Vías Terrestres #79

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

AÑO 13 #79 SEPTIEMBRE OCTUBRE 2022

79

VÍAS TERRESTRES CONTENIDO

EDITORIAL Horacio Zambrano Ramos

03

ALGUNOS ASPECTOS RELATIVOS A LOS PAVIMENTOS DE CONCRETO HIDRÁULICO EN AEROPUERTOS Manuel Zárate Aquino

05

INFLUENCIA DEL PROYECTO DE UNA CARRETERA SOBRE EL TIEMPO, CALIDAD Y COSTO DE CONSTRUCCIÓN Esteban Ambriz Reyes

15

CURIOSIDADES MATEMÁTICAS

21

TESTIMONIO David Villegas Gómez

22

MEZCLAS ASFÁLTICAS TEMPLADAS. EL FUTURO SUSTENTABLE DEL SECTOR VIAL Blanca Durand y Verónica Flores Déleon

25

EVALUACIÓN DE LA DEFORMACIÓN PERMANENTE EN CEMENTOS ASFÁLTICOS FOTOCATALÍTICOS ENVEJECIDOS MEDIANTE AMBIENTACIÓN NATURAL Maribel Trujillo y Alexandra Ossa

31

VEINTICINCO AÑOS DEL RESCATE CARRETERO DE 1997 Óscar de Buen Richkarday

39

XII SEMINARIO DE INGENIERÍA VIAL

43

BITÁCORA

46

VÍAS TERRESTRES AÑO 13 NO. 79, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2022 Disponible digitalmente en www.viasterrestres.mx NOTICIAS Y BOLETINES: Encuentre las noticias de la Asociación y del gremio en nuestras redes sociales.

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XXIV MESA DIRECTIVA

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

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

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

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VÍAS TERRESTRES AÑO 13 NO. 79, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2022 VÍAS TERRESTRES es una publicación bimestral editada por la Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres, A.C. Camino a Santa Teresa No. 187, Col. Parques del Pedregal, Alcaldía Tlalpan, C.P. 14010, CDMX. México. Tel. (55) 7678.6760. www.amivtac.org.mx | www.viasterrestres.mx correo electrónico: vias.terrestres@amivtac.org Editor responsable: Miguel Sánchez Contreras.

Reserva de derechos al uso exclusivo 04-2011-030812322300-102, ISSN: 2448-5292, ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor. Licitud de título: 14708, Licitud de contenido: 12881, ambos otorgados por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso SEPOMEX: PP09-1777. Impresa por: CODEXMAS, S. de R.L. de C.V., Quetzal No. 1 Int. 1, El Rosedal, Deleg. Coyoacán, 04330 CDMX, México. Este número se terminó de imprimir el 31 de agosto con un tiraje de 1000 ejemplares.

El contenido de los artículos, así como las opiniones expresadas por los autores, no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Los textos publicados, no así los materiales gráficos, pueden reproducirse total o parcialmente siempre y cuando se cite la revista Vías Terrestres como fuente, incluyendo el nombre del autor y número de la revista.

PRODUCCIÓN EDITORIAL: CODEXMAS, S. de R.L. de C.V. Estimado asociado, si usted desea recibir la revista impresa, favor de solicitarla a ygarcia@amivtac.org/alberto@amivtac.org

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

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

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

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

Dado lo anterior, parece que al participar en el concierto de la globalización dejamos de hacer lo que la ingeniería mexicana hacía muy bien. En momentos lúcidos de nuestra historia, nosotros resolvíamos nuestros propios asuntos; a México lo construíamos los mexicanos y así fue durante muchos años.

No significa que debamos regresar a un nacionalismo recalcitrante y proteccionista, sino, en todo caso, seguir participando en el contexto de la globalización, pero, en igualdad de circunstancias, las empresas e ingenieros mexicanos deben ser privilegiados.

Con lo antes expuesto, podemos concluir que la diferencia entre un país desarrollado y un país en desarrollo es la capacidad de innovar y desarrollar nuevas tecnologías, y mientras que en el primero se tiene una infraestructura capaz de comprobarlas, y en su caso, modificarlas, el país en desarrollo se tiene que conformar con copiarlas y convertirse en dependiente.

Ing. Horacio Zambrano Ramos Presidente de la VI Mesa Directiva

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ALGUNOS ASPECTOS RELATIVOS A LOS PAVIMENTOS DE CONCRETO HIDRÁULICO EN AEROPUERTOS MANUEL ZÁRATE AQUINO Ingeniero Civil por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), con maestría y especialidad en Vías Terrestres.

Perito Profesional en Vías Terrestres y Geotecnia. Profesor en la especialidad de Vías Terrestres en la Facultad de Ingeniería, UNAM. Actualmente es Director General de GeoSol S.A. de C.V. Presidente de la XVII Mesa Directiva de la AMIVTAC.

Entre los diferentes tipos de infraestructura, se menciona que la relativa a las vías terrestres se distingue por su alto grado de complejidad e incertidumbre y, en especial, por el aspecto que concierne a los pavimentos.

Las vías terrestres se catalogan como obras superficiales porque se apoyan y construyen sobre la corteza terrestre, que sirve como terreno de cimentación, pero que también provee los materiales para su construcción en una proporción de aproximadamente 95 %, que posteriormente se someten a algún proceso para su utilización. Sin embargo, teniendo en cuenta que dichos materiales son un producto de la naturaleza, es cierto que tienen un alto grado de variabilidad en sus características y propiedades, lo que influye de manera significativa en su comportamiento a lo largo del tiempo.

Por su parte, los pavimentos son estructuras diseñadas para el tránsito de vehículos terrestres o aéreos en máximas condiciones de seguridad, comodidad, eficiencia y economía, aspectos trascendentales para el desarrollo social, cultural y económico de los países.

Los pavimentos son estructuras delgadas con espesores menores de 1 m, muy largas o extensas, sujetas a los efectos del tránsito y del medioambiente, como la temperatura, el efecto del agua, así como factores geotécnicos, todos ellos complejos, en ocasiones difíciles de evaluar, de predecir y determinar su influencia en el diseño y comportamiento del pavimento, independientemente del nivel que actualmente ha alcanzado la tecnología de pavimentos.

Para su diseño se considera, entre otros factores, el tipo de vehículos que circularán en ellos, lo que implica diferencias entre los pavimentos carreteros y aeroportuarios, pues se requieren diseños especiales para cada caso. Las diferencias son las siguientes: 1. En un pavimento aeroportuario, el número de repeticiones de las cargas es considerablemente menor que en una carretera, aunque, por otro lado, la magnitud de las cargas que aplican las aeronaves es mucho mayor que las relativas a los vehículos terrestres, por lo que, en general, el espesor de un pavimento aeroportuario es mayor que el de una carretera.

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

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

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

FIGURA 1. Aeropuerto de

Acapulco, donde todos los pavimentos son de concreto hidráulico.

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

5. Finalmente, debe mencionarse que, debido a las elevadas velocidades de operación, las características superficiales de los pavimentos aeronáuticos son mucho más exigentes que en el caso de carreteras, y condiciones de la superficie del pavimento como la planicidad (para evitar protuberancias y depresiones), la fricción adecuada entre llanta y pavimento en todo tiempo o la apropiada reflexión luminosa son importantes.

Deben evitarse las reparaciones mal ejecutadas, agrietamientos, la formación de una lámina de caucho en las zonas de contacto al aterrizaje y el efecto del derrame de combustible; además de la presencia de objetos sobre la superficie que puedan dañar a la aeronave, FOD.1 Lo anterior expone brevemente las características principales que se deben tomar en cuenta en el diseño, construcción y mantenimiento de los pavimentos aeroportuarios, con la premisa fundamental de garantizar la seguridad de las operaciones aeroportuarias.

Como es de conocimiento general, se identifican tres tipos de pavimentos: los flexibles, en los que intervienen productos asfálticos; los rígidos, construidos con cemento Portland (ver FIGURA 1), y los mixtos, en los cuales se combinan capas de mezclas asfálticas con mezclas de concreto de cemento Portland.

1

FOD es el acrónimo de Foreign Object Damage.

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

Históricamente, se reporta que el primer pavimento de concreto se construyó en la población de Bellefontaine, Ohio, en 1891, como una vialidad urbana. A consecuencia de su éxito, generado porque tomó en cuenta los vehículos de aquella época, la construcción de estas estructuras se extendió a otros estados e incluso a países europeos. Con el advenimiento de los vehículos automotores se construyeron más avenidas y carreteras con espesores cada vez mayores.

Como resultado de los tramos de prueba están los casos del Bates Road Test, Illinois (1912-1923), Pittsburg California Road Test (19211923), Road Test One-MD, distrito de Columbia, Maryland Road Test (1949), AASHO2 Road Test (1958) y programas SHRP y el TLPP (1987), este último programa, a largo plazo.

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

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

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

En el caso de los pavimentos aeroportuarios, inicialmente las pistas, calles de rodaje y plataformas, tenían una superficie de tierra o estaban cubiertas con pasto y eran razonablemente planas para la operación de aeronaves muy ligeras; sin embargo, las nacientes y crecientes necesidades de la operación aeroportuaria hizo surgir la idea de pavimentar dichos elementos, de manera que en 1928 se construyó el primer aeropuerto con pavimento de concreto hidráulico en Fort Field, Michigan, y en Lunken Field, Ohio, un año más tarde. La aeronave más pesada era el DC-3, de modo que los carros cisterna que transportaban el combustible pesaban más que las aeronaves, y se consideraron para el diseño del pavimento.

En las FIGURAS 2 y 3 se presentan ejemplos de esas aeronaves donde se incluye su peso y tren de aterrizaje.

Los primeros pavimentos tenían un espesor de 15 cm, pero, como se mencionó con anterioridad, al aparecer aeronaves como la Superfortaleza B-29, se requirieron pavimentos con un espesor de 30 cm y con

PESO (TON) 6

FIGURA 2. Trimotor Ford.

PESO (TON) 12.7 FIGURA 3. Aeronave DC-3.

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el tiempo se han llegado a requerir espesores del orden de 50 a 60 cm para aeronaves militares pesadas. Esta situación también se presenta en la aviación civil. Las FIGURAS 4 y 5 muestran ejemplos de las aeronaves modernas, incluyendo su peso y trenes de aterrizaje.

PESO (TON) 560 FIGURA 4. Aeronave A-380.

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PESO (TON) 600

FIGURA 5. Aeronave Antonov.

Al respecto, la FAA (2004), menciona que “el diseño de los pavimentos para el aeropuerto es un complejo problema de ingeniería, que involucra un gran número de variables interactuantes. El pavimento y la aeronave representan un sistema interactivo que debe ser tomado en cuenta en el proceso del diseño del pavimento; además, obtener un pavimento que cumpla con la vida de diseño requiere un cuidadoso control de su construcción y de su mantenimiento. Una deficiente construcción y mantenimiento acorta la vida de servicio, aun contando con un buen diseño”.

Es necesario considerar que las tres etapas, diseño, construcción y mantenimiento, deben ser objeto de especial atención y cuidado, y no olvidar los aspectos fundamentales para efectuar un buen diseño. Ver FIGURA 6. aspectos geotécnicos medioambiente

tránsito DISEÑO

capacidad tecnológica

costo experiencia

FIGURA 6. Aspectos fundamentales para efectuar un buen diseño.

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Este artículo se abocará a mencionar algunos de los principales conceptos involucrados en el diseño de los pavimentos aeronáuticos.

