Asfaltos y mezclas asfálticas: Conceptos y fundamentos

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The increase in the propor tion of asphaltenes and resins prompt s an abrupt rise in viscosi~ attribut able to the greater numbe r and size of such micelles an~ therefore/ of intermi cellar interactions. Specificall~ hydrod ynamic interac tions betwee n these inverse mice//e s cause increa ses in viscos ity due to interference in the stream of the f/ow between two nearby and identica/ micelles (24)/ although accoun t must a/so be taken of the interac tions betwee n micelles of differen t sizes (25). Para ello se procedió a cargar al reactor batch con 1 g de muestra de crudo extrapesado y aproximadamente 1 mi de benceno por cada 100 mi de n-heptano, operándose con agitación constante durante 1 hora, a la temperatura de 60 oC, y un tiempo de reposo de 12 horas. Como resultado de la experimentación, se obtiene un material pulverulento de color café oscuro o negro, los asfaltenos Two very important properties of the crude studied, its kinematic viscosity (96620 Saybolt second universal at 55 OC) and its high density (API gravity 9.6 0)/ are both a direct result ofits high resin and asphaltene contento This content declines at the temperature at which the oil formed, inferring that crude density is lower in very deep deposits. Similar/~ the chemical composition ofMachete crude oil (percentage by weight) pro ved to be: malthenes (77.9%)1 resins (56.9%) and asphaltense (22.1%).

viscosidades dinámicas en un intervalo de una millonésimo a mil poises. El dispositivo permite trabajar con pequeñas cantidades de muestra (aproximadamente dos gramos), cubriendo "velocidades de cizalla" desde un centésimo a 250 segundos recíprocos. Figure 3. - Viscosity at 55 oC of different synthetic mixes with constant resin to asphaltene and oil to resin ratios. asphaitenes/resin oIls ·1 - ; - - - - r - - , . - - - r - - - r - - r - - - r - - . . . . - - - r - - , . - - - - , . - - I O 10 15 20 25

The consistency of an asphalt material is its degree of f/uidity at a given temperature. Viscosity is the resistance of the material to f/ow. The ideal material is one whose consistency is constant over a wide temperature range/ ,: e"/ one with low thermal susceptibility.

