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Carreteras

T radicionalmente la carretera ha sidoconsiderada como un elemento alta-mente impactante para el medio am-

biente, considerando todo el ciclo de vida dela misma: el diseño, construcción, manteni-miento, gestión de las infraestructuras, con-servación, rehabilitación, los vehículos y losconsumos energéticos asociados; incluso da-tos estadísticos llegan a afirmar que el nivel decontaminación estaría incluso por encima dela industria española.

Esta incidencia se ha visto agravada por elalto crecimiento y desarrollo que han tenidolas carreteras en España, especialmente des-de finales del siglo XX hasta el momento.Ayudada por los fondos europeos, España hasuperado sus carencias en infraestructuras detransporte llegando a ocupar junto con Alema-nia, el primer puesto en la Unión Europea (UE),en el porcentaje del PIB dedicado a la inver-sión en infraestructura del trasporte, pasandodel 0.5-0.6% de PIB de mediados de losochenta a valores de 1.7-1.8% del PIB en losúltimos años .

Evolución de las mezclas asfálticasespañolasLa historia moderna de lasmezclas bituminosas en ca-liente en España, comenzó amediados del siglo XX, en ladécada de los años 50. Enestos años el porcentaje decarreteras construidas conmezclas en caliente no sobre-pasaba el 1% y poco a pocofue aumentando, debido a laincorporación de nuevas tec-nologías procedentes deotros países. El diseño de es-tas mezclas fue de diversa ín-dole, hasta la introducción de

las mezclas del Asphalt Institute, que fueron lasde uso generalizado hasta el año 1976.

Las mezclas bituminosas en caliente con-vivieron con las mezclas en frío fabricadas conemulsiones, debido a que la tecnología espa-ñola con este tipo de ligantes se desarrollócon gran éxito y, por ello, se exportaron a mer-cados internacionales. Estas mezclas eransencillas de fabricar y poner en obra, puestoque las plantas eran muy simples y fáciles detrasladar. Durante estos años no se tenía encuenta el deterioro de las condiciones medioambientales, por lo que no se mencionaba elhecho de que las mezclas en frío no contami-naban el medio ambiente, al no utilizar fuel enel proceso de fabricación, puesto que los ári-dos se utilizaban a temperatura ambiente.

Las mezclas en frío dejaron de utilizarsepoco a poco, como consecuencia del incre-mento de la oferta de las plantas en calienteen España y, al mismo tiempo, a causa de laslimitaciones que tienen estas mezclas frente alaumento del tráfico, el cual tuvo lugar en lascarreteras españolas en este periodo.

A partir de 1976, entró en vigor el Pliego deprescripciones técnicas generales para obras

de carreteras y puentes (PG-3), el cual recogeen su artículo 542 las especificaciones quedeben cumplir las mezclas bituminosas en ca-liente. Cabe destacar que este artículo ha su-frido modificaciones desde su primera publi-cación, para adaptarse a las nuevas exigen-cias que deben cumplir las infraestructuras decarreteras.

Han sido ingentes los esfuerzos que desdeel sector del transporte se vienen realizandopara hacer que éste sea más sostenible. Estosesfuerzos están especialmente liderados porlos fabricantes de coches y camiones, los cua-les vienen realizando importantes avances enla ingeniería de sus vehículos, desarrollandomotores cada vez mas eficientes y menoscontaminantes, para ajustarse a las normativaseuropeas. Estas normativas han marcado pa-rámetros muy exigentes para disminuir losefectos ambientales negativos de este mediode transporte.

En esta misma línea es necesario que lasempresas constructoras y sobre todo las ad-ministraciones públicas, hagan un mayor es-fuerzo para que las infraestructuras de carrete-ras contribuyan a un desarrollo más sostenible;

no sólo cumpliendo con lasnormativas medioambienta-les vigentes, sino motivandoe impulsando buenas prácti-cas que minimicen los im-pactos en el entorno. Todoello se puede conseguir conproyectos de investigaciónque generen nuevas alterna-tivas de sostenibilidad parasu implantación en obra.

