En la tabla que insertamos a continuación puede
apreciarse con dalos estadísticos el desarrollo de la industria de
los asfaltos naturales y artificiales.
|
Asfaltos naturales, incluso rocas asfálticas
Toneladas
|
Asfaltos de petróleo
Toneladas
|
U. S. A. .......................................
1902
|
84.632
|
20.826
|
U. S. A. ........................................
1910
|
98.893
|
161.187
|
Trinidad...........................................1910
|
157.120
|
-
|
Alemania.........................................
1910
|
89.491
|
-
|
Francia...........................................
1910
|
187.085
|
-
|
Italia ............................................
1910
|
179.261
|
-
|
México............................................
1910
|
3.1 40
|
-
|
U. S. A. ..........................................
1913
|
92.604
|
436.586
|
México .........................................
1913
|
-
|
114.437
|
U. S. A. .........................................
1917
|
80.904
|
701.809
|
México
..................................... 1917
|
-
|
605.613
|
U. S. A. ........................................
1926
|
646.800
|
2.940.200
|
U. S. A. .........................................
1930
|
637.600
|
3.021.300
|
Composición del asfalto
Casi lodos los yacimientos de asfalto, que con diferencias más o
menos grandes se encuentran en la naturaleza, pueden explicarse por un proceso
de transformación del petróleo. El petróleo bruto,
cuyo origen es en parte inorgánico y en parte debido a la descomposición
de materias orgánicas, según la opinión más
unánime de los investigadores, ha debido sufrir transformaciones
más o menos importantes durante el transcurso de las edades geológicas
por la acción del calor, la presión, el vapor de agua, el oxígeno
y el azufre. Quizá las moléculas más sencillas y ligeras
de los petróleos naturales han sufrido un proceso de polimerización,
produciendo moléculas de mayor densidad y complicación. Como
consecuencia de estas modificaciones, las propiedades del petróleo
sufren variaciones importantes. De este modo es posible que los aceites volátiles
de escasa densidad y color claro se hayan transformado más o menos
completamente en aceites más pesados y asfaltos de propiedades variables,
con un color que varía entre el pardo oscuro y el negro
Yacimientos
Dado que los petróleos se encuentran en terrenos correspondientes
a diferentes pisos de la serie estratigráfica, se comprende que los
producios primitivos han podido sufrir procesos de transformación
de importancia muy variable, no sólo con la edad del petróleo,
sino según la mayor o menor intensidad de la acción de la
temperatura, la presión y demás factores que hemos enumerado.
Se comprende también que, paralelamente, a las transformaciones sufridas
por el petróleo bruto, el asfalto, como elemento integrante de él,
ha podido sufrir modificaciones más o menos intensas, lo que explica
la diversidad de productos contenidos bajo esta denominación genérica,
cuyo último término son los llamados asfaltos duros, de gran
tenacidad y fragilidad.
Si pensamos además que estas substancias se han acumulado primitivamente
en grietas o cavidades de la corteza terrestre, en terrenos de propiedades
muy distintas, se comprende, también la diferente composición
de. los asfaltos naturales, más o menos impurificados por materias
terreas o minerales procedentes de las rocas encajantes del yacimiento,
hasta llegar al asfalto en roca, que no es sino una roca caliza o arenisca
muy porosa impregnada de asfalto.
Para clasificar los asfaltos, parece lo más racional basarse sobre
sus propiedades deducidas de las características de sus yacimientos,
según las consideraciones que acabamos de exponer. Podemos, pues,
distinguir las siguientes clases :
1. Los llamados asfaltos duros (estos asfaltos son aquellos en que la transformación
ha llegado más lejos. Comprenden diversas especies minerales conocidas
con los nombres de asfaltitas, ozoqueritas, gilsonitas, grahamitas, alberfitas
e impsonitas).
2. Los asfaltos naturales propiamente dichos, casi puros o con escasas
impurezas minerales o terreas (asfaltos de, Trinidad, Bermudas, Venezuela,
etc.).
