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Sal de carretera

Un esparcidor de sal de la marca Econ esparciendo sal en una carretera durante el invierno británico de 2010. La sal de carretera (también conocida como sal descongelante , sal ...

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Un esparcidor de sal de la marca Econ esparciendo sal en una carretera durante el invierno británico de 2010.

La sal de carretera (también conocida como sal descongelante , sal de roca , sal para nieve o sal de arena ) es una sal que se utiliza principalmente como agente antideslizante y descongelante para carreteras, aceras y otras superficies de transporte durante el invierno. [ 1 ] La forma más común es el cloruro de sodio (NaCl), aunque también se emplean otras sales como el cloruro de calcio [ 2 ] [ 3 ] y el cloruro de magnesio [ 4 ] [ 5 ] , especialmente en temperaturas más frías. Cuando se utiliza en su forma sólida, la sal de carretera a menudo se humedece previamente para acelerar el proceso de fusión del hielo. [ 6 ] La sal de carretera reduce el punto de congelación del agua mediante la depresión del punto de congelación y, por lo tanto, previene la formación de hielo , lo que a su vez mejora la tracción y la seguridad de vehículos y peatones. [ 7 ]

El uso generalizado de sales para carreteras comenzó en el siglo XX y desde entonces se ha convertido en una práctica habitual en muchas regiones con nevadas anuales , especialmente en Europa y América del Norte. [ 8 ] Millones de toneladas de sal se aplican anualmente a las superficies de las carreteras , lo que la convierte en uno de los agentes químicos más utilizados en la infraestructura urbana. [ 9 ] Se ha popularizado debido a su eficacia , bajo costo y facilidad de aplicación.

Las sales de carretera tienen efectos adversos en el medio ambiente . Los iones de cloruro de la sal de carretera pueden acumularse en los suelos, [ 10 ] aguas superficiales, [ 11 ] y aguas subterráneas , [ 12 ] donde persisten y pueden dañar los ecosistemas acuáticos , [ 13 ] la vegetación de las carreteras, [ 14 ] y los suministros de agua potable. [ 15 ] [ 16 ] La sal de carretera también acelera la corrosión de vehículos, puentes y hormigón armado , lo que conlleva un aumento de los costes de mantenimiento. [ 17 ] Estas preocupaciones han impulsado la investigación de materiales descongelantes alternativos, técnicas de aplicación mejoradas y políticas destinadas a reducir el uso de sal manteniendo la seguridad vial .

Historia

El uso de sal para el control de la nieve y el hielo comenzó a principios del siglo XX. En París, se aplicó cloruro de sodio a gran escala para combatir el hielo negro , [ 18 ] aunque la práctica pronto reveló desventajas como la corrosión de las estructuras de hierro y daños en las pezuñas de los animales de tiro . A pesar de estos inconvenientes, el método demostró ser eficaz para mejorar la seguridad vial y pronto se adoptó en otras ciudades y países.

El uso de sal para descongelar carreteras comenzó en Estados Unidos a finales de la década de 1930, cuando Nuevo Hampshire experimentó con la aplicación de cloruro de sodio granulado en las carreteras en 1938. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] Para el invierno de 1941-1942, Nuevo Hampshire adoptó formalmente una política estatal de aplicación de sal; se aplicaron aproximadamente 5000 toneladas de sal en las carreteras estadounidenses esa temporada. Antes de la adopción de la sal para carreteras en Nuevo Hampshire, el mantenimiento de las carreteras en invierno generalmente se basaba en el arado y la aplicación de abrasivos (arena, cenizas) para la tracción, y la sal solo se usaba ocasionalmente (por ejemplo, para retrasar la congelación en pilas de arena almacenadas ). [ 22 ]

Un buque granelero descarga sal para carreteras en Portsmouth, New Hampshire.

