Vías Terrestres #62

VÍAS TERRESTRES CONTENIDO

EMULSIONES FUNCIONALIZADAS EN LA PRODUCCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRÍO Israel González Fernández, Rey Omar Adame Hernández, Jorge Alarcón Ibarra e Ignacio Cremades Ibáñez INFLUENCIA DEL CLIMA EN LA SEGURIDAD VIAL Juan Fernando Mendoza Sánchez, Eduardo Adame Valenzuela y Omar Alejandro Marcos Palomares

15

CURIOSIDADES MATEMÁTICAS

24

REDUCIR LAS MOLESTIAS Y DEMORAS POR LAS OBRAS: FACTOR CLAVE DE LA COMPETITIVIDAD Ricardo Erazo García Cano

25

MEJORAMIENTO DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE UNA ARENA DE MÉDANO CON POLÍMERO Natalia Pérez García y Paul Garnica Anguas

35

TESTIMONIO

41

PLAN ESTRATÉGICO DE PIARC 2020-2023 Óscar de Buen Richkarday

44

BITÁCORA

46

VÍAS TERRESTRES AÑO 11 NO. 62, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019 Disponible digitalmente en www.viasterrestres.mx NOTICIAS Y BOLETINES: Encuentre las noticias de la Asociación y del gremio en nuestras redes sociales.

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Foto de portada: Córdoba, Veracruz.

Rocher Ingeniería.

XXIII MESA DIRECTIVA

DIRECCIÓN GENERAL Arturo Manuel Monforte Ocampo CONSEJO EDITORIAL Presidente Luis Humberto Ibarrola Díaz 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

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VÍAS TERRESTRES AÑO 11 NO. 62, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019 VÍAS TERRESTRES es una publicación bimestral editada por la Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres, A.C. Camino a Santa Teresa No. 187, Col. Parques del Pedregal, Alcaldía Tlalpan, C.P. 14010, CDMX. México. Tel. (55) 7678.6760. www.amivtac.org.mx | www.viasterrestres.mx correo electrónico: vias.terrestres@amivtac.org Editor responsable: Miguel Sánchez Contreras.

Reserva de derechos al uso exclusivo 04-2011-030812322300-102, ISSN: 2448-5292, ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor. Licitud de título: 14708, Licitud de contenido: en trámite, ambos otorgados por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso SEPOMEX: PP09-1777. Impresa por: CODEXMAS, S. de R.L. de C.V., Quetzal No. 1 Int. 1, El Rosedal, Deleg. Coyoacán, 04330 CDMX, México. Este número se terminó de imprimir el 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 gráficos, pueden reproducirse total o parcialmente siempre y cuando se cite la revista Vías Terrestres como fuente, incluyendo el nombre del autor y número de la revista.

PRODUCCIÓN EDITORIAL: CODEXMAS, S. de R.L. de C.V. Estimado socio, si usted desea recibir la revista impresa, favor de solicitarla a yuri.amivtac@gmail.com /dlopez.amivtac@gmail.com.

VÍAS TERRESTRES 62 noviembre-diciembre 2019

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

Presidente Luis Humberto Ibarrola Díaz Vicepresidentes Jesús Antonio Esteva Medina Vinicio A. Serment Guerrero Juan José Risoul Salas Secretaria Elidé Rodríguez Rodríguez Prosecretario Alfonso Mauricio Elizondo Ramírez Tesorero Luis Eduardo Payns Borrego Subtesorero Alejandro F. Calzada Prats Vocales Marco Avelino Inzunza Ortiz Germán Fco. Carniado Rodríguez † Fernando Chong Garduño Jesús E. Sánchez Argüelles José Carlos Estala Cisneros Francisco J. Moreno Fierros Verónica Arias Espejel Salvador H. Lara López Carlos Alberto Correa Herrejón Director General Miguel Sánchez Contreras DELEGACIONES ESTATALES

Delegados Aguascalientes, Ramón Cervantes López Baja California, Alejandro Mungaray Moctezuma Baja California Sur, Manuel de Jesús Anaya Sauceda Campeche, Marilú Escalante Castro Coahuila, Luis Encinas Bauza Colima, César Mora Amores Chiapas, Martín Olvera Corona Chihuahua, Jimmy Azarías Dzul Góngora Durango, Arturo Enrique Salazar Moncayo Estado de México, Ismael Martínez Martínez Guanajuato, Luis Enrique Mendoza Puga Guerrero, Rigoberto Villegas Montoya Hidalgo, Agustín Melo Jiménez Jalisco, Ernesto Rubio Ávalos Michoacán, Roberto Espinoza Quintino Morelos, Martín García Leyva Nayarit, Ruy Horacio Buentello Lara Nuevo León, Armando Dávalos Montes Oaxaca, Jaime Jesús López Carrillo Puebla, Mario Cibrián Cruz Querétaro, Efraín Arias Velázquez Quintana Roo, Edmundo José Cuéllar Espadas San Luis Potosí, David Pablo Sánchez Solís Sinaloa, Lucas Manuel Aguilar Medina Sonora, Rubén Darío Soto Mendívil Tabasco, David Gastón Terrazas De la Vega Tamaulipas, Luis Alfonso De la Garza Vela Tlaxcala, René Pérez Báez Veracruz, Rafael Mendoza Véjar Yucatán, Juan Antonio Castro Medina Zacatecas, Jorge Raúl Aguilar Villegas

EDITORIAL Del 6 al 10 de octubre de 2019, y organizado por la Asociación Mundial de la Carretera (PIARC), se llevó a cabo el XXVI Congreso Mundial de la Carretera en Abu Dabi, Emiratos Árabes Unidos, con el tema “Conectando culturas-Fortaleciendo economías”.

En esta edición del congreso participaron más de 3500 expertos internacionales y líderes en el sector del transporte procedentes de más de 120 países, incluidos más de 40 ministros de transporte. Quienes asistimos, tuvimos la oportunidad de constatar la importancia de compartir técnicas, innovaciones, estrategias políticas, tendencias y novedades en el ámbito de la carretera, las infraestructuras y el transporte.

También fuimos testigos de un programa único en el que se abordaron temas relacionados con todas las modalidades de transporte, gracias a más de 250 presentaciones, más de 50 sesiones, visitas técnicas y talleres de trabajo, y con la participación de los 17 Comités y 4 Grupos de Estudio que forman parte de PIARC, donde varios cuentan con representación mexicana.

En mi carácter de presidente de la Comisión de Honor y Justicia de la Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres (AMIVTAC), es un orgullo ver que la participación mexicana toma más fuerza dentro de PIARC día a día. En esta ocasión asistieron poco más de 30 mexicanos con sus respectivos acompañantes, entre los cuales estuvieron funcionarios públicos y conocidos amigos integrantes de la AMIVTAC, encabezados por nuestro presidente de la XXIII mesa directiva, el Ing. Humberto Ibarrola Díaz.

Destaco y felicito a los dos mexicanos ganadores de premios PIARC 2019 que representaron sobresaliente y positivamente a nuestro país: el Dr. Alberto Mendoza Díaz del Instituto Mexicano del Transporte (IMT) y al M. en I. Eloy Parra Melgar, joven oaxaqueño que obtuvo el premio en la sección de Soluciones Ecológicas para Pavimentos.

Cabe recordar que, hace ocho años, México tuvo la oportunidad de organizar el XXIV Congreso Mundial de la Carretera del 26 al 30 de septiembre del 2011 en el Centro Banamex con el tema “Caminos para vivir mejor-Movilidad, sustentabilidad y desarrollo”. En aquella ocasión, los responsables del contenido y desarrollo del programa fueron tanto la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT), AMIVTAC y PIARC. Sobra decir que en aquella ocasión el evento fue un éxito y se lograron los objetivos planteados.

Desde aquella oportunidad, la participación de México en PIARC ha cobrado fuerza y se ha posicionado en el sector a tal grado que el Ing. Oscar de Buen Richkarday, ingeniero civil y ex subsecretario de Infraestructura de la SCT, fue electo como presidente de la Asociación para el periodo 2013-2016.

Indudablemente vamos por buen camino; hoy en día, la AMIVTAC cuenta con poco más de 3000 asociados en todo el país, y esta participación habla de la fortaleza de nuestra asociación y de la importancia de las Vías Terrestres. Debemos invitar a los asociados a que sigan participando con el mismo entusiasmo y motivar a los jóvenes ingenieros a que se sumen a la vida gremial.

Finalmente, invito a los lectores de esta revista a consultar el contenido técnico del XXVI Congreso y aprovechar las buenas prácticas presentadas durante este magno evento.

Ing. Clemente Poon Hung Presidente de la XIX Mesa Directiva

62 03

EMULSIONES FUNCIONALIZADAS

EN LA PRODUCCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRÍO

ISRAEL GONZÁLEZ FERNÁNDEZ1 | REY OMAR ADAME HERNÁNDEZ2 | JORGE ALARCÓN IBARRA3 | IGNACIO CREMADES IBÁÑEZ4 1

Ingeniero Civil por la UMSNH y pasante de la maestría en Ingeniería de Vías Terrestres y Movilidad de la UAQ. Actualmente se desempeña como residente de obra en Agacel Agregados y Asfaltos S.A. de C.V. 2 Ingeniero Civil con maestría en Vías Terrestres por la UMSNH. Actualmente Ingeniero de Investigación y Diseño en Lasfalto S. de R. L. 3 Doctor por la Universidad Politécnica de Cataluña, profesor e investigador de la UMSNH, presidente de la Asociación Mexicana del Asfalto A.C. y representante en Michoacán de la AIAM. 4 Egresado del IQS en Barcelona. Expresidente de AMAAC, miembro de la AAPT, ha sido miembro durante varios años de la NAPA y AEMA. Ganador del premio de la Asociación Española de la Carretera. Actualmente se desempeña como presidente del Consejo de Grupo Surfax.

RESUMEN Debido al gran ahorro energético y la reducción de agentes contaminantes, la utilización de mezclas asfálticas en frío es la manera menos contaminante de aplicar asfalto en pavimentos. En este trabajo de investigación, el término funcionalizado se refiere a obtener largos periodos de almacenamiento, mejorar la trabajabilidad, además de lograr un comportamiento adecuado bajo los factores que afectan al asfalto una vez puesto en servicio, principalmente a susceptibilidad térmica, el envejecimiento y la susceptibilidad a la humedad. En este artículo se presenta una comparativa del comportamiento de una emulsión funcionalizada con una emulsión superestable a través del Método Universal de Clasificación de Ligantes UCL®. En éste se obtuvo un mejor desempeño de las emulsiones funcionalizadas, y que disminuyó las pérdidas al cántabro por envejecimiento desde un 23 % en envejecimiento temprano y hasta 10 % en envejecimiento a largo plazo, con una mejora aún mayor en el comportamiento ante la suscep-

tibilidad a la humedad, y una disminución de las pérdidas al cántabro en una exposición a la humedad temprana en un 46 % y en una exposición más prolongada hasta en un 23 %.

Después de la experimentación y análisis, este estudio concluye que las emulsiones funcionalizadas son una alternativa sustentable y económica para la construcción de pavimentos para intensidades de tránsito medias y bajas.

Palabras clave: Mezclas asfálticas en frío, emulsiones funcionalizadas, envejecimiento, susceptibilidad a la humedad.

Puntos destacados: »» Las emulsiones funcionalizadas mejoran la estabilidad de la emulsión. Esto se refiere a que pueden almacenarse por periodos prolongados. »» Las emulsiones funcionalizadas presentan mayor trabajabilidad en el proceso de mezclado.

62 05

»» El comportamiento en la mezcla asfáltica en frío de la emulsión funcionalizada mejora el desempeño ante los fenómenos de susceptibilidad a la humedad y envejecimiento. »» Las mezclas asfálticas en frío con emulsiones funcionalizadas son una alternativa sustentable y económica para la construcción de pavimentos.

1. INTRODUCCIÓN

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Es sabido que uno de los principales detonantes del desarrollo económico y social de cualquier país o región es una buena accesibilidad. Por este motivo, es necesario desarrollar nuevas tecnologías y materiales, que favorezcan la construcción de infraestructura de calidad. [1] La Conferencia de las Naciones Unidas en Río en 1992 sobre el medio ambiente y desarrollo sostenible marcó el inicio de una conciencia global sobre el peligro en que se encuentra el medio ambiente terrestre. El agotamiento de recursos naturales y el calentamiento global son las principales causas del deterioro y alteración de los ecosistemas, y la industria, agricultura y el transporte son las principales causas. El tratado de Kyoto, de 1997, es un documento en el que los estados firmantes se comprometen a reducir sus niveles de emisiones de gases de efecto invernadero respecto a los que tenían en 1990 [2].

Desarrollo sostenible se define como “el desarrollo que cumple las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras a cumplir sus propias necesidades” [3]. Si esta premisa la trasladamos a los pavimentos, el resultado sería un pavimento seguro y ambientalmente amigable que cumple con las necesidades del presente sin comprometer aquellas de las futuras generaciones. Así, los objetivos de un pavimento sostenible son: »» Optimizar los recursos naturales »» Disminuir el consumo de energía »» Reducir emisiones de GEI »» Limitar la contaminación de agua, aire, tierra, ruido etc.

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

»» Mejorar la salud, seguridad y prevención de riesgos El asfalto es un material idóneo para su uso en la construcción de carreteras, que, por su estado físico, obliga a calentarlo a temperaturas elevadas, lo que ocasiona costos energéticos y económicos, además de producir cantidades considerables de gases de efecto invernadero, así como otros contaminantes químicos que afectan la calidad del aire [4,5,6,7,8]. Otro material utilizado para la construcción de pavimentos es el cemento Portland, cuya producción genera impactos ambientales que dañan la Tierra. En 2009, la industria del cemento en la Unión Europea fue responsable de 38.5 % del total europeo de emisiones de CO2 [9,10]. En la actualidad, derivado del uso del concreto, el impacto ambiental de la fabricación de cemento se está convirtiendo en un problema cada vez más importante [9], pues, aunque se busque utilizar combustibles o fuentes energéticas sustentables en la producción del cemento, la piedra caliza (CaCO3), al fundirse parcialmente forma óxido de calcio (CaO), y libera dióxido de carbono (CO2), con aproximadamente el 60 % de las emisiones totales [11].

Para solucionar lo anterior, se incrementó el uso de las emulsiones asfálticas, pues son la forma más económica, menos contaminante y de menor consumo energético existente para aplicar asfalto en una carretera [12].

