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

Actuaciones de Vialidad invernal 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

FUNDENTES T. CURATIVO T. PREVENTIVO 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

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

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

Tipos de reacciones NaCl + H2O SALMUERA de NaCl SALMUERA de Cl2Ca 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

ESTRATEGIAS 2. PRINCIPIO DE ACCION DE LOS FUNDENTES 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.

CONCENTRACION DE LA SOLUCIÓN (%) 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 KG AGUA KG SAL SUMA CONCENTRACION DE LA SOLUCIÓN (%) DENSIDAD (KG/L) 1000 0,00% 1,000 996 25 1021 2,45% 1,019 987 54 1041 5,19% 1,040 978 80 1058 7,56% 1,059 969 106 1075 9,86% 1,077 960 132 1092 12,09% 1,092 951 158 1109 14,25% 1,109 942 183 1125 16,27% 1,125 934 204 1138 17,93% 1,138 924 231 1155 20,00% 1,155 913 259 1172 22,10% 1,172 910 275 1185 23,10% 1,181 907 276 1183 23,33% 1,183 890 318 1208 26,32% 1,208

3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO

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 .

la variación de la entropía con la entalpia del cambio de fase 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

Las temperaturas de congelación de las disoluciones 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO 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 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO 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

Equilibrio entre fases 3. SALMUERA DE CLORURO SÓDICO 3. SALMUERA DE 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

Aumenta el descenso crioscópico 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

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)

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

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

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

Concentración eutéctica Concentración eutéctica 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%

Tratamientos Preventivos Tratamientos Curativos 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 +

5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS Calzada muy húmeda: ClNa sólido 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 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

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

5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS 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

5. TRATAMIENTOS CURATIVOS

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

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

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

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

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

VENTAJAS: Mayor permanencia del fundente en calzada 5. TRATAMIENTOS PREVENTIVOS Y CURATIVOS 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: 6. USOS DE LA SALMUERA EN LOS DISTINTOS TIPOS DE PAVIMENTO FUNCIONES DEL PAVIMENTO: Proporcionar una buena adherencia Impermeabilidad Comodidad en la circulación Que no sea ruidoso Que presente una superficie homogénea Continuas Discontinuas Drenantes Tipos de MBC

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

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

Importante en la salmuera: - densidad - viscosidad 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

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

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

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

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

MAYOR FRECUENCIA DE LOS TRATAMIENTOS 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

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 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

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 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

MUCHAS GRACIAS