APLICACIÓN DE FUNDENTES LIQUIDOS. SALMUERAS

1. APLICACIÓN DE FUNDENTES LIQUIDOS. SALMUERAS Mª de los Ángeles Basurto Álvarez Abril 2013

2. INDICE • 1. GENERALIDADES • 2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES • 3. SALMUERA DE CLORURO DE SODIO • 4. SALMUERA DE CLORURO CALCICO • 5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS Y CURATIVOS • 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO • 7. COSTES

3. 1. GENERALIDADES Actuaciones de Vialidad invernal • Objetivo:Asegurar una circulación lo más segura, cómoda y fluida, evitar la formación de hielo • Directriz básica: Anticipación • Estrategias • Para un buen resultado • Tratamientos preventivos • Tratamientos curativos Producto adecuado en forma y dosificación. Sólido Sólido prehumidificado Salmuera

4. 2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES FUNDENTES BAJAN EL PUNTO DE CONGELACIÓN DEL AGUA A TEMPERATURAS INFERIORES A 0ºC FUNDEN HIELO SI YA SE HA FORMADO T. CURATIVO IMPIDEN LA FORMACIÓN DEL HIELO Descongelante T. PREVENTIVO Anticongelante

5. 2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES PRODUCTO DISUELTO EN AGUA PRODUCTOSOLIDO Activo Inactivo Humedad Nieve de la calzada Humedad ambiental

6. 2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES Concentración fundente Factores que influyen en la acción anticongelante ó descongelante de los fundentes. Determinan el tiempo de reacción Temperatura de trabajo Tipo de fundente a emplear 3:1 Mix

7. 2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES Tipos de reacciones Endotérmica Pavimento y aire Calor NaCl + H2O SALMUERA de NaCl Disolución de NaCl en agua Exotérmica Calor SALMUERA de Cl2Ca Cl2Ca + H2O Disolución de Cl2Ca en agua

8. 2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES ESTRATEGIAS • Tratamientos Preventivos extensión previa de fundentes sobre el pavimento buscando la formación “in situ”, de una solución de fundente sobre la propia calzada, en el momento en que se produzca la aparición de agua o nieve. • Tratamientos Curativos extensión de fundentes sobre el pavimento ya con nieve buscando fundir la nieve o el hielo en el momento en el que se produzca.

9. 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO • Es una mezcla homogénea de ClNa en agua • Densidad del ClNa =2,165 Kg/l • La densidad de la salmuera de ClNa depende de la concentración de la misma

10. 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO

11. 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO • Descenso crioscópico = a la disminución de la temperatura del punto de congelación que experimenta una disolución respecto del disolvente puro. • El descenso crioscópico es una propiedad coligativa de las disoluciones (depende únicamente de la concentración) y se puede explicar a partir de la variación que sufre la entropía (medida del desorden de un sistema de partículas) durante el cambio de estado .

12. 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO • Una disolución tiene más desorden que un liquido puro • Un cambio de estado viene acompañado de una variación de la entropía • Podemos relacionar: la variación de la entropía con la entalpia del cambio de fase • La entalpia es la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno • En el cambio de estado, la Entalpía se mantiene constante, tanto en: - el paso del disolvente puro de líquido a sólido como - del disolvente de la disolución a sólido

13. 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO Las temperaturas de congelación de las disoluciones Las temperaturas de congelación del disolvente puro Si la Variación de la entropía es mayor en la disolución Entonces la temperatura del cambio de fase deberá ser menor Por tanto

14. 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO RESUMEN A mayor concentración de soluto, mayor desorden, mayor entropía en la disolución menor temperatura de congelación mayor descenso crioscópico

15. 3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO Equilibrio entre fases El diagrama de fases nos ayuda a comprender el proceso de congelación de la salmuera de ClNa La temperatura de congelación de la salmuera estará por debajo de 0ºC Por debajo de los 0º solo congela el agua dulce Aumenta la concentración de lo que queda en disolución

16. 3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO Si aumenta la concentración de la disolución Aumenta el descenso crioscópico La disolución congelará a temperaturas más bajas

17. 3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO El sistema no está en equilibrio Hielo en fusión equilibrio hielo Solución Solución saturada Sal sólida El hielo capta calor del sistema y funde la solución se diluye Tres fases: - 1 liquida (solución) - 2 sólidas (hielo y sal sólida)

18. 3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO Hielo en fusión equilibrio hielo Solución Solución saturada Sal sólida • si no se agota el soluto, la temperatura seguirá descendiendo hasta el denominado “punto eutéctico”, que es la temperatura más baja a la cual puede existir la fase líquida. • Si se agota el soluto libre se alcanzará un nuevo equilibrio pero a una temperatura inferior a 0ºC

19. 3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO RESUMEN Si la disolución se enfría, según la concentración, cortara a una de las ramas (AE o EB) de la curva de equilibrio Si llega a la rama AE, empezará a separar cristales de hielo Si llega a la rama EB, empezará a separar cristales de sal En el punto E, empezará a separar cristales de hielo y sal

20. 3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO Curva AEB Corresponde al equilibrio entre la disolución y una de las dos fases sólidas Punto E Corresponde al punto eutéctico La temperatura de congelación de la disolución disminuye al aumentar la concentración siguiendo una curva descendente

21. 4. SALMUERA DE CLORURO CÁLCICO NaCl Punto eutéctico Concentración eutéctica -21.1 ºC Pérdida del efecto fundente de los productos 23.1% Cl2Ca Punto eutéctico -52 ºC Concentración eutéctica 30%

22. 5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS Y CURATIVOS Tratamientos Preventivos Tratamientos Curativos Calzada seca + Salmuera Sal sólida Prehumidificada con Salmuera Calzada húmeda Tendencias Uso de salmueras Condiciones extremas de Tª y viento +

