Punto de Ignicion

LABORATORIO N°26 PUNTOS DE INFLAMACIÓN Y DE COMBUSTIÓN MEDIANTE LA COPA ABIERTA DE CLEVELAND (INV E-709-13)

Grupo N° 4 THOMAS ANIBAL CASTILLO GUIO JORGE LUIS LLANOS ARIAS LINA JOHANA MEDRANO ALVAREZ CRISTIAN FABIAN PEREZ MURCIA PAULA CAMILA PEREZ ZORRO

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS MATERIALES PARA INGENIERIA TUNJA 2017

LABORATORIO N°26 PUNTOS DE INFLAMACIÓN Y DE COMBUSTIÓN MEDIANTE LA COPA ABIERTA DE CLEVELAND (INV E-709-13)

THOMAS ANIBAL CASTILLO GUIO

Cód. 201421173

JORGE LUIS LLANOS ARIAS

Cód. 201420220

LINA JOHANA MEDRANO ALVAREZ

Cód. 201420289

CRISTIAN FABIAN PEREZ MURCIA

Cód. 201420175

PAULA CAMILA PEREZ ZORRO

Cód. 201420267

Presentado al Ingeniero: GONZALO PEREZ BUITRAGO En la asignatura de: MATERIALES PARA INGENIERIA

Monitor. BRANDON NICOLAS OLARTE RIAÑO UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS MATERIALES PARA INGENIERIA TUNJA 2017

CONTENIDO INTRODUCCIÓN ................................................. .......................................................................... ................................................... ............................5 1. OBJETIVOS .................................................. ........................................................................... ................................................... ............................6 1.1. OBJETIVO GENERAL. ....................................... ................................................................. ........................................... .................6 1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS. .................................................. ........................................................................ ......................6 2. MARCO TEORICO..................................................... ............................................................................... ....................................... .............7 2.1. CEMENTO ASFALTICO. ........................................ .................................................................. ....................................... .............7 3. EQUIPOS UTILIZADOS ................................................................... .................................................................................... .................9 3.1. COPA DE ENSAYO................................................ .......................................................................... ....................................... .............9 3.2. TERMOMETRO...................................................... ................................................................................ ....................................... .............9 3.3. APLICADOR DE LA LLAMA ............................................... ........................................................................ .........................10 3.4. CALENTADOR ELECTRICO................................................... ....................................................................... ....................10 4. MATERIALES UTILIZADOS....................................... ................................................................. ..................................... ...........11 4.1. CEMENTO ASFÁLTICO ..................................... .............................................................. ......................................... ................11 5. PROCEDIMIENTO. ................................................ .......................................................................... ......................................... ...............12 6. DATOS OBTENIDOS. ............................................................ ..................................................................................... .........................15 7. CALCULOS ............................................... ........................................................................ ................................................... ............................. ... 16 7.1. CORRECCIÓN POR PUNTO DE IGNICIÓN............................................... ..............................................16 7.2. CORRECCIÓN POR PUNTO DE LLAMA. L LAMA. ............................................... .................................................. ... 16 8.  ANALISIS DE RIESGOS Y ERRORES ................................................ ........................................................... ...........17 8.1. CALENTAMIENTO DE LA MUESTRA. ....................................................... .......................................................17 8.2. DETERMINACIÓN DE LOS PUNTOS DE IGNICIÓN Y LLAMA. ................ 17 9.  ANALISIS DE RESULTADOS ................................................ ......................................................................... .........................18 10. CONCLUSIONES ................................................... ............................................................................. ..................................... ...........20 11. RECOMENDACIONES ................................................... ............................................................................. ............................. ...21 21 12. BIBLIOGRAFIA ................................................... ............................................................................ ......................................... ................22

