 < 0,01
Cromo (Cr) < 0,02 < 0,02
Níquel (Ni) < 0,03 < 0,03
Cobalto (Co) < 0,02 < 0,02
El ensayo de Rueda Cargada bajo Inmersión (Hamburgo
Wheel Tracking Test, HWTT) pretende simular el estado
de tránsito en carpeta saturada de agua. El ensayo
HWTT tiene las siguientes características: una probeta
prismática de 0,3 x 0,3 x 0,05 m de mezcla asfáltica
compactada de manera tal que, para obtener entre 6 y
8% de vacíos, se somete a ciclos de pasadas de una
rueda cargada dentro de un recipiente lleno de agua, que
mantiene la temperatura del sistema a 50 ºC. Durante
el ensayo se adquieren los datos de profundidad de
huella, los cuales serán analizados al concluir el ensayo
al cabo de 360 minutos o 12,5 mm de deformación, lo
que ocurra primero.
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 31
Referencias bibliográficas
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(EP) Toxicity Test Method and Structural Integrity Test”.
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Environment Protection Agency (EPA), EE.UU.
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Middlesex, ub8 3ph, U.K.; Department of Materials Science and
Engineering, Huazhong University of Science and Technology,
Wuhan 430074, China.
3. Marcozzi, R. G.; Sota, J. D. ; Banda Noriega, R. B.;
Miguel, R. E. (2007) “Valorización de Residuos de Industrias
de Fundición en Mezclas Asfalticas en Caliente”. Congreso
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Argentina.
4. Miguel, R. E. (2004) “Arenas de Fundición en Clave
Ambiental”. Tesis de grado, Licenciatura en Diagnóstico y
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5. Miguel, R. E., Banda Noriega, R. B. y Sota J. D.
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la Gestión Sustentable”. Congreso y Exposición Mundial ISWA
2005. Soporte electrónico t-178. Buenos Aires. Argentina.
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Argentina.
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Noriega, R. B.; Miguel., R. E. (abril 2007) Hormigones de
cemento portland con Arenas de Fundición . ISSN 0008-8919,
Revista Técnica Cemento Hormigón. Nº. 900, pags. 46-55,
España.
•M1: Inicio del ensayo.
•M2: Momento del inicio del proceso de desprendimiento
de la película de asfalto.
•M3: Finalización del ensayo.
Sobre dichas muestras se realizaron determinaciones
de concentración de metales (Tabla 7).
Las concentraciones de metales en agua, obtenidas en
los diferentes tiempos de toma de muestra durante el
ensayo HWTT, están por debajo del límite de detección
del equipo para las condiciones de trabajo impuestas.
Conclusión
•Desde el punto de vista técnico:
Los ensayos realizados no indican cambios significativos
en las propiedades mecánicas cuando se reemplaza la
arena silícea del diseño por RAF 1. Tampoco se aprecian
cambios significativos en las propiedades cohesivas y/
o de adherencia (resistencia a tracción y efecto de la
humedad).
La mezcla con RAF 1 presenta al menos el mismo
comportamiento frente al ahuellamiento, en seco y bajo
inmersión, que la mezcla con arena patrón.
•Desde el punto de vista ambiental:
La mezcla con RAF 1 presenta también similar
comportamiento desde el punto de vista ambiental, que
la mezcla con arena patrón en cuanto a la lixiviación de
los compuestos determinados. Condiciones similares
se reflejaron en las distintas instancias de la toma de
muestras en el agua del baño del HWTT.
La metodología de análisis adoptada permite concluir
que la valorización del RAF 1 es factible desde el punto
de vista técnico y ambiental.
Se prevé el uso de esta metodología de laboratorio en
el análisis de valorización de distintos tipos de RAF en
mezclas asfálticas para contribuir en la gestión integral
de dichos residuos.
Tabla 7Concentraciones en agua del baño del HWTT
Concentraciones en
agua del HWTT de
Mezcla con Arena Patrón
(ppm)
Concentraciones en
agua del HWTT de
Mezcla con RAF 1 (ppm)
M1 M2 M3 M1 M2 M3
Plomo (Pb) < 0,03 < 0,03 < 0,03 < 0,03 < 0,03 < 0,03
Cadmio (Cd) < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01
Cromo (Cr) < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02
Níquel (Ni) < 0,03 < 0,03 < 0,03 < 0,03 < 0,03 < 0,03
Cobalto (Co) < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial32
La accidentalidad en los pasos a nivel de Cuba durante el período 1991-2007
Cuba
Resumen
En este trabajo se establece la vinculación de los accidentes en los
pasos a nivel con los del tránsito y las causas fundamentales que han
provocado la variación de los mismos en el período 1991 - 2007.
Se realiza un análisis de la accidentalidad en este período atendiendo
a las horas del día de mayor riesgo de accidentes, muertos y heridos,
los vehículos que mayor cantidad de colisiones provocan, las provincias
con mayor porcentaje de accidentes y las líneas que presentan mayor
accidentalidad. Además, se plantean algunas medidas para mejorar la
seguridad en los pasos a nivel existentes en Cuba.
Palabras clave: paso a nivel, ferrocarril, accidente, fallecido, herido
Fecha de recepción: 11 de abril del 2008
Fecha de aprobación: 14 de julio del 2008
Dr. José M. Villaroel CastroCentro de Investigación y Desarrollo del Transporte (CETRA), [email protected]. Oisy Hernández MenéndezInstituto Superior Politécnico José A. Echevarría (ISPJAE), [email protected]. Debrezeit Barreras RabaulCentro Provincial de Vialidad, Cuba. [email protected]
Abstract
In this study, the relation between the accidents in level crossings and
those of regular traffic is established, as well as the main causes of their
variation in the period between 1991 and 2007.
An analysis of accidents in this period was carried out, regarding the
hours of higher accident risk, the amount of dead and wounded people,
the vehicles that cause the highest amounts of collisions, and the prov-
inces and the lines with the highest accident rates. Besides that, some
measures to improve the security in level crossings that exist in Cuba
are proposed.
