Vías Terrestres #80

VÍAS TERRESTRES CONTENIDO

EDITORIAL

Héctor Arvizu Hernández

ESTRATEGIAS A FAVOR DE LA SEGURIDAD VIAL Alberto Mendoza Díaz

ALGUNOS ASPECTOS RELEVANTES DE LA MACROTEXTURA EN UN TRAMO EXPERIMENTAL DE PAVIMENTO ASFÁLTICO

Paul Garnica Anguas, Roberto Hernández Domínguez y Alfonso Pérez Salazar

CIENCIA Y CULTURA CURIOSIDADES MATEMÁTICAS

LA OPERACIÓN DE LOS AEROPUERTOS Federico Dovalí Ramos

TESTIMONIO. IDEAS RECTORAS PERMANENTES DE UNA MENTE BRILLANTE Modesto Armijo Mejía

ADAPTACIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA AL CAMBIO CLIMÁTICO

Juan Fernando Mendoza Sánchez, Luz Angélica Gradilla Hernández y Alonso García Roa

MÉTODOS DE ENSAYO DE LA RESISTIVIDAD ELÉCTRICA DEL CONCRETO Andrés A. Torres Acosta y David M. Solís Cruz

DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE PRUEBAS DE CALIDAD PARA PLACAS

INTEGRALES DE NEOPRENO José Luis Rocher Pérez

DESCARBONIZACIÓN

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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 14 NO. 80, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 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 octubre 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.

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

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

DELEGACIONES ESTATALES

Delegados

Aguascalientes, Gregorio Ledesma Quirarte Baja California, Sergio Barranco Espinoza 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, Leonel Barrientos Juárez Durango, Jorge Ignacio Chanez Peña Estado de México, José Rodolfo Martínez Rodríguez Guanajuato, Raphael Barraza Mariscal Guerrero, Joaquín Hernández Rodríguez Hidalgo, Julio César Rosas Juárez 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

EDITORIAL

MI PARTE DE LA VERDAD

Terminó septiembre y con él, la eterna polémica sobre la fecha en que debe celebrarse la Independencia de México, ya sea en el aniversario del Grito de Dolores, en la entrada del Ejército Trigarante a la Ciudad de México o cuando, ante el rechazo de Fernando VII de enviar a un representante de los Borbones, se declaró a un novohispano como primer emperador (Agustín de Iturbide).

Y es que existen múltiples tópicos que se prestan a la polémica. Por ejemplo, el caso del denominado rescate carretero tras cumplirse 25 años del decreto presidencial (27 de agosto de 1997) para declarar de interés público el rescate de veintitrés de las cincuenta y dos concesiones otorgadas por el Gobierno Federal a inversionistas particulares y gobiernos estatales, tal como lo señala el Ing. Óscar de Buen Richkarday en su artículo publicado en el número 79 (septiembre–octubre 2022) de esta revista. En dicho texto, el autor indica las causas que lo motivaron, y destaca las dificultades surgidas para servir las deudas bancarias contratadas para financiar los proyectos, una situación que se agravó con la crisis económica de 1994/1995, a pesar de las reestructuraciones financieras que los concesionarios y el gobierno habían emprendido. Comenta, asimismo, que a 25 años de distancia, es posible afirmar que se cumplieron los objetivos de utilidad pública que motivaron su instrumentación, y que los costos derivados del rescate han podido ser atendidos en su totalidad con los ingresos generados por el sistema nacional de autopistas.

Mi parte de la verdad (Ma part de vérité) es el título del libro de François Mitterrand que editó a partir de una serie de entrevistas, cuando consideró que su vida política había culminado. Mitterrand reconoce de forma implícita que había perdido la verdad absoluta y, como señala la escritora y periodista costarricense, Ana Istarú, la perdió un buen día, tropezó con la duda, la paradoja, la contradicción, la incertidumbre, la verdad relativa. La verdad absoluta se volvió incómoda y no la extrañaba.

Ojalá que otros actores y espectadores que participaron o fueron testigos del rescate carretero y la génesis del Programa Nacional de Autopistas se decidan a compartir su parte de la verdad, y escojan como foro las páginas de esta revista.

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Ing. Héctor Arvizu Hernández Presidente de la IV Mesa Directiva

RESUMEN

Uno de los logros más importantes que tuvo el Primer Decenio de Acción por la Seguridad Vial 2011-2020 fue la estabilización, a nivel mundial, del número de muertes anuales por siniestros viales. Para el Segundo Decenio se esperan resultados más contundentes en cuanto al objetivo de reducir en un 50 % las muertes y lesiones por siniestros viales entre 2021 y 2030.

En este trabajo se presentan algunos anteceden tes sobre el marco global existente para el nuevo decenio, incluyendo la descripción del enfoque de Sistema Seguro. Asimismo, se presenta un marco metodológico para el planteamiento de estrategias de acuerdo con el mismo. Finalmente, se comentan dos casos de aplicación del marco metodológico y se presentan algunas conclusiones.

ANTECEDENTES

En agosto de 2020, la Asamblea General de las Naciones Unidas adoptó la resolución “Mejora de la Seguridad Vial en el Mundo”, y proclamó el periodo 2021-2030 como Segundo Decenio de Acción para la Seguridad Vial, con el objetivo de reducir las muertes

ESTRATEGIAS A FAVOR DE LA SEGURIDAD VIAL

ALBERTO MENDOZA DÍAZ

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y los traumatismos causados por el tránsito en al menos 50 % entre 2021 y 2030. Esta medida se encamina hacia la Visión Cero para 2050, que, para el transporte carretero, es de cero muertes y lesiones severas. El Segundo Decenio se lanzó oficialmente el 28 de octubre de 2021 con la publicación del Plan Mundial para el Decenio de Acción 2021-2030 [OMS, 2021].

ENFOQUE DE SISTEMA SEGURO

La Declaración de Estocolmo, la Resolución de la Asamblea General y el Plan Mundial respaldan la adopción del enfoque de Sistema Seguro. Suecia y los Países Bajos fueron pioneros en el desarrollo de este enfoque, cuyo punto de partida es una perspec tiva inspirada en la ética: no hay un nivel aceptable de muertes y lesiones graves en las carreteras; los usuarios de la vía pública que respetan las normas de circulación tienen derecho a esperar estar seguros.

El enfoque de Sistema Seguro se adoptó a par tir de los sistemas de seguridad de los transportes ferroviario y aéreo. En este último, la cero tolerancia

Coordinador de Seguridad y Operación del Transporte Instituto Mexicano del Transporte, México mendoza@imt.mx

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es para los accidentes, porque en el sistema aéreo los accidentes por naturaleza son fatales. En el sistema carretero, en cambio, se considera que una visión de cero accidentes sería utópica y, por lo tanto, se busca una visión más pragmática de cero muertes y lesiones severas.

El objetivo en este enfoque es eliminar los defec tos del sistema. Por defecto del sistema se entiende cualquier característica o combinación de caracterís ticas de la carretera, del acotamiento, de los vehícu los, de los usos de la carretera y de las velocidades, que permiten que se produzca la falla, es decir, una colisión que genera muertes o lesiones severas.

Este enfoque busca plantear estrategias especí ficas para resolver la problemática de la seguridad vial, constituidas por un conjunto de acciones en los pilares de la seguridad vial y los componentes clave del enfoque de Sistema Seguro.

Los pilares son los mismos cinco considerados en el Plan Global para el Decenio 2011-2020 (Gestión de la Seguridad Vial, Vías de Tránsito y Movilidad más Seguras, Vehículos más Seguros, Usuarios de las Vías de Tránsito más Seguros, y Respuesta tras los Accidentes), más uno nuevo incorporado para el Decenio 2021-2030 denominado Velocidades Segu ras, que enfatiza la adopción de medidas dirigidas al cumplimiento de velocidades que sean seguras y que reduzcan la posibilidad de que ocurran muertes y lesiones severas.

Los componentes clave del enfoque de Sistema Seguro son:

Marco institucional, dirigido a evitar fallos del sistema. Se refiere a identificar las instituciones pertinentes con un problema específico que se quiere resolver, y establecer los acuerdos nece sarios entre ellas para obtener su compromiso en relación con las acciones que a cada una le corresponda realizar. Este componente no fue considerado dentro del enfoque propuesto para el Decenio 2011-2021, pero se incorporó para este nuevo decenio por considerarse esencial. Responsabilidad compartida, en la cual se aban dona el enfoque de culpar a la víctima, que se aplicó durante muchos años para intentar eludir el problema de investigar los accidentes, identi ficar sus causas y deslindar responsabilidades. Lo que se sugiere ahora es basar el planteamiento

de estrategias de acciones en la realización de peritajes o investigaciones de accidentes, en los que se establezcan las causas, así como los res ponsables involucrados. Este componente asume que existe una responsabilidad compartida entre quienes diseñan, construyen, gestionan y utilizan las carreteras y los vehículos, y quienes proporcio nan atención después de los accidentes.

Reforzar todas las partes, al evitar realizar medi das aisladas. Todas las partes del sistema deben ser reforzadas para multiplicar sus efectos en sinergia y para que, si una falla, los usuarios de la carretera sigan estando protegidos. Entre sí, el conjunto de acciones dentro de una estrategia debe guardar redundancia y corresponder a los diferentes pilares. Las acciones deben ser holís ticas, es decir que, en su conjunto, potencien el resultado de evitar las muertes y lesiones severas. Evitar grandes fuerzas, de manera que las coli siones no produzcan muertes ni lesiones severas. Esto se refiere a que el cuerpo humano tiene una capacidad física limitada para tolerar fuerzas de choque antes de que se produzcan daños, y el sistema debe evitar que se superen tales límites.

Lo anterior requiere cumplir con los siguientes principios:

» Para peatones y ciclistas (p. ej. en vías en las que éstos conviven con vehículos automo tores), no deben permitirse velocidades de impacto mayores a 30 km/h.

» Para impactos laterales entre vehículos de pasajeros (p. ej. en intersecciones sin rotonda, carril de giro protegido ni cruce a desnivel), no deben permitirse velocidades de impacto superiores a 50 km/h.

» Para impactos frontales contra objetos rígi dos delgados, tales como árboles y postes de electricidad (p. ej. en curvas horizontales cerradas), no deben permitirse velocidades de impacto superiores a 50 km/h, mientras que, para impactos laterales contra esos objetos, no deben ser mayores a 30 km/h.

» Para impactos frontales entre vehículos de pasajeros (p. ej. en carreteras no divididas de un carril por sentido), las velocidades de impacto no deben exceder 70 km/h para cada vehículo.

Apoyar un comportamiento seguro en la carre tera, adaptando la operación de los usuarios a las competencias humanas. Éste se refiere a que las personas cometen errores que pueden provocar colisiones. Un sistema seguro debe facilitar que los seres humanos no cometan errores y ajustar sus tareas a sus competencias mediante un diseño seguro de las vías y los vehículos.

MARCO PARA EL PLANTEAMIENTO DE ESTRATEGIAS

La TABLA 1 ilustra el marco o conjunto de celdas en las que pueden plantearse acciones en el estableci miento de una estrategia para resolver un problema de seguridad específico.

Cuando se observan ejemplos de implantación del Sistema Seguro, a menudo sólo se abordan accio nes en algunas de las celdas, por ejemplo, la atención puede centrarse en las velocidades en combinación con las mejoras de la infraestructura con objeto de

reducir las fuerzas de choque y la gravedad de las colisiones, así como la reducción de la probabilidad de choque. Se destaca que, en la medida en que la estrategia abarque acciones en un mayor número de celdas en la TABLA 1 (un mayor número de pilares y de componentes clave), será más completa y efectiva.

La columna correspondiente al componente clave Reforzar todas las partes no muestra divisio nes entre pilares porque debe incluir acciones en todos ellos.

El marco anterior tiene varios propósitos posibles. Puede utilizarse para el diseño de estrategias de acciones o para evaluar la efectividad de estrategias que ya están en funcionamiento, en este último caso con la finalidad de completarlas, haciéndolas más integrales y efectivas. El perfeccionamiento de las estrategias puede lograrse al mejorar las acciones de cualquier celda individual o de una combina ción de celdas.

TABLA 1. Marco de referencia para el planteamiento de estrategias.

Componentes clave

Marco institucional: Evitar los fallos del sistema

Responsabilidad compartida: Evitar culpar a la víctima

Reforzar todas las partes: Evitar medidas aisladas

Evitar grandes fuerzas: Los choques no deben ser mortales

Apoyar un compor tamiento seguro en la carretera: Adaptar la tarea a las competencias humanas

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Gestión

Velocidades

Comportamiento seguro de los usuarios

ALGUNOS CASOS DE APLICACIÓN

Seguridad sostenible en Holanda Este país ha trabajado en el desarrollo e implementación del enfoque de Sistema Seguro desde 1980. En este caso, el objetivo ha sido reducir las muertes y lesiones severas mediante la actualización de los diseños y operaciones viales, centrándose en los usuarios más vulnerables. Inició con la firma de un acuerdo financiero que provee fondos nacionales sumados a los locales, y donde los firmantes son las principales partes interesadas: las autoridades viales holandesas a nivel nacional, provincial y municipal y otros como el sector privado, el público y los funcionarios electos. Un representante provincial presidió un grupo directivo nacional, lo que demuestra que no se trata de un proceso descendente sino de abajo hacia arriba (desde los niveles operativos hacia las autoridades de mayor jerarquía). El acuerdo incluyó 24 acciones a implementarse entre 1998 y 2002.

El enfoque holístico adoptado en Holanda trabaja en dos áreas: estrategia de seguridad vial e infraestructura, y ha tenido éxito en el control de las muertes y lesiones severas en siniestros viales. Actualmente tiene 600 muertes en siniestros viales por año, que, para una población de alrededor de 17.5 millones, da un índice de mortalidad de 34.3 muertes por millón de habitantes. En el caso de México, con alrededor de 16 mil muertes por año y una población de 130 millones, se obtiene un índice de mortalidad de 123 muertes por millón de habitantes, es decir, 3.6 veces mayor que el de Holanda. Cabe destacar que Holanda empezó a trabajar en la implementación del Sistema Seguro desde hace muchos años.