Son muchos los productos y las aplicaciones derivadas de las mezclas a base de emulsiones asfálticas, y esta variedad existente implica que no hay una metodología única para el diseño de mezclas asfálticas en frío [13]. Sin embargo, existen factores en común que deben ser tomados en cuenta para la elaboración de una mezcla en frío, principalmente enfocándose en el tipo de emulsión, el contenido de agua y el contenido de asfalto [14]. Por otra parte, los principales inconvenientes que presentan las mezclas con emulsiones asfálticas son el tiempo de rompimiento, que es variable para las emulsiones, así como el desprendimiento del agregado pétreo una vez puesto en servicio

(ravelling o stripping) [15]. Las mezclas asfálticas fabricadas en frío diseñadas de manera correcta pueden presentar niveles de desempeño satisfactorios, sin embargo, todavía existen puntos que se pueden mejorar, como el cubrimiento del agregado con la emulsión asfáltica en el proceso de mezclado, lo cual reduciría el desprendimiento por fricción del agregado y la susceptibilidad a la humedad, principales indicadores de un buen diseño de la mezcla asfáltica [16].

Las propiedades de las emulsiones asfálticas dependen de la formulación y el proceso de fabricación, y esta formulación de la emulsión depende a su vez de la aplicación final, motivo por el cual, en la actualidad se han desarrollado emulsiones con un propósito en particular. A estas emulsiones se les denomina emulsiones funcionalizadas, que, como se mencionó anteriormente, tienen una función específica [17]. En este trabajo de investigación, se pretende demostrar que la funcionalización permita largos periodos de almacenamiento, mejore la trabajabilidad, además de mejorar el comportamiento bajo los factores que más afectan al asfalto una vez puesto en servicio: la susceptibilidad térmica, el envejecimiento y la susceptibilidad a la humedad.

Derivado del desarrollo en la industria de los polímeros, se estableció el concepto de funcionalización de polímeros como el proceso químico mediante el cual se incorporan grupos funcionales reactivos a una cadena polimérica, que otorgan a los polímeros diferente reactividad frente a distintos agentes e introducen nuevas propiedades o potencializan las ya existentes. Lo anterior hace que materiales inertes puedan ser funcionalizados adecuadamente y ser utilizados como adhesivos; la introducción de grupos funcionales puede servir como punto de anclaje de diferentes moléculas [18].

El objetivo de esta investigación es comprobar que las emulsiones asfálticas funcionalizadas logran tener una cohesión y adhesividad igual o mayor que el resto de las emulsiones bajo condiciones de susceptibilidad térmica, susceptibilidad a la humedad y envejecimiento, considerando que, por sus características, ofrece mejoras en el periodo

de almacenamiento, contenido de asfalto y viscosidad, lo que se traduce en beneficios como ahorro económico y mejor trabajabilidad.

2. METODOLOGÍA Para comprobar las características planteadas en el párrafo anterior se empleará el Método UCL®.

El Laboratorio de Caminos de la Universidad Politécnica de Cataluña propone un método directo y sencillo para evaluar las propiedades de un ligante asfáltico en un punto de vista de su utilización en carreteras, y dejando de lado la composición química y viscosidad, tomando en cuenta el poder aglomerante que presente el ligante ante la susceptibilidad térmica, adhesividad en presencia de agua y envejecimiento producido por oxidación provocada por el calor, aire y acción de rayos ultravioleta. Como ventaja, el equipo necesario, comparado con la metodología Superpave, es mínimo, pues sólo se requiere equipo para realizar el ensayo cántabro y adicionar las probetas con ciertas características acordes con el parámetro a evaluar. El ensayo cántabro de pérdida por desgaste se desarrolló como un procedimiento para valorar la cohesión de mezclas abiertas. Esta cohesión se proporciona a la mezcla principalmente por la capa continua del ligante que envuelve todas las partículas. No obstante, se sabe que hay otros factores y propiedades que influyen en la pérdida por desgaste, como son: 1. Porcentaje de agregado fino 2. Granulometría del agregado fino 3. Tipo y naturaleza del agregado fino 4. Porcentaje de filler 5. Tipo y naturaleza de filler 6. Granulometría del agregado grueso 7. Tipo y naturaleza del agregado grueso 8. Porcentaje del ligante 9. Tipo y naturaleza del ligante 10. Temperatura del ensayo Si las probetas a evaluar se fabrican únicamente con agregado grueso y ligante, se pueden restar los primeros cinco puntos, es decir, los referentes a la

62 07

fracción fina y filler. Por su parte, si ese agregado grueso se mantiene constante en su granulometría, tipo y naturaleza, y se mantiene constante el porcentaje de ligante en la fabricación de las probetas, se restan los puntos 6, 7 y 8 de la lista de propiedades y factores que influyen en la pérdida por desgaste. Finalmente, la temperatura a la que se ensayan todas las probetas es constante, y la única variable es el tipo y naturaleza del ligante. De este modo, si se comparan los resultados obtenidos, en medida de la resistencia por desgaste de probetas fabricadas con el mismo agregado y granulometría, pero utilizando ligantes diferentes, la diferencia en los resultados es únicamente por las características de los ligantes [19].

3. PROCESO EXPERIMENTAL El proceso experimental en esta investigación consiste en la caracterización del agregado pétreo, la caracterización de los ligantes, parte fundamental, pues se desea realizar una comparativa entre el desempeño de éstos, la elaboración de las probetas de ensaye y su acondicionamiento para simular los efectos de susceptibilidad térmica, susceptibilidad a la humedad y envejecimiento, para posteriormente someterlos a ensayo cántabro.

3.1. Caracterización del agregado pétreo

62 08

En la Tabla 1 se encuentra un resumen de la caracterización del agregado pétreo utilizado en la investigación, y se puede observar que su desempeño es satisfactorio, además de cumplir con la normativa nacional, estipulada en la tabla antes mencionada y referente a ASTM. Es necesario mencionar que aquí no se analiza el comportamiento de la mezcla asfáltica, por el contrario, se evalúa el comportamiento del ligante contenido en diferentes emulsiones asfálticas, propiedades de comportamiento como la adhesividad y la cohesión, y aunque las propiedades medidas anteriormente tienen importancia, no alteran los resultados que se obtienen en la experimentación.

TABLA 1. Caracterización del agregado pétreo.

Propiedad física

Arena

Grava

Especificación protocolo AMAAC 2013

2.652

2.677

> 2.4

2.682

2.777

-

0.68 %

2.14%

-

63.08 %

-

50 % min.

10.48 %

30 % máx.

Norma

Gravedad específica bruta, Gsb Gravedad específica aparente, Gsa

ASTM C 127 ASTM C 128

Absorción, % Agregado fino Equivalente de arena %

ASTM D 2419

Agregado grueso Desgaste de Los Ángeles, %

ASTM C 131

-

3.2. Caracterización de las emulsiones asfálticas Para los ligantes se utilizan tres diferentes emulsiones asfálticas con el fin de comparar el comportamiento de cada una al ponerlas en servicio. La primera emulsión es funcionalizada. Ésta fue fabricada en junio del 2017 y, dadas sus ventajas, tiene un año almacenada. La segunda emulsión es una superestable, a base de C31H con un PH 2 y una proporción de 10 kg/T de emulsificante. La tercera es una emulsión funcionalizada de reciente fabricación, para comparar el comportamiento de una emulsión funcionalizada de fabricación reciente con una emulsión funcionalizada con un año de almacenamiento. La emulsión funcionalizada se encuentra en proceso de patente.

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TABLA 2. Resumen de propiedades.

Prueba

Emulsión funcionalizada (1 año)

Emulsión superestable

Emulsión funcionalizada

C.A. (%)

66.11 %

65.51 %

61.72 %

Asentamiento (%)

4.81 %

3.67 %

0.78 %

Índice de ruptura (g arena/100 g emulsión)

994.69

1069.01

943.75

Viscosidad

169

53

178

De acuerdo con la Tabla 2, la emulsión funcionalizada de un año de almacenamiento posee un contenido asfáltico ligeramente mayor comparado con el de la emulsión superestable, sin embargo, la emulsión funcionalizada de fabricación reciente muestra el contenido asfáltico más bajo. Se observan los resultados del ensaye de asentamiento a cinco días. Los asentamientos en la emulsión superestable y en la funcionalizada con un año de almacenamiento son parecidos. Es necesario mencionar que al mezclar para reacondicionar la emulsión, fue más sencillo homogeneizar la funcionalizada que la superestable. Por su parte la nueva emulsión funcionalizada posee un asentamiento mínimo, y esta es una de sus principales ventajas respecto a las emulsiones convencionales. El índice de ruptura muestra la estabilidad que tiene una emulsión; los resultados a esta prueba indican que, al momento de producirse el fenómeno de rompimiento, la emulsión superestable tendrá un mayor tiempo en su pérdida de agua. La viscosidad es la resistencia que tienen los fluidos a desplazarse, y se mide por un viscosímetro de afluencia, que contabiliza el tiempo en los segundos que tardan 50 ml de emulsión en pasar por un orificio de 10 mm.

3.3. Fabricación de probetas Para elaborar las probetas se determina una mezcla patrón. Se necesitan agregados pétreos sanos y limpios, y la granulometría se mantiene constante con un 80 % de agregado que pasa la malla N° 4 y retiene la malla N° 8, y el 20 % faltante, que pasa la malla N° 8 y retiene la N° 30. Los agregados pétreos empleados para la fabricación de

las probetas son 1000 gramos con un porcentaje de asfalto del 4.5 % sobre el agregado, siguiendo el procedimiento Marshall y empleando para su compactación 50 golpes por cara. Es conveniente mencionar que para cumplir los principios mencionados por la metodología UCL® es necesario lavar la fracción de los agregados pétreos después de cribarlos, para eliminar la presencia de finos adheridos a la superficie del agregado.

62 09

FIGURA 1. Muestra de las probetas fabricadas.

En la Tabla 3 se indica el acondicionamiento que se les dio a las probetas para simular los fenómenos de envejecimiento, susceptibilidad térmica y susceptibilidad a la humedad. Se utilizan tres probetas para cada una de las variables, y por cada uno de los distintos ligantes a evaluar.

En lo referente a la susceptibilidad térmica, se acondicionan las probetas por periodos de 4 horas en una cámara de temperatura u horno para ambientarlas a cada una de las variables. En cuanto a la susceptibilidad a la humedad, se sumergen las probetas en baño María a 60 °C durante el periodo de tiempo que indica la variable, con la finalidad de que la exposición a la humedad sea progresiva y

sea posible evaluar el comportamiento del ligante (ver Figura 2). Del mismo modo que para la susceptibilidad a la humedad se realiza el envejecimiento, estas pastillas se someten a 163 °C al horno, que debe contar con sistema de aireación para promover un envejecimiento acelerado. Como el asfalto a esa temperatura tiende a disminuir su viscosidad, es necesario protegerlas para evitar deformaciones, mediante la aplicación de un cinturón de malla que permita la circulación del aire y unas tapas para evitar que se deforme (ver Figura 2).

TABLA 3. Variables de la investigación por ligante a evaluar.

Fenómeno

Variables

Probetas

-10 °C

10 °C

25 °C

40 °C

60 °C

3

3

3

3

3

15

4 hora

8 horas

16 horas

32 horas

74 horas

3

3

3

3

3

15

4 hora

8 horas

16 horas

32 horas

74 horas

3

3

3

3

3

Susceptibilidad térmica

Susceptibilidad a la humedad

Envejecimiento Respaldo

15 5

Total de probetas

50

62 10

FIGURA 2. Acondicionamiento para susceptibilidad a la humedad y envejecimiento.

3.4 Ensayo cántabro El ensayo cántabro permite evaluar la cohesión que proporciona un ligante, y se puede determinar mediante las pérdidas por desgaste. Cuanto mayor sea la cohesión, es mayor la resistencia a la disgregación y son menores también las pérdidas por desgaste. En cuanto a la adhesividad, cabe mencionar que es una relación entre el ligante y el agregado, la cual se ve expuesta por el fenómeno de desenvuelta por agua, donde el ligante se separa del agregado pétreo, disminuyendo así la cohesión que el ligante proporciona a la mezcla. Mientras las pérdidas por desgaste se incrementen, la adhesividad será mala y viceversa. El fenómeno de envejeci-

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

miento se puede simular y acelerar en laboratorio con la evaporación de los compuestos volátiles y al someter las probetas a reacciones de oxidación, lo que provoca el endurecimiento del ligante y lo vuelve más frágil. A mayor envejecimiento, mayores serán las pérdidas por desgaste. La resistencia al envejecimiento por acción de rayos ultravioleta y agentes atmosféricos como aire, calor, agua, es una propiedad relacionada directamente con su durabilidad. El ensayo cántabro obtiene la comparativa de los ligantes, y es capaz de evaluar las pérdidas de masa de las probetas ensayadas en la máquina de desgaste de Los Ángeles (ver Figura 3).

un comportamiento elastoplástico a temperaturas medias y un comportamiento inconsistente a temperaturas altas. El ensayo cántabro pone de manifiesto este comportamiento, con las pérdidas obtenidas por desgaste a diferentes temperaturas. Cuando el ligante es frágil, son altas, cuando su comportamiento es elastoplástico, las pérdidas son menores y vuelven a incrementarse cuando entra el ligante en un estado de inconsistencia.

100% 90%

100%

95%

84%

84%

80%

76%

70% 60%

58%

56%

50%

40%

39%

46% 42%

43%

36%

37%

30%

24%

20%

10% 0%

-20

-10

0

Funcionalizada

10

20

30

Funcionalizada (1año)

40

50

60

70

Superestable

FIGURA 4. Curva de estado, susceptibilidad térmica.

FIGURA 3. Probetas ensayadas al cántabro.

3.5. Susceptibilidad térmica Se procede a graficar los resultados para hacer un análisis y comparativa de los resultados obtenidos.

Para el análisis de susceptibilidad térmica, se grafica la denominada curva de estado, mostrada en la Figura 4. Los ligantes se caracterizan por tener un comportamiento frágil a bajas temperaturas,

A bajas temperaturas se obtienen elevadas pérdidas, que pueden alcanzar valores de 75 % en 0 °C, lo que refleja un comportamiento frágil. Las pérdidas disminuyen a medida que aumenta la temperatura, cuyos valores mínimos se sitúan en el rango de 20 °C y 40 °C, donde se aprecia que es el comportamiento elastoplástico. De esta temperatura en adelante se produce incremento en las pérdidas refererentes al comportamiento inconsistente. Se pueden observar curvas con pendientes pronunciadas y con concavidad, lo que indica que existe una susceptibilidad térmica. Los ligantes tienen comportamientos similares en las curvas; las pendientes son muy similares y presentan el mismo tipo de concavidad. Sin embargo, la emulsión funcionalizada presenta un comportamiento mejor en casi todo el desarrollo de la curva, con menores pérdidas y una zona elastoplástica más grande que la emulsión funcionalizada de un año de almacenamiento y la emulsión superestable.

Se considera para cualquier tipo de ligante, sea o no sea emulsión, que para los 60 °C o más, la

62 11

mezcla es sumamente deformable. Sin embargo, se observa que la emulsión superestable presenta un rango de trabajabilidad más estable, entre los 20 y 40 °C En la gráfica de la Figura 5 se aprecian los mismos datos que se presentan en las curvas de estado, pero con una mejor visualización de las diferencias. La emulsión funcionalizada presenta menores pérdidas, a excepción de los 40 °C, donde la superestable presenta mejor comportamiento.

