1. DESTILACIÓN DE ASFALTOS LÍ QUIDOS
I.N.V. E – 723 – 07
1. OBJETO
1.1 Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir al efectuar el ensayo
de destilación de los asfaltos líquidos para definir su clasificación.
1.2 Los valores deben expresarse en unidades SI. Las unidades pulgada-libra dadas en
paréntesis son únicamente de información.
1.3 Esta norma no considera los problemas de seguridad asociados con su uso. Es
responsabilidad de quien la emplee establecer prácticas apropiadas de
seguridad y salubridad y determinar la aplicabilidad de limitaciones
regulatorias antes de su empleo.
2. RESUMEN DEL MÉTODO
El ensayo consiste en destilar una muestra de 200 ml en un matraz de 500 ml,
a una velocidad determinada hasta la temperatura de 360° C (680° F), y
midiendo los volúmenes de destilación obtenidos a las temperaturas que se
especifiquen. El residuo que queda después de la destilación, y también los
destilados, se puede caracterizar empleando métodos apropiados.
3. USO Y SIGNIFICADO
Este método proporciona información acerca de los componentes volátiles de
los asfaltos líquidos. Las propiedades del residuo después de la destilación no
son necesariamente características del asfalto básico empleado originalmente
para la fabricación del asfalto líquido, ni del residuo que queda en el campo al
cabo de un tiempo dado, después de la aplicación en la obra del asfalto
líquido. La presencia de silicona en el asfalto líquido puede afectar el residuo
de destilación dado que retarda la pérdida de material volátil después de verter
el residuo dentro del recipiente.
4. EQUIPO
4.1 Matraz de destilación – Un matraz de destilación con tubo de desprendimiento
lateral, de 500 ml de la forma y dimensiones que se indican en la Figura 1.
4.2 Condensador – Un dispositivo de condensación estándar con camisa de vidrio
de 200 a 300 mm de largo y en conjunto con el tubo con largo de 450 ± 10
mm. Se recomienda el empleo de uno cuya forma y dimensiones sean las
indicadas en la Figura 3.
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4.3 Adaptador de vidrio de pared gruesa (1mm) – Una alargadera acondicionada ,
de paredes gruesas y borde reforzado, que tenga un ángulo de unos 105° y un
diámetro, en la parte más ancha, de unos 18 mm y en la parte más estrecha no
menor de 5 mm. La superficie inferior de la alargadera tendrá una curvatura
suave descendente en todo su recorrido. La línea inferior del extremo de
salida será vertical y la punta estará cortada en bisel con un ángulo de 45° ±
5°.
4.4 Protector – Un protector de hierro galvanizado, forrado interiormente con
material aislante al fuego de 3 mm de grueso y provisto de ventanas
rectangulares cubiertas de mica transparente, con la forma y dimensiones que
se muestran en la Figura 2. Este dispositivo sirve para proteger el matraz de
las corrientes de aire y evitar la radiación. La tapa, dividida en dos partes debe
estar hecha de material aislante al fuego de 6.4 mm de espesor .
4.5 Protector y soporte para frasco o matraz – Dos hojas de malla o telas
metálica, cuadradas de 150 mm de lado y de alambre crómico 16, sobre aro o
trípode.
4.6 Fuente de calor
4.6.1 Mechero de gas ajustable tipo Tirrill o equivalente.
4.6.2 Una fuente eléctrica de calor con transformador capaz de controlar de 0 a 750
W. El escudo y el soporte debe ser refractario con una abertura de 79 mm, con
la superficie superior biselada a 86 mm para acomodar elmatraz especificado
de 500 ml. Cuando el matraz es colocado en el refractario, debe quedar allí
una distancia aproximada de 3 mm entre el fondo del matraz y el elemento de
calentamiento.
Figura 1. Matraz de destilación
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Figura 3 . Montaje del aparato de destilación
4.7 Colectores – Probetas de vidrio graduadas, de diámetro uniforme, con una base
de vidrio moldeada y con pico. La altura total está comprendida entre 250 y
260 mm. Dichas probetas estarán graduadas en centímetros cúbicos y tendrán
una capacidad de 100 ml. La graduación no tendrá un error mayor de 1 ml en
cualquier punto de la escala. Se pueden utilizar, también, probetas cilindro
cónicas con capacidades de 25, 50, y 100 ml, con la forma y dimensiones
indicas e n la Figura 4.