La FIGURA 1 ilustra un detalle de la operación vial actual en Holanda, después de más de 40 años de implementación del enfoque.

En términos del pilar Vías de Tránsito y Movilidad más Seguras, se realizó una reclasificación de todas las vialidades a tres niveles: vías de acceso, vías de distribución y vías de flujo principal. Esta reclasificación se efectuó tanto para los sistemas viales urbanos como para los interurbanos. Para cada categoría se generaron manuales de proyecto y normas de operación.

En cada categoría se establecen diferentes tipos de instalaciones con la idea de proteger a los peatones, a los ciclistas, es decir, a los usuarios vulnerables, sobre todo en las vías de acceso. En las vías interurbanas de alto volumen y elevada velocidad, los usuarios vulnerables tienen que estar segregados de los vehículos.

Para las vías urbanas de acceso se estableció un límite de velocidad de 30 km/h, zonas 30, 50 km/h para las vías de distribución y límites mayores para las vías de flujo principal (flujo elevado y alta movilidad). Algo similar se hizo para las vías interurbanas, con 60 km/h para las carreteras con función de acceso.

Un aspecto importante en materia del Comportamiento Seguro de los Usuarios es la aplicación efectiva de los límites. Esto se logró mediante cámaras de velocidad para las vías de elevado volumen, y mediante dispositivos —como los reductores de velocidad— para las carreteras de baja velocidad.

Ha habido también un componente clave de Responsabilidad Compartida, que indica que “las autoridades viales nacionales, provinciales y municipales son

FIGURA 1. Ciclistas y automóviles compartiendo la calzada en una zona de 30 km/h [SWOV, 2018].

los principales responsables en las infraestructuras viales y pueden solicitar la ayuda de otras partes interesadas.

En materia de Reforzar todas las partes, las vías se modernizaron según su reclasificación y sus correspondientes criterios de diseño y operación. El resultado fue un esquema uniforme dentro de cada categoría. El diseño autoexplicativo de las carreteras, la señalización y la educación se centran en lo que se espera del usuario y viceversa.

En cuanto a Adaptar la tarea a las competencias humanas, las superficies de las carreteras tienen una estructura abierta, generalmente pavimentada con ladrillos, en longitudes tangenciales cortas, y las secciones transversales restringidas fomentan las velocidades más bajas, sobre todo en las vías de acceso donde se desea tener velocidades bajas y no se transmite a los usuarios la impresión de que pueden ir muy rápido, sino que el proyecto y carac terísticas de la infraestructura invitan a ir a una velo cidad moderada. Se tienen tangentes cortas y curvas y, para evitar que el tránsito no local utilice las vías de acceso, se aplican medidas como estranguladores a la mitad de cuadra y desviadores en diagonal del tránsito, lo que evita velocidades elevadas en donde no se quieren, en donde lo que se desea es proteger a los usuarios vulnerables.

A manera de lecciones aprendidas: Es pertinente comenzar con un convenio, es decir, un pacto firmado por las partes interesadas y utilizar fases con objetivos claramente defini dos. Ésta es la parte institucional, que incluye la identificación de actores y el establecimiento de acuerdos o pactos.

La financiación parcial, nacional o regional puede ser útil, pero debe ser suficiente para garantizar el progreso.

Se recomienda integrar la seguridad vial en las leyes de tráfico.

Ayudar a que los profesionales de la seguridad vial aprendan lo que no es seguro mediante la realiza ción de auditorías de seguridad vial.

Comunicar, presionar y construir ejemplos exito sos de muestra basados en hechos. Animar a la gente a adoptar un comportamiento seguro.

Empezar en las carreteras con mayores proble mas, es decir, en aquellas ubicaciones con mayo res problemas de exceso de velocidad.

Generar manuales para el diseño de carreteras seguras que abarquen toda la red de carreteras y su uso.

Programa Nacional de Puntos de Conflicto en México A partir de 1997, la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) implementó este programa como una estrategia correctiva para identificar los sitios con alta frecuencia de accidentes, puntos y tramos en carreteras libres y de cuota, y aplicar medidas para mejorar su infraestructura con el fin de evitar los acci dentes de tránsito.

Si todas las acciones de este programa se pusieran en la matriz de componentes claves y pilares, se vería que, en lo referente al marco institucional, existe un manual de procedimiento para el Programa Nacional de Atención a Puntos de Conflicto [SCT, 2019]. Ahí figuran diferentes actores involucrados, básicamente todos de la Secretaría de Infraestructura, Comunica ciones y Transportes (SICT), la mayoría de la Subse cretaría de Infraestructura.

En cada sitio se sigue un procedimiento de análisis estadístico, recopilación de información, diagnóstico, generación de alternativas de tratamiento, progra mación, ejecución de las medidas y evaluación. El manual de procedimiento cubre de alguna manera la parte de identificación de actores y establecimiento de responsabilidades de los mismos, y el problema más frecuente es la insuficiencia de recursos para atender todos los sitios que van apareciendo cada año en toda la red.

En relación con Carreteras seguras, las medi das comunes que se realizan son: delineación y señalamiento, marcado de líneas retrorreflejantes, indicadores de curva peligrosa, señales preventivas y restrictivas, señalamiento de las zonas escolares, gestión de la velocidad, realineación horizontal y vertical, rehabilitación del pavimento, modernización de entronques, ampliación de la sección transversal, separación de peatones y vehículos.

En relación con Responsabilidad compartida, hay diferentes actores, cada uno con una responsabilidad: Uno de ellos es la Guardia Nacional, que genera la base de datos de hechos de tránsito. El IMT genera

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y publica la estadística de accidentes a partir de este documento.

La Dirección General de Servicios Técnicos ana liza los datos e identifica los sitios de conflicto. Entre 1997 y 2019, la SICT realizó acciones para mejorar la infraestructura de más de 2 mil sitios de conflicto, con una inversión de más de 3 mil millones de pesos a precios corrientes. Entre 2012 y 2021 se identificaron 555 puntos de conflicto en las carreteras libres por la Dirección General de Servicios Técnicos, y se atendieron 280 por la Dirección General de Conservación de Carreteras.

La Dirección General de Servicios Técnicos envió a la Dirección General de Desarrollo Carretero un listado correspondiente al ejercicio 2021 de 87 puntos y tramos de conflicto detectados en la red de autopistas y puentes de concesión federal, ubi cados en 40 autopistas y puentes de 13 distintos concesionarios. En estos 87 puntos de conflicto se propusieron 133 acciones de mitigación. A febrero de 2022 se encuentran atendidos 31 de los 87 sitios (36 %) mediante la atención de 43 de las 133 acciones de mitigación propuestas.

Por lo tanto, hay una serie de actores que están identificados, que asumen el compromiso que les corresponde. Una parte muy importante también en relación con el pilar de las Velocidades seguras es que la Guardia Nacional haga cumplir los lími tes y demás normas de tránsito.

Dentro de Reforzar todas las partes se sitúa el aspecto de que las medidas de seguridad se combinan con el mantenimiento regular de las carreteras y con las medidas aplicadas para aumentar la capacidad de las vías y mejorar la fluidez del tráfico, con lo cual se hacen más asequibles, ya que pueden financiarse con cargo a los presupuestos de otros ámbitos.

Entre las lecciones aprendidas están las siguientes: El resultado es muy favorable en reducción de accidentes y sus secuelas de lesiones y muertes. El programa tiene una alta rentabilidad, con una relación beneficio/costo de más de 4 y una tasa interna de retorno de más de 60 %.

En algunas ocasiones se reporta que el punto de conflicto se mejora –por ejemplo, se aumenta la visibilidad, se suavizan las curvas horizontales (se amplía su radio), incluso la sección transversal se hace más generosa, las curvas verticales se

hacen más tendidas para aumentar la visibilidad, etc.– pero si no se realiza una aplicación efectiva de la velocidad para la que se diseñaron las mejoras, se produce un fenómeno denominado compensación de riesgo. Éste consiste en que, en el sitio mejorado, el usuario percibe menos riesgo, por lo que tiende a compensar esto con un com portamiento más temerario, particularmente de mayor velocidad. Ésta es la razón por la cual se ha reportado que, en algunos de los sitios de con flicto atendidos, a veces, en vez de reducirse los accidentes y sus secuelas, éstos han aumentado. Ello indica que ha hecho falta la participación efectiva de la autoridad para imponer los límites de velocidad en la sección mejorada. Aunque los manuales así lo señalan, hay que enfatizar el apoyo al comportamiento seguro de los conductores y de los demás usuarios de la vía, es decir, que comprendan bien, lean bien e interpreten bien la vía para que puedan operar adecuadamente y no cometan errores.

CONCLUSIONES

En este trabajo se muestra un marco, basado en el enfoque de Sistema Seguro, tanto para el diseño de estrategias para resolver problemas de seguridad vial en situaciones específicas, como para revisar aque llos sitios en donde ya se están haciendo mejoras y procurar hacerlas más integrales y efectivas mediante la incorporación de acciones en más pilares y compo nentes clave.

REFERENCIAS

[OMS, 2021]. Plan Mundial para el Decenio de Acción para la Seguridad Vial 2021-2030. Organización Mundial OMS. https://www.who.int/ es/publications/m/item/global-plan-for-the-decade-of-actionfor-road-safety-2021-2030. 20 de octubre de 2021.

[SWOV, 2018]. Sustainable Safety 3rd edition–The advanced vision for 2018-2030, Principles for design and organization of a casualtyfree road traffic system. SWOV. https://bicycledutch.wordpress.com/ 2021/01/06/the-third-edition-of-sustainable-safety/. 2018.

[SCT, 2019]. Manual de procedimiento para el programa nacional de aten ción a puntos de conflicto. Dirección General de Servicios Técnicos, Subsecretaría de Infraestructura, Secretaría de Comunicaciones y Transportes, 2019.

ALGUNOS ASPECTOS RELEVANTES DE LA MACROTEXTURA EN UN TRAMO EXPERIMENTAL DE PAVIMENTO ASFÁLTICO

ROBERTO HERNÁNDEZ DOMÍNGUEZ CEVITER

ALFONSO PÉREZ SALAZAR

INTRODUCCIÓN

En octubre del 2016, los autores de este artículo realizaron el estudio de un tramo experimental para evaluar el desempeño de un tratamiento superficial consistente en un doble riego de sello reforzado con fibra de vidrio. El tramo en cuestión era parte de los esfuerzos iniciales de utilización del simulador de vehículos pesados, HVS (Heavy Vehicle Simulator), de reciente adquisición en esas fechas por parte del Instituto Mexicano del Transporte, IMT, y que se puede apreciar en la FIGURA 1.

El tramo tiene una dimensión de 35.5 m de largo y 4.5 m de ancho, aunque por especificaciones del HVS, la zona de prueba donde se aplica la carga es un rectángulo inscrito de 15 m de largo y 1 m de ancho. Estas medidas son usuales en los ensayes acelerados de pavimento que se realizan en todo el mundo.

El objetivo del estudio fue aplicar ciclos de carga controlada con un semieje dual con el HVS y medir en el tiempo la evolución de parámetros superficiales como el IRI, Índice de Regularidad Internacional, la fricción y la macrotextura.

En este artículo se presentan y analizan, específicamente, las mediciones realizadas de macrotextura, por considerarlo un tema de interés actual para la comunidad de la ingeniería de vías terrestres en México.

EJECUCIÓN DEL TRAMO EXPERIMENTAL

El tratamiento superficial de este estudio se aplicó sobre 40 cm de una base estabilizada preexistente, con un 8 % de cemento Portland y un aditivo zeolítico, con un módulo retrocalculado del orden de

FIGURA 1. Vista del simulador de vehículos pesados, HVS, del IMT.

PAUL GARNICA ANGUAS

CIID, Centro de Investigación, Innovación y Desarrollo en Infraestructura y Seguridad Vial

5 000 MPa. Cabe decir que esta base estabilizada se construyó para poder realizar las pruebas de aceptación del HVS a su llegada al IMT, pues se necesitaba mucha rigidez ya que se realizaron pruebas con un neumático de avión que recibió cargas de 200 kN. Esta base estabilizada estaba recubierta inicialmente con un riego de sello asfáltico, y con el tiempo presentó grietas por reflexión.

En esas condiciones se aplicó un tratamiento basado en un riego doble de emulsión asfáltica reforzada con fibra de vidrio, con un tamaño máximo nominal del agregado pétreo de 12.7 mm y un contenido óptimo de ligante asfáltico del 10.26 %. En la FIGURA 2 se puede apreciar el equipo utilizado en la ejecución del tramo y una vista del tramo terminado.

En total se aplicaron 100 000 pasadas, correspondientes a 500 000 ejes equivalentes de 8.2 toneladas. La carga se programó para que el eje dual se desplazara lateralmente con los ciclos, y así aplicarla en la totalidad del área de prueba. Esta operación se realizó únicamente en días y horas hábiles, por lo que la aplicación completa de la secuencia descrita tardó varias semanas.

de carga

FIGURA 3. Secuencia de cargas aplicada con el eje dual del HVS.

MEDICIONES DE LA MACROTEXTURA

Las mediciones se realizaron en el área de prueba en puntos seleccionados a lo largo de las líneas indicadas en la FIGURA 4, dos de las cuales se ubican fuera del área de aplicación de la carga. La FIGURA 5 presenta la evolución de la macrotextura medida en términos de lo que se llama MTD, Mean Texture Depth, que se obtiene por el ensaye de círculo de arena.

SECUENCIA DE CARGAS APLICADA

Sobre el área de prueba al interior del tramo experimental, el eje dual del HVS circulaba a 4 km/h en forma bidireccional con cargas cuya magnitud se incrementaba al paso de los ciclos, tal como se indica en la FIGURA 3, alcanzando un máximo de 80 kN.

FIGURA 4. Vista del área de aplicación de la carga y ubicación de los puntos de medición.

FIGURA 2. Equipo utilizado para la colocación del tratamiento superficial y vista del tramo terminado.

