CARACTERÍSTICAS SUPERFICIALES DE CARPETAS DE RODAMIENTO Y LA SEGURIDAD VIAL

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1 CARACTERÍSTICAS SUPERFICIALES DE CARPETAS DE RODAMIENTO Y LA SEGURIDAD VIAL Tema: Subtema: II. Diseño de vías para una movilidad más segura 3. Diseño de infraestructuras más seguras Autores: Dra Ing Marta Pagola Dr Ing Oscar Giovanon Laboratorio Vial IMAE Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Universidad Nacional de Rosario Argentina Pellegrini 250 Rosario Tel interno 136 Fax pagola@fceia.unr.edu.ar Página 1 de 11

2 1. Resumen En la Seguridad Vial tienen influencia muchos factores, entre ellos se encuentran parámetros relacionados con el vehículo, el conductor y la carretera. Desde el punto de vista de la carretera, la misma tiene que ser concebida desde su diseño y construida para cumplir con los aspectos que atañen a la seguridad de los usuarios. Así es que por ejemplo, el diseño geométrico debe respetar anchos de calzada, radios de curva, peraltes y pendientes acordes a la categoría del camino y el tránsito circulante. De la misma forma, las carpetas de rodamiento deben brindar condiciones seguras y confortables de circulación a los usuarios, para ello deben construirse con materiales que permitan lograr la calidad deseada y con adecuadas técnicas constructivas. En esta presentación se describe el aporte que las carpetas de rodamiento pueden hacer a la seguridad vial, y los parámetros que pueden medirse sobre las mismas para asegurar este aspecto. Página 2 de 11

3 2. Introducción En una situación problemática de un accidente, la falla de seguridad vial puesta de manifiesto en el suceso tiene varios aspectos involucrados, entre ellos pueden citarse: - El estado del vehículo: frenos, neumáticos - La condición del conductor: reflejos, ebriedad - La actividad del conductor: hablar por teléfono, mirar mapa, beber o comer - El diseño geométrico de la carretera: radios de curva, peralte, pendientes - Estado de la señalización horizontal: presencia, reflectancia - El estado de las banquinas: malezas, deterioro, nivel - El estado de la superficie de rodamiento: deterioros En el presente trabajo se tratará sobre la importancia de mantener un estandar de calidad en los dos últimos puntos citados, de manera que la calzada y la banquina colaboren a mejorar la seguridad que la carretera ofrece a los usuarios. 3. Estado superficial de la calzada Pueden citarse varios parámetros indicadores de la calidad de servicio a los usuarios que ofrece la calzada. En general se asocia la palabra deterioro a problemas en carreteras en servicio, pero algunos de ellos pueden cuantificarse aún en carreteras nuevas. En la Figura 1 se indican los parámetros a considerar. Carretera nueva Rugosidad Adherencia neumático calzada Carretera en servicio Rugosidad Adherencia neumático calzada Ahuellamiento Fisuración Baches Figura 1. Indicadores de deterioro Se describen a continuación cada uno de los deterioros indicados y su relación con la seguridad de circulación Rugosidad Según está indicado en la Norma ASTM E 867: Son las desviaciones de la superficie del camino con respecto a una superficie plana que afectan: la dinámica del vehículo, la calidad de circulación, cargas dinámicas y el drenaje. Página 3 de 11

4 Para usuario este parámetro afecta fundamentalmente el confort de circulación, y en forma secundaria la adherencia neumático calzada y la seguridad. Según la Norma ISO 13473/5, los entornos de longitudes de onda de las irregularidades del perfil longitudinal que afectan al confort de los usuarios se encuentran comprendidos entre 0.5m y 50 m. Figura 2. Desgaste del vehículo Desgaste de las ruedas Resistencia al rodado Fricción rueda/pavimento Emisión de ruido Disconfort de los usuarios Rugosidad Megatextura Macrotextura Microtextura 50 m 0.5 m 50 mm 0.5 mm Longitud de onda de la textura Figura 2. Entornos de longitudes de onda de las deformaciones de la superficie La rugosidad se valora en IRI (m/km), este parámetro expresa la acumulación de movimientos verticales que sufre un usuario al circular en un kilómetro de carretera. En la Figura 3 puede observarse el entorno de IRI asociado a cada tipo de carretera. El usuario es muy sensible a este parámetro, el mismo condiciona la velocidad de circulación que el mismo adopta para circular por una carretera. Según estudios indicados en el método HDM, los usuarios de todos tipos de vehículos disminuyen la velocidad para rugosidades superiores a un IRI = 4 m/km aproximadamente. Eso se debe a que el usuario siente que la carretera es más insegura, ya sea por la presencia de ondulaciones o de baches, ya que ambos deterioros se ven reflejados en la rugosidad. Con ese valor de IRI, si el usuario continúa circulando a la velocidad máxima permitida, su vehículo puede saltar y perder el contacto con la carretera, frente a esa situación el conductor pierde el control de maniobrar su vehículo y puede salirse de su línea de circulación provocando un accidente. Página 4 de 11

