Viscosidad Brookfield

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN FACULTAD DE INGENIERIA

VIAS DE COMUNICACIONES 2 LABORATORIO: Método SuperPave para medir la Viscosidad mediante el Viscosímetro rotacional Brookfield.

Profesor: Ing. José Carlos Gueyraoud. Grupo N° 2:

Jorge Bobadilla Carlos Ramirez Javier Chaparro Verónica Cattebeke Christian Paniagua Pedro Brunaga

Carmen Cubilla Sergio Castillo Fabiola Mendoza Belén Osorio Osvaldo Candia Carlos Díaz

San Lorenzo – 2013

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN

VIAS 2 - LABORATORIO

Método SuperPave para medir la Viscosidad mediante el Viscosímetro rotacional Brookfield – ASTM D 4402-06 , AASHTO TP 48. Objeto. Este método entrega un procedimiento para medir la viscosidad aparente del asfalto a temperaturas desde 60 a 200 °C, usando un Viscosímetro Rotacional equipado con el sistema Thermosel. La viscosidad del asfalto a altas temperaturas se mide para determinar si un asfalto puede ser manejado y bombeado en la refinería, terminal o planta asfáltica. Los valores medidos mediante este procedimiento se pueden utilizar para desarrollar diagramas temperaturaviscosidad, los que se utilizan para estimar las temperaturas de mezclado y compactación a utilizar durante el diseño de las mezclas asfálticas en caliente. Algunos asfaltos pueden exhibir un comportamiento no Newtoniano bajo las condiciones de este ensayo, o a temperaturas dentro del rango de este método. Los valores de viscosidad no Newtonianos no son la única propiedad del material, pero reflejan el comportamiento del fluido bajo las condiciones particulares del ensayo. En estos casos, las medidas hechas con este método no siempre predicen el comportamiento bajo las condiciones de uso posterior. Las comparaciones entre valores de viscosidad no Newtonianos se deben hacer solo para mediciones realizadas con viscosímetros similares, bajo condiciones similares de esfuerzo de corte e historia de tensiones.

Definiciones.  Viscosidad. Se denomina coeficiente de viscosidad a la razón entre el esfuerzo de corte aplicado y la tasa de corte; es una medida de la resistencia del líquido a fluir y comúnmente se denomina viscosidad. En el Sistema Internacional, la unidad de viscosidad es el pascal segundo (Pa.s); en el sistema CGS, la unidad de viscosidad es el poise (dina.s/cm2) y equivale a 0,1 Pa.s Frecuentemente, se usa como unidad de viscosidad el centiposie, que equivale a un mili pascal segundo (mPas).

Equipos y Materiales. 1- Viscosímetro rotacional. Capaz de medir el torque necesaria para hacer girar un vástago sumergido en asfalto a temperatura de ensayo fija y a una velocidad constante; el equipo debe poseer una pantalla digital y mostrar la viscosidad en Pa.s automáticamente. 2- Vástagos o spindles. 3- Controlador de temperatura. Un controlador de temperatura (como el Thermosel, Brookfield), capaz de mantener la temperatura de la muestra con una precisión de ± 0,1 °C para temperaturas de ensayos de 65 a 165 °C o mayores. 4- Horno. Capaz de mantener y controlar la temperatura hasta 212 °C, con una precisión de ± 3 °C. Ensayo de Viscosidad – Brookfield

Grupo 2

Año: 2013

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN

VIAS 2 - LABORATORIO

5- Termómetros. Para medir temperaturas desde 60 hasta 212 °C con una lectura de 0,1 °C. 6- Balanza. Con capacidad para 2.000g y lectura de 0,1 g. 7- Solventes. Solventes o limpiadores desgrasantes, formulados para limpiar los contenedores de muestras, vástagos y accesorios.

Calibración y Estandarización. La precisión del transductor rotacional del viscosímetro se verifica usando un líquido de referencia (Líquido Newtoniano) de viscosidad conocida a varias temperaturas. El comportamiento Newtoniano del líquido, en todo el rango de temperaturas de ensayo, debe estar certificado. La viscosidad medida con el viscosímetro debe estar dentro de un ± 2% o el transductor rotacional requiere calibración. La precisión de la lectura de temperatura del controlador se verifica colocando una muestra de asfalto en la cámara hasta que la temperatura se estabilice. La temperatura indicada debe ser verificada mediante un dispositivo NIST, tal como se indica en la norma ASTM E1.

Extracción y preparación de la muestra. 1-

Obtenga las muestras de asfalto original o modificado, de acuerdo al

Método de Muestreo (ASTM D 140 – AASHTO T40-78). 2calentamiento

Caliente el asfalto hasta que esté suficientemente fluido para ser vertido. El previo

al

ensayo

remueve

asociaciones

moleculares

reversibles

(endurecimiento estérico) el cual puede ocurrir durante el almacenamiento a temperatura ambiente. Se recomienda una temperatura mínima de calentamiento que produzca una consistencia equivalente a la del aceite SAE 10W30 a temperatura ambiente. La temperatura específica dependerá del grado asfáltico y su historia de envejecimiento previo, si a tiene. Es deseable no calentar los asfaltos a más de 135 °C., sin embargo algunos asfaltos modificados o envejecidos pueden requerir temperaturas mayores.