Key words: Level Crossing, Railroad, Accident, Deceased, Wounded
Introducción
Los accidentes representan un fenómeno indeseable,
no solo por las pérdidas económicas sino porque
provocan anualmente 1,2 millones de fallecidos a nivel
mundial, siendo esta la segunda causa de muerte de
personas entre 5 y 25 años.
Cuba, durante más de tres quinquenios ha venido
transitando una etapa que ha sido denominada Período
Especial. Este entre otros factores, ha conllevado a la
disminución de la accidentalidad en los pasos a nivel (en
la Fotografía 1 se presenta un ejemplo de paso a nivel);
no obstante, ellos causan más muertos y heridos que
los accidentes del tránsito. Por esta razón, su estudio
tiene gran importancia para el país, requiriéndose de un
análisis casuístico dentro de los accidentes del tránsito
y ferroviarios.
En Cuba, existen aproximadamente unos
2000 pasos a nivel. Al ser comparada esta
cantidad con las de otros países (véase Tabla
1), se observa que la proporción de pasos a
nivel por kilómetro de vías férreas es mucho
menor que la existente en otras naciones, sin
embargo los índices de accidentalidad en las
vías cubanas son elevados, lo que resalta la
necesidad de su estudio.
PAIS Cuba Alemania Italia Suecia Finlandia Noruega Australia Canadá
AÑO 2007 2004 2005 2004 2002 2004 2005 2004
Pasos a nivel / km de vías férreas
0,5 0,6 0,4 1,0 0,9 1,1 1,0 0,8
Índice de accidentesd en PN
(accd/1000 pn)21,2 10,8 27,6 1,9 8,2 1,8 1,5 4,3
muertos/1000 PN 17,0 2,4 14,1 1,3 0,8 0,5 0,0 1,8
heridos/1000 PN 49,6 8,1 19,6 1,2 0,6 0,2 0,1 1,8
Tabla 1 Datos característicos de pasos a nivel (PN)
Fuente: Datos elaborados a partir de información del 9no Internacional Level Crossing and Trespass Prevention
Symposium y http://www.worldbank.org/transport/rail/rdb/rdb0111.xls
Fotografía 1 Ejemplo de un paso a nivel en la Ciudad de La Habana, Cuba
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 33
Objetivo
Este trabajo tiene como objetivo el análisis de la
vinculación de los accidentes en los pasos a nivel con los
del tránsito y los ferroviarios y las causas fundamentales
que han provocado la variación de los indicadores de la
accidentalidad en estas intersecciones, en los últimos
17 años, etapa de Período Especial, por la cual ha
transitado el país.
Figura 1Variación de los accidentes del tránsito, tráfico transferido y accidentes
ferroviarios en el período 1991-2007
Fuente: Datos elaborados a partir de información del Centro Nacional de Vialidad y la Dirección de Seguridad Ferroviaria
Figura 2Porcentaje de muertos y heridos en accidentes del tránsito y ferrocarril,
respecto al año 1991
Fuente: Datos elaborados a partir de información del Centro Nacional de Vialidad y la Dirección de Seguridad Ferroviaria
Metodología
Los accidentes en los pasos a nivel son sucesos que
involucran a ambos tipos de transporte, de ahí su
vinculación con la accidentalidad en el medio automotor
y el ferroviario.
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial34
Por esta razón, con base en la experiencia profesional
en el funcionamiento y las causas que originan los
accidentes en estas intersecciones y al procesamiento
de los datos estadísticos recopilados por el Centro
Nacional de Vialidad y de la Dirección de Seguridad
Ferroviaria del Ministerio del Transporte, se analiza el
comportamiento de los accidentes en los pasos a nivel
durante el Período Especial y su vinculación con los
ocurridos en el ferrocarril y en el tránsito automotor en
ese mismo período.
Análisis de los Resultados
a) Comparación con los accidentes del tránsito y
ferroviarios
Los accidentes del tránsito en los últimos años han
variado con la situación económica por la que ha pasado
el país. En la Figura 1, se muestra el descenso que
estos tuvieron en el inicio del Período Especial (IPE)
y cómo prácticamente se mantuvieron durante cinco
años de esta etapa (PE). No es hasta el año 1999,
que con el inicio de la recuperación económica (RPE),
se incrementan la cantidad de vehículos que circulan
por las calles y avenidas, lo que provoca de nuevo un
ligero incremento de estos sucesos.
Sin embargo, la accidentalidad en el ferrocarril, no ha
tenido el mismo comportamiento que los del transporte
automotor, al caracterizarse estos 17 años, por una
continua disminución, llegando en el 2007 al 39% de
los accidentes que ocurrían en el año 1991, debido a la
disminución de la cantidad de trenes que circulan por
Figura 3 Porcentaje de accidentes en pasos a nivel respecto a los del tránsito
Fuente: Datos elaborados a partir de información de la Dirección de Seguridad Ferroviaria
las vías férreas del país.
Esto ha sido provocado fundamentalmente por el
deterioro que ha tenido el transporte ferroviario. Un reflejo
de ello es la disminución que tuvo el tráfico, llegando en
el 2007 hasta menos del 50% del valor que tenía en el
año 1991. Como se observa en la Figura 1, en los dos
primeros años del Período Especial, la pendiente del
porcentaje de disminución del tráfico ferroviario y los
accidentes fue idéntica, incrementándose la del primero
en el periodo 1992 - 2000.
No obstante, a partir del inicio de este nuevo siglo, el
tráfico de las transportaciones ferroviarias, se encuentra
en valores que han oscilado entre 2277 – 2650
MMtrenes-km (millones de trenes kilómetro), mientras
que la accidentalidad en este medio de transporte, ha
continuado disminuyendo, lo que refleja una mejoría en
este indicador debido a los trabajos realizados en este
sentido.