Desde la Dirección de In-novación Tecnológica deACCIONA Infraestructuras,se están realizando una seriede investigaciones que tienen

Con este artículo y otros estudios realizados por la Dirección de InnovaciónTecnológica del Área de infraestructuras, ACCIONA Infraestructuras quiereaportar su granito de arena, en la búsqueda de nuevas experiencias y nuevosconocimientos que permitan que las infraestructuras de carreteras pasen deser un elemento impactante sobre el medioambiente, a un elemento que seconvierta en un nicho de oportunidades en el cual se puedan estudiar nuevosmateriales y nuevas tecnologías buscando siempre el desarrollo sostenible delas infraestructuras.

Acciona apuesta por una construción más sostenible de firmes

Palabras clave: CARRETERA, FIRME, MEDIOAMBIENTE, MEZCLA ASFÁLTICA, RESIDUO,

SOSTENIBILIDAD, TECNOLOGÍA.

- Luis H. RODRÍGUEZ MEJÍA (*), yNatalia MARTIN AGUADERO (*).

(*) Dir. Innovación Tecnológica. Subárea de Firmes de

ACCIONA Infraestructuras

Aplicación de nuevas tecnologías para unas infraestructuras más sostenibles y menos contaminantes

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Carreteras

como finalidad desarrollar nuevos productos ytecnologías que permitan generar alternativasamigables y sostenibles en la construcción defirmes de carreteras, lo cual esta enmarcadodentro del plan director de sostenibilidad de laempresa para el período 2010 – 2013.

Nuevas mezclas asfálticas estudiadasen la Dirección de Innovación deACCIONA InfraestructurasLa vocación por la sostenibilidad de ACCIONAha hecho que se realicen investigaciones quepermitan mejorar y disminuir el impacto me-dioambiental en la construcción de carreteras.

Durante el desarrollo de esta línea se haabordado el estudio y diseño de diferentes ti-pos de mezclas asfálticas intentando, conse-guir que estas contribuyan al desarrollo de po-sibles soluciones a diferentes impactos me-dioambientales negativos, como por ejemplo ladisminución de los gases de efecto invernade-ro, mediante el estudio de nuevos materialesque permitan disminuir las temperaturas de fa-bricación y la revalorización de algunos materia-les de desecho que aporten mejoras técnicas alas mezclas. Las siguientes son:

DESTUDIO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

FABRICADAS A BAJAS TEMPERATURAS

Las mezclas bituminosas fabricadas a meno-res temperaturas (semicalientes y templadas)son aquellas que se fabrican, extienden y com-pactan a temperaturas inferiores a las conven-cionales, debido a que la principal característi-ca de los ligantes utilizados, es alcanzar la vis-cosidad óptima para envolver los áridos, atemperaturas sensiblemente inferiores a las delos betunes convencionales (110-150ºC, se-gún la tecnología Semicaliente, y 80-100ºC, lasTempladas).

Según lo anteriormente expuesto, los con-sumos energéticos asociados a la fabricaciónde estas mezclas bituminosas disminuyenconsiderablemente, al igual que los humos alos que se ven expuestos los operarios; gra-cias al interés del ministerio de fomento y deACCIONA Infraestructuras esto pudo compro-barse en el tramo de prueba construido en laAutovía de la Meseta A-67, en el tramo Alar delrey-Puebla de San Vicente, el cual constabade 390 metros en capa intermedia del tipo S-20 y 2.740 metros en capa de rodadura deltipo M-10.

Durante la ejecución del citado tramo sepudo medir y calcular los ahorros energéticosobtenidos al disminuir entre 20 y 30ºC lastemperaturas de fabricación. Para esto, se ins-taló un caudalímetro en la planta de produc-ción de ACCIONA Infraestructuras, con el ob-jeto de establecer una comparativa que fuerareal y representativa de los consumos asocia-dos a la fabricación del aglomerado utilizado

en los tramos de prueba de mezclas Semica-lientes, y los asociados a un tiempo de pro-ducción similar de mezclas asfálticas conven-cionales en caliente.

