Vías Terrestres #78 by Vías Terrestres

ÓRGANO OFICIAL DE LA ASOCIACIÓN MEXICANA DE INGENIERÍA DE VÍAS TERRESTRES A.C. ISSN 2448-5292 viasterrestres.mx

AÑO 13 #78 JULIO AGOSTO 2022

VÍAS TERRESTRES CONTENIDO

EDITORIAL Óscar de Buen Richkarday

QUINCUAGÉSIMO ANIVERSARIO Generación 1970

CONSIDERACIONES PARA LA APLICACIÓN DE BIM EN LA GESTIÓN DE CARRETERAS Ricardo Solorio Murillo

ESTABILIDAD DE TALUDES EN CORTE PARA CAMINOS RURALES: CASO DE ESTUDIO CAMINO SAMACHIQUE-BATOPILAS, CHIHUAHUA Adonaí Martínez Landa, David Morales Flores, Luis Enrique Mora Figueroa

CURIOSIDADES MATEMÁTICAS

¿POR QUÉ LA INFRAESTRUCTURA VIAL DE CONCRETO EN EL PAÍS SUFRE DAÑO EN TAN POCOS AÑOS? Andrés Antonio Torres Acosta

TÉRMINOS DE REFERENCIA PARA LA EJECUCIÓN DE OBRAS SEGUNDA PARTE Xavier Guerrero Castorena

PRIMER SEMINARIO INTERNACIONAL “IMPACTO AMBIENTAL EN LAS VÍAS TERRESTRES” 25 al 28 de mayo de 2022

NUEVO TRATAMIENTO SUPERFICIAL DE RÁPIDA APERTURA AL TRÁFICO Y FÁCIL APLICACIÓN Juan Manuel Rojas Sala, Raymundo Benítez López, Álvaro Gutiérrez Muñiz

COBRO DE PEAJES EN LAS AUTOPISTAS DE BÉLGICA Óscar de Buen Richkarday

BITÁCORA

VÍAS TERRESTRES AÑO 13 NO. 78, JULIO-AGOSTO 2022 Disponible digitalmente en www.viasterrestres.mx NOTICIAS Y BOLETINES: Encuentre las noticias de la Asociación y del gremio en nuestras redes sociales.

COLABORACIONES vias.terrestres@amivtac.org Todos los trabajos se someten a dictamen editorial. Contáctenos para conocer nuestros lineamientos editoriales o para información más detallada. SUSCRIPCIONES Y PUBLICIDAD alberto@amivtac.org

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XXIV MESA DIRECTIVA

DIRECCIÓN GENERAL Arturo Manuel Monforte Ocampo CONSEJO EDITORIAL Presidente Jesús Eutimio Sánchez Argüelles Consejeros Amado de Jesús Athié Rubio Demetrio Galíndez López Federico Dovalí Ramos Jorge de la Madrid Virgen José Mario Enríquez Garza Manuel Zárate Aquino Miguel Ángel Vergara Sánchez Óscar Enrique Martínez Jurado Verónica Flores Déleon Víctor Alberto Sotelo Cornejo †

Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres, A. C.

Presidente Jesús Eutimio Sánchez Argüelles Vicepresidentes Francisco Raúl Chavoya Cárdenas Vinicio Andrés Serment Guerrero José Antonio Hernández Guerrero Secretaria Elidé Rodríguez Rodríguez Prosecretaria Verónica Arias Espejel Tesorero Alberto Patrón Solares Subtesorero Pericles Sánchez Leal Vocales Martha Vélez Xaxalpa Javier Soto Ventura Raúl Martínez Téllez Juan Manuel Mares Reyes Juan Carlos Capistrán Fernández Francisco Moreno Fierros Humberto Portillo Sánchez Verónica Flores Déleon Mauricio Alfonso Elizondo Ramírez Director General Miguel Sánchez Contreras DELEGACIONES ESTATALES

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VÍAS TERRESTRES AÑO 13 NO. 78, JULIO-AGOSTO 2022 VÍAS TERRESTRES es una publicación bimestral editada por la Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres, A.C. Camino a Santa Teresa No. 187, Col. Parques del Pedregal, Alcaldía Tlalpan, C.P. 14010, CDMX. México. Tel. (55) 7678.6760. www.amivtac.org.mx | www.viasterrestres.mx correo electrónico: vias.terrestres@amivtac.org Editor responsable: Miguel Sánchez Contreras. Reserva de derechos al uso exclusivo 04-2011-030812322300-102, ISSN: 2448-5292, ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor. Licitud de título: 14708, Licitud de contenido: 12881, ambos otorgados por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso SEPOMEX: PP09-1777. Impresa por: CODEXMAS, S. de R.L. de C.V., Quetzal No. 1 Int. 1, El Rosedal, Deleg. Coyoacán, 04330 CDMX, México. Este número se terminó de imprimir el 30 de junio con un tiraje de 1000 ejemplares. El contenido de los artículos, así como las opiniones expresadas por los autores, no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Los textos publicados, no así los materiales gráficos, pueden reproducirse total o parcialmente siempre y cuando se cite la revista Vías Terrestres como fuente, incluyendo el nombre del autor y número de la revista. PRODUCCIÓN EDITORIAL: CODEXMAS, S. de R.L. de C.V. Estimado asociado, si usted desea recibir la revista impresa, favor de solicitarla a ygarcia@amivtac.org/alberto@amivtac.org

VÍAS TERRESTRES 78 JULIO-AGOSTO 2022

Delegados Aguascalientes, Ramón Cervantes López Baja California, Sergio Barranco Espinoza Baja California Sur, Manuel de Jesús Anaya Sauceda Campeche, Marilú Escalante Castro Coahuila, Ricardo Herrera Rodríguez Colima, César Mora Amores Chiapas, Romeo Natarén Alvarado Chihuahua, Jimmy Azarías Dzul Góngora Durango, Jorge Ignacio Chanez Peña Estado de México, Ismael Martínez Martínez Guanajuato, Raphael Barraza Mariscal Guerrero, Joaquín Hernández Rodríguez Hidalgo, Fernando Chong Garduño Jalisco, Ángel Salomón Rincón De la Rosa Michoacán, Enrique Sidney Caraveo Acosta Morelos, José Cruz Torres Campos Nayarit, Ruy Horacio Buentello Lara Nuevo León, Rafael Gallegos López Oaxaca, David Pablo Sánchez Solís Puebla, José Óscar Ayala Bernal Querétaro, Efraín Arias Velázquez Quintana Roo, Ulises Morales Estrada San Luis Potosí, José Eduardo Segura Navarro Sinaloa, Saúl Soto Sánchez Sonora, Rubén Darío Soto Mendívil Tabasco, Ernesto Miranda De la Cruz Tamaulipas, Luis Alfonso De la Garza Vela Tlaxcala, Enrique Ramírez Castilla Veracruz, Fernando Elías Guevara Yucatán, Luis Manuel Pimentel Miranda Zacatecas, Aurelio Javier Gutiérrez Hernández

EDITORIAL LA MISIÓN DE LA AMIVTAC EN EL SIGLO XXI Agradezco a la Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres (AMIVTAC) la invitación para compartir esta breve reflexión con los lectores de la revista Vías Terrestres. Desde su fundación en 1974, la AMIVTAC ha colaborado estrechamente con la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes (SICT) en la promoción y difusión del conocimiento en materia de vías terrestres, principalmente a través de la organización de cursos, seminarios, congresos y reuniones para congregar a los profesionales del sector y fomentar el intercambio de información y experiencias. En el ya casi medio siglo transcurrido desde la fundación de la AMIVTAC, los programas y las obras de la SICT han requerido toda clase de procedimientos, esquemas, productos, sistemas y tecnologías para ser aplicados en la formulación de programas, el desarrollo de proyectos, la ejecución de obras, la realización de investigaciones y estudios y el otorgamiento de apoyos para la formación de los cuadros profesionales especializados en vías terrestres, entre otras muchas tareas. Sin embargo, el adelgazamiento de las estructuras internas y el debilitamiento de las capacidades institucionales de la SICT ya no le permiten encabezar, por sí sola, la actualización tecnológica del sector como antes lo hacía. Además, se está generando un vacío que pone en riesgo la preservación del importante acervo de conocimientos y experiencias acumulados durante muchos años por los profesionales de las vías terrestres activos en la Secretaría. Como consecuencia, la Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres, así como otras asociaciones técnicas, deben redefinir su misión y tomar el liderazgo en la producción, preservación y diseminación de conocimientos útiles y necesarios para que los profesionales de las vías terrestres sigan cumpliendo adecuadamente con sus funciones para el bien de México. Para asumir con éxito ese liderazgo, la Asociación no sólo debe continuar con sus actividades tradicionales, sino que además tiene que abrirse más para recibir y difundir nuevos conocimientos, adaptarlos a las condiciones de México y generar información relevante para los programas de vías terrestres de nuestro país, así como para documentar, preservar y dar acceso al rico conjunto de conocimientos que a lo largo del tiempo ha adquirido la profesión. Además de concentrarse en los campos tradicionales de la ingeniería de vías terrestres, la AMIVTAC deberá ampliar sus horizontes y abarcar otros campos nuevos que serán cada vez más relevantes para las vías terrestres, ya que hoy están en marcha profundas transformaciones que alterarán a las vías terrestres y que llegarán a nuestro país antes de lo imaginado. Para mantener a la AMIVTAC a la vanguardia y ayudarla a dar continuidad a su relevante papel en beneficio de las vías terrestres de México, respetuosamente exhorto a sus socios a reflexionar sobre los requerimientos actuales y futuros del ejercicio profesional en vías terrestres y proponer ideas que permitan a la Asociación enfrentar las exigencias y los retos del siglo xxi.

Óscar de Buen Richkarday

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QUINCUAGÉSIMO ANIVERSARIO

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El 27 de abril de 2022 se llevó a cabo la celebración del aniversario número 50 de la generación 1970 de la especialización de Ingeniería en Vías Terrestres. El evento tuvo lugar en el edificio Bernardo Quintana Arrioja, donde se develó una placa conmemorativa, y estuvieron presentes los doctores Carlos Agustín Escalante Sandoval, director de la Facultad de Ingeniería de la UNAM (FI) y Armando Ortiz Prado, secretario de Posgrado e Investigación; la maestra María de Lourdes Arellano Bolio, coordinadora de Posgrado, y los ingenieros, miembros de la generación 1970, David Villegas Gómez, Jorge Castro y Argüelles, Luis Felipe Salinas Enríquez, César Faustino Peralta Salomón, Jorge Rubén Félix Castro, Cedric Iván Escalante Sauri, Arturo M. Monforte Ocampo, Natividad García Ramírez, viuda del Ing. Bonifacio Alva Cervantes, y Graciela Vázquez Ruíz, viuda del Ing. Humberto Ortega Gómez. El doctor Escalante entregó un reconocimiento a cada uno de los miembros de la generación presentes en el auditorio y, momentos después, se guardó un minuto de silencio en honor a los integrantes ya fallecidos. Posteriormente, el Ing. David Villegas Gómez agradeció, en nombre de los miembros, las finas atenciones que recibieron por parte de las autoridades universitarias ya citadas, y entregó a la FI la fotografía del puente Tampico, cuya construcción dirigió, así como libros especializados para la biblioteca.

Al momento de la develación de la placa conmemorativa, el Dr. Ortiz Prado felicitó a los miembros de la generación y les expresó su admiración al subrayar que lo más trascendente de su paso por la FI fueron todas las obras de ingeniería en las que participaron sus treinta y tres egresados. La celebración finalizó con un vino de honor. Esta conmemoración debía realizarse en 2020; sin embargo, por motivos de la pandemia, fue necesario reprogramarla. En la placa develada están plasmados los nombres de todos los miembros de la generación: Manuel Juárez Chatú, Francisco Jiménez Zúñiga, David Villegas Gómez, Cedric Iván Escalante Sauri, José M. Correa González, Jorge A. Castro y Argüelles, Javier González Murillo, Aníbal García Pérez, Sergio M. Salazar Dávila, Gabriel Luna Hernández, Víctor M. Aguirre Villanueva, Manuel A. Mejía Cano, Luis F. Salinas Enríquez, Rómulo Rocca Rocha, César A. Dzib Ucán, Ignacio Yáñez Cruz, César F. Peralta Salomón, Mario Villafán González, Ariosto León Camacho, Sadot García Ponce, Humberto Ortega Gómez, Arturo M. Monforte Ocampo, Hugo E. Rodríguez Alejandre, Heliodoro Ramírez Martínez, Francisco J. Parra Astorga, Fernando Castillo Ojeda, Roger Morales Gil, Luis de la Cerda y Cerisola, Felipe de Anda Castro, Bonifacio Alva Cervantes, Jorge R. Félix Castro, David Núñez Alvarado y Carlos A. Martínez Maldonado.

VÍCTOR ALBERTO SOTELO CORNEJO

Nació en la Ciudad de México, donde realizó sus estudios hasta obtener el título de Ingeniero Civil en la Facultad de Ingeniería de la UNAM. Se incorporó a la Secretaría de Obras Públicas (SOP), en la Dirección General de Servicios Técnicos, donde laboró durante toda su vida. Cursó la maestría en Vías Terrestres en la Universidad Autónoma de Chihuahua, donde obtuvo el grado mediante una tesis sobre la novedosa aplicación de los geotextiles a pavimentos asfálticos, para lo cual realizó estudios de campo en la autopista México-Querétaro, en la Estación Palmillas, donde se instrumentó un tramo de 200 m. El Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. lo distinguió, desde 2010, con la cédula de Perito Profesional en Vías Terrestres y la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) le otorgó un diploma en 2021 como “Caminero Veterano”. En la SCT fue Ingeniero de Estudios Geotécnicos, para luego trasladarse a la ciudad de Guanajuato, en donde fue jefe de la Unidad General de Servicios Técnicos de la SCT. También fue profesor en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Guanajuato, tanto de Geotecnia como de Pavimentos. Igualmente fue profesor de Educación Continua en la Universidad Iberoamericana y La Salle. El último encargo que desarrolló dentro de la SCT, antes de jubilarse, fue el de Director Técnico de la Dirección General de Servicios Técnicos, en donde enfrentó y atendió los desastres causados por los huracanes Ingrid y Manuel en la costa de Guerrero, cuando se cerró la comunicación terrestre con el

puerto de Acapulco, al igual que el huracán que cortó el paso a la comunicación de Los Cabos con La Paz, por el camino directo. Otra gran contribución la tuvo en la autopista Tijuana-Ensenada, cuando se produjo la falla de Salsipuedes, que también cortó esa vía de comunicación, lo que derivó en la implementación de trabajos de reconstrucción, estudios e instrumentación de dicha autopista. También en el Simposio denominado La Bahía de Salsipuedes, auspiciado de manera conjunta por la SCT, la AMIVTAC y la SMIG. Dejó una gran cantidad de escritos, normas y contribuciones en el campo de los pavimentos, tanto de concreto asfáltico como de cemento Portland, en asfaltos, subdrenaje, drenaje, uso de la cal, etc. Representó a México en diversos eventos internacionales, como expositor y ponente, entre ellos el Congreso Panamericano del Asfalto, en Asunción, Paraguay y durante el Congreso Mundial de Carreteras, desarrollado en la Ciudad de México. Fue organizador de la Reunión Nacional de Vías Terrestres que se llevó a cabo en Guanajuato, donde él era el presidente de la AMIVTAC estatal; fue vocal de la AMIVTAC nacional, y miembro del Comité Editorial de esta revista, así como del Comité Dictaminador de Peritos Profesionales en Vías Terrestres. Falleció en la ciudad de Guanajuato, Gto., el 2 de junio de 2022. Descanse en paz tan valioso ingeniero, así como esposo y padre ejemplar, tanto para su esposa Angela Chapa como para sus hijos Víctor Alberto, Jacobo y Ana.

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CONSIDERACIONES PARA LA APLICACIÓN DE BIM EN LA GESTIÓN DE CARRETERAS

RICARDO SOLORIO MURILLO Investigador especialista en Gestión de Infraestructura, Instituto Mexicano del Transporte. Miembro correspondiente del Comité Técnico 3.3, Gestión de activos viales, de la Asociación Mundial de la Carretera (PIARC).

La aplicación de la metodología de Modelización de información para la construcción (en inglés, Building Information Modeling o BIM) a la gestión de carreteras plantea dos importantes retos. Por un lado, hacer compatible la información generada con las herramientas de BIM durante las etapas de proyecto y construcción de los activos con la que es propia de la gestión de carreteras, y que está referida primordialmente a la fase de operación. Por otra parte, a diferencia de las aplicaciones tradicionales de BIM, que se enfocan en edificaciones individuales, las aplicaciones de gestión de carreteras pueden involucrar lo mismo a un proyecto que a toda una red, lo que hace necesario el desarrollo de modelos apropiados para estos dos niveles. En este artículo se presentan los principales aspectos de BIM, así como algunos elementos que podrían resultar útiles para su aplicación en la gestión de carreteras.