Nota 1.- Cuando los volúmenes de destilado total esperados y añadidos, sean bajos se deben
utilizar probetas de menor capacidad que tengan divisiones de 0.1 ml para cumplir con la
exactitud requerida.
4.8 Recipiente para el residuo – Una caja metálica de 150 g y con dimensiones
aproximadas de 75 ± 5 mm de diámetro y 55 ± 5 mm de altura.
Precaución – Si el residuo arde después de vertido en el recipiente, se debe
proporcionar una tapa de tamaño conveniente para extinguir la llama.
4.9 Balanza – Con una sensibilidad de 0.1 g y capacidad adecuada.
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Figura 4. Recolectores cilindro- cónicos
4.10 Termómetros – Un termómetro de destilación para temperaturas elevadas que
tengan un rango entre –6 y 400 º C de acuerdo con los requisitos para los
termóme tros 8 C prescrito en la norma ASTM E-1, o termómetros 6 C IP
conforme a las especificaciones IP para termómetros estándar, o termómetros
equivalentes calibrados de acuerdo con el método de prueba INV E – 220. Los
termómetros ASTM 8C se deben utilizar en el caso de pruebas para arbitraje.
Referencia
A.S.T.M
Escala
°C
Graduación
°C
Longitud
Total, mm
Error máx.
°C
8C o 6C -6 a +400 1 386 1
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5. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
5.1 La muestra, según se haya recibido, se agita a fondo para conseguir su
homogeneidad, se calienta si fuere necesario y se separa a continuación la
porción para el ensayo.
5.2 Si la muestra contiene suficiente cantidad de agua para que cause espuma o
salpicaduras durante el calentado, se debe deshidratar por lo menos 250 ml del
material antes de la destilación. Se calienta en el matraz de destilación con la
suficiente capacidad para evitar que la espuma alcance la salida del tubo
lateral, hasta que haya cesado la formación de espuma. Si destila algún aceite
ligero, se separa y se devuelve al matraz, una vez enfriada la muestra. Se
mezcla completamente el contenido del matraz y se procede a tomar la muestra
de ensayo. Una alternativa para deshidratar la muestra es seguir el
procedimiento descrito el método de prueba ASTM D 370 o en la norma NLT
184.
6. MONTAJE DEL APARATO
6.1 Se calcula la masa de 200 ml de muestra, con la gravedad específica del
material a 15.6/15.6° C. Se pesa la cantidad ± 0.5 g dentro del matraz.
6.2 Se coloca el matraz, rodeándolo con el protector, sobre el trípode o soporte
con dos telas metálicas de malla, cuadradas, de 150 mm (6") de lado, como se
puede ver en la Figura.3. Se conecta el refrigerante al tubo lateral por medio
de un corcho que cierre herméticamente y se sujeta entonces firmemente al
refrigerante, debiendo quedar el eje del cuello vertical. Finalmente se ajusta
herméticamente la alargadera al otro extremo del refrigerante con un corcho de
cierre. El montaje se debe hacer de tal forma que quede una distancia entre el
cuello del matraz y el extremo de la alarga dera de 650 ± 50 mm, (ver Figura
3).
6.3 Se inserta el termómetro por medio de un tapón de corcho, de manera que la
parte inferior del bulbo quede a 6 mm del fondo del matraz, para controlar esta
distancia se utilizan las divisiones de escala del termómetro, se introduce hasta
el fondo, se estiman los 6 mm en la parte superior del corcho y se sube el
termómetro.
6.4 Se coloca el mechero, protegiéndolo de las corrientes de aire con una
chimenea metálica y, finalmente se coloca el colector de solventes apropiado.
Se debe introducir el extremo de la alargadera en el colector no menos de 25
mm, pero sin llegar alcanzar la marca del nivel de la máxima graduación (100
ml). El colector se tapará durante la destilación con un papel filtro adecuado,
atravesado por el extremo de la alargadera.
6.5 El matraz, el refrigerante, la cargadera, y el recipiente colector que se vayan a
emplear en la prueba deben estar limpios y secos. Se coloca, así mismo, el
recipiente para recibir el residuo sobre su tapa, en un área libre de corrientes
de aire.
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6.6 Se hace pasar agua fría a través del forro del condensador. Si fuera necesario,
se emplea agua caliente para evitar la formación de sólido condensado en el
tubo del condensador.
