ASFÁLTICA #78

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ABRIL-JUNIO 2024 ISNN 007-2473

Iniciativas para mejorar la sostenibilidad en la producción de mezclas asfálticas | Evaluación del sistema CASAA en frío como alternativa sustentable de conservación de pavimentos en México | Guía integral de seguridad vial para trabajadores en la auscultación de pavimentos (primera parte) | Manual de señalización y dispositivos para el control del tránsito en calles y carreteras | Pasos para fauna | SMA como capa de rodadura en autódromo, un caso de éxito | Análisis de costo de ciclo de vida de pavimentos en autopistas de cuota

SUMARIO Presidente

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Mauricio Centeno Ortiz

COMITÉ CONSTRUCCIÓN Y MAQUINARIA

Iniciativas para mejorar la sostenibilidad en la producción de mezclas asfálticas

Vicepresidentes Francisco Javier Moreno Fierros J. Jesús Martín del Campo Limón Fernando Martín del Campo Aviña

23

Secretario

Evaluación del sistema CASAA en frío como alternativa sustentable de conservación de pavimentos en México

Vinicio Andrés Serment Guerrero Tesorero Víctor Hugo Flores Campos

COMITÉ MATERIALES ASFÁLTICOS

33

Consejeros

COMITÉ SEGURIDAD VIAL

Guía integral de seguridad vial para trabajadores en la auscultación de pavimentos (primera parte)

Horacio Delgado Alamilla Reyes Martínez Cordero Domingo Pérez Madrigal Roberto Hernández Domínguez Carlos Alberto Flores Villalobos

43

Israel Sandoval Navarro

Manual de señalización y dispositivos para el control del tránsito en calles y carreteras

Rosemberg Reyes Ramírez Juan Adrián Ramírez Escobar Comité de vigilancia Luis Guillermo Limón Garduño

COMITÉ SEGURIDAD VIAL

63

Raúl Güitrón Robles

ESPACIO SICT

Pasos para fauna

Hugo Bandala Vázquez

67

Comisión de honor Verónica Flores Déleon

APORTACIONES

SMA como capa de rodadura en autódromo, un caso de éxito

Raymundo Benitez López Jorge Alarcón Ibarra Director General Raúl Vicente Orozco Escoto asfaltica@amaac.org.mx

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APORTACIONES

Análisis de costo de ciclo de vida de pavimentos en autopistas de cuota

www.amaac.org.mx

Pavimentando el camino hacia un futuro sostenible

ASFÁLTICA, año 19, núm. 78, abril-junio 2024, es una publicación trimestral editada por la Asociación Mexicana del Asfalto, A.C.,

Producción editorial

Camino a Sta. Teresa 187, Parques del Pedregal, Tlalpan, 14010, Ciudad de México. Tel. +52 55 5606 7962, asfaltica@amaac.org.mx.

CODEXMAS, S. de R.L. de CV.

Editor responsable: Raúl Vicente Orozco Escoto. Reservas de Derechos al uso exclusivo Núm. 04-2013-012513385100-102, ISSN: 2007-2473. Licitud de Título Núm. 13611, Licitud de Contenido Núm. 11184, ambos otorgados por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso sepomex Núm. PP09-1532. Este número se terminó el 31 de marzo de 2024 en su versión impresa y digital. • Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Queda estrictamente prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización.

EDITORIAL Estimados amigos lectores de nuestra revista Asfáltica, este XIII Consejo Directivo y, en general, la comunidad AMAAC sabemos que estamos viviendo tiempos difíciles en nuestra industria con la cancelación de las licitaciones correspondientes al Programa Nacional de Conservación de Carreteras 2024. Sin embargo, tenemos la certeza de que la única manera de sobreponernos es continuar trabajando de manera honesta, entregada y haciendo las cosas bien, como siempre lo hemos hecho; así seguiremos demostrando con hechos que somos un gremio que trabaja para servir a México.

Con el objetivo de apoyar a nuestros socios y motivar la integración de nuevos asociados, AMAAC brindó descuentos en la renovación de la membresía para el 2024, igualmente continuará abierta la inscripción para nuevos miembros durante todo el año.

Además, se dio apertura al registro para la participación de los socios en los comités técnicos de la AMAAC, los cuales son: 1. Materiales asfálticos, 2. Mezclas asfálticas, 3. Materiales reciclados, 4. Control de calidad y supervisión, 5. Construcción y maquinaria, 6. Seguridad vial, 7. Gestión y evaluación de pavimentos, 8. Impulso profesional y 9. Sostenibilidad y descarbonización.

El Comité de Gestión y evaluación de pavimentos llevó a cabo el primer curso en línea de este año, denominado Gestión para la preservación de pavimentos, los días 8, 9, 15 y 16 de febrero. El curso integró los siguientes tópicos: estudio geotécnico, evaluación estructural y funcional, inspección e inventario de obras de drenaje, análisis del costo de ciclo de vida, alternativas y diseño del programa de conservación y dictamen técnico. Se tuvo la participación de 169 inscritos, lo cual nos llena de satisfacción. ¡Gracias a los participantes y, en particular, al comité de Gestión y evaluación de pavimentos!

Como cada año, se llevará a cabo una serie de cursos dirigidos a laboratoristas. En esta ocasión se realizó el primer curso del año en la Categoría Agregados, del 20 al 23 de febrero. Se contó con la colaboración del Instituto Mexicano del Transporte de la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes.

El 16 de febrero se publicó la convocatoria para exponer los trabajos técnicos que se presentarán en el VIII Seminario Internacional

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del Asfalto, el cual tendrá lugar del 9 al 11 de octubre de 2024 en la ciudad de Monterrey, Nuevo León. El tema central del evento es Estrategias para la sostenibilidad en la industria del asfalto. En esta ocasión se eligió Monterrey como nuestro gran anfitrión, ya que es una ciudad llena de ventajas para la realización de eventos, con una gran oferta cultural, de recintos, gastronómica y de entretenimiento.

Como parte del trabajo de los Comités Técnicos de esta Asociación, en esta edición de la revista encontrarán el artículo denominado Iniciativas para mejorar la sostenibilidad en la producción de mezclas asfálticas, elaborado por el Comité Técnico de Construcción y maquinaria, donde se plantean mejoras a los métodos de producción de materiales y procesos de mezclas asfálticas, respetando el medioambiente. Esta investigación y análisis se basa en la experiencia europea y asiática.

El Comité Técnico de Materiales asfálticos presenta el artículo Evaluación del sistema CASAA en frío como alternativa sustentable de conservación de pavimentos en México, siendo insistentes en buscar alternativas que disminuyan emisiones de bióxido de carbono y por ende reduzcan el daño al medioambiente. Esta investigación y análisis demuestra que las características de CF y MTX mejoran con respecto a la condición inicial del pavimento existente, gracias a la aplicación del CASAA-F. El Comité Técnico de Seguridad vial nos ofrece en esta edición dos artículos: 1) Manual de señalización y dispositivos para el control del tránsito en calles y carreteras; y 2) Guía integral de seguridad vial para trabajadores en la auscultación de pavimentos, primera parte.

También se encuentra el artículo SMA como capa de rodadura en autódromo, un caso de éxito, el cual explica los análisis previos a la repavimentación de un autódromo en el Estado de México, el diseño de la mezcla asfáltica utilizada y el proceso constructivo con las adecuaciones necesarias para que la calidad superficial y homogeneidad de la mezcla resultaran en una pista cómoda y segura para los pilotos.

Por su parte, la Vicepresidencia técnica presenta un valioso artículo titulado Análisis de costo de ciclo de vida de pavimentos

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en autopistas de cuota, que explica la importancia de la aplicación de nuevas tecnologías en la conservación de la red de autopistas, que permiten una recuperación parcial o total de los materiales que conforman los pavimentos existentes.

Esta edición coincide con el lanzamiento de la plataforma AMAAC en línea, un sitio en el ciberespacio donde se ofrece capacitación especializada, a distintos niveles, impartida por expertos reconocidos en la industria del asfalto.

En la última semana del mes de marzo, se llevaó a cabo el World of Asphalt en Nashville, TN, Estados Unidos. Un evento de gran envergadura que reúne a profesionales de la industria del asfalto de Estados Unidos y otros países. La AMAAC ofreció el beneficio de descuento a los socios que asistan al evento.

Finalmente, aprovecho la oportunidad para desearles a todos los lectores de nuestra revista lo mejor en este arranque de año e invitarlos a realizar nuestro mejor esfuerzo por el bien del prestigio de nuestra industria.

Atentamente, Dr. Mauricio Centeno Ortiz Presidente del XIII Consejo Directivo

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INICIATIVAS PARA MEJORAR LA SOSTENIBILIDAD EN LA PRODUCCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS Ammann Group, Langenthal, Suiza Ricardo Galvis, ricardo.galvis@ammann.com

COMITÉ CONSTRUCCIÓN Y MAQUINARIA Ricardo Galvis Jesús Bretado Alejandro Alfonso Jiménez Cabrera Alejandro Padilla Juan Luis Cerda Hernández

RESUMEN Durante cuatro décadas y, en especial en la más reciente, la sostenibilidad ha sido el eje principal de la conversación sobre la construcción de carreteras. Los líderes de la industria desarrollan cada vez más prácticas verdes que contribuyen a mejorar el mundo y también su rentabilidad. Al hablar de sostenibilidad la conversación siempre inicia por el uso del asfalto reciclado (RAP), sin embargo, existen mejoras que hacen que los métodos de producción sean más respetuosos con el medioambiente y ganen cada vez más impulso como un todo, siendo la reutilización del RAP la principal bandera. Este artículo pretende enfocarse en las mejoras en los métodos de producción, sobre la experiencia en el manejo de los materiales y procesos en la industria de producción de mezclas asfálticas. El documento inicia con una perspectiva actual de los gases de efecto invernadero de la industria, así como sus consumos, luego se revisarán todas las variables que generan emisiones en la producción de mezclas asfálticas, las distintas técnicas para mitigar, así como su procesamiento; basadas en la experiencia europea y de Asia.

1 INTRODUCCIÓN El mundo se encuentra en una etapa de transición que va de las operaciones dominadas por el factor económico, a las operaciones dominadas por el valor ecológico de los bienes producidos y

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consumidos. Lo anterior es cada vez es más notorio gracias a la conciencia social que existe para reducir el consumo de energía y así disminuir considerablemente las emisiones contaminantes. El reto de los ingenieros viales en la actualidad radica en la obligación y responsabilidad con el planeta de desarrollar nuevas técnicas o implantación de técnicas exitosas que permitan la utilización más racional de los recursos naturales disponibles [2].

El asfalto es 100% reutilizable, se reutiliza y recicla a un ritmo más alto que cualquier otro material en el mundo. En los Estados Unidos es aún más reciclable que las latas de refresco y los periódicos. Los pavimentos de asfalto: — Requieren menos energía para ser producidos.

— Generan menos desperdicio de material, si se compara con otros materiales de pavimentación.

— Su producción emite menos gases de efecto invernadero que el pavimento de hormigón.

Según la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA), el 99.6% del carbono en el aglutinante de asfalto se almacena en lugar de contribuir a los gases de efecto invernadero. Los pavimentos de asfalto no solo son un medio muy eficaz para secuestrar carbono, sino que la producción de asfalto líquido a partir de la fracción más pesada de un barril de petróleo también consume, notablemente, menos energía que tratar de convertirlo en combustible para uso energético.

En cuanto a la producción de mezclas asfálticas, las mismas se pueden clasificar en emisiones y consumos energéticos: — Indirectos, para los procesos de: • Producción de ligante asfáltico.

• Producción de agregados.

• Producción de energía eléctrica.

— Directos, para los procesos de: • Almacenamiento del ligante asfáltico.

• Manejo de los agregados y logística de la operación.

• Secado y calentamiento de los agregados.

Este artículo se limita solo a estudiar los impactos de los distintos procesos directos, y la manera de gestionarlos con mayor eficiencia, y tiene como objetivo la reducción de las emisiones y consumos energéticos durante el proceso de producción.

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2 ¿QUÉ CONSUMIMOS Y GENERAMOS EN LA INDUSTRIA DE PRODUCCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS? La producción de mezclas asfálticas requiere y utiliza cantidades de energía que a su vez generan gases de efecto invernadero (GEI).

Chappat y Bilal (2003), como se muestra en la Figura 1, reportaron un análisis en profundidad del consumo de energía y GEI emisiones de más de 20 tipos diferentes de productos de pavimentación por tonelada de material colocado. Las comparaciones muestran que los materiales y procesos de pavimentación para la producción de pavimentos de concreto demandan mayor cantidad de energía que los materiales y procesos de pavimentación con mezcla asfáltica en caliente (HMA). Hay que recordar que, el cemento asfáltico que se utiliza para fabricar los pavimentos asfálticos es un subproducto de los combustibles fósiles que nunca se quemaron ni se utilizaron como energía, como el combustible diésel o la gasolina.

Por lo tanto, el CO2 inherente nunca se libera a la atmósfera, y en su proceso de extracción libera 70% menos de CO2 comparado al procesamiento de cemento hidráulico.

En cuanto a la producción de mezclas asfálticas, el mismo documento compara cuatro procesos de producción: caliente, templado, alto módulo y frío. Siendo por supuesto la mezcla en frío la que genera las menores emisiones y consumos energéticos, en vista de que es un proceso que no requiere el secado y calentamiento de los agregados para cumplir con las altas temperaturas de mezclado.

La incorporación de la mezcla templada permite la reducción de 275 Mj/t a 234 Mj/t, generándose una reducción de los consumos en aproximadamente 17%.

Hay grandes diferencias de consumo de energía en diferentes construcciones, rehabilitaciones y técnicas de preservación. Estas diversas técnicas también proporcionan variadas cantidades de vidas útiles de los pavimentos. Para cada tratamiento de preservación, la vida útil de un pavimento puede ser también comparada con la energía y las emisiones de GEI para determinar el nivel del uso de energía anual y de emisiones de GEI. Para minimizar el uso de la energía y las emisiones de GEI sobre la vida útil de los pavimentos, los tratamientos pueden ser elegidos para que consuman la menor energía y también reduzcan la emisión de GEI [1].

Como se muestra en la Figura 2, una tonelada de mezcla asfáltica genera 50 kg de C02, en donde los agregados y el ligante incorporan el 42% de las emisiones. Si pensamos en reciclar o

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Uso total de energía para los materiales de construcción de pavimentos.

Tabla de energía consumida (MJ/T) - Emisiones CO2.

La energía consumida y los gases de efecto invernadero emitidos durante la manufactura de una tonelada de producto final desde la extracción (mina, aceite, depósito, etc.) hasta la venta de la unidad de producto (refinamiento, planta, de cemento, etc.).

Producto

Energía (MJ/t)

C02 (kg/t)

Fuente de información

Bitumen

4900

285

Eurobitume

Emulsión 60%

3490

221

Eurobitume

Cemento

4976

980

Athena & IVL

Aglomerante hidráulico

1244

245

CED

Agregados chancados

40

10

Athena & IVL

Agregados Pit-Run

30

2.5

Athena & IVL

Acero

25 100

3540

Athena & IVL

Línea rápida

9240

2500

IVL

Agua

10

0.3

IVL

Plástico

7890

1100

IVL

Combustible

35

4

IVL

Producción de mezcla de asfalto caliente

275

22

IVL

Producción de mezcla de asfalto templada

234

20

IVL

Producción de asfalto alto módulo

289

23

IVL

Producción de una planta de mezcla en frío

14

1.0

IVL

RAP de superficies asfálticas

12

0.8

IVL

In situ reciclado térmico

456

34

Colas MM

In situ estabilización de reciclado en frío

15

1.13

IVL

In situ estabilización de cemento soil

12

0.8

IVL

Aplicación de mezcla de asfalto caliente

9

0.6

IVL

Aplicación de mezcla de asfalto frío

6

0.4

IVL

Pavimentación de carreteras de concreto asfáltico

2.2

0.2

IVL

Transporte en camión (km/t)

0.9

0.06

IVL

Figura 1. Consumo energético y emisiones de distintas técnicas y materiales empleados en la construcción de carreteras [1].

reutilizar pavimentos asfálticos reciclados (RAP), esto nos generaría una reducción inmediata en su proporción de hasta 42% de estas emisiones y de —al menos— 5000 MJ de energía por tonelada producida.

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Otra de las actividades que forman parte importante en la generación de emisiones es el secador, el cual contribuye con el 26% de las emisiones, por lo que el uso de combustibles alternativos ayuda a disminuir las

kg CO por tonelada de mezcla asfáltica

CO emisiones por tonelada de mezcla 20

emisiones indirectas producción de agregados y del ligante 30 kg CO

15

CO

emisiones directas en la planta 20 kg CO

CO

total 20 kg CO CO

10 CO 5

CO 0

agregados asfalto electricidad modelo, no se considera transporte

asfalto

CO logística

secador

almacenamiento

Figura 2. Emisiones en la producción de mezcla asfáltica [3].

emisiones hasta 40% comparado con los combustibles comúnmente utilizados en Latinoamérica.

3 FLUJO DE PROCESOS Y EMISIONES EN PLANTAS PARA PRODUCCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS Para efecto de determinar las emisiones que se generan en los procesos de producción de mezclas asfálticas, nos enfocaremos en dos tipos de planta: planta discontinua y planta continua con sistema de mezclado en tambor en contraflujo.

A continuación, se puede observar la Figura 3 (para plantas discontinuas) y la Figura 4 (para plantas continuas). En ambas se detalla gráficamente la clasificación generada por la EPA de los Estados Unidos de los tipos y la ubicación de las emisiones: Puntos de emisión, Emisiones canalizadas, Emisiones Fugitivas del Proceso y Emisiones de polvo al aire libre.

4 PRINCIPALES CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS EN LA PRODUCCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS. Los efectos de los gases de efecto invernadero, junto con la afectación a la capa de ozono, la lluvia ácida y otros resultados adversos, se ven exacerbados por mayores emisiones de escape como SOx, NOx y COx de la combustión de combustibles fósiles. Se considera que estos contaminantes del aire afectan negativamente la salud humana de toda la población, causando enfermedades respiratorias, enfermedades relacionadas con la dermatología y otras enfermedades relacionadas con el colapso del sistema nervioso.

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Figura 3. Flujo de emisiones en la producción de mezcla asfáltica en planta discontinua [6].

Figura 4. Flujo de emisiones en la producción de mezcla asfáltica en planta continua con mezcla en tambor a contraflujo [6].

Las principales fuentes de emisión asociadas con la producción de mezclas asfálticas en caliente (MAC) son los tambores de secado, bines en calientes y mezcladores, que emiten material particulado (PM) y una variedad de contaminantes gaseosos.

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Otras fuentes de emisión que se encuentran en las plantas de MAC incluyen silos de almacenamiento, operaciones de carga de camiones, tanques de almacenamiento de asfalto, aceite térmico, que se emplea para calentar los tanques de almacenamiento de asfalto; y emisiones en el área de carga de camiones, que consisten, principalmente, en emisiones fugitivas del proceso de producción de MAC. En la Tabla 1 y la Tabla 2 se reportan —según el estudio de EPA— las estimaciones anuales de emisiones en plantas discontinuas y continuas, respectivamente, en la producción de mezclas asfálticas en los Estados Unidos, de las cuales se hará referencia durante la descripción de cada contaminante.

Tabla 1. Reporte EPA de emisiones estimadas en planta discontinua [6].

Basado en el estudio realizado por la EPA, podemos encontrar cuatro tipos principales de contaminantes atmosféricos, los cuales se definen a continuación: 4.1 Partículas menores a 10 mm (PM-10) El material particulado (PM) incluye material microscópico suspendido en el aire o en el agua. Las partículas en el aire se llaman aerosoles. Al definirse como PM10, incluye partículas de menos de 10 µm de diámetro.

Al revisar el reporte de EPA, se puede determinar que existe un diferencial de 290% de generación de emisiones de partículas PM-10, y las plantas discontinuas generan menos partículas.

4.2 Compuestos orgánicos volátiles (COV–VOCs siglas en inglés) Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son todos aquellos hidrocarburos que se emiten al aire en estado gaseoso a la temperatura ambiente normal. Estos gases se emiten a

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Tabla 2. Reporte EPA de emisiones estimadas en planta continua con mezcla en tambor de contraflujo [6].

partir de procesos durante la generación de productos. La importancia de su detección y medición se refiere a que, en algunos casos, estos gases son dañinos para la salud, incluso pueden causar cáncer.