ASPECTOS GENERALES Definiciones de BIM El gobierno mexicano define BIM como una “metodología para solicitar, generar, intercambiar

y gestionar información acordada entre los múltiples actores durante todo el ciclo de vida de un proyecto”, según consta en la estrategia de implementación desarrollada por la SHCP (SHCP, 2019). La misma fuente establece que BIM permite anticipar problemas o mitigarlos, reducir cambios en la etapa de construcción, aumentar la productividad en esta etapa y, finalmente, reducir los costos. Cabe añadir que la aplicación de BIM supone que la información se encuentra en formato digital. La definición contenida en la estrategia nacional se enfoca en el uso compartido de la información de los proyectos y no en los equipos para la adquisición de datos, en las aplicaciones de software para su manejo o en los modelos tridimensionales característicos de BIM. Por el contrario, en el entorno comercial de las herramientas para su aplicación, como es natural, se tiende a destacar la importancia de estos productos y la utilidad de las representaciones gráficas de la información, en particular la de los modelos 3D. Así, en este entorno, es común describir BIM como un “proceso altamente colaborativo, que permite a los profesionales de la arquitectura, la

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ingeniería y la construcción proyectar, diseñar y construir una estructura o edificación con base en un modelo 3D” (Lorek, 2022). Definiciones como esta, que son las que predominan entre los clientes potenciales de BIM, conllevan el riesgo de que éstos se concentren en la adquisición de herramientas tecnológicas y dejen de lado los aspectos organizacionales de la implementación de la metodología, particularmente lo referente al diseño de la estructura más adecuada para el trabajo colaborativo y al alineamiento de los flujos de información con los flujos de trabajo de la organización.

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Gemelo digital Otro concepto distintivo de BIM que se relaciona con los modelos 3D es el de gemelo digital que, esencialmente, consiste en una representación virtual de activos, procesos o sistemas completos (Royal HaskoningDHV, 2021). En general, un gemelo digital permite visualizar y optimizar activos y recursos y, en la fase de operación, puede vincularse a procesos que se actualizan conforme se dispone de nueva información (BSI, 2022). Estas características hacen del gemelo digital un concepto mucho más amplio que el de los modelos 3D convencionales, lo cual le confiere un gran potencial para la modelización de procesos de gestión de carreteras que ocurren en el nivel de red. Dimensiones de BIM La estrategia de la SHCP menciona dos dimensiones de BIM adicionales a las del espacio triVÍAS TERRESTRES 78 JULIO-AGOSTO 2022

dimensional: la del tiempo (4D), que se utiliza para la gestión de los programas de obra, y la de los costos (5D), que se enfoca en el control presupuestal de los proyectos. El conjunto de dimensiones estándar de BIM se completa con dos dimensiones más (ACCA Software, 2019): 6D, cuyo objeto consiste en determinar la sustentabilidad de los proyectos, particularmente en lo concerniente al consumo energético durante el ciclo de vida, y 7D, que concentra información referente a la gestión de las instalaciones durante la fase de operación, incluyendo los trabajos de mantenimiento necesarios para asegurar la calidad del servicio. Evidentemente, esta última dimensión resulta de gran relevancia para la aplicación de BIM en la gestión vial. Niveles de madurez Para determinar el progreso alcanzado por una organización en la aplicación de BIM, se utilizan los llamados niveles de madurez. Las normas británicas del marco PAS 1192 que, en términos generales, regulan la modelización digital de edificaciones, definen cuatro de estos niveles (ACCA Software, 2019): Nivel 0 (baja colaboración), caracterizado por la producción e intercambio de información con base en documentos impresos (incluyendo planos CAD), lo que limita el trabajo colaborativo; Nivel 1 (colaboración parcial), en el que se combinan una transición de CAD a modelos digitales 2D y 3D con el uso de un entorno de datos común (CDE por la denominación en inglés) para compartir la información, aunque esto sólo ocurre al interior de cada equipo de trabajo; Nivel 2 (colaboración total), que se enfoca en el intercambio de información entre los diferentes equipos que participan en el proyecto y en la actualización progresiva de las partes del modelo que les corresponden, incluyendo lo referente a las dimensiones 4D y 5D y utilizando ampliamente tipos de datos comunes; Nivel 3 (integración total), que constituye una visión de futuro basada en la integración completa de la información mediante un entorno basado en la nube. En la FIGURA 1 se presenta una versión simplificada del diagrama de cuña, que normalmente se emplea para ilustrar los niveles de madurez de BIM.

FIGURA 1. Niveles de madurez de BIM. Adaptada de (ACCA Software, 2019).

Normativa internacional El trabajo colaborativo inherente a la aplicación de BIM requiere la normalización de elementos como las convenciones para la definición de los modelos, el nivel de detalle de los contenidos gráficos, la información vinculada de tipo no gráfico y los procedimientos para el intercambio de datos. En este sentido, Reino Unido asumió un papel de liderazgo a nivel mundial con el desarrollo del marco PAS 1192 ya mencionado, que ha sido punto de partida para la creación de la serie de normas internacionales ISO 19650 (ISO, 2018) dedicadas a BIM. Por lo que toca al formato de los datos, la organización no lucrativa buildingSMART ha desarrollado el modelo abierto conocido como Industry Foundation Classes (IFC, en español, Clases de base de la industria) que, a su vez, ha dado lugar a la norma internacional ISO 16739.

APLICACIÓN EN LA GESTIÓN DE CARRETERAS Gestión de activos y ciclo de vida de la infraestructura vial La aplicación de BIM en la gestión de carreteras requiere que esta actividad se lleve a cabo con base en un marco conceptual robusto. Actualmente, la gestión de activos se reconoce internacionalmente como el paradigma más apropiado para la gestión de infraestructura carretera y, por lo regular, los textos que abordan la relación entre BIM y gestión vial asumen el uso de ese paradigma. Como ejemplo, véase (DfT y UKRLG, 2016). De acuerdo con la norma ISO 55000, la gestión de activos es la “actividad coordinada de una organización para obtener valor1 a partir de los activos. La obtención de valor generalmente implicará balance de costos, riesgos, oportunidades y de los beneficios del desempeño” (ISO, 2014). Los aspectos anteriores se evalúan durante el ciclo de vida de la infraestructura carretera, que puede representarse como se muestra en la FIGURA 2.

FIGURA 2. Ciclo de vida de la infraestructura carretera (Transport Scotland, 2007).

Las primeras tres etapas ilustradas en esta figura corresponden grosso modo a lo que en el ámbito de BIM se conoce como fase de 1 Dentro del marco de gestión de activos, este valor puede ser económico, social, ambiental o de cualquier otro tipo considerado en la evaluación del desempeño.

suministro (en inglés, delivery phase) de los proyectos, y las últimas dos, a la fase de operación. Respecto a la misma figura pueden destacarse dos hechos: por una parte, la actividad de operación, conservación y mejora de los activos carreteros tiene asociado un ciclo de deterioro/conservación mucho más dinámico que el de muchos otros tipos de edificación. Por otra parte, el análisis de este ciclo puede involucrar un número pequeño de activos (nivel de proyecto) o un número muy importante de ellos (nivel de red), lo que afecta de manera significativa el modelo digital del proceso. Consideraciones para la aplicación de BIM En este contexto, ¿qué consideraciones deben hacerse para la aplicación de BIM en la gestión de carreteras? ¿Se debe partir de la digitalización exhaustiva de todos los activos de una organización y de los datos de entorno necesarios? La digitalización completa de una red de carreteras constituye, sin duda, un ideal cuyas posibilidades de realización aumentan conforme se desarrollan las tecnologías relacionadas. Sin embargo, es claro que no puede establecerse como un prerrequisito para iniciar la adopción de la metodología BIM en el ámbito de la gestión de carreteras. A este respecto, en su ensayo Plain Language BIM (BIM en lenguaje llano), Iain Miskimmin, impulsor de los primeros proyectos de este tipo en el Reino Unido, destaca que el proceso de aplicación de BIM en la gestión de activos puede iniciarse en la fase de

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operación siempre que se detecten deficiencias en el nivel de servicio de uno o más activos que ameriten la realización de trabajos de rehabilitación o modernización (Miskimmin, 2017). La identificación de estas necesidades daría lugar a la creación de un compendio de información con todos los datos de inspección, de inventario, planos, modelos, documentos, nubes de puntos, etc., los cuales se transmitirían al inicio de una nueva fase del ciclo de vida, según lo ilustrado en la FIGURA 3. El análisis de este nuevo ciclo podría abordarse con la aplicación de la metodología BIM, y esta acción, ampliarse a otros activos.

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FIGURA 3. Flujo continuo de información (Miskimmin, 2017).

En la FIGURA 3, la fase de suministro de los proyectos se subdivide en 6 etapas y la de operación, en 3, con la consideración de una etapa adicional para la atención de desastres. La figura ilustra recomendaciones del gobierno británico en el sentido de que, en el contexto de BIM, debe asegurarse el flujo continuo de información en las distintas etapas del ciclo de vida, a fin de apoyar la toma de decisiones en cada una de ellas. En la misma figura, la línea continua de color rojo representa el volumen de información acumulada en cada etapa del ciclo. La gestión de activos como prerrequisito De lo expuesto en los párrafos anteriores, se desprende que la existencia de un marco formal de gestión de activos constituye un prerrequisito para la incorporación de BIM a los procesos de gestión de carreteras de una organización. Junto con este marco, es necesario también que los datos de inventario, estado físico y condiciones de operación de los activos se administren mediante un sistema profesional de bases de datos cuyo diseño y operación estén bien documentados. Sólo de esta manera se podrán concretar los esquemas de intercambio de información para vincular los modelos BIM y la información de gestión, en particular, para definir componentes como los requisitos para el intercambio de información (o EIR, como acrónimo de Exchange Information Requirements) contemplados en la norma ISO 19650 (ISO, 2018). VÍAS TERRESTRES 78 JULIO-AGOSTO 2022

Básicamente, los EIR definen instrucciones consensuadas entre los actores del proyecto para la provisión de información relativa a trabajos, bienes o servicios. Gemelos digitales de la infraestructura vial Por lo que toca a los gemelos digitales de la infraestructura vial, se puede considerar, en primera instancia, como un caso característico, el de un segmento homogéneo de calzada. Al analizar este caso, parece evidente que atributos como localización, diseño geométrico, diseño estructural y suelo de cimentación, entre otros, deberían formar parte de la base para la construcción del gemelo digital. De hecho, desde 2019, la organización buildingSMART trabaja en el desarrollo de una extensión para carreteras de las clases IFC a la que ha denominado IFC Road, y en cuya preparación se han considerado atributos como los mencionados (BSI, 2020). Los gemelos digitales de otros activos como puentes o túneles podrían desarrollarse con criterios similares a los de otras obras de edificación. En lo que corresponde a la gestión a nivel de red, se intuye que los gemelos digitales deberían estar más orientados a modelizar procesos de gestión que atributos de proyecto de los activos. Entre estos procesos, podrían mencionarse varios de carácter evolutivo, como el deterioro de los activos, la asignación de recursos para la conservación, la distribución de viajes o la accidentalidad. El cualquier caso, la creación de gemelos digitales, y la aplicación de BIM en general, dependerá

de la estructura que se utilice para el desglose de la infraestructura carretera. En la FIGURA 4 se presenta un esquema de desglose sencillo con cuatro categorías (complejo, arco, entidad y elemento).

FIGURA 4. Estructura de desglose de los activos viales. Adaptada de (Miskimmin, 2017).

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

De lo expuesto en las secciones previas pueden obtenerse las siguientes conclusiones: — La concepción de BIM como una herramienta de diseño basada en modelos 3D conlleva el riesgo de ignorar los aspectos de adaptación organizacional y revisión de los flujos de información y de trabajo necesarios para una adopción exitosa de la metodología. — La séptima dimensión de BIM se refiere a la gestión de las instalaciones durante la fase de operación, por lo que su estudio resulta especialmente relevante en el ámbito de las aplicaciones de gestión de infraestructura vial. — La práctica de la gestión de carreteras debe sustentarse en un marco conceptual robusto para que la aplicación de BIM sea viable. Actualmente, la gestión de activos es el paradigma con mayor aceptación internacional para la gestión vial. — El proceso de incorporación de BIM a la gestión de carreteras puede iniciarse con la preparación de los paquetes de información vinculados a nuevos proyectos de rehabilitación o modernización de acuerdo con los estándares de esta metodología. — En lo referente a las aplicaciones a nivel de red, los gemelos digitales de la infraestructura carretera podrían estar más orientados a la modelización de procesos de carácter evolutivo (deterioro, asignación presupuestal, etc.) que a la de los atributos de proyecto de los activos.

ACCA Software, 2019. BIM maturity Levels: from stage 0 to stage 3. [En línea] Disponible en: https://biblus.accasoftware.com/en/bimmaturity-levels-from-stage-0-to-stage-3/ BSI, 2020. IFC Road Conceptual Model Report: UML Model Report for Road Elements. [En línea] Disponible en: https://app.box.com/s/ tsmjlt88w6ye0apbqlg5xkucu7hr6kky BSI, 2022. Take BIM Processes to the next level with Digital Twins. [En línea] Disponible en: https://www.buildingsmart.org/take-bimprocesses-to-the-next-level-with-digitaltwins/ DfT y UKRLG, 2016. BIM (Better Information Management): Guidance for Infrastructure Bodies. s.l.:Department for Transport, UK Roads Liaison Group. ISO, 2014. ISO 55000:2014(es), Gestión de activos — Aspectos generales, principios y terminología. [En línea] Disponible en: https://www. iso.org/obp/ui#iso:std:iso:55000:ed-1:v2:es ISO, 2018. ISO 19650-1:2018(en) Organization and Digitization of Information about Buildings and Civil Engineering Works, Including Building Information Modelling (BIM) — Information Management Using Building Information Modelling — Part 1: Concepts and Principles. [En línea] Disponible en: https:// www.iso.org/obp/ui/#iso:std:68078:en Lorek, S., 2022. What is BIM (Building Information Modeling)? [En línea] Disponible en: https:// constructible.trimble.com/construction-industry/what-is-bim-building-information-modeling Miskimmin, I., 2017. Plain Language BIM: Experiences and Lessons Learned from the BIM Advancement Academy. Exton(Pennsylvannia): Bentley Institute Press. Royal HaskoningDHV, 2021. What is a Digital Twin. [En línea] Disponible en: https://global.royalhaskoningdhv.com/digital/trends/ digital-twin SHCP, 2019. Estrategia para la implementación del modelado de información de la construcción (MIC) en México. s.l.:Secretaría de Hacienda y Crédito Público (SHCP). Transport Scotland, 2007. Road Asset Management Plan for Scottish Trunk Roads: April 2007 – March 2009. Edimburgo: The Scottish Government.

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ESTABILIDAD DE TALUDES EN CORTE PARA CAMINOS RURALES: CASO DE ESTUDIO CAMINO SAMACHIQUE-BATOPILAS, CHIHUAHUA M.I DAVID MORALES FLORES Gerente General, CEICCA Consultoría.

ING. LUIS ENRIQUE MORA FIGUEROA Coordinador de Estudios y Proyectos, CEICCA Consultoría.

M.I IEVE ADONAÍ MARTÍNEZ LANDA Gerente Técnico, CEICCA Consultoría.

1. INTRODUCCIÓN Los caminos rurales son, indudablemente, elementos esenciales para el desarrollo social y económico de las comunidades con poca población, y muchas veces se localizan en sitios montañosos o semidesérticos en los que el acceso a los servicios básicos de salud y educación es muy complicado. Los caminos rurales y alimentadores representan cerca del 80 % de la infraestructura carretera en México; son de carácter eminentemente social, contribuyen a promover el desarrollo de las regiones con mayor rezago económico y son también un instrumento a para combatir la marginación, la pobreza, pues generan empleos que contribuyen a fortalecer la interconexión local y la conectividad regional. De este modo, promueven la modificación de la geografía económica de regiones enteras y contribuyen a mejorar la calidad de vida de toda la población. En el presente artículo se presentará el caso del talud en corte ubicado en el km 33+800 lado derecho del camino Samachique-Batopilas, en el estado de Chihuahua, donde se presentó un deslizamiento de más de 150 000 m3 consistente en

CONSULTORÍA ESPECIALIZADA EN INGENIERÍA CIVIL CONSTRUCCIÓN Y ARQUITECTURA S.A. DE C.V. (CEICCA)

depósitos de talud con fragmentos de roca de origen de volcánico (brechas volcánicas con intercalaciones de brecha arenosa lítica). La altura original del corte era de 35 metros del hombro del camino al cerco de construcción; sin embargo, el deslizamiento produjo superficies de falla con alturas de hasta 90 metros. En la FIGURA 1 se muestra la imagen satelital de la zona de estudio, donde se aprecia que el deslizamiento de material obstruyó la sección del camino y provocó un desvío provisional.

2. PLANEACIÓN Y EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOS DE CAMPO Las actividades de campo que se llevaron a cabo consistieron en: — Visitas de reconocimiento previo y planeación de actividades Es frecuente que, por circunstancias ajenas a las buenas prácticas de ingeniería, en todo problema de falla de taludes en corte para carreteras y caminos rurales se exagere el uso de información digital y disponible en la red y se omitan las visitas a las zonas de estudio. Es aconsejable, en la medida de lo posible, visitar presencialmente la zona antes de

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barranca del escurrimiento principal, ya que en esa zona se proyectó un puente para librar la cañada de la curva más cerrada del camino previo al deslizamiento, pues en la zona del escurrimiento se identificó una tubería de lámina de acero corrugado colapsada. En la FIGURA 2 se presenta el resultado de las actividades de topografía con los datos ya procesados. FIGURA 1. Vista en planta del talud del corte donde se aprecian de manera general las condiciones topográficas muy abruptas con zonas de cañadas pronunciadas y laderas de gran altura.

realizar el trabajo para tomar medidas de seguridad de todo tipo (laboral, de acceso, uso de señalamiento, seguridad pública, etc.). Una vez conocidas las condiciones de trabajo particulares, se realiza un planteamiento previo de alcances, tiempos y obtención de información de utilidad para el proyecto, como área a levantar, posición de exploración (sondeos y tendidos geofísicos) y áreas para el levantamiento geológico, entre otros. 78 14

— Levantamiento topográfico del terreno Se realizó mediante una nube de puntos georreferenciados a puntos físicos previamente ubicados sobre el camino, con una amplitud de 100 metros a cada lado y a lo largo de todo el eje de trazo, incluyendo la

— Estudio geofísico y levantamiento geológico El estudio geofísico realizado consistió en la ejecución de siete (7) tendidos de refracción sísmica (TS), de los cuales dos se distribuyen en la zona de los apoyos del puente Kirare y cinco en la ladera oriente. Los tendidos tuvieron una longitud de 60 m, gracias a lo cual se obtuvo información del subsuelo a profundidades del orden de 25 m. En la FIGURA 3 se estableció la ubicación y longitud de cada tendido ejecutado.

