II. REVISIÓN DE LITERATURA

Transcripción

1 II. REVISIÓN DE LITERATURA México ha desarrollado una red de comunicación carretera importante, a partir de mediados de la década de los años 20's. Esta red ha desempeñado un papel muy importante en el crecimiento económico nacional, (Orozco y Orozco, Téllez Gutiérrez, 2004). Por necesidad los primeros caminos fueron de tipo peatonal, veredas que las tribus nómadas formaban al deambular por las regiones que les proporcionaban sus alimentos, posteriormente, al tornarse en sedentarias, estos caminos peatonales tuvieron finalidades religiosas, comerciales y de conquistas. Cuando los caminos peatonales de las tribus estaban en terrenos blandos o de lodazales; mejoraron las condiciones de éstos colocando piedras en el camino que les evitarán resbalar o que sus pies se sumergieran el lodo; los caminos para carretas fueron revestidos para que las ruedas no se incrustaran en el terreno, estos revestimientos fueron de piedra triturada, que tenían la finalidad de recibir las cargas sin ruptura estructural y de distribuir los esfuerzos en zonas cada vez más amplias, para que pudieran ser soportados por el terreno natural que es la principal función de los pavimentos actuales. Las vías terrestres forman parte de la infraestructura de un país, que son aquellas obras, por lo general a cargo del gobierno, que promueven el desarrollo; entre otras obras de infraestructura se pueden mencionar los canales de irrigación, la instalación de energía eléctrica, la introducción de agua potable y las obras de drenaje; siempre se ha dicho que los caminos son la infraestructura de la infraestructura, pues una vez que se han construido, es más fácil proporcionar el resto de la infraestructura a una zona. Durante muchos años, el papel asignado a la red carretera fue desarrollista; buscando comunicar sobre todo a la capital de la república con las capitales de los estados, La programación de caminos en México tiene una política de integración nacional con el propósito de tener unido al territorio nacional. Los primeros caminos troncales que se proyectaron para comunicar a la capital de la república con las capitales de los Estados, se pretendió exitosamente reforzar la integración nacional. Después de que se logró este propósito, la siguiente etapa del desenvolvimiento de la red se dedicó principalmente a la comunicación con todas las ciudades de importancia, en un afán por completar la integración territorial nacional, se puso énfasis en comunicar a las capitales de los estados vecinos

2 entre sí y posteriormente se comunicaron las cabeceras municipales con sus municipios. Actualmente se ha dado importancia a la comunicación de las zonas costeras, como es la del Golfo de México, la del Océano Pacífico y la carretera Transpeninsular de Baja California. Estas políticas condujeron a la densificación de la red pavimentada, a la aparición de las rutas principales hacia la frontera norte del país y rutas de desarrollo hacia el sureste. Cumplidas las etapas de desarrollo anteriores y aprovechando los beneficios de lo ya realizado, la vida económica y social de México comenzó a reforzarse en forma importante; sin embargo, en los comienzos de la década de los 70's fue evidente que la red carretera relativamente moderna para la época y con una cobertura nacional cada vez más eficiente, no correspondía una penetración puntual en el campo mexicano, en el que la diseminación habitacional en un número muy alto de pequeños pueblos y rancherías; combinado este fenómeno con la bien conocida geografía física del país, abundante en montañas, lugares de difícil acceso y otras particularidades actuantes en el mismo sentido; causaban un grave estado de marginación y abandono a grandes comunidades especialmente constituidas por la población más pobre y necesitada de estímulo. Todo ello condujo a lo que podría considerarse como una etapa final en el desarrollo de la red nacional carretera, en la que se puso un énfasis muy especial en la construcción de una red rural de pequeños caminos alimentadores y de rutas de penetración. El objetivo fundamental de esta preocupación fue seguramente el combate al caciquismo, a la ignorancia, a la insalubridad y a otros factores de la marginación. Sin embargo, es evidente que esa red destinada a lograr un equilibrio adecuado en la vida nacional tuvo y siempre tendrá una importancia social y económica, pues por el camino que transita la enfermera y el maestro, también entran insumos y salen cosechas y poco después entran insumos y salen productos agroindustriales; muchos de los más modestos caminos rurales, han llegado a ser en poco tiempo importantes carreteras totalmente integradas a la red nacional económica; otros conservan su modesto papel inicial, quizá no menos importante. En la década de los 80's prometía una rápida posibilidad de acceso a desarrollos mucho más modernos y avanzados. La red carretera nacional, si bien incipiente, estaba demostrando ser suficiente para sustentar el desarrollo; por su cobertura y por su variada gama de niveles, no constituía un freno.