Se menciona que los factores importantes que deben ser tomados en cuenta, son los siguientes: — Tránsito. Tipo y características de las aeronaves, frecuencia de operación, tasa de crecimiento, entre otros.

— Factores ambientales. La temperatura y humedad, requerimiento de obras de drenaje y subdrenaje.

— Características geotécnicas en el sitio del proyecto. Tipos de formaciones geotécnicas, detección de suelos difíciles y amenazas geotécnicas.

— Materiales disponibles para el diseño de la estructura del pavimento. Técnicas de procesamiento para su utilización, incluyendo materiales artificiales, como aditivos, modificadores, cemento Portland, acero y geosintéticos, etc.

— Trabajos de mantenimiento requeridos. De acuerdo con el proyecto, considerado la evaluación económica e impacto ambiental.

En el caso de los pavimentos de concreto hidráulico en México, conviene mencionar que hasta el inicio de la década de los años 60, prácticamente todos los pavimentos aeroportuarios eran asfálticos, pero al introducirse aeronaves de turbina de mayor peso, como el De Havilland Comet (ver FIGURA 7), se llevó a cabo el denominado Plan Nacional Aeroportuario, que consistió

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

en evaluar las condiciones de los pavimentos en los aeropuertos nacionales para adaptarlos a los requerimientos de las modernas aeronaves, y así se definió que, de acuerdo con el tipo de aeronave, algunos aeropuertos continuarían con pavimentos asfálticos.

En otros, en cambio, se construyeron pavimentos de concreto hidráulico en las cabeceras de las pistas y plataformas, y para otros más, todos los elementos se construyeron con concreto hidráulico. Ver TABLA 1.

TABLA 1. Relación de aeropuertos con pavimentos de concreto hidráulico.

Aeropuerto

Año de construcción

Guadalajara

1965*

Tijuana

1965*

Mazatlán

1965*

Ciudad Obregón

1965*

Acapulco

1965

La Paz

1965

Mexicali

1965*

Villahermosa

1965*

Monterrey

1970*

Los Mochis

1983

Querétaro

2005

Tuxtla Gutiérrez

2006

Aeropuerto Internacional Felipe Ángeles (AIFA)

2022

*con sobrecarpeta asfáltica NOTA: Con excepción del aeropuerto de Guadalajara, en el cual se aplicó una primera sobrecarpeta asfáltica a los 17 años de su construcción, en todos los demás casos, dichas sobrecarpetas se colocaron entre 28 y 30 años.

La decisión anterior se realizó al considerar las aeronaves y el número de frecuencias de vuelo en cada caso, de manera que los aeropuertos con

pavimento de concreto hidráulico fueron aquellos que tenían vuelos internacionales, con servicio de aeronaves muy pesadas, y los que continuarían con pavimento asfáltico serían aquellos que sólo tendrían vuelos nacionales.

En la TABLA 1 se muestran los aeropuertos nacionales que cuentan con pavimento de concreto hidráulico; sin embargo, al paso del tiempo y considerando las flotas de aeronaves más pesadas y mayor número de operaciones, aspectos que difieren mucho de lo que se consideró en el proyecto inicial, ha sido necesario reforzar el pavimento con sobrecarpetas de concreto asfáltico debido a la necesidad de abrir el tránsito rápidamente, por lo que son pavimentos mixtos.

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

Respecto al diseño de los pavimentos rígidos, es importante considerar el factor relativo a las características geotécnicas del sitio, fundamental para adaptar el diseño.

Las etapas a seguir para el diseño de un pavimento consisten en que, una vez definido el sitio en que se ubicará, además de los estudios topográficos, de drenaje, etc., se efectúe un reconocimiento geotécnico que comprenda estudios geológicos, de mecánica de suelos, geofísicos, etc., para definir las características del subsuelo, e identificar los denominados suelos difíciles, así como las amenazas geotécnicas (Zárate, 2021).

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

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En la TABLA 2 se muestra una relación de los suelos difíciles y amenazas geotécnicas y climáticas que deben ser tomados en cuenta.

TABLA 2. Relación de suelos difíciles y amenazas geotécnicas.

Amenazas geotécnicas y climáticas

Suelos difíciles Débiles, deformables

Kartiscidad

Expansivos

Tormentas, huracanes

Licuables

Sismicidad

Colapsables

Vulcanismo

Erosionables

Subsidencia

Agresivos

Inundaciones

Reacción de álcalis

Congelamiento-deshielo

Para la aplicación de técnicas para su control, mejoramiento, protección y adaptación de la estructura del pavimento y su adecuado comportamiento, es fundamental detectar el tipo de suelo y las amenazas que pueden presentarse, para lo cual es necesario seguir el proceso que se describe a continuación: 79 10

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

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

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

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

5. Como caso extremo, abandonar el sitio.

(Hunt, 1984; AASHTO, 1988; FAA, 2004; FHWA, 2006).

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A continuación se describen algunos casos históricos: — Aeropuerto Internacional Felipe Ángeles Se detectó la presencia de suelos expansivos y deformables en un espesor que permitía la sustitución, que se efectuó en espesores de 3 a 4 m, y se construyó un pavimento de concreto hidráulico.

— Aeropuertos y carreteras en la península de Yucatán Se detectó el fenómeno de karsticidad, que provoca colapsos del terreno y forma dolinas, conocidas localmente como cenotes. Es necesario un estudio geofísico que permita detectar oquedades en el subsuelo que pudieran provocar un colapso y, previamente a la construcción del pavimento, proceder a su relleno. Sin embargo, han ocurrido colapsos en oquedades no detectadas previamente, que han interrumpido el tránsito durante su reparación.

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

Deben evitarse y corregirse los asentamientos provocados, puesto que provocan vibraciones extremas en los tableros de instrumentos, lo cual dificulta sus lecturas, aumenta los costos de mantenimiento de los trenes de aterrizaje y reduce la vida útil de los

pavimentos; además de provocar falsos despegues y acumulación de agua que reduce el coeficiente de fricción entre llanta y pavimento, y provoca el fenómeno de acuaplaneo.

Para solucionar el problema se propuso aplicar el principio de compensación de masas en la pavimentación existente y una variante en la prolongación de las pistas y nuevas calles de rodaje, como se muestra en las FIGURAS 8 y 9. Sin embargo, con estas estructuras no se resuelve el problema de subsidencia que provoca asentamientos en toda el área, incluyendo la Ciudad de México, por eso se optó por pavimentos de tipo asfáltico, que soportarían mejor las deformaciones provocadas por los asentamientos, sin fracturarse, como ocurriría con un pavimento de concreto hidráulico. No obstante, en 1968 fue necesario construir una plataforma remota y se decidió que el pavimento se construyera con concreto hidráulico, con sección compensada y, a la fecha, ha exhibido un comportamiento aceptable, pues soporta el peso de grandes aeronaves, como se observa en la FIGURA 10 (Aguirre & Zárate, 1967, 1985 y 1988). Posteriormente se construyó una plataforma de pernocta con concreto hidráulico presforzado, que muestra un buen comportamiento.

FIGURA 8. Sección compensada en pavimento existente.

FIGURA 10. Sección compensada en pavimento de plataforma comercial.

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

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

FIGURA 12. Pavimento de concreto hidráulico en las franjas FIGURA 9. Sección compensada para nuevos pavimentos.

centrales de pista y rodajes y flexible en las franjas laterales.

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— Aeropuerto Internacional de Mexicali Se construyó un pavimento de concreto hidráulico en la plataforma y calles de rodaje, con catorce secciones de prueba, utilizando concreto con pasajuntas, con refuerzo de acero y presforzado, y diferentes espesores de las losas, así como con variaciones en el diámetro y separación de las varillas de refuerzo. Durante algún tiempo se monitoreó el comportamiento en las secciones de prueba, pero se dejó de hacer después de algunos años, por lo que, después de 57 años, es recomendable que se efectúe una evaluación del estado del pavimento en las secciones de prueba, teniendo en cuenta las condiciones climáticas imperantes en la zona.

— Aeropuerto Internacional de Cancún Dispone de algunas calles de rodaje con pavimento de concreto hidráulico, que han mostrado un buen comportamiento puesto que se diseñaron para la operación de aeronaves modernas, aunque previamente se detectó la presencia de oquedades por el fenómeno de karsticidad.

— Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México-Texcoco Cuando se planteó la necesidad de diseñar el pavimento para las condiciones imperantes del subsuelo, y tomando como base la experiencia obtenida en el AICM, se propuso aplicar la sección VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

compensada tanto para pavimentos asfálticos como de concreto hidráulico. No obstante, por razones ajenas al motivo de este artículo, se decidió efectuar el diseño mediante la aplicación previa de una técnica de mejoramiento del subsuelo, y aplicar una precarga con la participación de subdrenes prefabricados para acelerar el proceso de consolidación primaria, si bien se pronosticaron asentamientos de menor magnitud por efecto de la consolidación secundaria. En la FIGURA 13 se presenta el proyecto de pavimento rígido para pistas y plataformas con adaptaciones al proyecto original para soportar el paso de aeronaves más pesadas, así como la utilización de materiales ultraligeros como bloques de espuma de poliestireno expandido (45 kg/m3) y el uso de geosintéticos para reducir los asentamientos por peso propio, mas no por subsidencia.

acotaciones en centímetros

FIGURA 13. Proyecto de sección compensada con pavimento de concreto hidráulico para plataforma comercial el NAICM-Texcoco.

Esta propuesta se aplicó posteriormente en algunos tramos del Circuito Exterior Mexiquense, tanto para pavimentos asfálticos como de concreto hidráulico, con un buen comportamiento. En las FIGURAS 14 y 15 se muestra la sección de pavimento propuesta y el detalle de la colocación de los bloques de espuma de poliestireno expandido, tanto para pavimentos flexibles como rígidos.

PAVIMENTO RÍGIDO PARA CARRETERA

acotaciones en centímetros

FIGURA 14. Proyecto de pavimento rígido con sección compensada para un

tramo carretero, utilizando materiales ultraligeros y geosintéticos.

FIGURA 15. Aspecto constructivo de la colocación de los bloques de espuma de

poliestireno extendido como material ultraligero.

— Aeropuerto de Acapulco Fue el primer aeropuerto en el país en el que todos sus elementos aeronáuticos se pavimentaron con concreto hidráulico (FIGURA 1).

La calidad del concreto fue excelente, pero cuando se iniciaron las operaciones, los pilotos observaron irregularidades superficiales del pavimento. Al respecto, se tuvo comunicación con el Ing. Francis N. Hveem, quien recomendó la utilización del perfilógrafo que lleva su nombre, para detectar las irregularidades superficiales de los pavimentos. Posteriormente, el ingeniero Hveem realizó un viaje a México con el perfilógrafo y se entrenó al personal para su manejo y el cálculo de lo que hoy en día se conoce como índice de perfil, concepto indispensable actualmente para la aceptación de un pavimento desde el punto de vista de su regularidad superficial, así como para la detección de las áreas que requieran ser sometidas a un tratamiento especial para corregir el pavimento. Dicha técnica se aplicó en el aeropuerto de Acapulco, y el pavimento fue corregido superficialmente y aceptado, práctica que hoy en día es común. En la FIGURA 16 se muestra la aplicación del perfilógrafo en el aeropuerto de Acapulco y al Ing. Francis N. Hveem dirigiendo la operación en el año de 1965.