hidrófobos. Dichas micelas inversas se encuentran en un equilibrio dinámico con los monómeros del medio. El aumento de la proporción de asfaltenos y resinas produce un ascenso brusco de la viscosidad, atribuible al mayor número y tamaño de dichas micelas y, por ende, a la contribución de las interacciones intermicelares. En concreto, las interacciones hidrodinámicas entre estas micelas inversas provocan incrementos de viscosidad motivados por la interferencia entre líneas de corriente relativas al flujo de dos micelas iguales próximas (24); aunque tambié n debe teners e en cuenta las interacciones entre micelas de distinto tamaño (25). Como ya se ha referido en la introducción, se utilizó el crudo bituminoso Machete para la obtención de las resinas y asfaltenos. Como operación previa se produjo el secado de dicho crudo, tras disolverlo en exceso de tolueno, mediante destilación hasta eliminar toda la mezcla azeotrópica de agua y disolvente a 78 OC de temperatura. Seguidamente, las principales fracciones del producto asfáltico líquido fueron separadas usando la diferente solubilidad de sus moléculas en un disolvente adecuado. En primer lugar, se realizó la precipitación de los asfaltenos a partir del crudo seco. Con respecto al disolvente usado para la separación de los asfaltenos se ha optado por usar n-heptano grado HPLC, debido a que la precipitación es fácil de lograr a presión atmosférica y la confiabilidad experimental es mejor (10); aunque también puede realizarse convenientemente por medio de otros hidrocarburos parafínicos de bajo peso molecular. Si se usa n-heptano los asfaltenos son de más alto peso molecular y mayor polaridad que si se utiliza n-pentano, aunque al aumentar la temperatura con n-pentano se precipita una mayor cantidad de asfaltenos que con n-heptano (11). Por otro lado, y a efectos de obtener realmente las máximas concentraciones de asfaltenos (12), se empleó una relación volumétrica entre el n-heptano agregado y el crudo seco de 60:1. Para explicar el comportamiento viscoso de los productos asfálticos líquidos, éstos deben considerarse como una disolución coloidal, donde un grupo de moléculas más pesadas y polares (asfaltenos) están rodeadas por otras moléculas polares más ligeras (resinas), formando micelas inversas, sin que exista una separación entre aquéllas, sino una transición, finalmente, ocupando el espacio restante los aceites nafténicos, parafínicos y aromáticos (20). Estos últimos constituyen el medio dispersante de baja polaridad o fase continua. A Haake mode/ RV3 rotationa/ viscometer with an MDK measuring head and SVI and SVII sensors was used to determine the dynamic viscosity ofboth the Machete crude and the synthetic crude oi/s prepared for the study. In this experimen~ the shear rate was pre-se/ected on the above device. Its measurements are based on the fact that abso/ute viscosity is equa/ to a parameter -whose va/ues are tabu/ated and depend on lhe equipment used- mu/tip/ied by the quotient resu/ting from dividing the sca/e va/ue proportiona/ to the rotor torque by the number of revo/utions. Before determining the viscosity va/ue~ the samp/es ofsynthetic crude were subjected to u/trasound treatment at 55 oC for one hour to guarantee their homogenei~ as far as possib/e. Figura 1.- Representación de la asociación molecular entre resinas y asfaltenos, tomado de otros autores (9). \.ITRD Terms: 4997: Asfalto revestido o recubierto en caliente; 6464: Calculo; 6237: En laboratorio; 9020: Evaluacion; 8072: Mexico; 9047: Mezcla; 7142: Volumetria

The graph in Figure 3 plots the log of viscosity values against the log ofthe weightedpercentage ofasphaltenes in two series ofsynthetic crude oils at 55 oC These samples were preparedfrom the fractions separated from Machete crude in such a way that the resin-malthene and asphaltene-resin ratios were constant The information obtained shows that the viscosity of these resin- and asphaltene-containing solutions is significantlygreater than would be expected on the grounds of the patterns observed previously for the two substances alone. Similar/~ the effect of the proportion of asphaltenes on the viscosity ofthese mixes is greater than their effect in the absence of the resins. Por último, la densidad o gravedad API del crudo Machete se determinó, según norma ASTM D-2041 (15), utilizando un dispositivo Rice que incluía un conjunto de elementos necesarios: vibrador, picnómetro de vacío, bomba de vacío, juego de filtración, balanza electrónica y un manómetro de presión residual compuesto de un tubo en "U" cerrado en un extremo y montado sobre una cúpula de vidrio conectada al recipiente de vacío. TRT Terms: Calculation; Evaluation; Hot coated materials; Laboratories; Mixtures; Volumetric analysisDurante los últimos años varios proyectos de investigación se han interesado en desarrollar un conocimiento fundamental y formal sobre estos productos para encontrar alternativas de aprovechamiento de estos materiales. En ese sentido, las propiedades fisicoquímicas de los mismos pueden permitirles ser suficientemente dúctiles, maleables y reométricamente aptos para su aplicación como capa de fondo o imprimadores en cubiertas impermeabilizantes de edificaciones, a fin de satisfacer la creciente demanda mundial de los mismos. Por otro lado, no debe olvidarse que estos materiales pueden ser susceptibles a los cambios de temperatura, sufrir envejecimiento por intemperismo o ser afectados por la oxidación y la fotodegradación, lo que limita su rango de utilidad. Por todas estas razones, estos productos suelen ser aditivados o modificados para mejorar dichas propiedades. puentes de hidrógeno, que dan lugar a asociaciones intermoleculares de bastante tamaño, provoca un incremento importante de la viscosidad (19).