Por otra parte, las secuelas de estos eventos, no han
tenido el mismo comportamiento en ambos tipos de
transporte (automotor y ferroviario). En los accidentes
del tránsito, tanto los fallecidos (excluyendo el año
1994) como los lesionados han decrecido (véase figura
2), lo que corresponde con la disminución de la cantidad
de vehículos que circulaban. En el ferrocarril, se han
tenido similares resultados con los heridos, o sea, el
número ha disminuido, mientras que con los fallecidos
no ha ocurrido lo mismo, manteniéndose prácticamente
todo el período por encima de la cantidad que existió
en el año 1991, lo que se debe fundamentalmente a la
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 35
Figura 4Comportamiento del índice de accidentalidad en los pasos a nivel
Fuente: Datos elaborados a partir de información de la Dirección de Seguridad Ferroviaria
Figura 5Tendencia de los índices de muertos y heridos en accidenes de pasos
a nivel
Fuente: Datos elaborados a partir de información de la Dirección de Seguridad Ferroviaria
influencia de los pasos a nivel y la peligrosidad de los
mismos, ya que ellos representan el 42±4% del total de
los accidentes ferroviarios.
b) Accidentalidad en los pasos a nivel
De acuerdo con las estadísticas de la Dirección de
Seguridad Ferroviaria, los choferes automotores son
responsables del 99,5% de los accidentes que ocurren
en estos puntos. Por esta razón, existe una relación
directa entre los accidentes del tránsito y los que ocurren
en los pasos a nivel.
La correlación entre ellos ha variado en el transcurso
de los últimos 17 años. Las colisiones ocurridas en
la intersección con el ferrocarril, en este período
representan como promedio el 0,8% del total de las
sucedidas en las vías públicas, con una tendencia a
disminuir su intervención (véase Figura 3).
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial36
Figura 7 Distribución de la accidentalidad durante las horas del día
Fuente: Datos elaborados a partir de información de la Dirección de Seguridad Ferroviaria
Al inicio del Período Especial, disminuyó drásticamente
la circulación automotor y con ello los accidentes. Por
otra parte, en menor proporción decreció la circulación
ferroviaria, lo que trajo como consecuencia que los
incidentes en los pasos a nivel disminuyeran en menor
escala y, por tanto, se incrementara la participación de
estos en el total de accidentes del tránsito.
A partir del año 1994, aunque continúa la disminución del
tráfico ferroviario, la relación entre los accidentes en los
pasos a nivel y el tránsito se mantienen con pequeñas
variaciones, ya que se estabiliza el decrecimiento de
Fuente: Datos elaborados a partir de información de la Dirección de
Seguridad Ferroviaria
Figura 6 Accidentes, muertos y heridos por etapas y tipos de vehículosla circulación vehicular y, por tanto, los accidentes del
tránsito (véase Figura 1).
A partir de 1997, ocurre un ligero incremento de la
circulación vial y con ello un nuevo ascenso en los
accidentes del tránsito. No obstante, los accidentes
en los pasos a nivel, continuaron disminuyendo su
participación, hasta llegar en el año 2007 a 0,4%.
En los pasos a nivel, ocurre como promedio un accidente
cada 4,8 días, un muerto cada 23,3 días y un herido cada
4,2 días. Sin embargo, ellos son más peligrosos que los
del tránsito, ya que el porcentaje de muertos y heridos
como promedio por accidente es mucho mayor, 19%
y 27% respectivamente, siendo siempre los ocupantes
del transporte automotor los perjudicados.
La accidentalidad en los pasos a nivel, no depende
del tráfico como la gran mayoría de los indicadores
ferroviarios, sino que se mide en función de los trenes
que circulen por estas intersecciones (véase Figura 4),
ya que la posibilidad de colisión no depende de la carga,
sino del equipo tractivo que circule, independientemente
de lo que arrastre.
Al Inicio del Período Especial, los trenes que circulaban
por las vías férreas comenzaron a decrecer rápidamente,
manteniendo en los tres primeros años una pendiente
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 37
Fuente: Datos elaborados a partir de información de la Dirección de Seguridad Ferroviaria
Figura 9Líneas con mayor cantidad de accidentes, muertos y heridos
Figura 8Provincias con mayores problemas en los pasos a nivel
Fuente: Datos elaborados a partir de información de la Dirección de Seguridad Ferroviaria
de decrecimiento del porcentaje respecto al año 1991,
igual a la del tráfico. No obstante, a partir del año 1994,
este indicador ha mantenido valores estables entre 6-8
MM trenes-km.
El índice de accidentes en pasos a nivel por millones de
trenes-km, en el año 1991, era de 5,6, comenzando a
incrementarse a partir de ese momento. En el decenio
1993 – 2002, este indicador se elevó sustancialmente,
manteniendo grandes variaciones con un valor
promedio de 11,5±2,2 acc/MM trenes-km. Solo en el
último quinquenio, este indicador se ha estabilizado,
manteniéndose alrededor de los 7,6±0,7.
Sin embargo, el índice de los heridos por MM trenes-km
hasta el año 1997, mantuvo un decrecimiento constante,
no así el de fallecidos que mantuvo un comportamiento
inverso (véase Figura 5). A partir de ese año y hasta el
2005 ocurrió lo contrario, o sea, se incrementó el índice
de los lesionados y disminuyó el de los fallecidos.
En el período que se analiza (17 años), el 60% de
los vehículos que colisionan en los pasos a nivel, son
de desplazamiento lento al cruzar la zona de peligro
(ómnibus, camiones, rastras, tractores y otros), a pesar
de que ellos solo acumulan entre el 35-40% del total de
equipos que circulan en el país.
En los últimos años, se ha iniciado el proceso de
recuperación del transporte, incrementándose
fundamentalmente los carros ligeros y los ómnibus. Esto
ha contribuido en los dos últimos años al incremento
de los vehículos de desplazamiento lento al cruzar la
zona de peligro del paso a nivel (ómnibus y otros), y
con ello la peligrosidad de estos accidentes, o sea, al
incremento de los lesionados y fallecidos.
