Vías Terrestres #79 by Vías Terrestres

ÓRGANO OFICIAL DE LA ASOCIACIÓN MEXICANA DE INGENIERÍA DE VÍAS TERRESTRES A.C. ISSN 2448-5292 viasterrestres.mx 79AÑO 13 #79 2022OCTUBRESEPTIEMBRE

VÍAS TERRESTRES CONTENIDO EDITORIAL Horacio Zambrano Ramos ALGUNOS ASPECTOS RELATIVOS A LOS PAVIMENTOS DE CONCRETO HIDRÁULICO EN ManuelAEROPUERTOSZárateAquino INFLUENCIA DEL PROYECTO DE UNA CARRETERA SOBRE EL TIEMPO, CALIDAD Y COSTO DE CURIOSIDADESEstebanCONSTRUCCIÓNAmbrizReyesMATEMÁTICASTESTIMONIODavidVillegasGómez MEZCLAS ASFÁLTICAS TEMPLADAS. EL FUTURO SUSTENTABLE DEL SECTOR VIAL Blanca Durand y Verónica Flores Déleon EVALUACIÓN DE LA DEFORMACIÓN PERMANENTE EN CEMENTOS ASFÁLTICOS FOTOCATALÍTICOS ENVEJECIDOS MEDIANTE AMBIENTACIÓN NATURAL Maribel Trujillo y Alexandra Ossa VEINTICINCO AÑOS DEL RESCATE CARRETERO DE 1997 Óscar de Buen Richkarday XII SEMINARIO DE INGENIERÍABITÁCORAVIAL VÍAS TERRESTRES AÑO 13 NO. 79, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2022 Disponible digitalmente en www.viasterrestres.mx NOTICIAS Y BOLETINES: Encuentre las noticias de la Asociación y del gremio en nuestras redes sociales. 46433931252221150503 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 Puente Tampico Tamaulipas en su XXXIV aniversario.AdobeStock. Facebook @AMIVTACmx Twitter @AMIVTACmx Instagram @AMIVTACmx WhatsApp 55 7678 6760

DELEGACIONES ESTATALES Delegados Aguascalientes, Ramón Cervantes López Baja California, Sergio Barranco Espinoza

79 02 VÍAS TERRESTRES 79 SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2022 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 † VÍAS TERRESTRES AÑO 13 NO. 79, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 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 conte nido: 12881, ambos otorgados por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Goberna ción. 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 31 de agosto 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 gráfi cos, 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

XXIV MESA DIRECTIVA 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

Baja California Sur, Manuel de Jesús Anaya Sauceda Campeche, Eduardo Juan Guerrero Valdéz Coahuila, Ricardo Herrera Rodríguez Colima, César Mora Amores Chiapas, Janette Cosmes Vásquez 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, Rafael Luis Zambrano Sotelo Tabasco, Ernesto Miranda De la Cruz Tamaulipas, Luis Alfonso De la Garza Vela Tlaxcala, Juana Torres Castillo Veracruz, Fernando Elías Guevara Yucatán, Luis Manuel Pimentel Miranda Zacatecas, Aurelio Javier Gutiérrez Hernández Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres, A. C.

79 03 EDITORIAL

MÉXICO SIN INGENIEROS

Permítanme dirigir un mensaje para seguir creando conciencia en los ingenieros de México, y particularmente, en los ingenieros civiles, que son un factor fundamental para el desarrollo integral del país.

Dado lo anterior, parece que al participar en el concierto de la globalización dejamos de hacer lo que la ingeniería mexicana hacía muy bien. En momentos lúcidos de nuestra historia, nosotros resolvíamos nuestros propios asuntos; a México lo construíamos los mexicanos y así fue durante muchos años. No significa que debamos regresar a un nacionalismo recalcitrante y proteccionista, sino, en todo caso, seguir participando en el contexto de la globalización, pero, en igual dad de circunstancias, las empresas e ingenieros mexicanos deben ser privilegiados.

Un ingeniero con actitud firme, decidida y honesta puede ser el pilar para acabar con la corrupción en el área de su competencia, y debe luchar para retomar los espacios que, por su profesión, le corresponden.

Las tendencias encaminadas al desmantelamiento de la ingeniería mexicana en beneficio de fines políticos y/o de transnacionales, presentan supuestas razones que la desplazan, y de este modo, la labor de los ingenieros queda relegada. Sin embargo, “al renunciar al conocimiento, se renuncia también a la soberanía tecnológica”, a la autono mía y a la libertad que debe tener una nación.

Con lo antes expuesto, podemos concluir que la diferencia entre un país desarrollado y un país en desarrollo es la capacidad de innovar y desarrollar nuevas tecnologías, y mientras que en el primero se tiene una infraestructura capaz de comprobarlas, y en su caso, modificarlas, el país en desarrollo se tiene que conformar con copiarlas y conver tirse en dependiente. Ing. Horacio Zambrano Ramos Presidente de la VI Mesa Directiva

Laspavimentos.víasterrestres se catalogan como obras superficiales porque se apoyan y construyen sobre la corteza terrestre, que sirve como terreno de cimentación, pero que también provee los mate riales para su construcción en una proporción de aproximadamente 95 %, que posteriormente se someten a algún proceso para su utilización. Sin embargo, teniendo en cuenta que dichos mate riales son un producto de la naturaleza, es cierto que tienen un alto grado de variabilidad en sus características y propiedades, lo que influye de manera significativa en su comportamiento a lo largo del tiempo. Por su parte, los pavimentos son estructuras diseñadas para el tránsito de vehículos terrestres o aéreos en máximas condiciones de seguridad, comodidad, eficiencia y economía, aspectos tras cendentales para el desarrollo social, cultural y económico de los países. Los pavimentos son estructuras delgadas con espesores menores de 1 m, muy largas o extensas, sujetas a los efectos del tránsito y del medioambiente, como la temperatura, el efecto del agua, así como factores geotécnicos, todos ellos comple jos, en ocasiones difíciles de evaluar, de predecir y determinar su influencia en el diseño y comporta miento del pavimento, independientemente del nivel que actualmente ha alcanzado la tecnología de pavimentos.Parasudiseño se considera, entre otros facto res, el tipo de vehículos que circularán en ellos, lo que implica diferencias entre los pavimentos carre teros y aeroportuarios, pues se requieren diseños especiales para cada caso. Las diferencias son las 1.siguientes:Enun pavimento aeroportuario, el número de repeticiones de las cargas es considerable mente menor que en una carretera, aunque, por otro lado, la magnitud de las cargas que aplican las aeronaves es mucho mayor que las relativas a los vehículos terrestres, por lo que, en general, el espesor de un pavimento aeroportuario es mayor que el de una carretera.

Entre los diferentes tipos de infraestructura, se menciona que la relativa a las vías terrestres se dis tingue por su alto grado de complejidad e incerti dumbre y, en especial, por el aspecto que concierne a los

MANUEL ZÁRATE AQUINO Ingeniero Civil por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), con maestría y especialidad en Vías Terrestres. Perito Profesional en Vías Terrestres y Geotecnia. Profesor en la especialidad de Vías Terrestres en la Facultad de Ingeniería, UNAM. Actualmente es Director General de GeoSol S.A. de C.V. Presidente de la XVII Mesa Directiva de la AMIVTAC.

ALGUNOS ASPECTOS RELATIVOS A LOS PAVIMENTOS DE CONCRETO HIDRÁULICO EN AEROPUERTOS

5. Finalmente, debe mencionarse que, debido a las elevadas velocidades de operación, las caracte rísticas superficiales de los pavimentos aeronáu ticos son mucho más exigentes que en el caso de carreteras, y condiciones de la superficie del pavimento como la planicidad (para evitar pro tuberancias y depresiones), la fricción adecuada entre llanta y pavimento en todo tiempo o la apropiada reflexión luminosa son importantes. Deben evitarse las reparaciones mal ejecutadas, agrietamientos, la formación de una lámina de caucho en las zonas de contacto al aterrizaje y el efecto del derrame de combustible; además de la presencia de objetos sobre la superficie que puedan dañar a la aeronave, FOD.1

2. Las aeronaves circulan al centro de las pistas y calles de rodaje, en trayectorias definidas y gene ralmente en un ancho de 15 a 20 m, en tanto que en una carretera, los vehículos pesados circulan próximos al borde de la franja de rodadura. Por lo tanto, el pavimento de una aeropista puede diseñarse con una sección variable, con menor espesor en las franjas laterales.

3. En el caso de alguna contingencia carretera, los vehículos pueden reducir su velocidad, detenerse, transitar por desviaciones, etc. En el caso de un pavimento aeroportuario, esto no es posible, pues la velocidad de operación para despegue y aterrizaje no se puede modificar, ni se pueden suspender las operaciones aeronáuticas. Así, deben efectuarse los trabajos de mantenimiento y reparaciones en ventanas de tiempo acordes con el programa de operaciones, sobre todo cuando existe una sola pista.

Lo anterior expone brevemente las característi cas principales que se deben tomar en cuenta en el diseño, construcción y mantenimiento de los pavimentos aeroportuarios, con la premisa funda mental de garantizar la seguridad de las operaciones aeroportuarias.Comoesde conocimiento general, se identifican tres tipos de pavimentos: los flexibles, en los que intervienen productos asfálticos; los rígidos, construi dos con cemento Portland (ver FIGURA 1), y los mixtos, en los cuales se combinan capas de mezclas asfálti cas con mezclas de concreto de cemento Portland. 1 FOD es el acrónimo de Foreign Object Damage.

FIGURA 1. Aeropuerto de Acapulco, donde todos los pavimentos son de concreto hidráulico.

4. La geometría de los elementos de un aeropuerto es diferente a la de los de una carretera. Una pista puede tener una longitud máxima de 5 km y un ancho de 45 a 60 m, y además, requiere márge nes pavimentados para evitar que las turbinas de las aeronaves, con cuatro de ellas, ingesten tierra, pasto, etc., y se dañen. Asimismo, las caracterís ticas geométricas en las conexiones entre pistas, calles de rodaje y plataformas deben modifi car su geometría con abocinamiento (filetes), sobreanchos, etc., para la correcta circulación de aeronaves de mayor envergadura y trenes de ate rrizaje más complejos. Por su parte, las carreteras pueden tener una longitud de varios kilómetros y

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anchura requerida para alojar dos o más carriles en ciertos tramos.

En el presente artículo se abordará el tema de los pavi mentos de concreto con cemento Portland, iniciando con una breve historia de la evolución de este tipo de Históricamente,pavimento.

se reporta que el primer pavimento de concreto se construyó en la población de Bellefontaine, Ohio, en 1891, como una vialidad urbana. A consecuen cia de su éxito, generado porque tomó en cuenta los vehículos de aquella época, la construcción de estas estructuras se extendió a otros estados e incluso a países europeos. Con el advenimiento de los vehículos automotores se cons truyeron más avenidas y carreteras con espesores cada vez mayores. Como resultado de los tramos de prueba están los casos del Bates Road Test, Illinois (1912-1923), Pitts burg California Road Test (19211923), Road Test One-MD, distrito de Columbia, Maryland Road Test (1949), AASHO2 Road Test (1958) y programas SHRP y el TLPP (1987), este último programa, a largo plazo.

Los resultados obtenidos en los tramos de prueba y la investigación constante han contribuido de manera importante a la actualización de los métodos de diseño, prácticas de cons trucción y técnicas de mante nimiento de los pavimentos de concreto hidráulico, sobre todo ante la presencia de aeronaves más grandes, más pesadas, con mayor capacidad de pasajeros, estrictos niveles de seguridad, que requieren mejores y mayores instalaciones y servicios.

En el caso de los pavimentos de concreto hidráulico, no deben dejar de mencionarse las investigaciones y conclusiones de H.M. Westergaard (1926) en el cálculo de momentos flexionantes generados en una losa de concreto aislada por la aplicación de una carga en tres posiciones principales: al centro, en la orilla y en la esquina de la losa. Asimismo, cabe recordar las aportaciones del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Estados Unidos que, durante la Segunda Guerra Mundial, tuvieron que enfrentarse al problema de que las aeronaves eran cada vez más pesa das y con trenes de aterrizaje más complejos (Delatte, 2008).

2 AASHO corresponde a la denominación original de ese Organismo en 1958. Posterior mente se agregó la T (AASHTO).

En el caso de los pavimentos aeroportuarios, inicialmente las pistas, calles de rodaje y plataformas, tenían una superficie de tierra o estaban cubiertas con pasto y eran razonablemente planas para la operación de aeronaves muy ligeras; sin embargo, las nacientes y crecientes necesida des de la operación aeroportuaria hizo surgir la idea de pavimentar dichos elementos, de manera que en 1928 se construyó el primer aeropuerto con pavimento de concreto hidráulico en Fort Field, Michigan, y en Lunken Field, Ohio, un año más tarde. La aeronave más pesada era el DC-3, de modo que los carros cisterna que transportaban el combustible pesaban más que las aeronaves, y se consideraron para el diseño del pavimento. En las FIGURAS 2 y 3 se presentan ejemplos de esas aeronaves donde se incluye su peso y tren de aterrizaje. Los primeros pavimentos tenían un espesor de 15 cm, pero, como se mencionó con anterioridad, al aparecer aeronaves como la Superfor taleza B-29, se requirieron pavimentos con un espesor de 30 cm y con FIGURA 2. Trimotor Ford. PESO (TON) 6 FIGURA 3. Aeronave DC-3. PESO (TON) 12.7

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FIGURA 4. Aeronave A-380. FIGURA 5. Aeronave Antonov. PESO (TON) 560 PESO (TON) 600 Al respecto, la FAA (2004), menciona que “el diseño de los pavi mentos para el aeropuerto es un complejo problema de ingeniería, que involucra un gran número de variables interactuantes. El pavimento y la aeronave representan un sistema interactivo que debe ser tomado en cuenta en el proceso del diseño del pavimento; además, obtener un pavimento que cumpla con la vida de diseño requiere un cuidadoso control de su construcción y de su mantenimiento. Una deficiente cons trucción y mantenimiento acorta la vida de servicio, aun contando con un buen diseño”. Es necesario considerar que las tres etapas, diseño, construcción y mantenimiento, deben ser objeto de especial atención y cuidado, y no olvidar los aspectos fundamentales para efectuar un buen diseño. Ver FIGURA 6. medioambientetránsitocosto capacidad tecnológica aspectos geotécnicos experiencia DISEÑO

FIGURA 6. Aspectos fundamentales para efectuar un buen diseño.