7. PROCEDIMIENTO
7.1 Se deben corregir las temperaturas que vayan a ser controladas durante la
destilación si la altura del lugar donde este ubicado el laboratorio en el cual se
va a efectuar el ensayo es de 150 m o más sobre el nivel del mar. En la s Tabla s
1 y 2 se muestran las temperaturas corregidas por altura. Si se conoce la
presión barométrica equivalente en mm de mercurio, se corrige como se ilustra
en el ejemplo con las correcciones presentadas en la Tabla 2, la temperatura
que va a ser observada con aproximación a 1º C (2º F). Este último método es
el que se cons idera más adecuado.
No es correcto realizar correcciones por la parte del vástago del termómetro
no sumergida.
Corrección = (Presión observada – 760) corrección por Hg
La corrección por Hg = 1/10(de la corrección por 10 Hg dada en la Tabla 3)
Ejemplo: presión barométrica = 748 Hg
Temperatura de observación nominal = 260 °C (500° F)
Corrección en grados Celsius = (748 – 700) x (0.623/10)= –0.758
Corrección de temperatura = 260–0.758 = 259° C(aproximada al 1° C)
Corrección en grados Fahrenheit = (748 – 700) x (1.138/10)= –1.366
Corrección de temperatura = 500–1.366 = 498°F(aproximada al 2°F)
Nota 2.– La tabla 2 abarca todo el rango de temperaturas de 160 a 360º C (320º a 680º F), y es
la preferida por los métodos disponibles aparte del de la norma ASTM .
7.2 Se aplica el calor, regulándolo de tal forma que la primera gota de destilado
tarde en caer, desde el extremo del tubo lateral del matraz, entre 5 y 15
minutos después del inicio del calentamiento. La velocidad de destilación
medida en gotas en la punta de la alargadera, se deberá controlar
cuidadosamente y se continuará el proceso de manera que se consigan las
siguientes velocidades:
• Hasta 260° C (500° F) de 50 a 70 gotas por minuto.
• Entre 260° C y 316° C (500° y 600° F) de 20 a 70 gotas por minuto.
• No se emplearán más de 10 minutos en terminar la destilación desde 316°
hasta 360° C (600° a 680° F).
El destilado se recoge en la probeta y se toma nota de los volúmenes
destilados, con aproximación a 0.5 ml, a las temperaturas que se especifican
más adelante. También se anota, si lo hubiera, el volumen de agua destilada. Si
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el volumen de destilado fuera escaso o crítico se deben usar colectores con
divisiones cada 0.1 ml y se deben poner en inmersión en un baño transparente
a 15.6° ± 3°C.
Nota 3.– Algunos asfaltos líquidos no producen destilados o éstos aparecen a la temperatura
de 316º C. En estos casos, como es evidente, no se puede cumplir con las velocidades de
destilación indicadas en la Sección 7.2, bastará con que la velocidad de elevación de la
temperatura no exceda a 5 ºC/minuto (9ºF/minuto).
Si la muestra produce espuma, se reduce la velocidad de destilación,
normalizándola tan pronto como sea posible.
7.3 Cuando se alcance en el termómetro la temperatura máxima de 360º C, (680º
F), se apaga la llama, se desmonta el matraz e inmediatamente se vierte el
residuo en el recipiente metálico, se coloca sobre la tapa y se procura que la
parte inferior no se enfríe demasiado rápido. El tiempo total empleado desde
cuando se apaga la llama hasta cuando se comienza a verter el residuo, deberá
ser menor de 30 segundos. Cuando se está vertiendo, el tubo de
desprendimiento se mantendrá prácticamente horizontal para evitar que el
condensado se pueda incorporar al residuo.
Nota 4.– La formación de una película en la superficie del residuo puede originar la captura
de vapor de agua condensado, al enfriarse, con el consiguiente aumento de penetración. Esta
película se puede remover cuidadosamente mediante una espátula, con un mínimo de
perturbación en la muestra.
7.4 Después de dejar que escurran todos los aceites que queden en el tubo del
condensador, se tomará nota del volumen total destilado a 360º C (680º F).
7.5 El residuo se deja enfriar hasta que no se desprendan vapores, se agita
completamente y, entonces, cuando el material alcance 135 ± 5º C (275º ± 9º
F), se vierte seguidamente en los recipientes y moldes adecuados para realizar
las pruebas prescritas al residuo como penetración, viscosidad o punto de
ablandamiento y se procede como las pruebas respectivas lo indican.