En los pasos a nivel, los camiones son los vehículos
que más colisionan (32,6%), debido a la gran cantidad
que existen de este tipo de equipo (alrededor del 30%
del total de vehículos) y que ellos cruzan las vías
férreas a velocidades relativamente bajas. En cantidad
de accidentes, le siguen muy de cerca los autos, jeep
y paneles (29,4%), que aunque reaccionan y circulan
mucho más rápido por la zona de peligro del paso a
nivel, la existencia de ellos sobrepasa el 40% del total
de equipos automotores que se mueven en el país. No
obstante, los ómnibus, aunque relativamente no tienen
una elevada incidencia (7,8% del total de choques en
pasos a nivel), al ser un medio de transportación masiva
de personas, son los más peligrosos, ya que provocan
54,9% de los muertos y el 35,5% de los heridos, lo
que representa 1,7 fallecidos y 5,1 lesionados por esta
causa.
En los primeros 7 años del Período Especial, los
accidentes con los ómnibus, llegaron a alcanzar el 10%
del total de colisiones en los pasos a nivel, provocando
el 77% de todos los fallecidos y el 29,6% de los
lesionados de estos años. A medida que se recrudeció
la situación económica del país, sobre los medios de
transporte (período 1998-2005), continuó disminuyendo
el transporte público, lo que provocó que los choques
con los autobuses en estas intersecciones disminuyera
hasta el 6,5% del total y esto solo provocara el 14,5%
de los muertos y el 32,8% de los heridos del período
(véase Figura 6).
A medida que la economía se ha recuperado, se
incrementaron los vehículos ligeros que circulan
por las calles y avenidas y con ello los accidentes,
propiciando hasta el 2005, el aumento del porcentaje
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial38
de participación de los muertos y heridos por este tipo
de equipo, período en el cual a la vez disminuyeron
estos indicadores provocados por los ómnibus. A partir
de 2006, comienza la recuperación del transporte de
pasajeros, incrementándose de nuevo los accidentes
(8,7%), fallecidos (76,9%) y lesionados (53,8%) en los
pasos a nivel.
La mayoría de los accidentes en los pasos a nivel
(60%) ocurren en el período de 9 de la mañana a 7 de
la noche (79% de los muertos y el 68% de los heridos),
siendo las horas más peligrosas entre las 11:00 – 13:00,
donde ocurren el 40% de los fallecidos y el 20% de
los lesionados (véase Figura 7). En estas dos horas,
aunque solo ocurre el 12,5% de los accidentes, en su
gran mayoría suceden con ómnibus de transportación
masiva de pasajeros. Estos sucesos están influenciados
por el agotamiento, condiciones de conducción de los
choferes, entre otros, a estas horas del día.
Más del 80% de los accidentes, muertos y heridos,
se concentran en 8 provincias. Como se aprecia en la
Figura 8, en la capital ocurren el 30% de los accidentes y
el 25% de los heridos, debido a la cantidad de vehículos
automotores y ferroviarios que circulan por estas vías.
Sin embargo, la mayor cantidad de muertos han
sucedido en Holguín y Granma en accidentes con
transporte masivo de personas.
En los 17 años analizados, más del 42% de todos los
accidentes, muertos y heridos en pasos a nivel ocurren
en cuatro líneas: Central, Sur, Guanajay y Oeste (véase
Figura 9).
Significativa es la participación de la Línea Central,
donde ocurre la mayor cantidad de accidentes (24,1%),
muertos (35,9%), heridos (24,8%), además del tiempo
que se afecta el movimiento de los trenes (19,6%), lo
que se encuentra en correspondencia con la cantidad
de trenes que circulan, la velocidad a la cual ellos
marchan, además, que esta vía férrea, atraviesa los
principales pueblos y ciudades del país.
Le siguen en orden descendente la Línea Sur y
Guanajay, las que se destacan fundamentalmente en
los tramos que se encuentran en los límites de Ciudad
de La Habana, zona con el mayor flujo automotor y
ferroviario.
c) Seguridad en los pasos a nivel
Está reconocido, que la seguridad en un paso a
nivel, solo se alcanza cuando este no existe, pero
la eliminación de este tipo de intersección es muy
costosa y en muchas ocasiones económicamente poco
rentable, sobre todo en las vías férreas con poco tráfico.
Es por ello que internacionalmente, para garantizar la
seguridad de ambos tipos de transporte, se utilizan
diferentes sistemas automáticos de protección.
En Cuba, solo el 5,8% de los pasos a nivel están
protegidos con algún tipo de sistema y en ellos ocurren
el 26% de los accidentes, los que provocan el 19% de
los muertos, el 29% de los heridos y el 25% del tiempo
perdido en la circulación de los trenes, debido a estos
incidentes. Los altos índices de accidentalidad en
estas intersecciones se deben a que estos equipos se
instalan en las intersecciones con mayor flujo ferroviario
y automotor.
De los pasos a nivel protegidos, solo el 2,4% del total
de los pasos a nivel están equipados con sistemas
automáticos. En ninguno de ellos existe:
•Información lumínica (luz amarilla), que comunique al
chofer automotor, sobre el estado de funcionamiento del
sistema de protección.
•Comunicación automática tierra-móvil, que en caso
de peligro, actúe y detenga el equipo ferroviario que se
aproxima.
•Determinación de la velocidad de aproximación del
equipo ferroviario que se aproxima y en función de ella,
ponga en marcha el sistema de protección.
•Detección de objetos en la zona de peligro, cuando se
aproxima el tren.
La implementación de una o varias de estas funciones
a los sistemas existentes, aunque no eliminaría estos
sucesos, influiría positivamente en la disminución de los
índices de accidentalidad cada 1000 pasos a nivel, ya
que en estos casos son entre 3-10 veces mayores a los
que no poseen protección activa.
En el resto de los pasos a nivel (97,5%), la seguridad de
la circulación de ambos tipos de transporte depende del
factor humano, fundamentalmente del chofer automotor.
Por esta razón, para disminuir al máximo la probabilidad
de accidentes, se hace imprescindible cumplir con todos
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 39
los requerimientos técnicos, que en caso de ausencia,
puedan provocar una colisión, o sea:
-Garantizar la visibilidad de la vía férrea requerida en
cada paso a nivel.
