El mecánico de planta Steven Morris, el operador Gage Browning y el director de control de calidad Craig Rayfield se ocupan de la planta móvil de reciclaje en frío KMA 220i en las instalaciones de HMA ( asfalto mezclado en caliente) de Allan Myers (New Kent, Virginia).

La KMA 220i lo mantiene frío

El reciclaje en frío en planta con la KMA 220i recibe una cálida acogida del Departamento de Transportes de Virginia (VDOT)

Tras más de una década de experiencia, el Departamento de Transportes de Virginia (VDOT) ha ampliado su uso del reciclaje en frío centralizado en planta y lo está difundiendo a través de artículos técnicos y webinarios.

El VDOT atesora una década de experiencia con el uso del reciclaje en frío centralizado en planta para rehabilitar sus autopistas interestatales. En 2011, las autoridades municipales culminaron un proyecto de reciclaje de pavimento in situ en la I-81 cerca de Staunton, en las estribaciones de la Cordillera Azul. Dicho proyecto consistió en un tramo de 3,66 millas de la I-81 en dirección sur en el condado de Augusta. Más recientemente, en 2021, el reciclaje en frío centralizado en planta se utilizó para la reconstrucción de la I-64 en la región de Hampton Roads.

Tres técnicas de reciclaje de pavimento in situ

En la I-81, el VDOT empleó tres técnicas de reciclaje de pavimento in situ, a saber: la recuperación a profundidad completa (FDR) y el reciclaje en frío in situ (CIR) usando equipos móviles de Wirtgen y el reciclaje en frío en planta (CCPR) usando la planta mezcladora móvil para el reciclaje en frío KMA 220i de Wirtgen. Este fue el primer proyecto en Estados Unidos en el que se combinaron estas tres técnicas en un solo proyecto en el sistema de autopistas interestatales.

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Recuperación a profundidad completa

La recuperación a profundidad completa es una técnica de rehabilitación en la que se pulveriza y se mezcla uniformemente todo el grosor del pavimento de asfalto y una porción de los materiales subyacentes para conseguir un material homogéneo mejorado en una sola pasada. Los materiales recuperados se pueden mejorar y reforzar utilizando la estabilización mecánica, química o bituminosa, esta última mediante asfalto espumado o emulsión asfáltica.

Reciclaje en frío in situ

El reciclaje en frío in situ (CIR, por sus siglas en inglés) es un proceso superficial en el que un equipo especializado corta las entre 4 y 6 pulgadas superiores o más de una superficie de pavimento existente de baja calidad, tritura y redimensiona el pavimento de asfalto recuperado (RAP, por sus siglas en inglés), lo mezcla con asfalto espumado o emulsión asfáltica a modo de ligante y lo sustituye directamente, de manera que queda listo para la compactación y el recubrimiento o el tratamiento de la superficie. Con el CIR, Virginia opta por una profundidad típica de entre 4 y 6 pulgadas y estabiliza el material con asfalto espumado o bien con emulsión asfáltica.

Reciclaje en frío en planta

Por último, el reciclaje en frío centralizado en planta implica RAP que ha sido triturado y cribado para después transportarse a una planta de reciclaje en frío como la KMA 220i a fin de crear asfalto espumado o emulsionado, o bien cemento o material de base estabilizado con compuesto acuoso de cal que se transporta en camiones hasta el lugar de la reconstrucción.

El VDOT utiliza el CCPR para crear material de base estructural colocado a una profundidad de 4-6 pulgadas, específica asfalto espumado o emulsionado como estabilizador y lo emplea como una alternativa al fresado/relleno más profundo y a la aplicación de parches a una profundidad parcial.

«El proyecto de reciclaje de pavimento in situ de la I-81 se realizó con rapidez y eficacia en cuanto a costes», afirmó el Consejo de Investigación del Transporte de Virginia (VTRC) en 2014. «Por su carácter innovador y su excelencia en el ámbito de la ingeniería, el proyecto obtuvo varios premios prestigiosos a nivel nacional. Casi tres años de buen rendimiento han demostrado el éxito del pavimento producido con estos procesos de reciclaje in situ. Se espera que la superficie y la estructura profunda de la sección rehabilitada se mantengan sólidas durante los próximos años».

CCPR PARA LA I-64 DE VIRGINIA

Su éxito con el uso de las tres técnicas de reciclaje de asfalto en la reconstrucción de la I-81 y el rendimiento que ofreció el firme durante los años siguientes llevó a que el VDOT empleara las tres técnicas en una reconstrucción continua de la I-64 entre segmentos. Allí, en el Segmento III, la KMA 220i de Wirtgen está produciendo más de 220 toneladas por hora de base estructural de asfalto espumado para la reconstrucción de la I-64, y el proyecto en su conjunto refleja la manera en que el VDOT reconstruye de una forma sostenible para el medio ambiente sus autopistas de alta densidad de tráfico.


Fotografía a la derecha: La KMA 220i recicla RAP a plena capacidad para obtener asfalto espumado para su propietario Allan Myers con vistas a su uso como subcontratista en el proyecto de la I-64.