79 08 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022 el tiempo se han llegado a requerir espesores del orden de 50 a 60 cm para aeronaves militares pesadas. Esta situación también se presenta en la aviación civil. Las FIGURAS 4 y 5 muestran ejemplos de las aeronaves modernas, incluyendo su peso y trenes de aterrizaje. Este artículo se abocará a mencionar algunos de los prin cipales conceptos involucrados en el diseño de los pavimentos aeronáuticos.Semenciona que los factores importantes que deben ser toma dos en cuenta, son los siguientes: Tránsito. Tipo y características de las aeronaves, frecuencia de operación, tasa de crecimiento, entre otros. Factores ambientales. La tem peratura y humedad, reque rimiento de obras de drenaje y subdrenaje. Características geotécnicas en el sitio del proyecto. Tipos de formaciones geotécnicas, detección de suelos difíciles y amenazas geotécnicas. Materiales disponibles para el diseño de la estructura del pavimento. Técnicas de proce samiento para su utilización, incluyendo materiales artifi ciales, como aditivos, modi ficadores, cemento Portland, acero y geosintéticos, etc. Trabajos de mantenimiento requeridos. De acuerdo con el proyecto, considerado la eva luación económica e impacto Enambiental.elcaso de los pavimentos de concreto hidráulico en México, conviene mencionar que hasta el inicio de la década de los años 60, prácticamente todos los pavimentos aeroportuarios eran asfálticos, pero al introducirse aeronaves de turbina de mayor peso, como el De Havilland Comet (ver FIGURA 7), se llevó a cabo el denominado Plan Nacio nal Aeroportuario, que consistió

Al respecto, es necesario tener información geo lógica del país como provincias fisiográficas, regiones climáticas, zonificación sísmica y de ocurrencia de ciclones y tormentas.

1965

1965*

Paz 1965 Mexicali 1965* Villahermosa 1965* Monterrey 1970*

79 09 en evaluar las condiciones de los pavimentos en los aeropuertos nacionales para adaptarlos a los reque rimientos de las modernas aeronaves, y así se definió que, de acuerdo con el tipo de aeronave, algunos aeropuertos continuarían con pavimentos asfálticos. En otros, en cambio, se construyeron pavimentos de concreto hidráulico en las cabeceras de las pistas y plataformas, y para otros más, todos los elementos se construyeron con concreto hidráulico. Ver TABLA 1. TABLA 1. Relación de aeropuertos con pavimentos de con creto hidráulico. Aeropuerto Año construcciónde Guadalajara 1965* Tijuana 1965* 1965* Ciudad Obregón Acapulco La Los Querétaro Tuxtla Gutiérrez 2006 Aeropuerto Internacional Felipe Ángeles (AIFA) 2022 *con sobrecarpeta asfáltica NOTA: Con excepción del aeropuerto de Guadalajara, en el cual se aplicó una primera sobrecarpeta asfáltica a los 17 años de su construcción, en todos los demás casos, dichas sobrecarpetas se colocaron entre 28 y 30 años.La decisión anterior se realizó al considerar las aeronaves y el número de frecuencias de vuelo en cada caso, de manera que los aeropuertos con pavimento de concreto hidráulico fueron aquellos que tenían vuelos internacionales, con servicio de aeronaves muy pesadas, y los que continuarían con pavimento asfáltico serían aquellos que sólo tendrían vuelos nacionales. En la TABLA 1 se muestran los aeropuertos naciona les que cuentan con pavimento de concreto hidráulico; sin embargo, al paso del tiempo y considerando las flotas de aeronaves más pesadas y mayor número de operaciones, aspectos que difieren mucho de lo que se consideró en el proyecto inicial, ha sido necesario reforzar el pavimento con sobrecarpetas de concreto asfáltico debido a la necesidad de abrir el tránsito rápidamente, por lo que son pavimentos mixtos.

PESO (TON) 52.1 FIGURA 7. Aeronave de Havilland Comet.

Mazatlán

En el caso del Aeropuerto Internacional de la Ciu dad de México (AICM), a pesar de ser el aeropuerto más importante del país, se optó por un pavimento asfál tico por las razones que más adelante se mencionarán.

Mochis 1983

2005

Respecto al diseño de los pavimentos rígidos, es importante considerar el factor relativo a las carac terísticas geotécnicas del sitio, fundamental para adaptar el diseño. Las etapas a seguir para el diseño de un pavi mento consisten en que, una vez definido el sitio en que se ubicará, además de los estudios topográfi cos, de drenaje, etc., se efectúe un reconocimiento geotécnico que comprenda estudios geológicos, de mecánica de suelos, geofísicos, etc., para definir las características del subsuelo, e identificar los deno minados suelos difíciles, así como las amenazas geotécnicas (Zárate, 2021).

5. Como caso extremo, abandonar el sitio. (Hunt, 1984; AASHTO, 1988; FAA, 2004; FHWA, 2006).

El aeropuerto se encuentra sobre un suelo parti cularmente difícil, deformable, de baja capacidad de carga, elevados contenidos de agua y nivel freático somero; además, está sujeto al fenó meno de subsidencia debido a la extracción de agua del subsuelo para uso humano. Cuando se construyó el aeropuerto, al inicio del siglo pasado, se diseñó un pavimento convencional para soportar las aeronaves de la época, pero con el tiempo fue necesario reforzarlo y ampliarlo para adecuarlo a las nuevas aeronaves. Esto produjo asentamientos indeseables, mayores al centro de las pistas y menores en las orillas, lo cual requirió frecuentemente la construcción de capas de con creto asfáltico, que con el tiempo, alcanzaron un espesor del orden de 2 m al centro. Esto, a su vez, generó mayores asentamientos y la necesidad de capas de renivelación de manera perpetua.

Débiles, deformables Kartiscidad Expansivos Tormentas, huracanes Licuables Sismicidad Colapsables Vulcanismo Erosionables Subsidencia Agresivos Inundaciones Reacción de álcalis Congelamiento-deshielo Para la aplicación de técnicas para su control, mejoramiento, protección y adaptación de la estruc tura del pavimento y su adecuado comportamiento, es fundamental detectar el tipo de suelo y las amena zas que pueden presentarse, para lo cual es necesario seguir el proceso que se describe a continuación:

Deben evitarse y corregirse los asentamientos provocados, puesto que provocan vibraciones extre mas en los tableros de instrumentos, lo cual dificulta sus lecturas, aumenta los costos de mantenimiento de los trenes de aterrizaje y reduce la vida útil de los Suelos difíciles Amenazas geotécnicas y climáticas

3. En casos difíciles, diseñar la estructura del pavi mento de modo que sea posible convivir con el problema.

Se detectó el fenómeno de karsticidad, que pro voca colapsos del terreno y forma dolinas, cono cidas localmente como cenotes. Es necesario un estudio geofísico que permita detectar oquedades en el subsuelo que pudieran provocar un colapso y, previamente a la construcción del pavimento, proceder a su relleno. Sin embargo, han ocurrido colapsos en oquedades no detectadas previa mente, que han interrumpido el tránsito durante su reparación. Aeropuerto Internacional Benito Juárez de la Ciudad de México

79 10 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022 En la TABLA 2 se muestra una relación de los sue los difíciles y amenazas geotécnicas y climáticas que deben ser tomados en cuenta. TABLA 2. Relación de suelos difíciles y amenazas geotécnicas. A continuación se describen algunos casos históricos: Aeropuerto Internacional Felipe Ángeles Se detectó la presencia de suelos expansivos y deformables en un espesor que permitía la susti tución, que se efectuó en espesores de 3 a 4 m, y se construyó un pavimento de concreto hidráulico. Aeropuertos y carreteras en la península de Yucatán

2. Según el espesor de un suelo difícil, evaluar la posibilidad de sustituirlo por otro suelo o material mejor; en caso contrario, analizar la posibilidad de un mejoramiento masivo, como compactación dinámica, vibroflotación, inyecciones, inclusiones rígidas, columnas de grava, precarga, aplicación de geosintéticos, entre otros. En cuanto a las ame nazas, definir las obras de protección requeridas según el tipo de amenaza o las medidas preventi vas para resistir sus efectos.

4. Verificar la efectividad de las acciones propuestas, recurriendo, en algunos casos, de ser necesario, a la instrumentación de la obra.

1. Detectar el problema y, en el caso de los suelos, determinar su extensión, espesor, grado de severi dad, tipo y características; en el caso de amenazas geotécnicas, identificarlas, determinar su grado de afectación y consecuencias.

79 11 pavimentos; además de provocar falsos despegues y acumulación de agua que reduce el coeficiente de fricción entre llanta y pavimento, y provoca el fenó meno de acuaplaneo. Para solucionar el problema se propuso aplicar el principio de compensación de masas en la pavimen tación existente y una variante en la prolongación de las pistas y nuevas calles de rodaje, como se muestra en las FIGURAS 8 y 9. Sin embargo, con estas estruc turas no se resuelve el problema de subsidencia que provoca asentamientos en toda el área, incluyendo la Ciudad de México, por eso se optó por pavimentos de tipo asfáltico, que soportarían mejor las deforma ciones provocadas por los asentamientos, sin fractu rarse, como ocurriría con un pavimento de concreto hidráulico. No obstante, en 1968 fue necesario cons truir una plataforma remota y se decidió que el pavi mento se construyera con concreto hidráulico, con sección compensada y, a la fecha, ha exhibido un comportamiento aceptable, pues soporta el peso de grandes aeronaves, como se observa en la FIGURA 10 (Aguirre & Zárate, 1967, 1985 y 1988). Posteriormente se construyó una plataforma de pernocta con con creto hidráulico presforzado, que muestra un buen comportamiento.

FIGURA 11. Pavimento de concreto hidráulico en la franja central y flexible en las franjas laterales.

Aeropuerto Internacional de Veracruz y Aeropuerto de los Mochis La pista principal en Veracruz, con pavimento de concreto asfáltico, mostró en un tramo un mal comportamiento debido a deformaciones y agrietamientos excesivos. Los estudios realizados mostraron un suelo débil, por lo que se recurrió a la sustitución del pavimento existente en ese tramo por uno de concreto hidráulico, únicamente en la franja central, y conservando el pavimento asfáltico en las franjas laterales (FIGURA 11). Sin embargo, con el tiempo se construyó una sobre carpeta asfáltica para adaptar el pavimento a las nuevas aeronaves. Con motivo de su ventaja, este proyecto se adoptó para el aeropuerto de Los Mochis con losas de concreto en las franjas centrales y pavimentos asfálticos en las laterales, con lo cual se obtuvo un ahorro económico con siderable (FIGURA 12).

FIGURA 10. Sección compensada en pavimento de plata forma comercial.

FIGURA 8. Sección compensada en pavimento existente.

FIGURA 9. Sección compensada para nuevos pavimentos.

FIGURA 12. Pavimento de concreto hidráulico en las franjas centrales de pista y rodajes y flexible en las franjas laterales.

79 12 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022 Aeropuerto Internacional de Mexicali Se construyó un pavimento de concreto hidráulico en la plataforma y calles de rodaje, con catorce secciones de prueba, utilizando concreto con pasajuntas, con refuerzo de acero y presforzado, y dife rentes espesores de las losas, así como con variaciones en el diámetro y separación de las varillas de refuerzo. Durante algún tiempo se monitoreó el comportamiento en las sec ciones de prueba, pero se dejó de hacer después de algunos años, por lo que, después de 57 años, es recomendable que se efectúe una evaluación del estado del pavimento en las secciones de prueba, teniendo en cuenta las condiciones cli máticas imperantes en la zona. Aeropuerto Internacional de Cancún Dispone de algunas calles de rodaje con pavimento de concreto hidráulico, que han mostrado un buen com portamiento puesto que se diseñaron para la operación de aeronaves modernas, aunque previamente se detectó la presencia de oquedades por el fenómeno de karsticidad. Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México-Texcoco Cuando se planteó la nece sidad de diseñar el pavi mento para las condiciones imperantes del subsuelo, y tomando como base la expe riencia obtenida en el AICM, se propuso aplicar la sección compensada tanto para pavimentos asfálticos como de concreto hidráulico. No obstante, por razones ajenas al motivo de este artículo, se decidió efectuar el diseño mediante la aplicación previa de una técnica de mejoramiento del subsuelo, y aplicar una precarga con la participación de subdrenes prefabricados para acelerar el proceso de consolidación primaria, si bien se pronosticaron asentamientos de menor magnitud por efecto de la consolidación secundaria. En la FIGURA 13 se presenta el proyecto de pavimento rígido para pistas y plataformas con adaptaciones al proyecto original para soportar el paso de aeronaves más pesadas, así como la utilización de materia les ultraligeros como bloques de espuma de poliestireno expandido (45 kg/m3) y el uso de geosintéticos para reducir los asentamientos por peso propio, mas no por subsidencia.

FIGURA 13. Proyecto de sección compensada con pavimento de concreto hidráulico para plataforma comercial el NAICM-Texcoco. Esta propuesta se aplicó posteriormente en algunos tramos del Cir cuito Exterior Mexiquense, tanto para pavimentos asfálticos como de concreto hidráulico, con un buen comportamiento. En las FIGURAS 14 y 15 se muestra la sección de pavimento propuesta y el detalle de la colo cación de los bloques de espuma de poliestireno expandido, tanto para pavimentos flexibles como rígidos.

PAVIMENTO RÍGIDO PARA CARRETERA

FIGURA 14. Proyecto de pavimento rígido con sección compensada para un tramo carretero, utilizando materiales ultraligeros y geosintéticos. acotaciones en centímetros acotaciones en centímetros

FIGURA 16. Aplicación del perfilógrafo de Hveem en el aeropuerto de Acapulco, 1965, con la participación directa del Ing. Francis N. Hveem, a la izquierda.