FIGURA 5. Evolución de la macrotextura en términos de la MTD a lo largo de las líneas de medición.

mediante el uso de un perfilógrafo transversal de alta precisión (FIGURA 6). Este instrumento posee un sensor láser que se mueve a lo largo de la viga y permite obtener un perfil transversal muy detallado para los cálculos. El parámetro MPD es muy relevante, puesto que es lo que miden los equipos de auscultación de alta velocidad utilizados en México con base en sensores láser puntuales.

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Los datos muestran que la tendencia general en cuanto a la profundidad de la textura es, al principio, una disminución, seguida de un aumento y, después, una ligera disminución o un aumento gradual, que dependerá del tipo de mezcla. La fuerte disminución inicial se debe al fenómeno de migración del asfalto dentro de los huecos de la mezcla. Después de algún tiempo, el tráfico elimina el asfalto migrado y la profundidad de la textura comienza a aumentar de nuevo. Este fenómeno ya se ha reportado en la literatura especializada por otros autores, sin embargo, lo nuevo es que esa misma tendencia de disminución y luego aumento de la macrotextura se observa tanto al interior del área cargada como al exterior de nuestro tramo experimental, aunque la disminución es ligeramente menor en las líneas exteriores. Una posible explicación es que la mencionada migración del asfalto alcanza a obstruir los huecos en la mezcla más allá de las áreas de rodadas donde las cargas se aplican directamente.

También se midió la macrotextura en términos de lo que se denomina MPD, Mean Profile Depth,

FIGURA 6. Perfilógrafo transversal láser y ejemplo de perfil transversal.

La FIGURA 7 presenta la evolución de la macrotextura en términos del parámetro MPD. Se puede apreciar que el orden de magnitud de la macrotextura es comparable al obtenido con el MTD (FIGURA 5), sobre todo al inicio y al final de la aplicación de los ciclos de carga, pero no se observa, después de la fuerte disminución inicial, esa recuperación de la macrotextura. Nuevamente, esa disminución inicial también se observa dentro y fuera del área cargada. Es probable que las líneas de medición fuera de dicha área estén en realidad muy cercanas a ésta y por eso

FIGURA 7. Evolución de la macrotextura en términos de la MPD a lo largo de las líneas de medición.

se vean afectadas por la migración del asfalto. Esto queda para verificar en algún otro estudio, puesto que uno puede suponer que afuera de las áreas cargadas no debería existir esa fuerte disminución inicial de la macrotextura.

Es común tratar de buscar una correlación entre ambos parámetros, MTD y MPD, pero en este estudio la correlación, aunque existe, no es particularmente buena, pues presenta mucha dispersión (FIGURA 8). Sin embargo, en las verificaciones de los equipos de auscultación que realiza el IMT en México se suelen obtener correlaciones aceptables como la que se muestra en la FIGURA 9, donde la macrotextura medida por el equipo es en términos de MPD, y la macrotextura de referencia es en términos de MTD (círculo de arena). Dada la diferencia de los conceptos, la tendencia actual es utilizar perfilógrafos portátiles en las verificaciones de equipos, que midan la MPD, y abandonar las mediciones con círculo de arena.

FIGURA 9. Ejemplo de correlación entre MTD y MPD para un cierto equipo de auscultación.

MEDICIONES DE MACROTEXTURA MUY POSTERIORES

Con la idea de probar un perfilógrafo portátil, llamado en el medio walking profiler, que utiliza un sensor láser para medir MPD en forma continua y a muy baja velocidad, se regresó al tramo experimental todavía existente en julio del 2022, es decir, seis años después de las mediciones presentadas anteriormente. En la FIGURA 10 se puede apreciar el walking profiler utilizado, midiendo en el tramo experimental. En esos seis años transcurridos, ya no fue cargado nunca más con el HVS, y estuvo expuesto solamente a condiciones ambientales y al tráfico ocasional de vehículos ligeros y algunos camiones de volteo.

Las mediciones se realizaron a lo largo de las mismas líneas utilizadas en las anteriores y, puesto que los valores de MPD se obtuvieron a cada 0.5 m, los resultados se muestran estadísticamente en la FIGURA 11 , mediante diagramas de caja. Claramente se observa que los valores de macrotextura al interior del área cargada en el 2016 son mucho menores que los medidos en las dos líneas exteriores a esa área.

Conviene resaltar el hecho de que los valores de macrotextura en términos de MPD eran de 1 mm al final de la secuencia de cargas en el 2016 (ver FIGURA 5), y seis años después, había disminuido a valores promedio de 0.75 mm. Esta disminución no puede deberse a la aplicación de cargas significativas, sino al efecto del entorno por la acumulación de polvo que ha rellenado a lo largo del tiempo los huecos de la mezcla asfáltica.

FIGURA 8. Correlación observada entre los parámetros MTD y MPD.

El efecto del polvo del entorno en los cambios de macrotextura no es algo que se haya estudiado ni tomado en cuenta hasta ahora en forma definitiva.

En la literatura se habla algo de la limpieza que debe tener la superficie del pavimento antes de hacer la auscultación, pero sin dar detalles del porqué. Por este motivo se decidió, solo para constatar el efecto, esparcir polvo (suelo limoso de baja plasticidad) sobre la superficie del tramo experimental y volver a medir la macrotextura con el walking profiler. Los resultados obtenidos se muestran en la FIGURA 12, donde es evidente el efecto del polvo, pues la macrotextura presenta un decremento del orden de 0.25 mm en todas las líneas de medición. El efecto del polvo en cada tramo carretero del país es algo que, naturalmente, varía mucho, pero que sin duda tiene un efecto importante en el parámetro que se discute en este artículo.

FIGURA 10. Imágenes del walking profiler utilizado en el tramo experimental.

a

línea b MPD línea c MPD línea d MPD línea e

FIGURA 11. Mediciones de MPD con el walking profiler a lo largo de las líneas de referencia en el tramo experimental.

a b c d e

CONCLUSIONES

Todos los estándares de desempeño evolucionan en el tiempo debido a la acción del tránsito vehicular y a la interacción con el medio físico (temperatura y precipitación, sobre todo). En los indicadores de fricción y macrotextura intervienen, adicionalmente, variables incidentales como el polvo, caucho y contaminantes que se presentan de forma intermitente en la superficie del pavimento.

La macrotextura es, en específico, un parámetro difícil de medir, metrológicamente hablando, pues involucra dimensiones micrométricas en los huecos superficiales de la mezcla asfáltica, donde, en los contratos de concesión actuales, se suelen exigir valores mínimos de 0.75 mm en la superficie del pavimento por varios años. Los retos son todavía importantes.

Adicionalmente, las verificaciones de los equipos de auscultación, para el caso de macrotextura, que realiza en México el IMT, deberán evolucionar para obtener los valores de referencia en términos del MPD,

utilizando equipos del tipo walking profiler, tal como sugiere la nueva propuesta de protocolo de medición de la macrotextura que publicó el NCHRP en el 2021. Además, deben incluir en los reportes de verificación las incertidumbres inherentes a la medición de la macrotextura.

En otro artículo abordaremos los detalles de la medición de la macrotextura en pavimentos de concreto.

REFERENCIAS

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Flintsch G.W., Izeppi E., Bongioanni V., Katicha S.W., Meager K. (2021). Protocols for Network-Level Macrotexture Measurement. NCHRP Research Report 964. The National Academies Press. Washington, DC, United States.

12. Mediciones en el tramo experimental con la presencia de polvo.

LA CIENCIA

La ciencia observa los hechos y deduce de ellos leyes. Esas leyes permiten prever otros hechos. Pero, ¿es posible extraer en las matemáticas una regla falsa a partir de una propiedad verdadera? La respuesta es sí, veamos un ejemplo:

Sea un algebrista curioso que quiere encontrar una regla para obtener la raíz cuadrada de un número de cuatro cifras; así, toma tres números a su gusto: 2,025; 3,025 y 9,801.

Para 2,025 calcula la raíz cuadrada que es 45, que se obtiene a su vez sumando 20 y 25, que son las partes del número 2,025.

Para 3,025, la raíz cuadrada es 55 que es la suma de 30 y 25.

Para 9,801, la raíz cuadrada es 99 que es la suma de 98 + 01.

El algebrista dice feliz y orgulloso que ha encontrado la siguiente regla:

“Para calcular la raíz cuadrada de un número de cuatro cifras, se divide el número en dos partes de dos cifras cada una, se suman tales partes y el número obtenido será la raíz cuadrada del número dado”.

Tal regla, que para el lector es evidentemente errónea, fue deducida de tres ejemplos verdaderos. Sin embargo, se trata de una “inducción matemática falsa”.

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RESPUESTA AL PROBLEMA 79 EN VÍAS TERRESTRES #79, PÁG. 21

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?

Solución:

N= abc = 9; ab es par; bc es primo

Los primos de 2 cifras menores de 100 con el primer dígito que sea par son: No. primo 23, 29, 41, 43, 47, 61, 67, 83, 89 a + b 5 11 5 7 11 7 13 11 17

Veamos qué números suman sus dígitos múltiplo de 9:

1er dígito: 1. Veamos que a+b+c= 9 sólo da con 89 ⇒ (189)

2o dígito: 2. a+b+c= 9 con 43 y con 61 ⇒ (243), (261)

3er dígito: 3. a+b+c= 9 con ninguno

4to dígito: 4. a+b+c= 9 23, 41 ⇒ (423), (441)

5to dígito: 5. a+b+c= 9 con 67 ⇒ (567)

6to dígito: 6. Con ninguno

7mo Con 29, 47, 83 ⇒ (729), (747), (783)

8vo Con ninguno

9no Con ninguno

∴ El mayor valor de N = 783

LA OPERACIÓN DE LOS AEROPUERTOS

ING. FEDERICO DOVALÍ RAMOS

Todas las empresas, en particular las de tipo indus trial o de servicios, requieren un programa de ope ración apropiado para sus instalaciones y equipos, y que permita obtener los beneficios esperados en los análisis de su justificación. De acuerdo con lo anterior, cada planta deberá contar con un programa específico con el objetivo de alcanzar los propósitos para los cuales fue diseñado.

Los aeropuertos son de las entidades que impli can mayor detalle, debido la variedad de usuarios y servicios necesarios y, en consecuencia, de requisitos. Lo anterior se deriva de que, en la actualidad, ya no son sólo los usuarios directos quienes acuden a un aeropuerto como pasajeros de vuelos. Hoy, en los aeropuertos se presentan numerosas actividades colaterales que generan la asistencia de personas que no son pasajeros, y que requieren una serie de servicios y atenciones adicionales.

Al mismo tiempo, no se puede soslayar el hecho de que la función original de un aeropuerto sigue siendo facilitar el cambio del medio de transporte, del terrestre al aéreo y viceversa, para los usuarios directos.

De unos años a la fecha, el número y tipo de asistentes se ha vuelto en extremo variado, y con objetivos e intereses diferentes, por lo que los aero puertos se han convertido en centros de actividades múltiples, y ya no son sólo el enlace entre dos medios de transporte.

Uno de los objetivos en su planeación es que sea autosuficiente en sus gastos de operación, mantenimiento y administración, de manera que no represente una carga financiera para la comunidad próxima, directa e indirecta. Para eso, los aeropuer tos deben disponer de un programa financiero muy amplio, lo cual implica que deben percibir ingresos suficientes. Ante tal requisito, a nivel mundial se ha aceptado que los aeropuertos pueden percibir ingresos de dos orígenes: aeronáuticos, derivados directamente de tales operaciones, e indirectos, que provienen de otras fuentes.

A lo largo de los años se ha observado, principal mente en Europa, que, para alcanzar tales objetivos, la fuente principal de ingresos debe provenir de operaciones distintas a las aeronáuticas, a fin de no encarecer innecesariamente los servicios. El concepto

Ingeniero civil egresado de la Escuela Nacional de Ingenieros Facultad de Ingeniería UNAM Docente de Aeropuertos en la UNAM con 52 años de trayectoria

anterior ha obligado a los aeropuertos a estudiar con mayor detalle sus posibles fuentes de ingresos, y se ha llegado a determinar que, para alcanzar tales objetivos, los ingresos no aeronáuticos deben ser superiores a los aeronáuticos.

A partir de tal premisa, los aeropuertos han promovido activamente las fuentes de este tipo de ingresos, que deberían ser, según sugieren las cifras, de aproximadamente el 70 %, para obtener una autosuficiencia financiera. La manera más adecuada que se ha encontrado de alcanzar este número consiste en ampliar el horizonte de los usuarios para no depender únicamente del mercado de pasajeros y, en cambio, extender sus servicios a otros interesados. Por este motivo se incluye a funcionarios y empleados del aeropuerto y aerolíneas, habitantes próximos y visitantes, a fin de ofrecerles las facilidades que son propias del aeropuerto.

Dentro de tales facilidades, es posible anotar algunas que son de interés para la población en general, ya que, en ciertos casos, llegan a operar veinticuatro horas, los trescientos sesenta y cinco días del año.

1. Horario ampliado de los servicios bancarios

2. Servicios permanentes y variados de alimentos y bebidas

3. Seguridad para los asistentes y sus pertenencias

4. Oportunidad y facilidades para realizar reuniones

5. Ofertas de artículos y bienes particulares

Acceso a exposiciones y eventos específicos

En la actualidad existen numerosos casos exitosos del esquema. Al respecto, es posible destacar el del

aeropuerto Schiphol de Amsterdam, que presentó un mercado de venta de alimentos en las proximidades del edificio de pasajeros. Ante las numerosas críticas externadas en su momento, las autoridades respondieron que su objetivo no era atender eventuales intereses de pasajeros, sino necesidades del personal y de visitantes. En poco tiempo se observó lo correcto de la decisión, un modelo que, en mayor o menor medida, han seguido muchos aeropuertos en diferentes ciudades.

Otro buen ejemplo es el de Ciudad de México, en donde es posible observar que, a lo largo del acceso terrestre principal, se han desarrollado variados servicios que existen solo por su proximidad. Así se anotan hoteles, restaurantes, tiendas diversas, y hasta agencias de venta de automóviles. No obstante, en este caso existe una cierta inconsistencia, ya que todos esos servicios se apoyan en su proximidad con el aeropuerto sin que éste perciba ningún beneficio, ya que no fue planeado por el mismo.