LISTA DE FIGURAS Figura N° 1. Comportamiento visco elástico del cemento. .......................... ................................ ......7 Figura N° 2. Copa de ensayo............................. ensayo...................................................... ................................................... ............................9 Figura N° 3. Termómetro. ....................................... ................................................................. ............................................... .....................9 Figura N° 4. Aplicador de la llama. .................................... ............................................................. ................................. ........10 Figura N° 5. Calentador eléctrico.................................................... ....................................................................... ....................10 Figura N° 6. Cemento asfáltico. ............................................. ....................................................................... ............................. ...11 Figura N° 7. Explicación del procedimiento. .................................................. ..................................................... ...12 Figura N° 8. Montaje del equipo................................................. ......................................................................... .........................12 Figura N° 9. Calentamiento de la muestra. mues tra. ......................................... ........................................................ ...............13 Figura N° 10. Punto de ignición. ................................................ ......................................................................... .........................13 Figura N° 11. Punto de llama.............................................. llama........................................................................ ................................. .......14

LISTA DE TABLAS Tabla N° 1. Especificación del cemento asfáltico según su viscosidad. .......... ..........8 Tabla N° 2. Datos obtenidos........................................... obtenidos..................................................................... ..................................... ...........15 Tabla N° 3. Especificaciones del cemento asfaltico modificado con grano de caucho reciclado............................................ .................................................................... .................................................. ............................. ....18 Tabla N° 4. Especificaciones del asfalto modificado con polímeros. ............. 19

INTRODUCCIÓN Cuando se quiere trabajar con algún material en el ámbito ingenieril es de gran utilidad conocer cada una de sus propiedades y cómo manejar adecuadamente el material que se esté empleando, en el siguiente laboratorio se va a determinar el punto de inflación de las sustancias derivadas del petróleo, teniendo en cuenta que esto va a servir de indicador para cuando se vaya a llevar a la práctica. Teniendo en cuenta la norma INV E-709-13, se va a llevar a cabo el siguiente ensayo en el cual se va a someter un agregado pétreo a las pruebas explicadas en la norma, teniendo en cuenta registrar cada uno de los valores o btenidos, con ayuda de la copa abierta de Cleveland la cual es de gran utilidad en este tipo de ensayos. Este ensayo se realiza con el fin de determinar que sustancias presentes en los agregados pueden ser fácilmente inflamables cuando entran en contacto con el aire, teniendo en cuenta realizar un análisis minucioso de los resultados los cuales permitan determinar qué tan inflamable puede ser el agregado y si sería correcto darle un uso o practico o si existe la necesidad de repetir el ensayo del laboratorio con otro tipo de material que arroje resultados de inflamación aceptables.

5

1. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVO GENERAL. Determinar el punto de inflamación del agregado que se va a utilizar en el laboratorio teniendo en cuenta aplicar cada uno de los procedimientos de la norma y poder tomar precauciones acerca del material que se está ensayando y analizar si este podría ser utilizado en las distintas obras ingenieriles.

1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS. Determinar el punto de ignición y el punto de llama mediante la realización del respectivo ensayo y realizar la corrección del punto corregido con ayuda de los datos obtenidos. Conocer la temperatura a la cual el asfalto se podría incendiar. Registrar la temperatura a la cual va a llegar el agregado después de terminado el ensayo. Verificar que el ensayo se realice en perfectas condiciones teniendo en cuentas las normas y especificaciones del INVIAS. Calentar a temperatura constante el asfalto hasta llegar a los 56° con ayuda de la copa abierta de Cleveland. Determinar el punto de ignición y el punto de llama mediante la realización del respectivo ensayo y realizar el punto corregido con ayuda de los datos obtenidos.

6

2. MARCO TEORICO 2.1. CEMENTO ASFALTICO. 1Material

que puede ser solido o semisólido de colores pardo oscuro o negro, el cual tiene la característica que se ablanda fácilmente al calentarse y está compuesto principalmente de hidrocarburos pesados, los cuales se ob tienen de la refinación de petróleo. El cemento asfaltico podría decirse que al momento de ser utilizado en la construcción tiene las siguientes propiedades.       

Es resistente al ataque de la la mayoría de los ácidos. Posee buena elasticidad a altas temperaturas. Suficiente ductilidad a bajas temperaturas. Baja susceptibilidad al cambio de temperatura. Buena adhesión y cohesión. Bajo contenido de parafina. Alta resistencia al envejecimiento.

