ES2305535T3 - Instalacion para el empaquetamiento de bitumen. - Google Patents

Abstract

Instalación para el empaquetamiento de bitumen asfáltico en unidades de transporte de un solo uso de gran volumen para el transporte en frío del bitumen, con un recipiente de almacenamiento (1) y una cabeza de llenado (8), estando fabricadas las unidades de empaquetamiento de un solo uso con plástico flexible con un punto de fusión comprendido entre 20º y 50ºC por encima del punto de reblandecimiento del bitumen, siendo enfriado el bitumen, antes del llenado, hasta casi el punto de reblandecimiento del bitumen procesado en cada caso, caracterizada porque para la refrigeración del bitumen está previsto un intercambiador de calor de placas (6), en el cual la diferencia de temperatura entre el medio de refrigeración y el bitumen está comprendida entre 10º y 25ºC, preferentemente entre 15º y 20ºC, a la salida del intercambiador de calor.

Description

Instalación para el empaquetamiento de bitumen.

La presente invención se refiere a una instalación para el empaquetamiento de bitumen asfáltico en unidades de transporte de un solo uso de gran volumen para el transporte en frío del bitumen, siendo fabricadas las unidades de empaquetado de un solo uso con plástico flexible con un punto de fusión el cual está comprendido entre 20º y 50ºC por encima del punto de reblandecimiento del bitumen, siendo enfriado el bitumen antes del llenado hasta cerca del punto de reblandecimiento del bitumen procesado en cada caso.

El bitumen es muy dependiente de la temperatura durante su procesamiento, dado que a temperaturas altas está presente en forma líquida y a temperaturas más bajas lo está en forma rígida, entre medio existe una zona de transición ancha que pasa por estados de agregación viscosos y pastosos, modificándose a lo largo de este estado de transición las propiedades viscoelásticas del bitumen fuertemente desde sólido a líquido.

Para transportar bitumen a grandes distancias es poco económico hacerlo en camiones-cisterna de transporte calefactados, dado que el bitumen debe ser mantenido constantemente a una temperatura por encima del punto de reblandecimiento. Además, en estos camiones-cisterna de transporte hay que adoptar extensas medidas de seguridad por motivos de protección del medio ambiente dado que, por ejemplo en el caso de un accidente, se produce un peligro aumentado de daños al medio ambiente a causa del bitumen derramado. Con vistas el peligro medioambiental y el gran consumo de energía para los transportes se evita cada vez en mayor medida transportar el bitumen en forma líquida.

Cuando hay que transportar bitumen a grandes distancias, entonces se carga ahora el bitumen en forma caliente en barriles metálicos, y se deja que se enfríe, los cuales son cortados entonces in situ para extraer el bitumen en forma fría, o los cuales son calentados, para poder verter el bitumen en forma líquida. Ambos caminos son insatisfactorios dado que en cada caso los recipientes de un solo uso quedan como desechos los cuales, a causa de la contaminación del bitumen, se pueden eliminar únicamente con gran dificultad.

En el caso de bitúmenes especiales, por ejemplo bitumen para tejados o industrial, se ha pasado por este motivo a empaquetar bitumen en pequeñas unidades, de aproximadamente 30 kg, en láminas de plástico, las cuales son fundidas después con este bitumen y procesadas con él. Estas láminas son colocadas en moldes especiales, en los cuales es cargado entonces el bitumen caliente y se deja endurecer. Esta forma de proceder es de todos modos difícil de utilizar para grandes cantidades de bitumen, como en el caso del bitumen asfáltico, dado que hay que prever muchos de estos recipientes, en los cuales el bitumen se puede dejar enfriar con posterioridad. Además, a causa del bajo punto de reblandecimiento del bitumen asfáltico, no se puede utilizar la lámina de plástico empleada usualmente.