Los COV del asfalto se reconocen como una mezcla compleja de hidrocarburos saturados de cadena lineal, monocicloalcanos, alquilbencenos, compuestos alifáticos de cadena ramificada y varios compuestos aromáticos [4]. Más de 2.5 millones de millas de pavimento en los Estados Unidos contribuyen a los COV, que pueden emitirse durante la producción, el transporte, la construcción y/o el mantenimiento del asfalto.

En una investigación de cooperación realizada por universidades de China y de Noruega, se detectó —en el proceso de producción—la generación de COV en concentraciones de microgramos por litro. El tanque de

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almacenamiento de asfalto fue responsable de la emisión más abundante de COV, cerca de 110 µg/L, que fue casi igual a 3 y 27 veces la concentración relacionada con la planta de asfalto (40.08 µg/L) y el sitio de pavimentación (4.08 µg/L), respectivamente [5].

Al revisar el reporte de EPA, se puede determinar que existe un diferencial de 667% de generación de compuestos orgánicos volátiles, y las plantas discontinuas producen menos COV. 4.3 Carbono (COx) Las emisiones de CO₂ o dióxido de carbono generan un fuerte impacto en el planeta Tierra, a través del efecto invernadero. El dióxido de carbono es un gas incoloro y denso que forma parte de la atmósfera terrestre, sin embargo, sus altas emisiones son una real amenaza para el ambiente.

El CO se encuentra en los gases producidos por calderas, calentadores de queroseno. El monóxido de carbono se produce de la combustión incompleta del carbón y es generado tanto por actividades humanas como por fuentes naturales. La fuente humana más importante de monóxido de carbono es el tubo de escape de automóviles.

Al revisar el reporte de EPA, se puede determinar que existe un diferencial de 146% de generación de monóxido de carbono, y producen menos CO las plantas continuas.

4.4 Óxidos de azufre (SOx) Las emisiones de óxido de azufre (SOx) se deben, principalmente, a la presencia de compuestos de azufre que son emitidos a causa de la combustión del combustible.

Las emisiones de SOx también contribuyen a la formación de gases de aerosol inorgánicos secundarios, partículas finas que son dañinas para las personas.

Cuanto mejor sea el grado del combustible, menor será el contenido de azufre, ya que se elimina a través del proceso de refinación [17].

Al revisar el reporte de EPA, se puede determinar que existe un diferencial de 400% de generación de óxidos de azufre, y producen menos SOx las plantas continuas.

4.5 Óxidos de nitrógeno (NOx) NOx es el término colectivo para los óxidos de nitrógeno NO y NO2, que son componentes significativos de la contaminación atmosférica dañina. La contaminación por NOx es emitida por automóviles, camiones y diversos vehículos como equipos de construcción, barcos, aviones etc., así como por fuentes industriales como centrales eléctricas, calderas industriales, hornos de

cemento y turbinas. El NOx a menudo aparece como un gas pardusco.

La familia de los óxidos de nitrógeno puede reaccionar con el amoníaco, los COV y otros compuestos para formar contaminación PM 2.5, que penetra fácilmente en las partes sensibles y profundas del pulmón y causa enfermedades respiratorias como enfisema y bronquitis. El NOx también puede agravar una enfermedad cardíaca preexistente, lo que lleva a una muerte prematura.

Al revisar el reporte de EPA, se puede determinar que las plantas continuas y discontinuas son muy similares en la generación de óxidos de nitrógeno.

5 SOLUCIONES PARA MITIGAR LAS PRINCIPALES EMISIONES DURANTE LA PRODUCCIÓN DE MEZCLA ASFÁLTICA Para iniciar en la definición de las actividades de mitigación, debemos comprender que tendremos distintos puntos de emisión, las cuales en una planta para producir mezcla asfáltica; pueden ser libres, canalizadas o fugitivas como se enlista a continuación y las cuales fueron presentadas en el apartado 03: — Puntos de emisión.

— Emisiones canalizadas.

— Emisiones fugitivas del proceso.

— Emisiones de polvo al aire libre.

Al analizar el origen de las emisiones, el principal objetivo es recortar CO2, COV y NOx en el proceso de combustión, así como remover el humo azul y reducir el contenido de polvo residual en la casa de bolsas o el filtro de mangas.

Una vez definidos los puntos de emisión y el objetivo principal, nuestros siguientes objetivos serían:

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— Reducción de partículas PM-10 — Reducción del COx — Reducción del COV — Reducción del NOx — Reducción de olor — Reducción de ruido 5.1 Reducción de partículas PM-10 A menudo se centra únicamente en la idea de que las emisiones de polvo son el resultado del proceso de producción de la mezcla asfáltica, por lo que se enfoca, principalmente, en las emisiones que salen de la chimenea, es decir, las emisiones canalizadas. El enfoque en estas emisiones, pierde de vista y olvida que existen operaciones logísticas alrededor de una planta mediante equipos, por ejemplo, los camiones y cargadores frontales, cuya operación genera más emisiones de polvo que la propia planta. Países como China y algunos países europeos se han centrado en dichos procesos para reducir estas emisiones conexas de la operación.

Si nos enfocamos en la planta, las actividades de mitigación de las emisiones de polvo comienzan con el filtro de mangas o casa de bolsas. Los valores máximos permitidos de polvo difieren enormemente de un país a otro y de una zona a otra. Las tecnologías en el uso de casa de bolsas o filtro de mangas existentes permiten reducir los valores hasta <10 mg/m³ de polvo, sin causar ninguna restricción en las operaciones de la planta.

Acompañando a la casa de bolsas, hay puntos adicionales donde existen oportunidades para reducir el polvo. Para esto, debe prestarse especial atención a las medidas preventivas de emisiones en: el alimentador en frío, la carga de camiones, la compuerta del skip de transporte, el silo de sobrellenado, el área de carga y descarga del filler incorporado o importado, las cribas, las correas y los puntos de transferencia.

5.2 Reducción de COx La forma principal de reducir las emisiones de CO₂ en una planta de asfalto, es logrando activamente el enfriamiento del tambor de secado. Para esto, es necesario aumentar la eficiencia del secado mediante la correcta colocación de las aletas de mezclado con la finalidad de lograr una adecuada densificación de la cortina, el sellado del tambor de secado y el aislamiento térmico. Adicional, para lograr este objetivo, debemos acudir al uso de fuentes de

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energía como los biocombustibles y el polvo de madera. Con la ejecución de estas actividades se puede lograr disminuir el CO₂ en un mínimo 10%, lo cual depende directamente de la edad de la planta y la tecnología elegida.

En los flujos de procesos pudimos observar que existe otra fuente de emisión de CO₂, y es en el almacenamiento de cemento asfáltico. En la mayoría de las plantas de asfalto, encontramos granjas tradicionales que consisten en tanques horizontales calentados con aceite térmico. La propuesta para mitigar estas emisiones es mediante el cambio a parque de tanques verticales calentados eléctricamente, los cuales generan ventajas considerables en operación, mantenimiento y costos operativos. Al no requerir que el tanque realice la función de calentar el fluido térmico, logramos cero emisiones en esta actividad. En Europa, los tanques de asfalto calentados eléctricamente se han convertido en un estándar, y los países conscientes en preservar los recursos naturales para las futuras generaciones han tomado el mismo rumbo.

Las mayores reducciones de las emisiones indirectas de CO2 son resultado de la aplicación del RAP. 5.3 Reducción de COV y NOx Ambos gases están directamente relacionados con las necesidades energéticas de producción, lo que nos lleva a analizar la reducción de combustión y componentes encontrados en el combustible. Por lo que el uso de combustibles limpios y la reducción de temperaturas resultan en una reducción de costos y de emisiones. En función al uso de combustibles, podemos observar en la Tabla 3, que el gas natural y la madera son los combustibles que generan menos emisiones de óxidos de nitrógeno, sin embargo, hay que tomar en cuenta que la emisión varía ampliamente según las temperaturas de la aplicación y la relación aire/ combustible. En general, una mayor temperatura de combustión y una mayor relación aire/ combustible aumentan las emisiones de NOx. Bajar la temperatura de fabricación alivia las necesidades energéticas y, por lo tanto, también las emisiones. Lo anterior impacta en todo el proceso de producción, incluyendo el secado, las secuencias de mezcla y el reciclado. Es obligatorio velar por los contenidos de humedad bajos en nuestros agregados.

Tabla 3. Reporte de emisiones de NOx, según el tipo de combustible.

Fuente: Engineering Tool Box.

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El asfalto de baja temperatura (LTA) es una tendencia en la industria, ya que nos permite reducir la temperatura de producción de mezclas convencionales de unos 170 °C, a procesos de baja temperatura que permiten temperaturas de producción de unos 100 °C. 5.4 Reducción de olor El enfoque de la mayoría de los fabricantes ha estado en la reducción de temperaturas de secado y mezclado, olvidando el gran reto de mitigación de los vapores con la finalidad de reducir el olor en las instalaciones.

Los vapores del cemento asfáltico son la principal fuente de olor.

El mercado ofrece diferentes soluciones para contener los humos y el olor que pueden resultar en los diferentes puntos de reducción, como los tanques de asfalto, la chimenea, y los puntos de carga y descarga [10].

Para este fin, existen dos tendencias tecnológicas para tratar el humo azul que se escapa durante las actividades de carga.

1. El vapor se confina y mediante métodos de confinamiento y filtrado se logra la limpieza de este gas.

2. El vapor atrapado se somete a un proceso de filtración, donde las partículas aceitosas son removidas y el flujo restante de gases es enviado a los quemadores.

5.5 Reducción de ruido La escasez de suelo industrial y residencial en muchos países significa que las plantas de asfalto cada vez están más cerca de las zonas residenciales. Ante este desafío, el objetivo principal en nuestra industria es el ser un buen vecino. En tal sentido, los gobiernos locales han generado limitaciones a los decibeles generados en la operación, lo que ocasionan que debamos contar con instalaciones lo más silenciosas posibles [10].

La industria ofrece paquetes de supresión de sonido para satisfacer las necesidades específicas. Algunas plantas necesitan bajar un poco el sonido, mientras que otros tienen que tomar medidas más sustanciales como revestir la planta. Los esfuerzos comienzan con el equipamiento de los quemadores con motores de velocidad variable, que son mucho más silenciosos, y con silenciadores de chimenea, que controlan el ruido del escape.

Los revestimientos hacen que las plantas parezcan edificios comerciales. Son instalaciones hermosas que encajan muy bien en

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los parques de oficinas urbanos. Los transeúntes nunca adivinarían que hay una planta de mezcla de asfalto en el interior [10].

6 LA INFLUENCIA DEL TIPO DE COMBUSTIBLE EN EL PROCESO DE SECADO PARA LA REDUCCIÓN DE LAS EMISIONES El uso de combustibles tradicionales como el gas natural, el GLP, el diésel, el querosene, los aceites pesados y reciclados son de amplio uso en los quemadores existentes en las plantas, sin embargo, la economía circular ha dado el rumbo para convertir un producto de desecho en combustible, lo que permite conservar los recursos naturales y disminuir la disposición en los vertederos.

Dentro de los combustibles tradicionales, como se puede ver en la Tabla 4 y en la Figura 5, el gas natural es la mejor opción debido a sus características de combustión limpia. Se compone, únicamente, de carbono e hidrógeno (CH4). No solo se eliminan casi todas las emisiones de NOx y SOx, sino que el gas natural también reducirá las emisiones de dióxido de carbono (CO2) entre un 20% y un 40%, dependiendo de cómo se consuma [7].

Tabla 4. Factores de emisión por tipo de combustible [8].

Figura 5. Emisión de CO₂ por tipo de combustible fósil [9].

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Uno de los ejemplos de estos éxitos ecológicos y renovables, es el uso del polvo de madera en el quemador de una planta de producción de mezcla asfáltica. El quemador transforma el polvo de madera, un material disponible de fuentes locales, en un combustible renovable. Lo que hace a este quemador de polvo aún más excepcional es su neutralidad de carbono. El dióxido de carbono liberado al quemar madera se compensa por el hecho de que el árbol consumió esa cantidad de dióxido de carbono durante su vida. Por lo tanto, esta parte de las emisiones es neutra en carbono [10].

Los biocombustibles, por supuesto, son otra iniciativa; apoyan la protección del clima al mitigar las tasas de emisión de gases, además reducen la dependencia de combustibles de origen fósil. Ejemplos de estos combustibles son la canola y la caña de azúcar. También se puede utilizar el talloil, que es un producto de desecho de la producción de sulfato de celulosa. A continuación, se presentan las principales ventajas de este mercado: — Numerosos investigadores científicos han coincidido en que la utilización de biocombustible líquido, capaz de reducir las emisiones de monóxido de carbono (CO), hollín y dióxido de carbono (CO2), contribuirá en gran medida a salvar la vida de las personas y del resto del ecosistema.

— Los biocombustibles se consideran entre los combustibles más prometedores, sostenibles y renovables debido a la disponibilidad de su materia prima y sus emisiones menos tóxicas.

— La tecnología de biocombustibles es simple y asequible, y los biocombustibles se pueden obtener fácilmente a

20

ABRIL-JUNIO 2024

partir de materias primas producidas localmente.

Otro combustible que inicia su camino en la industria del asfalto es el hidrógeno. Los fabricantes están desarrollando soluciones con la finalidad de disminuir significativamente las emisiones de este combustible.

7 CONCLUSIONES — Según la EPA, el 99.6% del carbono en el aglutinante de asfalto se almacena en lugar de contribuir a los gases de efecto invernadero.

— Los pavimentos de asfalto son un medio para secuestrar carbono, y el cemento asfáltico consume mucha menos energía que tratar de convertirlo en combustible para uso energético.

— De acuerdo con la EPA, las emisiones en una planta se pueden clasificar según su ubicación en: Puntos de emisión, Emisiones canalizadas, Emisiones fugitivas del proceso y Emisiones de polvo al aire libre.

— Las mayores reducciones de las emisiones indirectas de CO2 son resultado de la aplicación del RAP. El RAP es la principal bandera de la sostenibilidad en la producción de mezclas asfálticas.

— Las plantas discontinuas en su proceso ayudan a generar menos emisiones en comparación con una planta continua de mezclado en tambor en contraflujo.

— Bajar la temperatura de fabricación alivia las necesidades energéticas y reduce las emisiones de todo el proceso de producción, incluyendo el secado, las secuencias de mezcla y el reciclado.

— Se hace obligatorio disminuir los porcentajes de humedad de nuestros agregados y del RAP. — Las casas de bolsas o filtros de manga son obligatorios para reducir las emisiones de partículas.

— El uso de combustibles, como el gas natural, ayuda a reducir las emisiones de Sox entre 70% y 99%; la de NOx entre un 50% y 70%, lo cual depende, principalmente, del tipo de planta empleada y la CO en un 30%.

— Los biocombustibles —en especial el polvo de madera— son la nueva tendencia en la industria europea para apoyar y beneficiarse de la economía circular.

— Se inicia el camino en el desarrollo del uso de hidrógeno en las plantas de asfalto.

— Ser un buen vecino es el objetivo de la industria, cada vez más veremos plantas que parecen edificios comerciales, que encajan muy bien en los parques de oficinas urbanos.

8 REFERENCIAS [1] Irrgang, Patricia, et al. Uso de energía y emisión de gases de efecto invernadero en los procesos de preservación de pavimentos para Pavimentos de concreto asfáltico.

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[10] Peter, Hans-Friedrich. What’s new – and what’s next – in sustainable asphalt production, Ammann, Switzerland.

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EVALUACIÓN DEL SISTEMA CASAA EN FRÍO COMO ALTERNATIVA SUSTENTABLE DE CONSERVACIÓN DE PAVIMENTOS EN MÉXICO Ergon Asfaltos México, Puebla, México

Eymard Ávila José Miguel Ángel Pérez Jonathan Hernández Carlos Coria Rosita Martínez

eymard.avila@ergon.com jose.perez@ergon.com jonathanarturo.hernandez@ergon.com carlos.coria@ergon.com rosita.martinez@ergon.com

COMITÉ MATERIALES ASFÁLTICOS Rosita Martínez Israel Sandoval Adrián Ramírez Aldo Salazar Álvaro Gutiérrez Andrés Guerrero César Álvarez Dulce Valeria Guzmán Ernesto González Francisco Javier Moreno Fierros Gabriel Hernández Zamora Jorge Isaac Díaz Jorge Vázquez Juan Daniel Ruvalcaba Juan Manuel Zambrano Karla Cecilia Camarena Norberto Cano Raymundo Benítez Vanessa López

RESUMEN El sistema de Carpeta Asfáltica Superficial Altamente Adherida (CASAA) en caliente se ha usado ampliamente en México como capa de rodadura (CR) en pavimentos donde se desea incrementar el coeficiente de fricción (CF) y macrotextura (MTX), así como mejorar el drenaje de la precipitación pluvial y reducción de ruido.

En el contexto actual, algunos retos para la industria de pavimentación consisten en buscar alternativas que disminuyan emisiones de dióxido de carbono y repercusiones al medioambiente.

Las aplicaciones de mezcla en frío con emulsiones asfálticas (EA) consumen menos energía que las aplicaciones en caliente, por lo que representan una alternativa. El sistema CASAA en frío (CASAA-F) es una mezcla de materiales pétreos de granulometría discontinua, agua, filler y EA con alto contenido de polímero (mayor a 6% en peso). Una de las características principales de CASAA-F es el uso de una EA especial que permite el manejo y aplicación de la mezcla a temperatura ambiente, y asegura la correcta sujeción del material pétreo.

Se intervino un tramo carretero del corredor México-Nuevo Laredo con CASAA-F para evaluar el comportamiento y beneficios del sistema, así como monitorear la evolución de los indicadores de desempeño del pavimento. En este estudio se describen los procesos constructivos, características de los materiales y las evaluaciones de MTX y CF con equipos de alto desempeño.

ASFÁLTICA 78

23

Los resultados mostraron que, con la aplicación del CASAA-F, las características de CF y MTX mejoraron respecto a la condición inicial del pavimento existente. Se encontró que los valores medidos de CF y MTX, después de seis meses de operación de la carretera, cumplieron con los estándares del proyecto.

El CASAA-F demostró ser una alternativa sustentable y viable de CR para extender la vida útil del pavimento en una de las carreteras de mayor nivel de tránsito en el país.

1 INTRODUCCIÓN La producción de mezclas asfálticas a temperaturas relativamente altas, necesarias para calentar los materiales pétreos y asfálticos, resultan en un consumo significativo de combustible, lo cual tiene un impacto negativo en el medio ambiente [1,2,3], por lo que se han buscado alternativas de pavimentación más sustentables. Las aplicaciones de mezcla con emulsiones asfálticas consumen menos energía que las aplicaciones en caliente, y son una alternativa sustentable [4,5,6]. Además, es importante destacar que la sustentabilidad de las técnicas seleccionadas está ligada a las necesidades que se pretenden resolver en el pavimento por intervenir.

En los pavimentos flexibles, la fricción y macrotextura superficial se asocian a la seguridad y comodidad de los usuarios de las carreteras. Las principales causas que generan bajos valores de estos parámetros son, entre otras, intensidad del tránsito, tipo de agregado, temporada del año, impurezas (aceites, caucho, etc.), esfuerzos de torsión en la superficie por efecto de los vehículos, etcétera, [7,8,9].

Existen diversas técnicas de preservación para mejorar las características de fricción (CF) y macrotextura (MTX), tales como microaglomerados, riegos de sello, riegos de sello con fibra de vidrio, CASAA, SMA (Stone Mastic Asphalt), entre otros. La Carpeta Asfáltica Superficial Altamente Adherida (CASAA) es una mezcla de materiales pétreos con granulometría discontinua o escalonada que tiene la finalidad de proporcionar una superficie drenante a la estructura del pavimento; el desarrollo y evaluación del sistema CASAA se realiza con base en una mezcla en caliente elaborada con cemento asfáltico modificado con polímero [10,11,12].