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En 2021, el trabajo en el marco del Proyecto de Mejoras de la Capacidad de la I-64 se encontraba en el Segmento III dentro de un plan de tres segmentos destinado a mejorar el flujo de tráfico en la península Tidewater de Virginia. Entre las mejoras se incluyen la sustitución de los carriles existentes, la incorporación de otros dos carriles de 12 pies de anchura en la mediana y nuevos arcenes de 12 pies de anchura en ambas direcciones.

Presupuestado en 178 millones de dólares, el Segmento III tiene 8,2 millas de longitud y, según el VTRC, junto con los dos segmentos anteriores constituye una de las mayores iniciativas de reciclaje de pavimento de Norteamérica. El reciclaje dará lugar a un ahorro de costes estimado de 15 millones de dólares en total para los Segmentos I, II y III. Según las estimaciones, en el curso de los proyectos de ensanchamiento de la I-64 se usarán casi 1,2 millones de toneladas de materiales reciclados. En total, esto permite ahorrar aproximadamente el 10 % de los costes. Con otro diseño de material mezclado y una presencia superior de RAP en la mezcla se puede conseguir un ahorro de hasta el 50 %.

De abajo a arriba, el diseño de la sección transversal del Segmento III consiste en 12 pulgadas de FDR, una capa de drenaje con mezcla porosa de asfalto de 2 pulgadas, 5 pulgadas de BSM tomado de la KMA 220i y un curso superficial de asfalto mástico de piedra (SMA, por sus siglas en inglés) de 4 pulgadas.

Allan Myers Inc. fue el contratista principal en el Segmento II y actuó como subcontratista de CCPR y colocación de asfalto en el Segmento III. Aunque la especificación estatal indica que Allan Myers podría haber usado su KMA 220i para estabilizar el RAP mediante emulsión de asfalto, en su lugar decidió emplear asfalto espumado para los Segmentos I, II y III.

Asfalto «espumado» líquido

El betún o asfalto espumado incorpora asfalto «espumado» líquido a modo de ligante del material mezclado reciclado para las bases de FDR donde el asfalto líquido caliente se espuma con agua y aire, y a continuación se inyecta en RAP en la cámara de mezcla de una planta móvil o en una recicladora/recuperadora autopropulsada.

Esto permite usar menos asfalto líquido y unas temperaturas de mezcla mucho más bajas, lo que redunda en beneficio del medio ambiente. Dependiendo del grado de presencia de partículas finas en los materiales existentes a reciclar, puede ser necesario hasta un 1 por ciento de cemento o cal hidratada para que actúe como soporte o «agente dispersante» del asfalto líquido para contribuir a que se esparza por todo el material pulverizado.

«La KMA 220i es fácil de usar siempre que estés al día con el mantenimiento y la limpieza», afirma Steven Morris, mecánico de planta de la KMA 220i en Allan Myers. «Mantienes el control de tu cemento y te aseguras de que todas las alimentadoras están funcionando. Compruebas que se limpia toda la goma de la falda y que los puentes de pesaje están limpios: así todo marcha a la perfección».

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«La KMA 220i es fácil de usar siempre que estés al día con el mantenimiento y la limpieza.»

Steven Morris, mecánico de planta de la KMA 220i en Allan Myers

«Al principio es un poco complicado familiarizarse con el funcionamiento, porque tienes que trabajar con tu laboratorio», explica Morris. «Sin embargo, aparte de eso el mecanismo es muy sencillo. Mientras todo funcione de forma continua no hay ningún problema, solo tienes que acercarte y comprobar que todo va bien y mantener el nivel de agua lleno».

El diseño del material mezclado de asfalto espumado fue preparado por Stephanie Drain P.E., Charleston, Ill., y Mike Marshall, de Wirtgen. «Tenemos entre un 80 y un 85 por ciento de RAP, aprox. un 14 por ciento de cribados del n.º 10», afirma Craig Rayfield, director de control de calidad en Allan Myers, de Williamsburg (Virginia). «Tenemos un 2,5 por ciento de asfalto líquido y un 1 por ciento de cemento Portland».

Por la mañana temprano, la carga del material mezclado básico de asfalto espumado sale rumbo a la I-64

La categoría de rendimiento del asfalto para el espumado es la especificación PG 64-22, y para el material mezclado se mantiene una especificación de humedad a fin de contribuir a la compactación. A diferencia del proyecto de la I-81 —en el que el RAP salía de la obra, se mezclaba con espuma y se devolvía a la obra—, en este proyecto se utilizó RAP almacenado ya existente de otros trabajos diferentes.

«Tenemos RAP de toda la zona», comenta Rayfield. «Cuando llega ese RAP, está sin procesar. Una empresa de trituración subcontratada procesa el material hasta un tamaño de entre 1/2 pulgadas y 3/8 pulgadas, con lo que conseguimos que pase prácticamente en su totalidad por la criba de media pulgada».