En la posguerra, a medida que se expandían las redes de carreteras estadounidenses y se generalizaba el estándar de "pavimento desnudo" (la expectativa de que las carreteras se despejaran rápidamente), el uso de sal aumentó considerablemente. Durante las décadas de 1950 y 1960, el consumo de sal en Estados Unidos se duplicó aproximadamente cada cinco años, pasando de cerca de 1 millón de toneladas a mediados de la década de 1950 a casi 10  millones de toneladas menos de una década después. Las fuentes de suministro se desarrollaron junto con la demanda; los grandes depósitos subterráneos de sal gema (formados por la evaporación de antiguos mares ) abastecieron gran parte de la sal. La mina de sal de Detroit (descubierta por primera vez en 1895) se convirtió en un ejemplo destacado a medida que las minas se expandieron durante el siglo XX y apoyaron las operaciones locales de deshielo. La propia Detroit fue una de las primeras ciudades en aplicar sal a sus carreteras (alrededor de 1940), lo que se cree que se debió a su proximidad al recurso. [ 23 ]

Un desarrollo paralelo ocurrió en Europa. En Alemania, el esparcimiento de sal se generalizó en la década de 1960 a medida que aumentaba la motorización y crecían las exigencias de seguridad vial. [ 24 ] [ 25 ] Las autoridades establecieron instalaciones de almacenamiento de sal y la distribuían manualmente desde camiones antes de que se introdujeran esparcidores mecánicos para mejorar la eficiencia . La transición de la aplicación de sal seca a la húmeda a principios de la década de 1970 representó un avance adicional, ya que la sal saturada se adhería mejor a las superficies de las carreteras y era menos susceptible al desplazamiento por el viento .

En décadas posteriores, el uso de sal se estabilizó (en el orden de decenas de millones de toneladas por año en EE. UU.), y la atención se ha centrado en optimizar los métodos de aplicación y mitigar los impactos colaterales. [ 26 ] Más recientemente, las limitaciones ocasionales de suministro y las preocupaciones ambientales han impulsado la experimentación con estrategias de reducción de sal y descongelantes alternativos (por ejemplo, mezclas saturadas de sal y compuestos orgánicos, sales de calcio o magnesio ). [ 1 ]

Tanque de almacenamiento de sal para carreteras en Puente de los Hocinos, España
Depósito de sal para carreteras en Lamure-sur-Azergues (Ródano, Francia)

Extensión

La sal vial se aplica a la superficie de las carreteras principalmente para prevenir la formación de hielo o para derretir la nieve y el hielo ya existentes. Los métodos y cantidades de aplicación varían según las condiciones climáticas , el tipo de carretera , el volumen de tráfico y las normativas locales .

Deshielo y antihielo

En el mantenimiento de carreteras durante el invierno se utilizan dos estrategias principales. El deshielo consiste en aplicar sal vial después de que se haya formado nieve o hielo en la calzada. [ 27 ] La sal reduce el punto de congelación del agua , lo que permite que el hielo se derrita y evita que se vuelva a congelar bajo ciertas condiciones de temperatura. [ 28 ] El antihielo es un enfoque preventivo en el que se aplica sal o salmuera al pavimento seco o húmedo antes de que se produzcan nevadas o lluvia helada . [ 29 ] Este método tiene como objetivo evitar que el hielo se adhiera a la superficie de la carretera y puede reducir la cantidad total de sal necesaria. El antihielo generalmente se considera más eficiente que el deshielo cuando se aplica bajo pronósticos meteorológicos adecuados. [ 30 ]

Métodos de aplicación

La sal de carretera se puede aplicar de diversas formas, principalmente como sal de roca seca , sal prehumedecida y salmuera . La sal de roca seca consiste en cristales de sal sólidos esparcidos directamente sobre la calzada. Es la forma más tradicional y utilizada de sal de carretera, a pesar de ser menos eficaz a bajas temperaturas y de ser propensa a ser arrastrada por el tráfico. [ 31 ]

La sal de carretera y la salmuera se esparcen generalmente con un vehículo de servicio invernal llamado esparcidor de sal . Los esparcidores de sal suelen acoplarse a camiones, cargadoras o, en el caso de la salmuera, a camiones cisterna . La sal se almacena en la gran tolva situada en la parte trasera del vehículo, con una malla metálica en la parte superior para evitar que objetos extraños entren en el mecanismo de esparcimiento y, por lo tanto, se atasquen. La sal se esparce generalmente por la calzada mediante un impulsor , conectado por un sistema de accionamiento hidráulico a un pequeño motor a bordo. Sin embargo, hasta la década de 1970, a menudo se esparcía manualmente, ya sea por trabajadores que paleaban la sal desde los camiones o con vehículos más pequeños similares a carretillas, estos últimos todavía utilizados hoy en día para uso personal. [ 32 ] Algunos mecanismos de esparcimiento más antiguos todavía requieren que se cargue manualmente en el impulsor desde la tolva.