-Establecer la velocidad del transporte ferroviario,
adecuada a la visibilidad existente.
-Instalar las señales pasivas por la vía automotor y
férrea que correspondan, según la peligrosidad de la
intersección.
-Incrementar la divulgación en los medios masivos
respecto a la peligrosidad de los pasos a nivel.
-Recalificar a los choferes, fundamentalmente los
de ómnibus y camiones, haciendo hincapié en el
comportamiento durante el cruce de los pasos a nivel.
Conclusiones
1. Las afectaciones que provocan los accidentes
en los pasos a nivel constituyen una problemática actual,
fundamentalmente para el transporte ferroviario.
2. Los accidentes ferroviarios no han tenido
el mismo comportamiento que los del tránsito,
manteniendo una disminución constante, lo que está
en correspondencia directa con la baja recuperación del
transporte ferroviario.
3. Los fallecidos en los accidentes ferroviarios
en los últimos 17 años se han incrementado debido
fundamentalmente a la influencia de la accidentalidad en
los pasos a nivel, los que representan como promedio
más del 42±4%.
4. Los accidentes en los pasos a nivel son más
peligrosos que los del tránsito, ya que la proporción
de muertos y heridos como promedio por accidente es
mucho mayor, 19% y 27%, respectivamente.
5. Las fluctuaciones de los lesionados y fallecidos
en los pasos a nivel por millones de trenes-km tienen su
origen en la cantidad y tipos de vehículos automotores
que circulan por estas intersecciones, siendo los
camiones los que más colisionan (32,6%) y los ómnibus
los que provocan más muertos (54,9%) y heridos
(35,5%) por ser un medio de transportación masiva de
pasajeros.
6. El periodo más peligroso de circulación por
los pasos a nivel se encuentra entre las 11:00 – 13:00
horas, donde ocurren el 40% de los fallecidos y el 20%
de los lesionados.
7. En la capital ocurre el 30% de los accidentes
y el 25% de los heridos, debido a la cantidad de
vehículos automotores y ferroviarios que circulan por
estas vías. Sin embargo, la mayor cantidad de muertos
han sucedido en Holguín y Granma en accidentes con
transporte masivo de personas.
8. En la Línea Central, es donde ocurre la mayor
cantidad de accidentes (24,1%), muertos (35,9%),
heridos (24,8%), además del tiempo que se afecta el
movimiento de los trenes (19,6%) lo que se encuentra
en correspondencia con la cantidad de trenes que
circulan, la velocidad a la cual ellos marchan y que
esta vía atraviesa los principales pueblos y ciudades del
país.
9. En el país solo existe el 5% de los pasos a nivel
protegidos, y en ellos ocurren el 26% de los accidentes,
los que provocan el 19% de los muertos, el 29% de los
heridos y el 25% del tiempo perdido en la circulación
de los trenes, debido a que estas intersecciones es por
donde circula la mayor cantidad de flujo ferroviario y
automotor.
Recomendaciones
1.Concluir la construcción de los pasos a desnivel de la
Línea Central, vía con mayor accidentalidad, como único
modo seguro de la eliminación de estos lamentables
acontecimientos.
2.Exigir la recalificación de los choferes profesionales
que manejan ómnibus, camiones y tractores, haciendo
énfasis en la forma de actuar al cruzar los pasos a
nivel.
Referencias bibliográficas
1. Annan, Kofi. Reporte del discurso pronunciado en la
Primera Semana Mundial sobre Seguridad Vial de las Naciones
Unidas. Estados Unidos, Abril. 23-29, 2007.
2. Reporte de accidentes del Centro Nacional de
Vialidad y Dirección de Seguridad Ferroviaria, Ministerio del
Transporte. Cuba, 2007.
3. http://www.worldbank.org/transport/rail/rdb/rdb0111.
xls.
4. 9no International Level Crossing Safety and Trespass
Prevention Symposium. Canada: Montréal, 2006.
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial40
El arbitraje y las controversias en obras viales-MARC Peruano
Artículo de Opinión
Resumen
El presente artículo fue expuesto por el autor en el XIV Congreso Ibero-
Latinoamericano del Asfalto (XIV CILA), entre el 18 y 25 de Noviembre
del 2007, en la ciudad de La Habana, Cuba; y tiene como objetivo básico
hacer conocer en otros países de habla hispana la experiencia peruana
en lo que se refiere a la Solución de Conflictos, que permiten resolver
las permanentes controversias que se presentan durante la ejecución
de las obras viales como de cualquier otra especialidad de la ingeniería,
las que definitivamente inciden en el costo final de las mismas, por
generarse una dependencia técnica-legal, cuyos resultados son
determinantes para las partes en conflicto a favor o en contra, ya que su
aplicación generalmente implica reconocimiento de pagos importantes
a favor de la parte ganadora. Esta normatividad está bajo el ámbito
de aplicación de la Ley de Contrataciones y Adquisiciones del Estado
vigente en el Perú desde el año 1998.
Palabras Clave: Ley de Contrataciones y Adquisiciones del Estado,
Controversia, Contrato, Ampliación de Plazo, Adicionales de Obra,
Arbitraje, Cláusula Arbitral, Audiencias
Abstract
This article was presented by the author in the XIV Ibero-Latin American
Asphalt Congress (XIV CILA), that took place in La Habana, Cuba,
between November 18th and 25th, 2007; and it provides an opportunity for
other Spanish speaker countries to learn from the Peruvian experience
in conflict solutions, capable of solving the permanent controversies
that usually take place during road construction, as well as in other
engineering areas. These controversies definitely impact on the final
cost of the works, due to their technical-legal dependence. The results
are decisive for both parties in the conflict, those in favor and those
against, since its application usually implies significant payments in
favor of the winning party. This norm is under the scope of the Law of
State Contracts and Acquisitions, valid in Peru since 1998.