1

0.95 0.95

1.00

Superestable

0.9

Funcionalizada (1año)

Funcionalizada 0.76

Pérdidas al cántabro

0.8 0.7 0.58

0.6 0.5

0.56

0.43

0.39

0.4 0.3

0.37

0.42

0.46 0.36

0.24

0.2 0.1 0

-10

10

25

40

Temperatura °C

Se muestra en la Figura 6 que todas las curvas de envejecimiento presentan una forma similar, con pendientes pronunciadas en un corto plazo, mientras que a largo plazo se comportan de una manera más estable. Claramente se aprecia que las emulsiones funcionalizadas tienen un mejor comportamiento que la emulsión superestable.

Se concluye, entonces, que la pérdida de aceites y volátiles se presenta en un corto plazo, lo que ocasiona que en éste se presente mayor cambio en las pérdidas y, a un largo plazo, donde ya se presentaron las pérdidas de aceites y volátiles, se disminuya 0.84 0.84 la pendiente de la curva de pérdidas por desgaste.

En la Figura 7 se observa que las emulsiones funcionalizadas presentan una menor pérdida al cántabro, en todas las etapas de envejecimiento evaluadas en esta experimentación. En una etapa temprana ocurren pérdidas muy bajas, con valores que en algunos casos fueron de solo el 23 % y60 en una etapa avanzada de envejecimiento llegaron a valores hasta del 100 %.

FIGURA 5. Pérdidas al cántabro por

96%

susceptibilidad térmica.

3.6. Envejecimiento La resistencia al envejecimiento de los ligantes por acción de rayos ultravioleta y agentes atmosféricos como el aire, calor, agua, entre otros, es una propiedad de los ligantes que se relaciona directamente con la durabilidad. Si esta oxidación y envejecimiento se produce de una manera rápida, mayor será la rapidez con la cual el ligante se volverá frágil y disminuirá su resistencia a la acción abrasiva del tráfico.

100%

100%

Pérdidas al cántabro

90%

70% 46%

50% 40%

38%

20%

100%

83%

23%

0

8

16

24

32

40

48

56

64

72

Tiempo (Horas) Funcionalizada 100Rev

Funcionalizada (1año) 100 Rev

Superestable100 Rev

FIGURA 6. Curva de envejecimiento.

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

41%

39%

39%

8

16

32

74

Funcionalizada (1año) 300Rev

u

300Rev

3.7. Susceptibilidad a la humedad

10% 0%

56%

FIGURA 7. Pérdidas al cántabro por envejecimiento.

33%

30%

76%

73%

Funcionalizada 300Rev

52%

53%

90% 86%

82%

Tiempo (Horas)

67%

56%

60%

90%

87%

4

90% 74%

80%

88% 83%

Pérdidas al cántabro

62 12

87%

80

Por efecto del agua, el ligante se separa del agregado pétreo y disminuye la cohesión de la mezcla, por lo que el ligante debe ser capaz de envolver los agregados y adherirse a ellos, darles la cohesión necesaria para resistir las acciones del agua.

Se puede observar en la Figura 8 que se alcanzan pérdidas altas desde un inicio, y existe poca diferencia entre la emulsión superestable y la emulsión funcionalizada con un año de almacenamiento; por su parte, la emulsión funcionalizada presenta una mejoría bastante notable respecto a las pérdidas tras la inmersión al agua. La estructura

de las curvas presenta un pequeño decremento de las pérdidas y después forma una pendiente.

La emulsión superestable y la funcionalizada de un año de almacenamiento tienen un comportamiento bastante parecido. En la Figura 9 se aprecia que la emulsión funcionalizada tiene pérdidas al cántabro de un 46 % menos en un inicio, y a un periodo mayor de exposición al agua, de un 10 %, es decir, la que mejor comportamiento presenta ante la susceptibilidad a la humedad.

100% 83% 86%

80%

Pérdidas al cántabro

96% 90%

90%

87%

87%

90%

82%

70%

76%

73%

60% 56%

50% 40%

41% 39%

30%

39%

20% 10% 0% 0

8

16

24

32

40

48

56

64

72

80

Tiempo (Horas) Funcionalizada 300Rev

Funcionalizada (1año) 300Rev

Superestable 300Rev

FIGURA 8. Curva de susceptibilidad a la humedad.

100%

Pérdidas al cántabro

100% 100% 100%

83%

80%

67%

70% 60%

53%

46%

50%

38%

40% 30%

100%

90%

90%

56%

74%

52%

33%

23%

20% 10% 0%

4

8

16

32

74

Tiempo (Horas) Funcionalizada

Funcionalizada (1 año)

Superestable

FIGURA 9. Pérdidas al cántabro por

susceptibilidad a la humedad.

6. CONCLUSIONES En la actualidad, la comunicación y transporte de mercancías son la base del desarrollo económico y social. Las comunidades rurales se ven favorecidas cuando comienzan a construirse obras de infraestructura, ya sean servicios básicos o caminos que interconecten las poblaciones para fomentar el desarrollo económico, y generar de esta manera una mejor calidad de vida para los habitantes de estas comunidades. La construcción de vías de

comunicación fomenta el comercio, pues agiliza y economiza la distribución de los productos.

Las mezclas asfálticas en caliente son la primera opción hoy en día para los proyectos de pavimentación, pero éstas pueden ser inviables debido a los tiempos de itinerario, por el traslado desde la planta de producción hasta la ubicación de la obra, lo que puede generar problemas técnicos y constructivos.

El suministro de concreto hidráulico puede ser muy costoso dependiendo de los volúmenes de obra a ejecutar, lo que vuelve un proyecto en una obra con poca factibilidad de ejecución debido al monto de inversión. Por otra parte, para la fabricación del cemento es necesario un gasto energético elevado al obtener el Clinker, base del cemento Portland.

Estas situaciones provocan que muchas comunidades no tengan caminos adecuados, pues las relaciones costo-beneficio no justificarían su construcción, aunque ésta generaría el desarrollo antes mencionado. Así, el uso de emulsiones asfálticas funcionalizadas es una alternativa para obras de baja inversión, donde no se justifica el traslado de alguna planta de mezclas asfálticas en caliente o el movimiento de camiones mezcladores de concreto hidráulico. También puede utilizarse donde no se tenga mano de obra capacitada ni maquinaria sofisticada, pues su trabajabilidad y su comportamiento como ligante da como resultado una mezcla fácil de producir, con características de nivel de desempeño satisfactorias. Las emulsiones asfálticas funcionalizadas presentan mejoras en la trabajabilidad, y es muy sencillo realizar mezclas con el agregado pétreo. Una de las principales mejoras que presenta ante las emulsiones convencionales es que puede ser almacenada por periodos prolongados, sin perder las propiedades de emulsión.

Si bien su desempeño se ve ligeramente afectado, inclusive después de un año, presenta un desempeño similar al de las emulsiones convencionales.

Si las emulsiones funcionalizadas son aplicadas con normalidad, mejoran sustancialmente el desempeño en susceptibilidad a la humedad, con pérdidas de agregado menores hasta en un 46 %.

Mientras que en el fenómeno de envejecimiento presenta mejoría, disminuye las pérdidas de agregado hasta en un 23 %.

62 13

7. BIBLIOGRAFÍA

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62 14

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[19] Pérez, F. y Miró, J., (2002). Evaluación de la cohesión y susceptibilidad térmica de los ligantes bituminosos mediante el método funcional UCL®, X CILA, España.

BITÁCORA EVENTOS PASADOS 14 DE SEPTIEMBRE 2019 VISITA TÉCNICA TREN INTERURBANO MÉXICO-TOLUCA Se realizó una visita técnica como parte de la formación académica de jóvenes del capítulo estudiantil CEAMIVTAC de la Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura unidad Zacatenco, donde pudieron observar el proceso constructivo en el viaducto 4 tren MéxicoToluca del tramo 1-puente 1, Naucalpan-Toluca.

“Las visitas técnicas son una herramienta de aprendizaje para la obtención de conocimientos fuera del aula de clases”.

Marco Antonio Flores Zamora “Me hizo tener una perspectiva nueva de lo que es la Ingeniería Civil y saber de lo que es capaz”.

José Guadalupe Rangel Molina “Me doy cuenta de la importancia que tienen los puentes al formar parte de la infraestructura en México”.

Erika Fernanda Pérez Silva

Continúa en la pág. 46

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

INFLUENCIA DEL CLIMA EN LA SEGURIDAD VIAL

MC JUAN FERNANDO MENDOZA SÁNCHEZ 1 | ING. EDUARDO ADAME VALENZUELA 2 | ING. OMAR ALEJANDRO MARCOS PALOMARES 3

1 Ingeniero Civil, especialista en Ingeniería de Vías Terrestres e Impacto Ambiental, con maestría en Ciencias con especialidad en Ingeniería de Tránsito de la UANL. Investigador Titular del Instituto Mexicano del Transporte (IMT).

2 Ingeniero Civil del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. Asistente de Investigación del IMT. 3 Ingeniero Civil del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. Asistente de Investigación en Medio Ambiente del IMT.

INTRODUCCIÓN

TENDENCIA DE ACCIDENTES VIALES EN MÉXICO 30,000

Número de accidentes

Los cambios en el clima y los fenómenos meteorológicos extremos tienen efectos negativos en la movilidad y la seguridad vial.

Actualmente, México ocupa el 7° lugar mundial y 3° de Latinoamérica en muertes por siniestros viales [9], con aproximadamente 24 mil muertes al año [9]. Estos accidentes impactan en la economía del país; por ejemplo, en el año 2007 representaron una pérdida de 7,598 millones de dólares, equivalente aproximadamente al 1 % del PIB de ese año [10].

De acuerdo con los datos proporcionados por la Policía Federal, existe una tendencia a la baja de los accidentes de tránsito en las carreteras mexicanas, como se muestra en la Figura 1, debido en parte a la atención de puntos de conflicto y otras estrategias a nivel federal.

Las causas de los accidentes son múltiples, y pueden estar asociadas al factor humano (fatiga, uso de alcohol o drogas, distracciones, habilidad de manejo, etc.), al vehículo (falla de frenos, daño en

62 15

neumáticos, etc.) al camino (señalamiento, estado de la carretera, diseño geométrico, distancia de visibilidad, fricción superficial, el entorno ambiental, y al clima.

25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0 2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

Año

FIGURA 1. Accidentes viales registrados en México en carreteras federales.

Fuente: Elaboración propia con información de los Anuarios Estadísticos de Accidentes que publica anualmente el IMT.

En cuanto al aspecto climático, los fenómenos meteorológicos son los que tienen mayor impacto en la seguridad vial, tales como la lluvia, las ondas

2018

frías acompañadas de nieve y bajas temperatura que congelan la superficie de rodamiento, la niebla, la temperatura extrema y otros fenómenos como ciclones o huracanes.

En los hechos de tránsito se han identificado causas de accidentes viales debido a agentes naturales, entre las que destacan el pavimento mojado, inundación de la calzada, falta de visibilidad por niebla o precipitación intensa, pérdida de fricción por superficie congelada, o la velocidad de viento que genera inestabilidad en los vehículos.

El presente artículo revisa bibliografía para entender la influencia del clima en la seguridad vial, de manera que se puedan sentar las bases para proponer acciones tendientes a disminuir el número de accidentes causados por factores asociados al clima.

INFLUENCIA DEL CLIMA EN LOS ACCIDENTES VIALES

62 16

Los diferentes fenómenos meteorológicos y sus efectos ambientales derivados influyen como factores que provocan accidentes viales. A continuación se describe cómo estos fenómenos naturales pueden afectar la operación vehicular y ocasionar un accidente.

Niebla La niebla es un fenómeno de corta duración, con poca cobertura, difícil de detectar y de predecir [6]. Suele provenir de ondas frías sin presencia de viento, y donde la topografía del lugar hace que éste se vuelva más susceptible a la presencia de niebla. El fenómeno se presenta particularmente por la mañana, por lo que la mayoría de los accidentes ocurren en dicho periodo.

La niebla se mide con respecto a la distancia de visibilidad. La escala puede variar debido a las habilidades del conductor. La Figura 2 muestra el vínculo entre la niebla y la distancia de visibilidad.

Si la visibilidad es mayor a un kilómetro se le denomina neblina.

La niebla suele provocar accidentes que involucran a más de dos vehículos, ya que, dado el reducido campo de visión, exige una capacidad de respuesta más veloz [6].

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

NIEBLA MODERADA

› 50000

50000

20000

10000

4000

2000

1000

500

NIEBLA MUY DENSA

200

50

SIN NIEBLA NIEBLA LIGERA

NIEBLA DENSA

FIGURA 2. Escala de visibilidad en condiciones de niebla (en metros).

Fuente: Singh & Sood, 2017.

Los conductores suelen subestimar la velocidad a la que van cuando hay niebla; al no poder comparar la rapidez con la que pasan elementos como árboles y postes por su ventana, pierden referencia visual de su velocidad y del espacio disponible [6].

Algunos escenarios donde la niebla limita la visión de los conductores a menos de 150 metros representan un verdadero riesgo en la conducción [6].

Un gran número de accidentes causados por la niebla se presentan en caminos rurales de un carril por sentido, sin iluminación [5].

La niebla y el viento en conjunto, comparados con otros eventos meteorológicos, causan un menor número de accidentes, sin embargo, durante una lluvia la niebla puede incrementar el riesgo significativamente [2].

Viento La velocidad del viento depende del perfil topográfico presente; varía con el tiempo y el lugar [13].

Las condiciones de vendaval pueden reducir la visibilidad debido al polvo (tolvaneras), además de que pueden obstruir la calzada del camino con objetos diversos, así como provocar que las ramas de los árboles caigan sobre la carretera.

Los vientos fuertes pueden influir en la operación de los automóviles y camiones, y afectar su estabilidad. A partir de cierta velocidad, el movimiento rotatorio y la sustentación se incrementan a medida que crece la fuerza del viento, lo que genera un mayor riesgo de volteo [13]. Los conductores reducen su velocidad 1.1 km/h en promedio por cada 1.6 km/h que la velocidad del viento exceda los 40 km/h [12].

Los vehículos incrementan su aceleración lateral a causa del viento, lo que complica su manejo [13].

Los tráileres y camiones experimentan el mayor riesgo de ser volteados por el viento [13].

FIGURA 3. Afectación en carretera debido a vientos fuertes.

Fuente: https://www.ontheroadtrends.com

Ola de calor Las altas temperaturas provenientes de olas de calor tienen un efecto psicológico y/o fisiológico en un conductor, lo que repercute en sus emociones y los vuelve más irritables, por lo que pierden concentración en su conducción, es decir, su tiempo de reacción aumenta [14].

Algunas investigaciones sugieren que hay un aumento de accidentes durante las olas de calor, debido al cansancio por dormir menos horas debido a las altas temperaturas nocturnas. En el contexto urbano, los accidentes también aumentan por el incremento del volumen vehicular debido al cambio de modo de transporte de ciclistas y peatones [7].