Mecánica

La sal para derretir hielo y nieve funciona mediante un fenómeno llamado descenso del punto de congelación , que consiste en la disminución del punto de congelación de una sustancia tras la adición de solutos . Cuando se añade sal a las carreteras, además de proporcionar una mejor fricción para los vehículos, también se disuelve en el agua del hielo, lo que resulta en un punto de congelación más bajo. Mientras la temperatura esté por encima de este punto de congelación, esto a su vez provoca que el hielo se derrita. [ 33 ] [ 34 ] Debido a esto, la sal de roca común solo es efectiva hasta un rango de −6 a −10 °C (21 a 14 °F) . A temperaturas más frías, puede tener el efecto contrario. Si se espera un clima más templado, a veces se utiliza sal para carreteras incluso en condiciones más frías. En clima muy frío y seco, la superficie de la carretera se vuelve rugosa y se reduce la necesidad de descongelación. Pero durante el frío extremo y la lluvia, las carreteras pueden volverse extremadamente difíciles de transitar y, en algunos casos, puede ser necesario cerrarlas al tráfico. [ 35 ]  

Tipos de sal

Varios tipos de sales (de arriba a abajo): cloruro de sodio , cloruro de calcio , cloruro de magnesio .
Placa de Petri que contiene cloruro de sodio.
Placa de Petri que contiene cloruro de calcio.
Placa de Petri que contiene cloruro de magnesio.

cloruro de sodio

El cloruro de sodio es, con mucho, el tipo de sal de carretera más común. Esto se debe principalmente a su uso generalizado y bajo costo, y gracias a su gran infraestructura industrial, [ 36 ] se utiliza en muchas aplicaciones industriales y de consumo. [ 17 ] Si bien es común y económico, su rango de temperatura efectivo generalmente no desciende por debajo de -6 a -10 °C (21 a 14 °F) , y por debajo de estas temperaturas, a menudo es contraproducente. Cuando se usa en grandes cantidades, también puede alterar los ecosistemas locales al aumentar la salinidad de los cuerpos de agua y del suelo . Además, la naturaleza abrasiva de la sal de roca erosiona el hormigón o el asfalto si se usa en exceso. [ 37 ] [ 38 ]  

Cloruro de calcio

El cloruro de calcio es menos común que el cloruro de sodio. Si bien su producción cuesta cinco veces más que la del cloruro de sodio, puede cubrir un área mucho mayor y derrite el hielo casi tres veces más rápido. [ 39 ] [ 40 ] Recientemente ha comenzado a ganar popularidad debido a que no es tan perjudicial para el medio ambiente como el cloruro de sodio, y también por su mayor eficacia para eliminar el hielo. [ 41 ] [ 42 ] Además, causa menos daños a las superficies de concreto en comparación con sus alternativas. [ 43 ]

Cloruro de magnesio

El cloruro de magnesio es otra sal de carretera menos común. [ 40 ] Cuesta entre 100 y 180 dólares por tonelada en comparación con los 20 a 30 dólares del cloruro de sodio común. [ 44 ] Tiene un impacto ambiental muy bajo y es bastante eficaz para eliminar el hielo. Sin embargo, se ha descubierto que el cloruro de magnesio causa mucho más daño a las superficies de hormigón en comparación con otras sales, y su uso como producto químico descongelante en carreteras pavimentadas se ha suspendido en gran medida. [ 43 ] [ 45 ] Todavía se usa ampliamente como un limpiador de polvo y estabilizador de suelos muy eficaz en climas cálidos y en caminos sin pavimentar, y a menudo es el preferido por los jardineros, ya que causa mucho menos daño a la vida vegetal en comparación con otras sales de carretera. [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]

