Preparación de emulsiones bituminosas: tecnologías e instalaciones de GlobeCore

La preparación de emulsiones bituminosas de diversos tipos se proporciona mediante el uso de instalaciones especiales de emulsión que pueden funcionar como unidades estructurales separadas o como parte de una determinada empresa como taller o departamento.

Para la preparación de emulsiones, se usa con mayor frecuencia un molino coloidal, aunque también es posible usar otro dispositivo capaz de funcionar como un homogeneizador-dispersante. El principio de preparación de una emulsión en un molino coloidal es pasar una mezcla de betún caliente y una fase acuosa entre el disco giratorio y el estator. Para crear un flujo turbulento adicional, la superficie del rotor puede tener surcos o dientes, formando así una superficie de relieve única.

Tecnología de preparación de emulsión bituminosa

Al procesar materiales grasos para un emulsionante, el proceso tecnológico para la preparación de emulsión bituminosa incluye los siguientes pasos obligatorios:

  • almacenar los componentes originales (álcali, ácido, betún, materias primas grasas);
  • llevar los componentes originales al estado requerido;
  • dosificación de componentes y su suministro a la máquina de emulsión;
  • obtención de emulsión bituminosa;
  • drenaje de la emulsión bituminosa terminada y su almacenamiento antes del envío al consumidor.

Directamente en la preparación de la emulsión bituminosa, es necesario controlar la calidad de sus componentes, así como la temperatura del proceso. El producto resultante debe tener un color marrón claro u oscuro, ser homogéneo y no disolverse con agua. Además, cuando la palita de vidrio se sumerge en una emulsión diluida, no se deben observar grandes partículas de betún en su superficie.

Se permite el almacenamiento de emulsiones bituminosas a una temperatura de al menos 0ºC. Un producto preparado fresco solo se puede almacenar en tanques limpios que no contienen residuos de ninguna materia orgánica. Para evitar la evaporación del agua durante el almacenamiento, es necesario hacer circular la emulsión de acuerdo con el principio de un tanque-bomba-tanque.

Antes del transporte, la emulsión bituminosa debe pasar a través de un filtro especial con un tamaño de orificios de no más de 3 mm, y solo después de eso, el material puede cargarse en las autobetuminadoras.

Dependiendo del tipo de emulsión bituminosa, el período de garantía promedio de su almacenamiento es de uno a varios meses.

Emulsiones bituminosas concentradas

El betún a temperatura normal está en el estado sólido y tiene una alta viscosidad. Para la emulsificación es necesario reducir la viscosidad del betún calentándolo a una temperatura de 120-150ºC. El calentamiento a esta temperatura es posible con la deshidratación completa del betún. Por lo tanto, antes de que el betún entre en la máquina de emulsión, debe deshidratarse y calentarse a la temperatura operacional. Este proceso es prolongado y generalmente dura de 10 a 12 horas.

Además, el betún durante la emulsificación, en contacto con la solución acuosa del emulsionante, se deshidrata nuevamente, y debido a la gran diferencia de temperatura entre el betún y la solución acuosa del emulsionante (70-80°C), la mezcla se espuma, a menudo acompañada de su eyección de la máquina. En el proceso de emulsificación, la temperatura del betún cae bruscamente y la viscosidad aumenta en consecuencia.

A una concentración de emulsión del 50%, la masa de betún es igual a la masa de la solución acuosa del emulsionante, ya que su gravedad específica es aproximadamente la misma e igual a la unidad. La temperatura de la emulsión que sale de la máquina disminuye como resultado del retorno del calor al homogeneizador. En el proceso de emulsificación para mantener el régimen de temperatura, es necesario mantener la temperatura del homogeneizador en el intervalo de 60-80ºC.

Preparación preliminar de emulsionantes

Los emulsionantes utilizados para la preparación de emulsión de betún, así como el betún, requieren una preparación preliminar. Algunos emulsionantes, como el jabón de sulfato, el concentrado de bario, etc., se disuelven fácilmente en agua y no requieren un pretratamiento especial. Se prepara una solución a partir de estos emulsionantes mediante la mezcla con agua, que se calienta a la temperatura operacional (70-80°C) antes de su uso.