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

Como conclusión, puede mencionarse que el diseño de los pavimentos es un sistema que se distingue por la gran cantidad de variables interactuantes, que le confieren un alto grado de incertidumbre y complejidad.

Es necesario tomar en cuenta factores como el tránsito, aspectos ambientales, materiales adecuados y buena calidad de la construcción y mantenimiento; sin embargo, cabe enfatizar la importancia de conocer los materiales existentes en el subsuelo y la presencia de amenazas geotécnicas y climáticas, para poder adaptar el proyecto y evitar o mitigar los efectos de tales factores, mediante la aplicación de algunas de las técnicas disponibles para este fin. Esto implica definir y realizar los trabajos previos requeridos para cada caso, con el objeto de garantizar un buen comportamiento del pavimento aeronáutico a largo plazo.

Adicionalmente, para la elección del tipo de pavimento en cada caso, es necesario tomar en cuenta factores como la durabilidad, mantenimiento, tiempo de ejecución de la construcción y costo. Al respecto, presento a continuación algunos comentarios: — Los pavimentos de concreto hidráulico tienen una vida útil mayor que los asfálticos, pues las carpetas asfálticas sufren el fenómeno de envejecimiento, y requieren efectuar periódicamente trabajos de rehabilitación. Además, son más susceptibles al efecto del derrame de combustible, tras lo cual sufren deformaciones en las áreas de posición de los

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trenes principales de las aeronaves en las plataformas. Si bien los pavimentos asfálticos tienen la capacidad de adaptarse mejor a las deformaciones, este aspecto es desfavorable cuando se requiere la instalación de ayudas visuales sobre el pavimento, lo que termina por alterar su funcionamiento.

— Los trabajos de mantenimiento y rehabilitación de los pavimentos asfálticos son menos complicados y costosos, y permiten la apertura al tránsito de inmediato. Los trabajos de mantenimiento y rehabilitación de los pavimentos de concreto hidráulico, donde lo más frecuente suele ser el sellado de juntas y grietas, pueden ser más complejos y costosos en el caso de reparaciones mayores, dado que requieren mayor especialización, como la sustitución de losas fracturadas que requieran apertura rápida al tránsito con la aplicación de aditivos especiales, cementos de alta resistencia rápida, técnicas fast track, colocación de losas prefabricadas, etc.

— El costo inicial de construcción de pavimentos de concreto hidráulico puede ser mayor que el de

un pavimento asfáltico, pero el costo de mantenimiento puede ser menor, lo que presenta una ventaja económica a largo plazo.

REFERENCIAS Aguirre M, L.M & Zárate A.M “Performance Studies of the Mexico City International Airport”. Congreso Mundial de Pavimentos, Universidad de Míchigan, 1967.

Aguirre M, L.M & Zárate A.M “Problematic of Geotechical Performance of the Mexico City International Airport Runways Built on Ancient Texcoco Lake”. 11o Congreso Internacional de Mecánica de Suelos, San Francisco, California, 1985.

Aguirre M, L.M & Zárate A.M. “Geotechical Problems in Design an Apron on Texcoco Lake”. Simposio Internacional de Ingeniería Geotécnica en Suelos Blandos. México D.F., 1987.

AASHTO, “Manual of Subsurface Investigations”, 1988.

Dawson, A. “Water in Road Structures”. Springer Series, 6011. Volumen 5.

Delatte, R. “Concrete Pavement Design, Construction and Performance”.

Taylor and Francis, 2008.

FAA “Airport Design” AC 150/ 5320-6D, 2004 FHWA “Geotechnical Aspect of Pavements” NH1-05-037. Course No. 132040, 2006.

Hunt, R. “Geotechnical Engineering Investigation Manual”. Mc GrawHill, 1984.

Zárate. A. M. “La enseñanza de la Geotecnia Aplicada a las Vías Terrestres”. XXI Reunión Nacional de Profesores de Ingeniería Geotécnica.

Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, SMIG. 2021.

INFLUENCIA DEL PROYECTO DE UNA CARRETERA SOBRE EL TIEMPO, CALIDAD Y COSTO DE CONSTRUCCIÓN

ESTEBAN AMBRIZ REYES Ingeniero Civil por la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidlago.

Perito Profesional en Geotecnia, clave PPGT-05.

Certificado por el Colegio de Ingenieros Civiles de México, A, C. Presidente de la XVI Mesa Directiva de la AMIVTAC.

I. GENERALIDADES El proyecto ejecutivo para construir una carretera, elaborado con restricciones de tiempo y con recursos menores a los requeridos, puede resultar incompleto. Durante la construcción de la obra, esto se traduce en la necesidad de realizar o complementar estudios de ingeniería o tomar decisiones poco eficientes, con el consecuente retraso de la construcción, con mayor costo y con incumplimiento en la calidad requerida.

En este artículo se pretende presentar las causas y efectos provocados por la deficiencia en la planeación de los estudios y proyectos, ya sea por presiones políticas o sociales. Estas condiciones influyen en el tiempo de construcción y costo final de la obra, con cargo a los recursos financieros del país y los usuarios, quienes pagan indefinidamente una cuota por utilizar las autopistas, principalmente los automovilistas, mucho más que otros transportistas, y considerando los deterioros que los vehículos pesados provocan en el pavimento.

Para reflexionar lo anterior, es conveniente definir los términos de proyecto y construcción en carreteras:

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

Por otro lado, la construcción de una obra puede definirse como el conjunto de actividades que requieren un esfuerzo físico y técnico realizado en forma manual, con maquinaria de construcción y con equipo de medición mecánica y electrónica.

Estas actividades se desarrollan mediante procedimientos de construcción establecidos en los planos del proyecto, y se supervisan y controlan mediante ensayes de laboratorio y otros trabajos, con la finalidad de cumplir con las normas de

79 15

79 16

calidad, y con un buen comportamiento para la vida de operación de la obra.

Tanto el proyecto de ingeniería como la construcción de la obra deberán tener fecha de inicio y de terminación, no se pueden extender indefinidamente.

Rememorando la historia de las culturas precolombinas, sería interesante, aunque es imposible, conocer el proyecto y el tiempo que duró la construcción de las pirámides del Sol (200 a.C.) y de la Luna (100 d.C.), ubicadas en la zona arqueológica de Teotihuacán.

Tratar el asunto de este artículo entusiasma, pero, puesto que es muy amplio, sólo se mencionará como ejemplo la manera en que los datos geotécnicos influyen en la elaboración de un proyecto de terracerías, ya que éstas, por lo general, representan el mayor costo de una carretera.

El estudio geológico detallado de toda la longitud del trazo definitivo es absolutamente necesario para establecer el modelo geotécnico, formado con el modelo geológico-geofísico y las propiedades de resistencia, deformación y permeabilidad de los suelos y rocas, las cuales se obtienen gracias a ensayes de campo y de laboratorio en el sitio, con muestras alteradas e inalteradas.

Cabe mencionar que, en macizos rocosos, son las propiedades resistentes de las discontinuidades y de la matriz rocosa las que controlan el comportamiento mecánico; de aquí la importancia de la litología y la estructura geológica.

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

Con la finalidad de obtener muestras alteradas e inalteradas para conocer las propiedades de los suelos y de las rocas, el estudio geotécnico para terracerías se inicia con la exploración de los materiales de la capa superficial del terreno, sobre el eje de trazo definitivo y conociendo la línea de subrasante aproximada.

Los métodos de exploración utilizados son los pozos a cielo abierto, que se excavan sólo en los suelos, a una profundidad de alrededor de 3 m, con los que, en algunos casos, en forma errónea, se elaboran los datos geotécnicos para el cálculo de VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

curva-masa de las terracerías. Esta práctica debe dejar de existir, pues es común tener cortes de hasta 30 m excavados, en su mayoría en roca, mediante explosivos.

Así, se requiere efectuar la exploración directa mediante el uso de una máquina perforadora en cortes con altura mayor a 12 m. Sin embargo, puesto que esto resulta costoso, es común que se limiten las perforaciones y terminen realizandose sólo en cortes altos que puedan presentar un problema importante de inestabilidad.

Es absolutamente necesario contar con la exploración indirecta geofísica del tipo de refracción sísmica, que se requiere para conocer la geometría por dentro del terreno en zona de cortes con altura mayor a 7 m, así como la clasificación para presupuesto, el concepto que más influye en el costo de las terracerías, como se verá más adelante. Este tipo de exploración se ha aplicado con grandes ventajas, y ha permitido estudiar grandes áreas en poco tiempo y a bajo costo. El costo de los sondeos de refracción sísmica representa solamente un 14 % aproximado del costo de los sondeos directos, por lo que conviene realizar esta prospección indirecta en todos los cortes con altura mayor a 7 m.

En el perfil topográfico de todo el trazo se colocan los resultados de la exploración directa efectuada, la indirecta, que es la geofísica; los ensayes geotécnicos de campo y laboratorio, así como las unidades litológicas y estructurales. Con esto se forma un perfil geotécnico de la zona del eje de trazo. Después, se determinan los datos geotécnicos para el cálculo de terracerías que se presentan en la TABLA 1, con base en el perfil geotécnico.

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

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

16+700 al 18+700

16+200 al 16+700

15+800 al 16+200

15+000 al 15+800

Kilómetro

Indef.

0.20

3

1

Indef.

2.20

2

2

0.20

1

0.10

1

Indef.

Indef.

3

2

1.40

0.20

2

1

Espesor No. m

Estrato

Arena fina con limo de baja plasticidad y pocas gravas, de compacidad media a compacta, que al atacarse se obtienen grumos de color café (SM)

Compactado

Despalme

Bandeado

Gravas empacadas en arena limosa, medianamente compacta, color gris (GC-GM)

Materia vegetal

Compactado

Arcilla de baja plasticidad con arena y pocas gravas aislada de compacidad media a blanda, color café (CL)

Despalme

Bandeado

Roca de origen sedimentario con alteración física, medianamente avanzadas, cementada, fracturada.

Para atacarse se requerirá el empleo de arado y explosivos de bajo poder y se obtendrán fragmentos chicos y medianos, gravas y arena limosa de color gris claro, (Fmcg-GC-GM)

Materia vegetal

Despalme

Compactado

Arena fina con arcilla y presencia de graba aislada, de consistencia media, color gris (SC)

Materia vegetal

Compactado

Despalme

Tratamiento probable

0.96

0.96

0.69

1.02

0.99

90 %

0.91

.091

0.84

0.97

0.94

95 % 00

100

00

100

20

100

80

00

70

0.86

0.86

30

80

0.79

20

70

00

100

00

30

70

0.92

40

B

A

60

1.05

Band.

C

00

00

00

00

00

30

00

00

00

00

Atacabilidad materiales

0.89

100 %

Coeficientes de variación volumétrica

Terreno natural en el eje de trazo del camino

Limo arenoso empacado con gravas de color café rojizo, de baja plasticidad, medianamente compacto (ML)

Materia vegetal

Clasificación

TABLA 1. Datos geotécnicos para el cálculo de terracerías.

79 17

3.00

4.00

3.00

2.00

4.00

3.00

Altura máxima

1.0:1.00

1.50:1.0

1.50:1.0

1.50:1.0

1.50:1.0

1.50:1.0

Talud

Terraplenes

7.00

3.00

2.00

6.00

2.00

2.00

Altura máxima

0.50:1

1.0:1.0

1.0:1.0

0.50:1.0

1.0:1.0

Talud

Cortes

A,B,D,J

A,B,D,J

A,B,C,J

A,B,F,G,M

A,B,C,J

Observaciones

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

79 18

4. Tratamiento probable En esta parte, se realizan los aspectos de compactación y de bandeado para la colocación de material. El primero se aplica al acomodo de los suelos mediante equipo de compactación y llevando el control de calidad con ayuda de ensayes de laboratorio.