3. Los asfaltos con gran cantidad de impurezas minerales (calizas o arenas
impregnadas de asfalto; yacimientos de Val de Travers, Limmer, etc.).
4. Los residuos de destilación de los petróleos de base asfáltica.
Los primeros términos de la serie, asfaltos duros o ceras minerales,
tienen escasa importancia por lo que se refiere a la construcción
de carreteras. La explotación de estos productos, que se presentan
ordinariamente en la naturaleza en forma de filones, se realiza en general
por galerías, socavones o pozos. Los asfaltos duros deben ser considerados
como el último término de la serie de los productos de transformación
de los yacimientos naturales de asfaltos o betunes. En todos ellos se puede
observar, en mayor o menor grado, la propiedad de ser insolubles totalmente
en los disolventes ordinarios de los betunes. Así, por ejemplo, la
wurzulita, tratada por el sulfuro de carbono, deja un residuo insoluble del
25 %; la albertita, hasta un 50 %. El punto de fusión de la gilsonita
oscila entre 150 y 160º C.; la grahamita funde por encima de 220º
C.; la albertita se descompone por la acción de la temperatura sin
llegar a fundirse. Prescindiendo de la gilsonita, que entra en la composición
de algunas mezclas de asfaltos empleados en la construcción de carreteras,
las demás clases no tienen aplicación para esta finalidad.
Se explotan, sin embargo, para utilizarlas en la fabricación de determinadas
lacas.
En el grupo de los asfaltos naturales propiamente dichos o breas minerales
se incluyen los asfaltos de Trinidad, Venezuela, Maracaibo y otros yacimientos
análogos, de los que se obtiene un asfalto compuesto casi de betún
puro con escasa proporción de impurezas minerales. Las características
de los betunen puros procedentes de estos yacimientos son bastante variables,
pero en general suficientemente blandos y dúctiles. A menudo están
mezclados con aceite y gases, en cuyo caso son bastante fluidos, como ocurre
con el yacimiento de las Bermudas en Venezuela. Este grupo de asfaltos naturales
se presenta ordinariamente en yacimientos de gran extensión. El más
famoso y mejor conocido de estos yacimientos naturales de asfalto es el
de la isla Trinidad. En dicha isla se encuentra gran número de yacimientos
de mayor o menor espesor, pero el más importante de todos, del cual
procede la totalidad del asfalto que se consume en el mundo con el nombre
de asfalto Trinidad, es el lago de asfalto llamado Lago de la Brea. Este
lago de asfalto ocupa el cráter de un antiguo volcán extinguido.
Todavía hoy fluye constantemente el asfalto de la chimenea del cráter.
La masa de asfalto contenida en la cuenca formada por el cráter se
mueve lenta, pero constantemente, desde el centro del lago hacia las márgenes.
El asfalto, que fluye constantemente, lleva incluido en su masa cantidades
variables de agua, vapor de agua y burbujas de gases, que estallan en la
superficie de un modo ininterrumpido. Los agujeros que se forman en la superficie
al desprenderse los gases, se cierran lentamente y desaparecen como consecuencia
de la plasticidad del asfalto. El asfalto más blando es el que procede
de la parte central del lago, mientras que el más duro yace
en las márgenes del mismo La consistencia del asfalto en el
centro del lago es, sin embargo, suficiente para permitir el tránsito
de carros ligeros. En la actualidad, la explotación se hace arrancando
con hachas el asfalto del centro del lago y cargándolo allí
sobre carros que lo transportan a los puntos de embarque. Además
de este lago de asfalto se explotan otros yacimientos en la misma isla,
formados por el asfalto que en épocas pasadas desbordó del
lago de referencia. La composición del asfalto procedente de estos
últimos yacimientos es aproximadamente la misma que la del asfalto
del lago, conteniendo tan sólo un 1 ó 2 % más de impurezas
minerales. La cantidad de asfalto contenida en este yacimiento se calcula
en más de nueve millones de toneladas. En la actualidad apenas se
aprecian los efectos de la explotación de que es objeto. El nivel
del lago sólo parece haber descendido muy ligeramente. El asfalto
bruto extraído del lago de la isla Trinidad presenta una composición
notablemente uniforme, que es por término medio la siguiente :
Agua y elementos gaseosos volatilizables a 100° .
