Fundentes de vialidad invernal. Preguntas frecuentes

1.¿Qué son los Fundentes de vialidad invernal?

Los fundentes son productos, naturales o no, que tienen la propiedad de impedir que se forme hielo, bajando el punto de congelación del agua a temperaturas inferiores a 0ºC, o de fundirlo en el caso de que ya se hubiera formado. Es precisamente debido a esta propiedad, por lo que los fundentes químicos son susceptibles de empleo tanto en tratamientos preventivos como en tratamientos curativos.

La característica física, por tanto, que permite a los fundentes químicos impedir la formación de hielo (anticongelante) o fundir la nieve y el hielo (descongelante) es su capacidad para disminuir la temperatura de congelación del agua. Antes de que el fundente seco pueda actuar como tal se debe disolver, formando una solución. La humedad necesaria para ello proviene de la nieve de la calzada o de la humedad ambiental.

2.¿Cuándo se emplean los Fundentes de vialidad invernal?

La nieve está formada por cristales resultantes de la condensación lenta de la humedad atmosférica (agua en solución que se encuentra en la atmósfera) a una temperatura cercana a los 0ºC, y en algunas ocasiones con temperaturas inferiores. Cuando la temperatura del aire en las proximidades del suelo se sitúa en torno a los 0ºC se produce lo que se denomina nieve húmeda, que tiene un peso específico entre 90 y 180 Kg/m3, y cuando la temperatura en las proximidades del suelo es inferior a -5ºC, se produce lo que se denomina hielo seco, con un peso específico de entre 40 y 90 kg/m3.

El viento también influye rompiendo los cristales de nieve al hacerlos rodar, lo que produce su apelmazamiento y por tanto reduciendo su volumen, haciéndose más densa que en el caso de una nevada sin viento. Su densidad en estos casos oscila entre los 140 y 290 Kg/m3.

• Función de dureza

Además de esta primera clasificación, también podemos establecer otras en función de su dureza (nieve muy blanda, blanda, semidura, dura o muy dura), el tipo de nieve (nieve fresca seca, fresca húmeda, vieja seca y vieja húmeda), su espesor (menos de 30 cm, entre 30 y 60 cm, entre 80 cm y 1 m, entre 1 m y 1,50 m, y mayor de 1,50 m), y por último por la intensidad de la precipitación en base a la altura de la nieve después de tres horas de precipitación (inferior a 45 cm, entre 45 y 60 cm, y superior a 60 cm).

La nieve caída sobre la calzada es retirada mediante máquinas quitanieves, si bien no es posible hacerlo en su totalidad, permaneciendo una capa de pequeño espesor que es preciso eliminar mediante la aplicación de fundentes, para evitar su congelación.

El hielo, es el producto resultante de la congelación del agua, por lo que para que se produzca es necesaria lógicamente una temperatura inferior a 0ºC y, obviamente, agua.

3. ¿Qué tipos de fundentes podemos encontrar?

Los productos que hasta la presente fecha han sido utilizados como fundentes en el mantenimiento invernal de las carreteras, bien de forma generalizada, bien en actuaciones puntuales, o bien en procesos de experimentación son los siguientes: Cloruro de Sodio (ClNa), Cloruro de Calcio (Cl₂Ca), Cloruro de Magnesio, Urea, Alcoholes y Glicoles y Acetato de calcio magnésico (C.M.A)

De todos ellos, los que actualmente se emplean de manera generalizada en los trabajos para el mantenimiento de la vialidad invernal en carreteras son el Cloruro Sódico y el Cloruro Cálcico, fundamentalmente tanto en forma sólida, humidificados o en salmueras.

Los acetatos son productos químicos que pretenden reemplazar a los cloruros en aquellos casos donde el fenómeno de corrosión del ion cloro representa un elevado riesgo, como es el caso de algunas estructuras especiales de hormigón, y sobre todo en el caso particular de los aeropuertos.

• Características de los productos

A continuación, se indican las principales características de los dos productos más profusamente utilizados en el mantenimiento invernal de las carreteras.