3 En los últimos 20 años se ha desarrollado lo que podría considerarse otra etapa en el desarrollo de la red nacional, durante la cual, han aparecido un número importante de carreteras muy modernas, merecedoras del calificativo de auténticas autopistas, en las que la participación del capital privado ha jugado por primera vez un papel trascendental en la construcción de la infraestructura nacional. El transporte nacional habrá de beneficiarse extraordinariamente de esta nueva situación. Del breve panorama histórico anterior, se deduce que muchas de las carreteras que hoy resultan importantes en el movimiento nacional, fueron construidas hace muchos años para condiciones que, sin exageración, pueden considerarse correspondientes a un país diferente a aquél en que hoy vive el mexicano. Algunas carreteras que se construyeron hace muchos años, para condiciones de tránsito radicalmente diferentes a las actuales, muestran debilidad estructural y problemática no menos especial para su correcta conservación. En efecto, los vehículos de antaño transmitían esfuerzos relativamente pequeños, cuyo alcance vertical era también escaso, quizá no superando los 30 ó 40 centímetros. En comparación, los vehículos de carga actuales producen esfuerzos mucho mayores, que llegan con valores significativos a profundidades también más grandes, en el orden de un metro y más. Se presentan dos casos. El primero es cuando los materiales empleados en aquellos años para la construcción, especialmente en terracerías, eran de una calidad que hoy debe considerarse como inaceptable para capas que quedan bajo la influencia de las nuevas cargas. En las carreteras del país, las capas de terracerías son arcillosas, de baja resistencia y muy sensibles a cambios volumétricos por variación en sus contenidos de agua, lo que conduce obviamente a carreteras de superficie muy deformable. El segundo consiste en que el bajo volumen de los vehículos que entonces se consideraban pesados, producía efectos de fatiga relativamente poco notables. En la actualidad, esos materiales débiles están al alcance del efecto de penetración de los modernos arreglos vehiculares y dejan ver dramáticamente su baja resistencia, pero además, la mayor repetición de cargas mucho más pesadas induce efectos de fatiga devastadores y causan deformaciones permanentes intolerables. Estas condiciones imponen a la red básica mexicana condicionantes de conservación muy propias y, por supuesto, diferentes a las prevalecientes en otras redes carreteras en que ya se ha realizado un esfuerzo de modernización que

4 México aún no ha completado; siendo necesaria una nueva estrategia de construcción de las carreteras que se incorporen en el futuro a la red mexicana, anteriormente, la filosofía de diseño de la sección estructural fue lograr una zona superior relativamente resistente, aceptando abajo en forma progresiva materiales francamente débiles, que se consideraban a salvo de la influencia de las cargas. Actualmente han de ser conservadas esas carreteras; se requieren verdaderas acciones de reconstrucción en lo profundo, pues aquellas zonas débiles quedaron dentro de la zona crítica de esfuerzos. El cambio de diseño que se pondera para la época actual tiende a lo contrario, secciones convenientemente robustas en capas profundas. El pavimento no es una estructura que falle de un minuto a otro; capas superficiales débiles significan duraciones cortas, de manera que el criterio expuesto puede manejarse dentro de otro de inversiones diferidas. Fallas en lo profundo no se resuelven más que con costosísimas operaciones de reconstrucción. México posee una importante red rural necesaria de caminos modestos, cuya finalidad esencial es el desarrollo del sector primario, la facilidad de la introducción a la cultura, al gobierno y al mejoramiento social. Su mantenimiento habrá de ser el necesario para cumplir estas funciones. La red caminera federal y estatal, tiene la misión fundamental es sustentar los flujos vehiculares que son resultado de las grandes actividades económicas y comerciales del país y de sus contactos internacionales que serán cada vez más intensos. El criterio de mantenimiento es el de apoyar de la mejor manera al sector industrial y comercial de la nación. La atención primordial al transporte de carga con este criterio permitirá concentrar esfuerzos de una manera eficaz y se beneficiará también al resto de los usuarios. La red básica, actualmente tiene una longitud de 30 mil kilómetros que cubren un área de la geografía nacional, en la que seguirán manteniéndose fuertes demandas de transporte; esta red deberá de ser reforzada estructuralmente, ampliada y mejorada para afrontar demandas más exigentes, en muchos casos las vías actuales deben de ser sustituidas por otras nuevas más acordes con las crecientes demandas. Las grandes inversiones que exigen las carreteras modernas, requieren una creciente participación del capital privado. El aspecto del financiamiento y de los mecanismos de recuperación correspondientes será cada vez más relevante. El punto álgido a buscar en estos mecanismos de financiamiento, es el de lograr