5 IRI (m/km = mm/m) = Perfección Absoluta Caminos no pavimentados no mantenidos Pavimentos Dañados Caminos no pavimentados mantenidos Pavimentos en Servicio Pavimentos Nuevos Aeropuertos y Autopistas Figura 3. Entorno de valores de IRI para cada tipo de carretera Ese límite de 4 m/km es un valor elevado, comparado con el entorno indicado en la Figura 2, el cual es indicativo, y comparado con los valores indicados en los Pliegos de Especificaciones Técnicas, los que indican la calidad inicial de servicio de una carretera y también la calidad final de la misma respecto a la cual deben aplicarse tareas de mantenimiento y/o rehabilitación. En Argentina existe más de un Pliego de Especificaciones Técnicas. En muchos de ellos se sigue indicando que los límites son diferentes según la estructura sea de pavimento flexible o pavimento de hormigón. Este aspecto no es compartido con los autores de este trabajo, ya que consideramos que el usuario quiere circular siempre con una determinada calidad, independientemente del tipo de material que se haya utilizado para construir la calzada. Como ejemplo se muestran las exigencias planteadas en el Pliego de la Comisión Permanente del Asfalto para recepción de obras, Figura 4. Longitud del tramo analizado % mínimo de valores iguales o inferiores a 2 m/km (IRI), para intervalos de 100m Mayor o igual a 30 Km 95 Menor a 30 y mayor a 10 Km 85 Menor a 10 Km 80 Figura 4. Tolerancias Pliego Comisión Permanente del Asfalto año 2005 Página 5 de 11

6 3.2. Adherencia neumático calzada Este parámetro es el que permite al usuario maniobrar y controlar su vehículo, frente a situaciones de frenado y en curvas. La maniobrabilidad del vehículo depende de muchos factores: a. Estado del vehículo: neumáticos, frenos b. Estado del conductor: reflejos, ebriedad, uso del teléfono c. Diseño geométrico de la carretera d. Estado de las banquinas: sobreelevada, deprimida, malezas e. Estado de la superficie de rodamiento Los factores a y b no son controlables por la Ingeniería de carreteras, y dependen directamente de los usuarios. El factor c tuvo su momento de optimización cuando se diseñó la carretera, donde se tomaron las decisiones apropiadas en pendientes, radios de curva y peralte, para asegurar la maniobrabilidad de los vehículos. El factor d depende de las tareas de mantenimiento que la Empresa o Repartición realice. Si las banquinas están sobreelevadas, eso impide que el agua de lluvia escurra fuera de la calzada, eso genera que quede sobre la superficie una película de agua y por lo tanto las ruedas del vehículo dejen de tener contacto real con la superficie, generando una falta total de maniobrabilidad. Figura 5. Banquinas no pavimentadas con vegetación muy crecida Este fenómeno se conoce como hidroplaneo, porque es como si el vehículo flotara o planeara sobre la superficie, pudiendo generar graves accidentes. Página 6 de 11

7 Figura 6. Riesgo de hidroplaneo El factor d, estado de la superficie de rodamiento, puede ser considerado desde el inicio de la vida de la carretera. Una superficie de rodamiento puede haber quedado muy bonita pero no satisfacer la adherencia neumático calzada. Esto puede darse porque la superficie quedó muy cerrada, sin macrotextura superficial, por lo tanto toda gota de agua que cae queda sobre la superficie y se interpone entre las ruedas y la superficie. Por ese motivo las superficies tienen que tener una cierta macrotextura, u oquedades superficiales donde se esconda el agua de lluvia. En los Pliegos de Especificaciones Técnicas ese parámetro tiene un valor límite indicado. En general, si la macrotextura es menor a 0.4 mm, la superficie no está aportando en forma adecuada a esconder el agua presente en la superficie. Figura 7. Representación esquemática de la macrotextura superficial También la superficie de rodamiento puede haber quedado deslizante, debido a que pueden haberse utilizado agregados pétreos con superficie muy lisa provenientes de cantos rodados, y por lo tanto no colaborar a romper la película de agua ni a mejorar el agarre de los neumáticos. Para aportar a la seguridad de los usuarios, se construyen carpetas de rodamiento asfálticas con buenas macrotexturas y agregados provenientes de trituración, como ser microconcreto tipo F10 del Pliego Español, o SMA. En el caso de superficies de hormigón se realizan tareas de texturado superficial en el momento de la construcción. Figura 8. Ranurado superficial pavimento de hormigón Página 7 de 11