Sin embargo, dado que el RAP proviene de obras diferentes, varía en cuanto al contenido de asfalto residual, lo que afectaría al diseño del material mezclado espumado. Para evitar este problema, el material almacenado se mezcla para producir un RAP con un porcentaje medio de asfalto residual coherente y fiable.

«En el procesamiento se toma el RAP y se mezcla hasta obtener un material mezclado homogéneo con un tamaño de partículas determinado», explica Rayfield. «Entonces nuestros técnicos de laboratorio toman muestras para comprobar las gradaciones y el contenido de asfalto. De esa forma nos hacemos una idea de lo que entra en el producto y podemos controlarlo».

«En el procesamiento se toma el RAP y se mezcla hasta obtener un material mezclado homogéneo con un tamaño de partículas determinado.»

Craig Rayfield, director de control de calidad de Allan Myers (Williamsburg, Virginia)

Modo estacionario de la planta móvil

Aunque se trata de una unidad eminentemente móvil —la KMA 220i está montada en un semirremolque de plataforma de tres ejes para garantizar la sencillez de transporte e instalación cerca de una obra—, la KMA 220i de Allan Myers se encuentra en una ubicación estacionaria en su planta de asfalto mezclado en caliente en New Kent (Virginia), justo a la salida de la I-64 y al oeste de los tres segmentos.

«La planta es móvil, pero yo diría que ahora mismo es más bien "semiestacionaria"», comenta Rayfield. «Hemos incorporado depósitos de asfalto mayores de hasta 22 000 galones en total para la máxima capacidad de producción, además de un silo de cemento más grande para mejorar la producción. También contamos con un depósito de agua de 5000 galones en la parte trasera que elimina la necesidad de engancharnos a una línea de agua o un sistema de pozos. No sería complicado dotarla de movilidad de nuevo, y podemos moverla si queremos, pero hasta ahora no lo hemos necesitado».

Los segmentos de reconstrucción previstos por el VDOT para la I-64 pueden suponer que la KMA 220i se mantenga de forma indefinida donde está actualmente. «Ahora mismo se encuentra en una ubicación muy estratégica», añade Rayfield.

En un turno típico de entre 9,5 y 10,5 horas se producen entre 1600 y 1800 toneladas diarias de material mezclado básico de asfalto espumado. «Esta gente llega aquí a las 4:30 de la mañana y obtiene hasta 700 toneladas; entonces empezamos a enviar el material y la planta mantiene el ritmo durante el resto del día», explica Rayfield. «Nos faltan otras 27 000 toneladas para terminar el proyecto, con una previsión total de 170 000 toneladas de material mezclado de espuma BSM de la planta centralizada de reciclaje en frío».

El asfalto espumado se puede almacenar apilado para mantener el flujo de material necesario para la pavimentación en la obra. «Comprendimos que podemos hacer las cosas mejor y no limitarnos a llegar pronto, preparar la mezcla y dejarla esperando un par de horas antes de colocarla», explica Rayfield.

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«Comprendimos que podemos hacer las cosas mejor y no limitarnos a llegar pronto, preparar la mezcla y dejarla esperando un par de horas antes de colocarla.»

Craig Rayfield, director de control de calidad de Allan Myers (Williamsburg, Virginia)

De vuelta al Segmento II

De vuelta al Segmento II,Allan Myers tuvo que acostumbrarse a la planta y a la producción de material mezclado básico espumado.

«Cuando este producto llegó aquí por primera vez, muchos de nosotros lo tomamos con escepticismo», comenta Rayfield. «Al principio no lo entendíamos muy bien, pero no tardamos en familiarizarnos. La KMA 220i es un producto magnífico. Es bueno para nosotros y también magnífico para el medio ambiente, porque tenemos una montaña de RAP sin procesar que ahora podemos utilizar para algo».

«Es limpio, no genera humo y no huele», afirma Morris, de Allan Myers. «No provoca contaminación. Podemos hacer el turno de todo un día con menos de tres cuartas partes de un depósito de combustible, lo que hemos calculado como 10,2 galones a la hora».

«Es limpio, no genera humo y no huele. No provoca contaminación.»

Steven Morris, mecánico de planta de la KMA 220i en Allan Myers

«Esto supone un ahorro enorme, además de la cantidad de RAP que lleva», añade Rayfield. «Además de ser eficiente y eficaz, resulta muy rentable. En Allan Myers, si encontramos la forma de hacer una cosa mejor o ser innovadores, nos lanzamos a por ello. Aceptamos el reto, conseguimos la licitación y obtuvimos la información que necesitábamos para diseñar el material mezclado. Desde entonces no hemos tenido ni un solo problema».

Y, aunque las 220 toneladas por hora que es capaz de producir la planta de Wirtgen son adecuadas, Rayfield podría usar aún más volumen. Con las enormes pilas de RAP que hay acumuladas en todo el país, una obra de ese tamaño se podría gestionar con dos plantas KMA funcionando simultáneamente para colocar en el suelo más material y hacerlo aún más rápido. Así se ahorraría tiempo y dinero y se podría renovar la red de carreteras a un ritmo más rápido.