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Como conclusión, puede mencionarse que el diseño de los pavimentos es un sistema que se distingue por la gran cantidad de variables interactuantes, que le confieren un alto grado de incer tidumbre y complejidad. Es necesario tomar en cuenta factores como el tránsito, aspec tos ambientales, materiales adecuados y buena calidad de la construcción y mantenimiento; sin embargo, cabe enfatizar la importancia de conocer los materiales existentes en el sub suelo y la presencia de amenazas geotécnicas y climáticas, para poder adaptar el proyecto y evi tar o mitigar los efectos de tales factores, mediante la aplicación de algunas de las técnicas dispo nibles para este fin. Esto implica definir y realizar los trabajos pre vios requeridos para cada caso, con el objeto de garantizar un buen comportamiento del pavi mento aeronáutico a largo plazo. Adicionalmente, para la elec ción del tipo de pavimento en cada caso, es necesario tomar en cuenta factores como la dura bilidad, mantenimiento, tiempo de ejecución de la construcción y costo. Al respecto, presento a con tinuación algunos comentarios: Los pavimentos de concreto hidráulico tienen una vida útil mayor que los asfálticos, pues las carpetas asfálticas sufren el fenómeno de envejeci miento, y requieren efectuar periódicamente trabajos de rehabilitación. Además, son más susceptibles al efecto del derrame de combustible, tras lo cual sufren deformaciones en las áreas de posición de los FIGURA 15. Aspecto constructivo de la colocación de los bloques de espuma de poliestireno extendido como material ultraligero. Aeropuerto de Acapulco Fue el primer aeropuerto en el país en el que todos sus elementos aeronáuticos se pavimentaron con concreto hidráulico (FIGURA 1). La calidad del concreto fue excelente, pero cuando se iniciaron las operaciones, los pilotos observaron irregularidades superficiales del pavimento. Al respecto, se tuvo comunicación con el Ing. Francis N. Hveem, quien recomendó la utilización del perfilógrafo que lleva su nombre, para detectar las irregularidades superficiales de los pavi mentos. Posteriormente, el ingeniero Hveem realizó un viaje a México con el perfilógrafo y se entrenó al personal para su manejo y el cálculo de lo que hoy en día se conoce como índice de perfil, concepto indis pensable actualmente para la aceptación de un pavimento desde el punto de vista de su regularidad superficial, así como para la detección de las áreas que requieran ser sometidas a un tratamiento especial para corregir el pavimento. Dicha técnica se aplicó en el aeropuerto de Acapulco, y el pavimento fue corregido superficialmente y aceptado, práctica que hoy en día es común. En la FIGURA 16 se muestra la apli cación del perfilógrafo en el aeropuerto de Acapulco y al Ing. Francis N. Hveem dirigiendo la operación en el año de 1965.

REFERENCIAS Aguirre M, L.M & Zárate A.M “Performance Studies of the Mexico City International Airport”. Congreso Mundial de Pavimentos, Universidad de Míchigan, 1967. Aguirre M, L.M & Zárate A.M “Problematic of Geotechical Performance of the Mexico City International Airport Runways Built on Ancient Texcoco Lake”. 11o Congreso Internacional de Mecánica de Suelos, San Francisco, California, 1985. Aguirre M, L.M & Zárate A.M. “Geotechical Problems in Design an Apron on Texcoco Lake”. Simposio Internacional de Ingeniería Geotécnica en Suelos Blandos. México D.F., 1987. AASHTO, “Manual of Subsurface Investigations”, 1988. Dawson, A. “Water in Road Structures”. Springer Series, 6011. Volumen 5. Delatte, R. “Concrete Pavement Design, Construction and Performance”. Taylor and Francis, 2008. FAA “Airport Design” AC 150/ 5320-6D, 2004 FHWA “Geotechnical Aspect of Pavements” NH1-05-037. Course No. 132040, 2006. Hunt, R. “Geotechnical Engineering Investigation Manual”. Mc GrawHill, 1984. Zárate. A. M. “La enseñanza de la Geotecnia Aplicada a las Vías Terres tres”. XXI Reunión Nacional de Profesores de Ingeniería Geotécnica. Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, SMIG. 2021.

trenes principales de las aeronaves en las plata formas. Si bien los pavimentos asfálticos tienen la capacidad de adaptarse mejor a las deformaciones, este aspecto es desfavorable cuando se requiere la instalación de ayudas visuales sobre el pavimento, lo que termina por alterar su funcionamiento. Los trabajos de mantenimiento y rehabilitación de los pavimentos asfálticos son menos complicados y costosos, y permiten la apertura al tránsito de inmediato. Los trabajos de mantenimiento y reha bilitación de los pavimentos de concreto hidráu lico, donde lo más frecuente suele ser el sellado de juntas y grietas, pueden ser más complejos y costosos en el caso de reparaciones mayores, dado que requieren mayor especialización, como la sustitución de losas fracturadas que requieran apertura rápida al tránsito con la aplicación de aditivos especiales, cementos de alta resistencia rápida, técnicas fast track, colocación de losas prefabricadas, etc. El costo inicial de construcción de pavimentos de concreto hidráulico puede ser mayor que el de un pavimento asfáltico, pero el costo de mante nimiento puede ser menor, lo que presenta una ventaja económica a largo plazo.

El proyecto ejecutivo para construir una carre tera, elaborado con restricciones de tiempo y con recursos menores a los requeridos, puede resultar incompleto. Durante la construcción de la obra, esto se traduce en la necesidad de realizar o com plementar estudios de ingeniería o tomar decisio nes poco eficientes, con el consecuente retraso de la construcción, con mayor costo y con incumpli miento en la calidad requerida. En este artículo se pretende presentar las cau sas y efectos provocados por la deficiencia en la planeación de los estudios y proyectos, ya sea por presiones políticas o sociales. Estas condiciones influyen en el tiempo de construcción y costo final de la obra, con cargo a los recursos financieros del país y los usuarios, quienes pagan indefinidamente una cuota por utilizar las autopistas, principal mente los automovilistas, mucho más que otros transportistas, y considerando los deterioros que los vehículos pesados provocan en el pavimento. Para reflexionar lo anterior, es conveniente definir los términos de proyecto y construcción en carreteras:

ESTEBAN AMBRIZ REYES Ingeniero Civil por la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidlago. Perito Profesional en Geotecnia, clave PPGT-05. Certificado por el Colegio de Ingenieros Civiles de México, A, C. Presidente de la XVI Mesa Directiva de la AMIVTAC.

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Por un lado, el proyecto se puede entender como el conjunto de actividades desarrolladas mediante un proceso de estudios de campo y laboratorio, de diseño, cálculo de estabilidad, pla nos y especificaciones, realizadas en forma coor dinada y controlada, con la finalidad de construir una obra. Un proyecto único puede formar parte de la estructura de un proyecto múltiple; así, un proyecto constructivo para una carretera está inte grado por los proyectos siguientes: geométrico, de terracerías, pavimento, puentes, túneles, obras menores y complementarias de drenaje, muros de retención y entronques, entre otros.

I. GENERALIDADES

Por otro lado, la construcción de una obra puede definirse como el conjunto de actividades que requieren un esfuerzo físico y técnico realizado en forma manual, con maquinaria de construcción y con equipo de medición mecánica y electrónica. Estas actividades se desarrollan mediante pro cedimientos de construcción establecidos en los planos del proyecto, y se supervisan y controlan mediante ensayes de laboratorio y otros trabajos, con la finalidad de cumplir con las normas de INFLUENCIA DEL PROYECTO DE UNA CARRETERA SOBRE EL TIEMPO, CALIDAD Y COSTO DE CONSTRUCCIÓN

Tanto el proyecto de ingeniería como la construc ción de la obra deberán tener fecha de inicio y de ter minación, no se pueden extender indefinidamente.

El estudio geológico detallado de toda la longi tud del trazo definitivo es absolutamente necesario para establecer el modelo geotécnico, formado con el modelo geológico-geofísico y las propiedades de resistencia, deformación y permeabilidad de los sue los y rocas, las cuales se obtienen gracias a ensayes de campo y de laboratorio en el sitio, con muestras alteradas e inalteradas. Cabe mencionar que, en macizos rocosos, son las propiedades resistentes de las discontinuidades y de la matriz rocosa las que controlan el comportamiento mecánico; de aquí la importancia de la litología y la estructura geológica.

2. Estratos Se indican los espesores de los estratos de suelo y de roca, determinados mediante la exploración directa e indirecta, y de las unidades litológicas obtenidas con el estudio geológico.

Rememorando la historia de las culturas preco lombinas, sería interesante, aunque es imposible, conocer el proyecto y el tiempo que duró la cons trucción de las pirámides del Sol (200 a.C.) y de la Luna (100 d.C.), ubicadas en la zona arqueológica de Teotihuacán.Tratarelasunto de este artículo entusiasma, pero, puesto que es muy amplio, sólo se mencionará como ejemplo la manera en que los datos geotéc nicos influyen en la elaboración de un proyecto de terracerías, ya que éstas, por lo general, representan el mayor costo de una carretera.

79 16 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022 calidad, y con un buen comportamiento para la vida de operación de la obra.

La geotecnia puede entenderse como parte de la geología aplicada a la ingeniería civil, aquella que estudia las propiedades de los suelos y rocas para, mediante diseño y cálculos de estabilidad, estructurar proyectos constructivos.

Con la finalidad de obtener muestras alteradas e inalteradas para conocer las propiedades de los suelos y de las rocas, el estudio geotécnico para terracerías se inicia con la exploración de los mate riales de la capa superficial del terreno, sobre el eje de trazo definitivo y conociendo la línea de subra santeLosaproximada.métodosde exploración utilizados son los pozos a cielo abierto, que se excavan sólo en los suelos, a una profundidad de alrededor de 3 m, con los que, en algunos casos, en forma errónea, se elaboran los datos geotécnicos para el cálculo de curva-masa de las terracerías. Esta práctica debe dejar de existir, pues es común tener cortes de hasta 30 m excavados, en su mayoría en roca, mediante explosivos.Así,se requiere efectuar la exploración directa mediante el uso de una máquina perforadora en cortes con altura mayor a 12 m. Sin embargo, puesto que esto resulta costoso, es común que se limiten las perforaciones y terminen realizandose sólo en cortes altos que puedan presentar un problema importante de inestabilidad.Esabsolutamente necesario contar con la explo ración indirecta geofísica del tipo de refracción sísmica, que se requiere para conocer la geometría por dentro del terreno en zona de cortes con altura mayor a 7 m, así como la clasificación para presu puesto, el concepto que más influye en el costo de las terracerías, como se verá más adelante. Este tipo de exploración se ha aplicado con grandes venta jas, y ha permitido estudiar grandes áreas en poco tiempo y a bajo costo. El costo de los sondeos de refracción sísmica representa solamente un 14 % aproximado del costo de los sondeos directos, por lo que conviene realizar esta prospección indirecta en todos los cortes con altura mayor a 7 m. En el perfil topográfico de todo el trazo se colocan los resultados de la exploración directa efectuada, la indirecta, que es la geofísica; los ensayes geotécni cos de campo y laboratorio, así como las unidades litológicas y estructurales. Con esto se forma un per fil geotécnico de la zona del eje de trazo. Después, se determinan los datos geotécnicos para el cálculo de terracerías que se presentan en la TABLA 1 , con base en el perfil geotécnico.

1. Tramo Teniendo en cuenta el drenaje se obtienen los tramos homogéneos de materiales (del km al km) definidos de acuerdo con el modelo geotécnico.

II. GEOTECNIA PARA PROYECTO DE TERRACERÍAS

TratamientoClasificaciónprobable variacióndeCoeficientes

2.202

00001000.201MateriavegetalDespalme 2Indef. plasticibajadelimoconfinaArena compacidaddegravas,pocasydad seatacarsealquecompacta,amedia (SM)cafécolordegrumosobtienen 0.50:17.001.0:1.003.000020800.860.910.96CompactadoA,B,D,J

1.402

16+200 al 16+700

A,B,F,G,M0.50:1.06.001.50:1.02.003070001.05Bandeado

Indef.3 limosa,arenaenempacadasGravas griscolorcompacta,medianamente (GC-GM) 1.0:1.03.001.50:1.04.000030700.86.0910.96BandeadoA,B,D,J 16+700 al 18+700

00001000.201MateriavegetalDespalme

00001000.101MateriavegetalDespalme

15+000

15+800 al 16+200

yarenaconplasticidadbajadeArcilla compacidaddeaisladagravaspocas (CL)cafécolorblanda,amedia A,B,C,J1.0:1.02.001.50:1.03.000020800.790.840.69Compactado

terracerías.decálculoelparageotécnicosDatos

1.TABLA

volumétrica AtacabilidadCortesTerraplenesmateriales Observaciones EspesorNo. m

2Indef. consedimentarioorigendeRoca medianamentefísica,alteración fracturada.cementada,avanzadas, empleoelrequeriráseatacarsePara poderbajodeexplosivosyaradode ychicosfragmentosobtendránsey delimosaarenaygravasmedianos, (Fmcg-GC-GM)claro,griscolor

AlturaC%100%95%90Band.ABmáximaTaludAlturamáximaTalud al 15+800

00001000.201MateriavegetalDespalme gravasconempacadoarenosoLimo plasticibajaderojizo,cafécolorde (ML)compactomedianamentedad, A,B,C,J1.0:1.02.001.50:1.03.000040600.890.940.99Compactado Indef.3 depresenciayarcillaconfinaArena media,consistenciadeaislada,graba (SC)griscolor 2.001.50:1.04.000030700.920.971.02Compactado

79 17caminodeltrazodeejeelennaturalTerreno Kilómetro Estrato

4. Tratamiento probable

5. Coeficientes de variación volumétrica Estos coeficientes se pueden obtener en suelos mediante relaciones de pesos volumétricos determinados con pruebas de compactación. En macizos rocosos, los coeficientes dependen de las discontinuidades, sobre todo del fracturamiento, y en general se obtienen por méto dos empíricos.

Con los espesores de las uni dades geofísicas es posible obte ner el volumen aproximado de cada tipo de suelo y roca, lo que permite determinar la clasificación para presupuesto con una aproxi mación muy aceptable. La utilización de dinamita es de la mayor importancia para excavaciones de cortes, por lo que, de acuerdo con las carac terísticas litológicas del terreno, y para obtener el tamaño de fragmentos de roca requeridos en la construcción de terraplenes, sin aumentar el fracturamiento natural del macizo rocoso (lo que puede influir en la estabilidad del talud de excavación), se deberá realizar un programa y proyecto de aplicación de explosivos.

79 18 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022

3. Clasificación de materiales La clasificación geológica-geotécnica se realiza con los criterios esta blecidos para los suelos y las rocas, y se indican las características más importantes del suelo y del macizo rocoso como litología, resistencia, compresibilidad, permeabilidad, fracturamiento, dureza, alteración y otras. También se indica el equipo mecánico y los explosivos que se utilizarán para excavar, así como el tamaño de los fragmentos de roca que se obtendrán.

6. Clasificación para presupuesto Atacabilidad de materiales. Este concepto es muy importante, pues es determinante en el costo de los movimientos de materiales para la construcción de terrace rías, de acuerdo con la dificultad para su extracción y carga. Otra manera de obtener esta clasifica ción es correlacionando la poten cia y eficiencia de excavación del equipo mecánico con la velocidad de propagación de las ondas sís micas en los diferentes materiales, obtenidas mediante exploración indirecta con el método geofísico de refracción sísmica. Con gráficas en función de las velocidades sís micas, se puede obtener la clasifi cación para presupuesto de suelo y de roca usando, por ejemplo, tractor D9G y/o explosivos.