........................... 29,0 %
Betún soluble en sulfuro de carbono..............................................
39,0 »
Betún insoluble en sulfuro de carbono............................................
0,3 »
Impurezas minerales.......................................................................
27,4 »
Agua de mineralización (no volátil a 100º C) ..................................
4,3 »
El asfalto extraído del lago se somete a un proceso de refino para
librarle de las impurezas. Para esto se deposita en grandes calderas que
se calientan a la temperatura de 160º C., a la cual toda el agua se
evapora y las impurezas más ligeras, tales como restos vegetales,
suben a la superficie, pudiendo ser extraídas, mientras que los elementos
minerales se precipitan en el fondo. Una parte, sin embargo, de estas impurezas
minerales se encuentra en un estado de división tan extrema, que se
mantiene en suspensión en la masa del asfalto aun después de
esta depuración. El porcentaje de estas impurezas minerales impide
muchas veces la utilización del asfalto de Trinidad para los tipos
más baratos de los revestimientos asfálticos para carreteras,
puesto que el proceso de purificación produce un encarecimiento en
el material, que hace que en muchos casos no pueda resistir la competencia
de los asfaltos de petróleo. Se ha hecho notar, sin embargo, que estas
materias minerales, que están repartidas con extraordinaria uniformidad
en toda la masa del betún, constituyen un material de relleno («filler»)
para la construcción de hormigones asfálticos u otros tipos
análogos de firmes, que no puede ser conseguido por la adición
de cemento o harina de rocas en grado extremo de molturación. Las
características del asfalto de Trinidad una vez llevado a cabo el
proceso de depuración son las siguientes:
Peso específico a 25º C. ..........................................................................
1,40 a 1,42
Penetración a 25° C.................................................................................
1,5 a 4,0
Punto de fusión.......................................................................................
108° C.
Punto de fusión del betún puro extraído del asfalto
depurado.....................
55° C.
Betún soluble en sulfuro de carbono..........................................................
56 a 57 %
Después de los yacimientos de la isla Trinidad, los más importantes
entre los yacimientos naturales de asfaltos puros son los yacimientos de
las Bermudas. También en este caso se trata de un lago a la superficie
del cual afluyen constantemente, nuevas masas de asfalto. La depuración
del asfalto bruto obtenido de este yacimiento se lleva a cabo mediante un
proceso semejante al explicado para el asfalto Trinidad. En general, el
asfalto de las Bermudas contiene un 10 % menos de impurezas minerales que
el asfalto Trinidad. El asfalto de las Bermudas es también sensiblemente
más fluido.
Cuando la viscosidad de los asfaltos naturales no corresponde a las características
convenientes, se rectifica mediante mezclas con aceites de asfalto o asfaltos
más blandos, hasta conseguir la consistencia deseada.
Rocas asfálticas (calizas y areniscas
impregnadas de asfalto)
Los yacimientos más importantes de rocas asfálticas en Europa
son los de Val de Travers en Suiza, Seyssel en Francia y Ragusa en Sicilia.
A este tipo pertenecen los yacimientos alemanes de Limmer y Vorwohle, y
los españoles de Maeztu, en Álava.
Como ejemplo de las características de estos yacimientos describiremos
los de Limmer y Vorwohle en las proximidades de Hannover. En la frontera
entre Alemania y Holanda, en Bentheim, existe un yacimiento de areniscas
impregnadas de asfalto, aunque sin importancia práctica.
Los yacimientos de Limmer y Vorwohle están formados por una serie
de estratos calizos correspondientes a la formación jurásica.