8 La superficie también puede estar deslizante debido a problemas con la dosificación y construcción de las carpetas asfálticas, o con amasado por sobrecarga del tránsito, generando la falla de exudación, donde el material asfáltico aflora en superficie y de esa manera se reduce la adherencia neumático calzada. Figura 9. Superficie con exudación de material asfáltico Por lo tanto, desde el punto de vista de la carretera, se puede y tiene que diseñar y mantener la superficie de rodamiento de manera que colabore en forma activa a ayudar a maniobrar el vehículo, existiendo numerosas técnicas y metodologías para ello. En caso que la superficie tenga problemas de falta de adherencia neumático calzada, la recomendación es realizar obras de mejora, con técnicas de microtexturado o con la construcción de carpetas delgadas. No se considera recomendable la colocación de cartelería como la indicada en la Figura 10, ya que el conductor no disminuye la velocidad frente a esta situación. Figura 10. Cartel indicando calzada deslizante 3.3. Ahuellamiento Por ahuellamiento se entiende la pérdida de forma del perfil transversal de la calzada en correspondencia con las huellas del tránsito, deterioro que se manifiesta cuando la carretera es utilizada por tránsito pesado. Si el deterioro se presenta en forma localizada en el borde de la calzada recibe el nombre de hundimiento. Página 8 de 11

9 Figura 11. Esquema de la pérdida del perfil transversal La presencia de este deterioro es un grave problema para la seguridad de circulación de los usuarios. Entre los aspectos que involucra pueden citarse: pérdida de control del vehículo, inseguridad en las maniobras, falta de confort, acumulación de agua en días de lluvia, riesgo de hidroplaneo. Figura 12. Acumulación de agua en huellas En Argentina este parámetro se valora indicando la deformación existente bajo una regla rígida de 1.20 metros. En los Pliegos de Especificaciones Técnicas relacionados con la calidad que deben tener las calzadas en servicio, caso de las Concesiones Viales, este parámetro tiene indicado un límite superior. El objetivo de la limitación es asegurar el confort y la seguridad de circulación de los usuarios. En estos Pliegos, para un tramo de 10 Km, el 95% de los valores medidos cada 200 metros tiene que ser igual o menor a 12 mm Baches Como bache se define a la falta de material de la estructura de forma irregular con una profundidad mayor o igual a 25 mm, sin indicación del área que tenga. El área es el parámetro que se valora en el campo. Figura 13. Calzada con baches muy avanzados Página 9 de 11

10 La presencia de este deterioro es inaceptable y así está indicado en los Pliegos de Especificaciones Técnicas relacionados con la calidad que deben tener las calzadas en servicio. Ante la presencia de baches el usuario trata de esquivarlos, para circular con mayor confort y sin deteriorar su vehículo. Esta maniobra que el usuario toma por considerarla más confortable, genera un cambio constante de línea de circulación y/o carril, lo cual es un gran problema de seguridad para el resto de los usuarios de la vía e incrementa la tasa de accidentes Fisuras La presencia de fisuras refleja una falla de la estructura. En forma directa no afecta a la seguridad de los usuarios, salvo que presenten un estado de deterioro muy avanzado. Igualmente las existencia de fisuras debe ser controlada, ya que con el tiempo evolucionan a baches y pérdida de perfil, lo que se ve reflejado en el incremento de la rugosidad de la carretera. Figura 14. Superficie con fisuras 3.6. Conclusiones La responsabilidad de la Empresa y/o el Estado es asegurar la circulación segura de vehículos y transporte de carga, en todo momento y bajo cualquier condición climática. Para lo cual es su obligación mantener las carreteras sin deterioros. Desde el punto de vista de la Ingeniería de Carreteras existen soluciones de materiales y técnicas constructivas para que las calzadas brinden confort y seguridad a los usuarios. 4.- Referencias Bibliográficas - Metodología de Evaluación de estado de los pavimentos. Dirección Nacional de Vialidad, Argentina Página 10 de 11

11 - La auscultación de pavimentos en Argentina. Su evolución y estado actual XXXIV. Reunión del Asfalto, Mar del Plata, Argentina. Comisión Permanente del Asfalto Guide for pavement friction. AASHTO Las obras de mejoras en la via y su incidencia en la seguridad vial. Emilio Poupard. XVI Congreso Argentino de Vialidad y Tránsito La incidencia de los parámetros de deterioro de la infraestructura en la seguridad vial. Silvia Alicia Carolina Doldán y Daniel Alfredo Peralta. XVI Cong. Argentino de Vialidad y Tránsito Aspectos a considerar al momento de definir exigencias de rugosidad en calzadas pavimentadas. Marta Pagola y Oscar Giovanon. XVI Congreso Ibero Latinoamericano del Asfalto. Brasil Página 11 de 11