Un empaquetamiento de este tipo se ha dado a conocer en el documento US nº 4.318.475 A, en el cual se han seleccionado tamaños de empaquetamiento de aproximadamente 60 libras (aproximadamente 27 kg), con el fin de empaquetar bitumen en cajas de cartón revestidas con lámina de plástico, siendo fundida la lámina de plástico junto con el bitumen al procesar éste.

Dado que en especial en la construcción de carreteras se necesitan grandes cantidades de bitumen, se está interesado en encontrar unidades de empaquetamiento transportables mayores que las convencionales. Las unidades de empaquetamiento mayores de este tipo tienen la ventaja de que, sin tener en cuenta el llenado más fácil, la relación entre el plástico fundido respecto del bitumen está desplazada claramente en la dirección del bitumen, si se compara con empaquetamientos pequeños. Los empaquetamientos grandes han fracasado por regla general debido a que, a causa sus propiedades viscoelásticas, el bitumen no se ha podido introducir hasta ahora selectivamente en recipientes de plástico de gran volumen, sin que haya existido un gran riesgo de que o bien se fundan los recipientes de plástico o, sin embargo, se hagan tan blandos que ya no se dé estabilidad de forma alguna, sino que el material de plástico se dilate de tal manera que empiece a rajarse.

Además, es conocido ya también empaquetar bitumen asfáltico en bolsas de plástico de varias capas, las cuales son fundidas junto con el bitumen. Los empaquetamientos conocidos (US nº 5.452.800 A) son empaquetamientos pequeños, no diciéndose en esta publicación nada acerca del tipo de llenado o los parámetros de llenado especiales. Los empaquetamientos pequeños de este tipo son rentables únicamente para los empaquetamientos de pequeñas cantidades, dado que se necesitan cantidades relativamente grandes de material de empaquetamiento, con el fin de poder empaquetar y transportar cantidades grandes de bitumen. En este caso, es también notable la porción de material de empaquetamiento en el bitumen.

Fundamentalmente hay que tener en cuenta durante el procesamiento de bitumen que éste no presenta un punto de fusión definido sino que más bien posee una zona de transición térmica ancha, desde el estado de agregación sólido, pasando por el pastoso hacia el viscoso hasta llegar, finalmente, al líquido, lo que, como se ha mencionado al principio, hace que las propiedades viscoelásticas del bitumen sean muy dependientes de la temperatura.

La invención se plantea el problema de crear una instalación del tipo mencionado al principio con la cual se pueda elegir un empaquetamiento, también para grandes cantidades de bitumen, el cual se pueda fundir junto con el bitumen, sin afectar a la calidad del bitumen.

Este problema se resuelve según la invención gracias a que para el enfriamiento del bitumen está previsto un intercambiador de calor de placas, en el cual la diferencia de temperatura entre el medio de refrigeración y el bitumen está comprendida entre 10º y 25º, preferentemente de 15º a 20ºC, a la salida del intercambiador de calor. Con ello se consigue que el bitumen esté presente en un estado en el cual es viscoso, pero en el que todavía permite ser bombeado. En este estado el bitumen se endurece entonces muy rápido en la capa exterior de plástico, la cual es un buen conductor del calor y que conduce la temperatura del entorno muy rápidamente al bitumen, con lo cual se forma directamente en la lámina de plástico una capa de bitumen ya enfriado. Con ello no se daña, por un lado, la unidad de empaquetado de un solo uso y, por el otro, el bitumen forma, tras la entrada en el material de empaquetamiento frío, rápidamente un cuerpo resistente en la pared. En el interior el bitumen tiene entonces tiempo de enfriarse lentamente. Mediante un intercambiador de calor de placas de este tipo la temperatura se puede mantener de forma muy selectiva, haciéndose posible, gracias a una superficie de intercambio de calor grande, un intercambio de temperatura bueno y rápido.