Emulsionantes – carbón, etc., para disolverse en agua es necesario primero saponificar con una solución acuosa de álcalis (soda cáustica, potasio cáustico). La saponificación (preparacion de jabon) se lleva a cabo en calderas especiales y dura de 3 a 4 horas. Cuando se utiliza como un emulsionante de alquitrán de madera en la caldera, se carga con soda cáustica y 2,5 veces más en peso con respecto al alquitrán, se agrega la cantidad de agua. El jabón preparado se diluye con agua en una proporción de 1:9, y la solución resultante también se calienta a una temperatura de 70-80°C antes de su uso. Al preparar una solución acuosa del emulsionante, se recomienda agua blanda con una dureza no superior a 3 mg × eq / l.

Tecnología de preparación de emulsiones altamente concentradas

El betún, calentado a una temperatura de 80-90°C, se suministra desde el almacén del betún y se bombea a las calderas donde el se prepara. En una de las calderas, el betún se deshidrata y en el otro (consumible) se calienta a la temperatura operacional. Desde la caldera el betún ingresa al homogeneizador.  

Se prepara una solución acuosa de soda cáustica en un tanque desde donde se bombea a las calderas o una mezcladora, si el emulsionante utilizado no requiere pre-saponificación.

La saponificación del emulsionante – preparación de jabón – se realiza en la caldera. El emulsionante se bombea a través del dispensador. El jabón preparado ingresa al dispensador en ciertas dosis y de allí a la mezcladora.

En la mezcladora, se prepara una solución emulsionante acuosa a partir del agua ablandada procedente de la instalación. La solución emulsionante acuosa preparada se bombea a los tanques de calentamiento hasta la temperatura operacional. Desde estos tanques, la solución emulsionante ingresa al homogeneizador.

En el período inicial de puesta en marcha, la emulsión preparada en el homogeneizador ingresa en el pozo especial, del cual se toman muestras de emulsiones para determinar la calidad.

En las condiciones del campo, la calidad de la emulsión se determina visualmente, tomando muestras con una varilla de vidrio. La emulsión debe ser de color marrón y no contener las partículas del betún. Además del control de producción, el control de calidad de laboratorio de la emulsión se debe llevar a cabo periódicamente.

Tipos de instalaciones para la preparación de emulsiones bituminosas

De acuerdo con el tipo de equipo, destinado a la producción de emulsión bituminosa se divide en instalaciones de proceso discontinuo y continuo.

Proceso discontinuo

En un proceso discontinuo , se deben tomar al menos dos pasos: la preparación de la fase acuosa y la producción de la emulsión. La fase de agua se prepara en un tanque especial, donde se suministra agua caliente, emulsionante y otros componentes necesarios. Después de esto, la sustancia obtenida se mezcla. La producción de la emulsión incluye la dosificación de la fase acuosa previamente preparada y el betún en un molino coloidal u otro dispositivo que tiene la capacidad de dispersar y homogeneizar. Si es necesario, se agrega un solvente al betún (previamente en un dispensador o por un método de flujo).

La principal diferencia entre las instalaciones con el proceso discontinuo es que en ellas el proceso de producción directa de emulsión de betún incluye varios flujos de materiales, lo que abre la posibilidad de control manual.  

Proceso continuo

Proporciona un calentamiento continuo del agua y la dosificación de todos los materiales por medio de bombas dosificadoras separadas. La ventaja de este enfoque es que no hay necesidad de usar tanques de dosificación. Esto requiere un diseño especial del sistema de fase acuosa, que debe proporcionar suficiente tiempo de reacción para los productos químicos. Los procesos de neutralización y disolución deben completarse antes de que la fase acuosa se combine con el betún.

En la producción de instalaciones para la producción de emulsión bituminosa, es posible prever la posibilidad de introducir látex, copolímero de bloque de estireno-butadieno, así como otras sustancias, pero esto requerirá la implementación de nuevas soluciones de diseño.

Preparación de emulsiones bituminosas con instalaciones de GlobeCore

GlobeCore ofrece una amplia gama de equipos para la producción y el almacenamiento de materiales bituminosos. Las instalaciones de tipo UVB-1 están diseñadas para obtener emulsiones bituminosas de cualquier tipo y propósito. El producto obtenido cumple con los estándares internacionales y puede utilizarse para la reparación y construcción de carreteras.

Para el almacenamiento de las emulsiones bituminosas, GlobeCore produce recipientes de diferente productividad y ejecución. A pedido del cliente, es posible modificar modelos estándar para condiciones de producción específicas.