23. 5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS Calzada muy húmeda: ClNa sólido • Factores que influyen en la acción anticongelante: • Concentración de fundente • Temperatura de trabajo • Calzada poco húmeda: salmuera de ClNa • Se evita el enfriamiento inicial • Se reduce el tiempo de reacción • Mayor permanencia de sal

24. 5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS Calzada seca: salmuera de ClNa • Los tratamientos preventivos con salmuera nos garantizan: • Adecuada homogeneidad del fundente extendido • adecuada concentración de salmuera en calzada • Rápida actuación del fundente

25. 5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS

26. 5. TRATAMIENTOS CURATIVOS

27. 5. TRATAMIENTOS CURATIVOS Para espesores de nieve < 5 cm Nieve en fusión nieve equilibrio Salmuera ClNa Salmuera ClNa ClNa sólida Los cristales de nieve captan calor del sistema y funden la solución se diluye • Si se agota el ClNa sólido el punto de congelación será < 0ºC • Si no se agota el ClNa sólido el punto de congelación alcanzará el punto eutéctico

28. 5. TRATAMIENTOS CURATIVOS Para espesores de nieve > 5 cm Reforzar con sal sólida para aumentar la concentración

29. 5. TRATAMIENTOS CURATIVOS Con temperaturas de trabajo < -5ºC ClNa ralentiza su acción anticongelante

30. 5. TRATAMIENTOS CURATIVOS Con temperaturas de trabajo < -5ºC ClNa + Cl2Ca en salmuera

31. 5. TRATAMIENTOS CURATIVOS Con temperaturas de trabajo < -5ºC ClNa + Cl2Ca en salmuera

32. VENTAJAS: • Mayor permanencia del fundente en calzada • Mayor homogeneidad al extender el producto • Disminución del tiempo de reacción del fundente • Menor perdida de material por la acción del viento o del tráfico • No se producen perdidas de concentración en su almacenamiento • Limpieza mas rápida de la calzada 5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS Y CURATIVOS

33. FUNCIONES DEL PAVIMENTO: • Proporcionar una buena adherencia • Impermeabilidad • Comodidad en la circulación • Que no sea ruidoso • Que presente una superficie homogénea 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO • Continuas • Discontinuas • Drenantes Tipos de MBC

34. 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO • Buena resistencia a las deformaciones plásticas • Gran textura • Alto rendimiento en la durabilidad de la mezcla • Permiten reducir el espesor de la capa de rodadura MEZCLAS DISCONTINUAS • BBTM A (antiguas tipo F) • BBTM B (antiguas tipo M) TIPOS BBTM B relativamente permeables

35. 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO • Un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo determinado • La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores: • Porosidad del material • Densidad del fluido considerado (afectada por la temperatura) • Presión a la que esté sometido el fluido DENSIDAD DEL FLUIDO CONSIDERADO DENSIDAD DE LA SALMUERA

36. 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO • En términos generales: • Si la temperatura aumenta : - disminuye la viscosidad • - la velocidad del flujo aumenta • Las partículas angulares: - reducen el coeficiente de permeabilidad más que las redondeadas o esféricas • Si el grado de saturación aumenta: • - el coeficiente de permeabilidad aparentemente también se incrementa Importante en la salmuera: - densidad - viscosidad

37. 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO • VISCOSIDAD: Explica la relación entre la fuerza aplicada para moverlos y la velocidad con que se mueven • Cuanto más viscoso es un líquido : - menor la velocidad con que se mueve • - mayor la fuerza para moverlo TRATAMIENTO PREVENTIVOS evitar la formación de hielo • Objetivo de los T.P. con salmuera: - la menor perdida de material • - la mayor permanencia en calzada • Experiencia en estos pavimentos: - dotaciones muy superiores • - mayor frecuencia de los tratamientos

38. 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO PAVIMENTO CONVENCIONAL

39. 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO PAVIMENTOS BBTM B

40. 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO TRATAMIENTO CURATIVO Fundir la nieve o el hielo • Experiencia en estos pavimentos: - dotaciones muy superiores • - mayor frecuencia de los tratamientos

41. 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO salmuera Fundir la capa de nieve Drenada a través de la capa de rodadura en tiempo muy breve Salmuera + nieve fundida Sigue nevando El proceso de fusión se ralentiza CALZADA BLANCA MAYOR FRECUENCIA DE LOS TRATAMIENTOS DOTACIONES MAYORES

42. 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO La existencia de una capa de nieve NO significa que la calzada no sea transitable

43. 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO La existencia de una capa de nieve NO significa que la calzada no sea transitable Hay que dotar a la salmuera de mayor viscosidad

44. 7. COSTES • En pavimentos convencionales Coste de la salmuera: - Sal consumida - Agua consumida - Luz Para una concentración del 22 ,10 % y 1.000 litros de salmuera = 18,00 € 0,018 €/l • En pavimentos discontinuos • Mayor dotación • Mayor frecuencia en los tratamientos El coste de un episodio se llega a multiplicar por 5

45. 8. CONCLUSIÓN • VENTAJAS DE LA SALMUERA • Mayor permanencia del fundente en calzada • Mayor homogeneidad al extender el producto • Disminución del tiempo de reacción del fundente • Menor perdida de material por la acción del viento (hasta un 30% menos) • No se producen perdidas de concentración en su almacenamiento • Limpieza más rápida de la calzada • Menor coste que el producto sólido • EN PAVIMENTOS DISCONTINUOS • Mayores dotaciones • Mayor frecuencia de los tratamientos • Aumenta el coste de los tratamientos

46. MUCHAS GRACIAS