El cloruro sódico (ClNa) es, sin duda, el producto más utilizado como fundente. Se extrae directamente de las minas de sal o se obtiene por evaporación. Se emplea en forma sólida o como salmuera, entendiendo como tal las soluciones saturadas realizadas a temperatura ambiente mediante contacto directo con el agua y un exceso de sal. Su densidad aproximada se sitúa en 1,20 tn/m³.

Se recomienda que el Cloruro Sódico a emplear como fundente tenga las siguientes características:

• Producto activo: > 90%.
• Contenido de agua: < 3%.
• Granulometría: entre 0,3 y 5 mm.

La granulometría, como puede observase está comprendida entre los 0,3 y los 5 mm, tiene una gran influencia en la eficacia del ClNa. Los elementos finos, inferiores a 1 mm, permiten una mayor permanencia de los tratamientos preventivos. Por el contrario, los elementos gruesos actúan positivamente en los tratamientos curativos. Además, la granulometría del producto influye en la distancia de lanzamiento de los granos desde el plato giratorio del esparcidor o extendedor de fundentes.

4. Características de los Fundentes de vialidad invernal

El Cloruro Sódico es eficaz hasta -5º C. Por debajo de esta temperatura pierde capacidad de acción llegando a anularse prácticamente a partir de -15º C. Por este motivo, a partir de -5º C se suele emplear mezclado con Cloruro Cálcico que, como más adelante se indica, es eficaz hasta -35º C.

El cloruro cálcico (Cl₂Ca) es un subproducto de la fabricación de sosa. Es higroscópico y muy eficaz a bajas temperaturas (hasta -35ºC). Como fundente es utilizado en forma sólida y como salmuera, en cuyo caso la concentración de Cl₂Ca  varía entre el 15% y el 32%, siendo la solución más usada la salmuera con una concentración del 26%.

No obstante, cuando se emplea como fundente tradicionalmente se exige que su contenido mínimo en Cloruro Cálcico sea superior al 77%. Se sirve en sacos de 25 o 50 kg, herméticamente cerrados a causa de la gran higroscopicidad del producto.

El Cloruro Sódico, al disolverse es exotérmico, desprendiendo calorías que hacen fundir la nieve o el hielo. Además, el hecho de ser higroscópico le permite absorber la humedad del aire rápidamente.

• Efectos

Aunque el efecto fundente se produce físicamente hasta las temperaturas de -21º C para el Cloruro Sódico y -52º C para el Cloruro de Calcio, en realidad estas dos sales dejan de ser efectivas a partir de los -5º C y -35º C respectivamente, cuando el tiempo empleado en hacer efecto empieza a incrementarse de forma importante, lo que debe ser tenido en cuenta al utilizar dichos productos como fundentes.

El Cloruro Sódico tiene su mayor capacidad fundente entre -1º C y -5º C, decreciendo su eficacia a partir de esta temperatura hasta los -15º C en que prácticamente se anula. El poder fundente del Cloruro Cálcico comienza a ser elevado a partir de -8º C, aumentando a medida que la temperatura disminuye. Dos características limitan, además, la utilización del Cloruro Cálcico como fundente, su elevado coste y la posibilidad de que su empleo en tratamientos preventivos haga disminuir la adherencia de la calzada.

5. ¿Cuál es el principio de acción de los fundentes?

Como vemos en los cuadros siguientes, la temperatura de congelación de la solución disminuye aumentando la cantidad de fundente, si bien esta disminución no crece indefinidamente, sino que se detiene a partir de una determinada concentración. Superada esta concentración de fundente, la temperatura de congelación de la solución comienza de nuevo a subir hasta llegar a los 0ºC. Ese punto a partir del cual comienza a aumentar de nuevo la temperatura de congelación de la solución se denomina “punto eutéctico” y a la concentración de fundente correspondiente al punto eutéctico se le denomina “concentración eutéctica”. Para soluciones de Cloruro Sódico (ClNa), la concentración eutéctica es del 23,10% y para soluciones de Cloruro Cálcico (Cl₂Ca), la concentración eutéctica es del 30%.

A continuación podemos ver unos cuadros con los diagramas de estado de los fundentes.

Autor: Diego Herreros Laguía docente del Máster en Diseño, Construcción y Mantenimiento de Carreteras.