Impacto ambiental

El uso generalizado de sal para carreteras tiene importantes repercusiones ambientales y en la infraestructura. Si bien es eficaz y relativamente económica, esta práctica genera costos ocultos debido a su naturaleza corrosiva, lo que conlleva aproximadamente 5  mil millones de dólares en reparaciones anuales en todo Estados Unidos, según la Agencia de Protección Ambiental (EPA) del país. [ 1 ]

Daños a la infraestructura

Debido a la alta electronegatividad del cloro , es muy propenso a unirse con metales de menor electronegatividad y causa fácilmente corrosión en infraestructura estructural , vehicular y de agua. [ 49 ] Un estudio en Environmental Science & Technology predice que casi una cuarta parte de los pozos privados en Nueva York podrían verse afectados por la aplicación de sal de carretera, lo que resultaría en grandes consecuencias para la plomería y la salud . [ 50 ] Los metales comunes en la infraestructura de plomería, como el cobre, el plomo y el hierro, son especialmente vulnerables. Cuando la sal o la salmuera presente en la carretera es arrojada por el tráfico, golpea la carrocería del vehículo, lo que resulta en una mayor corrosión. Un estudio sobre el efecto de la sal de carretera en la corrosión de la carrocería encontró que la tasa de corrosión durante los períodos de invierno se redujo a menos del 10% en placas de acero sin recubrimiento. Los daños por corrosión cosmética disminuyeron en un 50% en los automóviles utilizados en carreteras sin sal en comparación con los automóviles conducidos en carreteras con sal. [ 51 ] La EPA de los Estados Unidos estima que el uso de sal en las carreteras le cuesta anualmente al gobierno 5 mil millones de dólares en reparaciones de automóviles, camiones, puentes y carreteras. [ 1 ] Además de dañar el metal, la sal de las carreteras acelera el daño a las estructuras de concreto, no solo debido a sus efectos en las armaduras de acero embebidas , sino también debido a la aceleración del efecto de congelación-descongelación . Esto afecta particularmente al concreto debido a su porosidad. [ 52 ] 

Daños ambientales

Una de las principales preocupaciones ambientales es la contaminación de las fuentes de agua. Dado que la sal de carretera actúa disolviéndose en la nieve y el hielo, y por lo tanto disminuyendo su punto de fusión, la sal permanece disuelta mientras la nieve derretida se canaliza hacia los desagües pluviales. Estos desagües pluviales luego se unen al sistema de alcantarillado, que arrastra los desechos hacia ríos, lagos y otros cuerpos de agua. [ 1 ] Debido a los altos niveles de escorrentía de sal de carretera, estos cuerpos de agua pueden sufrir salinización de agua dulce , lo que resulta en numerosas consecuencias ambientales . Cuando la salinización se generaliza, conduce a una disminución de los niveles de agua en los lagos, al uso excesivo del agua en la cuenca hidrográfica , al fomento del cambio climático global y a la reducción de la biodiversidad . [ 53 ] Es evidente que los altos niveles de cloruro , un ion presente en la mayoría de las sales de carretera inorgánicas comunes , son tóxicos para los peces, los anfibios y los macroinvertebrados . Estos niveles de sal podrían resultar en la extinción local de especies de agua dulce en cuerpos de agua salinizados. El aumento de las concentraciones de sal en el agua potable también podría verse afectado, ya que la sal no solo impregna ríos y lagos, sino también las aguas subterráneas  . El agua comienza a tener sabor salado cuando las concentraciones de cloruro superan los 250 mg/L. [ 49 ] Este nivel elevado de sal también podría provocar diversos desequilibrios electrolíticos , especialmente hipernatremia , en las personas que consumen agua del grifo salinizada. Esto, a su vez, puede causar síntomas como sed, debilidad, náuseas y pérdida de apetito, y, más gravemente, confusión, espasmos musculares y hemorragias cerebrales o en sus alrededores . [ 54 ]