Estos yacimientos están ligados geológicamente a zonas de
levantamiento. Según las características de la roca, que puede
ser más o menos porosa y seguir la conformación de los estratos
y su proximidad a los vértices de los anticlinales, se encuentran
capas más o menos ricas en asfalto. Los horizontes alfálticos
propiamente dichos se componen de una agrupación de lechos ricos
en asfalto separados por lechos o capas intermedias sin asfalto o muy pobres
en él. En el yacimiento de Limmer se encuentran siete capas de calizas
impregnadas de asfalto separadas por otras estériles; la potencia
de estas capas oscila entre 1 y 6 m. A lo largo de las lineas de los anticlinales
la impregnación de asfalto es más intensa, alcanzando hasta
un 20 %. El frente principal de explotación de la capa cuarta, a
contar desde arriba, contiene como media del 4 al 6 % de asfalto.
La caliza del yacimiento de Limmer es bastante porosa. Se comprende, por
consiguiente, que en el período de formación del yacimiento
la resistencia opuesta por las capas al paso del betún procedente
de las capas inferiores ha sido bastante pequeña, lo que ha permitido
que el asfalto impregnara una extensa zona.
Las calizas asfálticas de Vorwohle pertenecen a la misma formación
geológica que las de Limmer. También en este caso los lechos
más ricos en asfalto se encuentran en los anticlinales de la formación
caliza. En este yacimiento se encuentran cinco horizontes de rocas asfálticas
distintos, cuya potencia varía entre 4 y 18 m. El material se. explota
en parte a cielo abierto y en parte en galería. También en
este caso el porcentaje en asfalto de las distintas capas es muy diferente.
En unos puntos llega sólo al 2 ó 4 %; en otros, del 6 al 7
%, llegando la concentración en algunos puntos al 8 y 10 % de asfalto.
La mayor parte del asfalto que se extrae de estos yacimientos se utiliza
para la construcción de pavimentos de asfalto fundido.
La composición química de las calizas asfálticas de
los yacimientos europeos más importantes está expresada en
la siguiente tabla, tomada del libro de Kerkhof:
Componentes
|
Val de Travers
|
Seyssel
|
Lobsann
|
Ragusa
|
Limmer
|
Vorwohle
|
Betún
|
10,15
|
8,15
|
12,32
|
8,92
|
14,30
|
8,50
|
Carbonato cálcico
|
88,40
|
91,30
|
71,43
|
88,21
|
67,00
|
80,04
|
Óxidos de hierro
|
0,25
|
0,15
|
5,91
|
0,91
|
17,52
|
4,03
|
Azufre
|
—
|
—
|
5,18
|
—
|
Carbonato magnésico
|
0,30
|
0,10
|
0,31
|
0,96
|
0,55
|
Arena
|
—
|
—
|
3,15
|
0,6
|
4,77
|
Otras substancias insolubles en los ácidos
|
0,45
|
0,10
|
—
|
—
|
Residuo
|
0,45
|
0,20
|
1,70
|
0,40
|
1,18
|
2,11
|
De la comparación de los datos de la tabla precedente con los que
indicamos anteriormente referentes a los yacimientos alemanes, se desprende
que las cifras de esta tabla recogidas por Dietrich en 1890 no son completamente
exactas para las circunstancias actuales.
La preparación de las rocas asfálticas para la fabricación
del asfalto comprimido y el mástic de asfalto se realiza del siguiente
modo: desde el yacimiento se transportan los trozos arrancados de calizas
asfálticas a una instalación de machaqueos, donde se reducen
a menudos fragmentos. Los trozos, ya triturados, pasan a una instalación
de desintegradores, que los reducen a polvo fino, que es la materia prima
de las diferentes formas de utilización de las calizas asfálticas.
El polvo que se obtiene de esta preparación mecánica constituye
la materia prima de las distintas formas de utilización de las calizas
asfálticas. A menudo el polvo que se obtiene en los desintegradores
es demasiado pobre en asfalto. En muchos casos se le mezcla con polvo de
rocas de distinto porcentaje en asfalto, y otras veces con polvo de rocas
o asfalto puro para conseguir la composición necesaria para las aplicaciones.