En carreteras, en tramos rectos las temperaturas altas incrementan la probabilidad que el conductor se quede dormido. Las altas temperaturas también afectan el rendimiento de los conductores y su manera de reaccionar.

riesgo de accidente por una disminución de la visibilidad y el hecho de requerir una mayor distancia para el frenado. Al llover, el riesgo de un choque se incrementa entre 50 % y 100 % [2]. El riesgo varía dependiendo de la intensidad y duración de la lluvia [2]. Se considera lluvia ligera de 1 a 10 mm por día y lluvia pesada mayor a 10 mm por día [11].

Los conductores suelen reducir su velocidad en lluvias severas entre un 15 y 50 %. Durante lluvias ligeras o sobre pavimentos mojados no suelen modificar notablemente la velocidad (incluso manteniéndose por encima del límite) [2], a pesar de que el pavimento mojado aumenta la probabilidad de tener un choque entre más de dos vehículos [1]. Se estima una reducción de velocidad en lluvia ligera de 2 km/h y en lluvia pesada de 5 a 10 km/h [1].

Cuanta más lluvia, nieve o granizo caiga, menor será la fricción de la superficie de la carretera [14].

La acumulación de lluvia en la calzada de la carretera puede conducir al hidroplaneo de los vehículos y promover un deslizamiento de los vehículos al perder contacto la llanta con el pavimento. Las salpicaduras de los camiones sobre los vehículos ligeros afectan la visibilidad y pueden sorprender a los conductores. Posteriormente a un fenómeno de sequía, durante la primera lluvia, se genera una capa viscosa con el polvo de la superficie de rodamiento, la cual puede provocar el deslizamiento de vehículos y afectar su frenado. Algunas de estas condiciones adversas reducen las respuestas del vehículo a la aceleración y desaceleración. Esto, junto con un campo visual limitado, incrementa la variación en las velocidades [1].

Lluvia La precipitación pluvial intensa impacta en el comportamiento de los automovilistas, que suelen conducir más despacio, pero también aumenta el

FIGURA 4. Visualización de la conducción bajo lluvia.

Fuente: https://selecciones.com.mx/claves-paraevitar-accidentes-viales-por-lluvia/

62 17

Las lluvias severas pueden reducir el volumen vehicular por la cancelación de viajes [2], pero también reducen la capacidad en una red de carreteras del 10 al 20 % durante una lluvia pesada [7]. La lluvia ligera no afecta en gran medida la capacidad mientras la visibilidad no se vea considerablemente reducida [1].

El riesgo durante la lluvia depende más de la visión limitada que del estado de la superficie, ya que la tasa de choque baja a condiciones normales cuando la lluvia se detiene, aunque el pavimento siga mojado [2].

La causa más importante de choques con poca visibilidad es la variación en las decisiones tomadas por los conductores (unos reducen su velocidad en distinta medida, otros se detienen a la orilla, etc.) [2].

En lluvias severas los accidentes llegan a ser menores que en días normales, lo que puede deberse a que menos gente está dispuesta a viajar y quienes lo hacen están menos confiados, más alertas y manejan a menores velocidades. En cierto punto, la relación lineal entre intensidad de lluvia y accidentes se termina [3].

Durante lluvias ligeras o severas, el riesgo es mayor durante la noche en carreteras.

TABLA 1. Resumen de los efectos de la precipitación en el comportamiento de los usuarios.

Velocidad y aceleración Comportamiento del usuario (nivel microscópico)

Intervalo entre vehículo (tiempo) Espaciamiento entre vehículo (distancia) —— ——

Cambio de carril Formación de filas de vehículos

Capacidad Volumen de tránsito Operación del tránsito (nivel macroscópico)

Velocidad Variación de velocidades Congestionamiento

62 18

↘ ↗ ↗ ↘ ↘ ↘ ↘ ↗ ↗

Fuente: SIRWEC, 2010.

Tormentas invernales Para los conductores, el viaje durante tormentas invernales pueden no ser una experiencia segura. Algunos inconvenientes son que la baja fricción en el pavimento dificulta la maniobra en vehículos, la distancia de visión del conductor se restringe, la acumulación de nieve, granizo, etc., obstruyen la calzada y limitan la visibilidad de las marcas en el pavimento.

El mayor riesgo existe durante una tormenta de invierno, que aumenta hasta 25 veces la probabilidad de ocurrencia de un accidente en comparación con condiciones normales [1]. El riesgo de accidente es mayor en la primera tormenta de invierno o nevada [2].

La frecuencia de los choques se mantiene alta aún después de que deja de nevar, por lo que se puede determinar que la pérdida de fricción tiene una mayor importancia que la poca visibilidad [2]. A esto se añade la experiencia que se vive dentro del vehículo, como vidrios empañados debido a la alta humedad en el interior y exterior.

Los conductores disminuyen su velocidad y por seguridad dejan mayor espacio entre vehículos, lo que reduce la capacidad de la carretera. En una nevada ligera, la capacidad se reduce de un 5 a un 10 %; durante una nevada pesada, de 25 a 30 % [1]. En términos de velocidades debido a la nieve, éstas se reducen 3 km/h bajo tormenta de nieve ligera, y de 38 a 50 km/h bajo tormenta de nieve pesada [1].

Si la superficie de la carretera tiene un pavimento asfáltico de estructura abierta, las partes húmedas de la superficie de la carretera se congelarán más rápido que las superficies con una estructura cerrada. Este efecto lleva a una mayor frecuencia de choques por pérdida de control, pero menos severos si se circula a bajas velocidades [1].

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

70 60 50 40 30 20 10 0 2009

FIGURA 5. Granizada en carretera México-Toluca (25-enero-2018).

2010

2011

2013

2014

2015

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2017

2018

FIGURA 6. Accidentes viales registrados en México en

carreteras federales, cuya causa fue un agente natural.

Fuente: Redes sociales

Fuente: Elaboración propia con información de los Anuarios Estadísticos de Accidentes que publica anualmente el IMT.

EL EFECTO DEL CLIMA EN LOS ACCIDENTES VIALES EN MÉXICO Según el Consejo Nacional de Investigación en Estados Unidos, se estima (excluyendo los retrasos debido a la lluvia y el pavimento mojado) que los conductores sufren más de 500 millones de horas de retraso anualmente en las carreteras nacionales y carreteras arteriales principales, debido a la niebla, la nieve y el hielo [15]. Además, se presentan 1.5 millones de accidentes automovilísticos cada año, que representan aproximadamente 800 000 lesiones y 7000 muertes, todos relacionados con el clima adverso. Las muertes, lesiones y daños a la propiedad por accidentes climáticos cuestan un promedio de $42 mil millones de dólares en Estados Unidos anualmente.

No se tiene en México un análisis tan detallado como el de Estados Unidos; sin embargo, en el registro de accidentes (en el parte vial) en la sección donde se colocan la o las causas del accidente, se registra si ésta es asociada con el clima, que se denomina “causa por agente natural”.

En el país, los datos de accidentes causados por un agente natural (por sí solo o en combinación con otros elementos) muestran un incremento en los últimos años, aunque la cifra no resulta significativa, dado que únicamente se analizan los accidentes reportados por la Policía Federal en las carreteras federales, por lo que se asume que un gran número de ellos, por su nivel de severidad, no fueron registrados (Figura 6).

2012

Otra variación en los registros de la causa del accidente se indica cuando, además del agente natural, existe otra causa que podría ser atribuible al vehículo, a la infraestructura o al conductor; sin embargo, la condición del clima influyó en el accidente. En la Figura 7 se observa un mayor número de accidentes asociados con el clima en las carreteras, aunque no como causa única del accidente.

3,000 2,625 2,500 2,000

1,756 1,403

1,500

1,418

1,432 1,150 965

1,000 606 500 0 2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

FIGURA 7. Accidentes viales registrados en México en

carreteras federales, en cuya causa estuvo presente un agente natural.

Fuente: Elaboración propia con información de los Anuarios Estadísticos de Accidentes que publica anualmente el IMT.

La hipótesis en estos casos es que el accidente se debió a un exceso de velocidad, el cual podríamos asumir que en condiciones normales no habría ocurrido, sino que la influencia del clima fue determinante para que se haya suscitado el accidente.

62 19

Los conductores suelen considerar el estado del tiempo, pero confían erróneamente en su experiencia para adaptarse a esas condiciones prevalecientes del camino, por lo que comprometen su seguridad. Por eso es importante proveer información a los conductores para que puedan tomar decisiones más acertadas al emprender un viaje y concientizarlo sobre el verdadero riesgo al que estarán expuestos durante el viaje.

HERRAMIENTAS PARA INCREMENTAR LA SEGURIDAD EN LA CONDUCCIÓN BAJO EL EFECTO DEL CLIMA EN LAS CARRETERAS La seguridad en las carreteras se debe enfocar en tres aspectos: concientizar a los conductores mediante programas de seguridad vial, mejorar los estándares de la infraestructura que presta el servicio y proveer información a los usuarios sobre el estado del tiempo y el clima.

Mejorar los estándares de la infraestructura Para aumentar la seguridad en la infraestructura carretera es necesario incorporar todo el conocimiento disponible sobre los cambios en el clima, y cómo estos han influido en los diseños actuales de ésta. Para incorporar dichos cambios, los diseños deben adaptarse de tal manera que el proyecto geométrico, el diseño de pavimento, los puentes, taludes de corte y terraplén, consideren el clima cambiante.

Se deben utilizar tecnologías y herramientas que coadyuven a la mejora en la seguridad de las carreteras, particularmente en los dispositivos de control del tránsito, tanto en el señalamiento vertical como en el horizontal. Las imágenes siguientes dan un ejemplo simple de este tipo de ayudas para mejorar los estándares en la infraestructura.

Concientización en seguridad vial 62 20

En el país se requiere una Ley de seguridad vial para que los estados y municipios cuenten con programas de seguridad vial, que sin duda deben incluir la educación sobre este tema, para que en el mediano plazo se comiencen a reducir los accidentes de tránsito.

La concientización sobre la seguridad vial, así como el conocimiento sobre los reglamentos viales y de los dispositivos de control de tránsito, pueden contribuir significativamente a reducir los accidentes bajo clima adverso. Las escuelas de manejo bien certificadas pueden coadyuvar en la capacitación de los conductores sobre los temas descritos.

Por ejemplo, si el conductor es capacitado para conocer la distancia de frenado del vehículo en condiciones normales y condiciones de lluvia, entonces éste contará con el conocimiento necesario para dejar una distancia adecuada entre vehículos.

La concientización y la preparación a nivel local de los conductores son necesarias para adaptarse al clima cambiante.

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

Señales con leds

Diseños que mejoran la visibilidad de las marcas bajo lluvia

Información para los usuarios Habitualmente, los usuarios utilizan las páginas web, las aplicaciones para dispositivos móviles o los canales de televisión para conocer el estado del tiempo y las condiciones meteorológicas. Sin embargo, éstas no son específicas para alertar a los usuarios de las redes de transporte; para ello existen los Sistemas de Información Meteorológica en Carreteras (RWIS, Road Weather Information System).

Un Sistema de Información Meteorológica en Carreteras es una combinación de tecnologías que utilizan datos climatológicos históricos y actuales para desarrollar información útil sobre el clima para los usuarios de las carreteras, y con ello, ayudar en la toma de decisiones relacionadas con su viaje en la carretera. Los datos se recolectan mediante sensores ambientales colocados en la carretera como se muestra en la Figura 8.

INVESTIGACIÓN SOBRE EL EFECTO DEL CLIMA EN LA SEGURIDAD EN CARRETERAS

FIGURA 8. Arquitectura de un sistema RWIS Fuente: Editada al español de http://www.cgs-labs.com

En la actualidad, cada vez es más común que las personas requieran pronósticos anticipados del estado del tiempo en el corto y mediano plazo para determinar la ruta, tiempos de viaje, la preparación del vehículo o la cancelación del viaje. Por otra parte, se requiere la información en tiempo real para que las decisiones tomadas durante el viaje (aquellas relacionas con velocidad, distancia entre vehículos, etc.) proporcionen seguridad al usuario.

En Finlandia, 62 % de los conductores suelen consultar el estado del tiempo antes o durante su viaje (Sihvola, 2009). Estas consultas les permiten con antelación conocer la presencia de niebla o lluvia en la vía [2]. De esta manera consideran el riesgo por el estado del tiempo, tomando decisiones informadas antes o durante su trayecto.

Los mensajes informativos deben ser claros, concisos y con alta confiabilidad para que los usuarios utilicen estas herramientas. Proporcionar información en tiempo real puede ayudar a reducir accidentes, pero no es capaz de mitigar por completo el problema.

Adicionalmente, el sistema de información en tiempo real puede ayudar en el mantenimiento de carreteras, por ejemplo, cuándo se debe de colocar sal en una carretera para eliminar el hielo. También permite a rescatistas y autoridades estar al pendiente en aquellas zonas donde en el momento se encuentra un evento meteorológico presente [2].

Para mitigar los efectos del clima y mejorar la seguridad vial se aconseja revisar las normas y procedimientos actuales sobre los diseños de las carreteras, así como asegurar una adecuada supervisión del mantenimiento preventivo del pavimento y de la señalización.

En el mediano plazo, se debe adaptar el diseño de la infraestructura carretera para ajustar pendientes, tasas de retorno para el diseño de elementos y obras de drenaje, así como incorporar la variación climática de precipitación y el aumento de las temperaturas máximas en los pavimentos, entre otros elementos que son afectados por estos eventos meteorológicos.

En temas de investigación, conviene redefinir cómo la distancia de frenado es alterada por la intensidad de la lluvia, o cómo el índice de fricción es modificado en el pavimento por la acumulación de agua o nieve.

Conviene también desarrollar modelos que permitan evaluar cómo la intensidad de lluvia está directamente relacionada con los accidentes vehiculares, o modelos que permitan sugerir una velocidad de operación para los usuarios en función de las condiciones meteorológicas prevalecientes del camino, la visibilidad y la capacidad de la vía.

CONCLUSIONES La interacción entre el clima adverso y el sistema de carreteras desmejora la movilidad, la capacidad y la seguridad de los sistemas de transporte, que están diseñados tradicionalmente para condiciones ideales, es decir, la aceleración o desaceleración vehicular promedio y el coeficiente de fricción normal (incluye pavimento mojado).

Algunos fenómenos meteorológicos han sido más estudiados y se conoce con mayor detalle cómo influyen en la seguridad vial, pero algunos otros no cuentan con suficiente información, que siempre es necesaria para contar con datos que permitan concientizar a los tomadores de decisiones para implementar acciones sobre la mejora de la seguridad vial.

62 21

En el país es necesario enfocar los esfuerzos sobre la seguridad en las carreteras en tres aspectos: —— Mejorar los estándares de la infraestructura que presta el servicio, —— Proveer información a los usuarios sobre el estado del tiempo y el clima, y —— Concientizar a los conductores mediante programas de seguridad vial.