FIGURA 2. En el lado izquierdo se muestran las condiciones del terreno en la imagen satelital y en el derecho, el resultado

del levantamiento del terreno en un archivo digital de trabajo.

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FIGURA 3. Distribución de los tendidos de exploración geofísica en la zona del

talud de la ladera y del puente.

Los tendidos se procesaron e interpretaron para definir las velocidades elásticas primarias del terreno y comprender el modelo geológico del subsuelo. Como resultado del estudio, se elaboraron diversas secciones sísmicas que muestran la distribución en el subsuelo de las unidades sísmicas. El procedimiento que se siguió para la interpretación sísmica consistió en seleccionar rangos de velocidades primarias con base en los modelos tomográficos obtenidos del procesamiento sísmico; se eligieron rangos de velocidades que representen cambios en las condiciones de los materiales del subsuelo, atribuidos a variaciones litológicas o en los grados de alteración, consistencia o fracturamiento. Unidad geosísmica

Velocidad primaria (m/s)

Tipo de material

US-1a

250 - 1000

Suelos y depósitos de talud débilmente consolidados.

US-1b

1000 - 1500

Depósitos de talud moderadamente consolidados o roca muy alterada, moderada consistencia y muy fracturada.

US-2a

1500 - 2000

Roca alterada, consistente y fracturada.

US-2b

2000 - 3000

Roca poco alterada, muy consistente y poco fracturada.

US-2c

› 3000

Roca sana, muy consistente y ocasionalmente fracturada.

FIGURA 4. Distribución de los tendidos de exploración geofísica en la zona del talud de la ladera y del puente.

De esta manera, se definieron cinco unidades sísmicas de acuerdo con su rango de velocidad, a los que se atribuyeron cambios en la calidad geofísica y en el tipo de material, tal como se observa en la FIGURA 4. Los resultados del estudio geofísico se presentan en líneas sísmicas que muestran la distribución y correlación de las unidades sísmicas a lo largo de secciones transversales, que proporcionan información muy importante para la integración del modelo geológico final. Respecto al estudio geológico, en el aspecto fisiográfico, la zona de estudio, según la clasificación del Instituto de Geografía e Informática (INEGI) 2001, se ubica dentro de la provincia de la Sierra Madre Occidental (FIGURA 5), cadena montañosa que limita al oriente y noreste con la provincia fisiográfica de Sierras y Llanuras del Norte, al noroeste con la provincia de la Llanura Sonorense, al occidente con la de la Llanura Costera del Pacífico, al oriente y sureste con la provincia de la Mesa del Centro y al sur con la provincia del Eje Neovolcánico. Para el estado de Chihuahua, la provincia fisiográfica de Sierra Madre Occidental se integra por tres subprovincias: Barrancas o Cañones, la Mesa y las Altas Llanuras, tal como se ilustra en la FIGURA 6.

78 15

FIGURA 5. Provincia fisiográfica Sierra Madre Occidental, donde se localiza el área de estudio.

78 16

FIGURA 6. Subprovincia fisiográfica Barrancas o Cañones, donde se localiza el área de estudio.

La estratigrafía definida para el talud del corte en estudio se definió como sigue: Ks(Bvar) Brecha volcánica arenosa Con el reconocimiento realizado en campo, se identificó una formación geológica del Cretácico Superior constituida por un potente horizonte perteneciente al CVI, dentro del cual se diferenciaron litológica y granulométricamente dos miembros: uno integrado por brechas volcánicas arenosas andesíticas, de color gris, con fragmentos líticos de 0.5 a 2 cm VÍAS TERRESTRES 78 julio-agosto 2022

de diámetro, integrados en una matriz piroclástica arenosa bien solidificada y compacta en pseudoestratos de 0.50 a 1.20 m; y el otro, con intercalaciones de pseudoestratos de 1.20 a 3 m de brechas volcánicas andesíticas de color gris, y cuya distinción son

los fragmentos líticos medianos de tamaño de 5.0 a 10 cm de diámetro, pero contenidos en una matriz de arena gruesa y grava, también soldada y compacta, ambos agrupados en una sola unidad litológica. Su distribución superficial se manifiesta en el mapa geológico de la FIGURA 7, mientras que su distribución en el subsuelo se muestra en secciones geológicas del puente Kirare en la FIGURA 8, y la ladera oriente en la FIGURA 9. En las fotografías de la FIGURA 10 se pueden ver algunos de los afloramientos visitados durante el reconocimiento geológico realizado.

FIGURA 8. Perfil geológico por el trazo de proyecto del puente sobre el arroyo Kirare.

78 17 FIGURA 7. Plano geológico con los afloramientos en planta

de la zona de la ladera y el puente.

Q (Dt) Depósito de talud Dentro del área se manifiestan dos secciones donde se acumulan este tipo de materiales, constituidos por bloques de materiales no cohesivos, derivados de la unidad (Bvar) y del complejo volcánico superior (CVS) (ToIgTR), de litologías, dimensiones y granulometría diferente, en los cuales predomina el 55 % de arena y limos, 30 % del tamaño de grava y 15 % del tamaño de bloques y peñascos de dimensiones de 0.20 a 3.0 m de largo o diámetro. Espesor, origen y distribución No se determinó superficialmente su espesor, pero con la información derivada de los tendidos geofísicos se estima que está entre los 0.20 a 25 m de potencia. El origen es de material generado por el fallamiento, fracturamiento, intemperismo y denudación de las rocas del entorno, lo que acumula materiales granulares, no cohesivos ni cementados,

FIGURA 9. Secciones geológicas transversales para el estudio del talud del corte.

de limo, arena, grava, bloques y peñascos que, con la contribución del agua pluvial, se vuelven inestables y tienden a moverse o deslizarse hacia zonas de menor elevación, favoreciendo la inestabilidad y colapso. — Ejecución de sondeos exploratorios mediante perforaciones (zona del puente) En la zona del puente del arroyo Kirare se llevaron a cabo dos sondeos exploratorios para determinar las condiciones geológico-geotécnicas para el apoyo de la estructura del puente. Se efectuaron dos sondeos de 20 m de profundidad, uno en cada ladera y cercanos al sitio de los apoyos del puente, realizados con máquinas rotarias y barril doble giratorio en diámetro NQ y con recuperación continua de núcleos de roca.

78 18

FIGURA 10. Afloramientos de materiales y panorámica de los tres depósitos de talud (I) deslizado, (II) en potencia y (III) deslizado y derivado de la limpieza del camino.

3. ANÁLISIS GEOTÉCNICO DE ESTABILIDAD EN EL TALUD DEL CORTE Una vez realizada la integración del modelo geológicogeotécnico y obtenidos los parámetros de resistencia de los estratos (ángulo de fricción interna y cohesión aparente), se procedió a realizar los análisis de estabilidad. Los parámetros de resistencia se obtuvieron mediante correlaciones empíricas realizadas a partir de pruebas de compresión simple y de pruebas de Martillo Schmidt en campo (esclerómetro para rocas). Los parámetros geotécnicos se calibraron mediante retroanálisis considerando los mecanismos y superficies de falla identificados en el talud del corte fallado en condiciones de presiones hidrostáticas (por ser la condición más desfavorable). A partir de dichos parámetros se diseñaron las soluciones a implementar. Los análisis de estabilidad se realizaron con VÍAS TERRESTRES 78 julio-agosto 2022

programas especializados de alcance bidimensional y en secciones transversales en donde se observaron masas rocosas relajadas e inestables, secciones de mayor altura, y en condiciones de ladera con configuración topográfica desfavorable. Los cálculos de los factores de seguridad (FS) en cada una de las secciones se analizaron de acuerdo con las condiciones propias del talud y diferentes combinaciones de acciones desencadenantes; se tomaron los FS sugeridos en la Guía de cimentaciones en obras de carretera del Ministerio de Fomento Español y de la AASHTO, mismos que se indican en la TABLA 1. En cada sección se realizaron los análisis de estabilidad antes y después de la aplicación de los tratamientos con la finalidad de evaluar el efecto de éstos en la variación de los factores de seguridad.

TABLA 1. Coeficientes de estabilidad mínimos para la estabilidad global en excavaciones y rellenos de tierra. Combinación de acciones

Factores de seguridad mínimos para obras permanentes

Factores de seguridad mínimos para obras temporales

Permanente

F1 ≥ 1.50

F1, red ≥ 1.30

Permanente con agua

F2 ≥ 1.30

F2, red ≥ 1.20

Permanente accidental (sin agua)

F3 ≥ 1.10

F3, red ≥ 1.05

Debido a las características geomecánicas de las unidades presentes, se generan diversas problemáticas geotécnicas. Como ya se mencionó, la orientación de las discontinuidades genera un macizo muy fracturado, por lo que el mecanismo de falla analizado fue rotura circular y caída de bloques. — Consideraciones para los análisis Para cada sección se consideraron tres casos de análisis. El primero, bajo la acción permanente del peso propio; el segundo, bajo las acciones características de peso propio más presencia de agua, y el tercero, bajo la acción del peso propio más sismo. — Presión hidrostática: Acorde con las condiciones hidrogeológicas del talud, no existe NAF regional. Sin embargo, se consideró la presión hidros-

tática producida por la saturación de la zona relajada del macizo rocoso en la cara del talud, producto de una lluvia intensa de larga duración. Se analizó el caso extremo donde el porcentaje de llenado de la discontinuidad llega al equilibrio límite, determinando así la altura de columna de agua máxima que generaría inestabilidad de la masa deslizante. — Sismo: Según el mapa de regionalización sísmica de la República Mexicana, el corte carretero se localiza en la zona sísmica B. No obstante, cuenta con diferentes tipos de materiales, los cuales se comportan de manera distinta ante un sismo. Las unidades Dt y (Bvar) se consideran como un suelo tipo III, por lo que el coeficiente de aceleración sísmica que corresponde es de c=0.36 g. Sin embargo, para los análisis de estabilidad se empleó un coeficiente sísmico de 0.18 g, basado en el criterio de Hynes Griffin & Franklin (1984), ampliamente usado en problemas de análisis de estabilidad de taludes. Los resultados de los análisis de estabilidad en las secciones más desfavorables se presentan en la TABLA 2. Como se puede observar, los factores de seguridad se encuentran en los límites inferiores y en algunos casos, no cumplen, por lo que deben plantearse procedimientos constructivos de estabilización.

TABLA 2. Factores de seguridad obtenidos en las secciones más desfavorables.

Tramo

Sección II

Sección V

Tipo de falla

Circular

Método de análisis

GLE-Morgenstern Price

Cohesión (Kpa)

Fricción (°)

Peso volumétrico (kN/m3)

Condición de análisis (FS)

Factor de seguridad

24.59

Peso propio

1.471

24.59

Seco

1.11

24.59

Peso propio y sismo

1.114

36.58

24.59

Peso propio

1.422

36.58

24.59

Seco

0.996

36.58

24.59

Peso propio y sismo

1.007

78 19

4. DISEÑO DE TRATAMIENTOS PARA LA ESTABILIZACIÓN DEL TALUD EN CORTE Las diferencias geomecánicas de las secuencias del talud de Batopilas obedecen a la génesis misma de las rocas, así como a la perturbación causada por los factores de meteorización a los que ha sido sometido el macizo rocoso durante el tiempo que ha quedado expuesto. En la TABLA 3 se presenta un resumen de los mecanismos de falla observados y la propuesta de solución a los mismos. Posteriormente, se presentan los resultados de los análisis de estabilidad con los tratamientos propuestos. TABLA 3. Propuesta de tratamientos para la solución a los problemas de estabilidad del talud del corte Unidad Geológico-Geotécnica

Características de los materiales

Mecanismos de falla observables

Tratamiento propuesto

Depósitos de talud (QDT)

Depósitos de talud arenoarcillosos con gravillas y grumos del mismo material. Presenta alta proporción de bloques

Falla circular, graneo y caída de bloques

Modificación geométrica del talud (abatimiento) más 6 bermas de trabajo de 15 m de ancho

Brechas volcánicas Ks (BVAR)

78 20

Brechas volcánicas, con intemperismo elevado, fracturamiento moderado

Erosión, graneo y desprendimiento de cuñas

Líneas de drenes largos de PVC de 2 ½” de diámetro, longitud de 9 m Malla triple torsión

De acuerdo con los análisis de estabilidad que se hicieron, el talud presenta mecanismos de rotura circular y caída de bloques. El análisis con tratamientos se realizó en las secciones II y V, considerando acciones accidentales con sismo y saturación de agua reducida por los drenes, así como la reconfiguración geométrica (abatimiento) del talud. Los resultados se muestran en las FIGURAS 11 y 12, en la sección V.

FIGURA 11. Análisis de estabilidad bidimensional considerando los tratamientos en el talud del corte (en la figura izquierda en condiciones peso propio, en la derecha, peso propio y agua).

Las figuras anteriores muestran que, con los tratamientos propuestos, el factor de seguridad de cada una de las secciones analizadas aumenta, lo que resulta en un talud estable (TABLA 4). Los factores de seguridad obtenidos en las diferentes condiciones se incrementan entre un 10 % y hasta un 38 %. VÍAS TERRESTRES 78 julio-agosto 2022

FIGURA 12. Análisis de estabilidad bidimensional según

tratamientos en el talud del corte, considerando peso propio y sismo.

Es importante considerar que la unidad geológica que presenta problemas de estabilidad es una masa considerablemente grande y con un espesor potente que se prolonga ladera arriba del talud, por lo que el arreglo geométrico propuesto tiene las funciones de eliminar la zona relajada en el frente del talud y disminuir las fuerzas actuantes sobre el mismo. Por otra parte, bajo condiciones accidentales de combinación de sismo y una lluvia atípica, el FS puede estar cerca del equilibrio límite, por lo que la seguridad de la carretera queda comprometida. Por lo tanto, se decide complementar con una malla triple torsión para contener cualquier fragmento de roca que tienda a desprenderse, depositándola al pie del talud.

TABLA 4. Factores de seguridad obtenidos en las secciones más desfavorables, considerando los procedimientos constructivos de estabilización.

Tramo

Sección II

Sección V

Tipo de falla

Circular

Método de análisis

GLE-Morgenstern Price

Cohesión (Kpa)

Fricción (°)

Peso volumétrico (kN/m3)

Condición de análisis (FS)

Factor de seguridad

24.59

Peso propio

1.799

24.59

Seco

1.796

24.59

Peso propio y sismo

1.392

36.58

24.59

Peso propio

1.516

36.58

24.59

Seco

1.514

36.58

24.59

Peso propio y sismo

1.192

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES •

•

La construcción de carreteras y caminos en zonas montañosas plantea grandes retos desde el punto de vista ingenieril, para los cuales existen tres posibles soluciones: túneles, cortes y viaductos. Cuando el proyecto carretero se efectúa por medio de cortes, se pueden generar inestabilidades en las laderas del terreno al producir los siguientes efectos:

•

Descompresión de la ladera Cambio del flujo de agua Intemperismo acelerado Reducción del factor de seguridad y cambio de la ubicación de la superficie de falla crítica En general, la inestabilidad en las laderas puede provocar deslizamientos que representan riesgos para las poblaciones y su infraestructura, tan importantes como los

78 21

•

daños a los caminos alimentadores o rurales, que representan un alto valor económico, debido a que muchos productos de consumo primario provienen de zonas lejanas y de difícil acceso. Este proyecto tan singular se ubica en la Sierra Madre Occidental, zona con un escenario muy complejo desde el punto de vista geomorfológico, y donde la precipitación pluvial y las alteraciones de la roca pueden desencadenar grandes deslizamientos. En la actualidad existe una amplia variedad de programas de cómputo que ayudan a los ingenieros en la solución de este tipo de problemas. Su adecuado uso y con mesura da resultados positivos y acordes con la realidad. Los procedimientos constructivos aplicados al talud del corte fueron nuevamente revisados para evaluar su incidencia en el incremento del factor de seguridad del talud con la interferencia de la torre metálica, con lo que se obtuvieron valores más altos que

•

en el análisis de estabilidad sin procesos de estabilización. Pese a que los cálculos de gabinete resulten satisfactorios, el ingeniero de proyecto debe ir de la mano con el constructor para adecuar el proyecto a las condiciones reales del sitio.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Abramson, L., Lee, T., Sharma, S., & Boyce, G. (2002). Slope Stability and stabilization methods. Estados Unidos de América: John Wiley and Sons Inc. FHWA-SA-97-076. (1997). Design Guidande, Geotechnical Earthquake Engineering For Hiwhways. Washington D.C.: U.S. Department of transportation. Normativa SCT. (2004). Normativa para la Infraestructura del Transporte. En SCT, Libro PRY. PROYECTO - Tema carreteras. México: SCT-IMT. Rico, A., & Del Castillo, H. (1986). La Ingeniería de suelos en las Vías Terrestres Tomo I y II. México: Limusa. Suarez, J. (2004). Deslizamientos - Análisis Geotécnico (Geotecnología ed., Vol. I). Bucaramanga Colombia: Instituto de investigaciones sobre erosión y deslizamientos. Winterkorn, H., & Fang, H. (1987). En H. Winterkorn, & H. Fang, Foundation Engineering Handbook (pág. 751). Estados Unidos de América: Van Nostrand Reinhold.