En la siguiente figura se muestra la respuesta del cemento asfaltico ante un cambio de temperatura que se le aplique, su comportamiento visco elástico.

Figura N° 1. Comportamiento visco elástico del cemento.

Fuente: Tomado de blog. El cemento asfaltico.

PELIGROS FISICO/QUIMICOS. Estos son materiales hidrocarbonosos los cuales pueden arder al contacto con una persona.

1 Cemento

Asfaltico. [en línea] < http://elcementoasfaltico.blogspot.com.co/ > [citado 13 de octubre

de 2017 ]

7

Los asfaltos se almacenan y manejan por encima de los 100°C y cuando se ponen en contacto con el agua esto puede conducir a una expansión grande, peligro de salpicaduras y se desborde debido a la ebullición.

MEDIDAS QUE SE DEBEN TOMAR EN CASO C ASO DE INCENDIOS. 2Medida

de extinción: Para evitar que se propague un incendio con este se pueden tener en cuenta los siguientes materiales, polvo químico seco, espumas, dióxido de carbono, gas inerte, arena y agua pulverizada. Medidas especiales: En casos especiales se debe sacar el recipiente de la zona de fuego, en caso de que no haya riesgo al proceder a hacerlo, enfriar con agua los bidones expuestos al calor de fuego, mantener aisladas a las personas del área de incendio y restringir el paso a esta área e indicar a las personas que no se debe estar muy cerca para no aspirar la corriente de vapores que este genera.

Equipos de protección: Los siguientes equipos pueden ser utilizados como medida de protección en caso de que se presenten problemas con la utilización del cemento asfáltico, trajes, Zapatos y guantes resistentes al calor, equipos autónomos de respiración En la siguiente tabla se muestran algunos valores característicos de los cementos asfálticos según su viscosidad. Tabla N° 1. Especificación del cemento asfáltico según su viscosidad.

Fuente: Tomado de. Química Latinoamérica, http://quimicalatinoamericana.cl/images/pdf/productos/cementos_asfalticos/CeAs.p df. 2 

Cemento asfáltico 60/70. [en línea] < https://imagenes.repsol.com/pe_es/cemento_asfaltico_60_70__174057_tcm18-281186.pdf > [citado 13 de octubre de 2017 ]

8

3. EQUIPOS UTILIZADOS 3.1. COPA DE ENSAYO: Este equipo es parte fundamental, utilizado para contener el cemento asfaltico que se va a utilizar en el ensayo. Figura N° 2. Copa de ensayo.

Fuente: Elaboración propia.

3.2. TERMOMETRO: Es utilizado un termómetro de mercurio el cual mida la temperatura en un rango de -6°C a 400°C. Figura N° 3. Termómetro.

Fuente: Elaboración propia. 9

3.3. APLICADOR DE LA LLAMA: Como su nombre lo indica este se utiliza para aplicar llama al cemento asfaltico contenido en la copa. Figura N° 4. Aplicador de la llama.

Fuente: Elaboración propia.

3.4. CALENTADOR ELECTRICO: Este equipo se utiliza para aplicar calor al cemento asfaltico, para la realización del ensayo. Figura N° 5. Calentador eléctrico.

Fuente: Elaboración propia.

10

4. MATERIALES UTILIZADOS 4.1. CEMENTO ASFÁLTICO: Este se prepara a fluidez para luego ser puesto en la copa de Cleveland y realizar el respectivo ensayo. Figura N° 6. Cemento asfáltico.

Fuente: Elaboración propia.

11

5. PROCEDIMIENTO. Se da una breve explicación de cómo se va a realizar el ensayo y lo que se debe tener en cuenta en el momento de ser llevado a la práctica, anotándose los respectivos cálculos y valores que se deben obtener, en el tablero.

Figura N° 7. Explicación del procedimiento.