En el corto plazo se requiere contar con datos estadísticos sobre los accidentes con causal asociado a las condiciones meteorológicas y del clima en las carreteras.

BIBLIOGRAFÍA

62 22

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VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

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CONSULTORES EN INGENIERÍA CIVIL, S.A. DE C.V.

AÑOS



9,003 Kilómetros de proyectos geométricos de Autopistas, Caminos Rurales y Carreteras Federales.

Distribuidor Vial Benito Juárez, S.L.P. S.C.T. 908/91



31,680 Kilómetros de Estudios de Geotecnia y Pavimento.



302 Diseños Viales de Entronques y Pasos Superiores.



430 Proyectos Ejecutivos de Puentes y Estructuras.



58 Proyectos de Libramientos en Ciudades Importantes.



33 Asesorías en Proyectos de Asociaciones 62 23

Público - Privadas. 

28 Estudios y Proyectos Internacionales en Estados Unidos de América, Panamá , Costa Rica y Colombia.



992 kilómetros de Supervisión en Construcción de

Corredor Sur en Cd. de Panamá, C.A. ICA GOB. Panamá 006 INT/97

Carreteras y Seguimiento en operación de Autopistas. 

Peritos Profesionales en Vías Terrestres, Geotecnia, Impacto Ambiental, Estructuras e Ingeniero Independiente.



Certificación “Peer Review” por la Cámara Nacional de Empresas de Consultoría y la American Council Of Engineering Companies.



Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001 : 2000, Certificación en Proyecto de Vías Terrestres y Supervisión

Acceso al puerto de Buenaventura, Colombia. FONADE. 3007/2012

de Obra.

“NO HAY SUSTITUTO PARA LA EXPERIENCIA” Vía Rápida Río San Joaquín - Ciudad de México, D.D.F. 011/72

AGRARISMO No. 59 COL. ESCANDÓN, DELEG. MIGUEL HIDALGO, C.P. 11800 CIUDAD DE MÉXICO, TEL: 01 (55) 5271 0813 5271 0848 www.cinc.com.mx contacto@cinc.com.mx COORDENADAS GPS: 19° 24’ 05” N – 99° 10’ 21” W

PROBLEMA 62 Armando y Mary viajan en autobús y sus boletos tienen impreso cada uno un número con 5 dígitos diferentes entre sí. Armando observa que los dos números son consecutivos y que la suma de los 10 dígitos es 62; también observa que la suma de los dígitos del número de uno de los boletos es 35, y que ese número es el más pequeño que se puede formar con esos dígitos ¿Cuáles son los números de los boletos?

- y sus -

RESPUESTA AL PROBLEMA DE VÍAS TERRESTRES NÚMERO 61, PAG. 30 Se tienen dos relojes de arena: uno de 7 min y el otro de 4 min. ¿Puedes medir 9 min?

Sí. Solución: volteo los 2 relojes al mismo tiempo; al vaciarse el de 4 min, al otro le

faltan 3 min. Volteo el de 4 min y al vaciarse el de 7 min al de 4 min le falta 1 min.

En ese momento empiezo a medir el tiempo; al vaciarse el de 4 min ya transcurrió 1 min y solo me resta voltear 2 veces el de 4 min.

62 24

LA LUNA RESPUESTA AL PROBLEMA PROPUESTO DE VÍAS TERRESTRES NÚMERO 60, PAG. 32-37 Obtener la fecha en que se celebrará la Semana Santa del año 2020.

Calculemos Luna llena en marzo 2020 (¿qué fecha de marzo?).

Fecha del mes = edad de la Luna – epacta – Número del mes – 1 (si es año bisiesto) Edad = 14 (Luna llena) Epacta de 2020 = 5 (tabla 1) Número del mes (marzo) = 0 - y sus Número por año bisiesto = 1 ∴ Fecha = 14 – 5 – 0 – 1 = 8 ∴ La Luna llena ocurrirá el 8 de marzo de 2020, pero aún no es primavera.

Entonces en abril será la primera Luna llena de primavera.

Calculemos la fecha de abril en que habrá Luna llena: Fecha = 14 – 5 – 1 (número de abril) – 1 (año bisiesto) = 7 Entonces el 7 de abril de 2020 será Luna llena Ahora, ¿en qué día caerá el 7 de abril de 2020?

Tabla 2: fecha del mes de abril en “cifra” = 0 Tabla 2: mes (abril) = 6 Tabla 2: últimas 2 cifras del año 2020 (20) = 4 Tabla 3: primeras 2 cifras del año 2020 (20) = 6 Suma = 16. Ahora hay que restar múltiplos de 7: 16 – 14 = 2 Tabla 2: entrando con 2, obtenemos que será martes Así, el martes 7 de abril de 2020 será la primera Luna llena de la primavera 2020 ∴ El domingo de Pascua será el 12 de abril RESPUESTA: La Semana Santa de 2020 se celebrará del lunes 6 de abril al domingo 12 de abril.

REDUCIR LAS MOLESTIAS Y DEMORAS POR LAS OBRAS: FACTOR CLAVE DE LA COMPETITIVIDAD ING. RICARDO ERAZO GARCÍA CANO Ingeniero Civil egresado de la UNAM, con estudios de especialización en finanzas, planeación y evaluación de proyectos.

Director General de Desarrollo Carretero, Secretaría de Comunicaciones y Transportes. Es responsable de la planeación, supervisión de la operación, mantenimiento, situación financiera y cumplimiento de obligaciones de las concesiones carreteras.

RESUMEN Las carreteras y puentes son una parte fundamental del patrimonio nacional y de su desarrollo económico, ya que a través de ellos se transporta el 98 % de todos los pasajeros y el 56 % de toda la carga que se desplaza a lo largo y ancho del país.

Estas vías de comunicación articulan viajes de los diversos modos de transporte, hacia y desde los orígenes y destinos de los centros de población, así como a centros de producción y consumo, conectándolos con los puertos marítimos y fronterizos, ferrocarriles, aeropuertos y terminales.

Cualquier disrupción que afecte su flujo libre, tiene repercusiones en el sistema circulatorio de la economía, por lo que la disponibilidad de carreteras en buen estado resulta estratégica para evitar sobrecostos de operación, tiempos y demoras que perjudiquen la competitividad nacional.

Actualmente se pretende consolidar las condiciones para detonar un crecimiento económico más equilibrado y justo, por lo que hoy la red carretera se concibe no como un fin, sino como

un medio que, bajo cualquier circunstancia, debe propiciar beneficios de forma sostenible y permanente a la población, a través de un sistema de transporte en buen estado físico, seguro, eficiente y accesible.

LAS OBRAS DE MANTENIMIENTO Y MODERNIZACIÓN COMO ELEMENTOS PRESERVADORES DEL DESARROLLO Como toda infraestructura, las carreteras se desgastan proporcionalmente a la intensidad con que son utilizadas, particularmente, se deterioran si el tránsito de camiones de carga es elevado, si circulan sobre ellas pesos y dimensiones de altos volúmenes, así como por la frecuencia de paso, combinada con factores climatológicos extremos.

Asimismo, cuando la demanda de tránsito excede su capacidad, presentan necesidades de ampliación para aliviar cuellos de botella.

En razón de lo anterior, la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT), cada año, ya sea de forma directa o a través de los concesionarios de vías de peaje, debe realizar una cantidad impor-

62 25

tante de obras viales para darle mantenimiento mayor a tramos que presentan daños severos, así como para atender aquellos que requieren intervenciones para su modernización y ampliación.

El estado de la práctica internacional ha demostrado que una de las estrategias más rentables para que las carreteras cumplan su función en el ciclo de desarrollo económico es mantenerlas en buen estado físico y en nivel de servicio adecuado.

Sin embargo, si duran mucho tiempo, las obras de conservación y modernización suelen generar molestias a los usuarios e impactos económicos negativos, lo cual, en tramos con altos volúmenes de tránsito y flujos importantes de camiones, puede traer consigo efectos económicos colaterales y contraproducentes por exceso de demoras.

A raíz de lo anterior, muchos países ya evalúan, como parte del análisis costo-beneficio, la pertinencia de utilizar materiales y técnicas de construcción avanzadas que aceleren los tiempos de ejecución de obras.

62 26

EL RETO DEL MEJORAMIENTO DEL ESTADO FÍSICO CON LAS MENORES MOLESTIAS POSIBLES Estudios recientes elaborados en la Dirección General de Desarrollo Carretero (DGDC) de la SCT estiman que, en el año 2018, el mal estado físico de las carreteras elevó los costos de operación vehicular en alrededor del 28 % en promedio ponderado.

Esto significa que el sobrecosto de operación vehicular por el mal estado físico de las carreteras puede ser hasta del 3 % del PIB.

Tipo de red

% estimado de sobrecosto por mal estado

Red estatal cuota

16%

Red estatal libre

24%

Red federal cuota

34%

Red federal libre

28%

Promedio ponderado

28%

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

Cabe señalar que en segmentos estratégicos de la red carretera, se ha optado por acondicionarlos con estructuras de pavimento rígido con el fin de lograr una mayor durabilidad y resistencia, y con ello, reducir en lo posible las necesidades de mantenimiento mayor.

Sin embargo, en este tipo de carreteras, la reparación de daños, cuando éstos se presentan, es impostergable, ya que regularmente atienden altos volúmenes de tránsito pesado, lo que podría colapsar nodos neurálgicos de la red e impactar severamente los costos de transporte al no tener rutas alternativas de viaje competitivas.

Para la toma de decisiones en las inversiones en este tipo de obras, un elemento fundamental a considerar es su costo de oportunidad.

El impacto de este concepto radica en que existen diferentes opciones de tiempo y costo de ejecución para las obras de mantenimiento y modernización, pero habrá de analizarse cuál de ellas es la más conveniente en función de la relación costo-beneficio, valuada en términos de rentabilidad socioeconómica.

Tradicionalmente, los beneficios de estas obras se evalúan en términos de los ahorros que la obra produce a los usuarios una vez que se reabre a la circulación, por menores tiempos y costos de operación vehicular, comparándolos con sus costos de construcción.

Además, hay costos asociados a las molestias por demoras, y este último es un costo de oportunidad altamente relacionado con la competitividad de la economía.

SIMBOLOGÍA Corredores carreteros Tramos concreto hidráulico Puentes >100 m longitud

IMPORTANCIA ESTRATÉGICA DE LOS TRAMOS Y PUENTES DE PAVIMENTO RÍGIDO Para efectos de este análisis se obtuvo una muestra de 2,638.7 km de carreteras de pavimento rígido y 951 puentes (grandes) de más de 100 m de longitud.

Esta infraestructura se ubica en su mayoría en nodos estratégicos de la red carretera, ya que forman parte del sistema de corredores por donde transita la mayoría de los movimientos de personas y mercancías.

Eventualmente requerirán obras de mantenimiento o ampliación que deberán afectar lo menos posible a los usuarios en sus viajes.

Red Federal Estatal Municipal

Tipo

EL PAPEL DE LAS CARRETERAS Y PUENTES DE PAVIMENTO RÍGIDO COMO ALTERNATIVA PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LA CONSERVACIÓN Y AMPLIACIÓN DE CARRETERAS ESTRATÉGICAS Son segmentos de la red o puentes ubicados en puntos de alta intensidad de tránsito pesado y se diseñaron para aumentar la resistencia, durabilidad y menor cantidad de intervenciones respecto al pavimento flexible. Por ello, sus obras de conservación y ampliación se tienen que resolver optimizando los recursos empleados, de tal forma que, a la vez que se maximiza la durabilidad de las reparaciones, se minimicen los impactos por molestias para lograr el mejor costo de oportunidad.

Longitud (km)

Cuota

960.0

Libre

1,343.9

Cuota

70.3

Libre

238.1

Carretera Municipal

26.4

EL ESTADO FÍSICO DE LAS CARRETERAS COMO ESTÁNDAR DE DESEMPEÑO CON UMBRAL DE ACEPTACIÓN La oportunidad de las intervenciones en función del estado físico es otro aspecto a tomar en cuenta, pues entre más deterioro mayor afectación se

62 27

Bueno

Regular

Malo

Muy malo

Total de observaciones

Muy bueno

1

2

3

4

6

5

7

8

9

IRI (m/km)

62 28

traslada a los usuarios y mayores son los costos de obra. Con base en lo anterior, en este análisis se estudió el estado físico de una muestra de 7559 puntos en la red de carreteras, observándose que una cantidad importante de tramos de concreto hidráulico y puentes se encuentran entre regular y mal estado de conservación.

Con ello, el análisis se convierte en un problema que debe resolverse en función de la optimización los recursos empleados, para que, mientras se maximiza la durabilidad de las obras de reparación, se minimizan también los impactos por molestias a los usuarios y la carga, gracias a obras de la menor duración posible.

ESTADO DEL ARTE EN PROGRAMACIÓN Y SELECCIÓN OPORTUNA DE ALTERNATIVAS PARA OBRAS DE MANTENIMIENTO Y MODERNIZACIÓN BAJO ESTÁNDARES DE DESEMPEÑO

¿ES SOCIOECONÓMICAMENTE RENTABLE Y JUSTIFICADA LA APLICACIÓN DE LOSAS DE CONCRETO HIDRÁULICO CON CEMENTOS DE FRAGUADO Y RESISTENCIA RÁPIDA PARA REPARACIÓN?

Las estrategias de mantenimiento basadas en sistemas de gestión de pavimentos están rindiendo buenos resultados en términos de calidad de servicio, seguridad y ahorros económicos, tanto para los usuarios como para los encargados de la operación y mantenimiento de las carreteras.

Los sistemas que monitorean la calidad del pavimento en función de umbrales mínimos de aceptación gozan actualmente de gran aceptación por parte de los usuarios, ya que se les garantiza la disponibilidad de las vías bajo los mejores estándares de servicio. Por su parte, los encargados de la ejecución de las obras ahorran importantes sumas de dinero cuando sus intervenciones son oportunas en tiempo y forma, y así se evita que las carreteras y puentes caigan en fases de aceleramiento del deterioro.

Cabe señalar que para las alternativas de intervención mayor, cuando éstas ya son impostergables, y obedeciendo a las mejores prácticas internacionales, los encargados de las obras no solo deben optar por las que les sean más económicas, sino que deben privilegiar las que sean socioeconómicamente más rentables. En dicho análisis, surge la obligación de considerar las pérdidas económicas que impactan negativamente a los usuarios mediante demoras por la duración de las obras.

La reparación de losas de concreto hidráulico es un excelente ejemplo de obras para las que la tecnología ya ha desarrollado productos que permiten acelerar su tiempo de ejecución. Si bien sus costos de construcción son diferentes, también los impactos económicos a los usuarios se pueden reducir en tanto están relacionados directamente con las molestias acumuladas durante los trabajos de construcción.