Los ahorros fueron calculados en 15% defuel y 21% diesel por tonelada de mezcla fa-bricada. Lo que significó una reducción de lasemisiones de gases a la atmósfera en los si-guientes porcentajes: CO2 equivalente: 15%,CO: 17%, material particulado: 14%, SO2:12%, y NOx: 14%.

En cuando a la contaminación por Com-puestos Orgánicos Volátiles (COV), corres-pondientes a los gases que afectan más direc-tamente a los operarios en producción, exten-dido y compactación de las mezclas asfálticasse han obtenido reducciones de hasta el33% de las emisiones de estos compuestos,al compararlos con las emisiones en una mez-cla convencional.

Adicionalmente se pueden obtener mejorastécnicas, especialmente en los siguientes as-pectos:

• Mayor resistencia a las deformacionesplásticas de las mezclas bituminosas me-diante la pista de ensayo de laboratorio.

• Mejora la trabajabilidad y la compacta-ción. (Ensayos de viscosidad rotacional

Brookfield Thermosel y de densidad yhuecos en mezclas bituminosas com-pactadas.)

• Mejor comportamiento frente al efecto delagua sobre la cohesión de las mezclasbituminosas compactadas.

• Menor susceptibilidad térmica (Índice dePenetración de betunes asfálticos IP>+1).

DESTUDIO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

MODIFICADAS CON NEUMÁTICOS FUERA

DE USO (NFUS)La valorización de los materiales procedentesde los Neumáticos Fuera de Uso, es en la ac-tualidad uno de los problemas ambientales demayor relevancia, no sólo por gran cantidad deespacio que ocupan en los vertederos, (que enislas y pequeñas ciudades se convierte en unproblema estratégico), sino también porqueuna de las aplicaciones que se les da a losNFUs es su utilización como combustible, ge-nerando gran cantidad de emisiones contami-nantes a la atmósfera.

La importancia de la reutilización de neumá-ticos fuera de uso para modificar Mezclas Bitu-minosas en caliente viene dada por los siguien-tes motivos:

� Autovía A-67 a la altura de Alar del Rey.

� Extendido, manipulación y operaciones de compactación de la mezcla M-10 Semicaliente.

Medioambientales• Evitar los vertidos de estos materiales y su

valorización energética, proporcionando alcaucho procedente de los NFU´s una apli-cación alternativa, en vez de contribuir alaumento de los vertederos.

• Reduciendo la cantidad de polímeros vír-genes (SBS, EVA, etc.) empleada para laproducción de betunes modificados conpolímeros, se disminuye la cantidad de re-cursos petroquímicos y, por tanto, se con-tribuye a disminuir en un pequeño porcen-taje los productos derivados del petróleo.

Técnicos• Disminución de las deformaciones plásti-

cas. A través del ensayo de pista realiza-do a las probetas modificadas, se ha ob-tenido una disminución de hasta el14% en deformaciones plásticas, respec-to a mezclas convencionales.

• Mejora la resistencia a la fisuración, alaportar flexibilidad a las mezclas.

• Mejora la durabilidad de las mezclas porla componente de negro de humo pre-sente en el polvo de neumático, lo quehace que la mezcla asfáltica sea más re-sistente al envejecimiento.

Este tipo de mezclas también fueron utiliza-das y probadas a escala real, en la construc-ción de un tramo de prueba en la Autovía dela Meseta A-67, tramo Alar del Rey-Puebla desan Vicente, donde se construyó una capa derodadura M-10 fabricada con betún modifica-do con caucho.

Las principales conclusiones de la ejecucióndel tramo de prueba son las siguientes:

• En la fabricación de mezclas bituminosasmodificadas con caucho, es imprescin-dible la instalación de agitadores enlos tanques de betún, o que los mismoscuenten con un sistema de recirculación,de modo que se evite la decantación delpolvo de neumático. Estos tanques de-ben ser preferiblemente verticales. Tam-bién existe la posibilidad de dosificar elpolvo de neumático por vía seca dondese elimina este problema, aunque se de-ben tener consideraciones adicionales enel proceso, especialmente con el tiempode digestión, el cual debe ser suficientepara que la goma y betún interactúendentro de la mezcla asfáltica.