Key words: Law of State Contracts and Acquisitions, Controversy,
Agreement, Extension of Term, Additional Works, Arbitration, Arbitral
Clause, Audiences
Introducción
Es también la intención del autor que este trabajo
pueda servir como ilustración y posiblemente como
punto de comparación con respecto a legislaciones de
otros países que también han optado por este MARC
Fecha de recepción: 11 de enero del 2008
Fecha de aprobación: 21 de julio del 2008
Néstor Wilfredo Huamán Guerrero, Ingeniero CivilUniversidad Nacional de Ingeniería (UNI), Perú[email protected]
(Mecanismo Alternativo de Resolución de Conflictos) en
la etapa contractual y así sacar conclusiones sobre la
conveniencia o no de su aplicabilidad. Es bueno tomar en
cuenta que la intención es desjudicializar los conflictos,
así como acortar los plazos que normalmente se dan en
el Poder Judicial para resolver este tipo de controversias,
este es demasiado lento debido a su voluminosa carga
procesal, demorando en algunos casos 4 y 5 años para
emitir sentencia, lo que hace el proceso engorroso y caro;
siendo también muy importante la especialización de los
profesionales que hacen justicia.
En el Perú esta normatividad, que es de carácter
obligatorio para el caso de las Contrataciones y
Adquisiciones del Estado cuando la relación contractual
proviene de contratos firmados bajo el ámbito de esta ley
(en lo sucesivo me refiero a la Ley de Contrataciones y
Adquisiciones del Estado) donde se incluye la Consultoría
y Ejecución de Obras, ha determinado que a la fecha
se hayan desarrollado una gran cantidad de Procesos
Arbitrales (Juicios en el Poder Judicial) entre las Entidades
del Estado y los Ejecutores y Consultores de Obras
(Contratistas), para lo cual se conforman los Tribunales
Arbitrales por Árbitros (Jueces), de cuya idoneidad,
especialización e imparcialidad depende que los Laudos
Arbitrales (Sentencias) que emitan tengan trascendental
importancia debido a las consecuencias que de él se
derivan.
Finalmente es bueno comentar que un proceso arbitral
es conveniente siempre y cuando el Tribunal Arbitral esté
conformado por profesionales idóneos, de reconocida
trayectoria y comportamiento ético y moral; que se
realice en el menor tiempo posible (pueden ser entre 4
a 5 meses) y si realmente resuelve la controversia con
transparencia, responsabilidad, rapidez, economía y algo
muy importante, si efectivamente se desarrolla dentro
de un marco de cultura de paz y tranquilidad que no se
consigue en el poder judicial.
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 41
Antecedentes del arbitraje en el Perú
El 10 de diciembre de 1992 se da la Ley General de
Arbitraje (L.G.A.) en nuestra institución jurídica , la cual
estuvo inspirada en la Ley Española de Arbitraje de 1988.
El 5 de enero del año 1996 se promulga la Ley General
de Arbitraje N° 26572 la que deroga el Decreto Ley N°
25935 y que se encuentra vigente a la fecha como una
importante posibilidad de normar la gestión pacífica de los
conflictos. Esta es una ley general según la cual pueden
someterse a arbitraje las controversias determinadas
o determinables sobre las cuales las partes tienen
facultad de libre disposición, así como aquellas relativas
a materia ambiental, pudiendo extinguirse respecto de
ellas el proceso judicial existente o evitando el que podrá
promoverse; por lo tanto, es aplicable dentro de una
relación contractual tanto entre entidades del estado y
empresas privadas como entre empresas privadas. La
Constitución Política Peruana de 1993 tipifica el Arbitraje
como una “Jurisdicción de Excepción”; esta norma se
inspiró en la norma constitucional de 1979.
El 28 de septiembre de 1998 se pone en vigencia
la Ley de Contrataciones y Adquisiciones del Estado
N° 26850 ( en adelante la ley) y su Reglamento (en
adelante el Reglamento), la cual en su artículo N° 41
inciso “b” establece que en los contratos de adquisición
y contratación debe considerarse una Clásula Obligatoria
de Solución de Controversias cuando en la ejecución e
interpretación del contrato surjan discrepancias entre
las partes, en cuyo caso ésta será resuelta mediante el
procedimiento de Conciliación Extrajudicial ó Arbitraje,
según lo acuerden las partes. Esta cláusula de
obligatoriedad subsiste a la fecha a través del Texto
Único Ordenado de la Ley (TUO: DS 083-2004-PCM)
y su Reglamento (RECAE DS 084-2004-PCM), últimos
dispositivos de la norma vigentes a partir del 28/12/2004.
Jerarquía de la ley
Si orientamos la aplicación del Arbitraje para el caso
específico de Obras y Consultoría de Obras (también lo
es para Bienes y Servicios Generales), es muy importante
considerar la prevalecía de la norma que rige el arbitraje,
para lo cual es bueno comentar que el Artículo 4° del
TUO en lo que corresponde a la especialidad de la
norma a la letra dice: “La presente Ley y su Reglamento
prevalecen sobre las normas generales de procedimientos
administrativos y sobre aquellas de derecho común que le
sean aplicables”, entonces queda claramente establecido
que la Ley 26850 es una ley especial y toda normatividad
que se aplique en la Solución de Controversias que no
Figura 1La justicia debe imponerse en la Solución de los Conflictos presentados
en las obras
Figura 2Es difícil ejecutar obras de pavimentación en la zona de Selva por la
inclemencia del clima y mala calidad de los suelos de fundación
corresponde a ella será de aplicación supletoria como lo
son la Ley General de Arbitraje y tantos otros dispositivos
legales incluyendo el Código Civil.
Controversias arbitrables en obras
Interpretación del contrato
Básicamente resuelve la controversia referida a la
interpretación de la norma y sus alcances, así como la
aplicabilidad que corresponde principalmente en los
periodos de transición respecto a su vigencia cuando
ésta es modificada en algunos de sus artículos como
permanentemente sucede y no hay claridad o existe un
vacío en la misma que genera la controversia.