En particular, el tiempo de fraguado y obtención de resistencia hacen ruta crítica en la mayoría de obras de estas características, y alcanzan opciones de 8 días en modalidad convencional, como de obtención de resistencia acelerada, de hasta 6 horas.

Por ende, es menester evaluar las diferentes alternativas para la aceleración de las obras de mantenimiento con el objetivo de llevar a cabo la monetización de beneficios sociales por el uso de productos de fraguado y resistencia rápida, en comparación con otras tecnologías de aplicación de concreto en carreteras y autopistas, y la conveniencia de su aplicación bajo ciertos umbrales de condiciones de demanda y flujos, que se valoren con base en demoras menores para los usuarios.

La hipótesis de este análisis es que, por sus diferencias en costo, no en todos los casos se jus-

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

FIGURA: Esquema general

de gestión moderna de pavimentos.

tifica socioeconómicamente una u otra opción, sobre todo porque las demoras que se producen y las pérdidas económicas asociadas están fuertemente relacionadas con el volumen de tránsito, su densidad, así como la proporción de camiones de carga que circulan por la vía a reparar.

Red analizada

Tipo

Aforo promedio

% Camiones promedio

Federal

Cuota

18,897

30.9

Libre

19,318

23.2

Cuota

18,974

38.1

Libre

11,412

36.4

Carretera Municipal

13,356

36.5

Estatal

INCORPORACIÓN DE UN ANÁLISIS DETALLADO DEL COSTO DE LAS MOLESTIAS POR DEMORAS Para el efecto, en este análisis se llevaron a cabo cinco pasos para la evaluación: 1. Definir los costos de obra conforme al tipo de cemento a utilizar, ya sea de fraguado y resistencia rápida o estándar.

2. Identificar los tramos de concreto hidráulico y puentes cuyo estado físico, volumen de tránsito y porcentaje de vehículos pesados ameriten reparación.

3. Calibrar un modelo de microsimulación en el software VISSIM ® para estimar las pérdidas de capacidad, formación de filas y demoras.

4. Determinar el costo de las demoras en términos de valor del tiempo de los usuarios y de la carga.

5. Evaluar socioeconómicamente las alternativas del proyecto de obra cuantificando el valor económico de los beneficios sociales por el uso del cemento de fraguado rápido comparado con otras tecnologías.

Municipal

IDENTIFICACIÓN DEL UNIVERSO DE TRAMOS SUSCEPTIBLES DE EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS DE REPARACIÓN Se llevó a cabo un análisis de tramos de la red de análisis, y se identificaron tramos con aforos superiores a 25 000 veh/día, en los que la composición de vehículos pesados fuera mayor a 20 % en promedio.

LAS OBRAS DE MANTENIMIENTO Y MODERNIZACIÓN COMO ELEMENTOS PRESERVADORES DEL DESARROLLO Se analizó el costo de construcción para concreto MR48 a distintos periodos y considerando colocación en losas de 30 cm de espesor.

Los trabajos incluyen suministro y colocación del concreto, sello, corte, membrana de corte, así como señalamiento y todo lo necesario para la correcta ejecución. El precio por unidad de obra terminada es el siguiente:

62 29

M3 de concreto MR48 $6,000 4,850 $4,000

$2,000

$

1,780

1,890

2,000

2,110

28 días

14 días

7 días

3 días

6 hrs

Para una sección de 3.5 metros de ancho con este espesor de losa, los costos del concreto en un kilómetro de análisis serían los que se muestran en la tabla siguiente:

62 30

Fraguado

$ Concreto MR48

Diferencial respecto a fraguado rápido ($)

6 hrs

5´092,500

--

3 días

2´215,500

2´877,000

7 días

2´100,000

2´992,500

14 días

1´984,500

3´108,000

28 días

1´869,000

3´223,500

Conforme a estos costos, el diferencial entre la utilización de concreto de fraguado y resistencia rápida —elaborado con cemento belítico de sulfoaluminato de calcio (CBSA)— y el uso de concreto estándar es en promedio de prácticamente 3 millones de pesos por kilómetro.

Cabe señalar que este diferencial promedio se utilizará como parámetro de referencia para el análisis comparativo con los beneficios a usuarios por reducción de demoras.

No obstante, es preciso mencionar que el análisis se puede interpretar a través del costo de las demoras independientemente de la longitud de obra, lo cual se puede observar claramente en el caso de reparación de puentes, como adelante se expone.

Se utilizó para estimar el impacto en términos de las demoras ocasionadas por la duración de los trabajos, comparando un mismo proyecto de desvío de obra pero con diferentes tiempos de construcción, horarios de carriles cerrados, etc., para determinar el mayor costo de oportunidad en términos de eficiencia, ahorro económico y mitigación del impacto de la zona de obra.

Asimismo, se buscó evaluar la probabilidad de que ocurran incidentes y se eleven las emisiones de contaminantes por la congestión que producen las demoras, los cuales son graves problemas de tráfico.

Mediante un modelo determinístico, se corroboró la formación de colas y la estimación de las pérdidas temporales de la capacidad de la carretera por las obras de construcción y los impactos en el desempeño, mismos que derivan en más impactos negativos que positivos, por lo que es inminente la necesidad de disminuir el tiempo de duración de las obras para abatir las molestias a los usuarios y las pérdidas económicas por disrupciones en las cadenas logísticas y de distribución.

Cabe señalar que, en ejercicios previos, se ha documentado que casi el 30 % de las demoras ocurridas en las autopistas de peaje se consideran resultado de obras de reparación. Por lo tanto, la calibración y la validación de los datos mediante simulación son necesarias para garantizar la precisión de las estimaciones.

EVALUACIÓN DETALLADA DE LAS DEMORAS CON SOFTWARE DE MICROSIMULACIÓN Y ANÁLISIS DETERMINÍSTICO DE FORMACIÓN DE FILAS Las herramientas utilizadas fueron el software de microsimulación VISSIM®, que es ampliamente utilizado en la evaluación de impacto de zonas de obra.

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Foto: Mantenimiento de un carretera.

Herramienta de microsimulación para evaluar demoras.

MONETIZACIÓN DEL COSTO DE LAS DEMORAS POR TIEMPO DE OBRA Las demoras, tiempos extra de conducción, así como los sobrecostos de operación estimados con los modelos de simulación y determinación de filas fueron transformados a valor económico en términos de los parámetros oficiales que el Instituto Mexicano del Transporte ha definido para los viajes de negocio, de placer, así como de carga.

Valor del tiempo viaje de negocio ($/hr)

Valor del tiempo viaje de placer ($/hr)

Valor del tiempo de carga ($/ton/hr)

54.97

32.98

16.80

Fuente: Instituto Mexicano del Transporte, IMT 2018.

Para el caso del valor económico de las demoras, se procedió primeramente al establecimiento de parámetros de valor del tiempo de usuarios y valor del tiempo de la carga, a fin de monetizar las demoras en el escenario de utilización de un pro-

cedimiento y materiales con tiempo de realización de fraguado de 6 h, comparado con procedimientos de 3, 7, 14 y hasta 28 días de afectaciones a la operación de las vialidades.

La evaluación se enfoca en el efecto en costos de operación, tiempos de recorrido y demoras en reparación de losas de un tramo de autopista con aforo promedio de 20,000 veh/día y composición vehicular A=80 %, B=5 % y C=15 % en dos procedimientos constructivos.

El valor de las molestias para el nivel de aforo analizado es superior al diferencial de costo entre los procedimientos de fraguado y resistencia rápida, y de más de 3 días de interferencia parcial a la operación de la vialidad.

Por lo anterior, y a fin de estimar el rango de aforo para el que resulta más conveniente el uso del producto de fraguado y resistencia rápida, se realizó un análisis de sensibilidad comparando únicamente las opciones con el procedimiento de 3 días para siete diferentes niveles de aforo, de lo que resultó lo siguiente:

62 31

IDENTIFICACIÓN DEL NIVEL DE AFORO Y PORCENTAJE DE CAMIONES DE CARGA QUE HACEN ATRACTIVO EL USO DE CEMENTO DE FRAGUADO RÁPIDO EN OBRAS

Costo molestias (mdp) Aforo Fraguado 6 h

Procedimiento 3 días

20,000

0.2202

2.6493

25,000

0.2648

3.1854

30,000

0.3107

3.7362

35,000

0.3589

4.3138

40,000

0.4095

4.9218

50,000

0.5185

6.2298

60,000

0.6377

7.6599

ANÁLISIS DE COSTOS DE MOLESTIAS A USUARIOS (MDP) Comparativo entre dos procedimientos de reparación de losas de concreto.

(Autopista de 4 carriles, TPDA=20,000, A=80%, B=5, C=15%) Tiempo de reparación de losas de concreto en tramo <=1 km 6 horas

Día COV

62 32

3 días

7 días

0.1214 0.2202

0.8807

0.8807

0.8807

Tiempos Demoras 0.0149

Total

14 días

28 días

Total acumulado 0.8807

En este análisis de sensibilidad se aprecia que para tramos con aforos superiores a 20,000 veh/día, la aplicación de un procedimiento de fraguado rápido compensa el incremento de la inversión con el ahorro por disminución de molestias a los usuarios.

Lo anterior es un reflejo de la diferencia entre las afectaciones por costos de operación, tiempos de recorrido y demoras, pues cuando el aforo supera ese nivel de tránsito diario, suman más de 3 mdp, que es el diferencial aproximado entre la inversión con cemento de fraguado rápido con respecto al otro procedimiento constructivo y materiales que garanticen apertura de la operación en 3 días.

Cabe señalar que una combinación de mayor tránsito de camiones de carga da margen a que a pesar de no tener el aforo de 20,000 veh/día, se podría también obtener el ahorro mayor a la diferencia de costo.

1

0.0839

2

0.8839

0.8839

0.8839

0.8839

3

0.8848

0.8848

0.8848

0.8848

4

0.8839

0.8839

0.8839

Obtención de índices de rentabilidad social

5

0.8848

0.8848

0.8848

6

0.8858

0.8858

0.8858 0.8869

Se determinaron los índices de rentabilidad social asociados a la utilización de fraguado rápido a partir de la comparativa entre la inversión que representa la utilización de este procedimiento y el material de alta tecnología, considerando los ahorros en molestias respecto a otros procedimientos de mayor duración.

En el cuadro puede observarse que el procedimiento con el uso de fraguado y resistencia rápida es rentable, con TIR mayor a 10 %, cuando el procedimiento con el que se compara tiene una duración mayor a una semana, esto es, si se considera el límite inferior en el aforo para el cual se ha identificado mayor campo de aplicación (20,000 veh/día).

De hecho, el flujo de beneficios comparando con procedimientos de hasta 4 semanas de duración descontado al 10 % arroja una TIR de 19.82 % con valor presente neto de 3.41 mdp, lo que indica una alta rentabilidad del procedimiento con fraguado rápido.

7

0.8869

0.8869

8

0.8839

0.8839

9

0.8848

0.8848

10

0.8858

0.8858

11

0.8869

0.8869

12

0.8852

0.8852

13

0.8863

0.8863

14

0.8874

0.8874

15

0.8887

16

0.8839

17

0.8848

18

0.8858

19

0.8869

20

0.8852

21

0.8863

22

0.8874

23

0.8887

24

0.8839

25

0.8848

26

0.8858

27

0.8869

28

0.8852

TOTAL

0.2202

2.6493

6.1906

12.3908

24.7949

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

ANÁLISIS DE RENTABILIDAD SOCIOECONÓMICA DE LA INVERSIÓN

CONCLUSIONES

Determinación de beneficios Molestias procedim. normal

Días Inversión (mdp)

Molestias procedim. acelerado

Ahorros

Flujo neto

TIR (%)

1

$ 5.09

0.8807

0.22017

0.6605

-$4.4320

2

0.8839

0.8839

$0.8839

-80.06%

3

0.8848

0.8848

$0.8848

-44.25%

4

0.8839

0.8839

$0.8839

-21.85%

5

0.8848

0.8848

$0.8848

-8.45%

6

0.8858

0.8858

$0.8858

-0.07% 5.42%

7

0.8869

0.8869

$0.8869

8

0.8839

0.8839

$0.8839

9.14%

9

0.8848

0.8848

$0.8848

11.76%

10

0.8858

0.8858

$0.8858

13.65%

11

0.8869

0.8869

$0.8869

15.05%

12

0.8852

0.8852

$0.8852

16.10%

13

0.8863

0.8863

$0.8863

16.90%

14

0.8874

0.8874

$0.8874

17.52% 18.00%

15

0.8887

0.8887

$0.8887

16

0.8839

0.8839

$0.8839

18.38%

17

0.8848

0.8848

$0.8848

18.68% 18.92%

18

0.8858

0.8858

$0.8858

19

0.8869

0.8869

$0.8869

19.11%

20

0.8852

0.8852

$0.8852

19.27%

21

0.8863

0.8863

$0.8863

19.39%

22

0.8874

0.8874

$0.8874

19.49% 19.58%

23

0.8887

0.8887

$0.8887

24

0.8839

0.8839

$0.8839

19.65%

25

0.8848

0.8848

$0.8848

19.70%

26

0.8858

0.8858

$0.8858

19.75%

27

0.8869

0.8869

$0.8869

19.79%

28

0.8852

0.8852

$0.8852

19.82%

TIR

19.82%

VPN

$3.41

Costo molestia (mdp) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Aforo veh/día 0

10,000

20,000

30,000

Fragua max 6 h

40,000

50,000

Procedimiento 3 días

60,000

70,000

El análisis de costos de inversión, la estimación de los costos de operación y la monetización de las molestias a los usuarios de vialidades con superficie de concreto que se someten a trabajos de reparación de losas de concreto que implican la afectación parcial de la operación, demuestra que la inversión mayor que se tiene al aplicar un producto de concreto de fraguado y resistencia rápida, se amortiza plenamente con el ahorro de molestias a los usuarios.

Los beneficios a usuarios se generan a partir del menor tiempo en que se ven afectadas las condiciones operativas y, con ello, los costos generalizados de viaje integrados por los costos operativos, de tiempos de recorrido y el valor de las demoras.

El análisis de tramos de concreto que presentan aforos mayores a 20,000 veh/día, y que por lo tanto, son prospectos para analizar su afectación en mitigación de las molestias que se evitan con el uso de este concreto, se equipararan al diferencial en costos de inversión respecto a otros procedimientos; señalamos, entre otros, las autopistas México-Querétaro, Coatzacoalcos-Villahermosa, Lagos de Moreno-Guadalajara, Libramiento Noreste de Querétaro, Ramal a Nuevo Vallarta, Reforma Agraria-Puerto Juárez, San Luis PotosíMatehuala, T.C. (Oaxaca-Puerto Ángel)-Puerto Escondido, Tepic-Puerto Vallarta.