5 paquetes financieros que permitan disponer de recursos para proyectos en que la recuperación económica sea escaza en los primeros años de funcionamiento. Si la planeación nacional ha de adelantarse a la demanda o, por lo menos, ha de conducir a obras de aparición muy cercana a la necesidad, seguramente seguirá ocurriendo que carreteras muy importantes para el país comiencen con niveles de tránsito bajo pero susceptibles de desarrollos adecuados; de esta manera podrán afrontarse las primeras etapas de vida de las obras con cuotas o costos de mantenimiento razonables que no se transformen en un factor decisivo de su puesta en operación. Independientemente del desarrollo de una red productora de riqueza con capacidad estructural adecuada, buena cobertura y buena conservación, habrá de seguirse desarrollando una red alimentadora municipal y rural que, con sus propias funciones, redondee el panorama nacional del transporte carretero. Es necesario prever el desarrollo creciente de la red de carreteras de 4 ó más carriles y de autopistas construidas bajo el régimen de concesión. En muchos casos estas vías modernas substituirán o coexistirán con tramos actuales de la red básica. Es de esperar, que el futuro traiga también un mayor equilibrio entre el transporte ferroviario, al que en México deben considerársele grandes perspectivas y el carretero, por efecto de un creciente desarrollo del intermodalismo, de instalaciones de acopio y del desarrollo de auténticas redes de distribución de carga. También es de esperar una creciente atracción de los puertos marítimos y fronterizos, con su correspondiente influencia en el desarrollo de la red carretera. El estado actual de la red básica, para dar una idea inicial, se considera en la Tabla 1 una distribución de la calidad por estado superficial y por porcentajes, de una red básica de 30,000 kilómetros, manejando índices de servicio o sus equivalencias a índice internacional de rugosidad. Una mayor sensibilidad a los números señalados en la Tabla 1.1 se obtiene analizando las gráficas de costo de operación de vehículos carreteros, en función del estado superficial de las carreteras, las cuales aparecen en el anexo A.

6 Tabla 1.1. Distribución de la calidad por estado superficial de la red básica de 30,000 km. ÍNDICE DE SERVICIO ACTUAL COEFICIENTE INTERNACIONAL DE RUGOSIDAD PORCENTAJE DE LA LONGITUD TOTAL EN CADA RANGO > 4 excelente < bueno regular pésimo Fuente: (García Ortega & Backhoff Pohls, 1997) 2.1 Estrategias de administración de la conservación Es necesario establecer una estrategia nacional de administración de conservación de la red carretera pavimentada federal y estatal; considerando a la red sustentadora y generadora de la riqueza nacional, estimada en 30 mil kilómetros. Para llegar al convencimiento de la necesidad de reunir las tareas de la conservación carretera en un conjunto sistematizado al que pueda darse el nombre de una estrategia, se deben ponderar los siguientes hechos:

7 En primer lugar, se presenta la historia de cómo se construyeron las primeras carreteras, generándose la red básica mexicana. En segundo lugar, existe el hecho innegable de que la conservación de la red nacional, frecuentemente ha quedado relegada en relación a una dedicación preponderante a tareas de construcción de nuevas obras, fenómeno generalizado en todos los países que buscan acceso a un rápido desarrollo, aunque no se ignore el hecho de que trabajar para lo nuevo, tiene muchos aspectos más gratificantes que conservar lo ya adquirido. En tercer lugar se da la circunstancia de que la red nacional carretera, aún considerada en su segmento básico, ha crecido muy por encima de lo que es posible administrar con métodos tradicionales, fundamentados en la información por "comunicación personal", por "sentido común" o por "experiencia" fundada en conocimiento regional o local. Por la gran extensión de la red y el enorme volumen de recursos necesarios para su conservación, es importante el correcto empleo de tales recursos. Es necesario seleccionar y jerarquizar acciones, haciendo en cada tramo los trabajos que se requieran. Es importante elaborar un sistema coherente, manejando la información con los recursos del uso de computadoras y estableciendo mecanismos de selección y evaluación de carácter impersonal y sólo dependientes en lo general de los datos proporcionados por la información misma. Cada carretera y cada tramo característico debe ser tratado con el mismo criterio general, evitando todo tipo de desviaciones por inclinación personal o sentimiento. Las bases para una estrategia nacional de conservación, es analizar de cerca la conceptualización de la tarea de la conservación de carreteras. El ingeniero, economista o financiero conectado con la evaluación de carreteras reconoce la importancia fundamental de una buena solución, pero si se pregunta por qué, es frecuente obtener respuestas vagas del tipo de: "para que estén bien las carreteras", "para facilitar el tránsito de los vehículos", "para propiciar el buen transporte". Los estudios de evaluación son importantes para guiar las acciones de conservación y dirigir la asignación de sus recursos. Así, las acciones y quejas de las comunidades más activas, las de los grupos políticos locales más influyentes, la opinión general del público usuario, las manifestaciones de los medios

