Bituminosos, Productos CIENCIA

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Ciencia

La bibliografía de los materiales b. está repleta de términos mal definidos, con significado impreciso y en muchos casos intercambiable. La falta de sistemática y de rigor científico en la terminología de estos materiales es el resultado de la existencia de gran número de vocablos. Muchos de ellos, tales como betún, asfalto, alquitrán, brea, ceras, etc., tienen su origen en la Antigüedad; otros son más recientes, habiendo sido creados para cubrir la necesidad de distinguir un material de otro, del cual se diferencia en su aspecto físico y en su comportamiento. La identificación de gran número de p. b. existentes, naturales y manufacturados, constituye un problema realmente serio. Desde un. punto de vista práctico se lea considerado como justificación suficiente la conveniencia de asignar un nombre sencillo, en ocasiones inadecuado, a cada sustancia bituminosa, a la que era necesario referirse con cierta frecuencia.

Concepto y clasificación. El Diccionario de la Real Academia de la Lengua define los p. b. como "sustancias que contienen betún o participan de él". Se incluyen en este concepto no sólo aquellas sustancias que son normalmente clasificadas como betunes, sino también cualquier otra afín o que lo contenga. Se trata, pues, de un término genérico que comprende: a) Productos natutales: petróleo, ceras minerales, asfaltos, asfaltites, asfaltoides, rocas asfálticas, carbones y pizarras bituminosas. b) Productos manufacturados: betunes asfálticos, oxiasfaltos, alquitranes y breas. c) Productos derivados: aceites minerales, resinas y asfaltenos.

Las definiciones de cada una de estas sustancias han sido establecidas por la Asociación Internacional Permanente de Congresos de la Carretera de París (A.I.P.C.R.) y adoptadas, oficialmente, en todos los países, a excepción de los Estados Unidos.

La palabra betún (del lat. bitumen), que constituye la base de la definición de los p. b., se ha usado de manera tan sumamente vaga que resulta difícil hallar una concordancia precisa entre las múltiples definiciones existentes y su contenido real. H. Abraham reserva este término para los p. b. naturales, en tanto que la A.I.P.C.R. y la A.S.T.M. (American Society for Testing Materials) entienden por betún las sustancias orgánicas compuestas de hidrocarburos y sus derivados, que son solubles en sulfuro de carbono (v. HIDROCARBUROS I).

Obtención de los productos manufacturados. Los betunes asfálticos se obtienen como residuos de la destilación de los petróleos de base asfáltica. La eliminación de los componentes volátiles del petróleo se combina a veces con tratamientos químicos, principalmente de oxidación, de los residuos líquidos, con lo que se obtienen betunes oxidados u oxiasfaltos, cuyas propiedades difieren de los betunes obtenidos por destilación ordinaria (v. PETRóLEO II).

Los alquitranes se obtienen por destilación seca de los carbones b., principalmente de la hulla, a temperaturas comprendidas entre los 1.100 y 1.300° C. Por destilación fraccionada del alquitrán se separan fracciones de aceites ligeros, ricas en benceno, tolueno y xileno; aceites medios o de creosota, ricos en fenol; aceites pesados o de naftaleno y aceite de antraceno, quedando un residuo de pez o brea de alquitrán (v. CARBÓN II).

Composición química y estructura. Los principales elementos constituyentes de los p. b. son el carbono y el hidrógeno. Contienen, además, pequeñas cantidades de azufre, oxígeno y nitrógeno, así como trazas de diversos elementos metálicos. Los dos elementos principales están presentes formando cuatro grupos básicos de hidrocarburos: parafínicos, nafténicos o cicloparafinas, aromáticos y etilénicos, que suelen presentarse en proporciones variables dependiendo, principalmente, de la procedencia del material y del método seguido en su preparación (v. HIDROCARBUROS I). En los asfaltos naturales, el betún asfáltico se encuentra asociado a materia mineral inerte en cantidades variables dentro de amplios límites.

íntimamente relacionada con la composición química de estos materiales seencuentra la estructura física de los mismos, que justifica el hecho bien conocido de que sus características de fluencia sean, con frecuencia, complejas. Solamente algunos tipos de betunes asfálticos se comportan como líquidos newtonianos o puramente viscosos. La mayor parte de los p. b. presentan grados variables de fluencia anormal cuyo estudio cae dentro de la Reología (v.) o Ciencia de la deformación y del fluir de la materia, que recientemente ha adquirido una enorme importancia en los campos científico e industrial. H. Ph. Pfeiffer propone la explicación de las características de fluencia de las distintas clases de betunes basándose en su estructura coloidal; estructura que ha sido puesta de manifiesto por R. V. Traxler mediante observación microscópica de la superficie del betún, previo ataque por disolventes (v. COLOIDES).

El conocimiento de las propiedades reológicas de un material b. proporciona un criterio rigurosamente científico, relacionado con la naturaleza físicoquímica del material, para la elección del producto adecuado en una aplicación específica.

Aplicaciones. La utilización de los p. b. está basada en sus propiedades aglomerantes, así como en su gran inercia química, impermeabilidad al agua, larga vida y bajo costo. Su naturaleza termoplástica permite llevarlos a un estado fluido por calentamiento, hecho que constituye una gran ventaja para su manejo y facilidad de aplicación.

Entre los usos más frecuentes merecen citarse los siguientes: como aglomerantes de un gran número de partículas sólidas para formar una masa coherente (morteros y hormigones b.), en la que el material b. llena total o parcialmente los huecos existentes entre las partículas minerales, p. ej., los pavimentos asfálticos y la estabilización de suelos con emulsiones b. Como recubrimientos anticorrosivos aplicados en forma de películas delgadas (pinturas b.) en estructuras de hierro y acero. Su empleo para este fin se basa en la baja absorción de agua del material, en su elevada constante dieléctrica (v. DIELÉCTRIcos) y, en el caso de las breas de hulla, en su excelente adherencia específica al acero. En la impermeabilización de cubiertas, bien en forma de materiales aplicados in situ o de fieltros, láminas y placas asfálticas prefabricadas. Para este tipo de empleo se hace necesario el conocimiento previo de las propiedades reológicas del material, ya que éste debe tener aptitud para deformarse sin rotura y recuperar, elásticamente, pequeñas deformaciones, aunque esta recuperación sea parcial y tenga lugar en un periodo de tiempo considerable.

El alquitrán de hulla constituye la materia prima para la obtención de hidrocarburos aromáticos, de colorantes de anilina y de gran número de compuestos cíclicos. V. t.: CARBÓN II; PETRÓLEO II.

JUAN J. ORTEGA.

BIBL.: H. ABRAHAM, Asphalts and allied substances, I, 5 ed. Nueva York 1945, 56; AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS, Standard on Petroleum Products and Lubricants D846, Filadelfia 1946, 567; J. PH. PFEIFFER, The properties of asphaltic bitumen, Nueva York, Amsterdam, Londres, Bruselas 1950; R. V. TRAXLER, El asfalto. Su composición, propiedades y usos, México 1962; A. ). HOIBERG, Bituminous Materials: Asphalt, Tars and Pitches, Nueva York 1965.