Ensayo de Viscosidad – Brookfield

Grupo 2

Año: 2013

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN

VIAS 2 - LABORATORIO

Procedimiento. 1- Lea y entienda la información contenida en el manual de instrucciones del fabricante el viscosímetro rotacional antes de proceder. 2- Encienda el viscosímetro rotacional y el controlador de temperatura. 3- Precaliente el contenedor de asfalto, según lo recomendado por el fabricante, de acuerdo a lo descrito en “Extracción y preparación de la muestra”. 4- Cuando el controlador de temperatura indique que se ha alcanzado la temperatura de ensayo deseada, retire el soporte de las muestras y coloque la cantidad de asfalto requerida en el contenedor de asfalto. 5- Inserte el contenedor de la muestra en la unidad controladora de temperatura. 6- Inserte un vástago previamente precalentado y únalo a la parte inferior del viscosímetro, utilizando los accesorios de acoplamiento incluidos con el equipo. Una vez acoplado, bájelo suavemente de modo que penetre en la muestra asfáltica hasta que el asfalto cubra la parte cónica superior del vástago. 7- Lleve la muestra de asfalto a la temperatura de ensayo dentro de, aproximadamente, 30 minutos. Y permita que la temperatura se estabilice por 10 minutos. 8- Configure la velocidad de giro del viscosímetro a 20 rpm y ajuste el equipo para la lectura de la viscosidad en Pascal segundos (Pa.s). esto se puede realizar en forma manual o utilizando un software especial. Si la lectura de torque desplegada por el equipo está fuera de rango para el vástago y velocidad de giro seleccionado, cambie el vástago o la velocidad de ensayo, de acuerdo a las recomendaciones del fabricante y considerando las viscosidades que se cree tenga el asfalto en estudio. Reemplace la muestra asfáltica por una nueva. 9- Después que el asfalto ha alcanzado la temperatura de ensayo especificada y una vez estabilizada, inicie el ensayo. 10- Realice tres lecturas de viscosidad a intervalos de 3 minutos. 11- Repita el procedimiento para mediciones a otras temperaturas.

Ensayo de Viscosidad – Brookfield

Grupo 2

Año: 2013

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN

VIAS 2 - LABORATORIO

Cálculos. 1- Determine la viscosidad del asfalto como el promedio de las tres mediciones realizadas. Si la viscosidad está expresada en unidades de centipoise (cP), multiplique por 0,001 para obtener pascal segundos (Pa.s).

ASTM D 4402

Viscosidad Brookfield.

Identificación de la Muestra: Temp: 28,6 °C Ensayo a.- Equipo Utilizado: Viscosímetro Brookfield/Modelo RV DV - II + P b.- Resultados VISCOSIDAD BROOKFIELD UNIDA VALOR Spindle: SC4-27 VALOR D PROMEDIO TEMP. RPM SS SR TORQUE 10 106,3 3,4 12% 3150 10 95,6 3,4 11% 2900 100 P 3,E+03 15 142,8 5,1 16% 2817 1 1 1

60

2 2 3

80

127,5 119 163,2

0,34 0,34 0,34

57% 65% 69%

0,68 0,68 1,02

15% 14% 19%

P

P

1,43E+05 1,60E+05 1,72E+05 1,95E+04 1,75E+04 1,60E+04

2,E+05

2,E+04

PERFIL DE VISCOSIDADES 180000 160000

Vi s cosidad - P

140000 120000 100000 80000 60000 40000

20000 0 0

20

40

60

80

100

120

Temperatura - °C

Ensayo de Viscosidad – Brookfield

Grupo 2

Año: 2013

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN

VIAS 2 - LABORATORIO

Precisión. Para un mismo operado (Repetibilidad) El coeficiente de variación de un solo operador es de 2,6%; en consecuencia, valores obtenidos por duplicado, por un mismo operador, en un mismo laboratorio y con los mismos equipos, no serán considerados sospechosos a menos que difieran en más de un 7,3% (diferencias de los promedios). Precisión multilaboratorio (Reproductibilidad). El coeficiente de variación inter laboratorios es de 7,4%; en consecuencia los valores reportados por dos laboratorios sobre un mismo material, no serán considerados sospechosos a menos que difieran en más de un 21,1%.

Observaciónes. Spindle Peso de la Muestra (g) 21 8 27 10,5 28 11,5 29 13 (Verificar en manual según equipos)

 Iniciar la medición con poco RPM (más o menos 2).  Valores admisibles de torque; entre 10 y 90.  Thermosel, para cambiar de temperatura: “Run” “Set”, seleccionar temperatura, “Set” “Run”.  No olvidar cambiar el N° de spindle en la máquina cuando se cambia físicamente, “Select spindle”.  No olvidar nivelar la base.

Ensayo de Viscosidad – Brookfield

Grupo 2

Año: 2013