Para construir el cuerpo del terraplén es común, mas no adecuado, utilizar fragmentos de roca con dimensiones hasta de 2 m, que se obtienen de la excavación de cortes. Pero no es posible acomodar estos fragmentos al tratamiento de bandeado efectuado con los tractores de construcción, pues quedan huecos que provocan asentamientos no permisibles, debido a que, con el tiempo, el material se reacomoda y se rompen sus aristas por el peso propio de los terraplenes. Los asentamientos excesivos necesitan renivelaciones frecuentes, con el consecuente aumento del costo de mantenimiento, no previsto en el proyecto.

Los tractores utilizados para bandeado, en general D-8, son eficientes para acomodar fragmentos de roca con tamaño máximo de 0.60 m, por lo que conviene, cuando sea factible, que durante la excavación en roca mediante tractores, explosivos y martillos neumáticos se obtengan estos tamaños y así utilizar todo el material de cortes, siempre que cumpla con la calidad requerida para construir el cuerpo del terraplén. Cuando no sea posible obtener los fragmentos requeridos, seguramente cuando la roca sea casi sana, poco fracturada y de alta resistencia, se podrá almacenar para triturarse y utilizar en las capas del pavimento, así como en la construcción y protección de obras complementarias y menores de drenaje, muros de retención, protección contra erosión de márgenes de cauces, de socavación al pie de apoyos de puentes y otros.

No hay que olvidar que el concreto hidráulico no dura más de 100 años, mientras que la roca se altera o transforma en miles o hasta millones de años; por ejemplo, las construcciones de concreto sufren degradación y pérdida de resistencia, por lo que se deben demoler dado el riesgo que implican. En cambio, existen construcciones de piedra con más de dos mil años.

5. Coeficientes de variación volumétrica Estos coeficientes se pueden obtener en suelos mediante relaciones de pesos volumétricos determinados con pruebas de compactación. En macizos rocosos, los coeficientes dependen de las discontinuidades, VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

sobre todo del fracturamiento, y en general se obtienen por métodos empíricos.

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

Con los espesores de las unidades geofísicas es posible obtener el volumen aproximado de cada tipo de suelo y roca, lo que permite determinar la clasificación para presupuesto con una aproximación muy aceptable.

La utilización de dinamita es de la mayor importancia para excavaciones de cortes, por lo que, de acuerdo con las características litológicas del terreno, y para obtener el tamaño de fragmentos de roca requeridos en la construcción de terraplenes, sin aumentar el fracturamiento natural del macizo rocoso (lo que puede influir en la estabilidad del talud de excavación), se deberá realizar un programa y proyecto de aplicación de explosivos.

7. Terraplenes El tamaño máximo de los fragmentos de roca para acomodarse en terraplenes mediante el procedimiento de bandeado es de 0.60 m al utilizar tractor D-8, y de 0.75 m al utilizar tractor con mayor peso.

En la práctica se ha observado que, con el tiempo, los terraplenes construidos tienen asentamientos aceptables que sólo requieren atención normal.

La altura de los terraplenes en arcillas se determina en función de la cohesión del material, con fórmulas para calcular la capacidad de carga del terreno de cimentación como Hmax=CNc/Ɣ, donde Hmax es la altura del terraplén a la que se deberá aplicar un factor de seguridad mayor a 1.2, C Cohesión de la arcilla, Nc factor de capacidad de carga y Ɣ peso volumétrico del material.

En la construcción de terraplenes con suelos puramente friccionantes, conviene determinar su altura mediante la utilización de muros de retención o construidos con la altura que se requiera, apoyados sobre los taludes del terraplén y formados con un mortero de arena-cemento, y son construcciones que, además, sirven para proteger los taludes de la erosión.

La estabilidad de un terraplén desplantado sobre arcillas muy blandas se revisa mediante un análisis de estabilidad de taludes.

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

8. Talud de cortes Determinar la inclinación de los taludes estables con los que se excavarán los cortes es uno de los problemas más complejos en geotecnia, ya que de ellos depende el volumen de material que deberá ser excavado y tratado para formar parte de los terraplenes o ser desperdiciado.

Al excavar con un determinado talud se rompe el equilibrio natural de una masa de suelo y roca, a la cual se le da una nueva configuración, y dicha masa estará sujeta a esfuerzos que no existían antes de realizar la excavación, como descompresión, flujo de agua, erosión de los materiales y aumento del grado de fracturamiento por el uso inadecuado de explosivos.

El estudio geológico de la zona de cada uno de los cortes debe contener la litología y la estructura

FIGURA 1. Falla de talud.

geológica obtenida mediante levantamientos de las discontinuidades del macizo rocoso, para que, mediante un análisis con estereogramas, se defina el número y orientación (echado y dirección del echado) de las familias principales que afectan al macizo rocoso. A partir de los estereogramas realizados se efectúa un análisis cinemático de estabilidad para los taludes, contemplando el ángulo de fricción de las discontinuidades, con la finalidad de identificar los mecanismos de falla de talud que se puedan generar, y que pueden ser por medio de cuña, por superficie plana o por vuelco, mencionando la dirección de salida y el echado. Los mecanismos de falla en suelos son por superficies circulares, planas o una combinación de ambas. (FIGURA 1).

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

Cuando se tengan cortes muy altos de origen y se considere que pueden tener problemas de inestabilidad, conviene contemplar la construcción de túneles.

79 19

79 20

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

Cuando se precisa controlar el comportamiento frente a la inestabilidad se recurre a la instrumentación a fin de conocer la magnitud, velocidad y dirección de los movimientos, así como de las presiones de agua.

La ingeniería de taludes se ha tratado como un arte, como un oficio, hay que transformarla en ciencia debido a la influencia que tiene sobre la estabilidad de las obras de ingeniería.

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

VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

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

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

PROBLEMA 79

Sea N un número múltiplo de 9, de 3 dígitos. Si le quitamos el dígito de las unidades, nos queda un número par; si le quitamos el dígito de las centenas, nos queda un número primo. ¿Cuál es el mayor valor que puede tener N?

- y sus -

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RESPUESTA AL PROBLEMA 78 EN VÍAS TERRESTRES #78, PÁG. 22 Solución: De acuerdo con la figura, el área del triángulo AOB es:

Atriáng A0B = Atriáng A0C + Atrapecio ABEC− Atriáng 0BE

Atriáng A0B

1 = 1 × 5 = 2.5 2

Atrapecio ABEC = Atriáng 0BE =

A(1,5)

B(7,3)

3+5 × 6 = 24 2

1 7 × 3 = 10.5 2

5

3

E 0

∴ Atriáng A0B = 26.5 − 10.5 = 16 unidades cuadradas

C

2

5

7

Las coordenadas de los vértices de un triángulo son (0,0), (1,5) y (7,3).

Calcular el área del triángulo.

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

ENTREVISTA AL ING.DAVID VILLEGAS GÓMEZ

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Datos generales: Originario de Puruándiro, Michoacán.

Ingeniero Civil por la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

Estudié Ingeniería Civil porque me gustaban mucho las matemáticas, y además, había unos ingenieros muy brillantes, egresados del Politécnico, que eran de Michoacán.

Comencé a trabajar en la Secretaría de Comunicaciones y Transportes en el año de 1969, en la Ciudad de Guaymas, Sonora, y en ese momento solicité una beca de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) para realizar la especialidad en Vías Terrestres. Después de terminar el curso, me regresaron a carreteras federales como residente de puentes.

La primera de estas residencias fue en Colotlán, Jalisco. Ahí construimos los puentes de la carretera Jerez-Guadalajara. Posteriormente, me enviaron a Puerto Vallarta y de ahí a Loma Bonita, Oaxaca, para VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

hacer los puentes de la carretera Alemán-Sayula. Sin embargo, tuvimos que hacer los puentes por puras brechas porque no había carreteras.

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

era de 6 a 8 metros, donde el pilote iba a quedar expuesto al agua. Recuerdo que algunos pilotes llegaron a romperse cuando se estaban hincando, y por eso tuve que meterme al agua a supervisar por debajo.

Cuando terminé el puente, en el año de 1980, me enviaron a Cuernavaca para participar en la construcción de la carretera del Sol, Cuernavaca-Acapulco, y al mes me pidieron que entregara la residencia para enviarme a Tampico. Sin embargo, al llegar, cambiaron mi asignación, y el residente que estaba ahí me entregó la obra del puente Tampico. Aún estaban trabajando en las cimentaciones, en los cilindros, en los pilotes, ya que este puente contaba con cimentación por superficie, o sea, zapatas, además de los cajones, que eran el 13 y el 14, y que estaban a la orilla del río Pánuco, donde se situaban los mástiles del puente. Me tocó terminar las cimentaciones e inicié las pilas, y además se hicieron las losas y se comenzó con los mástiles. En ese entonces contaba con unas 20 personas para el desarrollo de esta obra, y posteriormente me dejaron con 17 ingenieros auxiliares, más el laboratorio, porque también veíamos el control de calidad y el de estimaciones. Esta obra se programó hasta que el apoyo 13 quedó totalmente cimentado sobre 84 pilotes de acero de alrededor de 30 pulgadas de diámetro cada uno, y hasta entonces se pudo empezar a cargar.

Después de la inauguración del puente de Tampico, renuncié a carreteras federales, a la Secretaría, y me pasé a Caminos y Puentes para quedarme de superintendente de Conservación del Puente. Tomé esta decisión porque pensaban enviarme nuevamente a la carretera del Sol, y para entonces mis hijos ya estaban grandes y no podía estarlos moviendo de un lugar a otro.

En el tiempo que estuve en Loma Bonita, Oaxaca, para ir a Veracruz teníamos que pasar por Tlacotalpan, y en ese tiempo se hizo el puente a cargo del Ing. Guajardo. Cuando terminaron el puente, yo seguí en Loma Bonita, y una vez que pasé por ahí, ví una curva donde estaba el apoyo y me di cuenta de que se estaba bajando el cilindro. Me puse en contacto con el Ing. García Arroyo, y le dije que el puente de Tlacotalpan se estaba asentando en tal cilindro, no había hecho correr una nivelación, pero a simple vista se podía observar. Entonces fui con mi gente a correr la

nivelación y, efectivamente, tenía como 25 cm abajo.

Cuando el ingeniero se dio cuenta, inmediatamente fue a revisar y se le inyectó concreto alrededor del cilindro, por dentro y por fuera, para estabilizarlo, concreto a mucha presión y después tuve que gatear las losas, levantarlas y meter tacones para nivelarlo.

Este tipo de obras salen muy caras, pero se pueden corregir con su debido mantenimiento.

Cuando cumplí 55 años, me jubilé y aproveché para dar clases de tiempo completo en la Facultad de Ingeniería en la Universidad Autónoma de Tamaulipas, pues considero que lo más importante en la vida de un profesionista es la labor docente. Luego tuve la ocurrencia de comprar un ranchito, porque siempre anhelé dedicarme a la ganadería. Compré mil borregas de cría y cometí la torpeza de dejar a mis alumnos por mi ganado, porque el rancho también necesitaba tiempo completo. Pero llegaron los mañosos y empezaron a fastidiar a todo mundo. Tuve que irme y duré como 6 o 7 años sin pararme por ahí.