• Las temperaturas de fabricación de lamezcla, son ligeramente superiores alas convencionales, y nunca deben serinferiores a 160ºC debido a la mayor vis-cosidad que presentan, motivo por elcual se pueden presentar mayores dificul-tades en el bombeo desde los tanquesde almacenamiento hasta las tolvas demezclado.

• Es necesario optimizar los procesosde transporte, extendido y compacta-ción, debido a que las mezclas con pol-vo de neumático deben extenderse úni-camente cuando las condiciones climáti-cas sean favorables, siendo la temperatu-ra ambiente límite de 10 ºC.La compactación debe iniciarse lo antesposible con la temperatura de la mezcla aunos 150ºC debiendo estar finalizada lacompactación principal cuando se alcan-cen los 130ºC.

DDISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

UTILIZANDO ÁRIDOS SIDERÚRGICOS

(ESCORIA NEGRA)El material que se obtiene como consecuenciade las reacciones químicas entre la materia pri-ma, los materiales añadidos al horno eléctricoy las impurezas oxidadas durante la fabricaciónde aceros comunes y especiales, se denomi-nan como Escoria Negra. Este tipo de materiales tratado como un residuo, pero con un pro-ceso controlado, se puede utilizar como áridoen mezclas asfálticas.

La fabricación de este tipo de mezclas sepuede realizar mediante la utilización exclusivade escorias o mediante una combinación deestas con áridos naturales. En este caso se hafabricado una mezcla en el laboratorio con un75% de escoria y un 25% de arena caliza.Existen normativas de comunidades autóno-mas en España para el dimensionamiento defirmes, que recogen la utilización de este tipo

de residuos, como es el caso de la Normapara el dimensionamiento de firmes de la redde Carreteras del País Vasco.

Para la utilización de estos residuos hay queasegurarse previamente que cumplen con losparámetros exigidos para cualquier tipo de ári-do usado en la fabricación de mezclas bitumi-nosas, además de cumplir con los parámetrosrecogidos en el Real Decreto 606/2003 espa-ñol de lixiviados. Este Real Decreto tiene vigen-cia en todo el territorio español, pero no eximea las comunidades autónomas de tener suspropias exigencias en lixiviados.

Los beneficios que proporcionan la utiliza-ción de este tipo de residuos en la fabricaciónde mezclas son:

• Limpieza de los áridos; esta característi-ca se puede apreciar especialmente enlas fracciones más finas.

• Se percibe el poco contenido de finos,siendo estos no plásticos..

• Contienen una alta resistencia al desgas-te (ensayo de Los Ángeles), pudiendo sercomparados con los mejores áridos utili-zados en mezclas de rodadura, <25%.

• Muy buena resistencia en el ensayo depulimento acelerado (CPA), 49 - 56.

La fabricación y puesta en obra de lasmezclas bituminosas con este tipo de resi-duos no varía de una mezcla convencional, nohay ninguna variación en estos procesos. Laúnica diferencia que puede existir entre estetipo de mezclas y las convencionales es su

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Carreteras

� Residuo siderúrgico en la fabricación de mezclas asfálticas.

� Tramo de prueba, capa M-10 en rodadura fabricada con betún caucho.

ViVisissitetenosos en:PaPab llellólón 9 9,9, stand 9C2C2

2424-2mayay2011

212828yo11

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dosificación, ya que si el diseño de la mezclacontempla escorias y áridos, la dosificación enla fórmula de trabajo debe de hacerse en vo-lumen, debido a la diferencia de densidadesentre los dos tipos de materiales.

Como características importantes de estetipo de mezclas, después de los ensayos reali-zados en laboratorio, se puede resaltar:

- Una mejora considerable en el ensayo dedeformaciones plásticas, esta mejora estáentre un 20-30%.