Esto funciona como ejemplo de los conceptos que se deben tener en cuenta al desarrollar el plan maestro de un aeropuerto, para poder disponer, desde el inicio de operaciones, de espacios suficientes para tales desarrollos, como integración a la comunidad próxima, y en beneficio de los ingresos indirectos que colaboren con su estructura financiera.

Al analizar lo anterior, aunque de manera muy superficial, es posible detectar que la operación actual de los aeropuertos se ha convertido en una actividad en extremo compleja, que abarca desde acciones de tipo eminentemente aeronáutico hasta comerciales y mercadotécnicas.

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ING. MODESTO ARMIJO MEJÍA

IDEAS RECTORAS PERMANENTES DE UNA MENTE BRILLANTE

Las primeras incursiones del Ing. Modesto Armijo Mejía en el campo de la ingeniería de puentes se remontan al año 1943, y continuaron hasta 2022. Transcurrieron 79 años durante los cuales la humanidad experimentó los cambios más acelerados de su historia.

Los puentes han tenido que ajustarse a esos cambios y el Ing. Modesto Armijo se dedicó a esa fascinante disciplina, bajo los principios de “economía, seguridad, criterio práctico y estética”.

Diversos puentes mexicanos fueron confiados al Ing. Armijo, pues se requería su concepción, dimensionamiento, definición de procedimientos de construcción, dirección del diseño detallado, supervisión y –sobre todo- de su gran visión.

A continuación se señalan algunos puentes que fueron encargados al Ing. Armijo: Puente Barranca Honda, Michoacán

1949, claro principal: 91 m Profundidad de la barranca: 105 m Ancho original: 7.9 m (ampliado a 9.5 m en 1985).

1952, claro principal: 45 m Ancho: 7.9 m

Puente Jaltepec, Oaxaca

1953, claro principal: 58 m

Ancho: 9.4 m

Este caso constituyó la primera oportunidad de participar como responsable de la ingeniería de los mayores puentes de México.

Puente Corona, Tamaulipas

Con anterioridad, el claro máximo salvado con concreto reforzado era de 26 m, con 5 nervaduras y elevado requerimiento de material Ante ese decepcionante resultado condujo a continuar, la aplicación del concreto reforzado, limitándose a claros de 16 m.

Al reducir a 2 el número de nervaduras y dar continuidad a los tramos, se redujo a la mitad el requerimiento de material y se amplió el campo de aplicación, arrinconando para siempre el uso de armaduras de acero.

Puente Emperador, Puebla

1959, claro principal: 45 m Ancho: 17.2 m

El empleo de concreto reforzado en grandes claros, cedió el campo a las estructuras presforzadas continuas. Este fue el primer acometido en México, resultando transcendente por la reducción en los costos de construcción y conservación, lo que promovió su aplicación para claros mucho mayores: 141 m y 171 m, en 2 puentes de construcción.

Puente San Lorenzo, Sinaloa

1951, claro principal: 54 m

Ancho: 7.9 m

Puente Alvarado, Veracruz

1962, claro principal: 66 m

Ancho: 9.4 m

El empleo de armaduras se suspendió definitivamente en 1952. En este caso se hizo una excepción en atención a que se trataba de un puente levadizo.

Puente Colorado, Baja California y Sonora

1953, claro principal: 66 m

Ancho: 7.9 m

Puente Belisario Domínguez, Chiapas

1953, claro principal: 88 m

Ancho original: 8.2 m (ampliado a 17.4 m en 1990)

Puente Fernando Espinosa, Jalisco Puente Mariano García Sela, Veracruz

1965, claro principal: entre articulaciones: 205 m

Profundidad de la barranca: 135 m

Ancho: 17.7 m

Correspondió a este puente la primera utilización en México de piso de acero con configuración ortotrópica (ortogonal y anisotrópica) que, al reducir en alto grado las cargas permanentes, permite salvar grandes claros en condiciones económicas.

Puente Tlacotalpan, Veracruz

1972, claro principal: 78 m

Profundidad de desplante bajo el agua: 47 m

Ancho: 7.9 m

1966, claro principal: 140 m

Altura máxima de pilas: 122 m

Ancho: 20.7 m

Puente Laredo II, México – USA

1972, claro principal: 27 m Ancho: 33 m

Puente División del Norte, Ciudad de México Puente Tampico, Tamaulipas, Veracruz

1973, claro principal: 47 m

Ancho: 25 m

Puente Papagayo, Guerrero

1989, claro principal: 142 m

Altura total de pilas: 98 m Ancho: 20.3 m

1981, claro principal: 360 m

Altura máxima de pila: 190 m

Profundidad de desplante bajo el agua: 65 m

Ancho: 18.1 m

Puente Mezcala, Guerrero

1991, claro máximo: 312 m

Altura máxima de pila: 242 m

Ancho: 18.7 m

Puente Carrizal III, Villahermosa, Tabasco Puente Grijalva Diamante, Villahermosa, Tabasco

1996, claro principal: 88 m Ancho: 15 m

1998, claro principal: 89 m

Ancho: 21.4 m

Así de brillante fue la mente del Ing. Modesto Armijo Mejía.

ADAPTACIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA AL CAMBIO CLIMÁTICO

LUZ ANGÉLICA GRADILLA HERNÁNDEZ, ALONSO GARCÍA ROA

INTRODUCCIÓN

El sistema ferroviario en México está conformado por más de 26 mil kilómetros, de los cuales más de 20 mil corresponden a vías principales, donde se mueven poco más de 64 millones de toneladas de carga y 13 millones de pasajeros (SICT, 2021).

La infraestructura ferroviaria, igual que las carreteras, contempla en su diseño todas las obras necesarias para hacer frente a las condiciones climáticas, incluyendo algunos eventos meteorológicos extraordinarios. Sin embargo, el cambio climático no ha parado, y las consecuencias tampoco, por lo que es necesario desarrollar y aplicar estrategias para adaptar los sistemas ferroviarios, de manera que no solo puedan resistir los impactos de los fenómenos climáticos extremos, sino que tengan, además, la capacidad de recuperarse en periodos cortos de tiempo, y mantener su funcionalidad bajo condiciones adversas.

El presente artículo presenta un resumen de los principales impactos que el cambio climático genera en la infraestructura ferroviaria, para lo cual se propone identificar el nivel de exposición de la red férrea

en México ante las diferentes amenazas climáticas, con el objetivo de proponer alternativas para adaptar la infraestructura ferroviaria y aumentar su resiliencia.

PRINCIPALES IMPACTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO EN LA INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA

La exposición actual de la infraestructura ferroviaria al cambio climático y a los eventos extremos reduce significativamente la vida útil del proyecto, ya que las condiciones de diseño originales, en la mayoría de los casos se encuentran rebasadas, lo cual representa una amenaza para la seguridad y confiabilidad del servicio en la etapa de operación, además de costos adicionales para el mantenimiento de la infraestructura.

Los principales impactos en el desempeño de la infraestructura ferroviaria se describen a continuación:

Altas temperaturas

Pandeo de los rieles y problemas de desalineación.

Expansión de los activos móviles, como los puentes giratorios y aparatos de vía, que dificultan el funcionamiento.

Instituto Mexicano del Transporte

JUAN FERNANDO MENDOZA SÁNCHEZ

Instituto Mexicano del Transporte

Aumento generalizado de la tasa de fallos de los activos a altas temperaturas (sistemas de señalización, etc.).

Pandeo de la catenaria en las líneas electrificadas. Incremento del riesgo de incendios forestales o de la vegetación aledaña al camino.

Bajas temperaturas

Fractura de rieles, grietas y problema de desalineación.

Inundaciones por granizo que dañan las infraestructuras, especialmente los puentes.

Las bajas temperaturas pueden congelar el suelo de cimentación, que puede provocar movimientos en los materiales.

En el caso de la presencia de nieve, ésta tiende a bloquear la visibilidad del riel para el conductor del tren.

Precipitación intensa

Aumento del riesgo de falla en cortes y laderas, lo que provoca movimientos de tierra y desprendimiento de materiales.

Aumento del riesgo de socavación de los puentes debido a las inundaciones.

Falla de los elementos de soporte de otras estructuras debido a un mayor riesgo de socavación.

El agua acumulada contamina el balasto de la vía, y afecta su desempeño y durabilidad.

Los aluviones provocan daños estructurales en las infraestructuras.

Caídas de material en túneles y en sus accesos que pueden provocar descarrilamiento.

Afectaciones a los sistemas de drenaje por el incremento de la precipitación.

Sequía

Aumento del riesgo de fallas estructurales debido a los movimientos de tierra provocados por la sequedad.

Vientos fuertes

Mayor riesgo de caída de hojas que provoca una baja adherencia de la vía férrea.

Caída de árboles y ramas a las vías férreas.

Carga excesiva de viento en estructuras como postes y torres (incluye la catenaria y el señalamiento).

Erosión de las capas de balasto y subbalasto debido a las fuertes masas de aire.

Mayor riesgo de daños en los puentes en caso de vientos fuertes (para la infraestructura y la operación).

Aumento del nivel del mar y marejadas de tormenta Erosión costera que provoca socavación en la superestructura de la vía férrea.

Inundación de la superestructura de la vía férrea. Formación de olas significativas que provocan daños en la vía

Existen otras afectaciones directas para el equipo de tracción (locomotoras) y para el equipo de rodamiento (carros), tales como el sobrecalentamiento, aumento del consumo energético, reducción de la velocidad bajo estrés climático, etc.

80 23

Colapso

EXPOSICIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA EN MÉXICO

Los niveles de exposición en un sitio, y que lo convierten en vulnerable, pueden estar basados en datos históri cos y recientes, o también en proyecciones climáticas de acuerdo con los diferentes escenarios asociados a las trayectorias de concentración de emisiones en la atmósfera (ver FIGURA 1).

Fuente: Adaptada de UNECE, 2013

De acuerdo con el IPCC (2014), la exposición es la presencia de las personas, los medios de vida, especies o ecosistemas, las funciones, servicios y recursos ambientales, infraestructura o activos económicos, sociales o culturales, en sitios y entornos que podrían verse afectados de manera adversa. México se encuentra expuesto a diferentes amenazas climáticas, particularmente del tipo hidrometeoroló gico, como ciclones tropicales o huracanes, lluvias y precipitaciones intensas, etc. Los mapas de riesgos elaborados por el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED), disponi bles en la página del Atlas Nacional de Riesgos (http://www.atlasnacionalderiesgos.gob.mx/), permiten realizar una superposición de mapas para evaluar el grado de exposición de la red ferroviaria a los diferentes riesgos.

La FIGURA 2 muestra los resultados del mapa de peligro por ciclones tropicales y la red ferroviaria actual. Los resultados permiten apreciar los tramos ubicados en niveles de exposición alto y muy alto a ciclones tropicales, que se encuentran principalmente en Sinaloa, Campeche y Yucatán.

vías férreas división estatal

Peligro por presencia de ciclones tropicales (CENAPRED) muy alto alto medio bajo muy bajo

FIGURA 2. Mapa de peligro de la infraestructura ferroviaria a ciclones tropicales.

Fuente: Elaboración propia con información de CENAPRED y SICT.

FIGURA 1. Proceso para la determinación de mapas para el análisis geoespacial del cambio climático y la infraes tructura ferroviaria.

MAPAS DE VULNERABILIDAD

MAPAS DE AMENAZAS NATURALES (inundaciones, deslizamientos, tormentas, ciclones, etc.)

BASE DE DATOS DE INCIDENTES (demoras, cierres ferroviarios, reporte de daños, incidentes, etc.)

BASE DE DATOS de los ACTIVOS FERROVIARIOS (puentes, túneles, obras de drenaje, señalamiento, etc.)

MAPAS DE RIESGO (riesgos para la integridad de la infraestructura, para la operación y la seguridad, el entorno ambiental, etc)

Este tipo de aproximaciones geoespaciales puede realizarse para las diferentes amenazas climáti cas, actuales y futuras, que estresan y continuarán comprometiendo la integridad tanto estructural como operacional de la red ferroviaria mexicana.

ADAPTACIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA AL CAMBIO CLIMÁTICO

La adaptación es el proceso de adaptación al clima actual o esperado, y sus efectos (IPCC, 2014). Hablando del sistema ferroviario, implica acciones (políticas, estrategias, ingeniería o basadas en la naturaleza) que permitirán que la infraestructura per manezca operando bajo la presencia de fenómenos climáticos extremos y sus efectos derivados, sin que resulten en fallas/daños que repercutan en cierres parciales o totales de la vía férrea.

Las medidas de adaptación deben ser específicas para cada país y región, ya que varían en función del tipo de amenaza y sus características.