El sistema CASAA se puede aplicar en pavimentos que presenten pérdida de macrotextura y fricción, envejecimiento de capas subyacentes, desprendimiento de material pétreo (raveling) y roderas no debidas a fallas estructurales; las grietas con espesores

24

ABRIL-JUNIO 2024

mayores a 0.6 cm se deben sellar antes de aplicar la capa de rodadura. El sistema CASAA en caliente se ha usado ampliamente en México como CR en pavimentos donde se desea incrementar las condiciones de fricción y macrotextura, además de proveer mejor drenaje de la precipitación pluvial y reducción de ruido.

La Carpeta Asfáltica Superficial Altamente Adherida en frío (CASAA-F) es una mezcla de materiales pétreos de granulometría discontinua, agua, filler (cemento o cal) y emulsión asfáltica con alto contenido de polímero (mayor a 6% en peso). La diferencia principal entre el sistema CASAA-F y el CASAA elaborado en caliente es el uso de una emulsión asfáltica especial que permite el manejo y aplicación de la mezcla a temperatura ambiente y asegura la correcta sujeción del material pétreo.

Las expectativas de vida útil y beneficios esperados son similares entre CASAA-F y CASAA en caliente. Para CASAA en caliente, en condiciones de pavimento de PCI óptimas (+75) su expectativa de vida útil es de 6 a 10 años y, en condiciones de pavimento desfavorables (PCI 55-65), se estima una expectativa de 3 a 5 años [13].

En México, CASAA-F se empleó por primera vez en 2022. En este estudio se abordarán los resultados obtenidos en un tramo ubicado en la carretera México-Nuevo Laredo.

2 OBJETIVO El objetivo principal de este estudio fue evaluar la implementación del sistema CASAA-F en un tramo carretero del país. Los objetivos específicos fueron: — Seleccionar los materiales y el diseño de la mezcla asfáltica apropiada para el sistema — Documentar el proceso constructivo — Monitorear los indicadores de desempeño del pavimento — Evaluar la durabilidad de la técnica de mantenimiento 3 CASO DE ESTUDIO El sitio de estudio, donde se localiza el proyecto, es un tramo de la carretera México-Nuevo Laredo. Los datos particulares del tramo donde se aplicó CASAA-F se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1. Caso de estudio en corredor México-Nuevo Laredo.

Corredor México-Nuevo Laredo Longitud del tramo, km

Tramos aislados

Tránsito diario promedio anual (TDPA), vehículos (2022)

15,055

vehículos pesados, %

50.4

Ejes equivalentes (10 años, método de ingeniería UNAM), millones

134.86

Fecha de aplicación

Invierno 2022 (diciembre)

ASFÁLTICA 78

25

3.1 Condición del pavimento antes de la aplicación Para el caso de estudio, las fallas principales del pavimento, previo a la aplicación de CASAA-F, fueron la baja fricción y macrotextura superficiales. El pavimento no presentaba problemas de tipo estructural, en zonas aisladas se presentaba agrietamiento de severidad baja. La Figura 1 muestra algunas de las características del pavimento existente.

Figura 1. Superficie existente antes de la aplicación del CASAA-F.

4 MATERIALES El agregado pétreo empleado en el CASAA-F se seleccionó de acuerdo con la normativa N.CMT.4.04/17 de la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes (SICT), y sus características pueden observarse en la Tabla 2. El esqueleto mineral de la mezcla de materiales pétreos correspondió a los límites establecidos para un CASAA de tamaño nominal de 6.3 mm, tal como se muestra en la Tabla 3.

Tabla 2. Características del material pétreo.

Propiedad

Método de prueba

Resultado

Densidad relativa

ASTM C 128

2.552

Equivalente de arena, %

ASTM D 2419

65

Desgaste de Los Ángeles, %

ASTM C 131

13

Azul de metileno, mg/g

ASTM C 1777

14

Angularidad del agregado fino, %

AASHTO T 304

47

ASTM C88

2

Intemperismo acelerado, %

Tabla 3. Granulometría de la mezcla asfáltica.

26

Malla, mm

% que pasa

Especificación CASAA tipo A (6.3 mm)

9.50

100

100

4.75

43

40-55

2.00

27

22-32

0.85

14

15-25

0.43

10

10-18

0.25

8

8-13

0.15

7

6-10

0.075

6

4-7

ABRIL-JUNIO 2024

Por otro lado, las características de la emulsión asfáltica de rompimiento controlado EQS1EP con alto contenido de polímero se pueden observar en la Tabla 4.

Tabla 4. Características de la emulsión asfáltica de rompimiento controlado EQS-1EP con alto contenido de polímero.

Corredor MéxicoNuevo Laredo

Método de prueba (AASHTO)

Propiedad

Valor obtenido

Propiedades a la emulsión Viscosidad Saybolt Furol, 25 °C, SSF

T59

45

Retenido en malla No. 20, %

T59

0.04

Residuo por evaporación, %

T59

65.08

Propiedades al residuo de la emulsión por evaporación AASHTO T59 Punto de reblandecimiento, °C

AASHTO T53

74.40

Recuperación elástica por torsión 25 °C, %

M.MMP.4.04.024

84.0

Recuperación elástica en ductilómetro, 25 °C, %

AASHTO T 301

86.0

Propiedades al residuo de la emulsión recuperadas por el método de evaporación a baja temperatura, PP72-11 Procedimiento B MSCR @70°C, Jnr @3.2, 1/kPa

T350

0.09

MSCR @70°C, RE @3.2, kPa

T350

91.54

5 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN La metodología consistió en establecer la fórmula inicial de trabajo para las dosificaciones de material pétreo y EA según el procedimiento de diseño de un microaglomerado (International Slurry Surfacing Association, ISSA A-143). Para evaluar la resistencia de la mezcla asfáltica, se efectuaron los ensayos de desempeño propios del CASAA en caliente, por lo tanto, la fórmula final de trabajo se determinó con base en los ensayos descritos en la Tabla 5, cuyos resultados corresponden a los especímenes de prueba elaborados con el contenido óptimo de EA de 13% respecto al peso del material pétreo.

Tabla 5. Pruebas de desempeño en la mezcla asfáltica.

Ensayo

Método de prueba

Resultado

Requisito

Tiempo de mezclado, s

ISSA TB 113

150

120 mín.

Consistencia, cm

ISSA TB 106

2.5

2.0 – 3.0

Cohesión, kg-cm (30 min.)

ISSA TB 139

14

12 mín.

Cohesión, kg-cm (240 min.)

ISSA TB 139

25

20 mín.

Pérdida por abrasión en húmedo a 1 hora, g/m2

ISSA TB 100

469

538 máx.

Pérdida por abrasión en húmedo a 6 días, g/m2

ISSA TB 100

304

807 máx.

Exceso de asfalto por adherencia de arena en rueda cargada, g/m2

ISSA TB 109

438

538 máx.

Esfuerzo en seco por tensión indirecta, kPa

ASTM D6931

178

150 mín.

NLT 352

5

20 máx.

Desgaste por método cántabro, %

ASFÁLTICA 78

27

5.1 Proceso constructivo El proceso de aplicación de CASAA-F consistió en los trabajos principales: a) microfresado de la superficie existente (Figura 2A), b) barrido de la superficie (Figura 2B), c) aplicación de la mezcla asfáltica en frío en una dosificación de 15-17 kg/m2 (Figura 2C, 2D), y d) apertura al tránsito vehicular después de 2 h (fraguado de la mezcla) para el acomodo final de la capa (Figura 2E, 2F).

Derivado del tamaño nominal de la mezcla asfáltica, el espesor final de la capa fue de 10 mm–12.5 mm. El espesor se ajustó en la máquina de aplicación para formar una cama homogénea con la adecuada distribución de las partículas de material, como puede observarse en la Figura 2.

Figura 2. Aplicación del CASAA-F.

28

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5. 2 Evaluación de pavimentos Después de la aplicación de CASAA-F, se realizaron evaluaciones con equipos de alto desempeño. Los indicadores de desempeño que se obtuvieron de estas campañas de medición del pavimento fueron CF y MTX; la recolección de los datos se hizo mediante los equipos de fricción de rueda oblicua parcialmente bloqueada (mu-meter) y perfilógrafo láser (Pathrunner XP).

6 ANÁLISIS DE RESULTADOS 6.1 Macrotextura En la Figura 3 se presentan las mediciones de MTX para el CASAA-F en un sentido de circulación y para varios subtramos.

Las mediciones se realizaron después de la aplicación del sistema en temporada invernal (diciembre 2022). Los valores de MTX cumplen con el umbral mínimo de contrato en esquemas de conservación plurianual de carreteras (0.75 mm, mínimo). El valor mínimo de MTX fue de 0.90 mm y el máximo, de 1.32 mm (coeficiente de variación -COVde 3.4 a 10.8%). ** hay diferencias entre archivos PP y word

3.00

3.00

2.50

2.50

macrotextura (mm)

2.00 1.50 1.00

umbral mínimo APP 0.9mm

0.50

2.00 1.50 1.00

umbral mínimo APP 0.9mm

0.50

3.00

2.50

2.50

2.00 1.50 1.00

umbral mínimo APP 0.9mm

0.50

1+800

2.00 1.50 1.00

umbral mínimo APP 0.9mm

0.50

cadenamiento (km)

7+000

6+800

6+600

6+400

6+200

6+000

5+800

5+600

5+400

5.200

5+000

4.800

4.600

4.400

4+200

4+000

3+900

3+700

3+500

3+300

3+100

2+900

2+700

2+500

2+300

0.00 2+100

0.00 1+900

1+600

cadenamiento (km)

3.00

macrotextura (mm)

macrotextura (mm)

cadenamiento (km)

1+400

1+000

0+600

0+500

0+400

0+300

0+200

0+100

0.00

0+000

0.00

diciembre 2022

1+200

macrotextura (mm)

Evaluación macrotextura corredor carretero México-Nuevo Laredo

cadenamiento (km)

Figura 3. Resultados de MTX en tramo de la carretera México-Nuevo Laredo.

6.2 Coeficiente de fricción En la Figura 4 se muestran las mediciones de CF para el CASAA-F en un sentido de circulación y para varios subtramos. Al igual que las mediciones realizadas de MTX, estas se realizaron después de

ASFÁLTICA 78

29

** hay diferencias entre archivos PP y word Evaluación coeficiente de fricción corredor carretero México-Nuevo Laredo 1.00

0.90

coeficiente de fricción

0.80 0.70 0.60 0.50

umbral mínimo APP 0.5mm

0.40 0.30 0.20 0.10

0.80 0.70 0.60 0.50

umbral mínimo APP 0.5mm

0.40 0.30 0.20 0.10

cadenamiento (km) 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50

umbral mínimo APP 0.5mm

0.40 0.30 0.20 0.10

1+900

1+800

1+700

0.90 0.80 0.70 0.60 0.50

umbral mínimo APP 0.5mm

0.40 0.30 0.20 0.10

cadenamiento (km)

Figura 4. Resultados de CF en tramo de la carretera México-Nuevo Laredo.

la aplicación del sistema en temporada invernal (diciembre 2022).

Los valores de CF cumplen en todos los subtramos el umbral mínimo de contrato en esquemas de conservación plurianual de carreteras (0.50 a 0.60). El valor mínimo de CF fue de 0.53 y el máximo, de 0.62 (COV de 0.5 a 3.1%).

En la Figura 5 se muestra la condición actual que presenta el sistema CASAA-F: no se aprecian fallas como exudación, raveling, reflexión de grietas, delaminaciones y, por lo que se midió con los equipos de alto desempeño, puede inferirse que esta CR sigue funcionando de manera adecuada después de la aplicación de 6,658,012 ESALS (6 meses).

Figura 5. Condición actual del sistema CASAA-F (junio 2023).

ABRIL-JUNIO 2024

cadenamiento (km)

7+000

6+800

6+600

6+400

6+200

6+000

5+800

5+600

5+400

5.200

5+000

4.800

4.600

4.400

4+200

4+000

4+100

3+900

3+700

3+500

3+300

3+100

2+900

2+700

2+500

2+300

0.00 2+100

0.00 1+900

1+600

1.00

coeficiente de fricción

coeficiente de fricción

1+500

cadenamiento (km)

1.00

30

1+400

1+300

1+200

1+000

0+600

0+500

0+400

0+300

0+200

0+100

0.00

0+000

0.00

0.90

1+100

coeficiente de fricción

1.00

diciembre 2022

7 CONCLUSIONES Del estudio actual acerca de la implementación del sistema CASAA-F en un tramo carretero, y de las evaluaciones realizadas hasta la fecha de esta publicación, se han obtenido las siguientes conclusiones: — El CASAA-F demostró ser una alternativa viable en el sistema de mantenimiento del tramo en estudio.

— La selección de los materiales y el diseño de la mezcla asfáltica proporcionó el correcto funcionamiento de CASAA-F. — El CASAA-F permitió obtener valores de MTX y CF dentro de los umbrales de aceptación estipulados en contratos de conservación plurianual de carreteras.

— Desde el mes de la construcción del CASAA-F a junio de 2023, se han estimado la aplicación de 6,658,012 ESALS (6 meses) sin presentar fallas en el pavimento.

— La evaluación en el tiempo del pavimento con CASAA-F producirá información relevante acerca de la durabilidad y beneficios a mediano y largo plazo del sistema en estudio.

8 TRABAJOS FUTUROS Se continuará monitoreando el comportamiento de CASAA-F en este y otros tramos carreteros con la finalidad de conocer su durabilidad como una herramienta de solución en pavimentos asfálticos.

La campaña de evaluación del pavimento con equipos de alto desempeño se realizará periódicamente para conocer cómo evolucionan los indicadores superficiales, así como para obtener el inventario de deterioros durante la operación de la carretera e identificar cuándo la CR llega al término de su vida útil.

9 REFERENCIAS

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[13] J. W. Oliver (1999). Thin bituminous surfacings and desirable road user performance.

Australian Road Research Board.

32

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GUÍA INTEGRAL DE SEGURIDAD VIAL PARA TRABAJADORES EN LA AUSCULTACIÓN DE PAVIMENTOS (PRIMERA PARTE) Instituto de Ingeniería UNAM, Cd. de México, México Maribel Trujillo MTrujilloV@iingen.unam.mx YUTAVE Ingeniería, Cardel Ver., México Domingo Pérez Madrigal Domingopm@yutave.com Luis Alberto Hernández Igalicia@yutave.com

COMITÉ SEGURIDAD VIAL Emilio Abarca Pérez Apolinar Bañuelos Cabrera José Rafael Bernal Padilla Dante Alejandro Díaz Orta Alejandro Alfonso Jiménez Cabrera Juan Manuel Mares Reyes Emmanuel Muñoz García Grissel Abril Rojas Guerrero Luis Francisco Silva Hernández

RESUMEN La infraestructura vial desempeña un papel fundamental en el sistema de transporte moderno, ya que ejerce una influencia significativa sobre la economía. La auscultación de carreteras se destaca como un proceso crucial, pues determina la calidad y el rendimiento a largo plazo de las vías de comunicación. En este proceso, la seguridad vial emerge como un factor de suma importancia, porque se vincula directamente con la preservación de vidas humanas. El presente artículo aborda la necesidad imperante de realizar una auscultación de pavimentos con enfoque preventivo, que reconozca la seguridad vial como un elemento clave. Se destaca la obra de Elvik (2004), quien propone dos teorías esenciales sobre la seguridad vial desde las perspectivas de la ingeniería y el comportamiento humano, que identifica como fuentes fundamentales de riesgos.

En esta investigación se propone, en primera instancia, proporcionar directrices tanto ingenieriles como de comportamiento humano que orienten la auscultación de pavimentos. El objetivo es elaborar una guía integral que plasme conceptos, procedimientos y recomendaciones, y que se adapte a las particularidades de cada carretera. En paralelo, se busca la implementación de planes de acción que garanticen la seguridad tanto del personal encargado de la auscultación como de los usuarios de la red vial, especialmente durante la ejecución de actividades de campo con equipos

ASFÁLTICA 78

33

de alto rendimiento. Este enfoque integral busca no solo mejorar la calidad y rendimiento de las carreteras, sino también garantizar la seguridad de quienes participan en la auscultación y de aquellos que utilizan la red vial durante estas actividades esenciales.

1 INTRODUCCIÓN La movilidad, entendida como el desplazamiento de personas de un lugar a otro, es una actividad fundamental que responde a las necesidades de la población y constituye un derecho que debe ejercerse con responsabilidad. Abordar la movilidad de manera sostenible requiere un compromiso multidisciplinario respaldado por la experiencia y los avances tecnológicos. El objetivo es desarrollar un modelo sustentable que permita a la sociedad desplazarse libremente sin comprometer valores humanos o ecológicos fundamentales.

Dentro de este contexto, la auscultación de pavimentos emerge como un área de investigación crucial que busca evaluar las condiciones estructurales, funcionales y de servicio de las carreteras.

Gracias al uso de equipos, tanto de alto como de bajo rendimiento, esta práctica permite programar acciones necesarias para mantener la vialidad en condiciones aceptables de operación.

Es importante destacar que la auscultación de pavimentos implica un movimiento ininterrumpido, lo que plantea desafíos logísticos relacionados con la señalización y dispositivos de protección que deben desplazarse junto con el proceso. Surge, entonces, la necesidad imperante de contar con un manual detallado para los prestadores de este servicio. Dicho manual se convertirá en una herramienta indispensable para transmitir la dinámica de operación de cada prueba realizada en la superficie del pavimento. Su objetivo es proporcionar una comprensión completa de la naturaleza funcional del transporte que circula por las carreteras y encontrar un equilibrio que permita minimizar el riesgo operacional, así como reducir el tiempo de intervención de los equipos de auscultación.

1.1 Objetivo El objetivo principal de este trabajo consiste en desarrollar un manual exhaustivo que establezca los requisitos mínimos para garantizar la seguridad en la señalización móvil durante el proceso de auscultación de pavimentos. Este manual abordará de manera integral las exigencias básicas de seguridad, incorporará

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acciones y medidas específicas para la selección y uso adecuado de elementos de seguridad y señalización en entornos viales. La finalidad, es proporcionar una guía detallada que no solo cumpla con los estándares de seguridad, sino que también contribuya a la ejecución eficiente y segura de la auscultación de pavimentos, considerando la movilidad como un factor clave en el proceso y promoviendo prácticas responsables y sostenibles.

2 PERSONAL EN CAMPO PARA AUSCULTACIÓN DE PAVIMENTOS En el contexto de las actividades de auscultación de pavimentos, el personal en campo se clasifica en cuatro categorías: operador del equipo de medición y del vehículo que lo transporta, operador del vehículo de apoyo principal, operadores de los vehículos de apoyo secundario, bandereros y auxiliares.

Dado que los operadores pasan la mayoría del tiempo dentro de los vehículos, su protección principal proviene de estos. No obstante, en todas las circunstancias, deben llevar chalecos reflectantes de color amarillo o naranja durante las horas de trabajo para garantizar una visibilidad óptima. a. Operador del vehículo equipado: — Persona capacitada para la conducción a alta y baja velocidad de un vehículo con remolque.

— Se recomienda un mínimo de 2000 horas de experiencia verificable conduciendo y prestando servicio a la combinación de una unidad tractora y un semirremolque.

— Licencia de conducir vigente en conformidad con el vehículo y equipo que opera. b. Operador del equipo de medición: — Encargado de llevar a cabo las actividades de auscultación con el equipo asignado.

— Debe conocer y manejar adecuadamente el mismo, así como tener conocimientos básicos de mecánica y mantenimiento del equipo de medición. c. Operador del vehículo de apoyo principal: — Persona capacitada para la conducción a alta y baja velocidad, con conocimientos de señalización y colocación de dispositivos de protección fijos y móviles.

— Requiere un mínimo de 1000 horas de experiencia verificable conduciendo una unidad piloto.

— Licencia de conducir vigente en concordancia con el vehículo que opera.

— Alerta a las maniobras y movimientos del vehículo de operación durante los trabajos de medición; como vehículo de apoyo existe un mayor riesgo de colisión, por lo que notificará cualquier aumento de riesgo al personal del vehículo de operación. d. Operador del vehículo de apoyo secundario: — Persona capacitada para la conducción a alta y baja velocidad de un camión con remolque.

— Requiere un mínimo de 2000 horas de experiencia verificable conduciendo una unidad tractora y un semirremolque.