En la construcción de carreteras se utilizan usualmente bitúmenes con puntos de reblandecimiento anillo/bola diferentes comprendidos entre 45ºC y hasta como máximo 60ºC, los cuales son almacenados en estado líquido usualmente a aproximadamente 140 - 160ºC. El bitumen presente en cada caso es enfriado hasta una temperatura de llenado, definida con precisión para el punto de reblandecimiento real, a la cual el bitumen, si bien es ya viscoso, se puede sin embargo todavía bombear. Además, está regulada la interacción entre la temperatura de fusión del material de plástico utilizado para el empaquetamiento y la temperatura de procesamiento o el punto de reblandecimiento del bitumen que hay que procesar consiguiéndose, precisamente mediante el mantenimiento de esta interacción entre la temperatura de fusión del plástico con la temperatura del bitumen bombeado al interior, el efecto deseado con respecto al "efecto de enfriamiento" para la protección del empaquetamiento con la ayuda del bitumen.

El material de empaquetamiento se elige usualmente de un plástico el cual funde a aproximadamente 115 a 130ºC y que a la temperatura de llenado tiene todavía suficiente estabilidad de forma como para poder alojar el bitumen sin ser dañado. En la elección del plástico hay que pensar además que éste funde por completo a la temperatura de procesamiento usual del bitumen, es decir entre 140 y 160ºC, y ello sin que quede ningún tipo de residuo de tipo fibra. Esto dificultaría mucho el procesamiento posterior del bitumen.

El enfriamiento del bitumen puede tener lugar al mismo tiempo contra aceite térmico lo que tiene la ventaja de que la temperatura del aceite se puede elegir ajustada a la temperatura final del bitumen y se puede mantener también a esta temperatura durante el procesamiento.

En resumen, la ventaja de procedimiento que se puede llevar a cabo con la instalación según la invención consiste en que existe un estado de temperatura definido con precisión en el momento del enfriamiento, dado que la temperatura media en la masa de bitumen se puede mantener con precisión a \pm 2ºC. La constancia de la temperatura de enfriamiento para la calidad de bitumen en cada caso se puede mantener con ello a lo largo de la totalidad del proceso de llenado ininterrumpido, por regla general durante varios días, de manera que, por un lado, se minimiza el riesgo de una fusión no intencionada del plástico de empaquetamiento y con ello se da la seguridad en el trabajo mediante la temperatura controladamente baja, no siendo interrumpida la continuidad del llenado por subenfriamiento y con ello por endurecimiento del material de llenado. Con ello se hace posible por primera vez a escala industrial un llenado automatizado, económico, de grandes volúmenes (p. ej. 50.000 - 100.000 TPA) en unidades de empaquetamiento de gran volumen (\sim 1m^{3}).

De forma ventajosa, el intercambiador de calor de placas puede estar dotado, para el mantenimiento constante de la temperatura, con una calefacción, por ejemplo con elementos calentadores eléctricos. Gracias a ello se puede evitar que en caso de una parada por breve plazo de la instalación el bitumen endurezca dentro del intercambiador de calor de placas y el intercambiador de calor de placas tenga que ser desmontado antes de continuar trabajando. Además, puede estar prevista en la cabeza de llenado una conducción de retorno, la cual se desvía antes de la válvula de llenado y que conduce de vuelta al recipiente de almacenamiento. Esto posibilita que el bitumen sea movido permanentemente dentro del circuito, también en caso de interrupción del proceso de llenado, sin que pueda endurecer. La cabeza de llenado puede ser mantenida a la temperatura de llenado mediante elementos calentadores, en especial elementos calentadores eléctricos, de manera que el bitumen que se encuentra dentro de la cabeza de llenado permanece siempre líquido y no se endurece tampoco tras la parada del proceso de llenado.

En el dibujo se reproduce, esquemáticamente, la estructura de una instalación de llenado según la invención.

