Pavimentos

Laboratorio IMT: Proyecto de primer mundo

En la historia de la humanidad, las carreteras han sido la espina dorsal del desarrollo y el intercambio comercial entre los pueblos desde los primeros imperios a través de las primeras rutas comerciales, hasta las más sofisticadas autopistas europeas o norteamericanas.

Sin duda alguna, en el futuro, los vehículos motorizados con distintos tipos de propulsión seguirán existiendo por lo menos durante todo el presente siglo pues los caminos seguirán siendo el medio por excelencia para llegar a donde vive la gente y para que ésta llegue a los lugares donde se encuentran los benefactores que necesita para vivir y para trabajar. Entonces, es preciso seguir haciendo caminos y manteniendo los que ya existen

En México todavía existe el enorme reto de llegar a muchas localidades pequeñas que no tienen accesos, así que es preciso tomar el desafío de reconocer e implementar la tecnología existente para beneficio de todos los que aquí vivimos, pues la comunicación es la mejor vía para el crecimiento y el desarrollo integral. En este sentido, el Instituto Mexicano del Transporte (IMT) ha puesto sobre la mesa un proyecto denominado Laboratorio de Ensayes Acelerados en Pavimentos (LEAP), una idea gestada por los profesionales que aquí laboran y que busca dotarlo de una capacidad renovada y actual para atender nuevas necesidades y retos en el avance tecnológico del sector, y sobre el cual su director general, el ingeniero Roberto Aguerrebere Salido nos explica a detalle.

Derivado del crecimiento de la ya de por si extensa red carretera mexicana y del programa de inversión en este rubro, este proyecto se encuentra justo en el centro, pues su principal objetivo es que la aplicación de los recursos en las nuevas carreteras y en las que actualmente están en funcionamiento, sea eficaz y eficiente; es decir, que se inviertan menores recursos, se utilicen más y den mejor servicio a los usuarios. A nivel mundial, este tipo de instalaciones que se conocen como APT por sus siglas en inglés (Acelerated Pavement Testing), se dedican a la aplicación controlada de repeticiones de carga sobre estructuras de pavimento, con el fin de simular los efectos del tránsito vehicular a largo plazo, en periodos comprimidos.