En esta parte, se realizan los aspectos de compactación y de bandeado para la colocación de material. El primero se aplica al acomodo de los suelos mediante equipo de compactación y llevando el control de cali dad con ayuda de ensayes de laboratorio. Para construir el cuerpo del terraplén es común, mas no adecuado, utilizar fragmentos de roca con dimensiones hasta de 2 m, que se obtienen de la excavación de cortes. Pero no es posible acomodar estos fragmentos al tratamiento de bandeado efectuado con los tractores de construcción, pues quedan huecos que provocan asentamientos no permisibles, debido a que, con el tiempo, el material se reacomoda y se rompen sus aristas por el peso propio de los terraplenes. Los asen tamientos excesivos necesitan renivelaciones frecuentes, con el conse cuente aumento del costo de mantenimiento, no previsto en el proyecto. Los tractores utilizados para bandeado, en general D-8, son efi cientes para acomodar fragmentos de roca con tamaño máximo de 0.60 m, por lo que conviene, cuando sea factible, que durante la exca vación en roca mediante tractores, explosivos y martillos neumáticos se obtengan estos tamaños y así utilizar todo el material de cortes, siempre que cumpla con la calidad requerida para construir el cuerpo del terraplén. Cuando no sea posible obtener los fragmentos requeri dos, seguramente cuando la roca sea casi sana, poco fracturada y de alta resistencia, se podrá almacenar para triturarse y utilizar en las capas del pavimento, así como en la construcción y protección de obras com plementarias y menores de drenaje, muros de retención, protección contra erosión de márgenes de cauces, de socavación al pie de apoyos de puentes y otros. No hay que olvidar que el concreto hidráulico no dura más de 100 años, mientras que la roca se altera o transforma en miles o hasta millones de años; por ejemplo, las construcciones de concreto sufren degradación y pérdida de resistencia, por lo que se deben demoler dado el riesgo que implican. En cambio, existen construcciones de piedra con más de dos mil años.

Cuando se tengan cortes muy altos de origen y se considere que pueden tener problemas de inestabili dad, conviene contemplar la construcción de túneles. FIGURA 1. Falla de talud.

La altura de los terraplenes en arcillas se deter mina en función de la cohesión del material, con fór mulas para calcular la capacidad de carga del terreno de cimentación como Hmax=CNc/Ɣ, donde Hmax es la altura del terraplén a la que se deberá aplicar un factor de seguridad mayor a 1.2, C Cohesión de la arcilla, Nc factor de capacidad de carga y Ɣ peso volumétrico del material. En la construcción de terraplenes con suelos puramente friccionantes, conviene determinar su altura mediante la utilización de muros de retención o construidos con la altura que se requiera, apoyados sobre los taludes del terraplén y formados con un mortero de arena-cemento, y son construcciones que, además, sirven para proteger los taludes de la erosión. La estabilidad de un terraplén desplantado sobre arcillas muy blandas se revisa mediante un análisis de estabilidad de taludes.

Cuando la altura de terraplén sea grande, y con la finalidad de determinar la conveniencia de construir un viaducto, conviene tener en cuenta la geología del sitio.

El tamaño máximo de los fragmentos de roca para acomodarse en terraplenes mediante el procedi miento de bandeado es de 0.60 m al utilizar tractor D-8, y de 0.75 m al utilizar tractor con mayor peso. En la práctica se ha observado que, con el tiempo, los terraplenes construidos tienen asentamientos aceptables que sólo requieren atención normal.

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8. Talud de cortes Determinar la inclinación de los taludes estables con los que se excavarán los cortes es uno de los pro blemas más complejos en geotecnia, ya que de ellos depende el volumen de material que deberá ser exca vado y tratado para formar parte de los terraplenes o ser Aldesperdiciado.excavarcon un determinado talud se rompe el equilibrio natural de una masa de suelo y roca, a la cual se le da una nueva configuración, y dicha masa estará sujeta a esfuerzos que no existían antes de realizar la excavación, como descompresión, flujo de agua, erosión de los materiales y aumento del grado de fracturamiento por el uso inadecuado de explosivos.

El estudio geológico de la zona de cada uno de los cortes debe contener la litología y la estructura geológica obtenida mediante levantamientos de las discontinuidades del macizo rocoso, para que, mediante un análisis con estereogramas, se defina el número y orientación (echado y dirección del echado) de las familias principales que afectan al macizo rocoso. A partir de los estereogramas realiza dos se efectúa un análisis cinemático de estabilidad para los taludes, contemplando el ángulo de fricción de las discontinuidades, con la finalidad de identifi car los mecanismos de falla de talud que se puedan generar, y que pueden ser por medio de cuña, por superficie plana o por vuelco, mencionando la direc ción de salida y el echado. Los mecanismos de falla en suelos son por superficies circulares, planas o una combinación de ambas. (FIGURA 1).

7. Terraplenes

El estudio geológico proporciona los probables taludes estables, que deberán corroborarse mediante análisis de estabilidad empleando el modelo geo técnico correspondiente, previendo tratamientos de estabilización y protección, que podrán mejorarse según el comportamiento de los taludes durante la etapa de construcción, supervisada por un ingeniero geotecnista o un ingeniero geólogo, con la finalidad de decidir utilizar tratamientos que resuelvan el pro blema en forma definitiva.

Cuando se precisa controlar el comportamiento frente a la inestabilidad se recurre a la instrumenta ción a fin de conocer la magnitud, velocidad y direc ción de los movimientos, así como de las presiones de agua.Laingeniería de taludes se ha tratado como un arte, como un oficio, hay que transformarla en ciencia debido a la influencia que tiene sobre la estabilidad de las obras de ingeniería.

III. CONCLUSIÓN Con todas las reflexiones antes mencionadas, es posible llegar a la siguiente conclusión: La carencia de tiempo y recursos para elaborar proyectos constructivos de carreteras, debido a la premura y presión de los gobernantes para construir obras de carácter social, han tenido una influen cia determinante en la elaboración de proyectos deficientes, y esto conduce a la ingeniería de vías terrestres a una situación desfavorable. Es absolu tamente necesario tomar acciones para revertir esta condición profesional, en forma particular y colectiva, por medio de organizaciones gremiales, educativas, gubernamentales y empresariales, aun cuando esto signifique privación temporal de algún apoyo.

Todos los materiales obtenidos de cortes son susceptibles de utilizarse en la construcción de terracerías u otras obras, y se requiere ingenio para determinar el tratamiento por aplicar, a fin de que el material cumpla con las normas de calidad esta blecidas. Esto se debe verificar mediante ensayes de laboratorio y de campo, tratando de eliminar en lo posible las zonas de depósito de material desecha ble, así como de reducir al máximo la utilización de bancos de préstamo con el fin de ahorrar acarreos y recursos financieros. Con esta medida se evitan problemas ecológicos de contaminación.

79 20 VÍAS TERRESTRES 79 En el trabajo para la estabilización de taludes, es de suma importancia tener en cuenta el agua super ficial y el agua del interior del terreno, que puede crear altas presiones en las discontinuidades y grietas por la que se introduce (diaclasas).

Los conceptos antes enumerados para elaborar un proyecto ejecutivo de terracerías indican deficiencias en su determinación debido a que no se realizan los estudios necesarios o no se profundiza en su esencia, lo que lleva a formar proyectos deficientes e incom pletos que desembocan en un incumplimiento de la calidad requerida, pérdida de tiempo y aumento de costos de construcción. Esto mismo ocurre con los otros proyectos que forman el proyecto integral de la carretera.

- y susPROBLEMA 79 Sea N un número múltiplo de 9, de 3 dígitos. Si le quitamos el dígito de las unidades, nos queda un número par; si le quitamos el dígito de las centenas, nos queda un número primo. ¿Cuál es el mayor valor que puede tener N? RESPUESTA AL PROBLEMA 78 EN VÍAS TERRESTRES #78, PÁG. 22 Solución: De acuerdo con la figura, el área del triángulo AOB es: Atriáng A0B = Atriáng A0C + Atrapecio ABEC Atriáng 0BE Atriáng A0B = 1 2 1 × 5 = 2 5 Atrapecio ABEC = 3 + 5 2 × 6 = 24 Atriáng 0BE = 1 2 7 × 3 = 10 5 ∴ Atriáng A0B = 26.5 10.5 = 16 unidades cuadradas Las coordenadas de los vértices de un triángulo son (0,0), (1,5) y (7,3). Calcular el área del triángulo. 79 21 5 3 C 2 5 07 E A(1,5) B(7,3)

TESTIMONIO Esta sección presenta el testimonio de ingenieros, obreros, personal de campo, trabajadores de todos los ámbitos, que trabajan día a día en las vías terrestres.

79 22 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022

ENTREVISTA AL ING.DAVID VILLEGAS GÓMEZ Datos generales: Originario de Puruándiro, Michoacán. Ingeniero Civil por la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

Estudié Ingeniería Civil porque me gustaban mucho las matemáticas, y además, había unos ingenieros muy brillantes, egresados del Politécnico, que eran de Michoacán.Comencéa trabajar en la Secretaría de Comu nicaciones y Transportes en el año de 1969, en la Ciudad de Guaymas, Sonora, y en ese momento solicité una beca de la Universidad Nacional Autó noma de México (UNAM) para realizar la especiali dad en Vías Terrestres. Después de terminar el curso, me regresaron a carreteras federales como residente de puentes.Laprimera de estas residencias fue en Colotlán, Jalisco. Ahí construimos los puentes de la carretera Jerez-Guadalajara. Posteriormente, me enviaron a Puerto Vallarta y de ahí a Loma Bonita, Oaxaca, para hacer los puentes de la carretera Alemán-Sayula. Sin embargo, tuvimos que hacer los puentes por puras brechas porque no había carreteras.

Luego me enviaron a hacer un puente muy grande y delicado en Isla Aguada, Campeche, con una extensión de 3.5 km, que resultó ser una obra muy compleja. Después de algunos problemas ocurridos durante el desarrollo de la construcción, se tomó la decisión de traer como apoyo a una empresa de Miami, Florida, para continuar con la construcción, lo cual me dio mucha tranquilidad, porque era una empresa muy profesional y que realizaba muy bien el trabajo. Sin embargo, en el transcurso tuve que aprender a bucear porque se estaban hincando pilo tes sobre el mar y eran 3.5 km desde Isla Aguada hasta Isla del Carmen, y el tiro de agua más alto

era de 6 a 8 metros, donde el pilote iba a quedar expuesto al agua. Recuerdo que algunos pilotes llegaron a romperse cuando se estaban hincando, y por eso tuve que meterme al agua a supervisar porCuandodebajo. terminé el puente, en el año de 1980, me enviaron a Cuernavaca para participar en la construc ción de la carretera del Sol, Cuernavaca-Acapulco, y al mes me pidieron que entregara la residencia para enviarme a Tampico. Sin embargo, al llegar, cambia ron mi asignación, y el residente que estaba ahí me entregó la obra del puente Tampico. Aún estaban trabajando en las cimentaciones, en los cilindros, en los pilotes, ya que este puente contaba con cimen tación por superficie, o sea, zapatas, además de los cajones, que eran el 13 y el 14, y que estaban a la orilla del río Pánuco, donde se situaban los mástiles del puente. Me tocó terminar las cimentaciones e inicié las pilas, y además se hicieron las losas y se comenzó con los mástiles. En ese entonces contaba con unas 20 personas para el desarrollo de esta obra, y posteriormente me dejaron con 17 ingenieros auxi liares, más el laboratorio, porque también veíamos el control de calidad y el de estimaciones. Esta obra se programó hasta que el apoyo 13 quedó totalmente cimentado sobre 84 pilotes de acero de alrededor de 30 pulgadas de diámetro cada uno, y hasta entonces se pudo empezar a cargar. Después de la inauguración del puente de Tam pico, renuncié a carreteras federales, a la Secretaría, y me pasé a Caminos y Puentes para quedarme de superintendente de Conservación del Puente. Tomé esta decisión porque pensaban enviarme nueva mente a la carretera del Sol, y para entonces mis hijos ya estaban grandes y no podía estarlos moviendo de un lugar a otro. En el tiempo que estuve en Loma Bonita, Oaxaca, para ir a Veracruz teníamos que pasar por Tlacotal pan, y en ese tiempo se hizo el puente a cargo del Ing. Guajardo. Cuando terminaron el puente, yo seguí en Loma Bonita, y una vez que pasé por ahí, ví una curva donde estaba el apoyo y me di cuenta de que se estaba bajando el cilindro. Me puse en contacto con el Ing. García Arroyo, y le dije que el puente de Tlaco talpan se estaba asentando en tal cilindro, no había hecho correr una nivelación, pero a simple vista se podía observar. Entonces fui con mi gente a correr la nivelación y, efectivamente, tenía como 25 cm abajo.

Cuando el ingeniero se dio cuenta, inmediatamente fue a revisar y se le inyectó concreto alrededor del cilindro, por dentro y por fuera, para estabilizarlo, concreto a mucha presión y después tuve que gatear las losas, levantarlas y meter tacones para nivelarlo. Este tipo de obras salen muy caras, pero se pueden corregir con su debido mantenimiento.

Cuando cumplí 55 años, me jubilé y aproveché para dar clases de tiempo completo en la Facultad de Ingeniería en la Universidad Autónoma de Tamau lipas, pues considero que lo más importante en la vida de un profesionista es la labor docente. Luego tuve la ocurrencia de comprar un ranchito, porque siempre anhelé dedicarme a la ganadería. Compré mil borregas de cría y cometí la torpeza de dejar a mis alumnos por mi ganado, porque el rancho tam bién necesitaba tiempo completo. Pero llegaron los mañosos y empezaron a fastidiar a todo mundo. Tuve que irme y duré como 6 o 7 años sin pararme por ahí. Nunca les di nada, pero me hablaban por teléfono y terminaron por llevarse a las borregas. Después decidí rentarles el rancho a los menonitas, hasta que por fin se los vendí para quitarme de problemas. Más tarde me insistieron en que regresara a la Universidad, pero cuando vi los salones, todos con cañones para hacer proyecciones, y los alumnos con computadoras, me di cuenta de que ya estaba obsoleto. No tenía ni idea de cómo usar esos equi pos. Uno de mis alumnos me preguntó por mi audiovisual que tenía sobre el puente Tampico, y me ofreció hacerme una memoria con todo el registro de diapositivas, que nos llevó seis meses. Después de esto, ya no continué con la idea de regresar a dar cla ses. Me di cuenta de que tenía deficiencias visuales y que no era posible continuar. Ahora sólo me dedico a darTodavíaconferencias.recuerdo una anécdota de mis andanzas, sobre un seguro de vida. Cuando se colaban los más tiles de 130 m de altura del puente Tampico, a la hora de colar me tocaba supervisar, pero no escalaba los 130 m, sino que me subía a la olla del concreto y con la grúa me llevaban hasta arriba. Llegaba a la olla donde se iba a colar y me bajaba para vaciar el con creto, y ya que veía cómo lo hacían, en la misma olla me bajaba. Era un trabajo muy arriesgado, lo mismo que cuando me metía buceando a supervisar. Me 79 23

Un día viernes, como a las ocho de la noche, con la intención de irse de farra, el Ing. Leonardo Zapata iba en su pick up rumbo a un paraíso terrenal. De repente, escuchó en la radio que le pedían se reportara.