Un análisis interesante que surgió durante esta evaluación se refiere a puentes grandes de concreto, ya que se identificó que si bien no son tramos largos, si pueden producir el mismo nivel de demoras que los cierres de carril en carreteras, por lo que aquellos en los cuales no se pueda desviar el tránsito a caminos laterales, tienen el riesgo de ser muy disruptivos de las cadenas logísticas al no tener una ruta alterna competitiva.

62 33

MEJORAMIENTO DE LAS PROPIEDADES

MECÁNICAS DE UNA ARENA DE MÉDANO CON POLÍMERO NATALIA PÉREZ GARCÍA1 | PAUL GARNICA ANGUAS 2 Ingeniera Civil con maestría en Ciencias, línea terminal Mecánica de Suelos por la Universidad Autónoma de Querétaro.

Investigadora titular del área de Geomateriales del Instituto Mexicano del Transporte (IMT).

2 Ingeniero Civil de la Universidad Autónoma de México (UNAM) con estudios de maestría en Mecánica de Suelos. Doctor en Geomecánica por la Universidad de Joseph Fourier en Francia. Jefe de la División de Laboratorios del IMT. 1

INTRODUCCIÓN Para mejorar las propiedades de los materiales de construcción de carreteras, el ingeniero puede encontrar en el mercado infinidad de productos, que pueden catalogarse como aditivos tradicionales o no tradicionales. En los primeros se encuentran la cal, el cemento, el asfalto, el cloruro de sodio, etc. En los segundos, menos estudiados, se encuentran las enzimas, los organosilanos, los estabilizantes iónicos, los polímeros, etc. Una de las desventajas de algunos de los estabilizadores no tradicionales es que la mayor parte de la información disponible son videos de proyectos en los que se han aplicado, folletos que hacen alusión al mejoramiento de propiedades índice y mecánicas, etc. Sin embargo, se requieren estudios más contundentes que demuestren su efectividad, ya que existen algunos productos que trabajan bien con algunos suelos, pero no con otros (US Department of Agriculture, 2009).

En el Instituto Mexicano del Transporte, desde el 2008 se han realizado estudios a varios produc-

tos estabilizantes. Uno de éstos es un polímero producido por ingenieros mexicanos. En este artículo, los autores presentan los resultados de una investigación en la que una arena de médano se estabilizó con dicho polímero. Los resultados de las propiedades mecánicas se comparan con las propiedades de la arena natural bajo las mismas condiciones para evaluar la efectividad del aditivo.

MECANISMO DE ESTABILIZACIÓN DE LOS POLÍMEROS Los polímeros son generalmente acetato de vinil o copolímeros acrílicos suspendidos en una emulsión por surfactantes. El polímero encapsula las partículas de suelo y, cuando la emulsión de agua se evapora, se forman ligas que dejan una matriz de suelo-polímero.

Debido a que el mecanismo de estabilización primaria es la unión, el mejoramiento de la resistencia depende de la capacidad de cubrir adecuadamente las partículas, así como de las propiedades físicas del polímero. Por lo tanto, la estabilización con emulsiones de polímeros es adecuada para

62 35

materiales granulares, pero menos efectiva para suelos finos debido la alta área superficial. Los polímeros usados típicamente en la estabilización tienen resistencia excelente a tensión y flexión; producen ligas con excelente resistencia. Parecido a los cementos asfálticos, los polímeros son resistentes al agua, lo que los convierte en un material impermeabilizante para las partículas cubiertas y que ayuda a reducir la susceptibilidad al agua (Tingle et al., 2007).

PROPIEDADES DE LA ARENA DE MÉDANO La arena de médano utilizada en esta investigación se muestreó en el estado de Veracruz. Sus propiedades índice se resumen en la Tabla 1. De acuerdo con sus propiedades, el suelo se clasificó como arena limosa mal graduada (SP-SM), que es una arena muy fina, pues los diámetros de partícula se encuentran entre 0.1 y 1 mm (Figura 1).

Característica 62 36

PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES DE PRUEBA Los especímenes de prueba con y sin polímero se compactaron con un contenido de agua de 13 % y un peso volumétrico (gm) de 18.5 kN/m3. Para la mezcla suelo-agua-polímero, el agua de compactación estaba constituida por 5 % agua y 8 % polímero. Es decir, el polímero sustituye una parte del agua de compactación.

El procedimiento de compactación no se pudo realizar de forma dinámica porque, al extraer el espécimen del molde, éste se desintegraba debido a la nula cohesión de la arena. Por esto se usó el compactador giratorio para poder preparar los cilindros como lo indica la Figura 2.

Valor

Clasificación SUCS

SP-SM

Límite líquido (%)

NP

Límite plástico (%)

NP

Índice de plasticidad (%)

NP

Pasa malla No. 200 (%)

6.9

(a)

Porciento que pasa

100 80 60 40 20

(b)

0

0.01

0.1

1

10

Tamaño de partícula (mm)

(c) FIGURA 1. Resumen de las propiedades índice de

la arena, la curva granulométrica y una imagen del material.

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

FIGURA 2. (a) Agregando la solución agua-polímero; (b) Mezcla colocada en molde del compactador giratorio y; (c) Espécimen al final del proceso de compactación.

En el compactador giratorio, la velocidad, el ángulo de giro, la presión vertical y el número de giros se establecieron en valores de 30, 1.25 grados, 300 kPa y 300 giros, respectivamente.

Las dimensiones promedio de los cilindros fueron 10.2 cm de diámetro promedio y 22.1 cm de altura.

ACONDICIONAMIENTO DE LOS CILINDROS CON Y SIN ADITIVO

(a)

Para llevar a cabo la evaluación de un aditivo estabilizante no existe un procedimiento estándar. En el Instituto Mexicano del Transporte se tiene uno con el cual se evalúan todos los aditivos, y éste indica que se deben llevar a cabo pruebas de compresión simple, módulo de resiliencia y deformación permanente en muestras almacenadas, secadas y humedecidas a diferentes tiempos.

Respecto a las pruebas almacenadas, éstas se compactan, se envuelven en plástico y se guardan durante 7, 14 o 28 días. Por otro lado, algunas se secan al ambiente durante 7, 14 o 28 días; otras, durante 7, 14 o 28 días y posteriormente se humedecen 14 días (Figura 3). Después del secado o humedecimiento, las muestras se almacenan durante 14 días para que el agua se vuelva a redistribuir en todo el cilindro. Para finalizar, las muestras se ensayan en la prueba correspondiente.

(b)

En esta prueba, la muestra se colocó en un marco y se aplicó carga hasta alcanzar la falla. Para esta investigación, la carga se aplicó a una velocidad de 1.2 %/min.

La Figura 4 muestra los resultados de resistencia en compresión simple de los especímenes con y sin polímero que se secaron a tres tiempos. La figura ilustra claramente que la arena, al ser estabilizada con este polímero, sí incrementa su resistencia de forma importante. Además, el tiempo de secado es importante, ya que al permitir 7 o 14 días de secado, sí hace una diferencia en la resistencia del material. Pero, al parecer, permitir más de 14 días de secado ya no hace que la resistencia tenga una diferencia importante.

(b) Humedecimiento de muestras.

Con 8 % polímero Resistencia en compresión simple (kg/cm2)

RESISTENCIA EN COMPRESIÓN SIMPLE

FIGURA 3. (a) Secado de muestras;

Suelo natural

20 15 10 5 0 7

14

28

Tiempo de secado (días)

FIGURA 4. Curvas esfuerzo-deformación de los especímenes que se secaron.

Otra de las variables importantes en el estudio de la resistencia es el efecto del humedecimiento del material. La Figura 5 muestra, en primer lugar, dos fotografías en donde se aprecia que el suelo natural colapsa al humedecerse, mientras que los especímenes con polímero se mantienen estables y, además, posterior al humedecimiento, aún presentan cierta resistencia, como lo indica la Figura 5c.

62 37

señalar que en esta comparativa sólo se utilizó el módulo obtenido con un confinamiento de 14 kPa y un esfuerzo desviador de 28 kPa, ya que la prueba proporciona 16 valores de módulo de resiliencia.

Suelo natural

Suelo con 8 % polímero

7

14

Módulo de resiliencia (MPa)

300 250 200 150 100 50 0

28

Tiempo de secado (días)

FIGURA 6. Módulos de resiliencia de especímenes de

arena con y sin polímero. Muestras que se secaron durante 7, 14 y 28 días.

En esta prueba también se evaluaron especímenes (que contenían el polímero) secados y humedecidos. Los resultados indican que, aun cuando los especímenes se humedecen, conservan cierta cantidad de rigidez que se refleja en el módulo de resiliencia. El material natural no se pudo ensayar en condiciones humedecidas.

62 38

300 Módulo de resiliencia (MPa)

Resistencia en compresión simple (kg/cm2)

Suelo con 8 % de polímero 20 15 10 5 0

250 200 150 100 50 0

7S-14H

14S-14H

28S-14H

Tiempo de secado - tiempo de humedecimiento (días)

7S-14H 14S-14H 28S-14H Tiempo de secado-tiempo de humedecimiento (días)

FIGURA 5. (a) Muestra de suelo natural durante humedecimiento, y (b) Muestras de suelo-polímero durante el humedecimiento (c) Resistencia de muestras secadas durante 7, 14 o 28 días y humedecidas por 14 días.

FIGURA 7. Módulos de resiliencia de especímenes de

MÓDULO DE RESILIENCIA

DEFORMACIÓN PERMANENTE

El módulo de resiliencia de especímenes a los que se les permitió secado nuevamente indica que la arena que tiene el polímero presenta valores de módulo de resiliencia mayores con respecto a los especímenes de suelo natural (Figura 6). Cabe

Para las pruebas de deformación permanente no existe un procedimiento definido, por lo que se realizaron las pruebas de deformación mediante la aplicación de 20 000 ciclos de carga con un esfuerzo desviador de 132.5 kPa y 14 kPa de confinamiento.

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

arena con polímero. Muestras que se secaron durante 7, 14 y 28 días; posterior al secado, se humedecieron durante 14 días.

La Figura 8 indica la deformación permanente de especímenes con y sin polímero y secados durante 7 y 14 días. Estos datos muestran que el suelo con polímero presenta una deformación permanente muy por debajo de la que puede presentarse en los especímenes de suelos natural.

FIGURA 8. Deformación permanente de especímenes

con y sin polímero.

Deformación permanente en el ciclo 20,000 (%)

Suelo natural

Suelo con 8 % polímero

0.40

Por otro lado, se pudo constatar que, al humedecerse, el suelo natural se desintegra, por lo que no se pudieron realizar pruebas con especímenes humedecidos. Caso contrario, los especímenes que tienen polímero retienen parte de su rigidez a pesar de someterse a humedecimiento.

Es importante señalar que, por cuestiones de espacio, este artículo no muestra todos los resultados del estudio. Sin embargo, en breve, se publicará el informe completo en una de las publicaciones del Instituto Mexicano del Transporte.

0.30

BIBLIOGRAFÍA

0.20

Santoni, R., Tingle, J., y Nieves, M. (2005). “Accelerated strength improvement of silty sand using nontraditional additives”. TRB 2003. Annual Meeting CD-ROM. August, 2002.

Swain, K. (2015). Stabilization of soil using geopolymer and biopolymer. Master thesis. Department of Civil Engineering. National Institute of Technology. Rourkela.

Stabilization Selection Guide for Aggregate and native-surfaced low volume roads. U.S. Department of Agriculture. Forest Service, 2009.

Tingle, J.S., Newman, J. K, Larson, S. L. Weiss, C.A., & Rushing, J. F. (2007). “Stabilization Mechanism of Nontraditional Additives”. TRR. Journal of the Transportation Research Board, 1989-2(1), 59-67.

Informe final del Proyecto IE-15/17. Evaluación del aditivo tecnosoil.

Segunda fase.

0.10 0.00 7S 14S Tiempo de secado (días)

CONCLUSIONES Los resultados anteriores muestran que la arena mejora sus propiedades de rigidez cuando se estabiliza con 8 % del polímero en estudio. Esto se pudo demostrar con pruebas como resistencia en compresión simple, módulo de resiliencia y deformación permanente.

PÁGINAS WEB 1.

2.

http://www.mde.state.md.us/programs/Permits/WaterManagementPermits/WaterDischargePermitApplications/Documents/GDP%20Mineral%20Mine/15MM/EPA%20Guidance%20 (15MM)/EPA%20Guidance%20Polymer%20Use.pdf http://polec.com.mx/portfolio/tecnosoil

Clemente Poon, ingeniero norteño de origen asiático, que se inició en la Secretaría como residente de Conservación, siempre en el norte del país, en Sinaloa y Baja California principalmente, es llamado por primera vez a que se presente en las oficinas de la Dirección de México y aborda un taxi y le dice al chofer: -Pol favor, quielo que me lleve al Centlo SCT en las calles de Chola y Lázalo Cáldenas.

El taxista toma rápidamente el circuito interior y lo conduce a la dirección solicitada después de hacer una serie de recorridos complicados para hacer un poco de tiempo. Al llegar a su destino, indica al pasajero: Ya llegamos señor.

Clemente pregunta: -¿Cuánto debo?

-Son ochocientos pesos, contesta el zorro taxista.

Clemente molesto, hace el pago y dice entre dientes: -Nomás le oyen el acento nolteño y le coblan a uno lo que quielen. Muy calo.

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

62 39

62 40

VĂ?AS TERRESTRES 62 noviembre-diciembre 2019

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

PALABRAS DE: DIANA ALEJANDRA LÓPEZ VERA Edad: 33 años Egresada de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)

Mi nombre es Diana Alejandra López Vera. Tengo 33 años y trabajo en Rocher Ingeniería. Estudié una primera licenciatura en Física y Matemáticas en la Escuela Superior de Física y Matemáticas del IPN, y después, Ingeniería Civil en la UNAM, con especialidad en Geotecnia. Actualmente estoy por concluir un diplomado en costos en la construcción.

Cuando estaba en el séptimo semestre en la carrera de ingeniería, el profesor de Geotecnia nos mandó a un congreso sobre la materia, y ahí conocí al Ing. José Luis Rocher, director de Rocher Ingeniería. Hice mi servicio social en laboratorios de la Facultad de Estudios Superiores Aragón de la UNAM. Empecé en Rocher Ingeniería como laboratorista, y después pasé por Analista Geotécnico, Georradares y Planeación para licitaciones; actualmente estoy en el área de equipos especiales.

ESTUDIO DE SUELO Para poder edificar o hacer una carretera se necesita conocer las condiciones en las que se encuentra el suelo; es importante saber si es blando o de roca, el tipo de carretera que se construirá, las características mecánicas y físicas del suelo, y todo lo que se pueda mediante muestras. Cualquier ingeniero civil puede revisar el estudio de suelo, pero para interpretarlo es importante que lo haga un especialista en geotecnia. Necesitas tener

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habilidad para entender la conformación de los suelos, intuición, ingenio, los conocimientos necesarios y correctos.

Lo mejor de mi trabajo es que estoy en todos lados. Soy muy inquieta y me gusta estar buscando cursos en línea, soy adicta al conocimiento. Además, tengo la facilidad de estar en DIVERSAS áreas de la empresa.