— Licencia de conducir vigente de acuerdo con el vehículo que opera.

— Alerta a las maniobras y movimientos del vehículo de operación y del vehículo de

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apoyo principal; como vehículo de apoyo secundario existe un alto riesgo de colisión, por lo que siempre llevará un amortiguador de impacto móvil (Figura 1). e. Banderero: — Persona capacitada para manejar el tránsito en desviaciones y utilizar banderas o señales portátiles. Capaz de proteger a todo el personal durante la operación de auscultación, guiando el tráfico con seguridad y protegiéndose a sí mismo.

Figura 1. Amortiguador de impacto móvil (OD-14/m).

2.1 Equipo de protección personal (EPP) en trabajos de auscultación El equipo de protección personal (EPP) constituye un conjunto de herramientas esenciales para minimizar la exposición a diversos peligros en el entorno laboral, y abarca posibles contactos con elementos físicos, eléctricos, mecánicos y otros riesgos.

La selección del EPP que deben utilizar los trabajadores se basa en la identificación de los riesgos asociados con la labor desempeñada. Es necesario registrar la siguiente información: tipo de actividad, riesgos identificados, región anatómica a proteger, puesto de trabajo y EPP requerido.

El uso del EPP es obligatorio en cualquier situación que implique realizar actividades, ya sea mantenimiento, operación en campo, calibración o traslado.

Cada trabajador, según su actividad y puesto, seleccionará el EPP adecuado para la región anatómica expuesta y la protección necesaria. La Figura 2 ilustra los diferentes tipos de EPP. La Norma Oficial Mexicana NOM-017-STPS-2008 especifica el EPP necesario para los trabajos de auscultación, que se detalla a continuación: a. Guantes b. Calzado de seguridad

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c. Gafas de seguridad d. Uso de fajas e. Tapones auditivos u orejeras f. Cascos g. Chaleco reflectante y overoles

EPP Adicional

EPP Básico

Figura 2. Equipo de protección personal (EPP).

El cumplimiento riguroso de las normativas de seguridad y el uso apropiado del EPP contribuyen a garantizar la integridad y bienestar de los trabajadores durante sus labores en el campo de auscultación.

Es esencial que, durante las pruebas de auscultación, los overoles o chalecos garanticen una visibilidad destacada del trabajador, tanto en condiciones de luz natural o artificial como de escasa iluminación, como penumbra, oscuridad, lluvia, niebla, entre otras.

En este sentido, se debe cumplir con la clasificación de visibilidad clase 3, conforme a la Norma NMX-S-061-SCFI-2014, que aborda los requisitos y métodos de prueba para la ropa de alta visibilidad destinada a uso profesional. Esta norma está particularmente dirigida al personal de construcción de caminos expuesto a tráfico superior a 80 km/h.

En relación con el color de los chalecos y overoles, se establece que la cromaticidad debe encontrarse dentro de los parámetros definidos en una de las áreas específicas. Además, el factor de luminosidad debe superar el valor mínimo correspondiente, de acuerdo con lo indicado en la Norma PROY-NMXS-061-SCFI-2014.

Consultar la Tabla 1 para obtener información detallada sobre estos requisitos específicos.

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El cumplimiento de estas normativas asegura que el personal esté adecuadamente visible en diversas condiciones ambientales y de tráfico, y así fortalece las medidas de seguridad durante las actividades de auscultación.

Tabla 1. Requisitos de color para material de fondo y de desempeño combinado Color X

Amarillo fluorescente

Naranja fluorescente

Rojo fluorescente

Y

0.387

0.610

0.356

0.494

0.398

0.452

0.460

0.540

0.610

0.390

0.535

0.375

0.570

0.340

0.655

0.345

0.655

0.345

0.970

0.340

0.595

0.315

0.690

0.310

520

Factor mínimo de luminosidad Y (%)

Longitudes de onda en nanómetros

530

0.8

540

510

550

0.7

560 0.6

70

570 580

0.5

590

eje y

Coordenadas cromáticas (nm)

0.4

600 610

blancos

40

0.3 490

630

490

700

0.2

0.1

480 470

25

460 0

0.1

380 0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

eje x

2.1.1 Implementación del señalamiento preventivo móvil La ejecución de cualquier tarea en una carretera en operación, sin importar su categoría o naturaleza, demanda una planificación meticulosa que garantice la seguridad y eficiencia del proceso. Se hace hincapié en que las actividades móviles, que implican desplazamiento a lo largo de una ruta definida para llevar a cabo tareas, son especialmente comunes en las vías terrestres.

Cuando se trata de evaluaciones de pavimentos, la movilidad se convierte en el atributo central. Ya sea que los trabajos se realicen de manera continua o en intervalos a lo largo de una jornada, la movilidad implica que la señalización asociada debe adaptarse a este movimiento.

La dinámica de este desplazamiento está determinada por la duración en que se obstruyen parcial o totalmente los carriles de circulación.

La elección de la señalización y el número de vehículos de apoyo dependerá directamente del tiempo que dure la actividad. Se clasificará conforme a la duración equivalente de las actividades en modo estático, según la ecuación 1. Esta clasificación resulta aplicable siempre que los trabajos obstaculicen o restrinjan de manera total o parcial la circulación normal en el carril de evaluación (a la velocidad de operación). 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 =

𝐷𝐷𝐷𝐷 ∗ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝐷𝐷𝐷𝐷𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ∗ 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑜𝑜𝑜𝑜 84 600 ∗ 𝐹𝐹𝐹𝐹𝑐𝑐𝑐𝑐 ∗ 𝐹𝐹𝐹𝐹𝑇𝑇𝑇𝑇

(1)

La ecuación establece la duración equivalente en modo estático (De) en minutos, y considera varios parámetros, donde D representa la duración de la actividad en modo estático en

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minutos, Vo es la velocidad promedio de operación en el sentido de circulación en kilómetros por hora; TDPA, el tránsito diario promedio anual en el sentido de circulación en vehículos por día; Fc, el factor por número de carriles en el sentido de circulación (consultar la Tabla 2), y Ft es el factor por tipo de terreno en el sentido de movilidad (consultar la Tabla 3). Esta ecuación permite calcular la duración equivalente en modo estático tomando en cuenta diferentes variables relacionadas con la actividad y el entorno circundante.

Tabla 2. Factor Fc por número de carriles.

Num. de carriles

1

2

3

4

Fc

1.0

1.5

2.0

2.5

Tabla 3. Factor Ft por tipo de terreno en el sentido de movilidad.

Terreno

Plano

Lomerío

Montañoso

Ft

0.5

0.3

0.2

La Tabla 4 proporciona una clasificación de la duración de las actividades relacionadas con la evaluación de pavimentos, específicamente cuando se llevan a cabo dentro de los carriles en circulación. Esta clasificación se realiza utilizando la ecuación previamente mencionada, que tiene en cuenta factores como la duración de la actividad en modo estático, la velocidad promedio de operación, el tránsito diario promedio anual, el factor por número de carriles y el factor por tipo de terreno. La tabla sirve como una herramienta práctica para categorizar y comprender la duración de estas actividades en función de las condiciones específicas del entorno y las características de la vía.

Tabla 4. Clasificación de actividades de acuerdo con la duración equivalente.

Instantáneas

De= 0

Rápidas

0.1 min < De < 3 min

Lentas

3 min < De < 10 min

Larga duración

10 min < De < 30 min

Tiempo indefinido

De > 30 min

Para llevar a cabo actividades instantáneas o rápidas en la evaluación de pavimentos, se recomienda un tren de trabajo compuesto por un vehículo acoplado con el equipo de medición y un vehículo de apoyo principal. En situaciones de actividades más lentas en modo estático, es preferible emplear un tren de trabajo

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39

que incluya un vehículo acoplado con el equipo de medición, un vehículo de apoyo principal y un vehículo de apoyo secundario. Además, se debe contar con bandereros posicionados a una distancia adecuada mientras se llevan a cabo las actividades en modo estático.

En el caso de actividades de larga duración en modo estático, se sugiere un tren de trabajo que conste de un vehículo acoplado con el equipo de medición, un vehículo de apoyo principal y otro de apoyo secundario. Este último debe contar con el respaldo de bandereros, que se ubicarán a una distancia adecuada durante las actividades en modo estático. Adicionalmente, se deberá implementar un señalamiento preventivo fijo, como conos o delimitadores, cuya distancia de ubicación se determinará según la velocidad de operación de la carretera, como se especifica en la Tabla 5. Esta tabla proporciona pautas para garantizar la seguridad y la eficiencia durante la ejecución de actividades de larga duración en modo estático en diferentes contextos viales.

Tabla 5. Longitud de señalización antes del área de labores.

Velocidad de operación (km/h)

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Longitud de señalización antes del área de labores (m)

30

50

70

90

110

130

160

190

220

En situaciones donde las actividades involucran un tiempo indefinido, tanto los vehículos de apoyo como los de medición deberán estar equipados con dispositivos de protección y señalamiento de protección móvil incorporados en los mismos vehículos. Además, se instalarán dispositivos de protección de obra según las pautas establecidas en la NORMA Oficial Mexicana NOM-086-SCT2-2023, que aborda el señalamiento y dispositivos para la protección en zonas de obras viales.

En el contexto de actividades de duración indefinida, se establece que los vehículos de protección deben posicionarse dentro de la longitud del área de protección, previa al área de labores, con el objetivo de asegurar un entorno de trabajo seguro. Esta disposición cumple con las normativas vigentes para la protección tanto de los trabajadores como de los usuarios de la vía durante actividades de este tipo. Se destaca la necesidad de utilizar un amortiguador o atenuador de impacto móvil (OD-14/M), como se ilustra en la Figura 1, acoplado al vehículo de apoyo ubicado al inicio del área de protección, cuando la velocidad de operación es igual o superior a 80 km/h, según las directrices de la NOM-008-SCT2-2020 sobre amortiguadores de impacto en carreteras y vialidades urbanas.

Cuando las actividades de auscultación se realizan en una carretera con un solo carril de circulación por sentido, es esencial implementar un plan de seguridad y manejo de tránsito especial. Esto implica trabajar en horarios de baja demanda, segmentar las secciones y alas, y ajustarse a las condiciones orográficas y geométricas de la vialidad.

En todos los casos, se exige que los vehículos utilizados durante los trabajos de auscultación estén equipados con dispositivos de protección y señalamiento preventivo móvil adheridos. Esto facilita el desplazamiento rápido de la brigada de evaluación a las secciones de trabajo siguientes, con el objetivo de liberar la vía de manera eficiente.

Una característica esencial del señalamiento de protección móvil es la presencia de elementos luminosos, tanto de día como de noche, que pueden incluir luces giratorias o intermitentes

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omnidireccionales en vehículos y señales, así como flechas luminosas y cascadas de luces direccionales o intermitentes. El señalamiento móvil debe ser autocargable y funcional durante toda la jornada de trabajo, y debe predominar el color ámbar, aunque se permite el uso de color blanco exclusivamente durante el día.

2.3.1 Máquinas y vehículos Todas las máquinas y vehículos utilizados en los trabajos de auscultación serán preferiblemente de color blanco, amarillo o naranja, y estarán equipados con la correspondiente señalización de protección móvil. Asimismo, todos los vehículos deben llevar, como mínimo, una torreta de luz ámbar giratoria o intermitente omnidireccional en su parte superior. Esta torreta debe ser claramente visible para el conductor al que se pretende indicar la presencia del vehículo, con una potencia mínima de 55 watts en el caso de luz giratoria y de 1.5 joule en el caso de luz intermitente. Además, debe ser autocargable y funcional durante toda la jornada de trabajo.

En relación con la iluminación, se exige que todos los vehículos utilizados en los trabajos de auscultación cuenten con al menos dos luces o faros principales delanteros que emitan luz blanca. Estos deben estar colocados simétricamente y al mismo nivel, uno a cada lado del frente del vehículo, lo más alejado posible de la línea central, y a una altura que no supere los 1.40 m ni sea inferior a los 0.60 m (ver Figura 3). Estos faros deben estar conectados de manera que el conductor pueda seleccionar con facilidad y de forma automática dos distribuciones: luz baja y luz alta (ver Figura 4).

En cuanto a la parte trasera, se estipula que cada vehículo, semirremolque y remolque empleado en los trabajos de auscultación debe contar con al menos dos lámparas posteriores o calaveras traseras. Estas lámparas deben emitir luz roja claramente visible desde una distancia de 300 metros cuando están encendidas. Además, se requiere un par de luces indicadoras de frenado que emitan luz roja al aplicar los frenos de servicio (ver Figura 3). Se deben colocar dos o más reflectantes rojos y se exige la presencia de luces direccionales en la parte delantera y trasera del vehículo para indicar cualquier intención de dar vuelta o realizar cualquier otro movimiento que implique un cambio de dirección. Estas medidas contribuyen a garantizar una visibilidad óptima y la seguridad tanto del personal como de otros usuarios de la vía durante los trabajos de auscultación.

Altura no mayor de 1.40m ni menor de 0.60m

Iluminar con luz blanca la placa posterior de identificación para ser legible desde una distancia de 15m.

Visible a una distancia de 300m Altura no mayor de 0.40m

Figura 3. Altura de faros principales y luces posteriores (calaveras traseras).

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100m 30m

luz baja

luz alta

Figura 4. Luz baja y luz alta.

2.4 Vehículo de operación Se refiere al vehículo en el que se instalan los equipos de medición de alto rendimiento.

Este debe ser de un tamaño adecuado para permitir la correcta instalación del equipo sin necesidad de modificaciones estructurales significativas. Además, debe contar con la potencia suficiente para remolcar el equipo de medición sin inconvenientes.

Es esencial que el equipo de medición esté en condiciones operativas recomendadas por el fabricante, debidamente calibrado, limpio y completo en todas sus partes y componentes.

En todos los casos, los vehículos de operación deben estar completamente equipados con señalamiento preventivo móvil y contar con un botiquín de primeros auxilios, extintor y equipo básico de emergencia. La identificación del vehículo debe incluir los logotipos de la empresa operadora y rótulos que indiquen que se encuentra al servicio de la dependencia correspondiente.

Además, el vehículo debe contar con aire acondicionado para mantener el interior fresco y evitar la entrada de polvo por las ventanas. El techo del vehículo será de color blanco, y las ventanas tendrán polarización hasta el límite permitido por las autoridades, con el fin de reducir el calentamiento causado por la exposición al sol. Estas medidas contribuyen a mantener las condiciones adecuadas para la operación del equipo y

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proporcionar un entorno cómodo y seguro para el personal que realiza las actividades de medición en el vehículo.

3 REFERENCIAS Norma Oficial Mexicana NMX-S-061-SCFI-2014. Seguridad-ropa de alta visibilidad para uso profesional-requisitos y métodos de prueba. https://www.dof.gob.mx/nota_detalle. php?codigo=5401159&fecha=21/07/2015#gsc.tab=0 Norma Oficial Mexicana NOM-008-SCT2-2020. Amortiguadores de impacto en carreteras y vialidades urbanas. https://normas.imt.mx/NOMs/NOM-008-SCT2-2013 Norma Oficial Mexicana NOM-017-STPS-2008. Equipo de protección personal-selección, uso y manejo en los centros de trabajo. http://www.stps.gob.mx/bp/secciones/dgsst/ normatividad/normas/nom-017.pdf Norma Oficial Mexicana NOM-086-SCT2-2023. Señalamiento y dispositivos para protección en zonas de obras viales. https://normas.imt.mx/NOMs/NOM-086-SCT2-2015 R. Elvik. To what extent can theory account for the findings of road safety evaluation studies? Accident Analysis and Prevention, 36 (5) (2004), pp. 841-849. https://doi. org/10.1016/j.aap.2003.08.003

MANUAL DE SEÑALIZACIÓN Y DISPOSITIVOS PARA EL CONTROL DEL TRÁNSITO EN CALLES Y CARRETERAS Director Ejecutivo de Desarrollo Técnico, SICT, DGST Juan Manuel Mares Reyes, jmaresr@sict.gob.mx Jefa de Departamento de Evaluación Técnica y Económica, SICT, DGST

Grissel Abril Rojas Guerrero, grissel.rojas@sict.gob.mx

COMITÉ SEGURIDAD VIAL Emilio Abarca Pérez Apolinar Bañuelos Cabrera José Rafael Bernal Padilla Dante Alejandro Díaz Orta Alejandro Alfonso Jiménez Cabrera Juan Manuel Mares Reyes Emmanuel Muñoz García Grissel Abril Rojas Guerrero Luis Francisco Silva Hernández

RESUMEN El presente artículo informa sobre el diseño de nuevas señales y dispositivos para el control del tránsito, así como aquellas actualizaciones a los elementos existentes en el sistema de movilidad, y reestructuraciones en sus clasificaciones para su uso y aplicación en calles y carreteras de nuestro país.

Recapitula los puntos medulares del sistema de señalización, como son la ubicación, color y mensajes de las señales. Estos últimos transmitidos mediante leyendas, números, pictogramas y símbolos que establecen la comunicación entre los usuarios y la infraestructura vial para lograr un sistema en armonía bajo el enfoque de sistemas seguros.

INTRODUCCIÓN La señalización vial y los dispositivos para el control del tránsito en calles y carreteras son elementos que proporcionan información y orden al tránsito de los usuarios de la vía, en condiciones de seguridad vial, independientemente del rol que el usuario esté desempeñando.

Nuestro sistema de señalización y dispositivos se integra de marcas en el pavimento, estructuras adyacentes, tableros con símbolos, pictogramas y leyendas, así como otros elementos físicos y electrónicos, los cuales como un conjunto integrado cumplen con ciertos requisitos generales y técnicos de características uniformes,

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que facilitan al usuario la comprensión del sistema de movilidad y que tienen como fin contribuir con la disminución de la ocurrencia de los siniestros de tránsito o la severidad de estos.

En la más reciente revisión y actualización de la Norma Oficial Mexicana en materia de señalización y dispositivos viales se creó un manual complementario a la NOM-034-SCT2/SEDATU-2022, Señalización y dispositivos viales para calles y carreteras, que prioriza las necesidades de las personas usuarias del sistema de movilidad y la vocación de vía, siendo esta calle o carretera.

ANTECEDENTES A nivel mundial se tiene el objetivo común de reducir las fatalidades y traumatismos causados por los siniestros de tránsito. Se han identificado diversas medidas de intervención necesarias para alcanzar este objetivo, como es contar con una infraestructura vial segura y hacer un uso seguro de la misma.

En nuestro país, el Programa Sectorial de Comunicaciones y Transportes 2020-2024 (PSCyT), derivado del Plan Nacional de Desarrollo 2019-2024 (PND) estableció como objetivo prioritario contribuir con el bienestar social de la nación, mediante la planeación, diseño, construcción, conservación y operación de la infraestructura vial accesible, segura, eficiente y sostenible. Considerando como estrategia prioritaria mejorar la seguridad vial para el bienestar de todos los usuarios. Por lo anterior, se llevaron a cabo diferentes acciones que contribuyen con los objetivos internacionales y nacionales descritos, y que priorizan la vida y la salud de las personas.

La revisión y actualización de normas y manuales técnicos es una labor fundamental para mejorar la seguridad vial de calles y carreteras. En este sentido, se detectó la necesidad de realizar una norma conjunta que abordara los temas de señalización y dispositivos viales aplicables a calles y carreteras, lo que requería una participación multisectorial. Por lo que, en 2020, la Secretaría de Desarrollo Agrario, Territorial y Urbano (SEDATU) y la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes (SICT), instalaron un Grupo Técnico que se encargó de desarrollar la NOM-034SCT2/SEDATU-2022, Señalización y dispositivos viales para calles y carreteras, así como un manual complementario a esta norma.

DESARROLLO El Manual de Señalización y Dispositivos para el Control del Tránsito en Calles y Carreteras (MSDCTCyC), publicado por la SICT y la

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SEDATU, contiene los lineamientos, criterios y procedimientos para la adecuada aplicación de la NOM-034-SCT2/SEDATU-2022, la cual establece los requisitos generales que han de considerarse para diseñar e implementar la señalización y dispositivos viales en calles y carreteras de jurisdicción federal, estatal y municipal del territorio nacional.