—Aquí habla Leonardo. Cambio.

—Cambio. Bueno… bueno. ¿Me escuchas?

79 24 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022 gustaba hacerlo, pero es verdad que quizás no medía las consecuencias. Cuando el superintendente de la compañía se dio cuenta, me dijo: “Te saqué un seguro de vida porque ya vi que te gusta arriesgarte mucho”, yo le di las gracias, pero él me respondió: “Ah, pero si te pasa algo, yo soy el beneficiario”. “Entonces”, le dije, “ahora te voy a llevar conmigo cada vez que vayamos a supervisar”. Y hacía bien en llevarme al superintendente, porque había tres empresas involucradas en la obra, CIMSA que estaba haciendo el lado veracruzano; ICA, el tramo central, y SIEMSA el tramo Veracruz. Cuando terminaron el apoyo 12, con 50 m de profun didad, había que supervisar. Vaciamos el cilindro y se coló, se terminó, se jaló el tapón inferior y lo vaciaron para supervisarlo. Todo iba bien, sin filtraciones. Le dije al superintendente que fuéramos a revisar el siguiente, e indiqué al operador que pusiera el cable de arrastre, pero desafortunadamente, no escuchó, y el superintendente no supervisó. Nos metimos, y de repente bajamos como 15 m de trancazo, y todos le gritaban al operador para que detuviera la canastilla, hasta que por fin lo hizo. Pudo haber ocurrido una tragedia, y creo que muchos quedaron con algo más que el susto. Lo sé porque, a raíz de eso, un auxiliar meDuranterenunció.el tiempo que estuve trabajando en el puente de Tampico, no pude conocer la ciudad, porque me levantaba a las 6 de la mañana y a las 8 ya estaban saliendo todas las brigadas a sus dis tintos frentes de trabajo. En ese entonces teníamos doscientas personas trabajando en cada turno de las Desdeempresas.entonces, procuro mantenerme ocupado con mis conferencias. Acabo de regresar de una en Morelia y de otra en Veracruz. He acumulado 10 602 m de puentes en todas las residencias en las que he estado. Así se miden 25 años de trabajo.

—Fuerte y claro. Cambio.

—Te decía que me acaban de pedir un trabajo de conservación, así que debemos trabajar el fin de semana.

—Casi no te escucho nada, pero que tú también tengas un buen fin de semana. ¡Cambio y fuera! —dijo, y rapidito apagó la Tomadoradio.delcompendio histórico de la AMIVTAC editado en el año 2002, durante la gestión del Ing. Arturo Manuel Monforte, Presidente de la XIV Mesa Directiva Sabemos que la vida de un ingeniero civil está llena de momentos y anécdotas curiosas. Te invitamos a mandar la tuya, sobre todo si está relacionado con las vías terrestres, y compartirla con la comunidad. ¡Nos encantará leerla!

La producción tradicional de mezcla asfáltica en caliente (HMA)1 incluye: Calentar el asfalto a aproximadamente 150-170 °C para permitir el bombeo. El secado de los agregados pétreos a 160-180 °C y la eliminación de las partes finas para no afec tar la adhesión pétreo-asfalto. Los procesos de calentamiento se obtienen con diversos tipos de combustibles que pueden tener emisiones más o menos contaminantes. Este pro cedimiento es considerado insalubre.

ING. BLANCA DURAND | ING. VERÓNICA FLORES DÉLEON Representantes de blanca.durand@iterchimica.itITERCHIMICA

El Life Cycle Assessment (LCA) (Análisis de ciclo de vida (ACV)) es una herramienta para verificar el impacto de las producciones. Los impactos son asociados al producto/proceso/actividad durante todo el ciclo de vida útil, por lo que consideran todas las etapas relacionadas y dependientes. La metodología LCA está regulada por las normas ISO de la serie 14040 y se desarrolla de la siguienteDefiniciónmanera:delobjetivo y alcance del análisis. Compilación de un inventario de entradas y Evaluaciónsalidas. del impacto ambiental potencial relacionado con estas entradas y salidas. Interpretación de los resultados.

La TABLA 1 muestra algunos procesos de pro ducción y nos revela que la fabricación de mez clas asfálticas tiene menor impacto que otras producciones.

COMPARACIÓN CON OTROS PROCESOS INDUSTRIALES

MEZCLAS ASFÁLTICAS TEMPLADAS EL FUTURO SUSTENTABLE DEL SECTOR VIAL

PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA PRODUCCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

79 25INTRODUCCIÓN Las carreteras son el conjunto de infraestructuras de transporte más antiguo e importante del mundo. Actualmente, la sensibilidad de la humanidad hacia la ecología y la necesidad de salvaguardar el medio ambiente han llevado a controles cada vez más estrictos en los procesos de producción.

Tomates De la producción a la comercialización t 500 - 5.100 [5] Vino De la producción a la comercialización Botella (750 ml = 0.753 kg de vino) 3,5 - 8,7 [7] HMA Producción t 45 - 55 [8] [9]

Tomando en cuenta la misma vida útil de 20 años, en la TABLA 2 se presentan los impactos ambientales de CO2eq comparando mezclas con/sin fresado y mezclas en caliente y frío. TABLA 2. Análisis del impacto de CO2eq en tres diferentes tipos de carreteras elaboradas con diferentes tecnologías y contenido de fresado y con la misma vida útil. carreteraTipo Producción RAP Capa Espesor[cm] Ancho[m] Largo[m] funcionalUnidad ProducciónCO2eq[t/FU] bibliográficaReferencia

Vacas lecheras Cría Animal por año 11.863 - 15.549 [2] Animal por día 32,5 - 42,6

Tipo 2 HMA 10 % Rodadura 5 7 1.000 688,0 [8]20 % Capa intermedia CMA Base espumada Tipo 3 HMA 10 % Rodadura 7 1.000 650,1 [8]20 % Capa intermedia CMA 30 % Base espumada A través de estos datos es posible comparar diferentes procesos constructivos.

Tipo 1 HMA Rodadura 5 7 1.000 Carretera “1000 * 7 * 0,25 mc” durante todo su ciclo de vida, incluida la instalación y mantenimientoel 737,9 [8] [9] Capa intermedia 6 Base 14

79 26 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022

Animal por día 22,2 - 46,2 [6]

Leche Producción Litro equivalente de leche según ECM (Energía láctea corregida según las grasas y proteínas contenidas) 8,0 - 11,6 [3] De la producción a la gestión de residuos de envases t 485 - 583 [4]

TABLA 1. Emisiones de dióxido de carbono equivalente (CO2eq) de algunos productos diferentes comparados con los conglomerados bituminosos. Producto Fase funcionalUnidad COProducción2eq[kg/FU] bibliográficaReferencia Árbol de Navidad sintético Producción Árbol 42,6 [1]

HMA con RAP2 Producción t 37 - 51 WMA3 Producción t 36 - 53 CMA4 Producción t 36 Concreto para losas Producción t 134 - 200 HMA Ciclo de vida del pavimento t 84 [9] WMA Ciclo de vida del pavimento t 74 [9]

Producto Fase funcionalUnidad energéticoConsumo[MJ/t] bibliográficaReferencia

TABLA 3. Consumo energético en función de las tecnologías de producción de los conglomerados bituminosos.

HMA Producción t 699 [8] [9] HMA con RAP Producción t 454 - 642 WMA Producción t 654 CMA Producción t 457 Concreto para losas Producción t 738 - 1.226

FIGURA 1. Mezcla asfáltica templada, fabricada a bajas temperaturas.

79 27

PRODUCCIONES A TEMPERATURAS MÁS BAJAS: LA TECNOLOGÍA PARA LAS MEZCLAS TEMPLADAS La reducción de las temperaturas de producción de las mezclas asfálticas templadas (WMA) debe mantener el rendimiento final de la misma, así como la trabajabilidad a bajas temperaturas. Existe un aditivo que se agrega al cemento asfáltico y permite dis minuir la temperatura de producción, colocación y compactación de la mezcla, lo que da un aporte a la adherencia entre los agregados pétreos y el cemento asfáltico. El uso de este aditivo permite la producción de mezclas asfálticas y calienta los agregados pétreos a unos 120-130 °C con un ahorro de energía y una reducción de las emisiones. Además, la mezcla asfáltica aditivada puede ser compactada a temperaturas entre 90 °C y 120 °C, sin formación de humo. Así, el aditivo mencionado no modifica la naturaleza químico-física del cemento asfáltico.

Tipo asfaltoCantidadsobreel[%]

WMA Iterlow RS 1.0 120 100 4.27 2.461 2.00 HMA Binder 150 5.00 100 5.01 2.342 0.61

79 28 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022 De la base de datos del laboratorio interno de Iterchimica SpA se muestra la siguiente tabla.

capaTipo Aditivo

Tipo de producción HMA WMA HMA WMA HMA WMA Tipo - conglomerado bituminoso SP 12.5 mm FC2 Highway 401 Ramps 12.5 mm FC2 12.5SuperpavemmFC2mix HyperTerm® Aditivo Iterlow Iterlow Iterlow Cantidad sobre bitumen [%] 0.2 0.2 0.2 T compactación [°C] 145 110 145 90 145 90 Bitumen sobre aridos [%] 5.2 5.2 5.4 5.4 4.9 4.9 Giros prensa giratoria 100 100 100 100 100 100 Vacíos [%] 4.6 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 Densidad [g/cmc] 2.465 2.469 2.528 2.531 2.539 2.541 Sensibilidad al agua (TSR) [%] 92 82 89.9 90.4 87.8 87.9 Ahuellamiento, 8000 ciclos, 58 °C [mm] 4.57 5.25 Ahuellamiento, 8000 ciclos, 64 °C [mm] 5.2 5.4 6.0 7.9 Creep, - 18 °C, 60s [MPa] 8.220 7.667 Modulo de rigidez [MPa] -10 °C, 5 Hz 16.755 9.672 +21 °C, 5 Hz 3.751 2.364 Resistencia a fatiga, viga 4 ptos, 20 °C, 50 % valor inicial [n] 198.971 (in= 4.829 MPa) 315.378 (in= 4.407 MPa) 419.583 812.808 529.226 1.145.125 Referencia bibliográfica [12] [13] [13] [13]

200

TABLA Comparación físico-mecánica entre mezclas con/sin fresado y con/sin producto para WMA. Tipo producciónde compact.Temp.[°C] pétreosAsfaltosobre[%] giratoriaprensaGiros[n] Vacíos[%] Densidad g/ Resist.IndirectaTrac.[MPa] [MPa]CTI MarshallEstabilidad[kg] MarshallRigidez[mm]

HMARAPcon 40%BaseRAP 150 4.70 100 4.25 2.34 2.06

HMA Rodadura 150 5.50 100 3.50 2.363 1395 450 WMA Iterlow T 0.3 120 100 3.20 2.381 1370 336

cmc]

WMA Iterlow T 0.5 120 100 3.34 2.342 866 184 Los resultados muestran cómo las mezclas templadas, también denominadas mezclas tibias (WMA), son comparables con las resistencias a tracción indirecta y la estabilidad/rigidez Marshall con las mezclas recíprocas en caliente (HMA).

193

WMA Iterlow T 0.2 110 180 2.21 2.477 1.49 135

PRODUCCIONES A TEMPERATURAS MÁS BAJAS: LA EXPERIENCIA AMERICANA En los últimos diez años, en varios países, se han producido y compactado más de 7000 km de carreteras de WMA con los productos mencionados. Existen diversas tecnologías utilizadas para la producción a menor temperatura [14]. En México, desde el 2019, se han utilizado para la fabricación de mezcla asfáltica templada en la Zona Metropolitana del Valle de México, con muy buenos resultados. En la TABLA 5 se muestran las pruebas desarrolladas para la comparación con una producción en caliente. TABLA 5. Resultados de laboratorio de las pruebas de campo realizadas en la Zona Metropolitana del Valle de México.

WMA Iterlow T 0.2 110 100 5.27 2.374 0.66 40 HMA Binder 150 4.90 180 2.12 2.491 1.51 133

[2] R. Snaidero; Tesi di Laurea (2007-2008). Criteri metodologici per l’esecuzione di una LCA in allevamenti di vacche da latte. Risultati ottenuti dall’implementazione del metodo presso un allevamento Università degli Studi di Padova, Facoltà di Agraria.

[9] N. Brandini, M. Giani, L. Zampori, G. Dotelli, L. Venturini (27-28 giugno, 2013) LCA di pavimentazioni stradali flessibili in conglomerato bitu minoso: strategie di miglioramento delle prestazioni ambientali. VII Convegno della Rete Italiana LCA-Life Cycle Assessment e ottimizza zione ambientale: esempi applicative e sviluppi metodologici. Milano.

[10] A. Vaitkus, V. Vorobjovas, L. Žiliut. The research on the use of warm mix asphalt for asphalt pavement structures

Se puede ver que las mezclas tibias son menos rígidas y con mayor resistencia a la fatiga, lo que garantiza una vida útil más larga. El método de producción WMA requiere el uso de tecnologías para garantizar la viscosidad adecuada (trabajabilidad) de las mezclas a temperaturas más bajas.

[3] I. J.M. Boer (2002). Environmental impact assessment of conventio nal and organic milk production. Livestock Production Science.

[5] P. Handricks (2012). Life Cycle Assessment of Greenhouse Tomato (Solanum lycopersicum L.) production in Southwestern Ontario In partial fulfilment of the requirements for the degree of Master of Science in Plant Agricolture, The University of Guelph, Ontario, Canada.

BIBLIOGRAFÍA

[11] A. Vaitkus, D. Čygas, A. Laurinavičius, Z. Perveneckas (2009) Analysis and evaluation of possibilities for the use of warm mix asphalt in Lithuania. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering.

[6] FAO (2013). Greenhouse gas emission from ruminant supply chains – A global life assessment

79 29

[7] E. V. Point (December, 2008). Life Cycle Environmental impacts of wine production and consumption in Nova Scotia, Canada. Submi tted in partial fulfilment of the requirements for the degree of Master of Enviromental Studies, Dalhosuie, Nova Scotia.