Nunca les di nada, pero me hablaban por teléfono y terminaron por llevarse a las borregas. Después decidí rentarles el rancho a los menonitas, hasta que por fin se los vendí para quitarme de problemas.

Más tarde me insistieron en que regresara a la Universidad, pero cuando vi los salones, todos con cañones para hacer proyecciones, y los alumnos con computadoras, me di cuenta de que ya estaba obsoleto. No tenía ni idea de cómo usar esos equipos. Uno de mis alumnos me preguntó por mi audiovisual que tenía sobre el puente Tampico, y me ofreció hacerme una memoria con todo el registro de diapositivas, que nos llevó seis meses. Después de esto, ya no continué con la idea de regresar a dar clases. Me di cuenta de que tenía deficiencias visuales y que no era posible continuar. Ahora sólo me dedico a dar conferencias.

Todavía recuerdo una anécdota de mis andanzas, sobre un seguro de vida. Cuando se colaban los mástiles de 130 m de altura del puente Tampico, a la hora de colar me tocaba supervisar, pero no escalaba los 130 m, sino que me subía a la olla del concreto y con la grúa me llevaban hasta arriba. Llegaba a la olla donde se iba a colar y me bajaba para vaciar el concreto, y ya que veía cómo lo hacían, en la misma olla me bajaba. Era un trabajo muy arriesgado, lo mismo que cuando me metía buceando a supervisar. Me

79 23

gustaba hacerlo, pero es verdad que quizás no medía las consecuencias. Cuando el superintendente de la compañía se dio cuenta, me dijo: “Te saqué un seguro de vida porque ya vi que te gusta arriesgarte mucho”, yo le di las gracias, pero él me respondió: “Ah, pero si te pasa algo, yo soy el beneficiario”. “Entonces”, le dije, “ahora te voy a llevar conmigo cada vez que vayamos a supervisar”.

Y hacía bien en llevarme al superintendente, porque había tres empresas involucradas en la obra, CIMSA que estaba haciendo el lado veracruzano; ICA, el tramo central, y SIEMSA el tramo Veracruz.

Cuando terminaron el apoyo 12, con 50 m de profundidad, había que supervisar. Vaciamos el cilindro y se coló, se terminó, se jaló el tapón inferior y lo vaciaron para supervisarlo. Todo iba bien, sin filtraciones. Le dije al superintendente que fuéramos a revisar el siguiente, e indiqué al operador que pusiera el cable de arrastre, pero desafortunadamente, no escuchó, y el superintendente no supervisó. Nos metimos, y de repente bajamos como 15 m de trancazo, y todos le

gritaban al operador para que detuviera la canastilla, hasta que por fin lo hizo. Pudo haber ocurrido una tragedia, y creo que muchos quedaron con algo más que el susto. Lo sé porque, a raíz de eso, un auxiliar me renunció.

Durante el tiempo que estuve trabajando en el puente de Tampico, no pude conocer la ciudad, porque me levantaba a las 6 de la mañana y a las 8 ya estaban saliendo todas las brigadas a sus distintos frentes de trabajo. En ese entonces teníamos doscientas personas trabajando en cada turno de las empresas.

Desde entonces, procuro mantenerme ocupado con mis conferencias. Acabo de regresar de una en Morelia y de otra en Veracruz.

He acumulado 10 602 m de puentes en todas las residencias en las que he estado. Así se miden 25 años de trabajo.

79 24

Sabemos que la vida de un ingeniero civil está llena de momentos y anécdotas curiosas. Te invitamos a mandar la tuya, sobre todo si está relacionado con las vías terrestres, y compartirla con la comunidad. ¡Nos encantará leerla!

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

—Aquí habla Leonardo. Cambio.

—Cambio. Bueno… bueno. ¿Me escuchas?

—Fuerte y claro. Cambio.

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

—Casi no te escucho nada, pero que tú también tengas un buen fin de semana. ¡Cambio y fuera! —dijo, y rapidito apagó la radio.

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

VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

MEZCLAS ASFÁLTICAS TEMPLADAS EL FUTURO SUSTENTABLE DEL SECTOR VIAL

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

INTRODUCCIÓN

COMPARACIÓN CON OTROS PROCESOS INDUSTRIALES

Las carreteras son el conjunto de infraestructuras de transporte más antiguo e importante del mundo.

Actualmente, la sensibilidad de la humanidad hacia la ecología y la necesidad de salvaguardar el medio ambiente han llevado a controles cada vez más estrictos en los procesos de producción.

El Life Cycle Assessment (LCA) (Análisis de ciclo de vida (ACV)) es una herramienta para verificar el impacto de las producciones. Los impactos son asociados al producto/proceso/actividad durante todo el ciclo de vida útil, por lo que consideran todas las etapas relacionadas y dependientes.

La metodología LCA está regulada por las normas ISO de la serie 14040 y se desarrolla de la siguiente manera: — Definición del objetivo y alcance del análisis.

— Compilación de un inventario de entradas y salidas.

— Evaluación del impacto ambiental potencial relacionado con estas entradas y salidas.

— Interpretación de los resultados.

PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA PRODUCCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS La producción tradicional de mezcla asfáltica en caliente (HMA)1 incluye: — Calentar el asfalto a aproximadamente 150-170 °C para permitir el bombeo.

— El secado de los agregados pétreos a 160-180 °C y la eliminación de las partes finas para no afectar la adhesión pétreo-asfalto.

Los procesos de calentamiento se obtienen con diversos tipos de combustibles que pueden tener emisiones más o menos contaminantes. Este procedimiento es considerado insalubre.

La TABLA 1 muestra algunos procesos de producción y nos revela que la fabricación de mezclas asfálticas tiene menor impacto que otras producciones.

79 25

TABLA 1. Emisiones de dióxido de carbono equivalente (CO2eq) de algunos productos diferentes comparados con los conglomerados bituminosos.

Producto Árbol de Navidad sintético

Producción

Vacas lecheras

Producción CO2 eq [kg/FU]

Referencia bibliográfica

42,6

[1]

Árbol

Cría

Animal por año

11.863 - 15.549

Animal por día

32,5 - 42,6

Animal por día

22,2 - 46,2

[6]

8,0 - 11,6

[3]

Litro equivalente de leche según ECM (Energía láctea corregida según las grasas y proteínas contenidas)

Producción

Leche

79 26

Unidad funcional

Fase

[2]

De la producción a la gestión de residuos de envases

t

485 - 583

[4]

Tomates

De la producción a la comercialización

t

500 - 5.100

[5]

Vino

De la producción a la comercialización

3,5 - 8,7

[7]

HMA

Producción

t

45 - 55

HMA con RAP2

Producción

t

37 - 51

WMA3

Producción

t

36 - 53

CMA4

Producción

t

36

Concreto para losas

Producción

t

134 - 200

HMA

Ciclo de vida del pavimento

t

84

[9]

WMA

Ciclo de vida del pavimento

t

74

[9]

Botella (750 ml = 0.753 kg de vino)

[8] [9]

Tomando en cuenta la misma vida útil de 20 años, en la TABLA 2 se presentan los impactos ambientales de CO2eq comparando mezclas con/sin fresado y mezclas en caliente y frío.

TABLA 2. Análisis del impacto de CO2eq en tres diferentes tipos de carreteras elaboradas con diferentes tecnologías y

contenido de fresado y con la misma vida útil.

Tipo carretera

Tipo 1

Producción

HMA

Capa

Espesor [cm]

Rodadura

5

Capa intermedia

6

Base

14

10 %

Rodadura

5

20 %

Capa intermedia

6

---

Base espumada

14

10 %

Rodadura

5

20 %

Capa intermedia

6

30 %

Base espumada

14

RAP

---

Ancho [m]

Largo [m]

7

1.000

HMA Tipo 2 CMA

7

1.000

7

1.000

Unidad funcional

Producción CO2 eq [t/FU]

737,9 [8] Carretera “1000 * 7 * 0,25 mc” durante todo su ciclo de vida, incluida la instalación y el mantenimiento

688,0 [8]

HMA Tipo 3 CMA

A través de estos datos es posible comparar diferentes procesos constructivos.

VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

Referencia bibliográfica

650,1 [8]

[9]

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

Producto

Fase

Unidad funcional

Consumo energético [MJ/t]

HMA

Producción

t

699

HMA con RAP

Producción

t

454 - 642

WMA

Producción

t

654

CMA

Producción

t

457

Concreto para losas

Producción

t

738 - 1.226

Referencia bibliográfica

[8] [9]

PRODUCCIONES A TEMPERATURAS MÁS BAJAS: LA TECNOLOGÍA PARA LAS MEZCLAS TEMPLADAS La reducción de las temperaturas de producción de las mezclas asfálticas templadas (WMA) debe mantener el rendimiento final de la misma, así como la trabajabilidad a bajas temperaturas.

Existe un aditivo que se agrega al cemento asfáltico y permite disminuir la temperatura de producción, colocación y compactación de la mezcla, lo que da un aporte a la adherencia entre los agregados pétreos y el cemento asfáltico. El uso de este aditivo permite la producción de mezclas asfálticas y calienta los agregados pétreos a unos 120-130 °C con un ahorro de energía y una reducción de las emisiones. Además, la mezcla asfáltica aditivada puede ser compactada a temperaturas entre 90 °C y 120 °C, sin formación de humo.

Así, el aditivo mencionado no modifica la naturaleza químico-física del cemento asfáltico.

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

79 27

De la base de datos del laboratorio interno de Iterchimica SpA se muestra la siguiente tabla.

TABLA 4. Comparación físico-mecánica entre mezclas con/sin fresado y con/sin producto para WMA. Aditivo Tipo de producción

HMA con RAP WMA HMA WMA HMA WMA

Tipo capa

Base 40% RAP Binder Binder

HMA WMA

Rodadura

WMA

Asfalto sobre pétreos [%]

Temp. compact. [°C]

Tipo

Cantidad sobre el asfalto [%]

---

---

150

Iterlow RS

1.0

---

---

Iterlow T

0.2

110

---

---

150

Iterlow T

0.2

110

---

---

150

Iterlow T

0.3

120

Iterlow T

0.5

120

Giros prensa giratoria [n]

Resist. Trac.

Vacíos Densidad g/ CTI Indirecta [%] cmc] [MPa] [MPa]

100

4.25

120

100

150

100

4.70

5.00 4.90

5.50

Estabilidad Marshall [kg]

Rigidez Marshall [mm]

2.34

2.06

200

---

---

4.27

2.461

2.00

193

---

---

5.01

2.342

0.61

33

---

---

100

5.27

2.374

0.66

40

---

---

180

2.12

2.491

1.51

133

---

---

180

2.21

2.477

1.49

135

---

---

100

3.50

2.363

---

---

1395

450

100

3.20

2.381

---

---

1370

336

100

3.34

2.342

---

---

866

184

Los resultados muestran cómo las mezclas templadas, también denominadas mezclas tibias (WMA), son comparables con las resistencias a tracción indirecta y la estabilidad/rigidez Marshall con las mezclas recíprocas en caliente (HMA).

PRODUCCIONES A TEMPERATURAS MÁS BAJAS: LA EXPERIENCIA AMERICANA 79 28

En los últimos diez años, en varios países, se han producido y compactado más de 7000 km de carreteras de WMA con los productos mencionados. Existen diversas tecnologías utilizadas para la producción a menor temperatura [14]. En México, desde el 2019, se han utilizado para la fabricación de mezcla asfáltica templada en la Zona Metropolitana del Valle de México, con muy buenos resultados.