El LEAP que se pretende crear dentro de las propias instalaciones del Instituto, tiene como objetivo principal generar el conocimiento y la tecnología que permita con prontitud, mejorar el desempeño de los pavimentos y aumentar su durabilidad, con los ahorros consecuentes en los costos de conservación y operación, a través acciones como la evaluación, validación y mejora de los diseños estructurales; estudio de la interacción vehículo-pavimento-medio ambiente; evaluación de nuevos materiales y ensayes asociados; mejor modelación en ingeniería de pavimentos; desarrollo y validación de estrategias de rehabilitación, mantenimiento y conservación; certificación de nuevos desarrollos y finalmente, el mejoramiento de modelos económicos y gestión de pavimentos. Su implementación contempla la construcción de dos pistas de prueba de 20 metros de longitud efectiva cada una, además del espacio para sus respectivas rampas de acceso; estas dos fosas de 50 metros de profundidad, permitirán construir y reproducir en toda su sección estructural, un tramo de metros de carretera con el ancho de un carril completo, sobre el cual correría un cuarto de vehículo, equivalente a un semi eje con todas sus llantas y con cargas variables, con el fin de fatigar el pavimento que se coloque para probar, a una velocidad acelerada. Asimismo, integra diversas innovaciones que permitirán tener una máxima disponibilidad instalada para la realización de pruebas, una gran versatilidad de uso y un bajo costo, pues se concibió con la intención de que consuma la menor cantidad de energía en su operación, uno de los factores de costo más altos en este tipo de instalaciones, que a nivel mundial no rebasan la treintena, los más antiguos datan de los años 60, inclusive en México, ya que fue durante esta década que se construyó el único que actualmente existe, se encuentra en las instalaciones del Instituto de Ingeniería de la UNAM y por el tiempo que tiene de uso, se estima que su equipo es ya obsoleto; en este contexto, la propuesta del IMT busca tener una actualidad en términos de sistemas, ya que con los dos sitios de prueba contemplados en el proyecto, pueden realizarse de manera simultánea varios ensayes, pues mientras se utiliza una de las fosas, en la otra se puede construir la siguiente sección con características específicas y diferentes, lo que significaría que un solo tren de carga en el centro llevaría a cabo cada uno de los experimentos.
Otra característica que ofrece, es la posibilidad de ajustar la fuerza ejercida sobre el pavimento, ya que las diversas suspensiones vehiculares causan un impacto específico en el pavimento. En este apartado, dentro del boceto se contempla la aplicación de carga por medios electromagnéticos, simulando el paso de un vehículo equipado con una o dos llantas paralelas, con una capacidad de carga individual de 3,350 kgs. por llanta, o bien, una configuración en tándem con cuatro llantas y la misma carga individual. El control del valor de carga aplicada debe lograr una precisión demostrable igual o mejor que +/- 5% a lo largo de los 20 metros de prueba efectiva y durante el total del examen de fatiga. Destaca la posibilidad de que la carga se aplique sólo en un sentido del recorrido o en ambos; de modificar la trayectoria recorrida por las llantas haciéndola variar entre cada intento, con el propósito de abarcar uniformemente un ancho total de prueba igual al ancho del conjunto de llantas más un metro; la velocidad debe ser controlable y tan alta como sea posible, a mayor velocidad, menor tiempo y costo total de la prueba. En resumen, el sistema deberá estar completamente instrumentado para medir su velocidad de desplazamiento a lo largo del tramo de 20 metros de prueba efectiva; el valor real de la carga aplicada, el número de ciclos efectuados y todos los parámetros operativos de los cuales dependa su operación confiable que son: temperatura, niveles de fluidos y presiones de lubricación, entre otros, cuya instrumentación deberá ser redundante para garantizar que la información no se pierda por falta de algún instrumento durante la ejecución de una prueba, por lo deberá ser almacenada en una base de datos, es decir, un sistema de almacenamiento de información que cuente con la memoria suficiente para almacenar datos de cada una de las variables y sensores por lo menos durante los 6 meses que aproximadamente dura una prueba; debe tener la capacidad de generar reportes de esfuerzo, desplazamiento, humedad y temperatura, así como de desplegar información referente a los valores de configuración de la prueba. El ingeniero Aguerrebere señaló como un reto y una innovación importante en esta propuesta, la posibilidad de reproducir mediante un sistema electrohidráulico o mecánico, la rigidez de los suelos para la cimentación de las carreteras, uno de los problemas más frecuentes en nuestro país, que podría ser resuelto diseñando secciones específicas para cada necesidad, incluso en una misma arteria, lo que sin duda sería una importante aportación a nivel mundial. Conocido como sistema de control de rigidez del sustrato, su función dentro del laboratorio sería soportar la rudeza de la construcción reiterada de pavimentos de prueba sobre sí, incluyendo el paso de maquinaria de construcción y en particular de vibrocompactadoras.

La rigidez del sistema, deberá poderse programar y dirigir a través de un lazo cerrado de control que permita hacer reajustes en tiempo real, además de generar un registro continuo de los valores de rigidez y deformación que se presentasen durante la ejecución de los intentos. Por otro lado, deberá tolerar sin deterioro grave de humedad intencionalmente agregada al sustrato y las temperaturas de prueba acondicionadas para ocasión, las cuales tendrían una variante entre el valor de la temperatura ambiente y 50° C.