Este manual complementario enriquece con información detallada y de manera gráfica lo establecido en la Norma Oficial Mexicana.

Además de ampliar su alcance hacia los entornos urbanos de todo el territorio nacional, prioriza a los usuarios vulnerables, situando a las personas y su seguridad en el centro del sistema de movilidad.

Lenguaje La movilidad y su dinámica hace necesario incorporar en nuestro lenguaje oral y escrito términos que estructuran el conocimiento referente a los usuarios del sistema de movilidad, y a la infraestructura que la movilidad actual demanda, como son: persona con movilidad limitada, superficie háptica, ayudas técnicas, pavimentos táctiles, dispositivos para sistemas de orientación peatonal y ciclista, dispositivos para sistemas inteligentes de transporte, área de espera para vehículo no motorizados y motocicletas, vía ciclista con prioridad de uso, etc. Este nuevo lenguaje se materializa en el conjunto de elementos y recursos del sistema de señalización y dispositivos para el control del tránsito.

Colores Al código de colores del sistema de señalización se incorpora el color café, utilizado para los sistemas de orientación peatonal. Así como el color gris, empleado para los dispositivos diversos. Ver Figura 1.

Señalización horizontal En el MSDCTCyC se incorporan dos clasificaciones dentro de las rayas de trayectorias en intersecciones (M-4): Raya para trayectorias dentro de una intersección (M-4.2) y Raya para trayectoria de transporte público de pasajeros (M-4.3).

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color

señal o dispositivo que emplea

amarillo

preventivo

verde limón fluorescente

escolares

azul blanco café naranja rojo

servicios y turísticas restricción, identificación, información general y recomendación sistemas de orientación peatonal zona de obras restrictivas

verde

información de destino

gris

dispositivos diversos

Figura 1. Código de colores.

Para las Rayas canalizadoras (M-5) se especifican las rayas que limitan la zona neutral (M-5.1) y las Rayas en la zona neutral (M-5.2).

Se desarrollan tres clasificaciones dentro de las marcas para estacionamiento (M-10): Marcas para estacionamiento de vehículos motorizados (M-10.1), Marcas para estacionamiento en zonas de pago (M-10.2) y Marcas para estacionamiento de servicios especiales (M-10.3).

Se actualiza la clasificación de las rayas, símbolos y leyendas para regular el uso de carriles (M-11), Flechas y leyendas en carriles (M-11.1), Flechas y leyendas para indicar un carril exclusivo (M-11.2), Para establecer lugares de parada (M-11.3), Para indicar velocidad en el carril (M-11.4), Marca para identificar cruce de escolares (M-11.5).

Se incorporan dos clasificaciones dentro de las marcas en guarniciones (M-12): Para prohibición de parar (M-12.3) y Para indicar estacionamiento de servicios especiales (M-12.4).

Dentro de la clasificación de raya de emergencia para frenado (M-14), se incorpora la Leyenda para indicar la distancia a la rampa (M-14.4).

Se cambia el término Marca para identificar ciclovías (M-15) por Marcas para vías ciclistas (M-15), clasificando las diferentes marcas como sigue: Marca para identificar vía ciclista exclusiva o delimitada (M-15.1), Marca para identificar vía ciclista con prioridad de uso (M-15.2), Marca para vía ciclista compartida con transporte público (M-15.3), Rayas de protección al ciclista (M-15.4), Rayas para cruce de ciclistas (M-15.5).

Asimismo, se incorpora la Marca de área de espera para vehículos no motorizados y motocicletas (M-17); Marca de ceda el paso (M-18); Marcas para indicar prohibiciones (M-19) y su clasificación: Prohibido estacionar (M-19.1), Prohibido parar (M-19.2), Prohibido parar en intersección (M-19.3); y, finalmente, Marcas para identificar reductores de velocidad (M-20).

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Figura 2. Marca de prohibido parar en intersección (M-19.3).

Señalización vertical Estructura de soporte En lo que refiere a su estructura de soporte, la señalización vertical considera las señales bajas adosadas de manera lateral, por ejemplo, a muros. Asimismo, se consideran señales elevadas adosadas a estructuras existentes. Dentro de esta clasificación, según su estructura de soporte, se integran a las señales elevadas las Señales de mensaje cambiable.

Ubicación Respecto a la ubicación lateral de las señales bajas se hace una diferenciación entre aquellas que se instalan en calles y carreteras. Al saber que la distancia lateral se mide del hombro de la carretera al límite lateral del tablero de la señal, se establece que en las carreteras, tanto las señales bajas como las altas deberán

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instalarse a una distancia de 0.50 m y (como máximo) 1.50 m, mientras que para las calles se establece una distancia de 0.40 m como mínimo.

Para las carreteras, la altura de montaje se mide del arroyo vial al límite inferior del tablero, incluyendo —si es el caso— el tablero adicional; se establecen 2.00 m de altura para señales bajas. Para las calles, la altura de montaje se mide de la banqueta al límite inferior del tablero, incluyendo —si es el caso— el tablero adicional; se establecen 2.20 m de altura para señales bajas. La altura de montaje de señales elevadas en calles y carreteras se establece de 5.50 m.

Catálogos de señales verticales Dentro de los catálogos de señales preventivas, restrictivas, informativas de identificación, turísticas, y de servicios, el Manual presenta

Figura 3. Ejemplos de la ubicación de las señales.

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Figura 4. Señales preventivas (SP-29A1, SP-29B1 y SP-31A).

la incorporación de nuevas señales creadas y diseñadas pensando en la movilidad bajo el enfoque de sistemas seguros.

Entre las señales preventivas (SP) se destaca la actualización de la señal SP-29 Pendiente descendente o ascendente, donde su variante SP-29A1 y SP-29A2 se utiliza en vías ciclistas de trazo independiente, para indicar a los usuarios de vehículos no motorizados la presencia de un tramo con una pendiente descendente o ascendente. Así mismo, la variante SP-29B1 y SP-29B2 indica a los conductores de vehículos motorizados la proximidad de un tramo con una pendiente descendente o ascendente. Para ambos casos, dentro del diseño de la señal, se incorpora, de manera escrita en la señal, el porcentaje máximo de inclinación de la pendiente. En estas señales, se recomienda añadir un tablero adicional que indique la longitud del tramo con pendiente, en kilómetros.

La señal SP-31 Alto o Ceda el paso próximo actualizada indica dos variantes, la proximidad a la señal SR-6 Alto o la proximidad a la SR-7 Ceda el paso, que se aplica cuando estas dos señales restrictivas no son visibles a una distancia suficiente para que el conductor pueda parar en el lugar de la restricción.

Para contribuir a los esfuerzos por priorizar a los usuarios vulnerables (especialmente en calles) y a la alta presencia de infantes en ellas, se implementa dentro de la señal SP-32 Peatones, la variante SP-32A Niños jugando, señal que debe incluir un tablero adicional indicando la distancia a la que se encuentra esta área, y combinarse con la SR-9 Velocidad.

Dada la actualización de los reductores de velocidad para atender las diferentes necesidades de las carreteras y calles de nuestro país, se establecieron diferentes tipos de reductores de velocidad y sus variantes por tipo de vía. Para señalizarlos de manera preventiva se diseñó la SP-41 y su variante SP-41A que pretenden ayudar a que sean identificados por los usuarios y controlen la velocidad de los vehículos. Esta señal se complementa con las Marcas para

Figura 5. Señales preventivas (SP-41, SP-52A y SP-53

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identificar los reductores de velocidad M-20, y combinarse con la SR-9 Velocidad. La variante SP-41B, como excepción, permite indicar la ubicación del reductor de velocidad, complementando el pictograma con una flecha.

El catálogo de señales preventivas, incorpora señales nuevas como son: SP-50 Barrera; SP-51 Vehículos de tracción animal; SP-52 Vehículos de emergencia, que previene la proximidad de una salida de ambulancias, Vehículo de bomberos o de policía; SP-53 Apertura de portezuelas, que previene a los ciclistas y pasajeros de automóviles sobre la constante apertura de portezuelas; SP-54 Rieles, que previene a los ciclistas sobre la proximidad de rieles en los cuales se pueden atascar las ruedas de la bicicleta; SP-55 Ceda el paso a carril exclusivo; SP-56 Peso limitado; SP-57 Vía reversible y SP-58 Retorno a nivel próximo que previene a los conductores de vehículos sobre el movimiento de vuelta en “u”, el cual se debe realizar a través del carril de desaceleración del costado derecho o izquierdo de la vía.

Entre las señales restrictivas (SR) se destaca la actualización de la señal SR-7 Ceda el paso, donde se incorpora la variante SR-7B Preferencia de paso, que indica a los conductores de vehículos que tienen preferencia de paso en las intersecciones, con respecto a aquellos que atraviesas o se incorporan a la vía. Establece la preferencia de paso sobre otros vehículos, no sobre el tránsito peatonal.

Asimismo, se incorpora la variante SR-7C Prioridad de uso, que indica a los conductores que el tipo de vehículo representado en el pictograma tiene prioridad de uso sobre los demás.

Para regular el tránsito de los diferentes tipos de vehículos que conviven en el sistema de movilidad, las señales SR-10 Vuelta continua derecha, SR-12 Giro obligatorio, SR-13 Conserve su derecha, SR-14 Doble circulación, SR-22 Prohibido estacionarse, SR-32A1 Prohibido tránsito de vehículos de tracción humana, SR-32A2 Prohibido tránsito de bicicletas y motocicletas, SR-32A3 ProhiFigura 6. Señales restrictivas bido tránsito de bicicletas y motocicletas, SR-32A5 Prohibida la (SR-7B, SR-7C2, SR-40 y circulación de vehículos de carga, SR-36A6 Prohibido tránsito SR-46). de motocicletas, SR-32A7 Prohibido el tránsito de automóviles y SR-45 Vía para vehículos de transporte público, incluyen variantes que contienen el pictograma que representa el vehículo que debe ejecutar la prohibición o acción indicada en esa señal restrictiva siempre respetando la jerarquía de la movilidad.

El catálogo de señales restrictivas incorpora señales nuevas como son: SR-38 Longitud permitida; SR-39 Prohibido carga y

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descarga; SR-40 Zona 30, la cual indica a los conductores de un vehículo que se encuentran en una zona de tránsito calmado en la cual existe preferencia a los usuarios vulnerables, lo que obliga a mantener una velocidad menor a 30 km/h; SR-41 Circulación en glorieta; SR-42 Peatones a la izquierda; SP-43 Descender de vehículo no motorizado o recreativo; SP-44 Animal de compañía; SR-46 Sólo vehículos de emergencia, que indica a los conductores de vehículos que un tramo de la vía o ciertos carriles son exclusivos para el tránsito de vehículos de emergencia; SR-47 Vía reversible; SR-48 Encienda sus luces; SR-49 Ascenso y descenso en carril exclusivo; SR-50 Prohibido bloquear intersección; SR-51 Prohibido el uso de distractores y SR-52 Prohibido el uso de estupefacientes, estas últimas dos para combatir los factores de riesgo en seguridad vial.

Debido a que las señales restrictivas en ocasiones requieren información complementaria, se han diseñado diversos tableros adicionales como son: SR-A Paso uno por uno; SR-B Distancia de rebase; SR-C Excepción; SR-D Sanción; SR-E Uso de sistema tecnológicos; SR-F Límite de restricción que indica el punto en el cual principia o termina la restricción indicada en la SR, con el objeto de esclarecer el límite en el que aplica dicha regulación, entre otros.

Figura 7. Señales informativas de identificación.

Las señales informativas de identificación (SII) tienen como objetivo orientar a los usuarios a lo largo de su itinerario, de manera que puedan conocer su ubicación y lograr un desplazamiento seguro y ordenado.

Una de las clasificaciones de las SII son las señales de ruta, que permiten la identificación de carreteras, calles y vías ciclistas de trazo independiente según su tipo y número de ruta. Dado el crecimiento de las vías ciclistas se hizo necesario incorporar un escudo de vías ciclistas SII-16, como complemento a las señales de ruta o de kilometraje y ruta.

En este Manual se incorpora a las SII las de salida, las cuales se usan para indicar el número de la desincorporación en la que se encuentra en las vías de circulación continua. Estas señales tienen dos variantes, SII-19A Salida en señal baja y SII-19B Salida en señal elevada.

Las señales informativas de destino SID informan al usuario sobre el nombre y dirección de cada uno de los destinos a lo largo de su recorrido. El texto es la base del contenido de este tipo de señal, acompañada de escudos y flechas, para el mejor entendimiento de los usuarios, coadyuvando a la lectura e interpretación del mensaje de forma pronta y eficaz. Con este objetivo se ha implementado que los textos sean escritos en mayúsculas y minúsculas, cumpliendo con todas las reglas ortográficas correspondientes. Es importante mencionar que el uso de letras mayúsculas y minúsculas en un texto permite un reconocimiento

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de palabras más eficaz, ya que el cerebro humano puede identificarlas con un mínimo número de letras. Para las señales informativas de recomendación y de información general se aplica el mismo criterio.

Figura 8. Ejemplos de señales informativas de destino, de recomendación y de información general.

Para la elaboración de textos se dispone de la Tipografía México, integradas por seis series distintas para utilizarse en señales verticales u horizontales, en calles y carreteras.

Las flechas en las señales verticales para indicar las direcciones a seguir, en su posición horizontal, vertical o inclinada, fueron actualizadas. Las nuevas flechas consideran rasgos que, al verlas a distancia, mejora la visibilidad de su composición, cabeza y cuerpo de la flecha. El cuerpo de la flecha tiene como base 0.3 L (longitud), la cual se reduce hasta intersecar con los trazos de la cabeza de la flecha. Lo mismo sucede con la cabeza de la flecha, donde se creó una reducción en su sección.

Los catálogos de las señales informativas de destino turístico y de servicios se actualizaron considerando los principios de movilidad y seguridad vial, como son accesibilidad, equidad, inclusión e igualdad, movilidad activa y multimodalidad, con el objetivo de informar a los usuarios la existencia de un servicio o de un lugar de interés turístico, recreativo, deportivo, histórico, artístico o de emergencia.

Dispositivos diversos Los dispositivos diversos complementan algunas marcas en el pavimento, delimitan, confinan y protegen áreas de circulación peatonal y vehicular, y advirtiendo a los conductores de diversas situaciones de riesgo. El Manual presenta una actualización a

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Figura 9. Trazos de las flechas en señales informativas.

Figura 10. Ejemplos de señales informativas turísticas y de servicios.

estos dispositivos, incorporando aquellos que se han hecho necesarios para la movilidad actual, sus diferentes tipos de usuarios y medios de transporte.

Las Balizas DD-2, generalmente utilizadas en calles, indican a los usuarios la presencia de algún obstáculo adyacente al arroyo vial, mediante el uso de un poste flexible con material reflejante.

Se incorporan al Manual los Delimitadores para confinamiento DC, para separar carriles exclusivos de los carriles del tránsito de vehículos en general, en el mismo sentido de circulación y en contrasentido. Se clasifican en: Delimitador para confinamiento de carril exclusivo ciclista, Delimitador para confinamiento de carril exclusivo de transporte público y Delimitador para confinamiento de carril exclusivo en acceso a predios.

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Figura 11. Ejemplo de baliza.

Figura 12. Reductor de velocidad tipo trapecial.

Las Barreras fijas para protección peatonal DD-5 de aplicación urbana, delimitan la circulación peatonal. Por su parte, los parapetos para peatones y ciclistas DD-6 se instalan sobre las guarniciones o las banquetas de los puentes o pasos a desnivel en sus extremos longitudinales, para evitar que los usuarios caigan al vacío cuando transiten en las zonas aledañas.

Se actualizan y clasifican los Reductores de velocidad RV en los siguientes tipos: reductor de velocidad tipo sinusoidal, trapecial o circular; reductor de velocidad tipo cojín en calles; reductor de velocidad tipo meseta en calles; reductor de velocidad tipo delantal en calles; reductor de velocidad tipo vibrador; reductor de velocidad tipo bordo en calles y reductor de velocidad para motocicletas en vías ciclistas exclusivas.

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Figura 13. Reductor de velocidad tipo meseta.

Se incorporan los Limitadores de sentido DD-7, que permiten controlar la circulación de vehículos en contrasentido, para evitar el tránsito de vehículos automotores en sentido contrario al permitido.

Los Bolardos DD-10 se incluyen como elementos que delimitan las zonas destinadas al tránsito peatonal, estos pueden ser fijos, retráctiles, desmontables o abatibles.

Figura 14. Limitadores de sentido.

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Figura 15. Ubicación de bolardos fijos.

Señalización en zonas de obras viales Dentro de las especificaciones y características de la señalización para protección en zonas de obras viales se incorporan los cercos como son: mallas, cintas o tapiales, predominantemente de color naranja, las cuales permiten delimitar las zonas de trabajo y encauza al tránsito, impidiendo el paso de peatones.

Asimismo, se incorporan rampas temporales, para garantizar a los peatones una superficie segura y libre de obstáculos para salvaguardar su paso por zonas de obras viales.

Semáforos y otros dispositivos electrónicos complementarios Entre los dispositivos electrónicos complementarios se incluyen las Señales de mensaje cambiable/variable OD-13, las cuales se dividen en Señales de mensaje variable, subclasificada en cuatro tipos, Tipo A, Tipo B, Tipo C y señal portátil; Señales de mensaje cambiable para indicaciones preventivas y restrictivas; Señales de mensaje cambiable para regular el uso de carriles; y la Señal para información sobre capacidad de estacionamientos.

Se actualizó la clasificación de los Semáforos DE-1 considerando peatones, ciclistas, vehículos de transporte público de pasajeros, general para vehículos, giros protegidos, en carril exclusivo para giros, acceso vehicular a predios, aproximación de equipo ferroviario y de destello.

Se incluyen los dispositivos periféricos de semáforos DE-2 que complementan el sistema semafórico, integrados por Señal audible peatonal, señales audibles para cruce de vía férrea, botones de solicitud, botones de solicitud de paso peatonal, botón de solicitud de paso vehicular.

Se incorporan los Detectores de vías peatonales y ciclistas DE-3 para identificar y monitorear el tránsito de peatones y ciclistas, como pueden ser lazos inductivos, bandas piezoeléctricas, cojines piezométricos y audibles, tubos neumáticos, infrarrojos activos. Infrarrojos pasivos, sensores de ondas de radio, escáneres láser, magnetómetros, sensores de presión de fibra óptica, y contadores ciclistas; Detectores para vías de vehículos motorizados DE-4 para identificar y monitorear el tránsito de vehículos motorizados como pueden ser sondas de micro

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Figura 16. Semáforo peatonal con LED y cronómetro.

lazo, radares microondas, radares ultrasónicos, radares de matriz acústica y antenas RIFD, y detectores de infracciones; Equipos de control DE-5 para el procesamiento de la información que se recibe de los dispositivos de detección y toma de datos; y Parquímetros multiespacio DE-6.

Señalización y dispositivos para sistemas de orientación peatonal y ciclista Estos sistemas contribuyen con el tránsito seguro, cómodo y ágil de los usuarios vulnerables, mejorado su desarrollo al integrarse en el sistema de movilidad. De acuerdo con su uso se integran por Identificadores de zona o comunidad SOP-1; Señales de destino peatonales SOP-2; Señales para sitios de interés SOP-3; Señales tacto-visuales SOP-4, las cuales brindan el acceso a la información, orientación y comunicación mediante elementos táctiles y

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Figura 17. Diseño de módulo de pavimento táctil de dirección.

visuales, contienen pictogramas, textos en alto relieve y pueden ser complementados con sistemas baile; y Rutas en pavimento SOP-5, siendo estos marcas colocadas sobre el pavimento para orientar y dirigir el tránsito peatonal, los cuales se clasifican en brújulas, rutas al sitio, pavimentos táctiles, pavimentos táctiles de advertencia, pavimentos táctiles de guía de dirección, y pavimentos táctiles lineales de límite.

CONCLUSIONES En México se reformó el Artículo 4.º de la Ley Suprema del sistema jurídico mexicano, la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos, con el objetivo de brindar a la población el derecho a una movilidad en condiciones de seguridad vial, accesibilidad, eficiencia, sostenibilidad, calidad, inclusión e igualdad. Derivado

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de lo anterior se creó la Ley General de Movilidad y Seguridad Vial, con el objetivo de establecer las bases y principios para garantizar ese derecho.