En la TABLA 5 se muestran las pruebas desarrolladas para la comparación con una producción en caliente.

TABLA 5. Resultados de laboratorio de las pruebas de campo realizadas en la Zona Metropolitana del Valle de México.

Tipo de producción

HMA

Tipo - conglomerado bituminoso

HyperTerm®

WMA

HMA

WMA

Highway 401 Ramps 12.5 mm FC2

SP 12.5 mm FC2

HMA

WMA

Superpave 12.5 mm FC2 mix

Aditivo

---

Iterlow

---

Iterlow

---

Iterlow

Cantidad sobre bitumen [%]

---

0.2

---

0.2

---

0.2

145

110

145

90

145

90

T compactación [°C] Bitumen sobre aridos [%]

5.2

5.2

5.4

5.4

4.9

4.9

Giros prensa giratoria

100

100

100

100

100

100

Vacíos [%]

4.6

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

Densidad [g/cmc]

2.465

2.469

2.528

2.531

2.539

2.541

Sensibilidad al agua (TSR) [%]

92

82

89.9

90.4

87.8

87.9

Ahuellamiento, 8000 ciclos, 58 °C [mm]

4.57

5.25

---

---

---

---

Ahuellamiento, 8000 ciclos, 64 °C [mm]

---

---

5.2

5.4

6.0

7.9

8.220

7.667

---

---

---

---

16.755

9.672

---

---

---

---

3.751

2.364

---

---

---

---

198.971 (in= 4.829 MPa)

315.378 (in= 4.407 MPa)

419.583

812.808

529.226

1.145.125

Creep, - 18 °C, 60s [MPa] Modulo de rigidez [MPa]

-10 °C, 5 Hz +21 °C, 5 Hz

Resistencia a fatiga, viga 4 ptos, 20 °C, 50 % valor inicial [n] Referencia bibliográfica

VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

[12] [13]

[13]

[13]

Se puede ver que las mezclas tibias son menos rígidas y con mayor resistencia a la fatiga, lo que garantiza una vida útil más larga.

El método de producción WMA requiere el uso de tecnologías para garantizar la viscosidad adecuada (trabajabilidad) de las mezclas a temperaturas más bajas.

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

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

FIGURA 3. Colocación de mezcla tradicional sin el aditivo

a 140 °C.

CONCLUSIONES La investigación ha desarrollado durante la última década aditivos para reducir significativamente las temperaturas de producción de las mezclas asfálticas, para obtener así productos definidos como tibios.

Así, la tecnología para las mezclas templadas​​ permite producir a temperaturas más bajas sin comprometer las características de rendimiento y la vida útil del pavimento.

Como mencionamos al incio del artículo, la producción tradicional de la mezcla asfáltica en caliente genera emisiones que son altamente dañinas al medioambiente, por lo que las mezclas templadas son una gran apuesta para un futuro sustentable.

La producción de más de 7000 km de carreteras de WMA producidas con la tecnología mencionada en este artículo es un claro ejemplo de equilibrio entre producción y medioambiente, sin comprometer la vida útil del pavimento.

BIBLIOGRAFÍA [1]

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Università degli Studi di Padova, Facoltà di Agraria.

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79 29

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Politecnico di Milano, D.I.I.A.R. Sez. Infrastrutture Viarie.

Notas al final 1 HMA, siglas de “mezcla asfáltica en caliente” del inglés (Hot Mix Asphalt) 2 RAP, siglas de “pavimento asfáltico reciclado” 3 WMA, siglas de “mezcla asfáltica tibia” 4 CMA, siglas de “mezcla asfáltica en frío”

79 30

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

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

—¡Perro jijo de tu ch..... madre! ¿Qué traes? ¡Vamos a rajarnos la madre!

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

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

VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

EVALUACIÓN DE LA DEFORMACIÓN PERMANENTE EN CEMENTOS ASFÁLTICOS FOTOCATALÍTICOS ENVEJECIDOS MEDIANTE AMBIENTACIÓN NATURAL MARIBEL TRUJILLO Instituto de Ingeniería UNAM, México MTrujilloV@iingen.unam.mx

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

RESUMEN Esta investigación evalúa la susceptibilidad a la deformación permanente y el fenómeno de envejecimiento de los cementos asfálticos modificados con dióxido de titanio (TiO2) en diferentes porcentajes (3, 5 y 7 % sobre el peso del cemento asfáltico).

Se utilizaron cementos asfálticos convencionales y fotocatalíticos para fabricar especímenes de mezcla asfáltica en caliente, compactados en el laboratorio y sometidos a un acondicionamiento natural durante 6, 12 y 18 meses, durante los cuales fueron expuestos a cambios de temperatura, lluvia y luz solar. Además, se llevó a cabo un proceso de extracción de los cementos asfálticos de los especímenes acondicionados, por medio de la técnica de reflujo. Posteriormente, se llevó a cabo el ensayo Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) para evaluar la influencia del envejecimiento y el TiO2, sobre la susceptibilidad a la deformación permanente en los cementos asfálticos estudiados. Los resultados de la prueba MSCR mostraron que las propiedades mecánicas representadas por el parámetro de recuperación a la deformación (R)

y los parámetros de fluencia no recuperable (Jnr) mejoraron con el contenido de TiO2 y el tiempo de acondicionamiento natural.

1. INTRODUCCIÓN Actualmente, la contaminación del aire es uno de los grandes problemas que enfrentamos a nivel mundial; los altos niveles de gases contaminantes han desembocado en un aumento en enfermedades cardiovasculares [1, 2]. Algunos de los principales contaminantes son los óxidos de nitrógeno (NOx) producidos principalmente por los vehículos motorizados (75 %), y distintos procesos industriales (25 %), que afectan de manera significativa la calidad del aire en las grandes ciudades.

Ante esta problemática, distintas investigaciones han buscado diferentes soluciones para reducir los altos niveles de NOx en el aire. Recientemente han surgido técnicas alternativas para mejorar la calidad del aire mediante la captura o reducción de contaminantes a partir de materiales fotocatalíticos. El dióxido de titanio (TiO2) es uno de los materiales más estudiados, debido a sus

79 31

79 32

propiedades fotocatalíticas activadas por la radiación ultravioleta (UV), que permiten la degradación de gases nocivos y generan un gran impacto en la reducción de contaminantes.

Numerosos autores han implementado la técnica de fotocatálisis en pavimentos asfálticos, en la cual modifican el cemento asfáltico mediante la adición de TiO2, para mitigar los altos niveles de contaminación por NOx generados por la creciente flota vehicular [3, 4,]. Cuando los gases del escape de los vehículos entran en contacto directo con la superficie de un pavimento con propiedades fotocatalíticas, se genera una mejora en la calidad del aire.

Sin embargo, ante cualquier cambio en las propiedades físicas y químicas del cemento asfáltico, es importante evaluar su comportamiento mecánico. La presencia de deformaciones permanentes (roderas) es uno de los problemas más comunes en los pavimentos asfálticos. Las roderas se presentan principalmente por la acumulación gradual de deformaciones permanentes en la carpeta asfáltica, en forma de depresión longitudinal a lo largo de la trayectoria del neumático [5]. El cemento asfáltico, como material aglutinante en las mezclas asfálticas, juega un papel importante en la resistencia a la formación de roderas; por tanto, es fundamental realizar una evaluación precisa de su comportamiento ante las deformaciones permanentes, así como de su rendimiento durante su vida en servicio, como consecuencia del fenómeno de envejecimiento, que altera parte de su comportamiento mecánico, debido a factores como agua, aire, temperatura y radiación UV. Estos cambios se asocian con el aumento de rigidez y viscosidad del cemento asfáltico [6, 7, 8].

Actualmente, la prueba de Fluencia y Recuperación por Esfuerzos Múltiples (Multiple Stress Creep Recovery, MSCR), está aceptada para la evaluación de la formación de roderas como parte del sistema de clasificación de rendimiento Superpave. El cumplimiento de fluencia no recuperable (Jnr) y el porcentaje de recuperación (R %), son dos parámetros que se obtienen en la prueba MSCR; la deformación por fluencia no recuperable medida a 3.2 kPa se utiliza como una medida de la resistencia de un cemento asfáltico a la deformación permanente en condiciones de carga repetida, y el porcentaje de recuperación se emplea para identificar la preVÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

sencia de la respuesta elástica y dependencia del esfuerzo de los cementos asfálticos.

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

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

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

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

2.1. Materiales 2.1.1 Dióxido de titanio (TiO2)

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

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

TABLA 1. Caracterización de las propiedades básicas del TiO2.

Información general Apariencia

Estado físico, sólido (polvo)

Color

Blanco

Olor

Inodoro

Información relacionada con la seguridad y medio ambiente pH

Aprox. 7.0 a 20 °C

Punto de fusión

> 1000° C (P. Atm. 1013 hPa)

Densidad

4.1 kg/L (20 °C)

Densidad aparente

600 kg/cm3

Solubilidad

< 0.001 g/l (agua)

Inflamabilidad

No inflamable

Propiedad explosiva

No explosiva

Propiedad oxidante

No oxidante

Estabilidad química

Producto estable

Actualmente, la literatura respalda que el TiO2 no solo tiene propiedades fotodegradantes, sino que además, es un retardante de los procesos de envejecimiento del cemento asfáltico [10], por lo que prolonga la vida útil de los pavimentos asfálticos ante los factores oxidativos a los cuales se somete durante su vida en servicio.

FIGURA 1. Asfalto modificado con dióxido de titanio (TiO2).

79 33

2.1.2 Cemento asfáltico y proceso de modificación

El proceso de agitación fue de 300 rpm, por un periodo de 30 minutos a una temperatura controlada de 120 °C ± 5 °C. Todos los cementos asfálticos se sometieron a una caracterización de consenso según su viscosidad (ASTM D2171) [11] y su grado de rendimiento (ASTM D6373) [12], como se muestra en la TABLA 2.

TABLA 2. Especificación de cementos asfálticos evaluados de acuerdo a su viscosidad a 60º C y su grado de penetración en estado original.

Prueba

AC

Mod. 1 (3% TiO2)

Mod. 2 (5% TiO2)

Mod. 3 (7% TiO2)

Norma ASTM

Penetración a 25 °C, 100 g, 5s; 10-1 mm, mínimo

68

83

79

76

D-2170

Viscosidad Saybolt-Furol a 135°C; s, mínimo

120

345

304

288

D-4402

Punto de inflamación Cleveland; °C, mínimo

280

228

238

244

D-92

55

55

56

57

D-1525

64-22

70-22

70-22

70-22

D- 6373-16

Punto de reblandecimiento; °C Grado PG

16

(a)

(b) Extremadamente alta Muy alta Alta Moderada Baja

14 12 10

Indice UV

79 34

2.2 Programa de pruebas Para poder evaluar la influencia del envejecimiento que presenta un cemento asfáltico ante los factores ambientales durante su vida útil, esta investigación simuló el envejecimiento por medio de especímenes de concreto asfáltico fotocatalítico, expuestos a la intemperie por periodos de 6, 12 y 18 meses de ambientación natural, [FIGURAS 2 (A) y (B)]. La TABLA 3 muestra las características de los periodos de envejecimiento a los cuales se sometieron los especímenes.