Las sales de carretera también contribuyen al proceso de eutrofización del agua . Este proceso se produce cuando nutrientes como el nitrógeno y el cloruro se acumulan rápidamente en el agua. Como resultado, estos nutrientes favorecen el crecimiento excesivo de organismos como las algas y provocan floraciones algales . La muerte de estas algas y floraciones algales provoca una disminución del oxígeno en el agua al descomponerse, lo que puede matar y dañar a diversas especies acuáticas. Además, estas condiciones crean un círculo vicioso en el que la muerte de las algas sigue generando condiciones favorables para su crecimiento, lo que conlleva daños cada vez mayores. [ 55 ]

La acumulación de sal en los suelos de las carreteras afecta negativamente a la vegetación al aumentar la salinidad del suelo , lo que puede dificultar el crecimiento de las plantas y provocar la muerte de especies sensibles. [ 56 ] En Beijing, encontraron que la sal descongelante provocó la muerte de 11 000 árboles de pavimento, 1,5  millones de arbustos y 200 000 metros cuadrados de césped. [ 57 ] Esta degradación de la vida vegetal no solo altera los ecosistemas locales, sino que también contribuye a la erosión del suelo. Además, la fauna silvestre atraída por la sal (como ciervos y alces) puede estar en peligro, ya que puede ingerir cantidades dañinas o ser atraída hacia las carreteras, aumentando la probabilidad de colisiones de vehículos. Se ha observado que los charcos al borde de las carreteras aumentan la probabilidad de colisiones de vehículos con alces en casi un 80 %. [ 58 ] El término " Cinturón de Sal " se refiere a las regiones con un uso intensivo de sal en las carreteras, predominantemente en el noreste de los Estados Unidos. En estas áreas, los efectos acumulativos de la aplicación de sal son más pronunciados, lo que lleva a mayores concentraciones de sal en el medio ambiente y exacerba los impactos negativos asociados. [ 59 ]

Consumo

Alternativas

Se están explorando alternativas a la sal de carretera tradicional para mitigar su daño ambiental y a la infraestructura. Si bien el cloruro de magnesio y el cloruro de calcio se consideran menos dañinos para el medio ambiente, son más caros y pueden requerir mayores dosis de aplicación. Otras estrategias que ayudan a reducir el uso de sal y su descarga en los cursos de agua incluyen rociar las superficies de las carreteras con salmuera en previsión de nevadas, así como el uso de aditivos para la sal, como arena para mejorar la tracción , colorantes para facilitar la identificación de las áreas saladas, [ 70 ] y subproductos agrícolas como jugo de remolacha , jugo de pepinillos y melaza . [ 71 ] También se han desarrollado soluciones innovadoras, como pavimentos porosos , para reducir la acumulación de hielo y minimizar la necesidad de agentes descongelantes. Muchos descongelantes orgánicos y alternativos han demostrado ser tan efectivos como la sal de roca. [ 72 ]

Aunque algunos científicos proponen que estas soluciones biodegradables son más respetuosas con el medio ambiente que las sales de carretera, algunos estudios sugieren que pueden ser más perjudiciales para ciertas especies acuáticas esenciales como el zooplancton . El zooplancton sirve como una de las principales fuentes de alimento para los peces más pequeños y es esencial para asegurar que la transferencia de energía de diferentes niveles tróficos ocurra sin problemas en la red alimentaria . Aún se requiere más investigación antes de que estas alternativas puedan implementarse con éxito. [ 73 ] Las siguientes listas contienen los productos químicos descongelantes más utilizados y su fórmula química típica .

Sal

Productos orgánicos

  • La urea (CO(NH₂ ) ₂ ) , un fertilizante común
  • Diversos subproductos agrícolas, generalmente utilizados como aditivos al cloruro de sodio.
  • Metanol (CH₄O ) , apenas utilizado en carreteras
  • El etilenglicol ( C₂H₆O₂ ) apenas se utiliza en las carreteras .
  • Propilenglicol ( C₃H₈O₂ ) , apenas utilizado en carreteras
  • Glicerol ( C₃H₈O₃ ) , apenas utilizado en carreteras

Véase también

Notas

  1. El valor mostrado se ha calculado restando el porcentaje de sal utilizada como sal de carretera (41 %) de la cantidad total de sal consumida. Por lo tanto, el valor exacto no aparecerá en el documento original .

Referencias

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  • Estadísticas sobre dansk vejsaltforbrug 2007-2025
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