Algunos esfuerzos identificados en la literatura internacional se describen a continuación:

a. Mejorar las prácticas de mantenimiento y monitoreo de las vías férreas para detectar cualquier variación debido a la temperatura o la precipitación, y con ello evitar un posible descarrilamiento.

b. Implementar mecanismos para predecir y monitorear las temperaturas de la vía férrea, para un manejo correcto de las tensiones en los rieles, incluso establecer límites de veloci dad bajo condiciones de temperaturas altas para reducir esfuerzos.

c. Utilizar materiales con un mejor comporta miento ante las condiciones climáticas, por ejemplo, a la temperatura de los elementos de sujeción del riel con el durmiente (cojinete, tornillo, resortes, etc.), o del balasto y subba lasto ante las condiciones de precipitación y humedad.

d. Monitorear la tasa de socavación tanto de pilas como de estribos en los puentes y, en general, el comportamiento hidráulico y estructural. La medida más común para conservar estos ele mentos es la construcción de escolleras para proteger las zapatas y los pilares.

e. Políticas organizacionales que coadyuven a la mejora en la gestión de activos y la actualiza ción de las normas técnicas de diseño.

f. Realizar evaluaciones de vulnerabilidad y car tografía a través de Sistemas de Información Geográfica (SIG) de los territorios en riesgo de derrumbes, desprendimientos y otros peligros naturales.

g. En algunos puentes ferroviarios se instalan sensores de viento, lo que permite a los opera dores ferroviarios ajustar la velocidad o retrasar el paso.

h. Implementar sistemas de información meteo rológica para advertir con antelación la forma ción de tormentas que reduzcan la visibilidad y la estabilidad del tren o sobre una precipitación intensa que pueda provocar inundaciones, así como bajas temperaturas que pueden conge lar las vías, etc. Estos sistemas permitirían al operador ferroviario tomar decisiones como disminuir la velocidad o detener el servicio.

i. Para proyectos nuevos de ingeniería, construc ción y desarrollo ferroviario, se debe tener en cuenta la experiencia y los conocimientos dis ponibles para la reducción del riesgo al cambio climático mediante la adaptación del proyecto ferroviario.

j. Monitorear los puntos de desvío ferroviario (sitios críticos por los cambios en la dirección del tren), particularmente aquellos vulnerables al impacto emergente por el clima.

k. Gestión de taludes (corte y terraplén) mediante su restauración y conservación para garantizar su estabilidad. Se recomienda el uso de téc nicas de bioingeniería para su estabilización, incluyendo muros verdes.

l. Gestión de la vegetación dentro de la zona del derecho de vía y aledaña a la vía férrea para evitar elementos caídos y, por otro lado, con servar aquella que permita estabilizar el suelo y controlar escurrimientos.

m. Control de la erosión y socavación de la subes tructura y la superestructura de la vía férrea en zonas costeras o junto a ríos.

Las medidas de adaptación mostradas son de aplicabilidad general, y son las más comunes para

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26

todos los países, sin embargo, deben adecuarse a cada región en lo particular, considerando tanto los registros e impactos climáticos históricos, como los escenarios climáticos futuros.

CONCLUSIONES

El impacto del cambio climático en la infraestructura ferroviaria y en las operaciones es cada vez más frecuente, y en el futuro continuará incrementando de acuerdo con los escenarios determinados por el Panel Intergubernamental del Cambio Climático.

Para el país, esto implicará iniciar trabajos para identificar y evaluar las amenazas que el cambio climático representa para la infraestructura ferroviaria y su operación. Derivado de ello, será primordial desarrollar estrategias y medidas de adaptación que permitan evitar cualquier daño significativo en las vías férreas y asegurar la resiliencia de la red para reducir impactos en las cadenas logísticas por los retrasos o cancelaciones del servicio.

La adaptación es, sin duda, la herramienta más efectiva para reducir la vulnerabilidad de la infraestructura ferroviaria, por lo que se debe asegurar una selección correcta de las medidas, ya sean soluciones basadas en la ingeniería que garanticen la estabilidad y la integridad de las vías férreas y sus instalaciones, o de alternativas basadas en la naturaleza o verdes, que permiten abordar los retos de la adaptación mediante la restauración de ecosistemas de una forma más sostenible.

Es fundamental continuar estudiando los efectos del cambio climático a largo plazo, así como los riesgos asociados a un aumento de la frecuencia de diversos fenómenos meteorológicos extremos, que continuarán impactando la red ferroviaria.

En México, se requiere una estrategia vinculante entre la autoridad ferroviaria y las empresas concesionarias del servicio ferroviario para identificar el mejor camino que permita construir resiliencia en la infraestructura ferroviaria.

BIBLIOGRAFÍA

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Blackwood, Lorraine; Renaud, Fabrice G.; Gillespie, Steven. (2022). Nature-based solutions as climate change adaptation measures for rail infrastructure. Nature-Based Solutions, Volume No. 2. https://doi. org/10.1016/j.nbsj.2022.100013

Dindar, Serdar; Kaewunruena, Sakdirat; Sussman, Joseph M. (2017). Climate Change Adaptation for GeoRisks Mitigation of Railway Turnout Systems. Procedia Engineering 189 (2017) 199-206.

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Kostianaia, Evgeniia A; Kostianoy, Andrey G.; Scheglov, Mikhail A. Karelov, Aleksey I.; Vasileisky, Alexander S. (2021). Impact of regional climate change on the infrastructure and operability of railway transport. Transport and Telecommunication, 2021, volume 22, No. 2, 183-195.

Mendoza Sánchez, Juan Fernando; Marcos Palomares, Omar Alejandro; Orantes Olvera, Héctor (2019). Marco Metodológico para la Adaptación de la Infraestructura Carretera ante el Cambio Climático en México. Publicación Técnica No. 557 del Instituto Mexicano del Transporte. Sanfandila, Querétaro, México.

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United Nations Economic Commission for Europe. (2013). Climate Change Impacts and Adaptation for International Transport Networks. Expert Group Report. Geneva, Switzerland.

MÉTODOS DE ENSAYO DE LA RESISTIVIDAD ELÉCTRICA DEL CONCRETO

ANDRÉS A. TORRES ACOSTA

Profesor investigador, Tecnológico de Monterrey, Escuela de Ingeniería y Ciencias, Departamento de Tecnologías Sostenibles y Civil, Campus Querétaro, atorresa@tec.mx

Ingeniero Civil, estudiante de la Maestría en Ciencias en Ingeniería, Tecnológico de Monterrey, Escuela de Ingeniería y Ciencias.

RESUMEN

Este documento presenta la resistividad eléctrica saturada, ρs, como el índice de durabilidad por excelencia para evaluar el desempeño del concreto ante la exposición a un ambiente marino. Inicia con una breve explicación del procedimiento estandarizado para determinar dicho índice en cilindros o núcleos de concreto, tanto del método directo como del superficial. A continuación, se mencionan algunos parámetros que podrían afectar las mediciones obtenidas, como el tamaño de los especímenes, el de los agregados del concreto o la temperatura.

1. DEFINICIONES DE LA DURABILIDAD DEL CONCRETO

En la industria de la construcción es muy común considerar el concreto como un material químicamente inerte, como una piedra artificial que no reacciona y que “dura para toda la vida”. Actualmente se diseñan y construyen estructuras de concreto pensando únicamente en la resistencia mecánica en función de las cargas muertas, vivas o accidentales, y muy pocas veces, en las cargas ambientales. Es momento de que la misma industria reconozca que el concreto también

sufre degradación por reacciones químicas de sus componentes (cemento, agregados), que dependen de la agresividad del ambiente de exposición.

El concreto es un material donde el cemento aglutina la arena y grava al reaccionar con el agua, lo que forma productos de hidratación base cal-sílice-agua, capaces de reaccionar con sustancias químicas, y que pueden penetrar en el concreto, puesto que es poroso (Mindess et al., 2003). Si el mortero o el concreto fueran impermeables, sería cierto que el concreto es un material inerte y muy durable. Sin embargo, los morteros/concretos que estamos acostumbrados a fabricar y utilizar en nuestro país tienen una porosidad muy alta. Un concreto estructural en México tiene regularmente una resistencia mecánica de entre 20 y 30 MPa, que corresponden a concretos con una relación agua/cemento (a/c) de 0.7 y 0.6, respectivamente.

Estas relaciones a/c hacen que los materiales sean muy porosos, con porcentajes de vacíos entre un 25 % (relación a/c de 0.6) y un 30 % (relación a/c de 0.7) dentro de la masa. Con un material así, y las condiciones climatológicas de nuestro país, es

DAVID M. SOLÍS CRUZ

más fácil que penetren agentes químicos agresivos capaces de reaccionar con el propio concreto o iniciar la corrosión del acero de refuerzo (o presfuerzo) en periodos tan cortos como 5 a 10 años. Esto provoca que la estructura necesite reparaciones correctivas a edades tempranas.

Entre los agentes agresivos que podrían reaccionar químicamente con el concreto se tienen los siguien tes (Troconis et al., 2015, 2016):

Zonas urbanas: agua, oxígeno, dióxido de car bono (CO2).

Zonas industriales: todos los anteriores, ade más del dióxido de azufre (SO2).

Zonas marinas: ion cloruro (Cl ), el agente más agresivo que penetra el recubrimiento del con creto y afecta directamente el acero, no tanto el concreto.

Estos agentes ambientales, denominados tam bién cargas ambientales, son los que penetran en la porosidad de los morteros o concretos para reaccionar, ya sea con el concreto (CO2 y SO2) o con el acero (Cl ).

El CO2 reacciona con los productos de hidratación del cemento en el concreto y disminuye la alcalinidad del mismo que, regularmente, en presencia de agua en los poros del concreto, llega a valores de pH entre 13 y 13.5. A este proceso químico se le conoce como carbonatación del concreto.

El SO2 reacciona también con los productos de hidratación de los ferroaluminatos cálcicos (CAŠH) del cemento, y los transforma de monosulfatoalu minato a etringita. Esta transformación genera una expansión interna en el concreto ya endurecido y produce agrietamiento interno que se propaga al exterior: grietas en forma de tablero de ajedrez.

El ion Cl reacciona levemente con los CAŠH de los productos de hidratación del cemento, atrapándolos y formándose lo que se conoce como sales de Friedel. Esta reacción química entre los CAŠH y Cl es benéfica para el concreto reforzado, ya que reduce el transporte de los iones Cl hacia el acero. Sin embargo, el conte nido de CAŠH es finito y el proceso de transporte de los iones Cl continúa hasta llegar al acero de refuerzo (o presfuerzo) e inicia la corrosión de este.

A la resistencia de estos materiales para evitar que se inicien los procesos de reacción química del con creto o electroquímica del acero se le conoce como

durabilidad. La Norma NMX-C-530 (2018) define a la durabilidad de una estructura de concreto como: “La capacidad que tiene un material de construcción, elemento o estructura de concreto para resistir las acciones físicas, químicas, biológicas y ambientales, vinculadas al efecto de los microclimas o cambios cli máticos del entorno, durante un tiempo determinado previsto en el proyecto, de conservar su forma original, propiedades mecánicas y condiciones de servicio”.

En la FIGURA 1 (Torres Acosta y Martínez Madrid, 2001) se presenta el modelo de durabilidad que regu larmente se utiliza, en donde se definen las etapas de vida útil (también llamada vida de servicio) y vida residual (también llamada vida remanente). La etapa de vida útil, a su vez, se divide en dos etapas: T1 o tiempo de iniciación de la corrosión y T2 o tiempo de propagación de la corrosión. T1 es el tiempo que corresponde al transporte de los agentes ambientales agresivos de la superficie del concreto hasta la pro fundidad en donde se encuentra el acero de refuerzo (o presfuerzo). Cuando estos agentes agresivos alcan zan concentraciones críticas e inician la corrosión de acero, es cuando T1 finaliza e inicia el tiempo T2

fin de vida útil (primera grieta)

de car ga

límite de servicio

límite último

colapso

tiempo

vida residualT2T1

útil tiempo límite para reparar

FIGURA 1. Modelo de durabilidad para estructuras de con creto (Torres Acosta y Martínez Madrid, 2001).

T2 es el tiempo que transcurre entre el inicio de la corrosión y la aparición de las primeras grietas (con ancho < 0.5 mm) en la superficie del elemento de concreto. La etapa de vida residual es el tiempo en el que la degradación va progresando, por ejemplo, cuando aumenta el número de grietas superficiales en el elemento o cuando el recubrimiento de con creto se delamina. Básicamente, es la etapa en que

la estructura debe de intervenirse por medio de mantenimientos correctivos antes de que se genere un posible colapso de la misma estructura.

Todas estas etapas están en función de la capacidad portante (o capacidad de carga) del elemento estructural, como se muestra en la FIGURA 1 . Como puede obser varse, la capacidad de carga no se compromete durante la vida útil de la estructura, únicamente en el tiempo T2 disminuye un poco. Es en la etapa de vida residual cuando el elemento estructural pierde su capacidad portante y, de no reali zarse mantenimientos correctivos, puede llegar a colapsar.

En el caso de la Norma mexi cana NMX-C-530-ONNCCE (2018) se considera solo el tiempo T1 para el diseño por durabilidad de estructuras de concreto. Sin embargo, esta norma no define los tiempos de diseño que deben de tomarse en cuenta para definir T1 Es común que T1 comprenda entre 60 y 100 años, y dependerá de la importancia económica o social de la estructura que se diseñará. Se espera que en una revisión de esta norma puedan incluirse los valores recomendados para T1 y así tener un parámetro correcto para el diseño por durabilidad de estruc turas de concreto, en función de su relevancia económica o social.

2. MÉTODOS DE ENSAYO

La resistividad eléctrica (ρ) es una propiedad intrínseca que poseen los materiales a resistir el paso de corriente eléctrica en su volumen. Para el caso específico de mate riales porosos, sería la resistencia que poseen al transporte iónico

dentro de su matriz. Para ambos casos, flujo eléctrico o iónico, al inverso de la resistividad de un material, se le conoce como conductancia (σ): σ = ρ-1

Existen aplicaciones variadas en el uso de la ρ que van desde el conoci miento de las capas estratigráficas en un suelo (Samouëlian et al., 2005), la búsqueda de mantos acuíferos subterráneos (Samouëlian et al., 2005), diseño de sistemas de protección catódica para tuberías y estructuras metálicas enterradas (Fontana, 1987; NACE Standard RP0169, 2002), hasta propiedades dieléctricas de los materiales (Dennison et al., 2006).

En los últimos años se ha intensificado el uso de la resistividad eléc trica del concreto como parámetro de calidad del mismo, que va desde su uso como índice de durabilidad en laboratorios de caracterización de materiales base cemento (Martínez-Molina et al., 2017; Torres-Acosta y Díaz-Cruz, 2020), como también en inspección de estructuras existen tes, para diagnosticar los problemas patológicos que presentan (TorresAcosta et al., 2019). También se ha iniciado su uso como un índice para aceptar o rechazar una mezcla de concreto durante la construcción de obras de infraestructura que se expondrán a ambientes agresivos, y este procedimiento se define como monitoreo de la salud por durabilidad y también control/aseguramiento de la durabilidad durante la construc ción (Torres-Acosta et al., 2021).