8 6 4 2 0

julio 16 verano

oct 16 otoño

jun 17 invierno

abr 17 primavera

jul 17 verano

oct 17 otoño

FIGURA 2. Probetas de cemento asfáltico expuestas al medio ambiente durante 6, 12 y 18 meses (a) y (b) variaciones de

radiación UV durante el proceso de ambientación.

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TABLA 3. Características de los periodos de envejecimiento natural.

Periodo de envejecimiento

Estaciones del año

6 meses

Medio ciclo (verano, otoño e invierno)

12 meses

Ciclo completo (primavera, verano, otoño e invierno)

18 meses

Ciclo y medio (verano, otoño, invierno, primavera y verano)

Posteriormente, se realizó la extracción de los cementos asfálticos de las muestras envejecidas según la norma ASTM D2172 por el método de reflujo. Se obtuvieron muestras de cementos asfálticos recuperados después de 6, 12 y 18 meses de acondicionamiento natural y se ensayaron para la evaluación de la susceptibilidad a la deformación de los cementos asfálticos en estudio, durante el proceso de envejecimiento.

2.2.1 Procedimiento de la prueba Multiple Stress Creep Recovery (MSCR)

Para el estudio de la prueba Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) se empleó la normativa AASHTO M332-19, a partir del uso de un reómetro de corte dinámico (Kinexus DSR), en cementos asfálticos convencionales y fotocatalíticos, en estado original y recuperados después del acondicionamiento ambiental. Fueron sometidos a diez ciclos de fluencia-recuperación a un esfuerzo de 0.1 kPa, seguido de diez ciclos de fluencia-recuperación a un esfuerzo de 3.2 kPa a una temperatura de 60 °C. Todas las pruebas se realizaron a 10 rad/s utilizando una placa de 25 mm con una separación de 1 mm; se ensayaron tres especímenes por cada cemento asfáltico y tiempo de acondicionamiento ambiental.

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

Clima predominante

Primavera Cálido y seco con temperaturas de hasta 30° C. Verano Temperaturas moderadas a cálidas de 20° a 30 °C, con precipitación pluvial.

Otoño Temperaturas de hasta 20 °C, lluvias ligeras.

Invierno Temperaturas bajas mínimas de -3 °C y máximas de 15 a 20 °C con días muy soleados.

el potencial de deformación del cemento asfáltico, respectivamente.

𝑅𝑅𝑅𝑅 =

∑10 ∈𝑟𝑟𝑟𝑟=1 ∈𝑟𝑟𝑟𝑟 (𝜏𝜏𝜏𝜏, 𝑁𝑁𝑁𝑁) 10

𝐽𝐽𝐽𝐽𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 =

∑10 1 𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽 (𝜏𝜏𝜏𝜏, 𝑁𝑁𝑁𝑁) 10

𝜀𝜀𝜀𝜀𝑟𝑟𝑟𝑟 = (𝜀𝜀𝜀𝜀1 − 𝜖𝜖𝜖𝜖10 ) ∗ 100⁄𝜀𝜀𝜀𝜀1 𝐽𝐽𝐽𝐽𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 (𝜏𝜏𝜏𝜏, 𝑁𝑁𝑁𝑁) = 𝜀𝜀𝜀𝜀10 ⁄𝜏𝜏𝜏𝜏

(1)

(2)

79 35 (3)

(4)

donde τ es la tensión de fluencia a 0.1 o 3.2 kPa, N es el número de ciclos, ε1 y ε10 representan el valor de la deformación al principio y al final de la porción de recuperación (después de 10.0 s), respectivamente, y εr es el porcentaje de recuperación para cada ciclo.

Los valores altos de R indican que el cemento asfáltico tiene la capacidad de volver a su forma original después de la descarga, mientras que los valores bajos de Jnr indican que es altamente resistente a la deformación [13].

3. RESULTADOS Y ANÁLISIS En la FIGURA 3 se presentan los resultados de la deformación acumulada obtenida en el ensayo MSCR de los cementos asfálticos convencionales y fotocatalíticos en su estado original y recuperados después del envejecimiento, para un nivel de esfuerzo de 0.1 y 3.2 kPa. La figura indica que los cementos asfálticos modi-

6 MESES 10 000 %

1 000 %

1 000 %

deformación

deformación

ORIGINAL 10 000 %

100 %

10 %

10 %

Asfalto convencional 3% de TiO2 5% de TiO2 7% de TiO2

1 %

0 % 100

100 %

125

150

175

200

225

250

275

Asfalto convencional 3% de TiO2 5% de TiO2 7% de TiO2

1 %

0 %

300

100

125

150

175

tiempo (s)

200

225

250

1 000 %

1 000 %

100 %

10 %

100 %

Asfalto convencional 3% de TiO2 5% de TiO2 7% de TiO2

1 %

0 %

10 %

Asfalto convencional 3% de TiO2 5% de TiO2 7% de TiO2

1 %

0 % 125

150

175

200

225

250

275

300

100

125

tiempo (s)

FIGURA 3. Deformación acumulada obtenida en los ensayos MSCR. 79 36

ficados con TiO2 fueron más resistentes a las deformaciones que el cemento asfáltico convencional en los periodos original, 6, 12 y 18 meses de ambientación natural. Sin embargo, a los 18 meses, los cementos asfálticos cambian de tendencia en su comportamiento, probablemente por la pérdida de TiO2 por envejecimiento de la mezcla y durante el proceso de extracción.

La FIGURA 4 presenta la medida de la resistencia a la fluencia no recuperada Jnr3.2 a un nivel de tensión de 3.2 kPa. Esta figura muestra que la resistencia a la deformación permanente mejora con el aumento del porcentaje de TiO2 para todas las condiciones ambientales. En términos generales, los cementos asfálticos convencionales y fotocatalíticos expuestos a las condiciones ambientales presentan valores de Jnr3.2 más altos que los obtenidos de los cementos asfálticos en su estado original, lo que resulta coherente con el hecho de que el primer grupo de cementos asfálticos haya envejecido durante el proceso de mezclado.

Además, los valores Jnr3.2 de los cementos asfálticos fotocatalíticos disminuyen con el tiempo de acondicionamiento natural, mientras que los obtenidos para el cemento asfáltico convencional se mantienen similares. Este comportamiento puede atribuirse a los cambios químicos que sufren los cementos asfálticos debido a la presencia del TiO2.

Los valores de Jnr a 3.2 kPa para los cementos asfálticos acondicionados (convencionales y fotocatalíticos con 3, 5 y 7 % de TiO2) presentan una variación de 1.51, 1.12, 0.72 y 0.43 kPa-1, tras 6 meses de acondicioVÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

300

18 MESES 10 000 %

deformación

deformación

12 MESES 10 000 %

100

275

tiempo (s)

150

175

200

tiempo (s)

225

250

275

300

namiento, a 1.37, 0.71, 0.42 y 0.05 kPa-1, tras 18 meses de acondicionamiento, respectivamente.

Los valores de R3.2 de todos los cementos asfálticos acondicionados también se vieron afectados por el envejecimiento durante el proceso de mezclado, ver FIGURA 5.

Los valores de R3.2 para los cementos asfálticos acondicionados presentan valores de 5.95, 7.66, 12.57 y 20.87 %, después de seis meses de ambientación natural, que aumentaron a 8.5, 1.6, 22.31 y 53.33 %, después de 18 meses de ambientación natural respectivamente.

1.6

Asfalto convencional

3 % TiO2

5 % TiO2

7 % TiO2

1.4

Jnr3.2 (kPa-1)

1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0

79 37 original

6 meses

12 meses

18 meses

FIGURA 4. Valores de Jnr3.2 para todos los cementos asfálticos ensayados con

diferentes tiempos de ambientación natural.

60

Asfalto convencional

3 % TiO2

5 % TiO2

7 % TiO2

50

R 3.2 (%)

40

30

20

10

0

original

6 meses

12 meses

18 meses

FIGURA 5. Valores de R3.2 para todos los cementos asfálticos ensayados con diferentes tiempos de acondicionamiento.

4. CONCLUSIONES

79 38

En esta investigación se estudió la susceptibilidad a la deformación permanente de cementos asfálticos modificados con dióxido de titanio (TiO2) en diferentes porcentajes (3, 5 y 7 %), sometidos a periodos de ambientación natural de 6, 12 y 18 meses, y posteriormente extraídos de probetas de concreto asfáltico.

Para ello, se realizaron pruebas de MSCR (Multiple Stress Creep Recovery. A partir de los resultados se presentan las conclusiones más relevantes.

La adición de TiO2 mejora la recuperación elástica y la resistencia a la deformación permanente representada por los parámetros R y Jnr en el ensayo MSCR de los cementos asfálticos, a medida que aumenta el porcentaje del compuesto fotocatalítico y el tiempo de ambientación natural.

Los valores de Jnr3.2 kPa, mostraron que los cementos asfálticos convencional y fotocatalíticos, sin ambientación, muestran una mayor susceptibilidad a la deformación permanente que la que presentan los cementos asfálticos sometidos a ambientación, como resultado de un aumento en los valores de Jnr3.2 respecto al tiempo de acondicionamiento.

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VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

VEINTICINCO AÑOS DEL RESCATE CARRETERO DE 1997

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

Hace 25 años, el 27 de agosto de 1997, el Presidente de la República publicó en el Diario Oficial de la Federación el “Decreto por el que se declaran de utilidad e interés público y se rescatan cada una de las concesiones que en el mismo se indican”. Mediante este decreto, el gobierno federal rescató 23 concesiones de autopistas que habían sido otorgadas a particulares o a gobiernos estatales, con objeto de superar problemas financieros que podían poner en riesgo el estado físico de las autopistas, la seguridad de los usuarios y su adecuada utilización por parte de la población.

Como se sabe, en México las carreteras son un componente esencial del sistema de transporte, tanto para mover personas como carga. Ello las hace indispensables y requiere que siempre funcionen con un nivel de servicio que satisfaga las expectativas de los usuarios. Para apoyar el crecimiento y la modernización de la economía nacional, a partir de 1925 México desarrolló gradualmente una importante red carretera. A mitad de los años ochenta del siglo pasado, la red comprendía unos 250 000 kilómetros de caminos de todos tipos y atendía al transporte de carga y pasajeros en todo el territorio nacional. Por su relevancia, para México era esencial que la red carretera expandiera su cobertura y aumentara su calidad para atender los requerimientos de la población.

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

79 39

79 40

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

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

Por medio del programa se construyeron muchos kilómetros de autopistas en poco tiempo, con objeto de respaldar el crecimiento económico nacional. Sin embargo, por lo mismo la planeación, el proyecto y la construcción de las autopistas se efectuaron con rapidez y con base en expectativas optimistas respecto a su evolución financiera. Por ello, muchos proyectos concesionados tuvieron aumentos importantes en sus costos de construcción, tránsitos e ingresos muy bajos debido a que los estudios de demanda fueron poco detallados, tarifas iniciales de las autopistas muy elevadas, y dificultades para cubrir los gastos de operación y mantenimiento y servir las deudas bancarias contratadas para financiar los proyectos.

Debido a la problemática descrita, al poco tiempo de iniciada la operación de estos proyectos se presentaron problemas financieros que el gobierno y los concesionarios trataron de resolver mediante reestructuraciones financieras, otorgamiento de beneficios fiscales, alargamiento de plazos de concesión y otras medidas. Sin embargo, la crisis económica de 1994/95 agravó la situación de la mayor parte de los proyectos, por lo que casi todos estos intentos resultaron infructuosos y se requirió una solución más drástica para sanear al sector y lograr una salida al problema.

