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