8 informativos y otras, suelen ser factores importantes para realizar acciones de conservación. La estrategia que se propone, es la eliminación de todos los sobrecostos de operación de los vehículos de carga que sea posible eliminar. Los trabajos de conservación están divididos en cuatro partes: conservación rutinaria, conservación periódica o preventiva, reconstrucción y modernización. La conservación rutinaria son trabajos que se deben de realizar para detectar y corregir de manera continua y oportunamente durante todo el año y deben ser realizados con objetivos meramente preventivos y para protección de la carretera. Algunos ejemplos son el bacheo, la limpieza y desazolve de cunetas, chapeo, limpieza y reposición de señales, repintado de marcas de pavimento y limpieza de alcantarillas, entre otros. La conservación periódica son los trabajos que deben realizarse para corregir deterioros que se pudieran transformar en daños mayores, para ir adaptando la vía a condiciones de circulación y seguridad en evolución natural, por crecimiento del tránsito o por el paso del tiempo. Se trata de las acciones que mantendrán a la carretera dentro del nivel de servicio deseado en el mediano plazo. La deficiencia en la conservación periódica conducirá a la conservación correctiva, siempre más costosa y generadora de sobrecostos de operación por falta de oportunidad. La reconstrucción es el volver a construir parcial o totalmente la sección estructural del pavimento, a fin de que cuente con la capacidad estructural adecuada para soportar el tránsito presente y futuro, sin que existan modificaciones geométricas a las iniciales. La modernización es el mejoramiento de las condiciones operativas de una carretera, tomando en cuenta tanto el flujo vehicular como la seguridad que ofrece. Existen distintos tipos de modernizaciones que van desde la modificación de curvas (peralte y grados de curvatura), reducción de pendientes, construcción del tercer carril de ascenso, construcción de un nuevo cuerpo y hasta construir nuevamente una carretera con un trazo diferente. Uno de los fundamentos de la política de conservación, es la obtención de un mecanismo económico-financiero que permita obtener los recursos necesarios para esta tarea, que en los tiempos actuales ha llegado a ser muy considerables. Se debe contemplar una vertiente económica, con la cual los encargados de estos

9 trabajos consigan convencer a las autoridades nacionales correspondientes de las ventajas, conveniencia y necesidad de erogar en estos rubros; tarea no fácil, si se piensa en los muchos y poderosos competidores que la conservación encontrará en cualquier reparto de un presupuesto nacional. A lo largo de la vida útil de un pavimento, se van presentando distintos grados de deterioro originados por múltiples causas, principalmente a la acción del tránsito y a las condiciones climáticas y la calidad de los materiales, entre otros, lo que hace necesario realizar trabajos de conservación, con el fin de mantener en buen estado tanto la superficie de rodamiento, como la capacidad estructural para la que fue diseñado, minimizando los sobrecostos de operación en los que incurriría el transporte al transitar por carreteras en mal estado. El sistema está enfocado tanto al estado superficial de un pavimento como al desempeño de su estructura, con base en la medición de una serie de parámetros y los resultados que arroja, están en función del nivel de deterioro que se presenta. Deterioros Los deterioros se pueden clasificar, de acuerdo al catálogo de deterioros en pavimentos flexibles, en cuatro grupos: los desprendimientos, las deformaciones, agrietamientos y un último denominado varios, (Téllez Gutiérrez, 1991). Los principales deterioros agrupados son los siguientes: a. Por desprendimiento: Levantamiento por congelamiento. Desplazamiento diferencial hacia arriba que produce desintegración parcial o total de capas de pavimento. Las causas probables que la originan son: desestabilización del pavimento por saturación de capas inferiores, debido a la penetración de agua sobre un tiempo prolongado; acción de heladas; ciclos de congelación y descongelamiento; expansión localizada de capas inferiores ó expansión localizada en alguna porción de la sección estructural del pavimento, por congelación o por penetración de agua en suelos activos (expansivos). Desprendimiento de agregados. Es la separación de los agregados gruesos de la carpeta asfáltica dejando huecos en la superficie de rodamiento. Se deben a la desintegración de la carpeta y base

10 por mala calidad en los materiales inferiores, incluyendo las terracerías con alto contenido de agua. También se puede deber a la presencia de grietas y calaveras que ya fueron tratadas con anterioridad. Las causas probables que la originan son: falta de afinidad con el asfalto; escasez de asfalto; expansión de agregado grueso; acción de solventes o derivados de petróleo; agregados contaminados ó fuga de agua de tuberías Pulido de superficie. Desgaste acelerado en la superficie de la capa de rodamiento produciendo áreas lisas. Las causas probables que la originan son: tránsito intenso; agregado grueso de la carpeta con baja resistencia al desgaste; excesiva compactación; mezclas demasiado ricas en asfalto; agregados no apropiados a la intensidad del tránsito ó hundimiento de agregado grueso en el cuerpo de la carpeta ó en la base hidráulica cuando se habla de tratamientos superficiales. Desintegración de la carpeta asfáltica. Deterioro grave de la carpeta asfáltica en pequeños fragmentos con pérdida progresiva de materiales que la componen. Se presenta en carpetas antiguas por oxidación del asfalto; en carpetas relativamente recientes con insuficiente contenido de asfalto; en carpetas elaboradas con material pétreo de poca resistencia; o cuando hay grietas que no se atienden en forma oportuna. Las causas probables que la originan son: fin de la vida útil de la carpeta asfáltica; acción de tránsito intenso y pesado; tendido de la carpeta en climas fríos o húmedos; agregados contaminados; contenido pobre de asfalto; sobrecalentamiento de la mezcla; compactación insuficiente; acción de heladas o hielo; Presencia de arcilla en cualquiera de las capas; separación de agregados y asfalto ligante; contaminación de solventes; envejecimiento y fatiga; desintegración de los agregados ó sección estructura deficiente o escasa. Desprendimiento de sello. Desintegración parcial o zonificada de la superficie de rodamiento; cuando ésta se forma por uso o por la aplicación de varios sellos, el agregado tiende a desprenderse dejando zonas expuestas por arranque de la gravilla o granzón. Las causas probables que la originan son: separación de la película de liga de los agregados por humedad; dosificación inadecuada del ligante; calidad dudosa del material ligante; mala adherencia en capa subyacente; granulometría inadecuada ó ejecución de trabajos en malas condiciones de clima.

