APLICACIÓN DE FUNDENTES LIQUIDOS. SALMUERAS

APLICACIÓN DE FUNDENTES LIQUIDOS. SALMUERAS

Mª de los Ángeles Basurto Álvarez Abril 2013

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

• 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

Salmuera

Sólido prehumidificado

1. GENERALIDADES

Actuaciones de Vialidad invernal

FUNDENTES

IMPIDEN LA FORMACIÓN DEL HIELO

BAJAN EL PUNTO DE CONGELACIÓN DEL AGUA A

TEMPERATURAS INFERIORES A 0ºC

FUNDEN HIELO SI YA SE HA FORMADO

T. PREVENTIVO

T. CURATIVO

Anticongelante

Descongelante


PRODUCTO SOLIDO

Humedad

Nieve de la calzada

Humedad ambiental

Inactivo

PRODUCTO DISUELTO EN AGUA

Activo


Factores que influyen en la acción

anticongelante ó descongelante de los

fundentes.

Concentración fundente

Temperatura de trabajo

Determinan el tiempo de reacción

Tipo de fundente a emplear

3:1 Mix


NaCl + H2O Disolución de NaCl en agua

Calor

Cl2Ca + H2O SALMUERA de Cl2Ca

Calor

EndotérmicaPavimento y aire

Exotérmica

SALMUERA de NaCl

Disolución de Cl2Ca en agua


• 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.


ESTRATEGIAS

• 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

3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO

KG AGUA KG SAL SUMA CONCENTRACION DE LA SOLUCIÓN (%) DENSIDAD (KG/L)

1000 0 1000 0,00% 1,000996 25 1021 2,45% 1,019987 54 1041 5,19% 1,040978 80 1058 7,56% 1,059969 106 1075 9,86% 1,077960 132 1092 12,09% 1,092951 158 1109 14,25% 1,109942 183 1125 16,27% 1,125934 204 1138 17,93% 1,138924 231 1155 20,00% 1,155913 259 1172 22,10% 1,172910 275 1185 23,10% 1,181907 276 1183 23,33% 1,183

890 318 1208 26,32% 1,208


0.00% 5.00% 10.00% 15.00% 20.00% 25.00% 30.00%0.900

0.950

1.000

1.050

1.100

1.150

1.200

1.250

densidad

CONCENTRACIÓN DE SAL (% EN PESO)

DEN

SID

AD

• 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 .


http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Estados.svg


• 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


• Si la Variación de la entropía es mayor en la disolución

• Entonces la temperatura del cambio de fase deberá ser menor

• Por tanto

Las temperaturas de congelación de las disoluciones

Las temperaturas de congelación del

disolvente puro


RESUMEN

• A mayor concentración de soluto, mayor desorden,

mayor entropía en la disolución

menor temperatura de congelación

mayor descenso crioscópico

CONCENTRACION DE LA SOLUCIÓN (%)

PUNTO DE CONGELACION DE LA SOLUCIÓN (ºC)

12,09% -7

14,25% -8

16,27% -12

17,93% -15

20,00% -16,2

22,10% -17,5

23,10% -21,1

3. SALMUERA DE 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO

El diagrama de fases nos ayuda a comprender el proceso de congelación de la salmuera de ClNa

Equilibrio entre fases

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


La disolución congelará a temperaturas más bajas

Si aumenta la concentración de la disolución

Aumenta el descenso crioscópico


hielo

Solución saturada

equilibrio

Hielo en fusión

Solución

Sal sólida

Tres fases:- 1 liquida (solución)- 2 sólidas (hielo y sal sólida)

El hielo capta calor del sistema y funde la solución se diluye

El sistema no está en equilibrio


hielo

Solución saturada

equilibrio

Hielo en fusión

Solución

Sal sólida

Si se agota el soluto libre se alcanzará un nuevo equilibrio pero a una temperatura inferior a 0ºC

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 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