Es notable que nuestro país ha desarrollado diferentes acciones en favor de la seguridad vial. Contar con una señalización y dispositivos viales únicos y uniformes, aplicables en todo el territorio nacional, es parte de esos esfuerzos. El Manual referido refuerza el marco legal, (Infraestructura Vial Segura), del Plan Mundial del Segundo Decenio de Acción para la Seguridad Vial 2021-2030. Sin embargo, para el cumplimiento efectivo de las hojas de ruta internacionales, nacionales, la normativa nacional y manuales técnicos, se requiere un acuerdo nacional, con el compromiso de la sociedad y el gobierno.

Este Manual complementario a la NOM-034-SCT2/SEDATU-2022, Señalización y dispositivos viales para calles y carreteras representa las alianzas de intersectoriales, para lograr un mismo fin, la necesidad de crear sistemas de movilidad bajo el enfoque de sistemas seguros, dando prioridad a los usuarios vulnerables, conforme a la jerarquía de movilidad, y tomando en cuenta la diversidad de medios de transporte y dinámicas de movilidad que requiere la población actual, para otorgarles el derecho a la movilidad en condiciones de seguridad vial, que contribuyan a disminuir los factores de riesgo en los siniestros de tránsito.

BIBLIOGRAFÍA NOM-034-SCT2/SEDATU-2022, Señalización y dispositivos viales para calles y carreteras https://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5702233&fecha=19/09/2023#gsc. tab=0 Manual de Señalización y Dispositivos para el Control del Tránsito en Calles y Carreteras https://www.sct.gob.mx/fileadmin/DireccionesGrales/DGST/Manuales/Manual_de_ se%C3%B1alizaci%C3%B3n_y_dispositivos_para_el_control_de_transito/Manual_se%C3%B1alizacion.pdf

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PASOS PARA FAUNA

ESPACIO SICT

El Honorable Congreso de la Unión publicó en el Diario Oficial de la Federación el Decreto por el que se adiciona un artículo 22 Bis a la Ley de Caminos, Puentes y Autotransporte Federal.

Artículo 22 Bis.- Para el diseño de nuevas construcciones de caminos, carreteras y autopistas, así como en la modernización de las existentes, la Secretaría, observando la protección y conservación de los ecosistemas, deberá contemplar, en su diseño y en su plan de conservación, la implantación de pasos de fauna.

Para los efectos del presente artículo se entenderá como pasos de fauna a las estructuras transversales a un camino, carretera o autopista con el objetivo de habilitar el paso seguro de fauna silvestre a los hábitat fragmentados por la construcción de dichas vías de comunicación.

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México es un país megadiverso poseedor de una gran cantidad de especies que ofrecen servicios ambientales a la humanidad.

Por otro lado, la construcción de carreteras ha permitido el desarrollo económico y social en México y en el mundo, atendiendo la necesidad primaria de transportar personas, bienes y mercancías dentro de un territorio.

Es por lo que, en el presente se hace necesario planificar, diseñar, construir, conservar y operar carreteras bajo el enfoque de desarrollo sostenible, lo cual permitirá priorizar los criterios ambientales y sociales por encima de los económicos. Atendiendo la necesidad tangible de crear infraestructura más segura y permeable para la circulación de fauna silvestre, y reducir las colisiones vehículo-animal y los atropellos de animales.

Los pasos para fauna son parte de las estrategias que a nivel mundial se han utilizado para contrarrestar los impactos adversos a los ecosistemas y que por ende contribuyen a la conservación de especies y a la utilización del territorio mediante infraestructura social y ambientalmente responsable.

Escanea Consulta Descarga

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Referencias: Ley Federal de Caminos Puentes y Autotransporte Federal Manual de pasos para fauna silvestre en carreteras, SICT, DGST, 2020.

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SMA COMO CAPA DE RODADURA EN AUTÓDROMO, UN CASO DE ÉXITO Lasfalto, Guadalajara, México Israel Sandoval Navarro Carmelo Enrique Villa Huerta HERMES, Ciudad de México, México Hugo Ernesto Lara López Yosimar Báez Valenzuela Juan Luis Patiño Flores Grupo Trujano, Toluca, México José Antonio Trujano Ramírez Cristóbal Said Silva Robles Zapopan, México Rey Omar Adame Hernández

israel@surfax.com.mx evilla@lasfalto.com.mx hlara@grupohi.mx ybaez@grupohi.mx jlpatino@grupohi.mx jtrujanor@gpotru.com csilva@gpotru.com omar.adame.hdez85@gmail.com

APORTACIONES

RESUMEN En enero del 2023, en el Estado de México se repavimentó un autódromo mediante la colocación de una mezcla asfáltica SMA como capa de rodadura, que se eligió debido a las condiciones de confort y seguridad que ofrece como capa superficial. Por estas características, la SMA se utiliza comúnmente en autódromos de carreras para premios de Formula 1. Para el caso de este proyecto, se analizaron y seleccionaron bancos de materiales pétreos que cumplieran con los requerimientos de este tipo de mezcla, además de un asfalto capaz de soportar y desempeñarse correctamente con los neumáticos utilizados por los vehículos que circulan en este tipo de pistas.

Debido a las condiciones climáticas en la zona, altura y temperaturas bajas, el diseño de la mezcla asfáltica se protegió con un aditivo auxiliar de compactación para garantizar la densificación de la mezcla en condiciones de disminución de temperatura por condiciones climáticas (viento y temperatura). Al mismo tiempo, se utilizó un asfalto modificado que garantizara el buen desempeño y durabilidad de la mezcla. Dentro del diseño se consideraron hasta 140 °C como temperatura de compactación, además del uso de fibras de celulosa (habituales en este tipo de mezclas) que garantizaran la homogeneidad en el tendido, así como el no escurrimiento en la mezcla.

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En el proceso constructivo se hicieron algunas adecuaciones para que la calidad superficial y homogeneidad de la mezcla resultaran en una pista cómoda y segura para los pilotos. También se trató de impedir el menor número de juntas longitudinales y transversales en frío con la utilización de hasta tres pavimentadoras trabajando de manera simultánea en la ejecución. Durante la pavimentación se tomaron registros de las temperaturas de trabajo (fabricación, tendido y compactación), características de la mezcla, propiedades volumétricas, porcentaje de compactación con densímetro electromagnético, calidad del asfalto recibido, entre otras medidas que garantizaran la calidad de los materiales, así como la ejecución de los trabajos. Finalmente, los resultados fueron satisfactorios para la cómoda práctica y competición en la pista con las mediciones de IRI, macrotextura y profundidad de rodera.

1 INTRODUCCIÓN En la construcción de pavimentos flexibles, la superficie asfáltica (capa de rodadura) determina las características de la pista o superficie, además de su idoneidad para el uso previsto. Las autopistas con una mezcla asfáltica inadecuada complican la seguridad y comodidad en los usuarios, mientras que, para un circuito, pueden hacer imposible que una carrera se desarrolle.

La superficie asfáltica es fundamental para la seguridad de todos los usuarios durante un recorrido, práctica o durante una competencia sobre la pista. Por lo tanto, se deben aplicar estándares rigurosos a la producción, colocación y compactación de la mezcla asfáltica.

En un gran porcentaje de las pistas de Formula 1 (máxima competición de auto-

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movilismo internacional y campeonato del deporte motor más popular y prestigioso del mundo), la capa superficial es una mezcla asfáltica, principalmente una mezcla SMA (Stone Mastic Asphalt), por las condiciones de seguridad y confort que esta ofrece.

La producción y colocación de mezcla asfáltica para autódromos es un proceso sofisticado, el trabajo involucra cuidado en la selección de los materiales (asfalto, agregados, filler), plantas de mezclado en excelentes condiciones, al menos dos pavimentadoras del mismo tipo, un número significativo de compactadores y un laboratorio en el sitio de la obra. La pavimentación simultánea requiere cuidados y habilidad en la operación y coordinación de la maquinaria para poder pavimentar todo el circuito sin juntas frías (principalmente en la capa superficial). Por último, las tolerancias de producción en autódromos son considerablemente reducidas comparadas con las especificadas para autopistas; para estas, los tiempos de traslado de los materiales, la logística de la obra, la calidad de los materiales, el equipo y maquinaria adecuado hacen que el trabajo sea de mucho interés para los involucrados.

2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO En el Estado de México se colocó recientemente una capa de rodadura para un autódromo con una longitud de 3.6 km y un ancho promedio de 20 m, situado a una altura de más de 2 600 msnm. La colocación se realizó durante el mes de enero con temperaturas registradas en el día de entre 12 y 24 °C, y jornadas nocturnas y temperaturas registradas de entre 0 y 10 °C. En el diseño de la mezcla se consideró el uso de un aditivo auxiliar de compactación para que

la densificación pudiera llevarse a cabo ante el enfriamiento de la mezcla en el tendido.

Datos generales del proyecto: — Longitud: 3.6 km.

— Ancho: 20-25 m.

— Altura sobre el nivel del mar: 2 622 m.

— Espesor de la capa fresada: 3 cm.

— Espesor de la carpeta colocada: 3 cm.

— Temperatura media durante el día: 17 °C. — Temperatura media durante la noche: 4 °C. — Tiempo de ejecución: 10 días.

3 CALIDAD DE LOS MATERIALES PÉTREOS La calidad de los materiales pétreos es un punto importante, pues en volumen ocupan valores cercanos al 90%, por lo que un agregado que cumpla con todos los estándares especificados aumenta la probabilidad de éxito en el desempeño y durabilidad de una capa asfáltica. El agregado grueso, además, debe tener forma cúbica y estar libre de polvo, arcilla y materia orgánica. Los agregados utilizados para este proyecto cumplen con las propiedades de consenso y origen requeridas por el Protocolo AMAAC de capas de rodadura PA-CR 04/16, recomendaciones utilizadas como especificación para este proyecto.

El agregado cumple con las características necesarias para una mezcla asfáltica con tamaño nominal de 3/8”. Como filler de aporte se utilizó un carbonato de calcio, mientras que para el asfalto se utilizó un asfalto modificado 76V- 16, de acuerdo con la clasificación PG y MSCR. 4 DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA SMA CON AUXILIAR DE COMPACTACIÓN El diseño de la mezcla se realizó según los requisitos y recomendaciones descritos en el PA-CR/16 para una mezcla asfáltica SMA con tamaño nominal de 3/8”. Algunos de los puntos importantes se enlistan a continuación: — Granulometría: 71% sello de 3/8”, 23% de arena caliza y 6% de carbonato de calcio.

— Fibra de celulosa: 0.35%.

— Contenido de asfalto óptimo respecto a la mezcla: 6.4%.

— Contenido de asfalto óptimo respecto al agregado: 6.8%.

— Vacíos de aire: 4.3%.

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— Vacíos en el agregado mineral (VAM): 16.65%.

— Vacíos llenos de asfalto (VFA): 73.97%.

— Profundidad de macrotextura medida en losas de laboratorio: 2.03 mm.

— Estabilidad Marshall: 915 kg.

— Flujo Marshall: 3.44.

— Módulo resiliente (tensión indirecta): 2 600.

— Ensayo TSR (%): 91.2 — Ensayo de rueda de Hamburgo (mm): 2.66.

— % Ensayo de escurrimiento con 6.8% de asfalto/pétreo y 0.35% fibra de celulosa/pétreo y acondicionamiento a 180 °C: 0.027.

— C.D.R.: 0.915 — Temperatura de mezclado recomendada en diseño: 177-181 °C. — Temperatura de compactación recomendada en diseño: 170-173 °C. La granulometría considerada de diseño es la que entra en los límites granulométricos y que, a su vez, haya cumplido con los parámetros volumétricos.

Para este proyecto en específico, y como medida para garantizar la compactación, se utilizó un aditivo auxiliar de compactación (mezclas tibias) para garantizar las condiciones de lubricidad en la mezcla y, a su vez, la densificación pudiera efectuarse a temperaturas más bajas (hasta 140 °C). Para esto, en laboratorio se realizaron pruebas a diferentes temperaturas de compactación y, manteniendo la temperatura de mezclado, se midieron y verificaron las propiedades volumétricas, comprobando que no sufrieran afectación.

Tabla 1. Volumetría para temperaturas de diseño e inferiores.

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Temperatura de mezcladotemperatura de compactación (°C)

Contenido de asfalto/ agregado (%)

Densidad máxima teórica (gr/cm3)

Densidad de la mezcla compactada (gr/cm3)

Vacíos (%)

VAM (%)

Porcentaje de compactación

180-170

6.8

2.409

2.305

4.3

16.65

95.7

180-170

6.8

2.409

2.297

4.6

16.91

95.4

180-160

6.8

2.409

2.294

4.8

17.01

95.2

180-150

6.8

2.409

2.289

5.0

17.21

95.0

180-140

6.8

2.409

2.293

4.8

17.07

95.2

Especificación

6.4 mín.

N.A.

N.A.

Cercano a4%

16 mín.

94–96 en campo

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De acuerdo con los datos de la Tabla 1, la volumetría no se afecta con la disminución de las temperaturas de compactación y el uso de aditivo auxiliar de compactación, por lo que se podría trabajar sin sufrir alteraciones incluso con una temperatura de compactación de 140 °C (valores cercanos a 4% de vacíos), lo que garantiza la manejabilidad de la mezcla y el porcentaje de vacíos cercano al de diseño. El no uso del aditivo auxiliar de compactación limita la manejabilidad de la mezcla, así como su compactación a las temperaturas recomendadas en caliente (mezclado: 180 °C y 170 °C para la compactación).

5 FABRICACIÓN DE LA MEZCLA Para este proyecto se usó una planta de producción continua con capacidad de 120 ton/h ubicada dentro de las instalaciones del autódromo. De acuerdo con el diseño, era necesario dosificar el filler de aporte (carbonato de calcio) con un dosificador a través de una tolva de filler, sin embargo, el dosificador no fue capaz de alimentar esa cantidad, por lo que se decidió agregarlo al mezclador (pugmill) a través de una de las tolvas de la planta, con lo cual se garantizó la cantidad y calidad de finos en la mezcla.

La capacidad de la planta (120 ton/h) fue una limitante para abastecer las dos pavimentadoras que trabajaban simultáneamente en el tramo. La demanda de mezcla para las rectas fue alta, por lo que conservó un acumulado de, al menos, ocho camiones para evitar los paros en las pavimentadoras por falta de mezcla asfáltica (condición que afectó la calidad superficial de la pavimentación al dejar pequeñas irregularidades o saltos en el terminado). Gracias a esta medida se garantizó la continuidad en la pavimentación. Adicionalmente, se contó con una tolva de dosificación que alimentaba el contenido de fibra de celulosa de acuerdo con la velocidad de producción de la planta.

Figura 1. Planta de producción continua utilizada en el proyecto.

6 TEMPERATURA DE FABRICACIÓN Y CONDICIONES DEL ASFALTO En este proyecto se utilizó un asfalto clasificado como PG 76V-16, modificado con terpolímero RET y ácido polifosfórico como catalizador. El asfalto cumplió con los requerimientos de las siguientes normativas:

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— N-CMT-4-05-004/18.

— ASTM D 6521-22.

— ASTM D 2872-22.

— ASTM D 7405.20.

η

viscosidad a corte cero de Log(η )

Para definir las temperaturas de trabajo (mezclado y compactación), de la mezcla con asfalto modificado se usó el método de viscosidad a corte cero, que determina las temperaturas de trabajo para asfaltos modificados, que, para este caso, fueron: ✔ Temperatura de mezclado: 177-181 °C. ✔ Temperatura de compactación: 170-173 °C. y = 90341e

10

-0.075x

curva viscosidad temperatura 2 per. med. móv. (temp. baja mezclado)

1

2 per. med. móv. (temp. alta mezclado) 2 per. med. móv. (temp. baja compactación)

0.1

2 per. med. móv. (temp. alta compactación)

0.01

100

110

120

130

140

150

160

temperatura (°C)

170

180

190

200

Figura 2. Viscosidad a corte cero vs. temperatura.

A continuación, se presentan las temperaturas de mezclado registradas durante una de las jornadas de trabajo. La temperatura promedio está 5 °C por encima de lo recomendado en el diseño con el objetivo de que la mezcla llegue con una temperatura más alta y no disminuya demasiado después de pasar por el vehículo de transferencia durante el tendido.

temperatura °C

190

185

180

175

temperatura de producción de mezcla asfáltica (°C) 170

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

número de camión

Figura 3. Temperatura de producción registrada en una de las jornadas de trabajo durante la ejecución del proyecto.

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7 TRANSPORTE, TENDIDO Y COMPACTACIÓN Para no tener retrasos y paros continuos en la pavimentación, el contratista proporcionó un número adecuado de camiones transportadores (de volteo) para transportar la mezcla asfáltica desde la planta de mezclado (ubicado en el autódromo) hasta la pavimentadora. El uso de vehículos de transferencia también fue indispensable para lograr uniformidad en la colocación de la mezcla asfáltica.

Para fines prácticos, inicialmente se pavimentaron las zonas de detalles en la pista (áreas excedentes en los anchos de curvas). Estas zonas demandaron tiempo en la ejecución (hasta 90 minutos por detalle) para finalmente pavimentar la franja central de la pista.

De acuerdo con la experiencia de este proyecto, el uso del buggy o vehículo de transferencia disminuye la temperatura de la mezcla aproximadamente 20-25 °C en los primeros cuatro camiones, mientras que para los camiones subsecuentes la temperatura baja de entre 15 a 20 °C. Sin embargo, esas reducciones de temperatura se cuidaron con el uso del aditivo auxiliar de compactación.

Figura 4. Uso de vehículos de transferencia de mezcla asfáltica entre el camión transportador y la pavimentadora.

El proceso de tendido y compactación fue importante debido a que, una vez fabricada la mezcla con la fórmula correcta, de este depende alcanzar las propiedades volumétricas, macrotextura y fricción de la mezcla y superficie.

Figura 5. Proceso de compactación, los rodillos trabajan muy cerca de la pavimentadora. El número de pasadas fue entre dos y tres.

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73

Durante el proyecto, la temperatura ambiente en el día fue de 10 a 22 °C, y no se registraron temperaturas de la mezcla asfáltica que afectaran la operación de los trabajos y desempeño de ésta.

La noche presentó un registro de entre 4 y 10 °C. Para esto, los camiones se cubrieron durante toda la jornada con lonas térmicas al salir de la planta.

En el proceso se utilizaron vehículos de transferencia para homogenizar la mezcla durante el tendido y evitar segregaciones en la superficie. La mezcla se tendió y compactó por encima de 60 número de camión los 140 °C a lo largo de todas las jornadas. temperaturas de tendido y compactación

temp. de la mezcla asfáltica (°C)

175 170 165 160 155 150 145 140

temp. tendido (°C) 0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

temp. compactado (°C) 30

33

36

39

42

45

48

51

54

57

60

número de camión

Figura 6. Temperaturas de tendido y compactación vs. Número de camión registradas en una de las jornadas de pavimentación del autódromo.

8 CONTROL DE CALIDAD Dentro de las actividades del control de calidad se realizaron muestreos previos al inicio de las actividades en el autódromo, tales como: — Caracterización del agregado pétreo (muestreo en el banco y en el autódromo).

— Caracterización del asfalto (muestra enviada por cliente y en tanques en la obra).

— Verificación del diseño (laboratorio central).

— Pruebas de desempeño.

— Macrotextura y coeficiente de resistencia al deslizamiento con péndulo inglés.

Después, se autorizó la ejecución del tramo de prueba y, posteriormente, la ejecución de los trabajos.

Una vez comenzada la obra, se controlaron: — Pruebas básicas al asfalto: recuperación elástica por torsión, punto de reblandecimiento y flash point.

— Pruebas básicas de caracterización del agregado pétreo.

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— Pruebas de caracterización de la emulsión (riego de liga).

— Pruebas a la mezcla asfáltica: contenido de asfalto, granulometría, % vacíos, gmm, gmb, VAM, VFA y presencia de fibra.

— Reporte de grado de compactación con densímetro electromagnético.

— Reporte de temperaturas de mezclado, tendido y compactación.