[1] S. Couillard, G. Bage, J.S. Trudel; Ellipsos (February, 2009). Compa rative Life Cycle Assessment (LCA) of artificial vs. natural Christmas tree, Strategist in Sustainable Development.

[4] M. H. Eide (2002). Life Cycle Assessment (LCA) of industrial milk production. Int. J LCA (2) 115 – 126.

[8] J. Chehovits, L. Galehouse Energy usage and Greenhouse gas emissions of pavement preservation processes for Asphalt Concrete Pavements. Paper 65. Compendium of Papers from the First Inter national Conference on Pavement Preservation.

FIGURA 2. Colocación de mezcla con ITERLOW-T a 90 °C.

FIGURA 3. Colocación de mezcla tradicional sin el aditivo a 140 °C. CONCLUSIONES La investigación ha desarrollado durante la última década aditivos para reducir significativamente las temperaturas de producción de las mezclas asfálticas, para obtener así productos definidos como tibios. Así, la tecnología para las mezclas templadas permite producir a temperaturas más bajas sin com prometer las características de rendimiento y la vida útil del Comopavimento.mencionamos al incio del artículo, la pro ducción tradicional de la mezcla asfáltica en caliente genera emisiones que son altamente dañinas al medioambiente, por lo que las mezclas templadas son una gran apuesta para un futuro sustentable. La producción de más de 7000 km de carreteras de WMA producidas con la tecnología mencionada en este artículo es un claro ejemplo de equilibrio entre producción y medioambiente, sin comprometer la vida útil del pavimento.

Los productos químicos como el mencionado permiten garantizar la adecuada trabajabilidad y regenerar los eventuales fresados utilizados. Es evidente que, frente a un ahorro económico por la reducción del consumo de energía, hay que sumar el precio del producto. El beneficio depende del tipo de planta y del tipo de combustible utilizado.

VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022 [12] Asphalt Mix Performance Testing on Field Project on MTO Hwy 10. (October 11-13, 2011). 2nd International Conference on Warm Mix Asphalt. Coco Asphalt Engineering. St. Louis, Missouri. [13] S. Manolis, A. Djane, S.Lavorato, P. Lum, M. Greco (November 16-18, 2009). Performance Testing of Warm Mix Asphalt. Canadian Technical Asphalt Association. Moncton, New Brunswick. [14] S. Lavorato, S. Manolis, A. Pahalan, R. Reid. Asphalt Mix Performance Testing and Emissions Evaluation for Warm Mix, Asphalt Field Pro ject on Ministry of Transportation Ontario Highway 10. [15] duttivi/lavorazioni-pericolose-asfalti/http://www.federica.unina.it/economia/tecnologia-dei-processi-pro [16] http://www.buonasfalto.it/tecnologie/gli-impianti-dasfalto [17] Ambiente, Salute e Sicurezza, Conclusa la ricerca IARC; Rassegna del Bitume 63/09. [18] C. Giavarini (2011). Bitume: gestione del rischio Siteb. [19] P. Cerea; Tesi di Laurea (2009-2010). Preventive Maintenance Treat ment on Road–Pavements: Multi-Approach Lyfe Cycle Assessment Politecnico di Milano, D.I.I.A.R. Sez. Infrastrutture Viarie.

79 30

4 CMA, siglas de “mezcla asfáltica en frío”

EL INGENIERO Y EL PERRO En cierta ocasión, Arturo Monforte fue enviado de comisión al estado de Chihuahua por parte de la actual Dirección General de Servicios Técnicos, para hacer unos estudios de drenaje. Quien lo iba a atender durante su comisión era el Ing. Luis Armando Galván Acuña, que radicaba en la ciudad de Chihuahua y prestaba sus servicios como Jefe de la Unidad de Estudios, en el Centro SCT Chihuahua.

Luis Armando adoptó la posición de boxeador y el perro lo observó durante unos tres segundos, luego dio la media vuelta y se retiró muy pacíficamente. Luis Armando regresó al automóvil henchido de orgullo y se dispuso a continuar la marcha. Arturo, que durante el incidente había permanecido dentro del coche, le dijo al Ing. Galván: —Pinche Luisito, estás loco. Fue más prudente el perro que tú.

Tomado del compendio histórico de la AMIVTAC editado en el año 2002, durante la gestión del Ing. Arturo Manuel Monforte, Presidente de la XIV Mesa Directiva

1 HMA, siglas de “mezcla asfáltica en caliente” del inglés (Hot Mix Asphalt)

2 RAP, siglas de “pavimento asfáltico reciclado”

3 WMA, siglas de “mezcla asfáltica tibia”

Notas al final

Luis Armando acudió al aeropuerto a esperar a Arturo, quien le pidió que lo llevara primero al campamento donde se hospedaría para dejar su equipaje. Hacia allá se dirigieron e iban platicando sabrosamente de diversos temas, así como de los estudios que iban a realizar en la carretera Chihuahua–Cuauhtémoc. Estaban muy distraídos esperando la luz verde de un semáforo, cuando de repente, de la nada, salió un enorme perro dóberman ladrando tan fuertemente que los dos saltaron del susto. Luis Armando reaccionó furiosamente contra el perro, que no paraba de ladrarles junto al coche, por lo que decidió bajarse y retar al animal frente a frente. —¡Perro jijo de tu ch..... madre! ¿Qué traes? ¡Vamos a rajarnos la madre!

ALEXANDRA OSSA Instituto de Ingeniería UNAM, AOssaL@iingen.unam.mxMéxico

Esta investigación evalúa la susceptibilidad a la deformación permanente y el fenómeno de enve jecimiento de los cementos asfálticos modificados con dióxido de titanio (TiO2) en diferentes porcen tajes (3, 5 y 7 % sobre el peso del cemento asfáltico). Se utilizaron cementos asfálticos convencionales y fotocatalíticos para fabricar especímenes de mezcla asfáltica en caliente, compactados en el laboratorio y sometidos a un acondicionamiento natural durante 6, 12 y 18 meses, durante los cua les fueron expuestos a cambios de temperatura, lluvia y luz solar. Además, se llevó a cabo un pro ceso de extracción de los cementos asfálticos de los especímenes acondicionados, por medio de la técnica de reflujo. Posteriormente, se llevó a cabo el ensayo Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) para evaluar la influencia del envejecimiento y el TiO2, sobre la susceptibilidad a la deformación permanente en los cementos asfálticos estudia dos. Los resultados de la prueba MSCR mostraron que las propiedades mecánicas representadas por el parámetro de recuperación a la deformación (R) y los parámetros de fluencia no recuperable (Jnr) mejoraron con el contenido de TiO2 y el tiempo de acondicionamiento natural.

79 31RESUMEN

1. INTRODUCCIÓN Actualmente, la contaminación del aire es uno de los grandes problemas que enfrentamos a nivel mundial; los altos niveles de gases contaminantes han desembocado en un aumento en enfermeda des cardiovasculares [1, 2]. Algunos de los princi pales contaminantes son los óxidos de nitrógeno (NOx) producidos principalmente por los vehículos motorizados (75 %), y distintos procesos industria les (25 %), que afectan de manera significativa la calidad del aire en las grandes ciudades. Ante esta problemática, distintas investiga ciones han buscado diferentes soluciones para reducir los altos niveles de NOx en el aire. Recien temente han surgido técnicas alternativas para mejorar la calidad del aire mediante la captura o reducción de contaminantes a partir de materiales fotocatalíticos. El dióxido de titanio (TiO2) es uno de los materiales más estudiados, debido a sus EVALUACIÓN DE LA DEFORMACIÓN PERMANENTE EN CEMENTOS ASFÁLTICOS FOTOCATALÍTICOS ENVEJECIDOS

MEDIANTE AMBIENTACIÓN NATURAL MARIBEL TRUJILLO Instituto de Ingeniería UNAM, MTrujilloV@iingen.unam.mxMéxico

2.1. Materiales 2.1.1 Dióxido de titanio (TiO2) Las nanopartículas de TiO2 utilizadas para añadir propiedades fotocatalíticas a los cementos asfálticos fueron partículas de Aeroxide TiO2 P25 Quimidroga, que se utilizaron como aditivo para mezclar en porcentajes de 3 %, 5 % y 7 % respecto al peso del cemento asfáltico.

Actualmente, la prueba de Fluencia y Recupera ción por Esfuerzos Múltiples (Multiple Stress Creep Recovery, MSCR), está aceptada para la evaluación de la formación de roderas como parte del sistema de clasificación de rendimiento Superpave. El cum plimiento de fluencia no recuperable (Jnr) y el por centaje de recuperación (R %), son dos parámetros que se obtienen en la prueba MSCR; la deformación por fluencia no recuperable medida a 3.2 kPa se utiliza como una medida de la resistencia de un cemento asfáltico a la deformación permanente en condiciones de carga repetida, y el porcentaje de recuperación se emplea para identificar la pre sencia de la respuesta elástica y dependencia del esfuerzo de los cementos asfálticos.

Esencialmente, la prueba MSCR aplica varios ciclos de fluencia y recuperación a diferentes nive les de esfuerzo. El objetivo es que la deformación viscoelástica inducida en la porción de fluencia se pueda recuperar después de la eliminación del esfuerzo cortante, y así proporcionar un medio para separar la deformación permanente de la deforma ción total, para conseguir una mejor correlación con la formación de roderas en campo [9].

Esta investigación se centra en la evaluación de las deformaciones permanentes en cementos asfál ticos convencionales y fotocatalíticos, modificados con distintos porcentajes de TiO2 (3 %, 5 % y 7 %), a distintos periodos de ambientación natural, por medio de la prueba MSCR.

2. MATERIALES Y ETAPA EXPERIMENTAL Para el desarrollo de la investigación fue necesario fabricar especímenes de concreto asfáltico conven cional y modificados con distintos contenidos de TiO2, que fueron expuestos a la intemperie para la simulación de las condiciones de envejecimiento real a las cuales está sometido un pavimento.

79 32 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022 propiedades fotocatalíticas activadas por la radia ción ultravioleta (UV), que permiten la degradación de gases nocivos y generan un gran impacto en la reducción de Numerososcontaminantes.autoreshanimplementado la técnica de fotocatálisis en pavimentos asfálticos, en la cual modifican el cemento asfáltico mediante la adición de TiO2, para mitigar los altos niveles de contami nación por NOx generados por la creciente flota vehicular [3, 4,]. Cuando los gases del escape de los vehículos entran en contacto directo con la superficie de un pavimento con propiedades fotocatalíticas, se genera una mejora en la calidad del aire. Sin embargo, ante cualquier cambio en las pro piedades físicas y químicas del cemento asfáltico, es importante evaluar su comportamiento mecá nico. La presencia de deformaciones permanentes (roderas) es uno de los problemas más comunes en los pavimentos asfálticos. Las roderas se presen tan principalmente por la acumulación gradual de deformaciones permanentes en la carpeta asfáltica, en forma de depresión longitudinal a lo largo de la trayectoria del neumático [5]. El cemento asfáltico, como material aglutinante en las mezclas asfálticas, juega un papel importante en la resistencia a la for mación de roderas; por tanto, es fundamental rea lizar una evaluación precisa de su comportamiento ante las deformaciones permanentes, así como de su rendimiento durante su vida en servicio, como consecuencia del fenómeno de envejecimiento, que altera parte de su comportamiento mecánico, debido a factores como agua, aire, temperatura y radiación UV. Estos cambios se asocian con el aumento de rigidez y viscosidad del cemento asfáltico [6, 7, 8]

Se realizó una caracterización de las propiedades del TiO2 en laboratorio (TABLA 1) para determinar la afinidad con el cemento asfáltico ante el proceso de modificación.

Posteriormente, se realizó un proceso de extrac ción de los especímenes envejecidos, para realizar una comparativa entre muestras de cemento asfál tico en estado original y muestras extraídas con distintos periodos de envejecimiento y contenido de TiO2, para poder determinar el cambio en las propie dades físicas de los cementos asfálticos.

79 33 TABLA 1. Caracterización de las propiedades básicas del TiO2 Información general Apariencia Estado físico, sólido (polvo) Color Blanco Olor Inodoro Información relacionada con la seguridad y medio ambiente pH Aprox. 7.0 a 20 °C Punto de fusión > 1000° C (P. Atm. 1013 hPa) Densidad 4.1 kg/L (20 °C) Densidad aparente 600 kg/cm3 Solubilidad < 0.001 g/l (agua) Inflamabilidad No inflamable Propiedad explosiva No explosiva Propiedad oxidante No oxidante Estabilidad química Producto estable Actualmente, la literatura respalda que el TiO2 no solo tiene propiedades fotodegradantes, sino que además, es un retardante de los procesos de envejecimiento del cemento asfáltico [10], por lo que prolonga la vida útil de los pavimentos asfálticos ante los factores oxidativos a los cuales se somete durante su vida en servicio. FIGURA 1. Asfalto modificado con dióxido de titanio (TiO2).

TABLA 2. Especificación evaluados de acuerdo a su viscosidad a 60º C y su grado de penetración en estado 2.1.2 Cemento asfáltico y proceso de modificación El proceso de agitación fue de 300 rpm, por un periodo de 30 minutos a una temperatura controlada de 120 °C ± 5 °C. Todos los cementos asfálticos se sometieron a una caracterización de consenso según su viscosidad (ASTM D2171) [11] y su grado de rendi miento (ASTM D6373) [12], como se muestra en la TABLA 2 2.2 Programa de pruebas Para poder evaluar la influencia del envejecimiento que presenta un cemento asfáltico ante los factores ambientales durante su vida útil, esta investigación simuló el envejecimiento por medio de especímenes de con creto asfáltico fotocatalítico, expuestos a la intemperie por periodos de 6, 12 y 18 meses de ambientación natural, [FIGURAS 2 (A) y (B)]. La TABLA 3 muestra las características de los periodos de envejecimiento a los cuales se sometieron los especímenes.

de cementos asfálticos

original.

79 34 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022 Extremadamente alta Muy alta BajaMAltaoderada julio 16 verano oct otoño16 jun 17 invierno abr 17 primavera jul 17 verano oct otoño17 0 2 4 6 8 10 12 14 16 IndiceUV FIGURA 2. Probetas de cemento asfáltico expuestas al medio ambiente durante 6, 12 y 18 meses (a) y (b) variaciones de radiación UV durante el proceso de ambientación. (a) (b) Prueba AC Mod. 1 (3% TiO2) Mod. 2 (5% TiO2) Mod. 3 (7% TiO2) NormaASTM Penetración a 25 °C, 100 g, 5s; 10-1 mm, mínimo 68 83 79 76 D-2170 Viscosidad Saybolt-Furol a 135°C; s, mínimo 120 345 304 288 D-4402 Punto de inflamación Cleveland; °C, mínimo 280 228 238 244 D-92 Punto de reblandecimiento; °C 55 55 56 57 D-1525 Grado PG 64-22 70-22 70-22 70-22 D- 6373-16

Todas las pruebas se realizaron a 10 rad/s utilizando una placa de 25 mm con una separación de 1 mm; se ensayaron tres especímenes por cada cemento asfál tico y tiempo de acondicionamiento ambiental.