7.6 Si se desea, el destilado, o la combinación de destilados para varias pruebas,
se puede prolongar mas allá la destilación de acuerdo con el método de prueba
ASTM D 86 – IP 123, ó, cuando el destilado es de origen carbón–alquitrán,
Método C.O.3.
8. RESULTADOS E INFORME
8.1 Residuo asfáltico – Se calcula el porcentaje de residuo con aproximación a 0.1
en la siguiente forma:
100
200
200
×
−
=
TD
R
donde:
R = Residuo, como porcentaje de volumen, y
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TD = Destilado total recobrado a 360° C (680° F), ml.
Se reporta este resultado como el porcentaje de residuo de destilación a 360°C
(680°F), referido al volumen total de la muestra. Determinado por diferencia
entre el volumen total de la muestra y el volumen total destilado a esa
temperatura y expresado en porcentaje del volumen total de la muestra.
8.2 Destilado total – Se calcula el porcentaje total destilado con aproximación a
0.1, así:
100
200
%, ×=
TD
TD
Se reporta este resultado como el total destilado a 360º C (680º F), en
porcentaje del volumen total de la muestra.
8.3 Fracciones destiladas:
8.3.1 Se determinan los porcentajes de destilados en volumen de la muestra original,
se divide el volumen observado, en ml de cada fracción, entre 2. Se reportan
estos resultados, con aproximación al 0.1 mas próximo, como porcentajes en
volumen a las temperaturas siguientes:
Hasta 190° C (374° F)
Hasta 225° C (437° F)
Hasta 260° C (500° F)
Hasta 316° C (600° F)
8.3.2 Se determinan los porcentajes en volumen del destilado total dividiendo el
volumen observado, en ml de cada fracción, entre los ml recuperados hasta
360º C (680º F) y se multiplican por 100. Se reportan estos resultados, con
aproximación al 0.1 más próximo, como porcentajes en volumen de las
fracciones del destilado total hasta 360° C (680° F), así:
Hasta 190° C (374° F)
Hasta 225° C (437° F)
Hasta 260° C (500° F)
Hasta 316° C (600° F)
8.4 Cuando se verifiquen ensayos de penetración, viscosidad u otros, se debe hacer
referencia al método que se haya empleado.
9. PRECISIÓN Y TOLERANCIAS
9.1 Para juzgar la aceptación de los resultados, se deberá seguir el siguiente
criterio (95% de probabilidad):
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9.1.1 Repetibilidad – Los resultados de ensayos realizados por duplicado por un
mismo operador y equipo sobre una misma muestra, se deben considerarán
sospechosos si difieren en más del 1% en volumen de la muestra original.
9.1.2 Reproducibilidad – Los resultados de dos ensayos efectuados en laboratorios
distintos, sobre la misma muestra, no se deben considerar sospechosos, a
menos que difieran entre ellos en más de lo siguiente:
• Fracciones destiladas, en porcentaje del volumen total de a muestra
original:
hasta 175° C (347° F) 3.5%
superior a 175° C (347° F) 2.0%
• Residuo de destilación a 360º C (680º F), en porcentaje del volumen
total de la muestra: 2.0%
9.2 Criterios para juzgar variabilidad de resultados de porcentajes de destilados a
las diferentes temperaturas respecto al volumen total destilado en la prueba
aún no han sido determinados.
10. NORMAS DE REFERENCIA
AASHTO T 78 – 05
ASTM D 402 – 02
NLT 134/85
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Tabla 2. Factores para calcular correcciones de temperatura
Temperaturas Nominales
°C (°F)
Corrección(A) para 10 mm de
diferencia de presión °C (°F)
160 (320)
175 (347)
190 (374)
225 (437)
250 (482)
260 (500)
275 (527)
300 (572)
316 (600)
325 (617)
360 (680)
0.514 (0.925)
0.531 (0.957)
0.549 (0.989)
0.591 (1.063)
0.620 (1.166)
0.632 (1.138)
0.650 (1.170)
0.680 (1.223)
0.698 (1.257)
0.709 (1.277)
0.751 (1.351)
(A) Se deberá restar en caso de que la presión barométrica esté por debajo de 760
mm de Hg; y deberá sumarse cuando la presión barométrica se halle por
encima de 760 mm de Hg.