Los resultados de la producción, tendido y compactación de la mezcla se ejecutaron en su mayoría de manera correcta y con las cantidades recomendadas en el diseño. Los incumplimientos se notificaron al contratista en su momento para su corrección.

Mientras, en laboratorio central se verificaron las siguientes características: — Contenido de asfalto, granulometría.

— Pruebas de desempeño a la mezcla asfáltica, rueda de Hamburgo, TSR, módulo resiliente por tensión indirecta a 20 °C. 1 Hz. — Caracterización de asfalto grado PG. — Caracterización completa a la emulsión.

9 PRUEBAS DE DENSÍMETRO ELECTROMAGNÉTICO (DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE COMPACTACIÓN) Para el control de la compactación se realizaron pruebas cada 30 metros sobre el ancho del autódromo, intercaladas en tres franjas (izquierda, centro y derecha); las lecturas se realizaron después de que la temperatura de la superficie de la mezcla estuviese por debajo de los 60 °C. El cálculo del porcentaje de compactación se realizó actualizando el valor de la densidad máxima teórica de la mezcla producida por día.

Tabla 2. Porcentajes de compactación y vacíos para algunas de las jornadas de pavimentación.

Lote de producción

Gmm de referencia (ton/m³)

Porcentaje de compactación (%)

Porcentaje de vacíos (%)

Día 1

2.366

95.7

4.3

Día 2

2.432

95.8

4.2

Día 3

2.387

97.0

3.0

Día 4

2.405

95.9

4.1

Día 5

2.425

96.5

3.5

De acuerdo con la Tabla 2, el porcentaje de compactación estuvo dentro de lo planeado (porcentaje de vacíos cercano a 4%).

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10 PRUEBAS DE MANCHA DE ARENA Y PÉNDULO La prueba de coeficiente de resistencia al deslizamiento (CRD) realizada con el péndulo inglés valora las características antideslizantes de la superficie del pavimento.

Para el caso de la macrotextura, se realizó la prueba de mancha de arena para determinar su espesor (profundidad).

Para estas dos propiedades, se realizaron en laboratorio pruebas a lozas fabricadas con la fórmula de trabajo compactadas en laboratorio.

Tabla 3. Resultados de péndulo inglés de lozas fabricadas y compactadas en laboratorio.

Ensayo

Resultado

Especificación

Observaciones

Método de prueba

Péndulo inglés

0.915

0.65 mín.

Dentro de especificación

ASTM E 274

Mancha de arena

2.033

0.70 mín.

Dentro de especificación

ASTM E 965

11 IRI, RODERA Y MACROTEXTURA Tras la ejecución de los trabajos de pavimentación, la semana siguiente se realizaron pruebas a la superficie con equipos de alto rendimiento, con el objetivo de evaluar las condiciones superficiales para que, en términos de seguridad, fuera posible garantizar a los conductores/pilotos un recorrido cómodo y seguro en el autódromo.

Tabla 4. Promedio de mediciones de IRI, rodera y macrotextura cada 1000 metros.

Del km

Al km

IRI promedio (m/km)

Rodera promedio (mm)

Macrotextura promedio

0+000

1+000

2.00

4.00

1.22

1+000

2+000

1.99

3.98

1.18

2+000

3+000

1.99

4.19

1.26

3+000

3+500

1.91

4.53

1.39

Para el caso del IRI, se considera bueno para valores de medición menores a 2.5 m/km, profundidad de rodera buena de 2 a 6 mm, mientras que para la macrotextura se consideran valores buenos los mayores o iguales a 0.75. De acuerdo con los datos de las mediciones, el autódromo cuenta con parámetros buenos para su uso.

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Figura 7. Macrotextura y calidad superficial del SMA TN 3⁄8” colocado en autódromo.

12 REFERENCIAS https://tilke.de/en/projects/ https://www.consultanthart.com/www/seiten_en/referenzen/referenzen.php [1] PA-CR-04/2015 Protocolo, diseño, fabricación y colocación de las diferentes capas de rodadura en caliente. (AMAAC, 2008).

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ANÁLISIS DE COSTO DE CICLO DE VIDA DE PAVIMENTOS EN AUTOPISTAS DE CUOTA AT Laboratorio de Pavimentos, Cuernavaca, México Francisco Javier Moreno Fierros, fmoreno@alta-tecnologia.mx

APORTACIONES

RESUMEN En los últimos años se han llevado a cabo diferentes esquemas de conservación en la red de autopistas de cuota, los cuales comprenden técnicas de rehabilitación de pavimentos que incluyen algunos procesos, diseños o metodologías no convencionales.

Anteriormente, las estrategias de conservación de pavimentos de manera tradicional consistían en trabajos periódicos de fresado y colocación de carpetas asfálticas, sin embargo, durante los últimos veinte años se han modificado sustancialmente dichas estrategias, y se incorporaron nuevas tecnologías que permiten la recuperación parcial o total de los materiales que conforman los pavimentos existentes.

De esta forma se incursionó en técnicas de recuperación en frío de pavimentos y se introdujo el uso de algún agente estabilizador capaz de mejorar las propiedades mecánicas de los materiales que conforman el pavimento viejo. Así, las bases se estabilizaron o modificaron con cemento Portland, y, más recientemente, mediante la técnica de asfalto espumado. En ambos casos, la estructuración del pavimento ha incluido, además, carpetas asfálticas y capas de rodadura. Por otra parte, se han desarrollado pavimentos de larga duración (PLD), que tienen vidas de diseño mayores a los 25 años.

Para la evaluación de los diferentes esquemas, se propone realizar un análisis económico del costo de ciclo de vida (LCCA), que

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nos ayude a identificar la mejor alternativa de menor costo a largo plazo que satisfaga las necesidades y objetivos de ingeniería para proyectos de inversión.

El análisis considera distintos insumos dentro del ciclo de vida del proyecto, tales como la estructuración del pavimento, los programas, frecuencia y tipo de mantenimiento, zonas de obra y desvíos del tránsito durante los periodos de mantenimiento, costos económicos asociados, espectros de carga para el tránsito, modelos de deterioro de los materiales, así como los resultados históricos de las mediciones registradas de distintos indicadores en tramos sometidos a las técnicas de conservación ya mencionadas.

1 INTRODUCCIÓN Un proyecto es una inversión en materia de infraestructura de transporte que debe cumplir ciertos requisitos establecidos por la entidad responsable de la conservación de vialidades para proporcionar un determinado nivel de servicio al público usuario. Una alternativa de proyecto es una de las propuestas para lograr ese nivel de servicio. Teóricamente, todas las alternativas evaluadas deben cumplir con los requisitos del proyecto y lograr el nivel de servicio deseado, por lo que la mejor alternativa económica se definirá por la diferencia de los costos totales.

El análisis del costo de ciclo de vida (LCCA, Life-cycle cost analysis) es una técnica de evaluación aplicable a ciertas decisiones de inversión en infraestructura de transporte. Específicamente, cuando se ha decidido la implementación de un proyecto de pavimentos, un LCCA ayudará a determinar la mejor alternativa económicamente factible de realizar el proyecto. El enfoque LCCA permite comparar los costos totales de las alternativas de diseño, construcción o rehabilitación, cada una de las cuales debe cumplir con el proyecto. En el análisis se incluyen todos los costos que ocurren a lo largo de la vida de cada alternativa, no sólo la inversión inicial. También se incluyen los efectos en los usuarios de las actividades de conservación y mantenimiento, así como los costos directos de la entidad encargada de la conservación.

1.1 Propósito e importancia de los resultados de un LCCA El propósito de este tipo de análisis para pavimentos es identificar la estrategia de diseño que rendirá el mejor valor para la inversión, ya que determina el menor costo a largo plazo para proporcionar el rendimiento esperado de acuerdo con el tipo de pavimento. Los

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resultados de un LCCA no deben interpretarse de forma absoluta; es decir, no son decisiones en sí mismas, sino una herramienta de apoyo para la toma de decisiones, por lo que la evaluación analítica de un LCCA es tan importante como sus resultados.

1.2 Efecto de los parámetros de entrada El nivel de detalle de los parámetros de entrada en un LCCA debe ser consistente con el nivel de inversión bajo consideración. Por ejemplo, diferencias ligeras en los costos futuros tienen un efecto marginal sobre el valor actual descontado.

Existen dos enfoques para realizar un LCCA: el determinista y el probabilístico. El primero es el enfoque tradicional y más simple, en el sentido de que aplica procedimientos y técnicas sin tener en cuenta la variabilidad de los parámetros de entrada, que se introducen como valores discretos. El segundo, también llamado enfoque de análisis de riesgos, se basa en los mismos pasos de procedimiento básicos, pero caracteriza la incertidumbre en un sentido que permite que todos los parámetros de entrada importantes varíen simultáneamente.

En la actualidad, el enfoque determinista es el de mayor uso, sin embargo, el enfoque de análisis de riesgos utilizando técnicas de simulación por computadora es ahora más accesible y se adapta mejor a la realidad de la variabilidad de los parámetros de entrada.

1.3 Indicador de valor económico para LCCA Las alternativas consideradas en un LCCA se comparan utilizando una medida común de valor económico. En la práctica de LCCA de pavimentos, las alternativas de inversión se comparan más comúnmente sobre la base del valor presente neto (VPN) o en términos de un valor anual uniforme equivalente (VAUE). El primero (VPN) es el valor actual monetario descontado neto de los flujos de efectivo futuros, es decir, los costos (por ejemplo, de mantenimiento o preservación) menos los beneficios futuros (por ejemplo, el valor residual). El descuento de costos y beneficios transforma las salidas (costos) y las entradas de efectivo (beneficios), que ocurren en diferentes periodos en el futuro, a valor presente. La fórmula general para el valor presente neto (VPN) de varios flujos de efectivo futuros se muestra en la ecuación (1): VPN = II + �

𝑄𝑄𝑄𝑄

𝑘𝑘𝑘𝑘=1

1

1

𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝑁𝑁𝑁𝑁𝑘𝑘𝑘𝑘 �(1+𝑟𝑟𝑟𝑟)𝑦𝑦𝑦𝑦 𝑘𝑘𝑘𝑘 � − 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 �(1+𝑟𝑟𝑟𝑟)𝜌𝜌𝜌𝜌 �

(1)

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Donde VPN es el valor presente neto, II es la inversión inicial, es decir, el costo inicial de construcción, FENk es el flujo de efectivo neto futuro en el periodo k, también se conoce como el factor de valor presente; r representa la tasa de descuento, yk es el año en el futuro en el que se produce el flujo de efectivo futuro de la actividad k (costo o beneficio), VR representa el valor residual del pavimento y, dado que es un beneficio, se refleja en la fórmula como un costo negativo, Q es el número total de actividades y p el número de años en el periodo de análisis.

Otro indicador económico que se puede considerar para comparar alternativas es el valor anual uniforme equivalente (VAUE). El VAUE representa el VPN de todos los costos y beneficios descontados de una alternativa x como si fueran a ocurrir de manera uniforme y anual durante todo el periodo de análisis. El VAUE es un indicador más apropiado cuando los presupuestos se establecen anualmente. El método para determinar el VAUE es de acuerdo con la ecuación (2): 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 ∗ �

𝑟𝑟𝑟𝑟(1 + 𝑟𝑟𝑟𝑟)𝑛𝑛𝑛𝑛 � (1 + 𝑟𝑟𝑟𝑟)𝑛𝑛𝑛𝑛 − 1

(2)

Donde r es la tasa de descuento real y n es el número de años durante los cuales es recurrente en el futuro el VAUE. Ya sea que se utilice VPN o VAUE, el valor agregado a la decisión respaldada por el LCCA será el mismo. El VAUE puede ser una forma más útil para los resultados del análisis. Sin embargo, debido a que presenta una cantidad anualizada, puede no enfatizar la magnitud total de la diferencia entre alternativas, tanto como lo haría el VPN, y podría transmitir una aparente uniformidad artificial en los flujos de costos. No obstante, el VAUE puede presentar una idea de cómo una alternativa de diseño afectaría los recursos de la agencia o entidad de conservación en forma anual durante el periodo de análisis [5].

1.4 Estimaciones de costos y tasas de descuento para LCCA En las ecuaciones anteriores, los siguientes dos parámetros económicos son de importancia primordial para los resultados del LCCA: (a) los costos de la construcción inicial (II) y de cada una de las futuras actividades periódicas de mantenimiento o rehabilitación para cada una de las alternativas en análisis, y (b) la tasa de descuento que representa el valor del dinero en el tiempo y convierte los flujos de efectivo futuros en valores presentes. Las estimaciones de costos y beneficios futuros pueden hacerse de dos formas, ya sea utilizando flujos de efectivo constantes o flujos de efectivo nominales. Los primeros reflejan los flujos de efectivo con el mismo poder adquisitivo en el tiempo. En tales casos, el costo de realizar una actividad no cambiaría en función del tiempo en el que se llevaría a cabo. Los segundos reflejan flujos de efectivo que fluctúan en el poder de compra en función del tiempo. Normalmente se utilizan para incluir futuros aumentos generales de precios resultantes de la inflación. Cuando se usan flujos de efectivo nominales, el costo estimado de una actividad en el futuro cambiaría en función del año en el que se cumplimente.

La tasa de descuento utilizada en un LCCA puede ser una tasa de descuento real (tasa constante) o una tasa de descuento nominal, donde la primera refleja la tasa de cambio a lo largo del tiempo en el valor real del dinero considerando las fluctuaciones tanto en la tasa de interés nominal como en la tasa de inflación. Las tasas de descuento nominales solo deben

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usarse junto con las estimaciones de costos futuros que se expresen en flujos de efectivo nominales. Se puede determinar la tasa de descuento real utilizando la ecuación (3):

r = [(1+inom)/(1+iinf)] - 1

(3)

Donde r es la tasa de descuento real, inom representa la tasa de interés nominal e iinf es la tasa de inflación, todos los valores en porcentaje (%).

Las tasas reales altas favorecen alternativas que tienen costos iniciales bajos y costos futuros altos, como algunas soluciones en pavimentos asfálticos; mientras que las tasas de descuento reales bajas favorecen alternativas con costos iniciales más altos y costos futuros más bajos, como podría ser un proyecto de pavimento de larga duración.

La práctica actual consiste en realizar el LCCA utilizando flujos de efectivo constantes y una única tasa de descuento real.

2 PROCEDIMIENTO PARA UN LCCA DE PAVIMENTOS CON ENFOQUE DETERMINISTA 2.1 Establecer alternativas de diseño de pavimentos y seleccionar el periodo de análisis El primer paso para realizar un LCCA es identificar las estrategias de diseño de pavimentos alternativos para el periodo de análisis en consideración, que es el horizonte de tiempo durante el cual se evalúan los costos iniciales y futuros, y no necesariamente es el mismo que el periodo de diseño o la vida útil, como se ilustra en la Figura 1.

El periodo de análisis debe ser lo suficientemente amplio para abarcar las diferencias de costos a largo plazo asociadas con las estrategias de diseño y, generalmente, más que el periodo de diseño del pavimento (vida útil inicial), salvo en el caso de pavimentos de vida extremadamente larga. Como regla general, debe ser lo suficientemente amplio para incorporar al menos una actividad de rehabilitación. La FHWA recomienda que sea de, al menos, 35 años para todos los proyectos de pavimento, incluidos los de reconstrucción nuevos o totales, así como los proyectos de rehabilitación, reconstrucción y repavimentación [1]. La ACPA recomienda un periodo de análisis de 45 a más de 50 años para que se capture al menos una rehabilitación o reconstrucción importante para cada alternativa [2].

ASFÁLTICA 78

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A veces puede ser apropiado un periodo más corto, particularmente cuando se desarrollan alternativas de diseño de pavimentos como los denominados tratamientos de espera (por ejemplo, de cinco a diez años) hasta que se realice una reconstrucción total.

También es posible adaptar ligeramente la duración del periodo de análisis para evitar la estimación de la vida útil remanente para al menos una alternativa. Independientemente de su duración, debe ser el mismo para todas las alternativas consideradas en el análisis. La mayoría de las veces, la vida útil de las alternativas difiere, de modo que una o más de las alternativas que se comparan pueden tener una vida útil que se extiende más allá del final del periodo de análisis elegido. Para estos casos, la estructura del pavimento presumiblemente tendría todavía una vida útil remanente (VUR). La VUR se puede incluir en el LCCA de diversas formas, como se explica más adelante.

periodo de análisis

Figura 1. Periodo de análisis para una alternativa de diseño de pavimento.

MP

evolución de la condición de pavimento con mantenimiento preventivo MP

MP

condición de pavimento

MP

evolución de la condición de pavimento sin mantenimiento

1ª rehabilitación o reconstrucción MP : mantenimiento preventivo

nivel de servicio mínimo aceptable

tiempo

Figura 2. Esquema de la evolución de la condición de pavimento con mantenimiento preventivo y rehabilitación/reconstrucción.

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La Figura 1 muestra un periodo de análisis típico para una alternativa de diseño de pavimento. La curva en esta figura es una representación teórica simplificada que se usa comúnmente en las publicaciones de LCCA para representar la evolución de la condición del pavimento con mantenimiento preventivo. En la Figura 2 se esquematiza la evolución escalonada real de la condición del pavimento en un proyecto con mantenimiento preventivo.

Una estrategia de diseño de pavimento es la combinación del diseño inicial de este y las actividades de mantenimiento y rehabilitación necesarias en el futuro, y generalmente consiste en una combinación de (a) un diseño de pavimento inicial con una vida útil inicial esperada (vida útil), (b) las actividades de mantenimiento futuras necesarias para lograr la vida de diseño inicial prevista, y (c) las actividades de rehabilitación/reconstrucción en el futuro.

Para el presente artículo se seleccionaron tres diferentes diseños de rehabilitación de pavimento, un pavimento de larga duración, una rehabilitación con base estabilizada con asfalto espumado y una rehabilitación con base estabilizada con cemento Portland.

2.2 Determinación de los periodos de desempeño y tiempos de actividades La frecuencia de las intervenciones en la infraestructura carretera afecta directamente la vida útil del pavimento, lo que, a su vez, afecta los costos de la agencia, así como los del usuario, tanto durante los periodos de construcción como durante las actividades de mantenimiento o rehabilitación. Si están disponibles, los resultados de la auscultación y los sistemas de gestión de pavimentos pueden proporcionar los datos y las técnicas de análisis para evaluar la condición, el desempeño del pavimento y los volúmenes de tránsito para identificar estrategias rentables para proyectos de inversión y programas de mantenimiento a corto y largo plazo.

Los requisitos de la zona de trabajo para la construcción inicial, el mantenimiento y la rehabilitación afectan directamente los costos de los usuarios de la carretera y deben estimarse junto con el desarrollo de la estrategia de pavimentación. Las características de estos requisitos, como la frecuencia, la duración, la dificultad y el año en que se afectará la zona de trabajo, son parámetros críticos en el desarrollo de los costos de usuario de las alternativas que se están estudiando.

2.3 Selección de la tasa de descuento Las tasas de descuento pueden influir significativamente en el resultado del análisis. Sin embargo, sería cuestionable realizar una selección realista de la tasa de descuento (a) porque se relaciona con las tendencias económicas en el futuro y (b) porque implica un horizonte de largo plazo. Por lo tanto, se recomienda un análisis de sensibilidad para evaluar el impacto de las variaciones en la tasa de descuento real para cada LCCA. El LCCA debe utilizar una tasa de descuento razonable que refleje las tendencias históricas durante largos periodos de tiempo. Las tasas de interés y las tasas de inflación fluctúan con el tiempo, pero la diferencia relativa entre ellas, aunque no es constante, es menos variable. Esta diferencia relativa corresponde a la tasa de descuento real mencionada en la ecuación (3).

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2.4 Estimación de los costos de la entidad encargada de la conservación Los costos de la entidad son todos los incurridos directamente por el dueño o propietario de la carretera durante el periodo de análisis. Generalmente incluyen (a) costos iniciales y futuros relacionados con el desarrollo de la ingeniería, administración de los contratos, supervisión de obra; (b) costos iniciales de construcción; (c) costos de mantenimiento correctivo y de emergencias, costos de mantenimiento preventivo y de rehabilitación futuros y el costo administrativo y de ingeniería asociados; (d) valor residual al final del periodo de análisis, y (e) costos de reconstrucción.