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PROBLEMA 78 Las coordenadas de los vértices de un triángulo son (0,0), (1,5) y (7,3). Calcular el área del triángulo.

- y sus -

RESPUESTA AL PROBLEMA 77 EN VÍAS TERRESTRES #77, PÁG. 18 Ocho nueves 111,599’999,999 Encuentra el entero más pequeño de 12 dígitos, de modo que la suma de éstos sea 80. ¿Cuántos nueves (9) tiene? VÍAS TERRESTRES 78 julio-agosto 2022

¿POR QUÉ LA INFRAESTRUCTURA VIAL DE CONCRETO EN EL PAÍS SUFRE DAÑO EN TAN POCOS AÑOS? ANDRÉS ANTONIO TORRES ACOSTA Tecnológico de Monterrey, Escuela de Ingeniería y Ciencias, Departamento de Tecnologías Sostenibles y Civil, Campus Querétaro, atorresa@tec.mx.

El presente reporte muestra algunas evidencias de obras de infraestructura vial (un muelle y cinco puentes) que, a edades muy tempranas, luego de ponerse en servicio (< 5 años) mostraron patologías de daño. Se espera que estos ejemplos sirvan para reflexionar sobre el diseño y la construcción de obras de infraestructura vial que tanto necesita nuestro país, y se espera evitar el que sigan apareciendo estos problemas, pues generan costos inesperados de mantenimiento correctivo.

ANTECEDENTES El diseño y la construcción de nueva infraestructura vial de concreto (viaductos elevados, puentes, muelles, etc.) en nuestro país se ha visto afectada por la aparición, cada vez más frecuente, de patologías de daño a edades tempranas. Estas patologías incluyen la aparición de fisuras (grietas menores a 0.5 mm de ancho) y grietas (> 0.5 mm de ancho) por secado acelerado o contracción plástica, manchas producidas por lixiviaciones, etc. En muchos casos se debe al conocimiento incipiente del comportamiento de los concretos endurecidos fabricados con las nuevas proporcio-

nes de los materiales que conforman esta infraestructura, principalmente el comportamiento de los cementos Portland compuestos (denominados en la normativa mexicana como CPC), cada vez más utilizados en la construcción en el nuestro y varios países latinoamericanos. El CPC ha desplazado el uso de los cementos Portland ordinarios (denominados CPO), que poseen un alto contenido de clínker (entre 90 % y 95 %). Además del clínker, a estos CPC se añaden otros productos alternativos que, de acuerdo con la Norma Mexicana NMX-C-414-ONNCCE-2017, pueden ser: escoria granulada de alto horno, materiales puzolánicos, humo de sílice, caliza y minoritarios. Según el porcentaje del contenido de estos seis componentes, se definen seis diferentes tipos de cemento enunciados en la norma mencionada. De éstos, el que actualmente se comercializa más comúnmente es el CPC, y los demás se fabrican sobre pedido, incluyendo el CPO, que antes del año 1999 se fabricaba exclusivamente en México y muchos países latinoamericanos, y que corresponde a los cementos con alto contenido de clínker (> 90 %).

78 23

78 24

Estas modificaciones de fines del siglo xx en los cementos en Latinoamérica han seguido una estrategia común, que corresponde a la disminución del clínker para reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2) y, por ende, el efecto invernadero, que cada vez es más dañino para nuestro planeta. En la actualidad, esta mitigación del efecto invernadero mediante la reducción en la producción de clínker en el cemento Portland lo realizan las empresas cementeras, transformando así los CPO en CPC. Estas disminuciones del contenido de clínker son desconocidas por los usuarios de estos nuevos cementos, lo que plantea dudas sobre la reactividad de éstos con las adiciones químicas o minerales que podrían usarse en el producto final que es el concreto. Cuando los CPC poseen caliza principalmente, se ha observado que los concretos fabricados con éstos necesitan una mayor cantidad de agua para un mismo revenimiento; y también se ha observado una mayor retracción del material durante el fraguado y secado del material final. Por esta razón, es necesario conocer los porcentajes y tipo de estas calizas, para así rediseñar los contenidos de los demás componentes o adiciones químicas para reducir las acciones deletéreas que pudiera tener el material durante su fraguado y endurecimiento. Se han observado varios casos de estructuras de concreto que, con tan sólo un par de años en servicio, manifiestan fisuración superficial, debido, en varios casos, a un inadecuado proceso de curado durante la construcción de éstas. Losas de muelles o puentes, y también elementos de sección importante de concreto reforzado (como pilas de 1.5 m de diámetro, cabezales de secciones anchas, losas de 25 a 35 cm de espesor) que fueron puestos en servicio hace tan solo tres años presentan estas fisuraciones o incluso algunas losas de rodamiento en puentes tienen formación de baches. En todos los casos se pudo entrevistar a los encargados de estos trabajos o revisar la documentación del proyecto ejecutivo, las especificaciones técnicas del mismo, o hasta las fotografías tomadas durante la construcción. Con base en esta información se pudo observar que, en la mayoría de los casos, no se tenía la rastreabilidad de los concretos utilizados y mucho menos de los componentes que se usaron para la fabricación de los mismos. VÍAS TERRESTRES 78 JULIO-AGOSTO 2022

El comentario más recurrente durante estos trabajos fue que el responsable de la obra desconocía esta información porque el suministro de los concretos en el muelle, puente o edificación en general era responsabilidad de la empresa concretera, y que la constructora recibía el concreto y lo colocaba en el lugar que correspondía. La única manera de controlar la calidad de estos concretos prefabricados era la resistencia mecánica a la compresión a diferentes edades, principalmente a los 28 días de edad. Por eso, en muchos casos, la responsabilidad de la selección de los materiales para la fabricación de los concretos de estas obras recaía en el suministrador del concreto premezclado y en sus controles de fabricación. La contratista desconocía el tipo de cemento usado, si los agregados eran o no inertes a las reacciones químicas de los propios cementos, etc. Esta es información cuyos parámetros, selección de materia prima (cemento, agregados y aditivos) y contenido de cada uno de ellos las concreteras fueron encargadas de evaluar para fabricar las mezclas que finalmente se colocaron en estas obras. Cabe mencionar que no es sólo compromiso de los fabricantes de los materiales lograr una buena calidad en las construcciones, también es necesario contar con la normativa adecuada para el diseño y construcción de la infraestructura vial. A la fecha, no se cuenta en las dependencias gubernamentales de los tres niveles de gobierno con una normativa que considere la durabilidad que deben cumplir las estructuras encargadas para su diseño y proceso constructivo. Se siguen utilizando normas como la N-CMT-2-02-005/04 de la Secretaría de Infraestructura de Comunicaciones y Transportes (SICT), que sólo define concretos en dos clases (I y II). Los de clase I son aquellos que deben tener una resistencia de 250 kg/cm2 o mayor y una masa volumétrica no menor de 2200 kg/m3. Al no tener una mejor clasificación de los tipos de concreto en esta norma, los diseñadores de puentes, muelles y otras estructuras importantes desde el punto de vista estratégico, en lo económico y social, definen que se utilice este tipo de concreto, y definen el f´c (resistencia a la compresión a los 28 días) del concreto de 250 kg/cm2 (25 MPa). Esto hace que las especificaciones no logren, en algunas aplicaciones, alcanzar la durabilidad deseada.

Como se comentó con anterioridad, existen varias evidencias de estas situaciones en donde aparecen daños en estructuras que recientemente se pusieron en servicio o, en algunos casos, los daños aparecieron antes de la terminación de la etapa de construcción. A continuación, se dará un recorrido de algunos casos (no se presentan todos debido a motivos de extensión) en donde se pudo recabar la evidencia del daño e información adicional durante la visita al lugar.

LOSA DE CONCRETO DE UN MUELLE Se obtuvo autorización de ir a revisar la losa de un muelle (25 m de ancho, 125 m de longitud y 30 cm de espesor) que fue colada en agosto de 2011, y en cuya superficie, en ese mismo mes aparecieron grietas. En noviembre, cinco meses después de la construcción de la losa del muelle, se solicitó ir a revisar la losa para realizar un levantamiento de las grietas y extraer núcleos para caracterizar el concreto usado en varios puntos de esta losa y determinar las posibles causas del agrietamiento. Se observó un patrón irregular que incluía la formación de zonas de grietas longitudinales (paralelas a la dimensión de 125 m), así como grietas transversales (paralelas a la dimensión de 25 m). En otras zonas se detectaron grietas en forma de tablero de ajedrez en ambas direcciones (ver FIGURA 1). Se realizó una reunión en el lugar de la obra con el dueño del muelle, la supervisión y constructora para conocer los materiales y procedimiento constructivo. Se solicitó información del tipo de cemento utilizado y la constructora comentó que fue un concreto premezclado y suministrado por una concretera, sin embargo, desconocía el tipo de cemento y el proporcionamiento. Lo único que tenía bajo su resguardo eran las pruebas de compresión de los cilindros que se tomaron durante la construcción de esta losa de concreto. Una vez que el concreto se colocó durante un periodo de 14 horas de colado continuo, la losa no incluía juntas de dilatación en el proceso constructivo. Tampoco se tuvo el cuidado de disminuir la insolación directa a la losa en horarios críticos (entre las 11 am y 4 pm) mediante lonas u otra capa física protectora. El curado se realizó mediante la colocación de una membrana de curado y no agua directa, por lo que la aplicación de la membrana se realizó una vez que el concreto estaba endurecido para que las personas pudieran pasar sobre éste sin dejar huellas. El colado se hizo en el mes de agosto, que registra, en este puerto, temperaturas tan altas como los 35-38 °C. La conclusión fue que: (a) desconocer si el tipo de cemento usado fue de bajo calor de hidratación, y (b) los pocos cuidados para evitar el calentamiento de la losa durante el fraguado de este concreto son factores que contribuyeron a la formación de este patrón de grietas. En la FIGURA 2 se aprecia un detalle del levantamiento de daños efectuado en una parte del muelle evaluado. También se muestra una tabla en donde se presentan los datos de los núcleos extraídos para la caracterización del concreto y la obtención de la profundidad de las grietas de una manera directa. Los núcleos se

78 25 FIGURA 1. Ejemplo de grietas observadas en la losa del muelle evaluado.

extrajeron sobre grieta para determinar sus características, principalmente la profundidad de éstas, y en zonas sin grietas para hacer las pruebas de caracterización del concreto sano. De estos valores, se puede observar que los núcleos de 5 cm de diámetro (2 pulgadas) llegaron a profundidades entre 15 y 17 cm, y la profundidad que las grietas fueron avistadas en estos núcleos estuvieron entre 8 y 16 cm. Esto implica que la profundidad era mayor al recubrimiento del acero que estaba entre 4 y 8 cm. La recomendación fue sellar cuanto antes las grietas para evitar el paso de los iones Cl- hacia

el interior de la misma losa y despasive el acero de refuerzo. También se recomendó el uso de un recubrimiento tipo industrial, resistente a la abrasión, sobre la losa de este muelle de cruceros para eliminar las evidencias de la aparición de estas grietas y ayudar a que los iones Cltengan mayor dificultad en ingresar. Ubicación Muestra 1

Ubicación Muestra 2

Ubicación Muestra 3

M-8

M-22

M-40

Profundidad de la muestra (cm)

Diámetro de la muestra (plg)

Datos Tablero (ver FIGURA 1)

Ancho promedio de la fisura (mm)

0.08

Profundidad fisura (cm)

78 26

FIGURA 2. Ejemplo del levantamiento de daños de una porción del muelle

evaluado.

PUENTES 1, 2 Y 3 UBICADOS EN UN MISMO LIBRAMIENTO EN EL BAJÍO Durante la etapa de construcción de este libramiento, que duró entre el año 2013 y 2017, se observaron grietas en los elementos de concreto reforzado de un puente que se construyó a lo largo de los 86 km que tiene de longitud total. La información que se tenía sobre las especificaciones del concreto era únicamente que los concretos colados in situ deberían tener una resistencia a 28 días de 25 MPa y, para los elementos prefabricados (vigas AASHTO), debería tener una resistencia también a los 28 días de 35 MPa. El encargado de la construcción de los pasos y puentes de concreto reforzado notó la aparición de grietas longitudinales o transversales en estas estructuras mucho antes de que las cargas muertas terminaran de colocarse (vigas prefabricadas o losa de rodamiento). Uno de los principaVÍAS TERRESTRES 78 JULIO-AGOSTO 2022

les problemas que se observó fue que, una vez terminado el colado de los elementos de concreto reforzado, la cimbra utilizada para su moldeado se desinstalaba al siguiente día sin tener un periodo suficiente de curado en el molde o ni siquiera se curó la superficie de estos elementos con agua. Aunado a esto, la visita se realizó en un mes de abril, que en esta zona corresponde a los meses de temporada baja de lluvias e insolación muy alta (pocas nubes), lo que aparentemente generaba estos agrietamientos, producto de contracciones plásticas del concreto. Al preguntar si se conocía el tipo de cemento utilizado en los concretos fabricados, el encargado de la obra comentó que lo desconocía porque todo se encargaba a la concretera y ellos eran los responsables del suministro adecuado del mismo. La recomendación fue el solicitar la trazabilidad de los concretos, incluido el tipo de cemento a usarse a lo largo de la obra. De igual manera, se recomendó el curado adecuado de los elementos de concreto a colarse a partir de la fecha de la visita al tramo de la obra evaluado. Para los elementos ya fabricados y que presentaban grietas por contracción plástica se recomendó inyectar las grietas para evitar el paso de agentes agresivos al acero de refuerzo. Por último, se recomendó la modificación del tipo de concreto en los elementos de las subestructuras (pilas y cabezales) colados in situ a uno que tuviera una resistencia a la compresión mínima de 35 MPa, para tener la certeza de que el concreto se

fabrique con una relación agua/cemento (a/c) no menor a 0.60. El valor propuesto es de por si elevado para concretos durables que se pide tengan una relación a/c máxima de 0.50, aunque el clima de la zona rural del Bajío es seco y poco contaminado, por lo que 0.60 era razonable. Hubo una reticencia a hacer este cambio en la relación a/c porque los concretos serían más caros y se saldrían del presupuesto originalmente pactado, por lo que esta recomendación se desechó.

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FIGURA 3. Ejemplo de grietas observadas en la subestructura de un puente del libramiento ubicado en el Bajío. Arriba, la geometría del apoyo evaluado; abajo, las grietas observadas en el cabezal de la foto de arriba, que aparecieron antes de colocarle cargas.

A solicitud del cliente se pidió de nuevo visitar dos de los puentes de este libramiento poco antes de cumplirse un año de su inauguración. Se observó que ambos mostraban grietas con un patrón paralelo entre ellas y en dirección transversal de la losa (FIGURA 4). En la visita, se observó que este patrón se presentaba en las dos losas de los cuerpos que formaban ambos puentes. De nuevo, se encontró que no había registros del tipo de cemento utilizado y que ambas losas se curaron mediante una membrana, como la losa del muelle comentado con anterioridad. Igual que en el caso anterior, los colados se realizaron en fechas de muy alta insolación y ambiente seco.

FIGURA 4. Arriba, detalles de la losa dañada de un puente en libramiento del Bajío; debajo, la losa vista desde abajo, donde se muestran las prelosas y el detalle de una de las grietas que muestra un patrón de grietas paralelas entre sí y al rayado a una distancia entre 25 y 80 cm (se observa la posición del núcleo extraído para determinar la profundidad de la grieta).

La conclusión fue que el desconocimiento de los materiales usados y un curado incipiente provocaron la formación de estas grietas por contracción por secado inadecuado que, con el paso de las cargas de servicio, se extendieron hasta formar grietas de mayor importancia en ancho y longitud. Se utilizaron prelosas en la parte inferior de las estructuras para no usar cimbra de madera y construir los 25 cm totales del espesor de las losas en dos etapas: la prelosa de 10 cm de espesor y la losa colada en el lugar con 15 cm de espesor. Esta modificación del proceso constructivo ayudó a la propagación de estas grietas por contracción a grietas estructurales, ya que el espesor real de la losa fue de 15 cm y no de 25 cm, como originalmente se definió en el proyecto ejecutivo. La recomendación que se dio fue sellar las grietas con resina epóxica como primera instancia y realizar una escarificación para colocar una capa de rodamiento más resistente que el concreto de la losa de 15 cm, para evitar que se regeneren las grietas existentes o se formen nuevas. 78 28

PUENTE 4 UBICADO EN OTRO LIBRAMIENTO AL OCCIDENTE DEL PAÍS El caso de este otro libramiento, con una longitud de 111 km, cuya construcción inició en el año 2012 y finalizó en el 2017, de nuevo se observaron daños en la losa de al menos uno de sus puentes, con la posibilidad de que esta patología se repita en otros más. El problema se descubrió cuatro años después de ponerse en funcionamiento, y la patología encontrada fue que una de las losas de ambos cuerpos del puente presentó lixiviaciones entre color blanco y marrón en la cara inferior de la misma. La losa del cuerpo que mostró más afectaciones de lixiviaciones color marrón por el paso de los vehículos, presentó la formación de un bache, gracias a lo cual se determinó que el espesor total de la losa es de 25 cm, dejando el acero de refuerzo de la losa expuesto a la intemperie (ver FIGURA 5). La única especificación que los planos del puente tenían en relación con el concreto a utilizar fue que debería tener una resistencia mecánica de tan solo 25 MPa en los elementos colados in situ y de 35 MPa en elementos prefabricados (vigas tipo AASHTO III). Se resanó este bache de unos 20 cm2 de área con VÍAS TERRESTRES 78 JULIO-AGOSTO 2022

un nuevo concreto. Se hicieron indagaciones sobre el tipo de cemento y el proporcionamiento de las mezclas del concreto usado en ambos cuerpos, y se descubrió que fueron fabricados por dos empresas concreteras diferentes. Como en los otros casos, se encontraron las mismas especificaciones de resistencia mecánica que los puentes del libramiento en el Bajío: 25 MPa (relación a/c de aproximadamente 0.75) para elementos colados in situ; y 35 MPa (relación a/c de 0.65) para elementos prefabricados y presforzados. Ambas utilizaron bancos de materiales y marcas de cemento diferentes, aunque sí se supo que ambas empresas usaron cemento tipo CPC, pero sin más detalles de éste. La patología observada en la losa que muestra un mayor número de daños, lixiviaciones color marrón, aparentemente se debió a una reacción química entre el cemento y los agregados (reacción sílice-agregado), aunque también muestra zonas pequeñas con lixiviaciones de color blanco. La losa del segundo cuerpo que no está muy dañada muestra pequeñas zonas con lixiviaciones de color blanco, producto del lavado de grietas por agua de lluvia. Debido al daño tan avanzado de la reacción química del cuerpo en la losa más dañada, se recomendó la demolición de ésta y la construcción de una nueva, teniendo mayor cuidado en el tipo de cemento y los agregados a utilizar. Se recomendó el uso de cemento BRA.