- Respecto al ensayo de sensibilidad alagua destaca una ligera disminución res-pecto a las mezclas convencionales,cumpliendo en todo momento con las es-pecificaciones de normativa.

Otro de las mejoras que puede presentareste tipo de mezclas es el beneficio medioam-biental derivado del empleo de residuos gene-rados en las industrias en aplicaciones de obrapública. Por un lado, se reduce el consumo dematerias primas naturales, lo que condicionaun aumento de la vida útil de las explotacionesmineras y vertederos, la disminución de aper-turas de nuevas canteras y en el aumento dela eficiencia energética por la disminución deltransporte de materiales, reducción de proce-sos, menor consumo de materiales fósiles ymenores emisiones de CO2.

Este proyecto ha sido cofinanciado por laSociedad Regional Cantabria I+D+i (IDICAN) ypor el Centro para el Desarrollo Industrial(CDTI) en el año 2009, y en el cual hemoscontado con la colaboración de las empresasEmilio Bolado, Triax S.A., así como la Univer-sidad de Cantabria.

DDISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

ADITIVADAS CON RESIDUOS POLIMÉRICOS

(RESIDUOS PLÁSTICOS)Uno de los principales residuos generados porla sociedad son los plasticos, mas concreta-mente los polímeros, los cuales son emplea-dos en todas las áreas de consumo y normal-mente destinados a pequeños períodos de

uso. Esto hace que se generen una gran can-tidad de residuos cada día, obteniendo ungran volumen de este tipo de materiales.

La principal finalidad de la utilización de estetipo de residuos es conseguir mezclas asfálti-cas de mejores propiedades mecánicas. Ade-más, de darle un valor añadido a los residuospoliméricos evitando así su acumulación en losvertederos.

Los polímeros utilizados por la Dirección deInnovación Tecnológica de ACCIONA Infraes-tructuras son del tipo plásticos: polipropileno(PP), poliestireno (PS), polietileno de baja y altadensidad (LDPE y HDPE), estudiando diferen-tes porcentajes (hasta el 12%) adicionándolosa la mezcla por vía seca, es decir, añadiendo eladitivo plástico a la mezcla como un árido más.

Con la utilización de estos residuos en mez-clas asfálticas se espera obtener:

• Nuevas mezclas bituminosas con mejo-res prestaciones: aportando mejores pro-piedades físicas y mecánicas que lasmezclas convencionales.

• Modificación reológica de las mezclas bi-tuminosas, para mejorar sus característi-cas (resistencia a la deformación perma-nente, resistencia al ensayo de sensibili-dad al agua…)

• Debido a que la reutilización de residuosestá dentro del plan estratégico de la di-rección de Innovación Tecnológica deACCIONA Infraestructuras, se decidió es-tructurar un consorcio con entes públicos

y privados (Unican, Aimplas y la Comuni-dad de Madrid), para presentar un pro-yecto a la convocatoria LIFE+ de 2010 dela Unión Europea. Actualmente este pro-yecto está en fase preliminar tras habersido aceptado por la Comisión Europea.

Con estos estudio ACCIONA Infraestructu-ras quiere aportar su granito de arena, en labúsqueda de nuevas experiencias y nuevosconocimientos que permitan que las infraes-tructuras de carreteras pasen de ser un ele-mento impactante sobre el medioambiente, aun elemento que se convierta en un nicho deoportunidades en el cual se puedan estudiarnuevos materiales y nuevas tecnologías bus-cando siempre el desarrollo sostenible de lasinfraestructuras.

Estas iniciativas deben contar al mismotiempo con la participación y el interés de lasadministraciones públicas, sobre todo con elfin de poder validar en condiciones reales elcomportamiento de estos materiales, norma-lizándolos para generalizar su utilización. l

� Residuos poliméricos en la modificación de mezclas asfálticas para carreteras.

ACCIONA INFRAESTRUCTURAS, S.A.(Subárea de Firmes - Área de Infraestr.)Avda. Europa, 1828108 Alcobendas (Madrid)

%: 917 912 020 • Fax: 917 912 101www.acciona-infraestructuras.es

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