11 Erosión longitudinal de carpeta. Desintegración parcial de la carpeta asfáltica principalmente en la frontera de la superficie de rodamiento. La carpeta materialmente se va carcomiendo, reduciendo el ancho de la vialidad. Las causas probables que la originan son: labores de conservación inadecuadas; falta de soporte de la carpeta en los extremos de la sección; erosión natural del agua y viento; ciclos de hielo y deshielo; crecimiento significativo de hierba en las juntas con banquetas; sobrecargas de pesos en el carril de baja velocidad ó mala compactación de capas. b. Por deformaciones: Burbuja Ampolla de tamaño variable localizada en la superficie de rodamiento. Las causas probables que la originan son: presiones de vapor o aire en zonas de la capa de rodamiento; debilidad en espesor o consistencia ó liberación de cal en bases estabilizadas. Roderas o canalizaciones. Piedras duras que aparecen en relieve en la superficie del pavimento por el desgaste de ésta. Las causas probables que la originan son: pulido defectuoso de la losa de concreto; exceso de vibración al construirlas; concreto de mala calidad o curado defectuoso de la losa ó mala gradación de agregados y/o exceso de agua en la construcción. Ondulaciones transversales o corrugaciones. Ondulaciones de la carpeta asfáltica en el sentido perpendicular al eje del camino que contienen en forma regular crestas y valles alternados, regularmente con separación menor a 60 centímetros entre ellos. Las causas probables que la originan son: unión deficiente entre capas asfálticas y/o base; estabilidad de la mezcla deficiente; acción de tránsito intenso; bases de mala calidad; fuerzas tangenciales producto de aceleraciones y frenado de vehículos; mala calidad de

12 los materiales que conforman la carpeta ó deformaciones diferenciales de suelos de cimentación que se reflejan en capas superiores. Protuberancias. Desplazamiento de parte del cuerpo de la carpeta asfáltica hacia la superficie, formando un montículo de considerables dimensiones. Las causas probables que la originan son: acción del tránsito intenso; estabilidad inadecuada; liga deficiente entre capas; compactación inadecuada; deformaciones plásticas de los materiales ó acción de heladas. Asentamiento transversal. Áreas de pavimento localizadas en elevaciones más bajas que las áreas adyacentes o elevaciones de diseño, en el sentido transversal al eje de camino. Las causas probables que la originan son: deformación diferencial vertical del suelo de cimentación o del pavimento; peso propio de la sección del pavimento; suelos o cimentaciones plásticos/activos; cargas excesivas o superiores a las de diseño; cambios volumétricos del cuerpo del terraplén; compactación inadecuada; asentamientos diferenciales transversales; procedimientos de construcción inadecuados; drenaje o subdrenaje deficientes; contaminación de capas inferiores ó desplome de cavidades subterráneas. Asentamiento longitudinal. Áreas de pavimento localizadas en elevaciones más bajas que las áreas adyacentes o elevaciones de diseño, en el sentido longitudinal al eje del camino, en especial en los extremos laterales de la superficie de rodamiento. Las causas probables que la originan son: deformación diferencial vertical del suelo de cimentación o de las capas que forman la estructura del pavimento; peso propio de la acción del pavimento; suelos o cimentaciones elásticos (con capacidad de recuperación); cargas excesivas o superiores a las de diseño; cambios volumétricos del cuerpo de terraplén; compactación inadecuada; asentamientos diferenciales longitudinales; procedimientos de construcción inadecuados; drenaje o subdrenaje deficientes; contaminación de capas inferiores; desplomes de cavidades subterráneas; canalización del tránsito ó deficiencia del diseño del pavimento.