PUENTE 5 UBICADO EN ZONA MARINA/INDUSTRIAL AL NORORIENTE DEL PAÍS Este otro puente se construyó entre los años 2017 y 2020 en una zona a 500 m de la costa del Golfo de México, en un estado localizado al norte del país. De nueva cuenta, las especificaciones que deberían cumplir los concretos de este puente se dirigían exclusivamente a la resistencia a los 28 días: 25 MPa para colados in situ y 35 MPa para elementos prefabricados (vigas AASHTO). Este puente mostró un proceso de degradación del concreto mediante la aparición de grietas con un patrón de tablero de ajedrez en los cabezales (ver FIGURA 6). De estas grietas que aparecieron en varios de los cabezales emanaban lixiviaciones de colores marrón y blanco.

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FIGURA 5. Losa de los dos cuerpos de un puente; arriba muestra la losa del cuerpo A sin daños; a la derecha se muestran reacciones químicas en el concreto que produjeron lixiviaciones en la losa del cuerpo B del mismo puente.

La aparición de este tipo de patología se debió principalmente a que el sello de goma de dos de las juntas de dilatación falló, lo que permitió el paso directo de agua de lluvia a la subestructura, principalmente en las caras laterales de los cabezales de dicho puente. La constante humectación a la que están sometidos los cabezales, y seguramente con agua contaminada por cloruros, ya que el puente se encuentra a 500 m de la costa del Golfo de México, y el transporte de estos agresivos, pudo haber generado esta formación tan temprana de las grietas observadas. Aunado al agresivo ambiente marino, el puente también se encuentra muy cerca de una zona industrial que produce un ambiente de exposición muy marcada a los sulfatos y lluvia ácida. Los análisis químicos realizados en núcleos extraídos de este puente revelaron que se generaron expansiones internas producidas por la reacción de los produc-

tos hidratados del cemento y los sulfatos externos producto de la industria local, por eso se observa el patrón de grietas como tablero de ajedrez en algunos cabezales del puente (FIGURA 6). De nueva cuenta, se tuvo este tipo de problemas por el desconocimiento del medioambiente de exposición que debió regir, más allá de sólo las cargas mecánicas que se aplicarían al puente una vez se pusiera en servicio.

78 30 FIGURA 6. Puente urbano en zona marino/industrial en el Golfo de México que muestra reacción del concreto al ambiente de exposición con cloruros y sulfatos (patrón de grietas a manera de tablero de ajedrez), y grietas en donde se ve un lixiviado de productos de corrosión al estar el acero de refuerzo expuesto directamente al ambiente marino.

COMENTARIOS FINALES Es un hecho que los concretos que ahora se fabrican son muy diferentes a los que se fabricaban hace veinte años, que estaban hechos con un contenido de clínker mayor que los cementos actuales. Los cementos compuestos, llamados CPC, poseen entre sus constituyentes filler calizo, lo que hace que el producto final sea susceptible a cambios químicos en su interior una vez endurecido. Estos cambios químicos hacen que los concretos sean más susceptibles a la formación de grietas por contracción plástica, ya que los filler calizos se contraen más fácilmente que el clínker por su mayor absorción de agua y la necesidad que podrían tener estos cementos compuestos de un mayor tiempo de curado por esta reducción de agua en la hidratación del clínker (o puzolanas activas). Además de estas modificaciones químicas, se ha visto que los puentes se siguen diseñando con VÍAS TERRESTRES 78 JULIO-AGOSTO 2022

concretos que alcanzan un f´c de 25 MPa, lo que hace que los elementos fabricados con este tipo de concreto sean más porosos (son concretos con relaciones agua/cemento de 0.65 a 0.75, dependiendo del contenido de clínker del cemento), por lo que son más permeables a cualquier agente ambiental al que se expongan a lo largo de su vida útil: cloruros en ambientes marinos, CO2 en ambientes urbanos y CO2/SO2 en ambientes industriales. Por estos motivos, es recomendable que los diseñadores de puentes, muelles o estructuras de edificios altos consideren que, además de los cambios en la química de los cementos, se necesita también el cambio de mentalidad en la forma de seleccionar las proporciones de los concretos a usar en sus proyectos. Es imprescindible modificar, asimismo, la manera de diseñar este tipo de estructuras, y eliminar el uso de concretos de 25 MPa, comúnmente llamados con-

cretos estructurales. Es necesario subir el umbral de la resistencia mecánica de concretos a 35 MPa, como mínimo, en estructuras que estarán expuestas a un ambiente de baja agresividad ambiental. En cambio, en los concretos que deben estar expuestos a ambientes con exposición a CO2/SO2, el umbral debe subir a 40 MPa. Para ambientes marinos, se debe de subir a 50 MPa como mínima resistencia a 28 días. Para lograr que estas modificaciones de umbral mínimo de resistencia mecánica sean adecuadas por durabilidad, se tendrán que modificar también los procedimientos de mezclado, transporte, colocación y curado de estos concretos, ya que tendrán contenidos de cementante (cemento más puzolanas) por arriba de 380 kg/m3. Estas cantidades de cementante en el concreto hacen que los cuidados para obtener una buena calidad, luego de haberse colocado en el lugar, sean mucho mayores que los que regularmente se siguen en concretos convencionales (resistencias a la compresión iguales o menores de 25 MPa).

Esto implicaría que los ingenieros y técnicos a cargo del diseño, construcción y control de calidad o supervisión estén mejor preparados para tomar buenas decisiones durante el proceso de diseño y construcción. De esta manera, las obras serán más durables y no presentarán daños producto del desconocimiento del comportamiento de los concretos hechos con cementos compuestos de nueva generación, que se fabrican y colocan en obras importantes como puentes, muelles o edificios altos.

REFERENCIAS N·CMT·2·02·005/04. CMT. Características de los materiales, parte: 2. “Materiales para estructuras”, título: 02. “Materiales para Concreto Hidráulico”, capítulo: 005. “Calidad del Concreto Hidráulico”. NMX-C-414-ONNCCE-2017. Industria de la ConstrucciónCementantes Hidráulicos - Especificaciones y Métodos de Ensayo, Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. (ONNCCE), CdMx, México.

TÉRMINOS DE REFERENCIA PARA LA EJECUCIÓN DE OBRAS SEGUNDA PARTE. PARTE I, EN VÍAS TERRESTRES NO. 77, PAG. 19

ING. XAVIER GUERRERO CASTORENA Ingeniero Civil de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Maestría en Estructuras.

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4. CIERRE DE OBRA Concluidos todos los conceptos de obra contratados y los incluidos en las ampliaciones que pudieran haberse pactado, se procederá al cierre y recepción de la obra, para lo cual la supervisión realizará las siguientes actividades: 4.1. Aviso de terminación de obra Recibirá del contratista el aviso escrito de terminación de obra, así como la estimación de cierre correspondiente, y verificará que los anticipos hayan sido totalmente amortizados en dicha estimación. 4.1.1. Terminación de trabajos

Verificará la debida terminación de los trabajos conforme a las condiciones establecidas en el contrato de obra, debiendo constatar, en un plazo no mayor a 15 días naturales, a partir de la fecha en que se reciba el aviso de terminación de la obra, que todos los trabajos contratados hayan sido ejecutados conforme al proyecto, cerrar los generadores de la estimación de cierre y cancelar las cantidades consideradas en el contrato de obra que no fue necesario ejecutar o que representan una reducción neta de VÍAS TERRESTRES 78 julio-agosto 2022

las cantidades previstas. Si se detectan cantidades pendientes por ejecutar o parte de los conceptos no ejecutados o ejecutados deficientemente, dar de inmediato aviso al contratista para que proceda a su ejecución o corrección, y él dará nuevo aviso de terminación de obra cuando las haya concluido, con lo que se reiniciará el proceso de cierre y recepción de la obra. 4.1.2. Dictamen técnico

Una vez constatado que todos los trabajos fueron ejecutados conforme al proyecto, elaborar en un plazo no mayor a 10 días naturales un dictamen técnico en donde se haga constar que la obra ha sido terminada y correctamente ejecutada, y que contenga la descripción general de la obra y de cada una de sus partes; el estado en que las entrega el contratista y los volúmenes de obra ejecutados para cada concepto; en su caso, las partes de obra que no hayan sido ejecutadas por instrucciones de la secretaría y explicando las razones de su suspensión; la descripción de las modificaciones o ajustes a que haya sido sujeto el proyecto y los conceptos de obra extraordinarios que hayan sido necesarios con sus

volúmenes. La supervisión entregará al residente el dictamen técnico y una copia al contratista. 4.2. Cantidades de obra no estimada Elaborará la relación de cantidades de obra no estimadas, en las que se anoten las diferencias en la estimación de cierre que no puedan ser conciliadas, junto a las cantidades de obra que excedan las previstas en el proyecto y sus modificaciones autorizadas o para las que no se disponga de precios aprobados, así como las razones por las que no se incluyeron en la estimación de cierre. La diferencia y cantidades mencionadas quedarán pendientes para su inclusión en el finiquito de la obra. Asimismo, solicitará al contratista, cuando proceda, la documentación que apoye las adiciones necesarias al proyecto, los estudios de precios unitarios extraordinarios faltantes o su punto de vista por escrito respecto a las cantidades de obra que no ha sido posible conciliar. Dicha documentación será revisada en un plazo no mayor a 20 días naturales a partir de la fecha en que se reciba. Al término del plazo referido, la supervisión entregará al residente la documentación revisada junto con su opinión por escrito con el propósito de que resuelva lo conducente. 4.3. Acta de recepción de obra En un plazo no mayor a 15 días naturales a partir de la fecha en que se emita el dictamen técnico, preparará el acta correspondiente a la recepción total de la obra que incluya el inventario completo de la misma. Al término de ese plazo se procederá a la recepción física de la obra por parte del residente. La supervisión será responsable de preparar dicha acta. El acta de recepción total de la obra estará integrada por la bitácora de obra, el archivo maestro, incluyendo los planos de obra terminada, los manuales e instructivos de operación y mantenimiento, y los certificados de garantía de calidad y funcionamiento de los bienes instalados; la estimación de cierre de obra con sus números generadores y el dictamen técnico. La supervisión entregará al residente dicho archivo maestro, completo, debidamente relacionado y ordenado. 4.4. Finiquito de obra En un plazo no mayor a 10 días naturales a partir de la fecha en que se realice la recepción física de

la obra, recibirá la propuesta de finiquito de la obra elaborada por el contratista. La supervisión analizará y conciliará la propuesta en un plazo no mayor a 10 días naturales a partir de la fecha que se haya recibido. Una vez conciliada, la entregará al residente, quien notificará por escrito al contratista la fecha, lugar y hora en que, dentro del plazo estipulado en el contrato, se elaborará el finiquito de obra. De existir desacuerdos entre las partes respecto a éste o si el contratista no acude para su elaboración en la fecha señalada para tal propósito, se procederá a elaborarlo considerando la propuesta de finiquito que haya preparado la supervisión. El residente comunicará su resultado al contratista dentro de un plazo de 10 días naturales contados a partir de su emisión. Una vez notificado el resultado de dicho finiquito al contratista, éste tendrá 15 días naturales a partir de la fecha en que lo haya recibido para hacer la reclamación correspondiente. La supervisión recibirá y revisará la reclamación en un plazo no mayor a 15 días naturales a partir de la recepción de la notificación. Al término del plazo referido, la supervisión entregará al residente la reclamación revisada con su opinión por escrito, con el propósito de que resuelva lo conducente en un plazo no mayor a 15 días naturales. 4.5. Acta administrativa Una vez firmado el finiquito de la obra, la supervisión elaborará el acta administrativa prevista, que dará por terminados los derechos y obligaciones de las partes en el contrato de obra, salvo que la liquidación de los saldos que resulten del finiquito se realicen dentro de los 15 días naturales siguientes a su firma, en cuyo caso, éste podrá utilizarse como el acta administrativa, debiendo agregar únicamente una manifestación por las partes de que no existen otros adeudos y por lo tanto se darán por terminados los derechos y obligaciones que genera el contrato de obra. La supervisión entregará al residente el acta administrativa para su revisión y formalización. 4.6. Auditorías La supervisión dará respuesta a todas las auditorías internas y externas que se puedan presentar en la obra hasta un año después de cerrada ésta.

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5. INFORMES

6. MEDICIÓN

La supervisión elaborará los informes que a continuación se indican y los entregará al residente en tres tantos dentro de los 6 días naturales siguientes al término del periodo que comprendan.

Cuando los trabajos de supervisión se ejecuten por contrato bajo los términos de referencia de esta norma, se medirán como sigue:

5.1. Informes quincenales Los informes quincenales reflejarán claramente el estado que guarde la obra y su costo total estimado en la fecha en que se emitan, y contendrán una estimación de las obras adicionales que puedan surgir durante el periodo que comprendan.

6.1. Precios unitarios Cuando el pago sea por precios unitarios: 6.1.1. Revisión de proyecto

Los trabajos de revisión de proyecto, ejecutados por la supervisión, se medirán tomando como unidad el lote, una vez que el residente reciba el dictamen correspondiente. 6.1.2. Supervisión de obra

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5.2. Informes mensuales Los informes mensuales contendrán el avance físico por concepto de obra, el factor de ponderación por concepto según su importancia relativa previamente acordada, el avance físico ponderado por concepto y avance físico general, el avance de la obra en términos financieros y su comparación con el programa del contratista, el número y tipo de la maquinaria mayor existente en la obra, su disponibilidad y su grado de utilización, comparado con lo propuesto por la contratista en el programa de utilización de maquinaria; los resultados estadísticos en el control de calidad y de la verificación de las líneas y niveles, los controles del impacto ambiental y de seguridad, así como un informe fotográfico con los aspectos más relevantes de la obra, destacando las desviaciones respecto al programa de obra, emitiendo un juicio sobre sus posibles causas y medidas correctivas, y proponiendo los ajustes necesarios al programa para lograr el término de los trabajos en la fecha prevista, con la calidad especificada y al costo presupuestado, así como las modificaciones o ajustes al proyecto que juzguen convenientes. 5.3. Informe final El informe final de cierre de los trabajos de supervisión que se elabore al concluir el cierre de obra contendrá, como mínimo, la descripción general de la obra ejecutada y los resultados obtenidos, la reseña de todos los trabajos, tanto los realizados por el contratista como los ejecutados para la revisión de los proyectos, la supervisión de obra y el cierre de ésta, así como la relación de los documentos incluidos en el archivo maestro. VÍAS TERRESTRES 78 julio-agosto 2022

Los trabajos de supervisión de obra, ejecutados por la supervisora durante el plazo pactado en el contrato respectivo y el plazo ampliado, se medirán tomando como unidad el día natural de supervisión de obra una vez que se hayan recibido todos los informes. 6.1.3. Cierre de obra

Los trabajos para el cierre de la obra, ejecutados por la supervisión, se medirán tomando como unidad el lote una vez que se hayan recibido todos los informes.

7. BASE DE PAGO Cuando la supervisión se ejecute por contrato, en la integración de los precios para cada concepto de trabajo, si estos se pagan a precios unitarios o para cada partida si se pagan a precio alzado, se considerará lo siguiente: 7.1. Personal Corresponde al importe por concepto de personal, calculado con base en la plantilla propuesta por la supervisora o, en su caso, la plantilla establecida en los términos de referencia de esta norma, mediante los salarios reales mensuales y el factor mensual de utilización del personal. 7.2. Gastos de operación Comprende todos los gastos de operación para la ejecución de los trabajos de supervisión, como el transporte de ida y vuelta desde su base hasta el sitio de la utilización de los equipos de oficina, de ingeniería y laboratorio, los insumos y materiales que sean indispensables para la ejecución de todos los trabajos, los gastos de viaje, viáticos y pasajes del personal directivo y asesores externos.