ACTIVIDADES DÍA A DÍA

62 42

Los días de laboratorio siempre son distintos. Como estoy en los equipos especiales, nunca tengo un proyecto en específico, sólo cuando se requiere un estudio me piden apoyo, y lo que hago es realizar metodologías, análisis e informes. Mi horario es de 9:00 a 8:00 pm.

En cuanto a los días que hay que estar en campo, depende de la complejidad del proyecto, y pueden ser desde dos días hasta meses. Si salgo con la unidad avanzada, hay que recorrer muchos kilómetros de carretera para trasladarse a la zona.

Utilizo georradadres, escáners para estructuras y otras herramientas.

En mi trabajo enfrento distintos retos, por ejemplo, que no se pueden tener absolutamente todos los datos necesarios, puesto que no es posible perforar cada metro. Nos apoyamos mucho en la geofísica, pero nunca hay una certeza del 100 %, y por eso, creo, es importante la intuición. Un Ingeniero Civil debe tratar de mantener la seguridad, y es una responsabilidad muy grande.

PROYECTOS RECIENTES Entre mis proyectos recientes está una carretera en Monterrey, donde tuvimos que realizar un análisis CON GEORRADAR para revisar la estructura del pavimento de esa carretera, específicamente por cuántas capas está conformada y sus espesores. Fue un reto porque debíamos obtener mucha información en muy poco tiempo, y esos datos eran necesarios para el mantenimiento de ésta. Tuvimos que trabajar de noche por el estudio del láser para obtener la macrotextura. ¡Me gusta trabajar de noche! Siempre tenemos una unidad piloto que nos cuida.

VÍAS TERRESTRES 62 noviembre-diciembre 2019

MEDIDAS DE SEGURIDAD A LA HORA DE TRABAJAR Si estamos fuera de la camioneta es lo de siempre: cascos, botas, chaleco y que los demás sepan dónde estarás trabajando por si llega a pasar algo.

Todos debemos estar en sintonía.

En carreteras, hay que contar con los señalamientos adecuados para que los demás conductores tomen sus precauciones.

Para la supervisión del proyecto se asigna un coordinador de proyecto y un jefe de área, después pasa al proyectista para su aprobación.

CAPACITACIÓN Si ofreces un servicio de calidad tienes que tener gente de calidad. Por la cantidad de trabajo, la capacitación no es muy constante, pero me mantengo actualizada tanto como puedo, pues trabajo con nuevas tecnologías y tengo que estar al día, conocer el mercado.

Rocher desarrolla cosas, no sólo aplica. Rocher está enfocado a las necesidades de toda la industria. El eslogan de la compañía es Pasión por la ingeniería.

EL FUTURO Me gustaría seguir en la empresa, pero mis expectativas personales son muy altas. Me gustaría hacer algo relevante a nivel internacional.

Trabajo hay para todos, y también para geotecnistas. A los recién egresados les digo que, lo más importante, es que sepan qué quieren hacer.

Muchas veces no saben qué quieren, y por eso no saben dónde buscar. Eso es lo primero que deben tener claro.

La carrera de ingeniería es muy importante, no es algo que se pueda tomar a la ligera. Los conocimientos son fundamentales: la ingeniería es la madre de todas las carreras, porque muchas vidas dependen de lo que nosotros construimos.

Apoyamos en el sismo de 2017, fue muy fuerte, pero también de gran aprendizaje.

PLAN ESTRATÉGICO DE PIARC 2020-2023 ÓSCAR DE BUEN RICHKARDAY Ingeniero civil y maestro en Ciencias con especialidad en Transporte. Presidente de la PIARC en el periodo 2013-2016.

62 44

El pasado 4 de octubre, el Consejo de la Asociación Mundial de la Carretera aprobó el Plan Estratégico 2020-2023, mismo que orientará los trabajos de la Asociación durante el ciclo cuatrienal que comenzará el 1 de enero de 2020. Como cada cuatro años, el Plan es la culminación de un proceso que se inicia con una consulta a la membrecía de la asociación, administraciones carreteras nacionales, organismos multilaterales activos en el sector vial, instituciones financieras involucradas en proyectos de infraestructura carretera, expertos temáticos y otras organizaciones relacionadas. El Plan da continuidad a los trabajos realizados por la Asociación durante el ciclo anterior, recoge y clasifica temas que preocupan a los principales actores del sector carretero en todo el mundo e identifica una serie de cuestiones que la Asociación se encargará de desarrollar durante el periodo 2020-2023 mediante sus comités técnicos y grupos de trabajo.

El Plan parte del reconocimiento de que las carreteras son el principal activo del sistema de transporte de la mayoría de los países, que desempeñan un rol fundamental para el crecimiento económico y la generación de beneficios sociales y que enfrentan retos significativos para funcionar correctamente. Por la relevancia de las carreteras para el desarrollo sustentable de los países, el Plan busca asimismo generar información y conocimientos que apoyen a administraciones viales preocupadas por implantar políticas y procedimientos eficaces para financiar, desarrollar, operar y mantener las carreteras y sistemas viales.

VÍAS TERRESTRES 62 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019

Entre los múltiples retos que las carreteras enfrentan para continuar atendiendo los requerimientos sociales, económicos y ambientales de la actualidad y mitigar los riesgos financieros y de gestión implícitos en la creación, renovación y mantenimiento de activos carreteros de todo tipo ante crecientes restricciones presupuestales en el sector público, destacan el rápido crecimiento de las ciudades en todo el mundo, el mejoramiento de la seguridad vial y la necesidad de proteger los activos carreteros contra eventos naturales derivados del cambio climático y potenciales actos terroristas, así como la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y desarrollar mecanismos para aprovechar avances tecnológicos como por ejemplo, la capacidad de procesamiento masivo de datos y los nuevos materiales, reciclados e innovaciones disponibles en la actualidad.

En ese contexto, el Plan Estratégico 2020-2023 ha agrupado los asuntos de interés en cuatro temas estratégicos que comprenden las actividades de los 17 comités técnicos, 5 grupos de trabajo y 2 comités transversales, que llevarán a cabo las actividades de la Asociación. Los temas son los siguientes:

· TE1: Administración de carreteras · TE2: Movilidad · TE3: Seguridad y sustentabilidad · TE4: Infraestructura resiliente

Por tema estratégico, la agrupación de los comités técnicos y grupos de trabajo será la siguiente: TE1: Administración de carreteras

TE3: Seguridad y sustentabilidad

TE2: Movilidad

TE4: Infraestructura resiliente

Comités técnicos 1.1 Desempeño de administraciones de transporte

2.1 Movilidad en zonas urbanas

3.1 Seguridad vial

4.1 Pavimentos

1.2 Planeación de infraestructura carretera y de transporte

2.2 Accesibilidad y movilidad en el medio rural

3.2 Vialidad invernal

4.2 Puentes

1.3 Finanzas y contratación

2.3 Carga

3.3 Gestión de activos

4.3 Obras de tierra

1.4 Cambio climático y resiliencia de la red carretera

2.4 Operación de redes carreteras/ITS

3.4 Sustentabilidad ambiental

4.4 Túneles

1.5 Gestión de desastres Grupos de trabajo 1.1 Proyectos bien preparados

2.1 Impacto de nuevas opciones de movilidad en la infraestructura y el transporte carretero

3.1 Protección de la infraestructura de transporte

4.1 Estándares de diseño de carreteras

2.1 HDM-4 Comité de terminología Comité de estadísticas del sector vial

El Plan Estratégico también contiene los términos de referencia que desarrollará cada uno de los comités técnicos y grupos de trabajo durante el periodo 2020-2023, así como orientaciones para la adecuada realización de sus trabajos. Como es costumbre, cada comité estará bajo la dirección de un experto reconocido en el tema que fungirá como presidente y que será asistido por tres secretarios, respectivamente anglo, franco e hispanoparlantes.

Durante las próximas semanas, la asociación solicitará al primer delegado de cada país miembro (en el caso de México, al Ing. Roberto Aguerrebere, director general del Instituto Mexicano del Transporte) que proponga hasta dos expertos nacionales para cada comité y grupo de trabajo, con objeto de que éstos colaboren en las actividades que el comité llevará a cabo durante el ciclo. La experiencia adquirida por México en las actividades de PIARC indica que la incorporación de nuestros expertos a los trabajos de los comités es altamente benéfica, tanto para las actividades profesionales que desempeñan en el sector público o en el privado, como para su propio desarrollo profesional.

62 45

BITÁCORA EVENTOS PASADOS 29 DE AGOSTO DE 2019 TOMA DE PROTESTA DE CAPÍTULO ESTUDIANTIL ESIA ZAC Se llevó a cabo la toma de protesta a los alumnos de la ESIA ZAC que conforman la II Mesa Directiva del Capítulo Estudiantil quedando como presidente, Osvaldo Ambrosio Méndez.

La primera actividad que realizaron es una visita técnica a las obras del tren interurbano México-Toluca (ver pag. 14).

Rubio Ávalos, delegado entrante de la XII Mesa Directiva y Raphael Barraza Mariscal, representante de la Junta de Honor y Justicia.

Como invitados especiales estuvieron los ingenieros: Horacio Zambrano Ramos, presidente de la VI Mesa Directiva de la AMIVTAC y socio de honor; José Villagómez Pérez, presidente de la V Mesa Directiva de AMIVTAC Jalisco y Delfino Jesús Saldaña Echevarría, presidente de la VII Mesa Directiva de AMIVTAC Jalisco.

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13 DE SEPTIEMBRE DE 2019 CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC JALISCO En cumplimiento al Capítulo V, Artículo 45, Fracción 3 del Estatuto de la AMIVTAC, que a la letra dice: En ausencia definitiva del delegado estatal, el primer subdelegado así identificado desde la elección, asumirá la dirección de la delegación hasta completar el periodo correspondiente.

El 13 de septiembre de 2019 en Asamblea Estatal Extraordinaria, el Ing. Luis Humberto Ibarrola Díaz, presidente de la XXIII Mesa Directiva de la AMIVTAC, tomó protesta al Ing. Ernesto Rubio Avalos, quien a la fecha era el primer subdelegado, como nuevo delegado de la AMIVTAC Jalisco, en sustitución por ausencia definitiva del Ing. Armando Ballesteros Merlos que había tomado posesión el pasado mes de marzo.

Estuvieron en el presídium el Ing. Luis Humberto Ibarrola Díaz, el Ing. Salvador Fernández Ayala, delegado de la XI Mesa Directiva; Armando Ballesteros Merlo delegado saliente de la XII Mesa Directiva; Ernesto

20 DE SEPTIEMBRE DE 2019 CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC CHIHUAHUA Se contó con la presencia del Lic. Javier Corral Jurado, Gobernador Constitucional del estado de Chihuahua y los ingenieros, Francisco Raúl Chavoya Cárdenas, representante personal del Subsecretario de Infraes-

tructura de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes; Luis Humberto Ibarrola Díaz, presidente de la XXIII Mesa Directiva de la AMIVTAC; Julio César Huerta Flores, director general del Centro SCT Chihuahua; Francisco López Silva, delegado saliente; Jimmy Azarías Dzul Góngora, delegado entrante; Arturo Dávila Dozal, presidente del comité directivo del CMIC de Chihuahua; M.E. Luis Alberto Fierro Ramírez, rector de la Universidad Autónoma de Chihuahua y Jorge Luis González Mendoza, presidente del Colegio de Ingenieros Civiles de Chihuahua.

El Ing. López presentó su informe de gestión, destacando la XXII Reunión Nacional en el 2018, cuya sede fue la ciudad de Chihuahua.

El Ing. Dzul presentó su Plan de Trabajo para el bienio 2019-2021 y aprovechó para solicitar al C. Gobernador la donación de un terreno para la construcción de oficinas de la delegación AMIVTAC en Chihuahua lo cual aceptó.

El Ing. Alfredo Bonnín Arrieta, presidente de la VII Mesa Directiva de la AMIVTAC, presentó la conferencia con el tema: “Desarrollo de la Red Carretera Nacional e Intervención de los Ingenieros de las Vías Terrestres en el Desarrollo”, acto seguido el Ing. Ibarrola le entregó un merecido reconocimiento por su trayectoria profesional.

25 DE SEPTIEMBRE DE 2019 CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC ESTADO DE MÉXICO Se llevó a cabo el cambio de la Mesa Directiva de AMIVTAC Estado de México. El nuevo delegado es el Ing. Ismael Martínez Martínez.

La toma de protesta estuvo a cargo del Ing. Luis Humberto Ibarrola Díaz, presidente de la XXIII Mesa Directiva de la AMIVTAC, acompañado en el presídium por los ingenieros Santiago Rico Galindo, director general del Centro SCT Estado de México; Amador Ortega Hernández, delegado saliente; Raúl Vera Noguez, presidente del Colegio de Ingenieros Civiles del Estado de México; Alejandro Verduzco Murillo en representación del presidente municipal de Toluca y Mario Vallejo Valdés, presidente de la Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción del Estado de México.

El Ing. Martínez presentó su Programa de Trabajo para el bienio 2019-2021.

27 DE SEPTIEMBRE DE 2019 CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC GUANAJUATO El 27 de septiembre, el Dr. Luis Enrique Mendoza Puga tomó protesta como titular en la delegación AMIVTAC Guanajuato en sustitución del Ing. Secundino Parra Moreno.

La toma de protesta de la nueva mesa directiva, estuvo a cargo del Ing. Luis Humberto Ibarrola Díaz, presidente de la XXIII Mesa Directiva de la AMIVTAC. Acompañando en el presídium estuvieron los ingenieros: Jorge Luis Alvarado Monzón, subsecretario de Infraestructura Vial representante de Tarsicio Rodríguez, secretario de Infraestructura, Conectividad y Movilidad del estado de Guanajuato, Salvador Fernández Ayala, director general de Conservación de Carreteras en

representación de Cédric Iván Escalante Sauri, subsecretario de Infraestructura de la SCT, Clemente Poon Hung, presidente de la Comisión de Honor y Justicia de la AMIVTAC, Ernesto Jauregui Azomoza, director general del Centro SCT Guanajuato y el Dr. Mendoza Puga delegado entrante.

El Dr. Mendoza presentó el Plan de Trabajo para el bienio 2019-2021, solicitando a los integrantes de su mesa directiva el apoyo y colaboración para el cabal cumplimiento del Plan de Trabajo.

En su presentación el Ing. Ibarrola ofreció todo el apoyo de AMIVTAC Nacional y los conminó a dar el esfuerzo adicional a sus actividades diarias que esta nueva responsabilidad requiere.

EVENTOS PRÓXIMOS 25-29 NOVIEMBRE, 2019 XXCILA CONGRESO IBERO LATINOAMERICANO DEL ASFALTO Retos y oportunidades en el mundo del asfalto Guadalajara, Jalisco Asociación Mexicana del Asfalto

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