En la actualidad, se utilizan los procedimientos para la medición de la ρ que establece la Norma mexicana NMX-C-514-ONNCCE (2019), cuyo objetivo es “Especificar el método de ensayo y el criterio para determinar la resistividad eléctrica del concreto hidráulico en función del tipo de exposición a un ambiente determinado, tamaño del espécimen, elemento o estructura.” Su campo de aplicación es “A elementos y/o estructuras de concreto hidráulico en los que se desee hacer un segui miento de la resistividad eléctrica como un método indirecto para valorar la calidad del concreto y el nivel de corrosión del acero de refuerzo y evaluar el riesgo de daño”.

La unidad de medida para ρ es el kohm-cm (kΩ-cm) u ohm-m (Ω-m). También, la norma antes mencionada establece que la ρ depende: (1) del grado de saturación de los poros del concreto, (2) de la hidratación de la pasta, es decir, de la porosidad del concreto, y (3) de la presencia de sales disueltas en la fase acuosa. En función del estado de saturación de la muestra a analizar se pueden obtener dos tipos de ρ: la ρ aparente y la ρ real, para las cuales se utiliza el mismo procedimiento de medición.

La ρ in situ (ρis) se realiza directamente a los elementos estructura les sin tomar en cuenta la saturación que podrían tener sus poros. Esta medición de ρis debe realizarse sin ser afectada por la cercanía del acero de refuerzo, ya que los metales poseen una ρ casi nula y podría afectar la verdadera lectura de ρ del concreto. La obtención de la ρis estará enmas carada no solo por la porosidad del concreto, sino también por del grado de saturación de estos.

La ρ real se obtiene saturando por completo con agua el espécimen de concreto (cilindro, cubo, prisma, núcleo extraído de un elemento estruc tural) que se utilizará para tomar dicho valor. De esta manera, se tendrá

80 29

el valor que afecta únicamente por la porosidad del mismo material. A esta ρ también se le ha definido en varias publicaciones como resistividad saturada o ρs (Martínez-Molina et al., 2017; TorresAcosta et al., 2019; Torres-Acosta y Díaz-Cruz, 2020; Torres-Acosta et al., 2021).

El procedimiento para realizar las pruebas de ρs incluye las siguientes recomendaciones, tomadas de la misma Norma mexicana NMX-C-514-ONNCCE (2019): Los especímenes no deben incluir acero de refuerzo y la superficie no debe presentar carbonatación, ya que estos dos factores provocan errores en las lecturas de medición de la resistividad. En caso de existir carbonatación superficial, determinada previamente con la Norma mexicana NMXC-515-ONNCCE (2016), eliminar la parte carbonatada de los especímenes de ensayo.

Verificar que las bases de los especímenes sean paralelas entre sí y que no presenten oquedades o discontinuidades que impidan la correcta transmisión de la corriente eléctrica a través de ellas; si es necesario, corregir por medio de desbaste del concreto.

Medir el diámetro y la longitud del espécimen con aproximación de 1 mm. Las medidas serán cuando menos de dos diámetros perpendiculares entre sí y dos longitudes opuestas. Posteriormente se calcula el área geométrica, A de cada espécimen a ensayar. Sumergir los especímenes en agua potable con el fin de satu-

rar el espécimen antes de la medición. Debe confirmarse que el espécimen esté saturado de agua en su totalidad mediante la medición del peso del espécimen en el tiempo, hasta llegar a peso constante.

Existen dos métodos para medir la ρs del concreto: método directo y superficial. En el directo se utilizan equipos de medición que permiten tomar las lecturas mediante platos metálicos, con esponjas saturadas de agua, en dos superficies del espécimen en donde se toma dicha medición, como se observa en la FIGURA 2

Usando el equipo de la izquierda se tiene la opción de colocar los valores nominales del diámetro y longitud del espécimen cilíndrico, ya sea cilindro o núcleo, y en la pantalla se puede seleccionar la obtención de la resistencia eléctrica, Re, o la estimación de ρ (en caso de que el espécimen no esté completamente saturado) o ρs. Si se utiliza este equipo sólo se pueden usar especímenes cilíndricos. En el caso de utilizar el equipo denominado resistómetro (a la derecha en la FIGURA 2), éste únicamente obtiene el valor Re, por lo que se deberá multiplicar por el factor de forma del espécimen. Este factor de forma K está dado por la relación A/L, donde A es el área de la sección y L la distancia entre los platos del espécimen.

El segundo método para medir ρs es el de Wenner o de las cuatro puntas, que también se conoce como método superficial (FIGURA 3). A diferencia del directo, en donde se toma una sola medición al espécimen, en

Núcleos de Ø 5 cm

Núcleos de Ø 10 cm

Núcleos de Ø 10 cm

Cubos de 5 cm

FIGURA 2 . Equipos que se utilizan para las mediciones de ρs directo en morteros o concretos.

este el equipo se coloca en la superficie del espécimen cilíndrico en al menos tres posiciones, y se estima un promedio de las tres o cuatro mediciones obtenidas.

Esta es la explicación para determinar ρ y ρs en especímenes de concreto mediante los dos métodos más conocidos.

A continuación, se muestran algunos parámetros que podrían afectar las mediciones obtenidas por ambos, con el fin de que los usuarios eviten sesgos en sus mediciones.

3. ALGUNOS PARÁMETROS A CONTROLAR QUE PUEDEN AFECTAR LAS MEDICIONES DE ρs

FIGURA 3. Equipos que se utilizan para las mediciones de ρs superficial en cilindros de concreto.

Dependiendo del equipo a usar, se deberán hacer o no cálculos adicionales a los valores que el equipo obtiene. Esto lo tendrá que definir el manual de los equipos para evitar errores en las estimaciones del valor de ρs. En el caso de los equipos mostrados en la FIGURA 3, el equipo superficial de la izquierda obtiene cuatro valores y el promedio de los cuatro en una sola medición, y los muestra en su pantalla de cristal líquido. Los valores obtenidos en este equipo son los valores directos de ρs

Para el caso del equipo superficial de la derecha de la misma figura, el valor que aparece en la pantalla digital no es el valor de ρs, sino la resistividad aparente, ρapp=2·π·a·Re (donde a es la distancia entre los electrodos del equipo, en cm, y Re la resistencia eléctrica), y este valor se debe multiplicar por el factor de geometría KW que la Norma mexicana NMX-C-514-ONNCCE (2019) define en su FIGURA 5 para estimar ρs. Este factor KW se estima con base en dos relaciones geométricas, d/a y L/a (d y L son el diámetro y la longitud del cilindro o núcleo). Spragg et al. (2013) proponen una ecuación empírica para determinar este valor KW (ECUACIÓN 1). Esta constante sería el factor de forma que se multiplicará con el valor que el equipo de la derecha de la FIGURA 3

La resistividad eléctrica es una propiedad intrínseca de los materiales, por lo que las modificaciones en los valores que se obtienen dependen del material y no de la geometría del espécimen que se usa para obtener esta propiedad. Para el caso de materiales base cemento, se ha evaluado, en una investigación previa, el efecto de este parámetro respecto al tamaño de los especímenes, en los valores medidos de resistividad saturada, ρs (Visairo et al., 2019).

De acuerdo con el estudio de Visairo et al. (2019), se observó que los valores obtenidos de ρs al utilizar especímenes de diferentes geometrías y tamaños (cubos de 5x5 cm o cilindros de dos tamaños diferentes de 5x10 y 10x20 cm), se mantuvieron en el mismo rango, y únicamente variaron durante el tiempo de curado de los especímenes. Esta información se refleja en la FIGURA 4

80 31

4. Valores de resistividad eléctrica saturada, ρs, de morteros

cemento en función

especímenes (Visairo et al.,

tiempo

curado

Como se observa en la misma, los valores de ρs variaron hasta obtenerse valores constantes a partir del día 40. También es notable que estos valores fueron muy similares, con diferencias de tan solo 5 %, para todos los tipos de geometría (cubos vs. cilindro) y dimensiones (cubo de 5 cm de cara vs. cilindro 5 cm de diámetro vs. cilindro 10 cm de diámetro).

3.1 Tamaño de las partículas del material compuesto (concreto)

Se evaluó también el efecto que podría ocasionar que el material, del cual se quiere obtener el valor ρs, sea heterogéneo como el concreto, ya que contiene partículas de agregado grueso, fino y pasta de cemento hidratado. Es decir, partículas cuyos tamaños varían en rangos de centímetros de diámetro, hasta la pasta de cemento cuyo rango de diámetro está entre los micrómetros y/o milímetros.

En un estudio previo realizado por Torres Acosta et al. (2019a), se evaluaron núcleos de concreto extraídos de una obra expuesta a ambiente marino para determinar sus valores de RS (resistencia eléctrica), y definir si estos valores cambian al fraccionar los núcleos de forma cilíndrica al ser cortados en rodajas más pequeñas.

De esta manera, los autores de este trabajo midieron los valores de RS del núcleo entero (le llamaron RS bulk) para después cortar los núcleos en rodajas de 5 ± 2 cm de espesor, y en cada rodaja que formaba el núcleo se midió por separado el valor de RS. La FIGURA 5 muestra una gráfica de los equipos usados y los resultados de los valores de RS de cada núcleo contra la sumatoria de los valores de RS de todas las rodajas que se obtuvieron a partir del mismo.

Como puede observarse en la figura mencionada, los valores casi coinciden entre sí, entre la resistencia eléctrica bulk y la sumatoria de resistencias de cada rodaja, lo que corrobora lo observado en la sección anterior: no existe una dependencia entre la geometría del espécimen usado y la resistencia eléctrica. Sin embargo, si se hace una comparativa de los valores de ρs en función de la posición de las rodajas, se obtiene la gráfica de la FIGURA 6

La FIGURA 6 muestra que los valores de ρs cambian en función de la posición de la rodaja. Estos valores se estimaron con base en los obtenidos de las RS de cada rodaja, multiplicados por su factor de forma (A/L de cada rodaja). Consecuentemente, se observa un decremento de ρs entre el valor obtenido de la primera rodaja y los valores de rodajas subsecuentes.

También, en la misma figura, se muestran dos gráficas pequeñas: arriba, donde la primera barra corresponde al valor de ρs bulk (todo el núcleo antes de cortarse), la segunda barra corresponde al valor de ρs de la primera rodaja, y las barras 3 a 5 corresponden a los valores de ρs de rodajas subsecuentes, aquellas que están más adentro del núcleo con respecto a la superficie del elemento de concreto de donde se extrajo.

Cabe aclarar que la primera rodaja de cada núcleo poseía menos agregado grueso (grava) y más pasta de cemento o mortero (cemento y arena). Además, los agregados usados para la fabricación de los concretos evaluados fueron base caliza muy porosa, lo que generaría un comportamiento diferente en los valores de ρs en el concreto dependiendo de los volúmenes de grava y mortero.

Gracias a dicha información, en ese trabajo (Torres Acosta et al., 2019a) se concluyó que el tamaño de las partículas de materiales disímiles, como la pasta de cemento y el agregado grueso, afecta el valor de ρs del concreto, que es un material compuesto.

3.2 Efecto de la temperatura del ambiente durante la medición

FIGURA 5. Procedimiento de medición y corte de los núcleos de concreto en rodajas y los valores de RS para el núcleo antes de cortarlo (eje “y” en bulk) y la sumatoria de RS de todas las rodajas obtenidas del corte del mismo núcleo (eje “x”).

En la Norma mexicana NMX-C-514-ONNCCE (2019) se especifica que, durante las mediciones para obtener la ρ del concreto, se deberá cuidar especialmente la temperatura de laboratorio en donde se realizarán. Incluso define que ésta deberá estar en un rango de 21±3 °C, por lo que los laboratorios que no cumplen dichas características deberán hacer sus curvas de corrección

Series

Series

Series

Series

Series

Series

Series

Series

Series

Series

FIGURA 6. Efecto de la posición de la rodaja y el valor de ρs obtenido en cada rodaja (Torres Acosta et al., 2019a).

cada medición. En la misma figura se registran las temperaturas medidas en dos estaciones meteorológicas cercanas (en un radio de 10 km).

80 33 en función de la temperatura en el interior de la instalación.

En el trabajo realizado por Torres Acosta et al. (2019b) se pudo observar que la fluctuación de la temperatura del laboratorio en donde se realizaron las mediciones de ρs afectó los valores obtenidos y siguieron un comportamiento tipo Arrenhius. De esto se desprende el énfasis en el cuidado al implementar esta técnica en un laboratorio que no tenga control de temperatura para mantenerla estable durante todos los días del año.

La FIGURA 7 muestra los resultados de mediciones de ρs obtenidas de cilindros de concreto de 10x20 cm de dimensión para tres diferentes mezclas evaluadas, realizadas en un laboratorio sin un control de temperatura ambiental, por lo que variaba al momento de

Según los valores de ρs y temperatura en la FIGURA 7, se observa una correspondencia muy interesante, ya que ambos muestran un comportamiento tipo espejo (ρs y temperatura): a mayor temperatura en el laboratorio, menores fueron los valores obtenidos de ρs de las mezclas de concreto evaluadas y viceversa.

FIGURA

de

líneas

(ρs) tomados en un laboratorio

son los registros de

(eje “y” de

izquierda),

líneas

registro de la temperatura de

estaciones meteorológicas cercanas al laboratorio (eje “y” de la derecha) (Torres Acosta et al., 2019b).

Otro comportamiento que se expresa en los datos de la figura anterior es la amplitud del cambio de los valores de ρs vs. tiempo en las tres mezclas evaluadas (M1, M2 y M3). De éstas, la M3 mantuvo los valores más bajos de esta gráfica ρs vs. tiempo, y M1, los más altos de las tres. También se observa que las variaciones de ρs por los cambios de tempe ratura para M3 fueron las menores, y las de M1, las mayores. Esto ayudó a observar que el efecto de la temperatura en los valores de ρs no es el mismo en todos los tipos de concreto. De esto se desprende que los concretos de mayor durabilidad (> ρs) son los más susceptibles a los cambios de temperatura en el laboratorio durante las mediciones.