RESUMEN


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

Punto eutéctico

Concentración eutéctica

23.1%

-21.1 ºC

NaCl

Concentración eutéctica

30%

-52 ºC

Cl2Ca Punto eutéctico

Pérdida del efecto fundente de los productos

4. SALMUERA DE CLORURO CÁLCICO

Tratamientos Preventivos

Tratamientos Curativos

Calzada seca

Calzada húmeda Tendencias Uso de salmueras

+

+Condiciones extremas de Tª y viento

Prehumidificada con Salmuera

Sal sólida

Salmuera




12,09% -7

14,25% -8

16,27% -12

17,93% -15

20,00% -16,2

22,10% -17,5

23,10% -21,1

5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS

Factores que influyen en la acción anticongelante: - Concentración de fundente- Temperatura de trabajo

Calzada muy húmeda: ClNa sólido

Calzada poco húmeda: salmuera de ClNa - Se evita el enfriamiento inicial- Se reduce el tiempo de reacción- Mayor permanencia de sal


Los tratamientos preventivos con salmuera nos garantizan:

- Adecuada homogeneidad del fundente extendido

- adecuada concentración de salmuera en calzada

- Rápida actuación del fundente

Calzada seca: salmuera de ClNa



12,09% -7

14,25% -8

16,27% -12

17,93% -15

20,00% -16,2

22,10% -17,5

23,10% -21,1


5. TRATAMIENTOS CURATIVOS

nieve

Salmuera ClNa

equilibrio

Nieve en

fusión

Salmuera ClNa

ClNa sólida

Los cristales de nieve captan calor del sistema y funden la solución se diluye


Para espesores de nieve < 5 cm

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


Para espesores de nieve > 5 cm

Reforzar con sal sólida para aumentar la concentración


Con temperaturas de trabajo < -5ºC ClNa ralentiza su acción anticongelante


Con temperaturas de trabajo < -5ºC ClNa + Cl2Ca en salmuera


Con temperaturas de trabajo < -5ºC ClNa + Cl2Ca en salmuera


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


FUNCIONES DEL PAVIMENTO:

Proporcionar una buena adherencia Impermeabilidad Comodidad en la circulación Que no sea ruidoso Que presente una superficie homogénea

Tipos de MBC Continuas Discontinuas Drenantes


MEZCLAS DISCONTINUAS

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

TIPOS BBTM A (antiguas tipo F) BBTM B (antiguas tipo M)

BBTM B relativamente permeables


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 materialDensidad del fluido considerado (afectada por la temperatura)Presión a la que esté sometido el fluido

DENSIDAD DEL FLUIDO CONSIDERADO DENSIDAD DE LA SALMUERA


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


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


PAVIMENTO CONVENCIONAL


PAVIMENTOS BBTM B


TRATAMIENTO CURATIVO Fundir la nieve o el hielo

Experiencia en estos pavimentos: - dotaciones muy superiores- mayor frecuencia de los tratamientos


salmuera Fundir la capa de nieve

Salmuera + nieve fundida Drenada a través de la capa de rodadura en tiempo muy breve

Sigue nevando El proceso de fusión se ralentiza

CALZADA BLANCA

DOTACIONES MAYORES MAYOR FRECUENCIA DE LOS TRATAMIENTOS


La existencia de una capa de nieve NO significa que la calzada no sea transitable


La existencia de una capa de nieve NO significa que la calzada no sea transitable

Hay que dotar a la salmuera de mayor

viscosidad

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

8. CONCLUSIÓN

VENTAJAS DE LA SALMUERA

Mayor permanencia del fundente en calzadaMayor homogeneidad al extender el productoDisminución del tiempo de reacción del fundenteMenor perdida de material por la acción del viento (hasta un 30% menos)No se producen perdidas de concentración en su almacenamientoLimpieza más rápida de la calzadaMenor coste que el producto sólido

EN PAVIMENTOS DISCONTINUOS

Mayores dotaciones Mayor frecuencia de los tratamientosAumenta el coste de los tratamientos

MUCHAS GRACIAS

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