A partir de los resultados del ensayo MSCR, los parámetros R% (porcentaje de recuperación de la deformación) y Jnr (cumplimiento de fluencia no recuperable) se calcularon con las ecuaciones 1 a 4, para estudiar la capacidad del cemento asfáltico para recuperarse tras la deformación, así como el potencial de deformación del cemento asfáltico, respectivamente.donde

2.2.1 Procedimiento de la prueba Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) Para el estudio de la prueba Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) se empleó la normativa AASHTO M332-19, a partir del uso de un reómetro de corte dinámico (Kinexus DSR), en cementos asfálticos convencionales y fotocatalíticos, en estado origi nal y recuperados después del acondicionamiento ambiental. Fueron sometidos a diez ciclos de fluencia-recuperación a un esfuerzo de 0.1 kPa, seguido de diez ciclos de fluencia-recuperación a un esfuerzo de 3.2 kPa a una temperatura de 60 °C.

35 TABLA 3.

τ es la tensión de fluencia a 0.1 o 3.2 kPa, N es el número de ciclos, ε1 y ε10 representan el valor de la deformación al principio y al final de la porción de recuperación (después de 10.0 s), respectivamente, y εr es el porcentaje de recuperación para cada ciclo. Los valores altos de R indican que el cemento asfál tico tiene la capacidad de volver a su forma original después de la descarga, mientras que los valores bajos de Jnr indican que es altamente resistente a la deformación [13] 3. RESULTADOS Y ANÁLISIS En la FIGURA 3 se presentan los resultados de la defor mación acumulada obtenida en el ensayo MSCR de los cementos asfálticos convencionales y fotocatalíticos en su estado original y recuperados después del enve jecimiento, para un nivel de esfuerzo de 0.1 y 3.2 kPa. La figura indica que los cementos asfálticos modi �� (3)(2)(4)(1)

79 Características de los periodos de envejecimiento natural. Periodo envejecimientode Estacionesdelaño Clima predominante

= ∑ ∈�� (��, ��)10 ∈��=1 10 �� = ∑ �� (��, ��)10 1 10 �� = (��1 ��10 ) ∗ 100⁄��1 �� (�� , ��) = ��10 ⁄��

12 meses Ciclo completo (primavera, verano, otoño e invierno) 18 meses Ciclo y medio (verano, otoño, invierno, primavera y verano) Posteriormente, se realizó la extracción de los cementos asfálticos de las muestras envejecidas según la norma ASTM D2172 por el método de reflujo. Se obtuvieron muestras de cementos asfál ticos recuperados después de 6, 12 y 18 meses de acondicionamiento natural y se ensayaron para la evaluación de la susceptibilidad a la deformación de los cementos asfálticos en estudio, durante el pro ceso de envejecimiento.

6 meses Medio ciclo (verano, otoño e invierno) Primavera Cálido y seco con temperaturas de hasta 30° C. Verano Temperaturas moderadas a cálidas de 20° a 30 °C, con precipitación pluvial. Otoño Temperaturas de hasta 20 °C, lluvias ligeras. Invierno Temperaturas bajas mínimas de -3 °C y máximas de 15 a 20 °C con días muy soleados.

FIGURA 3. Deformación acumulada obtenida en los ensayos MSCR. 10 000 % 1 000 % 100 % 10 % 1 % 0 % ormacióndef

tiempo (s) 100 125 150 175 200 225 250 275 300 ORIGINAL Asfalto convencional 3% de TiO2 5% de TiO2 7% de TiO2 10 000 % 1 000 % 100 % 10 % 1 % 0 % ormacióndef tiempo (s) 100 125 150 175 200 225 250 275 300 6 MESES Asfalto convencional 3% de TiO2 5% de TiO2 7% de TiO2 10 000 % 1 000 % 100 % 10 % 1 % 0 % ormacióndef

tiempo (s) 100 125 150 175 200 225 250 275 300 12 MESES Asfalto convencional 3% de TiO2 5% de TiO2 7% de TiO2 10 000 % 1 000 % 100 % 10 % 1 % 0 % ormacióndef tiempo (s) 100 125 150 175 200 225 250 275 300 18 MESES Asfalto convencional 3% de TiO2 5% de TiO2 7% de TiO2 ficados con TiO2 fueron más resistentes a las deformaciones que el cemento asfáltico convencional en los periodos original, 6, 12 y 18 meses de ambientación natural. Sin embargo, a los 18 meses, los cementos asfálticos cambian de tendencia en su comportamiento, probablemente por la pérdida de TiO2 por envejecimiento de la mezcla y durante el pro ceso de extracción.

79 36 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022

La FIGURA 4 presenta la medida de la resistencia a la fluencia no recu perada Jnr3.2 a un nivel de tensión de 3.2 kPa. Esta figura muestra que la resistencia a la deformación permanente mejora con el aumento del porcentaje de TiO2 para todas las condiciones ambientales. En térmi nos generales, los cementos asfálticos convencionales y fotocatalíticos expuestos a las condiciones ambientales presentan valores de Jnr3.2 más altos que los obtenidos de los cementos asfálticos en su estado original, lo que resulta coherente con el hecho de que el primer grupo de cemen tos asfálticos haya envejecido durante el proceso de mezclado. Además, los valores Jnr3.2 de los cementos asfálticos fotocatalíticos disminuyen con el tiempo de acondicionamiento natural, mientras que los obtenidos para el cemento asfáltico convencional se mantienen simi lares. Este comportamiento puede atribuirse a los cambios químicos que sufren los cementos asfálticos debido a la presencia del TiO2 Los valores de Jnr a 3.2 kPa para los cementos asfálticos acondicio nados (convencionales y fotocatalíticos con 3, 5 y 7 % de TiO2) presentan una variación de 1.51, 1.12, 0.72 y 0.43 kPa-1, tras 6 meses de acondicio

FIGURA 4. Valores de Jnr3.2 para todos los cementos asfálticos ensayados con diferentes tiempos de ambientación natural.

79 37 namiento, a 1.37, 0.71, 0.42 y 0.05 kPa-1, tras 18 meses de acondiciona miento, respectivamente.

12 meses 18 meses 0 10 20 30 40 50 60 (%).23R Asfalto

original

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 original

Asfalto convencional 3 % TiO2 5 % TiO2 7 % TiO2 6 meses convencional 3 % TiO2 5 % TiO2 7 % TiO2

Los valores de R3.2 de todos los cementos asfálticos acondicionados también se vieron afectados por el envejecimiento durante el proceso de mezclado, ver FIGURA 5 Los valores de R3.2 para los cementos asfálticos acondicionados pre sentan valores de 5.95, 7.66, 12.57 y 20.87 %, después de seis meses de ambientación natural, que aumentaron a 8.5, 1.6, 22.31 y 53.33 %, después de 18 meses de ambientación natural respectivamente.

FIGURA 5. Valores de R3.2 para todos los cementos asfálticos ensayados con diferentes tiempos de acondicionamiento. 6 meses 12 meses 18 meses 1Jnr3.2(kPa-)

En esta investigación se estudió la susceptibilidad a la deformación permanente de cementos asfálticos modificados con dióxido de titanio (TiO2) en diferen tes porcentajes (3, 5 y 7 %), sometidos a periodos de ambientación natural de 6, 12 y 18 meses, y posterior mente extraídos de probetas de concreto asfáltico. Para ello, se realizaron pruebas de MSCR (Multiple Stress Creep Recovery. A partir de los resultados se presentan las conclusiones más relevantes. La adición de TiO2 mejora la recuperación elás tica y la resistencia a la deformación permanente representada por los parámetros R y Jnr en el ensayo MSCR de los cementos asfálticos, a medida que aumenta el porcentaje del compuesto fotocatalítico y el tiempo de ambientación natural. Los valores de Jnr3.2 kPa, mostraron que los cementos asfálticos convencional y fotocatalíticos, sin ambientación, muestran una mayor susceptibilidad a la deformación permanente que la que presentan los cementos asfálticos sometidos a ambientación, como resultado de un aumento en los valores de Jnr3.2 respecto al tiempo de acondicionamiento.

[4] Brovelli, C. and M. Crispino. (2013). Photocatalytic Suspension for Road Pavements: Investigation on Wearing and Contaminant Effects. J. Mater. Civ. Eng. 5(4): 548-54. https://doi.org/10.1061/ (ASCE)MT.1943-5533.0000614

5. REFERENCIAS [1] World Health Organization. (2016). Ambient air pollution: A global assessment of exposure and burden of disease. World Health Organization (WHO). 23-37. https://apps.who.int/iris/ handle/10665/250141 [2] EPA. (2007). The Pain English Guide to the Clean Air Act. Enviro mental Protection Agency. N. EPA-456/K-07.10 [3] Tuset, S. (2019). Condorchem Envitech: Caso Volkswagen. Emisio nes de óxidos de nitrógeno (NOx). Barcelona, España. trogeno-nox/condorchem.com/caso-volkswagen-emisiones-de-oxidos-de-nihttps://blog.

[11] ASTM. (2017). Standard Test Methods for Quantitative Extraction of Asphalt Binder from Asphalt Mixtures. ASTM D2172/ D2172M. West Conshohocken, PA: ASTM [12] AASHTO. (2018). Standard Specification for Performance-Graded Asphalt Binder Using Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) AASHTO M 332-18. Washington, DC: AASHTO

[10] Yu, J., W.B. Li, and L.P. Li. (2017). Effects of nano-titanium dioxide on asphalt aging performance. J. Chongqing Jiaotong Univ. 36 (10): 36-130. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.05.075

[6] Zhang, J., F.L.F., Walubita, A. Fruk, K. Pravay, and G. Simate. (2015). Use of the MSCR test to caracteriza the asphalt binder properties relative to HMA rutting performance- A laboratory study. Constr. Build. Mater. 94:218-227 https://doi.org/10.1016/j. conbuildmat.2015.06.044

[13] Sun, Y., Wang, W., Chen, J. (2019). Investigating impacts of warmmix asphalt technologies and high reclaimed asphalt pavement binder content on rutting and fatigue performance of asphalt binder through MSCR and LAS tests. J. Clean. Prod. 219: 879–893. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.02.131

[8] Hou, X., B. Liang, F. Xiao, J. Wang, T. Wang. (2020). Characterizing asphalt aging behaviors and rheological properties based on spectrophotometry. Constr. Build. Mater. 256:119401. https://doi. org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119401

79 38 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022 4. CONCLUSIONES

[9] D’Angelo, J., R. Kluttz, R. Dongre, N. Stephens, and L. Zanzotto. (2007). Revision of the Superpave high temperature binder spe cification: The multiple stress creep recovery test. Association of Asphalt Paving Technologists–Proceedings of the Technical Ses sions. 76: 293–331. http://worldcat.org/issn/02702932

[7] Xu, X., H. Guo, X. Wang, M. Zhang, Z. Wang, and B. Yang. (2019). Phy sical properties and anti-aging characteristics of asphalt modified with nano-zinc oxide powder. Constr. Build. Mater. 224: 732-742. https:// doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.097

[5] Hunger, M., G. Hüsken, and H.G. Brouwers.(2010). Photocatalytic degradation of air pollutants-From modeling to large scale appli cation. Cem. Con. Res. 40 (2): 313–320. https://doi.org/10.1016/j. cemconres.2009.09.013

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Hasta 1987, el desarrollo y la operación del sistema carretero nacional habían sido responsabilidades exclusivas del Estado. Existían cerca de mil kilómetros de autopistas y puentes de cuota, todos ellos construidos por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes o sus antecesoras y operados por Caminos y Puentes Federales (CAPUFE). Ante la necesidad de expandir el sistema nacional de autopistas en un entorno caracterizado por la escasez de recursos presupues

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

Hace 25 años, el 27 de agosto de 1997, el Presidente de la República publicó en el Diario Oficial de la Federación el “Decreto por el que se declaran de utilidad e interés público y se rescatan cada una de las concesiones que en el mismo se indican”. Mediante este decreto, el gobierno federal rescató 23 concesiones de autopistas que habían sido otorgadas a particulares o a gobiernos estatales, con objeto de superar problemas financieros que podían poner en riesgo el estado físico de las autopistas, la seguridad de los usuarios y su adecuada utilización por parte de la población. Como se sabe, en México las carreteras son un componente esencial del sis tema de transporte, tanto para mover personas como carga. Ello las hace indis pensables y requiere que siempre funcionen con un nivel de servicio que satisfaga las expectativas de los usuarios. Para apoyar el crecimiento y la modernización de la economía nacional, a partir de 1925 México desarrolló gradualmente una importante red carretera. A mitad de los años ochenta del siglo pasado, la red comprendía unos 250 000 kilómetros de caminos de todos tipos y atendía al transporte de carga y pasajeros en todo el territorio nacional. Por su relevancia, para México era esencial que la red carretera expandiera su cobertura y aumentara su calidad para atender los requerimientos de la población.

VEINTICINCO AÑOS DEL ÓSCARCARRETERORESCATEDE1997DEBUENRICHKARDAY

Con este programa, el gobierno federal movi lizó importantes inversiones para la construcción de autopistas de cuota. Entre 1987 y 1994, la SCT otorgó 52 concesiones para construir, operar, explo tar y mantener autopistas y puentes de cuota con una longitud total de 5316 kilómetros. Del total de concesiones, 29 se otorgaron a particulares, con una extensión de 3364 kilómetros. 19 fueron otorgadas a gobiernos estatales, con 1538 kilómetros, y 4 se otor garon a instituciones financieras del sector público, por 414 kilómetros.