La solución adoptada consistió en utilizar la figura jurídica del rescate de concesiones, prevista en la Ley General de Bienes Nacionales, para recuperar los bienes y derechos concesionados por causas de utilidad VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

pública, a cambio de una indemnización al concesionario. Las causas de utilidad e interés público que sustentaron el rescate fueron intensificar el uso de las autopistas con el cobro de tarifas más accesibles, lograr un transporte más rápido, seguro y económico de personas y mercancías, evitar el deterioro de las autopistas y garantizar la seguridad de los usuarios.

La determinación de los montos de indemnización a pagar a los concesionarios fue realizada por auditores independientes bajo la coordinación de la Secretaría de Contraloría y Desarrollo Administrativo.

Incluyó la redocumentación, reestructuración y pago de los créditos de los proyectos rescatados por parte del gobierno federal (31 712 millones de pesos de agosto de 1997), el pago mediante Pagarés de Indemnización Carretera (PICs) de las deudas bancarias contratadas por los socios de las concesiones para financiar los sobrecostos de construcción y terminar las obras (22 300 millones de pesos), la pérdida del capital de riesgo invertido en los proyectos por concesionarios y gobierno (32 434 millones de pesos, de los cuales 9434 millones correspondieron al gobierno) y el pago del costo fiscal resultante por parte del gobierno federal.

Como parte del rescate, los concesionarios transfirieron las autopistas a su cargo al gobierno federal, quien asumió su control y administración a través de un fideicomiso público no paraestatal (es decir, un fondo sin estructura ni personal propios) expresamente constituido para instrumentar el rescate. Este fideicomiso se constituyó en Banobras, se denominó Fideicomiso de Apoyo al Rescate de Autopistas Concesionadas (FARAC) y recibió la concesión para operar, mantener y explotar las autopistas rescatadas a partir del 1 de septiembre de 1997, tarea que ha seguido desarrollando hasta la fecha con la ayuda de su sucesor, el Fondo Nacional de Infraestructura (FONADIN).

El rescate carretero de 1997 constituyó una respuesta integral a la difícil problemática que entonces enfrentaban las autopistas concesionadas. A 25 años de distancia es posible afirmar que se cumplieron los objetivos de utilidad pública que motivaron su instrumentación. Los costos derivados del rescate han podido ser atendidos en su totalidad con los ingresos generados por el sistema nacional de autopistas, sin requerir recursos presupuestales adicionales. Las

autopistas rescatadas son componentes indispensables de la red nacional y atienden elevados tránsitos que reflejan la intensidad de las actividades económicas y sociales en el país. En todo tiempo funcionan en condiciones razonables y seguras y por medio del FONADIN han apoyado la construcción de nueva infraestructura con participación privada.

Si bien lo ideal es que no hubiera sido necesario el rescate carretero y que las autopistas rescatadas hubieran seguido operando en manos privadas,

bajo las circunstancias que se presentaron el rescate carretero no sólo resultó oportuno y eficaz, sino que además constituyó un ejemplo notable de apego al marco legal, transparencia y colaboración interinstitucional tanto por parte de las dependencias públicas participantes como de las empresas privadas y los gobiernos estatales involucrados en el rescate.

79 41

SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL,

PRIORIDAD COMPARTIDA POR LA PIARC Y LA AMIVTAC

79 42

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

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

La visión acertada del Ing. Sánchez Argüelles ha producido resultados inmediatos. La participación destacada del nuevo Comité Técnico en la XXIII Reunión Nacional de Vías Terrestres, Ingeniería para el desarrollo y sistemas de movilidad, posicionó el tema de la sostenibilidad ambiental como uno de los temas centrales del evento, a través de la impartición de conferencias impartidas por expertos nacionales e internacionales, como la ponencia magistral del Dr. Anthony Clevenger del Western Transportation Institute de Montana, sobre las Buenas prácticas ambientales en las vías terrestres y el análisis y difusión del Manual de Diseño de Pasos para Fauna Silvestre en Carreteras, elaborado por la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes.

También fue notable la organización del Primer Seminario Internacional Impacto Ambiental en las Vías Terrestres convocado por la delegación AMIVTAC Durango y el Comité Técnico de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la AMIVTAC. Se estructuró como un foro para el intercambio de conocimientos y experiencias en temas trascendentes como la ecología de carreteras, conectividad y pasos de fauna. Reunidos del 25 al 28 de mayo del 2022 en la ciudad de Durango, especialistas de distintos países iniciaron con la ubicación y definición de los distintos tipos de impactos ambientales que se producen en las etapas de ejecución de una obra de infraestructura, para después establecer y proponer estrategias de prevención, mitigación y corrección de posibles alteraciones y daños.

Dando continuidad a esta línea de trabajo, al tomar posesión como Delegada de AMIVTAC Chiapas, la maestra Janette Cosmes Vásquez anunció la celebración del Segundo Seminario Internacional Impacto Ambiental en las Vías Terrestres; mientras que con el impulso del Biól. Sergio López Noriega, Secretario de Habla Hispana del Comité Técnico de Sostenibilidad Ambiental en la Infraestructura Vial y de Transporte de la PIARC, ésta asociación mundial de la Carretera y la AMIVTAC proyectan la celebración el próximo año de un magno evento en México sobre las mejores prácticas mundiales de sostenibilidad ambiental en el diseño y ejecución de los proyectos de construcción, mejoramiento, rehabilitación y mantenimiento de infraestructura de carreteras.

VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

XII SEMINARIO DE INGENIERÍA VIAL MOVILIDAD SEGURA Y SUSTENTABLE CHIHUAHUA, CHIH. 20 AL 22 DE JULIO En la progresista ciudad de Chihuahua, en el centro de convenciones Expo Chihuahua, los pasados días 20, 21 y 22 de julio, se celebró el XII Seminario de Ingeniería Vial. Este evento, que se celebra cada dos años, es de suma importancia para la Asociación Mexicana de Vías Terrestres (AMIVTAC), ya que reúne a ingenieros, investigadores, docentes y estudiantes de la carrera de ingeniería civil, para difundir conocimiento sobre las innovaciones en la ingeniería mexicana. El tema principal de este año fue Movilidad segura y sustentable.

El miércoles 20 por la tarde se iniciaron las actividades con la tradicional final del Concurso de conocimientos de ingeniería de vías terrestres para estudiantes de ingeniería civil. Las instituciones que lograron su pase a la competida final fueron: la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, la Universidad de Guadalajara, la Universidad Autónoma de Chihuahua y el Instituto Tecnológico de Oaxaca; y fue este último el que se alzaría con la victoria. Posteriormente a la premiación, encabezada por el Ing. Jesús Sánchez Argüelles, Presidente de la AMIVTAC, se realizó la toma de protesta de tres capítulos estudiantiles: el Instituto Tecnológico de Oaxaca, la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo y la Universidad de Sonora.

La inauguración formal se realizó el jueves 21 a las 10:30 a.m. El evento contó con la presencia del Ing. Jesús Sánchez Argüelles, Presidente de la XXIV Mesa directiva AMIVTAC; Lic. Jorge Nuño Lara, Subsecretario de Infraestructura de la Secretaría de Infraes-

tructura, Comunicaciones y Transportes (SICT); Lic. César Jáuregui, Secretario del Gobierno Chihuahua en representación de la Gobernadora, Lic. Maru Campos Galván; Marco Antonio Bonilla, Alcalde de la ciudad de Chihuahua; Ing. Vinicio Serment Guerrero, Director General de Servicios Técnicos de la SICT; Ing. Clemente Poon Hung, representante de los Comités Nacionales de la Asociación Mundial de la Carretera (PIARC); y M. I. Jimmy Azarias Dzul G., Delegado de AMIVTAC en Chihuahua.

Posteriormente, en su conferencia Magistral, el Lic. Nuño Lara afirmó que “la seguridad es un estilo de vida en el que la infraestructura vial es fundamental”.

Además, citó que la prioridad de la oficina a su cargo es mejorar la seguridad vial por medio de proyectos ejecutivos de construcción sustentable. En este tema señaló que se han realizado auditorías por 605.4 km de la red con 151 puntos de conflicto y se considera la necesidad de aumentar los tramos auditados, así como dar seguimiento.

El programa técnico contó con 14 ponencias y 2 conferencias magistrales, con expositores tanto nacionales como extranjeros y giró en torno a los principales tópicos de seguridad vial, normatividad y sustentabilidad.

El primer bloque, con el tema Legislación y normalización fue moderado por la M.I. Martha Vélez Xaxalpa, Directora de Proyectos de la DGC-SICT. En su participación, el Ing. Juan Manuel Mares Reyes, Director General Adjunto de Desarrollo Técnico de la Dirección General de Servicios Técnicos de la SICT,

79 43

con el tema Señalización y dispositivos viales para calles y carreteras, presentó los puntos más relevantes de la reciente actualización a la norma NOM-034SCT2/SEDATU-2022 y comentó los principales retos que en esta materia quedan pendientes. Del bloque dos, moderado por la Dra. Cecilia Olague Caballero, destaca la presentación de la Mtra. María Cadengo Ramírez, del Instituto Mexicano del Transporte, sobre el Enfoque Sistema Seguro. Aquí hizo hincapié en que el sistema vial está compuesto por la vía, los vehículos y los usuarios. El enfoque seguro se centra

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en 5 puntos: un objetivo de cero víctimas fatales o heridos graves, tratar los riesgos de manera proactiva, entender la responsabilidad como un hecho compartido, comprender que las personas cometen errores, son falibles y físicamente frágiles y, finalmente, buscar mejoras en todos los elementos del sistema y no intervenciones aisladas. Para lograr esto, las metas deben ser específicas, realistas (alcanzables pero exigentes), acotadas en tiempo y medibles.

Más adelante, en el bloque dedicado al tema de Movilidad Urbana, Joaquín Mauricio Mixco, Chief

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

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

79 45

BITÁCORA EVENTOS PASADOS 24 DE JUNIO, 2022 CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC CAMPECHE Se llevó a cabo la toma de protesta de la X Mesa Directiva de la delegación CAMPECHE. Tomó posesión el Ing. Eduardo Juan Guerrero Valdéz.

79 46

8 DE JULIO, 2022 CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC CHIAPAS Por primera vez y, con gran orgullo, toma la representación de la X Mesa Directiva para el bienio 2022-2024 una mujer, la M.A.C. Janette Cosmes Vásquez. ¡Enhorabuena!

VÍAS TERRESTRES 79 septiembre-octubre 2022

EVENTOS PASADOS 14 DE JULIO, 2022 CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC TLAXCALA Se realizó la toma de protesta de la X Mesa Directiva de la delegación TLAXCALA. Quedó a cargo la Ing. Juana Torres Castillo.

79 47

5 DE AGOSTO, 2022 CAMBIO DE MESA DIRECTIVA AMIVTAC SONORA Se llevó a cabo la toma de protesta de la XV Mesa Directiva de la Delegación SONORA. Toma posesión el Ing. Rafael Luis Zambrano Sotelo. Lo acompañaron en este evento autoridades federales, estatales y miembros distinguidos de la AMIVTAC.

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

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

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

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

Puente Baluarte localizado en el estado de Durango con una longitud de 1 124 metros de largo y una altura sobre la barranca de 402.57 metros.

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