Cuando se adiciona asfalto puro, éste se funde primero, mezclándose
entonces con el polvo de rocas asfálticas, manteniendo durante la
mezcla el conjunto a una temperatura de unos 200° C. La mezcla resultante,
una vez fría, se pasa de nuevo por los desintegradores.
Últimamente se han mencionado muchas veces las llamadas arenas asfálticas,
mezclas de arenas cuarzosas puras y asfalto que se encuentran en la naturaleza
en distintos lugares y que se han utilizado para la construcción
de pavimentos. Su preparación y utilización es en todo semejante
a la de las calizas asfálticas. En los últimos años
han encontrado numerosas aplicaciones estas arenas asfálticas, especialmente
en América.
Asfaltos de petróleo
Al desarrollarse, la industria de los petróleos y aumentar el consumo
de asfalto, se descubrió que los residuos de destilación de
los petróleos de base asfáltica estaban formados por betún
asfáltico casi completamente puro. En contraposición con los
asfaltos que aparecen como tales en la naturaleza, se denominó a
aquéllos asfaltos de petróleo. Después de un período
de ensayos y experimentación relativamente corto, se descubrió
que estos asfaltos podrían ser adaptados a las aplicaciones más
diversas si su preparación se llevaba a cabo bajo un control cuidadoso
basado en normas científicas. El proceso de destilación fraccionada
de los petróleos brutos de base, asfáltica puede llevarse
a cabo de tal manera que los asfaltos obtenidos reúnan las condiciones
más variadas, obteniéndose todos los grados de consistencia
deseables. Esto se debe a la posibilidad de regular dentro de límites
muy extensos todas las particularidades del proceso de destilación.
Consecuencia de esta amplia posibilidad de adaptación de los productos
obtenidos a las diferentes aplicaciones posibles, ha sido el extraordinario
desarrollo de la aplicación de los asfaltos de petróleo en
la construcción de carreteras, así como para otras finalidades
de la técnica. Para apreciar la importancia de los asfaltos de petróleo
en la construcción actual de carreteras, basta decir que constituyen
el 90 % de los betunes utilizados para esta finalidad.
En el mercado actual se encuentra toda una serie de asfaltos de petróleo
de características distintas para las diversas aplicaciones. Como
ejemplo recopilaremos en la tabla siguiente las características más
importantes de los asfaltos producidos por el grupo Shell:
|
Spramex
|
E1
|
Mexphalt E
|
DX
|
Peso específico a 25º C.
|
1,028
|
1,04
|
1,04
|
1,057
|
Fusión (Krämer-Sarnow) en º C.
|
25-35
|
35-45
|
45-55
|
55-65
|
Fusión (Ring & Ball)
en ° C.
|
38,5
|
50,6
|
55
|
64
|
Penetración a 25º C. (Dow)
|
200 aprox.
|
68 aprox.
|
52 aprox.
|
29 aprox.
|
Ductilidad a 25º C.
|
más de 100
|
100 aprox.
|
más de 70
|
20 cm. aprox.
|
Punto de inflamación en º C.
|
240
|
272
|
282
|
300
|
Punto de combustión en º C.
|
295
|
328
|
342
|
335
|
Solubilidad en sulfuro de carbono
|
99,9
|
99,9
|
99.9
|
99,9 %
|
Carbono combinado
|
19
|
21
|
21
|
25 %
|
Pérdida por evaporación (5 horas
a 163° C.)
|
0,35
|
0,15
|
0,10
|
0,01 %
|
Azufre
|
5,9
|
6,1
|
6,2
|
6,4 %
|
Aplicaciones
|
Riegos superficiales y
profundos
|
Hormigón asfáltico,
« binder »,
riegos profundos
|
Hormigón asfáltico,
« Sandasphalt »
|
Asfalto fundido
|