Se podrá pactar dentro del contrato de supervisión que la supervisora presente por separado el costo directo de la mano de obra y el costo indirecto, los gastos operativos necesarios para el alojamiento, alimentación y transporte del personal de servicios. Los gastos que se realicen bajo este concepto podrán pagarse, dentro del mismo contrato, en forma específica, y se debe justificar su reembolso mediante la comprobación correspondiente, o bien, por medio de una cuota fija por alojamiento y alimentos, reconociendo por separado los pasajes. En el contrato de la supervisión se establecerá expresamente la forma y los plazos de pago, y se deberá fijar, en su caso, los tabuladores o cuotas que habrán de aplicarse. 7.3. Rentas Incluye las rentas de los equipos de oficina, ingeniería, laboratorio y transporte, así como las rentas y servicios de las instalaciones para oficinas, campamento y laboratorio de la supervisión.

8. ESTIMACIÓN Y PAGO Cuando la supervisión se ejecute por contrato y haya un anticipo pactado, éste se pagará y amortizará entendiendo lo indicado en el contrato, y los trabajos ejecutados se pagarán considerando que: 8.1. Pagos El pago a la supervisión se hará de acuerdo con el programa de montos mensuales de ejecución de los trabajos, mediante la elaboración de las estimaciones correspondientes, las que tienen por objeto establecer el importe de los trabajos por pagar. 8.2. Estimaciones La elaboración, presentación, revisión, conciliación, autorización y pagos de las estimaciones se sujetará a la forma y los plazos establecidos por contrato. Las fechas de aceptación y firma por el supervisor y el residente, se harán constar en la bitácora de supervisión y en las propias estimaciones. La supervisión elaborará las estimaciones de supervisión y las entregará al residente dentro de los 6 días naturales a la fecha de corte establecida en el contrato respectivo, junto al dictamen de revisión de proyecto, con los informes mensuales de super-

visión respectivos o, en su caso, el informe final, según corresponda, que garanticen que los trabajos de supervisión fueron ejecutados de acuerdo con los términos de referencia y conforme a lo indicado en el inciso Trabajos de supervisión. Solamente se estimarán trabajos que hayan sido medidos conforme a lo señalado en el inciso Medición de la supervisión. El importe que se aplique en las estimaciones incluye la remuneración o pago total que se debe cubrir a la supervisión por todos los gastos directos e indirectos que originen sus trabajos, el financiamiento, la utilidad y por todas las obligaciones previstas en el contrato de supervisión. De las estimaciones que se cubran a la supervisión se les descontarán los derechos que procedan por la prestación del servicio de inspección, vigilancia y control de los servicios contratados. La estimación final de los trabajos de supervisión será global, e incluirá todos los conceptos de trabajos ejecutados que se paguen por precios unitarios o todas las partidas que se paguen a precio alzado, desde el inicio hasta la terminación de la prestación de los servicios, así como la deducción de los pagos efectuados mediante las estimaciones parciales. 8.3. Contrato a precios unitarios Cuando los trabajos de supervisión se paguen a precios unitarios, la supervisión recibirá, como pago total por la ejecución satisfactoria de los trabajos en un determinado periodo, el importe que resulte de aplicar los precios unitarios a las cantidades de trabajo efectivamente realizadas. Los precios unitarios que se consignen en el contrato de supervisión permanecerán fijos hasta la terminación de los trabajos contratados. Los costos sólo pueden ser revisados y ajustados en casos y bajo las condiciones previstas en dicho contrato. Cuando los trabajos de supervisión se paguen por precios unitarios, ninguna de las diferencias que pudieran resultar en las cantidades de trabajo establecidas en el contrato respectivo justificará modificación alguna a los precios unitarios respectivos. 8.4. Contrato a precio alzado Cuando los trabajos de supervisión se paguen a precio alzado, la supervisión recibirá el monto contra-

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tado como pago total por la ejecución satisfactoria de los trabajos. Si en el contrato respectivo se pactaron pagos parciales por metas alcanzadas en un determinado periodo, recibirá el importe acordado por meta conseguida de acuerdo con el programa establecido en el contrato de supervisión. Los trabajos de supervisión que se paguen a precio alzado no son susceptibles de modificación en monto o plazo ni están sujetos a ajustes de costos, excepto si se presentan circunstancias económicas de tipo general que sean ajenas a la responsabilidad de las partes. 8.5. Sanciones En el caso de que la supervisión no cumpla con el programa de ejecución o la calidad de los servicios contratados, las sanciones que procedan de acuerdo con el contrato se aplicarán en la estimación que corresponda al periodo en el cual se incurrió en el incumplimiento.

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8.6. Finiquito El importe establecido en el contrato de supervisión para los servicios de cierre de obra, que se presentará después de que se haya terminado, será pagado una vez que se efectúe la recepción de obra de la supervisión como parte del finiquito de dicho contrato. Para dar por terminados, parcial o totalmente, los derechos y obligaciones asumidos por las partes, se elaborará el finiquito del contrato de la supervisión de acuerdo con lo establecido en el contrato, anexando el acta de recepción de los servicios contratados y tomando en cuenta que: Se le notificará a la supervisión por escrito la fecha, hora y el lugar en que, dentro del plazo estipulado en el contrato respectivo, se elaborará el finiquito, y la supervisora tendrá la obligación de acudir. De existir desacuerdo entre las partes respecto al finiquito o si la supervisora no acude para su elaboración en la fecha a que se refiere el párrafo anterior, se procederá a elaborarlo, y deberá comunicar su resultado a la supervisora dentro de un plazo de 10 días naturales contados a partir de su emisión. Una vez notificado a la supervisora el resultado de dicho finiquito, ésta tendrá un plazo de 15 días naturales a partir de la fecha de recepción de la notificación para hacer por escrito la reclamación corresponVÍAS TERRESTRES 78 julio-agosto 2022

diente. Si transcurrido ese lapso la supervisora no presenta reclamación alguna, se considerará que el finiquito ha sido aceptado definitivamente por ella y perderá el derecho a ulterior reclamación. En su caso, el residente recibirá dicha reclamación y emitirá su resolución definitiva en un plazo no mayor a 30 días naturales. Una vez realizado el finiquito de los trabajos, se dará por terminado el contrato de supervisión, dejando únicamente subsistentes las acciones que deriven del finiquito, así como las garantías que se contemplan en el contrato, por lo que no será factible que la supervisora presente reclamación alguna de pago con posterioridad a su formalización. Cuando la liquidación de los saldos se realice dentro de los 15 días naturales siguientes a la firma del finiquito, éste podrá utilizarse como el acta administrativa que da por terminados los derechos y obligaciones de las partes en el contrato de supervisión, debiendo agregar únicamente una manifestación de las partes de que no existen otros adeudos y, por lo tanto, se darán por terminados los derechos y obligaciones que genera el contrato respectivo. Al no ser factible la liquidación indicada, se procederá a elaborar el acta administrativa prevista en el contrato. El pago de las estimaciones o del finiquito del contrato de supervisión no libera a la supervisora de la responsabilidad respecto a la ejecución de los servicios contratados, por lo que se reserva el derecho de reclamarle responsabilidad por negligencia o incapacidad técnica. 8.7. Rescisión del contrato Por razones justificadas o por razones de interés general se puede suspender temporalmente o terminar anticipadamente el contrato, así como determinar la rescisión administrativa del mismo cuando ocurra la contravención de las disposiciones, lineamientos, bases, procedimiento, requisitos establecidos y demás disposiciones administrativas sobre la materia o por el incumplimiento de cualquiera de las obligaciones de la supervisora que se estipulen en dicho contrato.

9. RECEPCIÓN DE LA SUPERVISIÓN Una vez concluidos, la recepción de los trabajos de supervisión se efectuará como sigue:

La supervisora notificará por escrito la terminación de los trabajos. Se verificará, dentro del plazo acordado en el contrato, que se hayan ejecutado de acuerdo con los términos de referencia señalados, y se levantará un acta donde se haga constar su recepción. 9.1. Expediente En el acta de recepción de los servicios de supervisión contratados se integrarán la bitácora de supervisión, el acta de recepción total de la obra con sus anexos y el expediente completo de la supervisión, que, como mínimo, contendrá la siguiente información: a. El dictamen de la revisión del proyecto b. Todos los informes correspondientes c. Todas las estimaciones de supervisión y finiquito d. Toda la correspondencia que se haya generado entre la supervisión y el residente con motivo de los trabajos de supervisión

10. SANCIONES Cuando la supervisión incumpla con cualquiera de las obligaciones que a su cargo se deriven del mismo o cause a la contratante daños y prejuicios por negligencia o incapacidad técnica, por no ajustarse a lo señalado en el contrato respectivo o por la inobservancia a las instrucciones que le dé por escrito la contratante, así como por cualquier violación a las disposiciones legales y reglamentarias aplicables, se hará acreedora a las sanciones establecidas en el propio contrato, de acuerdo con lo siguiente:

La contratante retendrá el pago de cualquier estimación presentada por la supervisión hasta que éste subsane dicho incumplimiento, en cuyo caso, las cantidades retenidas no generarán intereses a favor de la supervisión. Si la supervisión, adicionalmente, causa daños y perjuicios a la contratante, debidamente comprobados, ésta evaluará el monto de los mismos y lo deducirá de las estimaciones de supervisión por trabajos ejecutados pendientes de cubrirse. Si dichas estimaciones no fueran suficientes, la supervisión pagará a la contratante la cantidad faltante dentro del plazo que ésta le señale al efecto. De no hacerlo dentro del término señalado, la contratante podrá hacer efectivas las garantías que se encuentren vigentes hasta por el monto total de las mismas.

11. REFERENCIAS Fundamentos para la Contratación y Ejecución de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las Mismas, N-LEG-1. Ejecución de Proyectos y Consultorías, N-LEG-2 Ejecución de Obras, N-LEG-3. Ejecución de Supervisión de Obras, N-LEG-4. Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las Mismas y su Reglamento, N-LEG-6-.01.

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PRIMER SEMINARIO INTERNACIONAL “IMPACTO AMBIENTAL EN LAS VÍAS TERRESTRES” 25 AL 28 DE MAYO DE 2022

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Del 25 al 28 de mayo del 2022, en el “Centro Cultural y de Convenciones Bicentenario” de la ciudad de Durango se llevó a cabo el Primer Seminario Internacional “Impacto Ambiental en las Vías Terrestres”. El objetivo central de este encuentro fue hacer ingeniería de vías terrestres para la vida sustentable y en armonía con la naturaleza. Estuvo dirigido a ingenieros, biólogos, investigadores, estudiantes y demás especialistas del ramo. El evento se celebró con éxito gracias al apoyo de la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes (SICT), y en particular, de la Subsecretaría de Infraestructura, así como a la Delegación Durango, que constituyó un excelente anfitrión, y a la organización tan satisfactoria realizada por parte de la AMIVTAC nacional y estatal. Convocado por la Delegación AMIVTAC Durango y el Comité Técnico de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la AMIVTAC, el Seminario se estructuró y desarrolló como un foro para el intercambio de conocimientos, experiencias y buenas prácticas en temas relevantes como la ecología de carreteras, impactos y mitigaciones ambientales en vías terrestres, conectividad y pasos de fauna, gestión de proyectos ambientales, y supervisión ambiental. El mensaje inaugural del maestro Jorge Nuño Lara, Subsecretario de Infraestructura de la SICT, fue transmitido por el Lic. Héctor López Leal. En las jornadas técnicas se reflexionó sobre el contenido profundo y sabio de la histórica Carta del Gran Jefe Seattle, de la tribu de los Swamish: “La Tierra no pertenece al hombre, el hombre pertenece a la Tierra. No fue el hombre el que tejió la trama de la vida, él VÍAS TERRESTRES 78 julio-agosto 2022

es sólo un hilo de la misma. Todo cuanto haga con la trama se lo hará a sí mismo”. El seminario tuvo inicio con la conferencia dictada por el Ing. Rafael Sarmiento Álvares, Secretario de Obras Públicas del Gobierno del Estado de Durango, dirigida a los estudiantes y futuros ingenieros. Al finalizar la conferencia se realizó un concurso estudiantil regional. Los conferencistas y ponentes, especialistas nacionales y extranjeros, definieron los distintos tipos de impactos ambientales que se producen durante las etapas de ejecución de una obra y propusieron estrategias para prevenir, mitigar y corregir posibles alteraciones y daños, con las siguientes recomendaciones: a) Considerar que todas las obras de infraestructura de vías terrestres producen distintos tipos de impactos ambientales que deben ser evaluados técnicamente; b) Incluir e incorporar criterios y consideraciones ambientales desde las etapas más tempranas de planeación, trazado y diseño; c) Situar como objetivo principal de la evaluación ambiental, descubrir de manera individual y en conjunto todos los posibles impactos de la obra; d) Considerar que los impactos ecológicos más frecuentes provocados por las obras de infraestructura de vías terrestres son la fragmentación de ecosistemas, generación de barreras que dificultan o impiden el movimiento de fauna y flora, dispersión de especies exóticas, disminución de las poblaciones de especies de flora y fauna nativa y alteraciones de los ciclos hidrológicos; e) La evaluación de impacto ambiental debe dictarse en términos de establecer obligatoriedad ineludible de mitigar todas

las afectaciones producidas al ejecutarse la obra; f) En la ejecución de toda obra de vías terrestres deben implementarse acciones de vigilancia y control sobre el cumplimiento de las medidas de mitigación. En particular, los ponentes hicieron los siguientes planteamientos: — Los corredores biológicos son dinámicos, deben garantizar conectividad entre paisajes, ecosistemas, especies, genes y hábitat para la conservación de la biodiversidad y los procesos ecológicos y sociales. — La consultoría ambiental es el enlace entre la ciencia y la tecnología, enfocada en el análisis, planeación, costeo, diseño, gestión, supervisión y acompañamiento de los proyectos. La adecuada planeación y diseño de las medidas de mitigación es fundamental en la ejecución de las obras. — La fragmentación de hábitats es una de las principales causas de pérdida de biodiversidad a nivel global, y el cambio climático exacerba este problema. Señalética, reductores de velocidad y pasos de fauna la solución. — Como fases de planificación ambiental se proponen las siguientes. Primera: planificación previa a la aprobación del proyecto, examen de aspectos medioambientales, recolección de datos. Segunda: construcción, inicio de los informes de cumplimiento, cómo retroalimenta el diseño del proyecto la información recabada. Tercera: operación, control y monitoreo medioambiental. Cuarta: operación de la red y supervisión en el aspecto medioambiental. — Los principales impactos negativos son la degradación de la calidad de agua, mortalidad de animales, fragmentación y barreras contra movilidad, especies invasoras, pérdida de terrenos y deforestación. — Se debe realizar una evaluación integrada para identificar los impactos, riesgos y oportunidades ambientales y sociales de los proyectos; participación comunitaria basada en la divulgación de la información del proyecto y la consulta con las comunidades locales, y el manejo del desempeño ambiental y social durante el transcurso del proyecto. — Tenemos derecho a un ambiente sano y ecológicamente equilibrado, pues la ciudadanía tiene

—

derecho a la protección de su salud, ambiente y seguridad. Sobre el cumplimiento de las medidas de mitigación, se plantearon tres etapas. Antes de la obra: estudios, programas, fianzas, ejecución de acciones y obras ambientales, validación de la supervisión ambiental, obtención de autorizaciones estatales y municipales, permisos de derribo. Durante la obra: ejecución de programas y obras ambientales, supervisión, informes a nivel federal, estatal y municipal. Después de la obra: monitoreo ambiental, mantenimiento de sitios reforestados, informes anuales de seguimiento. La apertura de carreteras causa efectos negativos sobre el ambiente, cuya identificación y evaluación es importante porque permite diseñar estrategias que eviten, mitiguen y compensen estos impactos. Los principales efectos de la infraestructura vial sobre la biodiversidad son la dispersión de especies invasoras, destrucción y fragmentación de hábitats, atropellamiento de fauna, deforestación, barrera recursos, reproducción, aislamiento de poblaciones, contaminación del agua, aire, suelo, sonora y lumínica. El efecto más importante que el calentamiento global ha generado sobre nuestro planeta es el cambio climático, cuyas consecuencias han sido, en muchos casos, catastróficas. Fenómenos como las sequías, las inundaciones, huracanes, etc., han impactado negativamente a la agricultura, los bosques, las playas y a los sistemas de energía y de transporte.

Como parte de las actividades de este Seminario, se llevó a cabo el tradicional programa de acompañantes, gracias al cual fue posible disfrutar de algunos de los atractivos del estado de Durango, como la visita a Mexiquillo, el recorrido en tranvía por el centro de la ciudad y la travesía en Ferrería. Además, todos los asistentes fueron invitados a pasar una tarde en el parque Paseo del Viejo Oeste, donde se organizó un espectáculo exclusivo para los participantes del Seminario. También estuvieron todos convocados a la comida de clausura. El evento finalizó con la plantación simbólica de mil árboles donados por la delegación AMIVTAC Durango para la presa Garabitos.

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NUEVO TRATAMIENTO SUPERFICIAL DE RÁPIDA APERTURA AL TRÁFICO Y FÁCIL APLICACIÓN ING. RAYMUNDO BENÍTEZ LÓPEZ Ingeniero Químico por la Universidad Michoacana de San Nicolás de

Hidalgo (UMSNH). Investigador en el área de asfalto, diseño y aplicación en QUIMIKAO S.A. de C.V.

ING. JUAN MANUEL ROJAS SALA Ingeniero Civil por la Universidad Autónoma de Chiapas, Director de Proyecto en la GS de la APP Arriaga-Tapachula, Perito Profesional y Maestro en Vías Terrestres.