En la FIGURA 8 se muestran los valores de ρs en función de la temperatura promedio del día. Se seleccionó como parámetro la temperatura prome dio diaria, ya que de las tres (mínima, promedio y máxima diaria) que las estaciones meteorológicas entregaron para el estudio, las promedio ayudaron a obtener una mejor correlación empírica entre ρs y temperatura.

Esta FIGURA 8 muestra los valores de ρs y tem peratura usando los valores de promedio de las dos estaciones meteorológicas (La Llave: FIGURA 8A , y Agrique: FIGURA 8B). Se observa que la estación más cercana al laboratorio (La Llave) presentó coeficien tes de correlación (R²) más cercanos a la unidad, por lo que se decidió usar los valores de temperatura promedio diaria de esta estación para estimar los valores de la energía de activación por conducción de la aproximación de Arrhenius (Torres Acosta et al., 2019b).

Los valores obtenidos por Torres Acosta et al (2019) de la energía de activación para las tres mez clas (M1, M2 y M3) fueron: -20,200 J/mol-k para M1, -22,000 J/mol para M2 y -22,900 J/mol para M3. Esto concuerda con lo observado a simple vista: los concretos de mayor resistividad eléctrica resultan más afectados a cambios de la temperatura durante su determinación en laboratorios sin un control de temperatura.

4. COMENTARIOS FINALES

En este trabajo se explica el procedimiento para la determinación de la resistividad eléctrica del concreto (ρ) por los dos métodos más conocidos:

resistividad vs T media, La Llave

R²=0.8219

R²=0.7701

R²=0.5999

resistividad vs T media, Agrique

R²=0.9359

R²=0.921

R²=0.9352

FIGURA 8. Correlaciones empíricas entre ρs y temperatura promedio diario para los valores colectados en las dos estaciones meteorológicas: La Llave y Agrique.

directo y superficial. Se muestra también la exis tencia de varios equipos que pueden utilizarse para determinar esta propiedad intrínseca del concreto, sin embargo, se recomienda ser cuidadoso en el uso de estos equipos porque los valores que muestran en su pantalla podrían ser o no los finales de la ρ del material; el usuario deberá conocer las indicaciones marcadas por los fabricantes para cerciorarse de si debe multiplicar o no el resultado por algún factor de forma o geometría del espécimen a usarse. Por último, se demuestra que esta técnica podría generar algunas situaciones capaces de afectar los valores obtenidos, como es el caso del tamaño máximo de agregado y sus propiedades físicas (principalmente su contenido de vacíos), así como la temperatura del laboratorio en donde se realizan dichas mediciones. Se recomienda especial atención en controlar la temperatura del laboratorio en donde se realizarán, ya que podría afectar hasta en un 30 % si las tempe raturas no están entre el rango permitido de 21±3 °C.

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En una de las reuniones nacionales de AMIVTAC, varios ingenieros congresistas estaban en el lobby del hotel sede. Según el orden en que los compañeros de diversos estados arribaban, alguien gritaba: “¡Ahí vienen los de Puebla!” “¡Ya llegaron los de Oaxaca!”. De pronto, llegaron los ingenieros Jesús Torres Díaz y Luis Armando Galván Acuña (con sus sendas estaturas de 1.60 metros) y alguien gritó: “¡Ahí vienen los de Chihuahua!”. Otro congresista dijo: “¿Pues no que los de Chihuahua son muy grandotes?”. Entonces Leonardo Zapata respondió: “Así es, ¿cuándo habías visto enanos tan grandotes?”.

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

INTRODUCCIÓN

Los apoyos de neopreno, denominados también apoyos elastoméricos, son dispositivos colocados entre dos elementos de una estructura (cubierta y vigas o pilares en el caso de los puentes) que garantizan la transmisión de cargas de un elemento a otro al soportar el paso de vehículos de diferentes cargas.

Obtener el comportamiento mecánico de las placas de neopreno que se utilizan como elementos que transmiten la carga de la superestructura a la subestructura es un tema de gran relevancia para la seguridad de instalaciones viales, como puentes vehiculares y trenes.

En México es necesario desarrollar e implementar pruebas de calidad para placas y apoyos integrales de neopreno; por tal razón, Rocher Ingeniería S.A. de C.V. se dio a la tarea de implementar un área dedicada al control de calidad de las placas de material elastomérico utilizado en la fabricación de los apoyos integrales y el control de calidad al apoyo integral como producto final. A continuación se describen los diferentes tipos de apoyos integrales de neopreno, así como el marco teórico de los ensayes de calidad que se realizan en las placas y apoyos integrales de neopreno.

CLASIFICACIÓN Y ESTRUCTURA DE APOYOS INTEGRALES DE NEOPRENO

Un dispositivo de apoyo de neopreno integral es un bloque de neopreno vulcanizado reforzado interiormente por una o varias láminas de acero, coladas químicamente mediante un proceso de vulcanización.

El material base se obtiene al efectuar una serie de transformaciones al material bruto mezclado con diferentes cargas. Después del tratamiento, el producto se presenta en forma de láminas o placas de algunos milímetros de espesor, que después se cortan de acuerdo con las dimensiones del molde y la masa del neopreno en cada una de las capas del producto que se desea obtener. Finalmente, se colocan en los moldes sobre láminas metálicas previamente limpiadas y tratadas. El conjunto es entonces vulcanizado mediante presión y calor.

apoyo integral de neopreno placas elastoméricas (neopreno)

placas metálicas

FIGURA 1. Constitución típica de un apoyo integral de neopreno.

DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE PRUEBAS DE CALIDAD PARA PLACAS Y APOYOS INTEGRALES DE NEOPRENO

ING. JOSÉ LUIS ROCHER PÉREZ

Rocher Ingeniería, S.A. de C.V.

Los apoyos se clasifican, según la forma en que se construyen, en cuatro tipos:

a. Placa de neopreno sencilla. La unión que presenta es metal-neopreno, las placas de carga son externas.

b. Apoyo de neopreno. La unión que presenta es metal-neo preno, las placas de carga son externas.

esquinas sin filo unión metal neopreno

CONTROL DE CALIDAD

La verificación de calidad es un proceso empleado principalmente para aceptación de un producto y evaluación del proceso de control de calidad por un tercero o por el mismo fabricante, ya sea en el almacén de la planta, en el alma cenamiento de obra o en la línea de producción.

placas de carga externas

FIGURA 2. Apoyo de neopreno sen cillo tipo sándwich.

c. Apoyos de neopreno reforzado con placas de acero. Se forma por diferentes capas de acero internas intercaladas con capas de neopreno. Cuentan con un recubrimiento tanto superior como inferior de neopreno.

perforación

neopreno: recubrimiento superior cubierta lateral capa interior recubrimiento inferiorláminas de acero internas láminas de acero externas

FIGURA 3. Apoyo de neopreno con lámina de acero (sin placas de carga externas).

esquinas sin filo unión metal neopreno

En este artículo se describen los métodos implementados con los cuales deben cumplir las placas de neopreno y los apoyos integrales de este material para uso en obras de infraestructura, principalmente puentes.

DUREZA SHORE “A” (ASTM D-2240)

La dureza se define como la resis tencia relativa de una superficie a ser penetrada por un punzón.

El equipo para la ejecución de la prueba es un durómetro con indicador de carátula calibrado y un bloque de dureza patrón para su verificación, como el que se muestra en la FIGURA 5. Las muestras requeridas deben ser de al menos 6 mm de espesor y tener una superficie lisa y plana.

La prueba se ejecuta a una tem peratura de 23 ± 2 °C y humedad relativa de 50 % ± 5 %. Se com prueba la calibración del durómetro usando el bloque de dureza patrón y luego se coloca la placa de neo preno sobre una superficie plana y horizontal, se apoya el punzón del durómetro y se ejerce presión hasta que la base del mismo esté en contacto con la placa. Poste riormente, se registra la lectura en un lapso no mayor a 3 segundos de acuerdo con lo mostrado en la FIGURA 6, se calcula el promedio de las lecturas registradas, así como su desviación estándar, y se expresa como dureza Shore “A”.

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN Y ALARGAMIENTO (ASTM-D412)

d. Apoyos de neopreno reforzado con placas de acero y placas de carga externas. Están confor madas por diversas placas de acero internas y una placa de carga externa.

placas de carga externas

placa de carga externa

capas de neopreno lámina de acero externa

FIGURA 4. Apoyo de neopreno con lámina de acero (con una placa de carga externa).

El objetivo de este ensaye es deter minar la resistencia a la tensión y el alargamiento del neopreno vul canizado empleado en la fabrica ción de placas y apoyos integrales. Para ello se usa una máquina de ensayo a tensión con capacidad suficiente y mecanismo capaz de alargar la probeta a una veloci dad uniforme de 500 mm/min ± 50 mm/min provista de un extensómetro. El equipo que se utiliza para la implementación de las pruebas en el laboratorio es una máquina de ensayos físicos marca Instron modelo 34TM-10, como el mostrado en la FIGURA 7

FIGURA 5. Durómetro Shore Tipo A con bloque de verificación.

FIGURA 6. Ensaye de dureza en placa elastomérica.

FIGURA 7. Máquina de ensayos físicos Instron.

alargamiento entre las marcas de calibración para registrar los esfuerzos a la deformación espe cificada y en el momento de la ruptura, para lo cual se emplea la gráfica generada automática mente, tal como se muestra en la FIGURA 9.

Los resultados que se reporten serán el promedio de los valores registrados en el ensaye de tres probetas; en el caso de que una o más no cumplan con los valores especificados, se tomarán dos nuevas probetas y se reportarán el promedio de los cinco ensayes.

DEFORMACIÓN PERMANENTE POR COMPRESIÓN MÉTODO B (ASTM-D395)

Este ensaye tiene como objetivo determinar la deformación per manente por compresión en neo preno empleado en la fabricación de placas y apoyos de neopreno para puentes.

Las probetas usadas son de dimensiones estándar conocidas y se elaboran a golpe de troquel para lograr que los bordes cortados sean lisos para evitar resultados erróneos. En la FIGURA 8 se mues tra la forma típica de las probetas para este tipo de ensayes.

FIGURA 8. Probeta de placa de neo preno para los ensayes de tensión y alargamiento.

Se registran las dimensiones de la parte central marcadas en la probeta, se determina el área de la sección transversal y se coloca en la máquina de ensayo, asegurándola e instrumentando el micrómetro para que sea capaz de medir el alargamiento en la parte central de la probeta. Después se pone en movimiento la máquina a una velocidad de 500 ± 50 mm/min y se observa cuidadosamente el

FIGURA 9. Ensaye de tracción y alargamiento.

Para éste se usa un dispositivo de compresión compuesto por dos o más placas de acero con las caras paralelas entre las cuales se comprimirán las probetas, y pro visto con separadores y tornillos que se podrán ajustar, como se muestra en la FIGURA 10. Para este tipo de ensaye se utilizan probetas circulares de 29 mm ± 0.5 mm de diámetro con un espesor aproxi mado de 12.5 ± 0.02 mm.

Para el desarrollo del ensaye se registra el espesor inicial de las probetas antes de la compresión, se colocan entre las placas del dis positivo de compresión y se ajusta hasta que las placas hagan con tacto con los separadores, como se ilustra en la FIGURA 11

80 39

FIGURA 10. Equipo para determinar compresión por deformación.

FIGURA 11. Ensaye de deformación por compresión.

Se somete el dispositivo ensamblado a un periodo de calentamiento de 22 h a una temperatura de 100 °C ± 2 °C. Al finalizar, se remueven las pro betas del dispositivo y se dejan enfriar sobre una superficie de madera durante 30 minutos. Se mide el espesor final y se calcula el porcentaje de deformación permanente por compresión.

RESISTENCIA AL DESGARRO (ASTM D-624)

Se utiliza una máquina de ensayo a tensión con capacidad apro piada y con mecanismo capaz de alargar la probeta a una velocidad uniforme de 500 mm/min ± 50 mm/min, como la que se observa en la FIGURA 7. Las probe tas son de dimensiones estándar conocidas, y existen tres tipos denominados A, B, y C; se elaboran a golpe de troquel o se cortan, asegurándose de que los bordes sean lisos. Después se determina el espesor en el vértice o parte central de la ranura. En la FIGURA 12

se muestra el tipo de probeta uti lizado en este ensaye.

FIGURA 12. Probeta tipo C para ensaye de resistencia al desgarro.

Se coloca la probeta en la máquina de ensayo asegurándola correctamente y luego se aplica una fuerza de tensión hasta que ocurra la falla. Se registra la carga de falla y el espesor final de la probeta. Luego se calcula la resistencia al desgarro (N/mm) dividiendo la carga máxima al des garramiento (N) entre el espesor original de la probeta (mm). Para reportar de manera apropiada un valor de resistencia al desgarro, se prueban al menos tres probetas y se determina el valor promedio de los resultados.

ENVEJECIMIENTO ACELERADO (ASTM D573)

El objetivo de la prueba es some ter las probetas elaboradas para las pruebas a una temperatura de 100 °C dentro de un horno de convección forzada durante 70 horas, y comparar los resultados de las mismas pruebas con pro betas sin envejecer y probetas envejecidas. El horno típico para este ensaye es como el mostrado en la FIGURA 13

Se registra la variación entre los resultados, y las variaciones en las características iniciales del neopreno no deberán exceder los siguientes valores: a. La pérdida de resistencia a la ruptura no será mayor de 15 %

FIGURA 13. Horno de convección for zada para ensaye de envejecimiento.

b. La pérdida de alargamiento a la ruptura no será mayor de 40 %

c. La pérdida de Dureza Shore “A” no será mayor de 15 grados.

MÓDULO DE CORTE TRANSVERSAL “G”

Esta prueba es una de las más complejas debido a la magnitud de fuerza horizontal y vertical que se debe aplicar a los apoyos integrales de neopreno. Debido a que no existe elemento alguno completamente rígido, aun some tiéndolo a un sistema de cargas que no le permita el libre despla zamiento, se genera un esfuerzo horizontal mínimo que se asocia a una deformación angular. Por esa razón, al aplicar una carga horizontal en la cara superior de un paralelepípedo se producen pequeñas deformaciones angu lares (distorsión); a dicho ángulo se le denomina ϒ, y al cociente de dividir la carga horizontal entre el área transversal se le conoce como esfuerzo horizontal τ, como en las FIGURAS 14 y 15

rígido

carga

FIGURA 14. Deformación de un elemento rígido al aplicar una carga horizontal.