13 Crestas longitudinales masivas. Montículos o crestas en el sentido paralelo al eje del camino, presentándose dos y hasta cuatro crestas a todo lo largo de ciertos tramos. Las causas probables que la originan son: liga inadecuada entre capas asfálticas; pésima estabilidad de la mezcla asfáltica; ligante de dudosa calidad; flujo de la mezcla por acción de derrame de combustible (diesel) ó tránsito intenso muy canalizado. Desplazamiento transversal de la sección del pavimento. Protuberancias prolongadas de magnitudes considerables en la dirección del tránsito, al borde de la carretera, causando destrucción total en corto plazo. Las causas probables que la originan son: fuertes asentamientos longitudinales; falta de capacidad estructural del conjunto de capas del pavimento; sobrecargas intensas; nula estabilidad de la carpeta; nulo soporte lateral o confinamiento ó Insuficiente valor relativo de soporte de las capas y/o nula compactación c. Por tipo o grupo de agrietamiento: Grietas de reflexión tipo 1. Grietas longitudinales y transversales que reflejan exactamente el patrón de agrietamiento o de juntas de un pavimento existente, cuando es reencarpetado con concreto asfáltico. Las causas probables que la originan son: movimiento de pavimento subyacente; liga inadecuada entre capas; expansión y contracción de la capa subyacente ó capa muy delgada (menos de 8 centímetros) sobre losas inestables de concreto hidráulico. Grietas de reflexión tipo 2. Agrietamiento de la carpeta asfáltica, siguiendo o no un patrón determinado. Las causas probables que la originan son: falta de unión en grietas de capas inferiores; agrietamiento de capas inferiores; movimiento de capas subyacentes ó contracción o dilatación de bases estabilizadas con cemento. Agrietamiento parabólico. Grietas con forma de parábola o de media luna que se forman en la carpeta asfáltica en la dirección del tránsito. Las causas probables que la originan son:

14 carpeta de rodamiento débil; zonas de frenaje de las ruedas; mezcla inestable (exceso de asfalto, falta de vacíos o mala granulometría); efecto en el arranque de las ruedas ó movimiento lateral y ascendentes de bases granulares. Grieta errática o en zig zag. Agrietamiento en desorden de la carpeta asfáltica, siguiendo patrones longitudinales en forma errática o de zigzag. Las causas probables que la originan son: acción de hielo o cambios extremos de temperatura; base defectuosa ó terraplenes con taludes inestables. Grietas finas. Pequeñas fisuras superficiales muy próximas una con otra, ya que no conforman un patrón regular y se extienden a cierta profundidad, pero no al espesor total de la carpeta. Las causas probables que la originan son: envejecimiento de la carpeta asfáltica; oxidación de asfalto; mala dosificación de asfalto; exceso de finos en carpeta asfáltica ó compactación efectuada con mezclas muy calientes. Agrietamiento piel de cocodrilo. Son agrietamientos en forma de malla en la superficie de la carpeta asfáltica que inicialmente se presentan en polígonos mas o menos regulares con lados entre 25 y 30 cm. Grietas interconectadas formando pequeños polígonos que asemejan la piel de un cocodrilo. Las causas probables que la originan son: soporte inadecuado de la base; debilidad de la estructura del pavimento; carpetas rígidas sobre suelos de cimentación elásticos; fuertes demandas de tránsito; fatiga; envejecimiento; escasez de espesor de la carpeta; evolución progresiva de agrietamiento tipo mapa ó deficiencias del drenaje. Agrietamiento tipo mapa. Forma de desintegración de la superficie de rodamiento, en la cual el agrietamiento se desarrolla en un patrón semejante a las subdivisiones políticas de un mapa, con polígonos mayores a los 20 centímetros, se presenta con grietas predominantemente transversales. Las causas probables que la originan son: calidad deficiente de alguna de las capas de la sección estructural; debilidad de la estructura del pavimento; carpeta de la estructura del pavimento; fuertes demandas del tránsito; fatiga; envejecimiento (oxidación y contracción) ó espesor escaso de la carpeta.

15 Grieta transversal. Agrietamiento de la carpeta que sigue un patrón transversal o perpendicular al eje del camino. Las causas probables que la originan son: acción del tránsito; reflejamiento de grietas en capas subyacentes; espesor insuficiente de la carpeta; contracción térmica de la superficie de rodamiento ó deficiencia en juntas transversales de construcción. Agrietamiento longitudinal. Fisura o grieta paralela al eje del camino o en muchos casos sobre el eje del camino. Las causas probables que la originan son: deficiencias en la junta de construcción longitudinal; reflejo de grietas en capa de base; asentamiento de capas por el tránsito; espesor insuficiente; contracción de materiales de la capa de rodamiento; asentamientos aislados de capas interiores ó drenaje insuficiente.

16 d. Por causas varias: Llorado de asfalto. Flujo de liberación del asfalto hacia la superficie de una carpeta asfáltica, formando una película o capa peligrosa y/o ascenso del asfalto a través de grietas. Las causas probables que la originan son: exceso de asfalto; excesiva compactación de mezclas ricas; temperaturas de compactación muy elevada ó sobredosificación de riego de liga. Afloramiento de humedad. Aparición de zonas húmedas en la superficie, con o sin encharcamiento. Las causas probables que la originan son: deficiencia de drenaje superficial; deficiencia o escasez de subdrenaje; flujo ascendente de agua a través de grietas; zonas mal compactadas; capas porosas o de textura abierta; bases saturadas; flujo capilar de agua ó presiones hidrostáticas por el efecto del tránsito. Marcado de huella. Impresión en relieve localizada en la superficie de rodamiento. Las causas probables que la originan son: superficies de rodamiento débiles o suaves; exceso en el contenido de asfalto; altas temperaturas ambientales; estacionamiento prolongado de vehículos pesados; mezclas con estabilidad deficiente; exceso de riegos de liga ó huellas por tránsito compactador de neumáticos. Contaminación de agregados. Inclusión de materiales diferentes o ajenos a los agregados especificados, de diferentes características y propiedades mecánicas. Las causas probables que la originan son: dosificación inapropiada; control de calidad pobre ó contaminación de bancos de agregados. Expulsión de finos. Material fino sobre la superficie de rodamientos, acumulado en zonas adyacentes a las grietas. Las causas probables que la originan son: acumulación de agua libre en capas subyacentes; exceso de finos en capas de la sección del pavimento; expulsión de cemento a través de grietas, en bases estabilizadas ó acción de tránsito intenso.