La determinación de los montos de indemniza ción a pagar a los concesionarios fue realizada por auditores independientes bajo la coordinación de la Secretaría de Contraloría y Desarrollo Administrativo. Incluyó la redocumentación, reestructuración y pago de los créditos de los proyectos rescatados por parte del gobierno federal (31 712 millones de pesos de agosto de 1997), el pago mediante Pagarés de Indem nización Carretera (PICs) de las deudas bancarias contratadas por los socios de las concesiones para financiar los sobrecostos de construcción y terminar las obras (22 300 millones de pesos), la pérdida del capital de riesgo invertido en los proyectos por conce sionarios y gobierno (32 434 millones de pesos, de los cuales 9434 millones correspondieron al gobierno) y el pago del costo fiscal resultante por parte del gobiernoComofederal.partedel rescate, los concesionarios trans firieron las autopistas a su cargo al gobierno federal, quien asumió su control y administración a través de un fideicomiso público no paraestatal (es decir, un fondo sin estructura ni personal propios) expresa mente constituido para instrumentar el rescate. Este fideicomiso se constituyó en Banobras, se denominó Fideicomiso de Apoyo al Rescate de Autopistas Concesionadas (FARAC) y recibió la concesión para operar, mantener y explotar las autopistas rescata das a partir del 1 de septiembre de 1997, tarea que ha seguido desarrollando hasta la fecha con la ayuda de su sucesor, el Fondo Nacional de Infraestructura (FONADIN).Elrescate carretero de 1997 constituyó una res puesta integral a la difícil problemática que entonces enfrentaban las autopistas concesionadas. A 25 años de distancia es posible afirmar que se cumplieron los objetivos de utilidad pública que motivaron su ins trumentación. Los costos derivados del rescate han podido ser atendidos en su totalidad con los ingresos generados por el sistema nacional de autopistas, sin requerir recursos presupuestales adicionales. Las

Por medio del programa se construyeron muchos kilómetros de autopistas en poco tiempo, con objeto de respaldar el crecimiento económico nacional. Sin embargo, por lo mismo la planeación, el proyecto y la construcción de las autopistas se efectuaron con rapidez y con base en expectativas optimistas respecto a su evolución financiera. Por ello, muchos proyectos concesionados tuvieron aumentos impor tantes en sus costos de construcción, tránsitos e ingresos muy bajos debido a que los estudios de demanda fueron poco detallados, tarifas iniciales de las autopistas muy elevadas, y dificultades para cubrir los gastos de operación y mantenimiento y servir las deudas bancarias contratadas para finan ciar los Debidoproyectos.alaproblemática descrita, al poco tiempo de iniciada la operación de estos proyectos se pre sentaron problemas financieros que el gobierno y los concesionarios trataron de resolver mediante rees tructuraciones financieras, otorgamiento de bene ficios fiscales, alargamiento de plazos de concesión y otras medidas. Sin embargo, la crisis económica de 1994/95 agravó la situación de la mayor parte de los proyectos, por lo que casi todos estos intentos resultaron infructuosos y se requirió una solución más drástica para sanear al sector y lograr una salida al problema.Lasolución adoptada consistió en utilizar la figura jurídica del rescate de concesiones, prevista en la Ley General de Bienes Nacionales, para recuperar los bie nes y derechos concesionados por causas de utilidad pública, a cambio de una indemnización al conce sionario. Las causas de utilidad e interés público que sustentaron el rescate fueron intensificar el uso de las autopistas con el cobro de tarifas más accesibles, lograr un transporte más rápido, seguro y económico de personas y mercancías, evitar el deterioro de las autopistas y garantizar la seguridad de los usuarios.

VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022 tales para inversión en infraestructura, durante la administración 1988-1994 el gobierno federal puso en marcha un importante programa de construcción de autopistas con participación privada a través del otorgamiento de concesiones.

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autopistas rescatadas son componentes indispensa bles de la red nacional y atienden elevados tránsitos que reflejan la intensidad de las actividades econó micas y sociales en el país. En todo tiempo funcionan en condiciones razonables y seguras y por medio del FONADIN han apoyado la construcción de nueva infraestructura con participación privada. Si bien lo ideal es que no hubiera sido necesario el rescate carretero y que las autopistas rescatadas hubieran seguido operando en manos privadas, bajo las circunstancias que se presentaron el rescate carretero no sólo resultó oportuno y eficaz, sino que además constituyó un ejemplo notable de apego al marco legal, transparencia y colaboración interinsti tucional tanto por parte de las dependencias públi cas participantes como de las empresas privadas y los gobiernos estatales involucrados en el rescate.

SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL, PRIORIDAD COMPARTIDA POR LA PIARC Y LA AMIVTAC VÍAS TERRESTRES 79 septiembre

Con el mismo enfoque, la actual Mesa Directiva de la Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres, encabezada por el Ing. Jesús Sánchez Argüelles, constituyó el Comité Técnico de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la AMIVTAC. El objetivo específico es desarrollar, pro mover y difundir conocimientos en materia de prevención y mitigación de impactos y riesgos ambientales, a través de la organización de cursos, talleres, seminarios y jornadas, difusión de información, publicación de artículos especializados y elaboración de documentos técnicos.

Desde hace más de cien años, la Asociación Mundial de la Carretera (PIARC) se ha consolidado en el planeta como la primera fuente de información de vías terrestres, del transporte por carretera y de sus prácticas, impulsando de manera global el análisis e intercambio de conocimientos en esos temas. En particular, su Comité Técnico de Sostenibilidad Ambiental en la Infraestructura Vial y de Transporte identifica necesidades y realiza estudios y propuestas para minimizar el impacto de la construcción de vías terrestres, del transporte por carretera y del ruido del tráfico, sobre la salud humana y en los hábitats de la vida silvestre, en consonancia con el medio natural.

La visión acertada del Ing. Sánchez Argüelles ha producido resultados inmediatos. La par ticipación destacada del nuevo Comité Técnico en la XXIII Reunión Nacional de Vías Terrestres, Ingeniería para el desarrollo y sistemas de movilidad, posicionó el tema de la sostenibilidad ambiental como uno de los temas centrales del evento, a través de la impartición de confe rencias impartidas por expertos nacionales e internacionales, como la ponencia magistral del Dr. Anthony Clevenger del Western Transportation Institute de Montana, sobre las Buenas prácticas ambientales en las vías terrestres y el análisis y difusión del Manual de Diseño de Pasos para Fauna Silvestre en Carreteras, elaborado por la Secretaría de Infraestructura, Comu nicaciones y Transportes. También fue notable la organización del Primer Seminario Internacional Impacto Ambiental en las Vías Terrestres convocado por la delegación AMIVTAC Durango y el Comité Técnico de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la AMIVTAC. Se estructuró como un foro para el inter cambio de conocimientos y experiencias en temas trascendentes como la ecología de carre teras, conectividad y pasos de fauna. Reunidos del 25 al 28 de mayo del 2022 en la ciudad de Durango, especialistas de distintos países iniciaron con la ubicación y definición de los distintos tipos de impactos ambientales que se producen en las etapas de ejecución de una obra de infraestructura, para después establecer y proponer estrategias de prevención, mitigación y corrección de posibles alteraciones y daños. Dando continuidad a esta línea de trabajo, al tomar posesión como Delegada de AMIVTAC Chiapas, la maestra Janette Cosmes Vásquez anunció la celebración del Segundo Semina rio Internacional Impacto Ambiental en las Vías Terrestres; mientras que con el impulso del Biól. Sergio López Noriega, Secretario de Habla Hispana del Comité Técnico de Sostenibilidad Ambiental en la Infraestructura Vial y de Transporte de la PIARC, ésta asociación mundial de la Carretera y la AMIVTAC proyectan la celebración el próximo año de un magno evento en México sobre las mejores prácticas mundiales de sostenibilidad ambiental en el diseño y ejecución de los proyectos de construcción, mejoramiento, rehabilitación y mantenimiento de infraestruc tura de carreteras.

XII SEMINARIO DE INGENIERÍA VIAL

En la progresista ciudad de Chihuahua, en el centro de convenciones Expo Chihuahua, los pasados días 20, 21 y 22 de julio, se celebró el XII Seminario de Ingeniería Vial. Este evento, que se celebra cada dos años, es de suma importancia para la Asociación Mexicana de Vías Terrestres (AMIVTAC), ya que reúne a ingenieros, investigadores, docentes y estudiantes de la carrera de ingeniería civil, para difundir conoci miento sobre las innovaciones en la ingeniería mexi cana. El tema principal de este año fue Movilidad segura y sustentable El miércoles 20 por la tarde se iniciaron las actividades con la tradicional final del Concurso de conocimientos de ingeniería de vías terrestres para estudiantes de ingeniería civil. Las instituciones que lograron su pase a la competida final fueron: la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, la Universidad de Guadalajara, la Universidad Autó noma de Chihuahua y el Instituto Tecnológico de Oaxaca; y fue este último el que se alzaría con la victoria. Posteriormente a la premiación, encabezada por el Ing. Jesús Sánchez Argüelles, Presidente de la AMIVTAC, se realizó la toma de protesta de tres capítulos estudiantiles: el Instituto Tecnológico de Oaxaca, la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo y la Universidad de Sonora. La inauguración formal se realizó el jueves 21 a las 10:30 a.m. El evento contó con la presencia del Ing. Jesús Sánchez Argüelles, Presidente de la XXIV Mesa directiva AMIVTAC; Lic. Jorge Nuño Lara, Subsecre tario de Infraestructura de la Secretaría de Infraes tructura, Comunicaciones y Transportes (SICT); Lic. César Jáuregui, Secretario del Gobierno Chihuahua en representación de la Gobernadora, Lic. Maru Campos Galván; Marco Antonio Bonilla, Alcalde de la ciudad de Chihuahua; Ing. Vinicio Serment Guerrero, Director General de Servicios Técnicos de la SICT; Ing. Clemente Poon Hung, representante de los Comités Nacionales de la Asociación Mundial de la Carretera (PIARC); y M. I. Jimmy Azarias Dzul G., Delegado de AMIVTAC en Posteriormente,Chihuahua.ensu conferencia Magistral, el Lic. Nuño Lara afirmó que “la seguridad es un estilo de vida en el que la infraestructura vial es fundamental”. Además, citó que la prioridad de la oficina a su cargo es mejorar la seguridad vial por medio de proyectos ejecutivos de construcción sustentable. En este tema señaló que se han realizado auditorías por 605.4 km de la red con 151 puntos de conflicto y se considera la necesidad de aumentar los tramos auditados, así como dar seguimiento. El programa técnico contó con 14 ponencias y 2 conferencias magistrales, con expositores tanto nacionales como extranjeros y giró en torno a los principales tópicos de seguridad vial, normatividad y sustentabilidad.Elprimerbloque, con el tema Legislación y nor malización fue moderado por la M.I. Martha Vélez Xaxalpa, Directora de Proyectos de la DGC-SICT. En su participación, el Ing. Juan Manuel Mares Reyes, Director General Adjunto de Desarrollo Técnico de la Dirección General de Servicios Técnicos de la SICT, MOVILIDAD SEGURA Y SUSTENTABLE CHIHUAHUA, CHIH. 20 AL 22 DE JULIO

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con el tema Señalización y dispositivos viales para calles y carreteras, presentó los puntos más relevan tes de la reciente actualización a la norma NOM-034SCT2/SEDATU-2022 y comentó los principales retos que en esta materia quedan pendientes. Del bloque dos, moderado por la Dra. Cecilia Olague Caballero, destaca la presentación de la Mtra. María Cadengo Ramírez, del Instituto Mexicano del Transporte, sobre el Enfoque Sistema Seguro. Aquí hizo hincapié en que el sistema vial está compuesto por la vía, los vehículos y los usuarios. El enfoque seguro se centra en 5 puntos: un objetivo de cero víctimas fatales o heridos graves, tratar los riesgos de manera proactiva, entender la responsabilidad como un hecho compar tido, comprender que las personas cometen errores, son falibles y físicamente frágiles y, finalmente, bus car mejoras en todos los elementos del sistema y no intervenciones aisladas. Para lograr esto, las metas deben ser específicas, realistas (alcanzables pero exi gentes), acotadas en tiempo y medibles. Más adelante, en el bloque dedicado al tema de Movilidad Urbana, Joaquín Mauricio Mixco, Chief

VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022

Emergency Manager del Utah Department of Transportation, en su conferencia magistral Talleres de capacitación para respondientes en accidentes de tráfico disertó sobre el valor del uso de una metodología clara y precisa en el manejo y administración de los accidentes en las vías de comunicación que influyan directamente en salvar o rescatar vidas, estabilizar el incidente y disminuir la perdida de propiedad, así como entender la principal variable a considerar en estas situaciones: el conductor.

Gracias a la participación de 711 personas de forma presencial y 4 500 de manera virtual, el seminario se celebró exitosamente. El evento dejó lecciones y aprendizajes que seguramente resultarán en una mayor preparación de los ingenieros y usuarios, lo que conllevará finalmente a disminuir accidentes y minimizar las pérdidas de vida.

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EVENTOS PASADOS BITÁCORA 24 DE JUNIO, 2022 CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC CAMPECHE Se llevó a cabo la toma de protesta de la X Mesa Directiva de la delegación CAMPECHE. Tomó posesión el Ing. Eduardo Juan Guerrero Valdéz. 8 DE JULIO, 2022 CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC CHIAPAS Por primera vez y, con gran orgullo, toma la representación de la X Mesa Directiva para el bienio 2022-2024 una mujer, la M.A.C. Janette Cosmes Vásquez. ¡Enhorabuena! 79 46 VÍAS TERRESTRES 79 septiembre octubre 2022

EVENTOS PASADOS 14 DE JULIO, 2022 CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC TLAXCALA Se realizó la toma de protesta de la X Mesa Directiva de la delegación TLAXCALA. Quedó a cargo la Ing. Juana Torres Castillo. 5 DE AGOSTO, 2022 CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC SONORA Se llevó a cabo la toma de protesta de la XV Mesa Directiva de la Delegación SONORA. Toma posesión el Ing. Rafael Luis Zambrano Sotelo. Lo acompañaron en este evento autoridades federales, estatales y miembros distinguidos de la AMIVTAC. 79 47

21-23 DE SEPTIEMBRE VII SEMINARIO INTERNACIONAL DEL ASFALTO: “CONSERVACIÓN EN LA INFRAESTRUCTURA VIAL” León,AMAACGto. 10-13 DE OCTUBRE SEMINARIO INTERNACIONAL: “IMPLANTACIÓN DE BIM EN LA GESTIÓN DE ACTIVOS VIALES: RETOS Y OPORTUNIDADES” CiudadPIARC-AMIVTACdeMéxico 16-19 DE NOVIEMBRE VI SEMINARIO INTERNACIONAL DE PUENTES: “RESILIENCIA EN PUENTES” Acapulco,AMIVTAC Gro. 30 DE NOVIEMBRE – 03 DE DICIEMBRE SEMINARIO INTERNACIONAL: “PLANEACIÓN, FINANCIAMIENTO Y RIESGOS SOCIALES PARA EL DESARROLLO Y GESTIÓN INFRAESTRUCTURADE CARRETERA” CiudadPIARC-AMIVTACdeMéxico EVENTOS PRÓXIMOS Puente Baluarte localizado en el estado de Durango con una longitud de 1 124 metros de largo y una altura sobre la barranca de 402.57 metros. Adobe Stock