Ampliaciones de plazo
Es una de las controversias que se presenta con mayor
incidencia durante la ejecución de la obras, generadas por
diferentes causales como paralizaciones o demora en la
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial42
ejecución de las obras debido a fenómenos climatológicos,
desastres naturales, demora en la aprobación de trabajos
adicionales, en la recepción de la obra o levantamiento de
observaciones si las hubieran, etc.
Durante el proceso arbitral, los árbitros deberán identificar
debidamente a cual de las partes le corresponde
responsabilidad por no haberse ejecutado los trabajos en
el plazo contractual establecido en el contrato, debiendo
aplicar la penalidad que le franquea la ley como puede ser
el reconocimiento de gastos generales diarios a favor del
contratista o la ejecución de sus garantías en su contra.
En obras con presupuestos importantes estas decisiones
generan el pago de fuertes sumas de dinero y de ahí
la trascendencia de la calidad final del proceso. También
pueden darse por causa fortuita o fuerza mayor sin
responsabilidad para las partes por tratarse de casos muy
especiales e imprevisibles; en este caso se recomienda
aplicar supletoriamente el artículo 1315 del Código Civil
para identificar con mayor precisión la causal.
Obras adicionales
En muchos casos generados por deficiencias en la
elaboración del proyecto o la ejecución de partidas
indispensables para alcanzar la finalidad del proyecto.
Tienen diferente tratamiento según se trate del sistema
de contratación, el cual puede ser a Suma Alzada o
a Precios Unitarios; normalmente la controversia se
presenta por la diferente interpretación de las partes en
cuanto a su procedencia y que el contratista en algunos
casos está obligado a ejecutarlos inclusive sin pago
alguno. Cuando el monto de estos trabajos adicionales
sobrepasan el 15% del monto del contrato original (así lo
dice la ley) necesariamente deben ser aprobados por la
máxima autoridad administrativa de la entidad y además
autorizados para su ejecución y pago por la Contraloría
General de la República, mientras esto sucede en muchos
casos las obras se paralizan con grave daño a las partes y
en general al Perú por las consecuencias que se generan
desde el punto de vista económico y social, por lo que en
lo posible se deben evitar estos hechos.
En cuanto al reconocimiento de estos trabajos adicionales
se genera mucha controversia, a veces por la negativa
del contratista a ejecutarlos, por temor a que no se los
paguen a pesar que en algunas oportunidades éstos ya
han sido aprobados por la entidad. A la fecha, algunos
tribunales arbitrales están tomando en consideración el
artículo 1954 del Código Civil referido al Enriquecimiento
sin Causa y ordenando el pago de trabajos no
reconocidos por el propietario.
4. Otras causales de controversias
Tal como se ha referido líneas arriba, también existen
otras causales que generan controversias como son:
discrepancias en los procesos constructivos, demora en
el pago de las valorizaciones o de algún otro concepto,
recepción de obra, levantamiento de observaciones,
resolución del contrato, intervención económica de la
obra y finalmente la liquidación final del contrato mientras
ésta no haya sido consentida.
Contenido de la ley respecto al arbitraje
Convenio arbitral. Las partes pueden incorporar en el
contrato la cláusula arbitral donde encomendarán la
organización y administración del arbitraje a una institución
arbitral de conformidad con sus reglamentos, pudiendo
incorporarse el convenio arbitral tipo en el contrato; en
este caso se tratará de un Arbitraje Institucional y si no
se establece el convenio arbitral se tratará de un arbitraje
Ad Hoc o Libre, el que será regulado en defecto de las
partes por los propios árbitros. Si las partes no cumplen
con incorporar el convenio arbitral correspondiente para
desarrollar el arbitraje ad-hoc, se considera incorporado
de pleno derecho el texto que aparece en el Reglamento
de la Ley.
Los árbitros. Son los actores más importantes dentro
del proceso arbitral por ser su decisión a través del
Laudo Arbitral de trascendental importancia por las
consecuencias que se generan para las partes como
son responsabilidades económicas, administrativas entre
otras y que en algunas oportunidades alcanzan a los
funcionarios de las instituciones estatales que de alguna
forma u otra han tenido participación durante el proceso de
ejecución de la obra. Los árbitros pueden ser recusados
en el caso de que alguna de las partes considere que
existen causales establecidas en la ley para tal efecto.
Los honorarios de los árbitros son establecidos por
el Centro Arbitral si el arbitraje es institucional o por el
Tribunal Arbitral si es ad-hoc o no han sido pactados por
las partes, están en función del monto en disputa, las
pretensiones de las partes, la complejidad de la materia,
el tiempo dedicado por los árbitros, el desarrollo de las
actuaciones arbitrales y cualquier otra circunstancia
referida al caso por resolver.
En el Perú existen Centros de Arbitraje los cuales cuentan
con Registros de Árbitros debidamente seleccionados
según su especialidad y de reconocida trayectoria
(en gran mayoría ingenieros y abogados). Entre estos
centros arbitrales tenemos los del Colegio de Ingenieros
Infraestructura Vial • No 20 • Agosto 2008 43
del Perú, Cámara de Comercio de Lima, Consejo
Superior de Contrataciones y Adquisiciones del Estado
(CONSUCODE), Colegio de Abogados, Cámara Peruana
de la Construcción, Pontificia Universidad Católica del
Perú, etc., entre los más importantes, donde se dirimen
controversias relacionadas con la ejecución de obras.
Tipo de arbitraje. La ley solo considera el Arbitraje de
derecho y no el de Conciencia, como sería recomendable
para resolver estos conflictos que tienen mucho que ver
con problemas técnicos presentados en obra y por lo
tanto, siempre requieren de la especialización de los
árbitros quienes podrían actuar en acuerdo a su leal saber
y entender como es el espíritu que debería primar para
resolver este tipo de controversias. Por ser el arbitraje
de derecho, necesariamente cuando se trata de Tribunal
Arbitral Unipersonal, el árbitro será Abogado y cuando
se conforma un Tribunal Arbitral Colegiado (3 árbitros)
también el Presidente de dicho tribunal debe ser abogado,
los otros 2 miembros integrantes del tribunal pueden ser
ingenieros o arquitectos; lógicamente es recomendable
se nombren profesionales especializados según el tipo
de controversia a resolver.
