Evalúan durabilidad y resistencia de pavimentos

Por Israel Pérez Valencia

Santiago de Querétaro, Querétaro. 9 de mayo de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- Investigadores y estudiantes de la Coordinación de Infraestructura del Instituto Mexicano del Transporte (IMT) desarrollan estudios e investigaciones enfocados en la realización de pruebas aceleradas en pavimentos para la evaluación de su resistencia y durabilidad a través de una tecnología, única en México, que permite realizar aplicaciones continuas de carga controlada sobre un pavimento, simulando aquellas aplicadas por el autotransporte a escala real.  

Estos estudios son realizados por el área de Ensayos Acelerados en Pavimento del IMT, a cargo del coordinador de Infraestructura, Roberto Hernández Domínguez, con el apoyo de los estudiantes de posgrado de la Universidad Autónoma de Chihuahua Alejandro Castellanos Cordero, Francisco Blanco Méndez y el técnico especializado José Alberto Zea Silva. 

Al respecto, Roberto Hernández Domínguez detalló que estas pruebas se realizan a través del simulador de vehículos pesados (HVS, por sus siglas en inglés) modelo Mark VI, que se encuentra en la División de Laboratorios de la Coordinación de Infraestructura del Instituto Mexicano del Transporte, de tecnología sudafricana y patente danesa de la marca Dynatest, único en todo el país, permite realizar aplicaciones continuas de carga controlada sobre un pavimento, simulando aquellas aplicadas por el autotransporte o por una aeronave a escala real.

“Desde que se creó el IMT, se concibió como uno de los laboratorios principales, hablando de infraestructura de transporte, enfocado en el análisis de materiales, llámese en carreteras, vías férreas, puertos y aeropuertos. Desde hace 10 o 12 años, se tenía la intención de tener un dispositivo adicional que perteneciera al laboratorio de Infraestructura para hacer pruebas a escala natural en pavimentos. Dentro de estas primeras pruebas se pidió a algunos ingenieros mecánicos que hicieran un prototipo de dispositivo para, precisamente, hacer la función de lo que actualmente hace el HVS”, recordó.

Dr. Roberto Hernández Domínguez y Alejandro Castellanos Cordero.Hernández Domínguez explicó que el HVS puede operarse en una pista de ensayos construida bajo un diseño experimental apropiado, donde se controlen las características constructivas del pavimento, aplicando cierto número de ciclos bajo una carga determinada y registrando el comportamiento del pavimento mediante un adecuado sistema de instrumentación.

“Su función es tratar de simular lo que son las cargas reales del autotransporte en un pavimento construido a escala natural. Las capas a los espesores, tal cual como se construyen en una carretera interurbana, se pueden construir aquí en secciones de prueba, pequeñas, a 35 metros por el ancho de un carril que sería 3.50 o 3.60 metros. Con eso se puede construir la sección y probar”, subrayó.

Tráfico pesado

El coordinador de Infraestructura del IMT detalló que este simulador, con una longitud de 32 metros y un peso de 48 toneladas, permite aplicar un rango de cargas que van desde media hasta 11 toneladas en dos ruedas (medio eje dual), para camiones pesados, y hasta 20 toneladas en una rueda de aeronave, además de que puede ser operado en dos versiones, una corta con una viga central de 12 metros y una larga con una extensión hasta de 18 metros.

“Lo que se puede probar dependerá del tipo de experimento y del tiempo de investigación que se requiera, como diferentes calidades de materiales, siempre con una sección de testigo y una sección con la variable que se quiera analizar. Se analizan materiales convencionales y las posibles variaciones con otros que cuenten con aditivos, mejoradores de rendimiento y así determinar cuál tiene mayor durabilidad o resistencia”, sostuvo.

Roberto Hernández Domínguez puntualizó que en los ensayos acelerados de pavimento, el HVS se utiliza para la aplicación de cargas en una pista de ensayos acondicionada con cámaras de temperatura controlada, para la evaluación de mezclas asfálticas o concreto hidráulico o con sistemas de control de humedad para estudiar la susceptibilidad de los suelos a la humedad, además de que el HVS viene equipado con dos perfilómetros láser con los que se puede conocer la evolución de la deformación de la superficie en cada determinado número de ciclos.

Por su parte, el estudiante de doctorado de la Universidad Autónoma de Chihuahua, Alejandro Castellanos Cordero, aseveró que con este equipo se puede llevar a cabo también la validación de normativas que impliquen ciertas propiedades granulométricas o de dosificación de algún material, si se quiere implementar a una escala mayor.

“Hay empresas que quieren probar su material o llevar al mercado uno nuevo, la mejor forma de probar que realmente esos materiales funcionan es por medio de este simulador, porque la otra opción sería probarlo en una sección real y esperarse 10, 15 o hasta 20 años a ver si realmente funcionó; nosotros en pocos meses podemos dar la certeza de que el material hace lo que se espera”, explicó.

En ese sentido, la investigación que realiza en el IMT está enfocada en bases estabilizadas con cemento para generar un modelo de predicción de deterioro y de propagación de las grietas de este material.

“Lo que estamos es ensayando secciones con distintas características de bases estabilizadas con cemento con diferentes espesores, de tal forma que podamos identificar bien qué es lo que pasa y cómo se van propagando las grietas, de tal forma que podamos generar un modelo que nos permita diseñar mejor esas capas. Me encuentro precisamente en la parte de la calibración y la generación del modelo matemático puramente para después pasar al laboratorio y la calibración con el HVS”, precisó.

Castellanos Cordero indicó que, como parte de estas líneas de investigación, el Instituto Mexicano del Transporte cuenta con el software mecanicista llamado IMT-PAVE, que analiza las cargas reales y genera espectros de carga con base en los datos de estaciones de pesaje.

“Entonces con los datos de lo que realmente está pasando sobre las carreteras se hace el diseño de los espesores del camino; antes solo se tomaba la carga legal y el problema es que una gran cantidad de los camiones van sobrecargados. Si diseñamos con la carga legal y está pasando mayor peso por ellos, estamos subdiseñando nuestras carreteras, por eso fallan antes de los periodos establecidos, suponemos que está pasando menos peso cuando es lo contrario”, advirtió.

El coordinador de Infraestructura del IMT, Roberto Hernández Domínguez, resaltó la importancia de dar a conocer este equipo y alcances que tiene no solo para la investigación en materiales, sino además para modernizar los métodos, procesos de calibración y validación de pavimentos.

“El método tradicional de diseño de pavimentos que se tiene en México es una metodología que se desarrolló en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) por el ingeniero Santiago Corro Caballero hace muchos años. Él desarrolló una pista de prueba, con niveles de carga mucho más bajos, una especie de carrusel, es decir, una pista circular de aproximadamente 12-15 metros de diámetro y con tres ejes que estaban circulando constantemente, y con eso se fue viendo la evolución de cómo se iban comportando las capas de los pavimentos”, recordó.

Hernández Domínguez subrayó que el simulador de vehículos pesados HVS permite actualizar las metodologías para estudiar los procesos, dosificaciones y diseños para conocer el comportamiento de los pavimentos ante el agrietamiento, así como toda la mecánica de los materiales y su evolución al paso de las cargas en los periodos de simulación.

 

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