Los costos de la agencia también incluyen el manejo del tránsito y posiblemente gastos de operación, como energía, iluminación y señalamiento, entre otros. El primer paso para estimar los costos de la agencia es determinar los volúmenes de obra y los precios unitarios. Estos últimos se pueden determinar a partir de los datos históricos de proyectos anteriores de escala comparable, tomando en consideración las tasas de inflación específicas de los diferentes materiales que inciden en el pavimento.

Los costos iniciales de la agencia representan del 50 al 90% del total del proyecto LCCA, y se pueden dividir en costos de pavimento y costos no relacionados con el pavimento. Los primeros incluyen (en su caso) costos de materiales de subrasante, base, subbase y de la superficie de rodadura, también los asociados de mano de obra, maquinaria y equipo; (b) los segundos son costos que afectan el total general del proyecto, pero que no se relacionan directamente con la estructura del pavimento, como control y señalización del tránsito, obras de drenaje transversal, obras complementarias y sus costos asociados de mano de obra y equipo.

El valor residual estimado al final del periodo de análisis se debe incluir como un costo negativo, tal como se indica en la ecuación (1).

El valor residual se define como (a) el valor neto que tendría el pavimento en el mercado si se recicla al final de su vida útil; o también como (b) el valor de la vida útil remanente (VUR) al final del periodo de análisis. Cualquiera que sea la forma en que se determine el valor residual para las alternativas de la estrategia de rehabilitación, debe hacerse de la misma manera para todas las alternativas en análisis y debe reflejar lo que la dependencia o entidad espera hacer de manera realista con la estructura del pavimento al final del periodo de análisis. Un valor residual a través del reciclaje se refiere al valor neto del pavimento reciclado.

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ALTERNATIVA A

ALTERNATIVA B

condición de pavimento

El valor residual diferencial entre las estrategias de diseño de pavimentos generalmente no es muy grande, y cuando se descuenta durante un periodo de 35 años o más, tiende a tener poco efecto en los resultados del LCCA. Si se supone que el pavimento se reciclará al final del periodo de análisis, el VR a través del reciclaje es el valor monetario de los materiales reciclados menos los costos de remoción y reciclaje. Por otra parte, el valor residual (VR) a través de la vida útil remanente (VUR) representa el componente de VR más significativo, y corresponde a la vida remanente en una alternativa de pavimento al final del periodo de análisis [4].

nivel de servicio mínimo aceptable

0

18

Periodo de análisis

35

40

50

VUR

desempeño de vida (años)

Figura 3. Curvas de vida útil para alternativas A y B.

La FHWA [1] recomienda que el VR se determine como la parte proporcional del costo de la última rehabilitación, es decir, la porción de la vida remanente de la última rehabilitación. En la Figura 3 se muestra que al final del periodo de análisis de 40 años, la alternativa A alcanza la capacidad de servicio terminal, mientras que la B requiere una rehabilitación de 15 años en el año 35. En este caso, la vida útil de A en el año 40 sería 0, ya que ha alcanzado su nivel de servicio terminal. Por el contrario, B recibe una rehabilitación de diseño de 15 años en el año 35 y tendrá 10 años de vida útil remanente en el año 40, al final del periodo de análisis.

Una forma de estimar el valor de la vida útil remanente (VUR) de B en el año 40 es como un porcentaje de la vida útil remanente al final del periodo de análisis (es decir, 10 de 15 años o 67%) multiplicado por el costo de la rehabilitación de B en el año 35. Este enfoque de cálculo de los atributos de la VUR es válido sólo para la última rehabilitación, no así para la estructura del pavimento en su conjunto.

2.5 Estimación de los costos de los usuarios Los componentes y los principios generales para estimar los costos de los usuarios en la zona de trabajo se describen de manera general y se presentan en forma detallada en la referencia [2]. Los costos de los usuarios son aquellos incurridos por el usuario de la carretera durante la vida del proyecto. Para un LCCA, los costos de usuario que interesan son los que resultan de las diferencias en los diseños de pavimento a largo plazo y las implicaciones relacionadas con los periodos de mantenimiento y rehabilitación en tres componentes: (a) costos de operación vehicular (COV), (b) costos por demora del usuario, y (c) costos de accidentes.

ASFÁLTICA 78

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En un LCCA de alternativas de diseño de pavimentos, se pueden distinguir dos categorías de costos de usuario: (1) los asociados con las operaciones normales y (2) los asociados con las operaciones de la zona de trabajo. La primera categoría se refiere principalmente a los COV y están en función de las diferencias a largo plazo en los niveles de servicio del pavimento (en términos de IRI y profundidad de roderas) de las alternativas. Durante las condiciones normales de operación, como regla general, debe haber poca diferencia entre los costos de demora y los de accidentes resultantes de las estrategias de diseño de pavimentos, de manera que estos se puedan despreciar. La segunda categoría refleja los costos del usuario de la carretera asociados con el uso de una infraestructura durante los periodos de actividades de construcción, mantenimiento y/o rehabilitación que generalmente restringen la capacidad de la vía e interrumpen el flujo normal del tráfico. Estos representan el aumento de los costos de operación, demora y accidentes de los vehículos para los usuarios de las carreteras como resultado de las zonas de trabajo de construcción, mantenimiento o rehabilitación.

2.5.1 Costos de usuarios en zona de trabajo Los costos de usuario en la zona de trabajo se obtienen por las demoras y el número de accidentes multiplicados por las tasas de costo unitario asignadas a estos componentes. Existen, adicionalmente, costos indirectos para el usuario, como el impacto de la demora en el tamaño de la flota, el inventario continuo o la entrega justo a tiempo, cuando se trata de vehículos de carga.

Las tarifas unitarias para los costos de operación vehicular en las zonas de trabajo deben reflejar (a) el costo adicional por detenerse, cambios de velocidad y ralentí, así como por el retraso asociado por detenerse y por los cambios de velocidad, y (b) el consumo adicional de combustible debido a los desvíos del tránsito.

2.5.2 Características de la zona de trabajo Cada zona de trabajo se debe definir y analizar por separado, siempre que sus características o las del tránsito afectado sean diferentes o cambien durante la operación de la zona de trabajo. Las diferencias en el desempeño del diseño del pavimento afectan la frecuencia y el tiempo de las actividades de mantenimiento y rehabilitación, que generalmente ocurren en diferentes puntos del periodo de análisis con diferente tránsito, y varían en alcance y duración.

La estrategia para mantener el tránsito debe incluir cualquier restricción anticipada sobre las horas de operación durante las obras, la fuerza de trabajo durante las actividades de mantenimiento o la capacidad de los cierres de carriles.

2.5.3 Características del tránsito Cada actividad de construcción, mantenimiento y rehabilitación generalmente implica algún efecto temporal en el tránsito que utiliza la infraestructura. Las principales características del tránsito en la zona de trabajo incluyen los volúmenes del tránsito promedio diario anual (TPDA) proyectados en general, tanto en la vía de proyecto como en las rutas alternas o desvíos que en su caso se generen; las distribuciones de demanda horaria direccional asociado de 24 horas, y la clasificación vehicular.

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En vías de alto tránsito cobran importancia las distinciones entre la demanda entre semana y los fines de semana y las distribuciones por hora. Además, la distribución del TPDA estacional también se vuelve importante cuando se proponen zonas de trabajo en rutas recreativas durante los periodos pico estacionales.

2.5.4 Condiciones de flujo de la zona de trabajo Dependiendo de la combinación de características de la zona de trabajo y del tránsito, los procedimientos de cálculo del costo del usuario dependerán de las condiciones de flujo del tránsito [1], si corresponde a una situación de flujo libre o forzado, como se observa en la Figura 4. flujo libre

flujo forzado

zona de obra

zona de obra

acotamiento

acotamiento

longitud de zona de trabajo

longitud de zona de trabajo

Figura 4. Componentes de costo para flujo libre y flujo forzado (nivel de servicio F).

periodo de análisis

valor residual

rehabilitación o reconstrucción

mantenimiento preventivo

mantenimiento preventivo

mantenimiento preventivo

construcción inicial

costo ($)

2.6 Diagramas de flujo de efectivo Los diagramas de flujo de efectivo son representaciones gráficas de las entradas y salidas de efectivo debido a actividades posteriores a medida que ocurren a lo largo del tiempo, por ejemplo, construcción inicial, mantenimiento preventivo, demolición, rehabilitación/reconstrucción. La Figura 5 muestra un diagrama de flujo de efectivo típico.

tiempo

Figura 5. Diagrama de flujo de efectivo típico para una alternativa de diseño de pavimento.

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2.7 Determinación del valor presente neto Una vez que se han desarrollado todos los costos y asignado los tiempos para el proyecto, los costos futuros se descuentan al año base, es decir, al comienzo del periodo de análisis, y se agregan al costo inicial para determinar el VPN para la alternativa LCCA, utilizando la fórmula básica del VPN para descontar montos futuros discretos en varios puntos en el tiempo hasta el año base.

2.8 Análisis de resultados y análisis de sensibilidad El valor de los parámetros de entrada está sujeto a incertidumbre y variabilidad debido a que es necesario realizar proyecciones y estimaciones en el futuro. Al realizar un LCCA de acuerdo con el enfoque determinista, esta variabilidad de las entradas de los parámetros no se toma en cuenta, y es una desventaja de este enfoque. Por lo tanto, una vez concluido, el LCCA de cada alternativa de diseño debe someterse a un análisis de sensibilidad para hacer frente a esta desventaja.

2.9 Reevaluación de las estrategias de diseño Después de haber calculado el valor actual neto para cada alternativa y de haber realizado algunos análisis de sensibilidad, se necesita reevaluar las estrategias de diseño en estudio.

Como se mencionó anteriormente, el principal beneficio de realizar un análisis de costo de ciclo de vida no necesariamente es el resultado del LCCA en sí mismo, sino el uso que se dará a la información resultante del análisis para modificar o perfeccionar las alternativas propuestas y desarrollar estrategias más rentables de proyecto de pavimentos.

3 ENFOQUE PROBABILÍSTICO PARA UN LCCA En un enfoque probabilístico de LCCA, la variabilidad de los datos de entrada se contabiliza y utiliza para generar una distribución de probabilidad para el costo del ciclo de vida calculado. La extensión de la distribución de probabilidad del costo del ciclo de vida calculado ilustra cuánto puede variar el costo real en función de la variabilidad de las entradas, como se muestra esquemáticamente en la Figura 6. El enfoque probabilístico de un LCCA es un concepto relativamente nuevo, pero en últimos tiempos se ha vuelto más accesible debido a la disponibilidad de la tecnología apropiada. El procedimiento probabilístico LCCA de la FHWA [5], tal como se utiliza en su software RealCost, se basa en simulaciones de Monte Carlo para seleccionar un valor aleatorio para cada variable de entrada de su distribución de probabilidad, y luego calcular el VPN o VAUE para los valores seleccionados. La distribución de probabilidad del VPN se caracteriza en los resultados del programa por el valor de la media y la desviación estándar; también se informan los valores actuales netos mínimos y máximos. Los costos incurridos más cerca del comienzo del periodo de análisis generalmente se pueden estimar con un mayor grado de certeza que los incurridos más adelante.

Por lo tanto, los costos iniciales se pueden estimar con una distribución de probabilidad más cerrada que los futuros.

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tasa de descuento desempeño inicial del pavimento

costo futuro

LCCA realizado con valores muestreados aleatoriamente de la distribución de cada entrada costo inicial

proceso repetido muchas veces

valor presente neto

desempeño del mantenimiento y rehabilitación Los resultados del análisis probabilístico proporcionan un valor medio y una distribución de probabilidad basada en el riesgo acumulado

Figura 6. Esquema de un proceso de análisis probabilístico (según NCHRP) [2].

LCCA realizado con Los resultados del análisis probabilístico valores muestreados proporcionan un valor medio y una distribución aleatoriamente de la de probabilidad basada en el riesgo acumulado distribución de cada entrada

4 CASO DE ESTUDIO Se llevó a cabo el análisis LCCA para tres alternativas de diseño de pavimento para rehabilitación: (a) un pavimento de larga duración (PLD), (b) un diseño con base estabilizada con cemento Portland (BEC) y (c) un diseño con base estabilizada con asfalto espumado (BAE). Se utilizó el software LCCA desarrollado por el Dr. David H. Timm del NCAT (National Center for Asphalt Technology at Auburn University) para un análisis de tipo determinista [6].

Se definió como tramo de estudio la autopista QuerétaroIrapuato en el tramo del km 7+200 al 103+750 ambos cuerpos, con una longitud de estudio de 96.55 km. En la Figura 7 se presenta la clasificación vehicular del tramo en estudio tomada de los datos viales de la DGST y la Figura 8 muestra las secciones estructurales de cada alternativa de diseño de pavimento a analizar. El diseño de pavimento flexible se realizó por el método del Instituto Mexicano del Transporte, considerando dos modos de falla, (1) fatiga en los materiales estabilizados con asfalto, y (2) deformación permanente en los materiales granulares y suelos. Los resultados fueron los siguientes espesores de diseño, en cm: (a) para el PLD subrasante (SR) de 30, base hidráulica (BH) de 28, capa absorbedora de tensión (CAT) de 7, carpeta de alto módulo (CAM) de 15 y microcarpeta (CASAA) de 3; (b) para la BEC, SR de 30, BH de 28, BEC de 20, carpeta asfáltica (CA) de 10 y CASAA de 3, y (c) para la BAE, SR de 30, BH de 28, BAE de 30, CA de 14 y CASAA de 3.

En este análisis se utilizaron precios de referencia históricos de tramos carreteros en donde se han implementado este tipo de proyectos de pavimento. Para cada una de las alternativas se

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CLASIFICACIÓN VEHICULAR A

69.48

B2

0

B3

6.12

C2

7.8

C3

3.92

T3-S2

7.32

T3-S3

1.48

T3-S3-R4

3.88

OTROS

0

SUMA

100

Figura 7. Configuración vehicular.

b) pavimento de larga duración (PLD)

b) pavimento convencional con base estabilizada con cemento

b) pavimento convencional con base espumada

CASAA

CASAA

CASAA carpeta asfáltica

CAM CAT

carpeta asfáltica convencional

base espumada

base hidráulica

base estabilizada con cemento (f’c=25 a 30) 3 a 4% cemento

base hidráulica

capa de subrasante

capa de subrasante

capa de subrasante

T.N.

T.N.

T.N.

Figura 8. Secciones estructurales de pavimento.

consideran sus estrategias de conservación asociadas, que consideran (a) para el PLD fresado de 3 cm y colocación de CASAA de 3 cm para los años 3, 14, 21 y 28; (b) para la BEC fresado de 13 cm y colocación de CA de 10 y CASAA de 3 cm para los años 5, 15 y 25, y fresado de 11 con recuperación y estabilización con cemento Portland a profundidad total de 25 cm con CA de 10 y CASAA de 3 para los años 10 y 20, y (c) para la BAE fresado de 3 cm con colocación de CASAA de 3 para el año 7, y fresado de 13 cm con colocación de carpeta de 10 y CASAA de 3 para los años 16, 21, 26 y 31.

En la Tabla 1 se muestran los datos de entrada del tránsito, información que sirve para el cálculo de los costos a usuarios, así

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como aquellos inherentes a la zona de trabajo, por las reducciones de carriles durante las obras, tanto en la etapa de construcción o rehabilitación inicial como durante los trabajos de mantenimiento en el horizonte de análisis, el cual se estableció en 35 años.

Tabla 1. Datos de entrada del caso de estudio.

Dato

Valor

TDPA (un sentido)

17 587 vehículos

Tasa de crecimiento

3.72%

Periodo de análisis

35 años

Factor de sentido

1

Factor de carril

0.8

TDPA diseño

14 070

Vehículos ligeros

75.6%

Vehículos pesados

24.4%

Ejes sencillos duales

34.02%

Ejes tándem

1.6 %

Ejes trídem

41.18%

Ejes sencillos

22.9%

ESALS para 35 años

512.1 millones

Tasa de descuento

10%

Vida útil remanente/valor residual

0

La Figura 9 muestra la comparativa de alternativas considerando los costos de la agencia, los costos a usuarios y los costos totales. La alternativa que presenta los mayores costos para la agencia y usuarios es la alternativa de pavimento con base cementada (BEC). Caso contrario, la que representa el menor monto para ambos es la alternativa del PLD. De manera intermedia se encuentra la alternativa de base espumada (BAE). La PLD representa los menores costos obtenidos en el análisis LCCA, que implica menores costos para la agencia y las menores afectaciones para usuarios. En la Figura 10 se muestra la comparativa de costos totales acumulados a VPN para las tres alternativas, y se observa el monto total al final del periodo de análisis.

ASFÁLTICA 78

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work zone user costs NPV, $

agency costs NPV, $

300,000 250,000 200,000 150,000 100,000 50,000 0

1

2

alternativa

3

100,000 80,000 60,000 40,000 20,000 0

1

2

total costs NPV, $

400,000

pavimento de larga duración

300,000

pavimento con base espumada

200,000 100,000 0

3

alternativa

pavimento con base cementada 1

2

alternativa

3

Figura 9. Comparativa de alternativas: PLD vs. base espumada vs. base cementada.

comparativa de costos acumulados propuestas por km-carril autopista Querétaro-Irapuato

costos totales, valor presente neto (MDP)

5.00 5.00 5.00 5.00

PLD Pavimento con base cementada Pavimento con base espumada

5.00 5.00 5.00

0

5

10

15

año

20

25

Figura 10. Análisis económico.

5 CONCLUSIONES El análisis de costo de ciclo de vida (LCCA) de proyectos de pavimentos nos permite identificar la estrategia de diseño que rendirá el mejor valor para la inversión, pues determina el menor costo a largo plazo para proporcionar el nivel de servicio requerido en el proyecto.

En el presente artículo se realizó el LCCA para tres diferentes alternativas de diseño de pavimentos con sus estrategias de conservación asociadas; la más rentable para la autopista de estudio fue el pavimento de larga duración. Este resultado es propio del tramo de estudio, con sus características de tránsito, en un horizonte de

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análisis de 35 años, tal como lo recomienda la FHWA. Los esquemas de conservación se determinaron de tal forma que para ninguna de las tres alternativas existiera vida remanente al final del horizonte de análisis. En este caso, económicamente es más rentable una solución de larga duración, es decir, una inversión inicial con un mayor costo, y tener las menos afectaciones futuras al tránsito usuario durante las fases de mantenimiento.

Es importante contar con información de auscultación de pavimentos y, de ser el caso, es ampliamente recomendable que la agencia encargada de la conservación cuente con un sistema de gestión de pavimentos para dar el debido seguimiento una vez implementado el proyecto de pavimentos.

Como conclusión general, se recomienda en grado sumo realizar el análisis de costo de ciclo de vida para todas las alternativas de proyectos de pavimentos como parte de las evaluaciones económicas que lleven a cabo las agencias encargadas de la conservación, rehabilitación o reconstrucción de pavimentos, toda vez que permite a las autoridades responsables de la toma de decisiones contar con un panorama más confiable que considere todos los costos económicos asociados a cada una de las alternativas analizadas en el horizonte de proyecto.

6 REFERENCIAS

[1] FWHA, (1998). Life-Cycle Cost Analysis in Pavement Design, Publ. N° FHWA-SA-98-079.

[2] ACPA, (2012). Life-Cycle Cost Analysis. A Tool for Better Pavement Investment and Engineering Decisions.

[3] Asphalt Institute, Manual Series No. 4. (2007). The Asphalt Handbook. 7th Edition. USA. Library of Congress.

[4] Thom, N. (2014). Principles of Pavement Engineering. 2nd Edition. London, U.K. ICE Publishing.

[5] US. Department of Transportation, Office of Asset Management. (2002). Life-Cycle Cost Analysis Primer. USA. Federal Highway Administration.

[6] Timm, D. H. Life Cycle Cost Analysis of Pavement Structures Software, Auburn University, https://www.eng. auburn.edu/users/timmdav/Software.html [7] Newcomb, D. E., Timm, D. H. & Willis, J. R. (2020). Perpetual Pavements: A Manual of Practice. 1st Edition. USA. National Asphalt Pavement Association.

[8] National Cooperative Highway Research Program Report 703. (2011). Guide for Pavement-Type Selection. USA. Library of Congress.

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