Fuente: Elaboración propia. Realizar el respectivo montaje del equipo, acomodando cada uno de los equipos como lo son el termómetro, asfalto y el respectivo aparato de la copa abierta de Cleveland, teniendo en cuenta las recomendaciones del monitor y del ingeniero para luego llevarlos a la práctica.

Figura N° 8. Montaje del equipo.

Fuente: Elaboración propia. 12

Se pone a calentar el asfalto hasta que se obtenga una temperatura de 56° que es la recomendada por la norma.

Figura N° 9. Calentamiento de la muestra.

Fuente: Elaboración propia. Se determina el punto de ignición o de inflamación que va a ser cuando se le pase la llama por el equipo y el asfalto desprende vapor es que hace que se dé una chispa c hispa amarilla la cual después de que se encienda se va a apagar al poco tiempo.

Figura N° 10. Punto de ignición.

Fuente: Elaboración propia.

13

Después se determina el punto de llama que es en el cual al pasar fuego por la superficie del asfalto este va a generar que se genere una llama la cual dura alrededor de 5 segundos para posteriormente apagarse.

Figura N° 11. Punto de llama.

Fuente: Elaboración propia.

14

6. DATOS OBTENIDOS.  A continuación continuación se muestras los datos con los cuales se van a realizar realizar los respectivos cálculos, estos datos se obtuvieron realizando el ensayo mediante la norma INV E709-13, con las cuales se determinó el punto de ignición y el punto de llama del cemento asfaltico.

Tabla N° 2. Datos obtenidos

DATOS OBTENIDOS Punt Puntoo de ignició igniciónn 230°C Punto de l lama

256°C

Fuente: Elaboración propia. Otro dato con el cual se van a realizar los respectivos cálculos es la presión barométrica, la cual para este caso será la presión barométrica de Tunja la cual es de 102.4 Kpa.

15

7. CALCULOS Con base a los datos obtenidos en el laboratorio se van a realizar los respectivos cálculos, con el fin de corregir los puntos de inflamación y de combustión con la siguiente formula la cual se toma de las normas de construcción de carreteras del INVIAS.        =  + 0.25 .25 (101 (101.3 .3 − )

Donde: C: Punto de ignición y llama. K: Presión barométrica de Tunja.

7.1. CORRECCIÓN POR PUNTO DE IGNICIÓN.   ó ó      ó ó = 230° 230°  + 0.25 0.25 (101 (101.3 .3 − 102.4 102.4 ) )  ó ó    ó ó = 229.7 229.7 °

7.2. CORRECCIÓN POR PUNTO DE LLAMA. LL AMA.   ó ó      ó ó = 256° 256°  + 0.25 0.25 (101 (101.3 .3 − 102.4 102.4 ) )  ó ó    ó ó = 255.7 255.7 °

16

8. ANALISIS DE RIESGOS RIESGOS Y ERRORES 8.1. CALENTAMIENTO DE LA MUESTRA. Es de gran importancia tener en cuenta calentar cor rectamente el asfalto para poder obtener resultados de laboratorio confiables que puedan ser analizados más adelante, siempre siguiendo las recomendaciones de la norma en cuanto a la forma de aplicar el ensayo y a cuanto calentar la muestra y también siendo cuidadosos cuando se empiece a aumentar la temperatura al asfalto y que los resultados que se obtengan tengan una alta confiabilidad.

8.2. DETERMINACIÓN DE LOS PUNTOS DE IGNICIÓN Y LLAMA. Se debe tener cuidado al momento de determinar estos dos puntos debido a que se puede confundir el punto de ignición con el de llama, por eso es d e gran importancia leer detenidamente las normas antes de realizar el ensayo para saber cuándo se llega al punto de ignición y cuando al punto de llama.

17

9. ANALISIS DE RESULTADOS En la Tabla N°1 que se muestra a continuación la cual es extraída de las especificaciones para la construcción de carreteras del INVIAS, se puede observar los valores aceptables para el cemento asfaltico modificado con grano de caucho reciclado, en la cual se ve claramente que para el ensayo de punto de ignición la temperatura mínima es de 230°C y teniendo en cuenta los resultados obtenidos en el laboratorio este resultado es aceptable, debido a que el valor que se encuentra en el laboratorio es este mismo resultado, pero cuando se hace e n comparación con la el punto corregido, este valor de punto de ignición corregido será menor al que es aceptable, entonces debería mirar que posibles errores se pudieron presentar al momento de realizar el ensayo o realizar la medidas necesarias para que en punto de ignición se el mínimo aceptable según las especificaciones del INVIAS.