FIGURA 16. Diagrama de deformación en apoyos integrales de neopreno.

integrales de neopreno, con la finalidad de obtener el módulo de elasticidad transversal “G, la cual se nombró NEOG-300, en referencia a la capacidad de carga del equipo (FIGURA 17).

15. Gráfico esfuerzo–deformación (distorsión angular).

De lo anterior se puede observar que la pendiente del tramo lineal elástico corresponde al módulo de elasticidad transversal “G”, el cual se puede expresar en la ECUACIÓN (1)

efectivo del neopreno,

Partiendo de lo anterior se genera la FIGURA 16, donde se observa la distribución de fuerzas en las placas de neoprenos:

Del fundamento anterior y viendo las necesida des del mercado nacional, se diseñó una prensa que simula las condiciones de carga horizontal y vertical a las cuales se encontrarán sometidas dichos apoyos

FIGURA 17. Prensa NEOG-300 para ensaye de apoyos inte grales de neopreno.

Para la aplicación de carga vertical, el equipo cuenta con un gato hidráulico de 300 T con pistón de 24.5 cm de diámetro y 13 pulgadas de despla zamiento, manómetro de 10,000 psi, así como una bomba eléctrica. En el caso de la fuerza horizontal, el gato hidráulico es de 100 T, con pistón de 13.03 cm y 11 pulgadas de desplazamiento, con manómetro de 10,000 psi y bomba eléctrica. Para medir el despla zamiento horizontal y vertical se adquirieron cuatro transductores de desplazamiento de 50 mm y uno de 75 mm; así como seis láser de 300 mm para monito rear la deformación del neopreno en diferentes pun tos y obtener un modelo en 3D del comportamiento del mismo. La prueba es un ensaye cíclico, por tal razón se requiere monitorear y controlar la descarga.

Esto se logró mediante el uso de servoválvulas, que se controlan mediante un motor de pasos.

La instrumentación del equipo consiste en una tarjeta de adquisición de datos National Instrument con quince canales, de los cuales dos son para monitoreo de las fuerzas horizontal y vertical, y trece para los diferentes transductores diferenciales de variación lineal y láser. Lo anterior se registra en el software de adquisición de datos (Shear-NEOG), como se muestra en la FIGURA 18

Este programa nos permite observar el comportamiento del neopreno en tiempo real, y el sistema de adquisición de datos almacena una imagen cada

segundo, así ayuda a conseguir una mejor definición en los gráficos de esfuerzo-deformación.

CONCLUSIONES

El conjunto de ensayes anteriormente descritos contribuye a garantizar la seguridad estructural de los puentes en los cuales se emplean los apoyos integrales de neopreno. Por tal motivo, es de suma importancia la innovación y el desarrollo en esta área.

REFERENCIAS

ASTM D412-06a (reapproved 2013), Standard test methods for vulcanized rubber and thermoplastics elastomers-tension, 2013, USA.

ASTM D395-14, Standard test methods for rubber property-compression set, 2014, USA.

ASTM D624-00 (reapproved 2012), Standard test methods for tear strength of conventional vulcanized rubber and thermoplastic elastomers, USA.

ASTM D573-04 (reapproved 2010), Standard test method for rubber deterioration in an air oven, USA.

ASTM D2240-05 (reapproved 2010), Standard test methods for rubber property durometer hardness, USA

UNE-EN 1337-3, Apoyos estructurales parte 3: apoyos elastoméricos, Madrid, España

N·CMT·2·08/04 Placas y Apoyos Integrales de Neopreno. Instituto Mexicano del Transporte, Secretaría de Comunicaciones y Transportes.

Guía de procedimientos y lineamientos para la ejecución de pruebas de laboratorio en placas y apoyos de neopreno para puentes 2014, Secretaría de Comunicaciones y Transportes.

FIGURA 18. Software de adquisición de datos Shear-NEOG.

DESCARBONIZACIÓN DEL TRANSPORTE EN AMÉRICA LATINA Y MÉXICO

ÓSCAR DE BUEN RICHKARDAY

A finales de 2015, en el marco de la COP21 los países firmantes del Acuerdo de París se comprometieron a trabajar en forma organizada, consistente y conjunta para luchar contra el cambio climático y asumieron compromisos concretos para limitar las emisiones de gases contaminantes conforme a niveles propuestos por ellos mismos. El acuerdo detonó esfuerzos e iniciativas para fomentar la colaboración internacional sobre el tema, y algunos de ellos se han enfocado en el sector transporte dado su amplio margen para reducir la emisión de gases de efecto invernadero.

Uno de esos esfuerzos está siendo desarrollado por el consorcio internacional SLOCAT (Sustainable, Low Carbon Transport), el cual promueve la descarbonización y la sustentabilidad del transporte. El consorcio agrupa más de 90 instituciones activas en diversos ámbitos del transporte, incluyendo gobierno, academia, organismos multilaterales, ONGs y asociaciones profesionales e industriales, así como comunidades de expertos y promotores de la lucha contra el cambio climático.

SLOCAT se presenta como el consorcio internacional que facilita la colaboración entre sus miembros

para producir conocimiento y proponer acciones orientadas a lograr un transporte sustentable y bajo en emisiones de carbón, y que asimismo expresa sus opiniones y puntos de vista en los procesos internacionales relacionados con el transporte, el cambio climático y la sustentabilidad. El consorcio concentra sus actividades principalmente en la movilidad y en todos los modos de transporte terrestre, sobre todo en países en vías de desarrollo. También procura generar sinergias y potenciar las capacidades de sus miembros para influir en la agenda global del transporte sustentable.

Como parte de sus actividades, SLOCAT produce y difunde bases de datos, reportes, presentaciones e infogramas y organiza eventos y webinars para difundirlos. Uno de esos productos es el SLOCAT Transport and Climate Change Global Status Report, mismo que publica anualmente para Asia, Africa y América Latina. En el caso de América Latina, el reporte de 2022 identifica tendencias en el sector transporte y proporciona datos e información útil para sustentar la formulación de políticas públicas e iniciativas privadas para disminuir las emisiones de CO2

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

Según el reporte, en América Latina alrededor del 80 % de la población vive en ciudades y demanda cada vez más servicios de transporte, lo que está provocando un acelerado crecimiento de las flotas vehiculares en casi todos los países, así como el agravamiento del congestionamiento en las principales ciudades y en muchos casos el aumento de las emisiones de CO2. Para mitigar estas tendencias y aumentar la participación del transporte público en el movimiento de personas, varios países están promoviendo los sistemas de transporte masivo a base de autobuses, trenes ligeros y metros (por ejemplo, en 2019 había 54 ciudades latinoamericanas en las que existían sistemas de transporte masivo tipo Metrobús), pero a pesar de ello Latinoamérica es la región del mundo en la que las flotas vehiculares crecen con mayor rapidez. Entre 2005 y 2015, en promedio el número de vehículos en la flota aumentó 58 %, en comparación con 27 % a nivel mundial.

En cuanto a las emisiones de CO2, en la región las correspondientes al transporte crecieron 3 % entre 2010 y 2019 y en este último año representaron el 8 % de las emisiones globales totales, así como el 31 % de las emisiones totales de CO2 en toda América Latina. Per cápita, las emisiones de CO2 en el sector transporte de América Latina fueron de 0.85 toneladas, cifra muy parecida a la registrada en el mundo en su totalidad.

Para reducir la huella de carbón del transporte, algunas ciudades como Santiago de Chile y Bogotá están aprovechando la buena penetración de las energías renovables en la generación de electricidad en América Latina para promover la electrificación de las flotas de autobuses del transporte urbano. También se está avanzando en el uso de vehículos eléctricos para el transporte de carga, así como en la elaboración de planes actualizados de movilidad urbana sustentable en muchas ciudades de la región. Otras acciones emprendidas en algunas ciudades latinoamericanas

incluyen la construcción y el acondicionamiento de ciclopistas y vías peatonales, los cuales se agilizaron como respuesta a algunos retos de movilidad surgidos durante la pandemia de Covid 19.

En lo que se refiere a México, SLOCAT destaca que en 2019 se generaron 537,270 millones de pasajeros-km, 19 % más que en 2010, y que más del 90 % del total correspondió al transporte carretero. Señala que en ese mismo año se produjeron 347,733 millones de toneladas-km, 16 % más que en 2010, y que al igual que en el caso de los pasajeros, la carretera fue el modo de transporte dominante para el movimiento de carga. El consumo de combustibles llegó a 53,257 miles de toneladas equivalentes de petróleo (4 % más que en 2010), casi todo correspondiente a derivados del petróleo. Las emisiones de CO2 en el transporte fueron de 138.8 millones de toneladas en 2019, equivalentes a 1.1 toneladas per cápita. Como sector, el transporte emite el 29 % del total nacional de CO2

De acuerdo con los datos recopilados por SLOCAT, en 2020 en México existían 394 kilómetros de carriles exclusivos para el transporte de personas repartidos en 11 ciudades. También operaban 282 kilómetros de metro y tren ligero en Ciudad de México, Guadalajara y Monterrey. La flota de vehículos eléctricos era de 4,700 (2019) y existían 18 sistemas de bicicletas públicas, 4 de patinetas y 3 de automóviles para uso compartido.

A medida que aumente la prioridad y la visibilidad de los esfuerzos para reducir la huella de carbón del transporte será más importante recopilar más y mejor información sobre la producción de servicios y las emisiones de CO2 en el sector, la importancia de conocer y evaluar la experiencia de otros países y la difusión de las iniciativas propias. En esas tareas, consorcios como SLOCAT pueden servir como fuente de información y contactos para los profesionales activos en la materia. Para mayor información, consultar: https://slocat.net.

SEMINARIO INTERNACIONAL SOBRE LA IMPLEMENTACIÓN DE BIM EN LA GESTIÓN DE ACTIVOS VIALES: RETOS Y OPORTUNIDADES

La Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres (AMIVTAC) en estrecha coordinación con la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes (SICT), la Asociación Mundial de la Carre tera (PIARC), y el Instituto Mexicano del Transporte (IMT), organizó el Seminario Internacional sobre la Implementación de BIM en la Gestión de Activos Via les: retos y oportunidades, el cual forma parte de un conjunto diverso de eventos académicos y de actua lización profesional. Esto con el interés de contribuir también en la construcción y el mantenimiento de vías para la transferencia tecnológica, la difusión del conocimiento y el intercambio de experiencias.

La inauguración estuvo a cargo del Lic. Jorge Nuño Lara, Subsecretario de Infraestructura y encar gado de despacho de la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes. Además, estuvo acompañado en el presídium por el Ing. Jesús Sán chez Argüelles, Presidente de la XXIV Mesa Directiva de la AMIVTAC; el Dr. Gerardo Flinscht, Presidente del Comité Técnico 3.3 de PIARC; el Ing. Jesús Felipe

Verdugo, Director General de Carreteras y Expresi dente de la AMIVATC; y la Arq. Ximena Rico Salazar, Presidenta del BIM Task Group.

En términos generales, el modelado de infor mación para la construcción o BIM, por la siglas en inglés de esta denominación, es un proceso holís tico y colaborativo para la creación y gestión de la información de un activo durante su ciclo de vida. La aplicación de BIM conduce a la integración y dis tribución de datos interdisciplinarios, estructurados a partir de estándares diversos, que sirven de apoyo durante las etapas de planeación, diseño, construc ción y operación de los activos.

Un objetivo del seminario remite a su título: la implementación de BIM en el marco de la gestión de activos viales. A este respecto, el principal reto que se percibe se relaciona con la continuidad del flujo de información entre las fases de suministro y de operación/gestión de los activos viales, en el que se consideran los distintos niveles de agregación de la información que se utilizan en ambas fases

y el hecho inequívoco de que la fase de operación/ gestión se vincula principalmente con el nivel de red, a diferencia de la fase de suministro que se circuns cribe al nivel de proyecto.

Durante este evento, destacados expertos nacionales e internacionales presentaron distintos aspectos de los tópicos antes mencionados. Al final de cada sesión, se realizó una mesa redonda

para responder preguntas del público y analizar con mayor detalle algún aspecto de interés particular. Se espera que los participantes hayan adquirido una visión general sobre la relación entre BIM y la gestión de activos que les permita identificar alter nativas novedosas para la solución de problemas en su ámbito de actividad profesional.

BITÁCORA

EVENTOS PASADOS

31 DE AGOSTO, 2022

CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC CHIHUAHUA

Se llevó a cabo la toma de protesta de la Mesa Directiva de la delegación Chihuahua. Tomó posesión el Ing. Leonel Barrien tos Juárez

8 DE SEPTIEMBRE, 2022

CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC HIDALGO

Se llevó a cabo la toma de protesta de la Mesa Directiva de la delegación Hidalgo. Tomó posesión el Ing. Julio César Rosas Juárez.

9 DE SEPTIEMBRE, 2022

CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC AGUASCALIENTES

Se llevó a cabo la toma de protesta de la Mesa Directiva de la delegación Aguascalientes. Tomó posesión el Ing. Gregorio Ledesma Quirarte.

7 DE OCTUBRE, 2022

CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC ESTADO DE MÉXICO

Se llevó a cabo la toma de protesta de la Mesa Directiva de la delegación Estado de México. Tomó posesión el Ing. José Rodolfo Martínez.

EVENTOS PRÓXIMOS

16-19 DE NOVIEMBRE

INTERNACIONAL

AMIVTAC Acapulco, Gro.

30 DE NOVIEMBRE – 03 DE

PIARC-AMIVTAC

Ciudad de México

8-11 FEBRERO, 2023

PRIMER SEMINARIO INTERNACIONAL DE SOSTENIBILIDAD Y GESTIÓN DE DESASTRES PARA CARRETERAS

PIARC-AMIVTAC Cancún, Quintana Roo