1. RESUMEN La durabilidad de un pavimento asfáltico depende de numerosos factores que van desde el correcto diseño de la estructura en función de la cantidad, tipo y magnitud de cargas de tránsito que soportará, hasta el cuidado de la superficie del pavimento con tratamientos aplicados en el momento correcto para un tipo específico de daño. Uno de los tratamientos superficiales más utilizados en muchos países es la microsuperficie (microaglomerado), dado que corrige varios problemas que se presentan en los pavimentos, como la deformación permanente, fisuras y el agrietamiento ligero. Este tratamiento se aplica tanto en calles y avenidas de las ciudades y zonas urbanas, como en autopistas de alto tránsito, restaura el nivel de servicio de la superficie del pavimento existente y ofrece una rápida apertura al tráfico después de haber sido aplicado. Sin embargo, este tratamiento se limita a la utilización de un determinado tipo de agregados, una emulsión asfáltica diseñada para una condición específica (agregado y clima) y un cierto tipo de maquinaria especializada para su aplicación; por eso, este trabajo de

ING. ÁLVARO GUTIÉRREZ MUÑIZ Ingeniero Químico por la Universidad de Guadalajara. Investigador en el área de asfaltos en QUIMIKAO S.A. de C.V.

investigación se enfoca en resolver las limitaciones de la tecnología de la microsuperficie empleando un nuevo tratamiento superficial como alternativa, que consiste en aplicar con la maquinaria estándar empleada habitualmente en la construcción de mezclas asfálticas en caliente, una mezcla asfáltica tibia fabricada con un asfalto especial con alto punto de reblandecimiento y baja viscosidad a las temperaturas entre 100° y 160 °C, y con una gran variedad de agregados, ya sea con la misma composición granulométrica que la microsuperficie, si se requiere un centímetro de espesor de mezcla compacta, o con otras granulometrías para espesores y macrotexturas mayores. En este estudio presentamos la aplicación de este nuevo tratamiento superficial en el estado de Chiapas, donde fue colocada una mezcla asfáltica entre 1.5 y 2.5 cm de espesor aplicada sobre una base estabilizada con asfalto espumado.

2. INTRODUCCIÓN Un pavimento asfáltico es una estructura en capas, de las cuales, la última en los flexibles es una mezcla compactada de asfalto y agregado mineral con

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78 42

determinada composición granulométrica. Esta mezcla asfáltica con una determinada densidad ajustada a un 4 % de vacíos de aire logra una larga duración del pavimento flexible. Para prolongar esta vida de servicio, es necesario proteger dicha carpeta estructural con tratamientos superficiales aplicados en el momento oportuno para un tipo de necesidad específica según el daño a prevenir o a reparar, que puede ser fisura o agrietamiento muy ligero, desprendimiento de agregado, deformación permanente o grietas severas. Por esa razón, los tratamientos superficiales son esenciales para resolver estos problemas y prolongar la vida útil de las carreteras. Dentro de los tratamientos superficiales tenemos el riego de emulsión asfáltica, el riego de sello, el doble riego de sello, el Cape Seal, el Slurry Seal, la microsuperficie y las carpetas delgadas (thin layer aplicadas en caliente). Podemos decir que todos estos tratamientos son igual de importantes, pero ayudan a corregir diferentes problemas de la carpeta asfáltica, por lo que el mejor tratamiento superficial será aquel que corrija el problema específico que presenta la carpeta asfáltica en ese momento, con la menor invasión u obstrucción de la vía.

3. DESCRIPCIÓN DEL NUEVO TRATAMIENTO SUPERFICIAL Este nuevo tratamiento superficial consiste en aplicar una mezcla asfáltica tibia que puede tener desde uno hasta 2.5 cm de espesor ya compactada, y que se puede fabricar con una gran variedad de VÍAS TERRESTRES 78 JULIO-AGOSTO 2022

agregados. Éstos pueden tener la misma composición granulométrica que la microsuperficie (microaglomerado) para carpetas de un centímetro de espesor y texturas suaves o granulometrías discontinuas para espesores mayores a un centímetro, y texturas friccionantes o con mayor macrotextura. Este nuevo tratamiento requiere un asfalto modificado con aditivos que le proporcionen las propiedades de un alto punto de reblandecimiento y una muy baja viscosidad a temperaturas entre 100° y 160 °C, para poder compactar estos bajos espesores de la mezcla. Una vez que se coloca sobre el pavimento la mezcla asfáltica tibia, permite una apertura al tránsito entre 15 y 30 minutos, y puede aplicarse a cualquier hora del día o de la noche, no requiere un modelo especial de máquina extendedora (Finisher), y se podrá aplicar a temperaturas que oscilan entre los 130° y 150 °C, para su posterior compactación con rodillo metálico a temperaturas que varíen en un rango de entre 100° y 130 °C. Esta mezcla corrige problemas de rodera, aumenta el coeficiente de fricción y reduce el índice de regularidad internacional IRI de la carpeta asfáltica existente; puede colocarse sobre la superficie de una base estabilizada, sobre una mezcla asfáltica o sobre un concreto hidráulico, realizando previamente un tratamiento de limpieza en conjunto con la aplicación de un riego de liga con emulsión asfáltica de rompimiento rápido. Por ser un tratamiento superficial, su objetivo es proteger la carpeta asfáltica contra el desgaste por tránsito y los daños del medioambiente, por lo tanto, se considera que no aporta resistencia a la estructura del pavimento. El asfalto que debe utilizarse en este nuevo tratamiento superficial ha de ser uno especial, compuesto de un asfalto base tipo AC-20 o EKBE, junto con aditivos particulares que producen una modificación reológica en el asfalto, reducen la viscosidad del AC-20 y/o EKBE a temperaturas entre 110° y 160 °C, y aumentan el punto de reblandecimiento de éstos. La cantidad de los aditivos agregados a estos tipos de asfaltos deberá ser la que permita que el asfalto ya modificado cumpla con los requisitos de control de calidad mostrados en la TABLA 1. TABLA 1. Requisitos de control de calidad del asfalto modificado para este nuevo

tratamiento superficial. Prueba

Método de prueba

Especificación

N-CMT

AASHTO

ASTM

M·MMP·4·05·005

T-316

D 4402

Máximo 0.350

M·MMP·4·05·025

T-315

D 7175

Mínimo 1.0

Punto de reblandecimiento (°C)

M·MMP·4·05·009

T-53

D 36

Mínimo 95

Ángulo de fase a 82 °C (°)

M·MMP·4·05·025

T-315

D 7175

Máximo 75

Penetración a 25 °C (dmm)

M·MMP·4·05·006

T–M-20-70

D 946

Mínimo 40

Viscosidad rotacional a 135°C (Pa s) G*/sen δ a 82°C (KPa)

La razón por la que este nuevo tratamiento superficial requiere un asfalto con baja viscosidad a temperaturas entre 110° y 160 °C obedece a que la mezcla asfáltica puede ser manipulada y compactada a temperaturas entre 100° y 140 °C, dado que se coloca con un espesor tan delgado (entre 1.0 y 2.8 cm) antes de ser compactada, se enfría rápidamente. Si se utilizara un asfalto tipo EKBE, AC-20 o uno modificado con los polímeros tradicionales existentes en el mercado, sería prácticamente imposible manipular esta mezcla en espesores bajos y a bajas temperaturas, y si se intentara, la mezcla asfáltica se tendría que calentar a muy altas temperaturas, lo que degradaría tanto el asfalto como los polímeros empleados. El asfalto propuesto en este estudio presenta bajas viscosidades a altas temperaturas, está modificado con la combinación de 3 aditivos, donde el aditivo A es una amidoamina, el aditivo B es una poliamina de sebo, y el aditivo C es un alquil éster fosfato. En la TABLA 2 se muestran las estructuras químicas de los aditivos A, B, y C utilizados en este estudio. TABLA 2. Estructura química de los aditivos utilizados en este estudio. Aditivo

Estructura química de la molécula del aditivo N-Alquil Sebo Amido Tetrapropilen Tetramina

N-Sebo Alquil Dipropilen Triamina

N-Alquil Éster Fosfato

EI Instituto del Asfalto de USA, en sus procedimientos de diseño de mezclas asfálticas para fabricar los especímenes en el laboratorio, utiliza los rangos de equiviscosidad-temperatura para la determinación de la temperatura de mezclado y compactación, basados en la viscosidad del asfalto. Estos rangos de viscosidad son de 0.17 ± 0.2 pascalsegundo para temperaturas de mezclado, y de 0.28 ± 0.3 pascal-segundo para temperaturas de compactación. Suele elaborarse una gráfica de viscosidad versus temperatura que facilita la determinación de estos parámetros.

En el presente estudio se hicieron estas gráficas y se observó que el asfalto modificado con los aditivos no manifestaba las reducciones de viscosidad que ocurrían en la aplicación en campo, y por eso se desarrolló un nuevo método, que consiste en la medición de la viscosidad de un mástico elaborado con la mezcla de 70 % de material que pasa la malla #200 (este fino es del material con que se realizará la mezcla asfáltica), con 30 % de asfalto. Esta mezcla se hace a la temperatura de 160 °C y el mástico obtenido se coloca en un molde de 30 mm de diámetro para después medir su viscosidad en un rango de temperatura entre 90° y 150 °C utilizando el reómetro de corte dinámico (DSR). En la GRÁFICA 1 podemos apreciar cómo el mástico fabricado con asfalto especial (modificado con los aditivos A, B y C propuestos en este estudio) presenta una viscosidad menor que el fabricado con asfalto EKBE, tal como sucede en campo. La FIGURA 1 muestra la facilidad de manejo de la mezcla asfáltica tibia por parte de los trabajadores de la obra, hasta temperaturas cercanas a los 110 °C, que es ideal para este tratamiento. Esta propiedad se debe a los aditivos. Los aditivos A, B y C del asfalto proporcionan una mezcla asfáltica que puede ser manipulada por la máquina extendedora (Finisher) a temperaturas mínimas de 120 °C, tal como lo muestra la FIGURA 2.

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Equipo: reómetro de corte dinámico Geometría: platos paralelos de 25 mm de diámetro Apertura entre platos: 1000 micras Apertura de corte: 1050 micras Rango de barrido de temperatura: 90°-150 °C Temperatura inicial: 90 °C Velocidad de calentamiento: 3.50 °C/min Velocidad de deformación: 1.00 s-1

GRÁFICA 1. Viscosidad del mástico fabricado con el asfalto EKBE y con asfalto modificado con los aditivos A, B y C.

78 44 FIGURA 1. Trabajo manual con la mezcla en la APP tramo

FIGURA 3. Temperatura mínima de compactación de 95 °C

carretera Arriaga-Tapachula, donde se pudo manipular con temperaturas mínimas de 110 °C.

de la mezcla asfáltica tibia para este tratamiento.

FIGURA 2. Apariencia de la mezcla asfáltica tibia en el sinfín de la extendedora.

Los aditivos A, B y C en el asfalto proporcionan a la mezcla asfáltica la característica de que puede ser compactada hasta temperaturas mínimas de 95 °C. VÍAS TERRESTRES 78 JULIO-AGOSTO 2022

FIGURA 4. La mezcla asfáltica puede ser aplicada con un espesor mínimo de 1.2 cm por la extendedora (Finisher).

Esta misma propiedad del asfalto permite que la mezcla se pueda colocar a espesores mínimos de 1.2 cm antes de compactar. Este asfalto debe de tener un alto módulo y beneficiar la mezcla a las temperaturas entre 50° y 70 °C para evitar problemas de deformación permanente y de IRI alto. Para ello, las propiedades que debe de tener el asfalto a estas temperaturas son un mayor grado de desempeño (PG), alto punto de reblandecimiento (M·MMP·4·05·009) y un bajo valor del ángulo de fase (AASHTO T-315-06). La FIGURA 5 muestra cómo la temperatura de la superficie del pavimento es muy diferente a la temperatura ambiente, que son las características que requiere el asfalto para una carpeta tan delgada.

TEMPERATURA AMBIENTE 37 °C

La TABLA 3 muestra los diferentes puntos de reblandecimiento con diferentes formulaciones. Podemos apreciar que el mayor punto de reblandecimiento se obtuvo con la formulación 4, y al compararlo con el punto de reblandecimiento del asfalto proveniente del residuo por evaporación de una emulsión típica de microsuperficie, resulta que el asfalto con la formulación 4 es prácticamente el doble, con lo que se obtuvo una mezcla asfáltica más resistente a la deformación permanente a altas temperaturas en el pavimento. Esta sería una de las principales ventajas de usar esta invención respecto a una microsuperficie.

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ALTO FIGURA 5. Diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura de la

superficie de la carpeta asfáltica. TABLA 3. Efecto de los aditivos en la evaluación del punto de reblandecimiento del asfalto. Aditivo A (%)

Aditivo B (%)

Aditivo C (%)

Asfalto EKBE

0.0

Residuo de una emulsión asfáltica para microsuperficie

0.0

2.0

0.0

No. de fórmula

Punto de reblandecimiento °C

0.0

3.0

0.0

0.5

3.5

1.0

0.5

103

3.5

4.0

0.5

También es importante que el asfalto presente la propiedad de recuperación elástica a las temperaturas entre 45° y 80 °C, para que el tratamiento disminuya la deformación permanente y el IRI. Esto lo podemos verificar al medir en el asfalto el ángulo de fase a estas temperaturas. En la GRÁFICA 2 podemos apreciar que los aditivos A, B y C agregados al asfalto (formulación 4) disminuyen el ángulo de fase respecto al asfalto EKBE a estas temperaturas, lo que crea un asfalto más elástico. Otra propiedad que el asfalto debe tener para que este tratamiento sea capaz de corregir los problemas de deformación permanente y de IRI de la carpeta asfáltica donde sea colocado, es un alto valor de módulo de corte complejo G*, y un alto valor en la relación G*/sen δ a las temperaturas entre 50° y 80 °C. En la TABLA 4 podemos apreciar las propiedades reológicas del asfalto de la formulación 4 de la TABLA 3, y se presentan altos valores de G* y de G*/sen δ, que lograron un asfalto PG 82. Además, la relación G’/G’’ a 82 °C es igual a 0.85, lo cual significa que la componente elástica es muy similar a la viscosa, y así se consiguió un asfalto con gran recuperación elástica.

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GRÁFICA 2. Reducción del ángulo de fase del asfalto a altas temperaturas debido

a la acción de los aditivos, creando un comportamiento más elástico. TABLA 4. Propiedades reológicas del asfalto EKBE y de éste modificado con los

aditivos A, B y C, según formulación 4, valores se obtenidos conforme a la norma AASHTO T-315-06. Asfalto EKBE PG 64 más 3.5 % Aditivo A + 1.0 % Aditivo B + 0.5 % Aditivo C (Formulación 4 de la tabla 3) Temperatura °C

G*/sen δ KPa

11.26

G’ Pa

G’’ Pa

G* Pa

63.71

4470

9048

10 090

6.383

62.60

2608

5032

5667

3.970

60.97

1684

3035

3471

2.790

58.52

1243

2030

2380

2.018

55.47

942.4

1370

1662

1.745

49.68

860.7

1014

1330

VÍAS TERRESTRES 78 JULIO-AGOSTO 2022

Otra propiedad que el asfalto debe tener para que esta aplicación pueda ser más duradera, es que sea resistente a la oxidación, sobre todo en la etapa de mezclado y compactación, que es donde ocurre la oxidación a mayor velocidad, debido a que la capa de asfalto que envuelve al agregado es de tan sólo 10 micras, y está en contacto con el oxígeno a altas temperaturas. En la TABLA 5 se muestran los valores reológicos después de la prueba de RTFO (AASHTO T 240-06) del asfalto EKBE modificado con los aditivos de este estudio, según fórmula 4 de la TABLA 3. Podemos apreciar cómo el asfalto con aditivos incrementa muy poco sus propiedades reológicas después de la prueba de RTFO, ya que el índice de envejecimiento es en promedio 1.83, mientras que el asfalto EKBE tiene un promedio de 4.25, y el asfalto de USA, uno de 3.1. Además, el asfalto debe poseer la propiedad de evitar el reflejo de las grietas existentes en la carpeta de rodadura donde es aplicada, y que a temperaturas inferiores a 25 °C tenga la misma o menor rigidez que el asfalto tipo AC-20 y/o EKBE. Esto lo podemos evaluar mediante la medición del módulo de corte complejo (G*) o la penetración a 25 °C, por lo que al utilizar los aditivos es necesario tener en cuenta la proporción en que éstos se aplican para obtener altos valores de penetración y bajos valores de G* a 25 °C respecto al asfalto tipo AC-20 y/o EKBE. En la TABLA 6 se puede observar el efecto de cada uno de los aditivos y de la mezcla de éstos en la medición de la penetración

TABLA 5. Propiedades reológicas del asfalto EKBE modificado con los aditivos A, B y C, según formulación 4 después de la prueba de RTFO (AASHTO T 240-06). Asfalto EKBE PG 64 más 3.5% Aditivo A + 1.0% Aditivo B + 0.5% Aditivo C después de RTFO G*/sen δ KPa

Temperatura °C

G’ Pa

G’’ Pa

G* Pa

Índice de envejecimiento G* RTFO/G* Original

23.63

63.18

9517

18 820

21 090

2.09

12.57

64.16

4932

10 190

11 320

1.98

7.370

64.01

2903

5955

6625

1.91

4.680

62.92

1897

3710

4167

2.05

2.989

61.99

1240

2330

2639

1.59

2.072

59.45

907.1

1537

1785

1.34

Promedio

1.83

TABLA 6. Efecto de los aditivos en la evaluación del módulo complejo y la penetración del asfalto a 25 °C. No. de formulación

Aditivo “A” (%)

Aditivo “B” (%)

Aditivo “C” (%)

Penetración a 25 °C (dmm)

Módulo de corte complejo G* a 25 °C (KPa)

Asfalto EKBE

0.0

763 400

Residuo de una emulsión asfáltica para microsuperficie

0.0

325 600

2.0

0.0

857 600

0.0

3.0

0.0

298 300

0.0

0.5

758 900

3.5

1.0

0.5

775 200

3.5

4.0

0.5

398 100

TABLA 7. Efecto de los aditivos en la evaluación del valor de la pendiente m,

cambio de la rigidez del asfalto con respecto al tiempo (en el segundo 60) a 12 °C según la norma AASHTO T 313-06. No. de formulación

Aditivo “A” (%)

Aditivo “B” (%)

Aditivo “C” (%)

Valor de “m” a -12°C AASHTO T 313-06.