17 Crecimiento de hierba a través de la carpeta. Producto del agrietamiento en los extremos de la superficie de rodamiento y en los hombros del terraplén; hierba silvestre que crece aflorando por las grietas y avanzando con la humedad hasta prácticamente erosionar o destruir parte de la carpeta. Las causas probables que la originan son: drenaje superficial deficiente; labores de conservación inadecuadas ó falta de sellado de las grietas cuando aparecen. 2.2 Sistema mexicano de administración de pavimentos El Sistema Mexicano de Administración de Pavimentos es el conjunto de operaciones que tienen por objeto conocer el estado actual del tramo carretero por conservar, estimando las acciones y costos necesarios para llevarlo a una determinada condición considerada aceptable con una indicación del costo necesario para ello. Se trata de un sistema de gestión de la sección estructural de carreteras, (Orozco y Orozco, Téllez Gutiérrez, 2004). El Sistema Mexicano de Administración de Pavimentos se fundamenta en tres puntos básicos: a. Se presenta la correlación entre la evolución del estado superficial del pavimento y su condición general, de manera que, cuanto más pobre sea la calidad superficial y más rápidamente se deteriore, peor debe ser la condición estructural. b. La deficiencia estructural puede correlacionarse con alguna medida hecha desde la superficie del pavimento. La deflexión o cedencia del pavimento bajo una carga patrón preestablecida, parece ser el concepto que mejor sirve para estos fines. Esta es una conclusión de carácter cuantitativo y se acepta que la magnitud de la deflexión mide el defecto estructural, aunque no lo analice ni lo localice. c. Cuando las deflexiones muestren deficiencia estructural en el pavimento, sólo la exploración directa permitirá el diagnóstico y la ubicación precisa de dichos daños estructurales. Primeramente se debe determinar el estado superficial de la carretera. Esto se hace utilizando un perfilógrafo de trazo continuo o instrumento similar, que trabaja incorporado al tránsito a velocidades en el orden de los 30 km/hora y que

18 proporciona un índice de servicio o índice internacional de rugosidad del camino recorrido. En países con redes muy deterioradas, podría estimarse que índices de servicio por arriba de 2 ó 2.5 liberan al camino hasta el siguiente año, sin acciones especiales de mantenimiento. El perfilógrafo ha de pasar una vez al año sobre todo tramo de la red básica sujeta a análisis de conservación preventiva. El paso en años sucesivos dará la evolución del índice de servicio, señalando la necesidad de estudios más a fondo en los tramos de evolución rápida. En ese tiempo, habrá de tomarse en cuenta que los trabajos de conservación normal pueden enmascarar la evolución desfavorable que se tendría en los tramos donde exista una deficiencia estructural más declarada, que lógicamente serían los escogidos para ejercer dicha conservación normal; ésta es información esencial para manejar en el banco de datos disponible en computadora. En la red mexicana, unos 6 mil kilómetros de los 30 mil kilómetros bajo observación muestran un índice de servicio abajo del límite escogido y con una evolución suficientemente rápida como para justificar que esos tramos sean objeto de tratamiento en la segunda fase de aplicación del sistema. El segundo paso será realizar en los tramos o carreteras en que se haya demostrado la necesidad, un estudio de deflexiones. El volumen de trabajo por ejecutar hace aconsejable la utilización de deflectómetros móviles, de tipo automático, que circulan sobre la carretera a velocidades del orden de 3 ó 4 km/hora o mayores, según el tipo de medidor. Una condición fundamental para que la medida de deflexiones tenga un sentido físico interpretable es que se comparen las provenientes de tramos homogéneos, en materiales, características estructurales, condiciones topográficas y aún en condiciones de detalle, tales como, el drenaje o el subdrenaje. La selección de estos tramos homogéneos debe hacerse entonces con base en recorridos de personal experimentado, que captura en los formatos de campo los datos que reflejan la situación general del tramo, con información almacenable en el banco de datos. Una vez dividido el camino en estudio en tramos homogéneos, se seleccionan en cada uno, uno o dos subtramos representativos del orden de 300 a 500 metros, que no deben representar más del 10% del segmento en estudio. Esto hace congruente al estudio de deflexiones con la prospección del estado superficial, de manera que esta etapa del análisis puede completar en un año, longitudes correspondientes a las que resultan de haber completado el paso del perfilómetro en los 30 mil kilómetros, en el mismo período de tiempo. Actualmente se está