En cuanto al equipamiento, un importante porcentaje tendría que ser fabricados ex profeso, como el carro de carga, rieles, dispositivos mecánicos de rebote o la cobertura del túnel para instrumentar las condiciones climáticas. Asimismo, dijo que representaría un reto la creación de los dispositivos de medición; en este rubro se encuentran los sensores para la instrumentación del tramo de pavimento y de desplazamiento de la masa del subsuelo sometido a prueba, que deberán ser colocados en varios niveles a lo largo del asfalto a examinar, desde la superficie pasando por cada una de las sub-capas, debiendo soportar la rudeza con la que es construido el pavimento, pues estarán integrados a él.

Contará también con sistemas de control de temperatura y de humedad, los cuales podrán simular condiciones específicas sobre la superficie del tramo de pavimento sometido a prueba, para llevarlo a cabo, se pretende construir un túnel a base de marcos de aluminio que se pondría por encima de la pista, confinando la entrada de la fosa o su sección de prueba a estas condiciones, aquí, se utilizarían también sensores que serían colocados en la superficie y que requerirían de una precisión de +/- 1°C; su ubicación el sitios estratégicos determinarían hasta qué temperatura se debe calentar el pavimento, ya que una mala colocación puede representar pérdidas de energía.

Nuestras carreteras
Actualmente en nuestro país se construyen obras carreteras muy importantes, con grandes retos técnicos, con el estado de arte disponible y con las personas más competentes; sin embargo, el ingeniero Aguerrebere sostiene que el reto actual consiste en ponernos al día en la incorporación de nuevos materiales con la mayor certidumbre posible, y afirma que la construcción del Laboratorio de Ensayes Acelerados en Pavimentos contribuiría a brindar opciones en el uso de nuevos materiales como los modificadores y los distintos aditivos para asfalto o los concretos hidráulicos, incluidos los utilizados en las bases o subbases de las carreteras.
Al hablar de nuevos materiales, no se refiere únicamente a los nuevos tecnológicamente hablando, sino a aquellos que por primera vez se podrían usar en las carreteras, como algunos productos de reciclado de llantas o de otras industrias, o las escorias de altos hornos, que en algunos países se han usado con éxito en ciertas aplicaciones; la inclusión de productos de demoliciones es también una opción para ser utilizados en las secciones transversales de las carreteras y en la cimentación, es decir, promover cada vez más una conciencia y una necesidad de no agresión al medio ambiente, de aprovechamiento de los recursos, porque es innegable que el re-uso implica un ahorro en el consumo energético, generado principalmente de fuentes de combustibles fósiles e implícito en la construcción o ampliación de carreteras en este caso, con el consecuente beneficio monetario.
Por otro lado, mencionó que con base en la experiencia ganada en los últimos años, puede asegurar que el pavimento de concreto ha tenido un excelente desempeño en los lugares donde ha sido aplicado, pues seguramente se contó con un buen diseño y construcción, hubo una estricta supervisión en el control de calidad y porque las obras fueron y son sujetas a las cargas contempladas, además de que se tuvo la información base necesaria de las condiciones del lugar donde se instalaría. Sus ventajas se pueden apreciar en tramos con tráfico muy intenso y pesado, donde sin duda el pavimento de concreto es la mejor opción, de igual manera, se aplica en soluciones urbanas y vialidades primarias con muy alta intensidad vehicular, donde por sus características, la conservación y mantenimiento son mínimos. En el otro extremo, se encuentran los pavimentos que por alguna falla en el diseño, en el uso de los agregados o en los materiales constituyentes del propio pavimento, no han tenido un desempeño destacado, ya que su construcción en suelos blandos o con mala cimentación dieron origen a fracturas propias de su rigidez. Finalmente, hizo un llamado a quienes integran la industria relacionada con las carreteras, los pavimentos y con los materiales relacionados, para realizar si lo desean, aportaciones que puedan coadyuvar a la realización de este Laboratorio de Ensayes Acelerados en Pavimentos, que ha retrasado su construcción por falta de recursos, derivado principalmente de la crisis financiera que nuestro país vivió el año pasado y que llevó a destinar los recursos de su construcción para cubrir otras necesidades. c

 

Rocío Nava Quintero

 

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