Tabla N° 3. Especificaciones del cemento asfaltico modificado con grano de caucho reciclado.

Fuente: Especificaciones generales de construcciones de carreteras INVIAS capítulos 4 pavimentos asfalticos. En la Tabla N°2 que se muestra a continuación se puede observar el punto de ignición para el cemento asfaltico modificado con polímeros el cual su valor es de 230 para cada uno de los 5 tipos que se pueden observar en la tabla, teniendo en cuenta esta información el punto de ignición calculado en el laboratorio si es aceptable para estas especificaciones, pero si se hace la comparación con el valor del punto corregido, se podrá observar obs ervar que este es menor a 230 y no n o podrá cumplir 18

con las especificaciones del INVIAS, es necesario verificar en que errores se pudo incurrir a realizar el laboratorio, ya que es necesario para utilizarse en la vida practica que se cuente con un valor confiable, para este poder ser utilizado en las distintas obras que se puedan realizar.

Tabla N° 4. Especificaciones del asfalto modificado con polímeros.

Fuente: Elaboración propia. Debido a que la presión barométrica en Tunja no es e s muy grande, la corrección para los puntos de ignición y llama no va a cambiar en gran cantidad, estas van a tener un cambio mínimo de la temperatura la cual se obtuvo realizando el ensayo de laboratorio.

19

10. CONCLUSIONES El ensayo se realizó en completa normalidad, debido a que no se presentaron inconvenientes con la toma de los datos y el procedimiento realizado se tuvo en cuenta la norma INV E-709 del INVIAS, realizándose las respectivas comparaciones que conllevan a un buen análisis de resultados. Las temperaturas obtenidas en el laboratorio cumple con las requeridas en las especificaciones del INVIAS del cemento asfaltico con polímero y con caucho, lo cual conlleva a que se asegura la calidad del cemento asfáltico al cual se le está realizando la prueba.  Además de seguir el procedimiento establecido en la normas del INVIAS, también es de gran importancia seguir las recomendaciones en cuanto a medidas de seguridad exigidas en el laboratorio y asi poderse obtener los mejores resultados. Los datos que se obtienen en este laboratorio se realizan con el fin de tener un conocimiento académico sobre los puntos de ignición y llama d el asfalto, para casos más prácticos es necesario tomar las respectivas precauciones asegurando la calidad del ensayo.  Al realizar la corrección corre cción de temperatura, esta no va a afectar en gran proporción a la temperatura obtenida inicialmente en el laboratorio

20

11. RECOMENDACIONES Estar pendientes de qué momento se llega al punto de ignición y anotar la respe ctiva temperatura y cuando se llega al punto de llama y su respectiva temperatura. Calentar la muestra de cemento asfaltico a la temperatura exigida por las normas del INVIAS. No arrojar residuos al cemento asfáltico cuando se esté realizando el ensayo, puesto que esto conlleva a que se generen errores en la toma de datos.

21

12. BIBLIOGRAFIA INSTITUTO NACIONAL DE VIAS. Ministerio de transporte (2013). Normas de Ensayo de Materiales y especificaciones INVIAS. Bogotá. Colombia. NORMA TECNICA COLOMBIANA NTC 1486. [en línea]. docs.google/document/19brajkfredy.> [citado 25 de septiembre de 2017].

https//

Cemento Asfaltico. [en línea] < http://elcementoasfaltico.blogspot.com.co/ > [citado 13 de octubre de 2017 ] Cemento asfáltico 60/70. [en línea] < https://imagenes.repsol.com/pe_es/cemento_asfaltico_60_70__174057_tcm18281186.pdf > [citado 13 de octubre de 2017 ]

22