Asfalto EKBE

0.0

0.285

Residuo de una emulsión asfáltica para microsuperficie

0.0

0.275

2.0

0.0

0.270

0.0

3.0

0.0

0.319

0.0

0.5

0.291

3.5

1.0

0.5

0.289

3.5

4.0

0.5

0.313

del asfalto y módulo de corte complejo G* a 25 °C. Se puede ver que una buena formulación es la número 5, ya que el valor de penetración es de 71 dmm y el módulo de corte dinámico, de 398 100 KPa. Al observar el punto de reblandecimiento de esta formulación 5 de la TABLA 3, vemos que tiene un valor de 85 °C, y al comparar estos valores respecto a un asfalto EKBE, éstos son muy superiores; es decir, a temperaturas mayores a 60 °C, los valores del punto de reblandecimiento son mayores para resolver problemas de IRI y deformación permanente y a temperaturas iguales e inferiores a 25 °C, los valores de penetración son mayores para resolver problemas de fisuración por fatiga. Se evaluó el grado PG inferior del asfalto modificado con los aditivos propuestos en este estudio según la norma AASHTO T 313-06, cuyos resultados se muestran en la TABLA 7.

4. APLICACIONES EN CAMPO UTILIZANDO ESTE NUEVO TRATAMIENTO SUPERFICIAL 4.1. Aplicación en APP Chiapas Arriaga-Tapachula Utilizando la formulación número 4 de la TABLA 3 se aplicó este tratamiento superficial en algunos segmentos de la APP ArriagaTapachula en el estado de Chiapas. Uno de estos segmentos fue del km 49 al 73, cuerpo B. La modificación del asfalto se hizo en una planta de mezcla asfáltica, utilizando un tanque horizontal que sólo contaba con recirculación. En la modificación, el asfalto tuvo una temperatura de

78 47

160 °C y se agregaron los aditivos A, B y C en la proporción de la fórmula 4 (TABLA 3). Los resultados de un lote de los muchos que se hicieron se muestran en la TABLA 8. TABLA 8. Propiedades reológicas del asfalto EKBE y de éste modificado con los aditivos A, B y C, según formulación 4. Temperatura °C

G*/sen δ KPa

G’ Pa

G’’ Pa

G* Pa

TABLA 10. Propiedades volumétricas de la mezcla asfáltica. Valores

Parámetros

%Va

4.0 %

3a8

%VAM

14.00 %

14-19

%VFA

71 %

65-85

Asfalto AC-20 EKBE (asfalto base antes de ser modificado) 52

8.409

77.31

1802

8003

8203

3.589

80.25

599.2

3486

3537

1.581

82.83

195.7

1556

1569

0.7338

84.95

64.29

728.1

730.9

0.3657

86.61

21.60

364.4

365.0

0.1927

87.90

7.043

192.4

192.5

Punto de reblandecimiento

55 °C

Asfalto EKBE más 3.5 % Aditivo A + 1.0 % Aditivo B + 0.5 % Aditivo C

78 48

17.34

67.00

6236

14690

15960

8.836

67.38

3136

7529

8156

4.965

66.66

1806

4185

4558

3.280

64.10

1288

2654

2950

2.174

61.90

903.3

1692

1918

1.629

57.61

736.9

1162

1376

Punto de reblandecimiento

105 °C

Utilizando un 5.0 % de asfalto AC-20 modificado con la formulación número 4 de la TABLA 3 y un 100 % de agregado tipo III HF (70 % de sello y 30 % de arena), se aplicó este tratamiento superficial propuesto en APP Arriaga-Tapachula. En la TABLA 9 se muestra la distribución del tamaño de esta combinación de agregados. TABLA 9. Propiedades granulométricas del agregado empleado. Especificación para tipo III HF

Resultado

½”

90-100

98.2

3/8”

75-90

90.0

45-75

50.7

28-58

31.7

#16

18-43

23.0

#30

9-28

16.9

#50

7-20

13.7

#100

5-15

8.6

#200

3-12

5.2

Número de malla

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En la FIGURA 6 se muestra el proceso de colocación de la mezcla asfáltica tibia con espesores que oscilaron entre 2 y 2.5 cm ya compactos. Se requiere un riego de liga con emulsión de rompimiento rápido (ECR-60), y sólo es necesario el compactador metálico. En la FIGURA 7 podemos apreciar que esta mezcla asfáltica tibia genera una alta tensión interfacial entre ésta y el agua, con lo que se forma la gota de agua en la superficie.

aplicación que, una vez concluida la aditivación del asfalto, se verifique que cumpla con las especificaciones de diseño. La mezcla se puede fabricar entre 150 y 160 °C, y el laboratorio debe de verificar que el contenido de asfalto de la mezcla producida cumpla con los parámetros de diseño.

FIGURA 6. Colocación de la mezcla asfáltica tibia con espesores entre 2 y 2.5 cm.

FIGURA 7. La mezcla asfáltica tibia genera una alta tensión interfacial entre ésta

y el agua.

TRABAJOS EN CAMPO En este proyecto se aplicó una carpeta de rodadura de 2 cm de espesor sobre una base espumada. La mezcla asfáltica se elaboró con 50 % de sello y 50 % de arena, con un contenido óptimo de asfalto del 5 % según diseño. Para cada obra se recomienda elaborar el proyecto respectivo para diseñar la mezcla asfáltica TRASUT–RA, ya que ésta depende del tipo de material que se disponga en la zona de los trabajos. En este caso se aplicó 3.5 % de aditivo A, 1 % de aditivo B y 0.5 % de aditivo C. PRODUCCIÓN DE MEZCLA El mínimo de asfalto que se requiere para agregar los aditivos es de 10 toneladas, que generalmente es el mínimo necesario para ajustar el contenido de asfalto durante la producción. La temperatura mínima para adicionar los aditivos es de 165 °C, el tanque de asfalto debe tener un medio para homogenizar, preferiblemente por agitación o, en su defecto, por recirculación; el tiempo de homogenización dependerá del volumen del asfalto, del tipo de homogenización y de la cantidad de aditivos a incluir. Sin embargo, todos los aditivos se pueden integrar al asfalto desde 150 °C y son muy sencillos de incorporar. Es importante para la

APLICACIÓN Antes del tendido de la carpeta de rodadura, la superficie donde se aplicará deberá estar libre de cualquier materia extraña que impida su adecuada adhesión a la base o carpeta existente. Se procederá a la aplicación de un riego de liga con emulsión rápida con una dosificación de 0.70 lt/m², la temperatura de colocación de la mezcla puede ser entre 110 °C y 140 °C, y la temperatura de compactación se podrá realizar a 140 °C como máximo y 90 °C como mínimo, con rodillo metálico de 8 a 12 toneladas. No se aplica compactación con rodillo neumático debido a que la mezcla es fina y esto podría dejar una superficie demasiado lisa, lo que afectaría el cumplimiento de la macrotextura. EQUIPO UTILIZADO Para el tendido de la mezcla TRASUT-RA (tratamiento superficial ultradelgado tibio-rápida apertura) se utiliza el mismo equipo que se ocupa para tender cualquier carpeta asfáltica, a excepción del compactador de neumáticos por las consideraciones antes descritas.

78 49

78 50

ECONOMÍA El costo para la producción de un metro cúbico de la mezcla TRASUT-RA incrementa aproximadamente un 40 % con respecto a una mezcla tradicional, debido a la producción o adquisición del sello y aditivos, aunque esto se recupera en gran medida en el tiempo de utilización del equipo y del avance de la obra, ya que con un viaje de 7 m³ suelto para una carpeta de 5 cm compactos y 3.80 m de ancho, se cubren 28 m de longitud, y con la carpeta TRASUT-RA con un espesor de 2 cm compactos y 3.80 m de ancho, se cubren de 70 m, lo que permite terminar la obra entre un 40 % y 50 % antes del tiempo programado. Esto arroja ahorros considerables en acarreos y tiempo de utilización de equipo y de personal técnico y de campo. Se debe considerar que, al final, el asfalto aplicado no es el PG 64-16 que llega de refinería, sino que después de la modificación con los aditivos queda en PG 82-16, que además permite trabajar la mezcla como mezcla tibia. En el proyecto APP Arriaga-Tapachula se tuvieron avances diarios hasta de 5 km/carril en el tendido de carpeta. Después de dos años de haberse aplicado la superficie de rodamiento sobre una base espumada y monitorear constantemente su comportamiento, a la fecha no se ha detectado ningún problema de bacheo, agrietamiento, corrimiento o desplazamiento de la misma.

5. CONCLUSIONES El tratamiento superficial propuesto en este estudio, fabricado con la mezcla de agregado mineral de granulometría tipo III HF (TABLA 9), asfalto especial que presenta baja viscosidad a las temperaturas entre 100 y 150 °C, y alto punto de reblandecimiento (TABLA 8), mostró un excelente comportamiento tanto en laboratorio como en campo, ya que esta mezcla se pudo colocar sin ningún problema, y logró espesores compactos entre 2 y 2.5 cm. Las ventajas de usar este nuevo tratamiento superficial respecto a las anteriores tecnologías son las siguientes:

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— Se puede modificar el asfalto con una gran variedad de aditivos para incrementar sus propiedades reológicas y, por lo tanto, su durabilidad. — La modificación del asfalto se hace en un tanque de almacenamiento que tenga como mínimo calentamiento y recirculación para la homogenización de los aditivos. — El asfalto modificado con los aditivos propuestos en este estudio es muy resistente a la oxidación, además de presentar un alto módulo y bajo ángulo de fase a temperaturas entre 52° y 82 °C. — La mezcla asfáltica se puede hacer en una planta de asfalto en caliente. — Se puede usar una gran variedad de agregados respecto a los que se usan en la microsuperficie u otras aplicaciones. — El tratamiento se aplica con una máquina extendedora (Finisher) y tiene más oportunidades de aplicación. — El tratamiento se aplica a cualquier hora del día o de la noche. — Es posible abrir al tráfico después de 20 minutos de haber sido aplicado, sin importar las condiciones ambientales, y no hay desprendimiento de agregado. — Se incrementa la velocidad de aplicación respecto a otras tecnologías. — El tratamiento ofrece alta resistencia a esfuerzos de torque desde el momento en que se coloca.

COBRO DE PEAJES EN LAS AUTOPISTAS DE BÉLGICA

ÓSCAR DE BUEN RICHKARDAY Ingeniero civil y maestro en Ciencias con especialidad en Transporte. Presidente de la PIARC en el periodo 2013-2016.

La Directiva Europea sobre Peaje Electrónico (EETS, por sus siglas en inglés) entró en vigencia el 19 de octubre de 2021. Establece las bases para el funcionamiento del telepeaje en las carreteras de los países de la Unión Europea y considera, entre otras, la experiencia obtenida por el sistema Viapass en Bélgica, que es el primer sistema de peaje electrónico basado en un sistema global de navegación por satélite (GNSS) que ha operado con éxito a escala nacional. En 2011, las tres regiones de Bélgica (Flandes, Valonia y Bruselas) acordaron modificar el régimen fiscal del sector carretero, y como parte de esa reforma decidieron introducir un nuevo sistema de cargos aplicados al autotransporte de carga. Estos cargos se aplican en función del kilometraje recorrido por cada camión en las autopistas de peaje de Bélgica. El peaje se aplica en función del uso del camión, y con él se establece un cobro equitativo por el uso de la infraestructura y se incentiva el uso de vehículos menos contaminantes. El sistema de peaje es operado por Viapass, una empresa pública creada por los gobiernos de las tres regiones participantes. Esta empresa opera el sistema de peaje y asegura el correcto funcionamiento de la infraestructura necesaria para su gestión. Además emite las facturas por el uso de las autopistas, cobra a los usuarios y reparte los ingresos entre los gobiernos regionales conforme a los acuerdos establecidos entre ellos.

Los cargos por kilómetro se aplican a todos los camiones de carga con peso bruto vehicular de 3.5 toneladas o más que circulen por las autopistas de peaje de Bélgica. El peaje sólo se aplica a los camiones, independientemente de que sean de servicio público o privado o que circulen cargados o vacíos, sin importar tampoco el país en el que estén registrados. El sistema requiere que cada camión cuente con un dispositivo que registre el kilometraje que recorra por las autopistas de peaje. Este dispositivo debe estar siempre encendido mientras el camión se halle en territorio belga, y cada cierto tiempo envía a un centro de procesamiento de información los datos referentes al kilometraje recorrido por el camión en cada una de las autopistas de peaje por las que haya circulado. En ese centro se calcula el monto a cobrar y se emite la factura correspondiente, misma que se envía con una periodicidad establecida al dueño del camión para su pago. No encender el dispositivo al circular por las autopistas belgas o no pagar el recibo del telepeaje expone al dueño del camión al pago de multas y a la aplicación de sanciones. Los dispositivos son distribuidos por seis distintos proveedores, de los cuales el mayor (Satellic) suministra la mitad de los dispositivos en operación. Todos los vehículos sujetos al pago de peajes deben contar con uno a bordo, el cual pueden obtener sin costo. Los camiones extranjeros pueden adquirir el dispositivo con esos mismos proveedores o bien obtenerlo

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78 52

a cambio de un depósito en cualquiera de los 128 puntos de distribución ubicados en las fronteras de Bélgica. El depósito es reembolsable al devolver el dispositivo cuando el vehículo sale del país. El uso que cada vehículo hace de la red se mide por medio de 39 pórticos fijos y 22 puntos de control flexibles distribuidos en las autopistas de peaje. Cada uno de ellos cuenta con tecnología para detectar y registrar la información del dispositivo de cada vehículo que pasa por donde se encuentra instalado. El cobro por kilómetro varía en función de la región en la que se halle la autopista correspondiente (Flandes, Valonia o Zona Urbana de Bruselas), del tipo de camión de que se trate (3.5–12 toneladas, 12–32 toneladas o más de 32 toneladas) y de la fecha en que se haya registrado el camión correspondiente (hay 7 categorías que cubren períodos entre octubre de 1993 y la fecha actual). Las tarifas aumentan para los vehículos más antiguos, con objeto de incentivar la renovación de la flota y reducir las emisiones contaminantes. El sistema está en operación desde el 1 de abril de 2016. En 2022, la tarifa más baja es de 0.046 euros/km ($0.96 pesos/km). La pagan en las autopistas de la región de Flandes los camiones registrados después de septiembre de 2016 cuyo peso bruto vehicular está entre 3.5 y 12 toneladas. La tarifa más cara es de 0.219 euros/km ($4.59/km) y se cobra en las autopistas de Valonia a los vehículos de más de 32 toneladas de peso bruto registrados entre octubre de 1993 y septiembre de 1996.

La recaudación del sistema fue de 657 millones de euros ($13 777 millones de pesos) durante el primer año de operación (1/4/2016 al 31/3/2017) y ha aumentado hasta 822.4 millones de euros ($17 246 millones) durante los doce meses terminados el 31/3/2022. En este último año, del número total de vehículos-kilómetro sujetos a cobro, el 96.6 % correspondió a los vehículos más recientes. El 53 % del ingreso fue aportado por vehículos extranjeros que circulan por la red de autopistas de Bélgica y el 91 % de ese mismo ingreso correspondió a la categoría de vehículos más pesados. Desde un punto de vista de políticas públicas, lo anterior refleja que el sistema está funcionando conforme a lo esperado, pues contribuye a reducir las emisiones de los camiones de carga al promover el uso de vehículos más nuevos, logra que todos los vehículos que circulan por las autopistas contribuyan a mantenerlas, incluidos los extranjeros, y promueve la eficiencia del autotransporte de carga al propiciar el uso de vehículos más grandes. Los ingresos recaudados por el sistema se entregan a las autoridades flamenca, valona y de Bruselas, las cuales los aplican al sector carretero, a la generación de soluciones innovadoras de movilidad y a la provisión de servicios para los autotransportistas, incluyendo capacitación de choferes, construcción de áreas de descanso y paradores, entre otros. Para mayor información, consultar www.viapass.be.

BITÁCORA PRÓXIMOS EVENTOS 20-22 DE JULIO XII SEMINARIO DE INGENIERÍA VIAL: “MOVILIDAD SUSTENTABLE Y SEGURA” AMIVTAC Chihuahua, Chih.

16-19 DE NOVIEMBRE VI SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “RESILIENCIA EN PUENTES” AMIVTAC Acapulco, Gro.

21-23 DE SEPTIEMBRE VII SEMINARIO INTERNACIONAL DEL ASFALTO: “CONSERVACIÓN EN LA INFRAESTRUCTURA VIAL” AMAAC León, Gto.

30 DE NOVIEMBRE – 03 DE DICIEMBRE SEMINARIO INTERNACIONAL: “PLANEACIÓN, FINANCIAMIENTO Y RIESGOS SOCIALES PARA EL DESARROLLO Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURA CARRETERA” PIARC-AMIVTAC Ciudad de México

10-13 DE OCTUBRE SEMINARIO INTERNACIONAL: “IMPLANTACIÓN DE BIM EN LA GESTIÓN DE ACTIVOS VIALES: RETOS Y OPORTUNIDADES” PIARC-AMIVTAC Ciudad de México

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