Proceso arbitral. Se inicia con la solicitud del arbitraje por
alguna de las partes, luego se conforma e instala el tribunal
arbitral según el arbitraje sea institucional o ad-hoc en
cuyo caso (ad-hoc) los árbitros tienen plena libertad para
regular el proceso arbitral atendiendo a la conveniencia de
las partes dentro de los márgenes establecidos por la ley,
su reglamento y las normas complementarias dictadas por
el CONSUCODE. Posterior a la instalación del tribunal se
llevan a cabo AUDIENCIAS de Conciliación, Fijación de
Puntos Controvertidos y Admisión de Medios Probatorios,
Alegatos Orales, Periciales, etc.; asímismo los ESCRITOS
que presentan las partes como Demanda, Contestación
de la Demanda, Reconvenciones, Alegatos Escritos,
Recursos de Reconsideración contra las Resoluciones
emitidas por el tribunal distintas del Laudo Arbitral (esto
último de acuerdo a la modificatoria del artículo 58 de la
Ley General de Arbitraje publicada el 24/05/2005).
Laudo arbitral. El Laudo Arbitral es Inapelable, Definitivo
y Obligatorio para las partes, tiene el valor de cosa
juzgada y se ejecuta como una sentencia. No procede
impugnación ante segunda instancia arbitral ni ante el
poder judicial; salvo recurso de anulación por causal
prevista en la LGA. Sobre el laudo arbitral solo pueden
haber Correcciones, Integraciones y Aclaraciones,
respecto a la forma del arbitraje, más no con el fondo de
lo dispuesto en laudo arbitral.
Conclusiones y recomendaciones
•El autor considera que el Arbitraje es una institución muy
importante en un país ya que permite resolver conflictos en
menor tiempo que el poder judicial y es más especializado,
asegurando una decisión más justa para las partes. En el
Perú su aplicación está dando resultados muy favorables
y considero que ésta experiencia podría ser emulada por
otros países que aún no han desarrollado este Mecanismo
Alternativo de Resolución de Conflictos, en nuestro caso
específico para resolver controversias de obras.
•Es indiscutible que la calidad del arbitraje está en función
de la calidad de los árbitros; por lo tanto, su conocimiento,
transparencia, neutralidad, especialización, dedicación,
acompañados de sus principios éticos y morales
asegurarán un proceso eficiente y de justicia, por lo que
las partes deben tener extremo cuidado al elegirlos.
•Es recomendable que se evite la interferencia del
poder judicial en los procesos arbitrales como viene
sucediendo en el Perú, donde jueces posiblemente
por desconocimiento de la jurisdicción del fuero arbitral
vienen interviniendo, suspendiendo procesos arbitrales y
hasta denunciando penalmente a árbitros por no acatar
resoluciones judiciales generadas por medidas cautelares
presentadas por alguna de las partes, sin tomar en cuenta
que lo que se pacta como voluntad de las partes es ley.
Estas son medidas coercitivas que lindan con el abuso y
la arbitrariedad, mellando por lo tanto el verdadero sentido
del arbitraje para lo cual ha sido concebido.
Para terminar, considero importante emular lo dicho
por un árbitro muy reconocido a nivel mundial “el laudo
arbitral debe salir del alma” y por lo tanto debe ser puro y
sin manchas como ella misma.
Referencias bibliográficas
1. Ley General de Arbitraje (Perú)
2. Ley de Contrataciones y Adquisiciones del Estado(Perú)
3. Código Civil (Perú)
4. Ley de la Contraloría General de la República (Perú)
5. Ing. Néstor Huamán Guerrero: artículos periodísticos
publicados por el autor
Agosto 2008 • No 20 • Infraestructura Vial44
AgendaInternacional
USA
American Road and
Transportation Builders
Association (ARTBA) Safety Boot Camp
6 - 10 de octubre, 2008
Las Vegas, NV
ARTBA
Contact: Brad Sant
Tel.: 202-289-4434
E-mail: [email protected]
Web: www.artba.org
OCTUBRE 2008
OCTUBRE 2008
USA
2008 Airfield & Highway Pavements
Conference
15 - 18 de octubre, 2008
Bellevue, WA
American Society of Civil Engineers
Contact: Elaine V. Watson
Tel.: 703-295-6030
E-mail: [email protected]
Web: h t t p : / / con ten t .asce .o rg / con fe rences /
pavements2008/index.html
USA
Transpo 2008,
“ITS-Piecing It All Together”
22 - 25 de setiembre, 2008
Orlando, FL, USA
ITS Florida, Florid Department of Transportation,
Florida Section / District 10 Institute of Transportation
Engineers, and FHWA Florida Division
Contact: Karen Crawford
Tel.: 850-224-7775
E-mail: [email protected]
Web: www.itstranspo.org
SETIEMBRE 2008
ESLOVENIA
6o Simposio sobre características
superficialesdepavimentosSURF2008
20 - 24 de octubre, 2008
Ljublijana (Eslovenia)
Contact: Darki Kokot
Fax: 386-1-28-04-264
E-mail: [email protected]
OCTUBRE 2008
USA
15th World Congress on Intelligent
Transportation Systems (ITS)
and ITS America´s 2008 Annual Meeting
16 - 20 de noviembre, 2008
New York, NY
ITS America, ERTICO ITS Europe, and ITS Japan
Contact: Edgar Martínez
Tel.: 1-800-374-8472, ext. 4223
E-mail: [email protected]
Web: www.itsworldcongress.org
NOVIEMBRE 2008
NOVIEMBRE 2008
USA
2008 Road Dust Management Practices
and Future Needs Conference
13 - 14 de noviembre, 2008
San Antonio, TX
FHWA Office of Federal Lands Highway and Western
Transportation Institute at Montana State University
Contact: Meetings Northwest, LLC
Tel.: 1-866-633-8110
E-mail: [email protected]
Web: www.meetingsnorthwest.com/DustConference.htm
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