Mediante el número de referencia 1 se designa un depósito de almacenamiento, en el cual el bitumen es mantenido con la ayuda de una instalación de calefacción 2 a la temperatura de almacenamiento de aproximadamente 140 - 160ºC. Desde este recipiente de almacenamiento 1 se bombea, mediante la bomba de transporte 3, bitumen a la conducción de bitumen 5 o, si no se puede retirar bitumen, se conduce de vuelta al recipiente a través de la conducción de retorno 4. La conducción 5 desemboca en un intercambiador de calor 6, desde el cual el bitumen enfriado llega, a través de la conducción de llenado 7, a la cabeza de llenado 8. A través de esta cabeza de llenado 8 el bitumen es cargado en los recipientes de transporte 9.

El intercambiador de calor está cargado, a través de una conducción de circuito de medio refrigerante 10, mediante una bomba 11 con medio refrigerante, en el presente caso aceite térmico, cuya temperatura es mantenida mediante el refrigerador 12 al valor deseado, estando comprendida la diferencia de temperatura entre el medio de refrigeración y el bitumen entre 10 y 25ºC, preferentemente entre 15 y 20ºC, a la salida de intercambiador de calor.

Mediante el número de referencia 13 se indica un recipiente de transporte, en el estado vacío, antes del llenado y mediante 14 un recipiente ya lleno tras el llenado. La totalidad de la instalación es vigilada, en lo que respecta a la temperatura, mediante termoelementos convencionales y es controlada a través de un ordenador central. Los termoelementos y el ordenador de control no están representados en el presente caso.

El llenado tiene lugar, controlado electrónicamente, a través de válvulas de llenado sobre una báscula de llenado. Un dispositivo de suspensión especial para el alojamiento de las asas de la unidad de transporte de un solo uso está previsto en paletas, en especial en paletas de acero. Las unidades de transporte de un solo uso son sujetas mediante el dispositivo de apoyo hasta que el bitumen es suficientemente estable como para no necesitar ya más apoyo. Los recipientes 14 llenos se depositan entonces bajo techo pero bien ventilados, para enfriarlos en el interior también hasta la temperatura del entorno. Dado que el bitumen tiene una fuerte acción aislante, el tiempo de enfriamiento está comprendido, dependiendo de la temperatura del entorno, entre 4 y 7 días, y ello para recipientes de aproximadamente un metro cúbico.

Los recipientes llenados de esta forma pueden ser transportados entonces de una forma normal por tren, barco o camión sin instalación de mantenimiento de la temperatura alguna, para ser fundidos y procesados in situ junto con el empaquetamiento de un solo uso.

Claims (5)

1. Instalación para el empaquetamiento de bitumen asfáltico en unidades de transporte de un solo uso de gran volumen para el transporte en frío del bitumen, con un recipiente de almacenamiento (1) y una cabeza de llenado (8), estando fabricadas las unidades de empaquetamiento de un solo uso con plástico flexible con un punto de fusión comprendido entre 20º y 50ºC por encima del punto de reblandecimiento del bitumen, siendo enfriado el bitumen, antes del llenado, hasta casi el punto de reblandecimiento del bitumen procesado en cada caso, caracterizada porque para la refrigeración del bitumen está previsto un intercambiador de calor de placas (6), en el cual la diferencia de temperatura entre el medio de refrigeración y el bitumen está comprendida entre 10º y 25ºC, preferentemente entre 15º y 20ºC, a la salida del intercambiador de calor.

2. Instalación según la reivindicación 1, caracterizada porque en el intercambiador de calor de placas (6) está previsto aceite térmico como medio de refrigeración.

3. Instalación según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque, para el mantenimiento constante de la temperatura, el intercambiador de calor de placas (6) está provisto de una calefacción, por ejemplo elementos calentadores eléctricos.

4. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque está prevista una conducción de retorno (4), la cual se desvía antes de la cabeza de llenado (8) y retorna al recipiente de almacenamiento (1).

5. Instalación según la reivindicación 4, caracterizada porque la cabeza de llenado (8) es mantenida a la temperatura de llenado mediante unos elementos calentadores, en particular unos elementos calentadores eléctricos.