19 considerando para el caso mexicano, que un valor estadístico de la deflexión superior a 1 mm indica que ese tramo debe ser estudiado en una etapa posterior. La longitud de caminos y tramos que requieran ser analizados en una etapa posterior, puede resultar mayor que las disponibilidades de recursos económicos de que se disponga para un año dado. Cuando ello es así, son otras consideraciones tales como la importancia social del camino, su volumen de tránsito y otras de carácter económico, las que llevan a seleccionar el conjunto compatible con los recursos disponibles. En la tercer y última fase de aplicación del sistema de prospección del camino, un sistema computarizado de cálculo puede colocar todos los tramos que hayan resultado merecedores de acciones especiales de conservación en iguales condiciones de calidad. El sistema de cálculo debe poder decir que espesor de refuerzo como grava equivalente o refuerzo de concreto asfáltico, hay que ponerle a cada tramo para dejarlo en un cierto índice internacional de rugosidad o índice de servicio (por ejemplo, índice de servicio igual a 3.5). De esta manera, como resultado final de esta etapa, se tiene un módulo de comparación de la condición de cada tramo, expresado por el espesor de refuerzo que habría de colocarse para llevarlos todos a la misma condición. El cálculo debe también hacerse con el mismo horizonte temporal seleccionado, fijando para todos los tramos el refuerzo necesario para darles un índice de servicio de 3.5, que evolucione a un mínimo de 2 ó 2.5 en un mismo plazo fijo, quizá de 4 ó 5 años. Es posible visualizar la operación del sistema de gestión en un diagrama de flujo como el que se muestra en la figura 1.1, (García Ortega & Backhoff Pohls, 1997). Aquellos tramos que requieran de una acción especial de conservación, por efecto del estado de la superficie de rodamiento únicamente, podrán ser resueltos con acciones de simple refuerzo en carpeta; pero aquellos otros que muestren además deficiencia estructural según el criterio de deflexiones, habrán de ser objeto de estudios especiales, que incluyan no sólo detallados reconocimientos de campo, que siempre serán necesarios, sino también trabajos de exploración, de laboratorio, de necesidad de subdrenaje y, en general, de todos los aspectos que permitan conocer la deficiencia estructural que se tenga y elaborar los proyectos de recuperación correspondientes. Toda esta información deberá figurar en el banco de datos del tramo, como importante contribución al conocimiento de su evolución histórica.

20 INVENTARIO DE LA RED TRONCAL EVALUACIÓN TÉCNICA Inicio del Ciclo de Análisis FASE 1 FASE 2 FASE 3 T ESTADO CONDICIÓN INVENTARIO É DE SUPERFICIAL ISA < 2 ESTRUCTURAL δ = 1 mm DETERIOROS C Y DE N CARACTERÍSTICAS I (ÍNDICE DE (DEFLEXIONES) C GEOTÉCNICAS O SERVICIO) HISTORIA DE REPARACIONES DIAGNÓSTICO FORMACIÓN DE PROYECTOS O DISEÑO DE ALTERNATIVAS DE N CONSERVACIÓN Ó (ESTUDIO DE M CAMPO Y DE I GABINETE) COSTOS DE EVALUACIÓN ASIGNACIÓN OPERACIÓN ECONÓMICA DE PRESUPUESTAL VEHICULAR ALTERNATIVAS SELECCIÓN Y PRIORIZACIÓN DE PROYECTOS Y/O ALTERNATIVAS CON CRITERIO ECONÓMICO M O D U L O M O D U L O E C C O Fin del Ciclo de Análisis Figura 1.1 Sistema de Administración de Pavimentos Un criterio fundamental a mantener en todos estos aspectos, es que arreglos someros sobre secciones estructurales falladas en lo profundo constituyen siempre una erogación Estrategias de Conservación Propuesta Un problema al que se enfrenta el país es el de la obtención de los recursos necesarios para la conservación de la red carretera básica; la fuente de éstos es el paquete de recursos fiscales. El crecimiento de las redes carreteras hace que el monto de dinero necesario para mantenerlas alcance cifras elevadas, a éste crecimiento se une el incremento de los vehículos de carga que circulan, aumentando por consecuencia el peso sobre las mismas. Existe una gran competencia por los recursos dentro de un paquete fiscal general, por lo tanto, la conservación compite con necesidades primarias como la

21 educación, salud, seguridad pública, defensa nacional. Es lógico que la combinación de factores conduzca a que la conservación no disponga prácticamente de los recursos necesarios para realizar una conservación eficiente. Los factores humanos involucrados en la conservación reconocen, que los criterios con los que se aplica el gasto, carecen de una estrategia coherente, lo cual conduce a aplicaciones deficientes, en donde no se jerarquizan adecuadamente los niveles de inversión en los caminos de mayor prioridad para el bienestar de la sociedad, asignando cantidades fijas por kilómetro en amplias extensiones de las redes nacionales, aplicando tratamientos superficiales a tramos con deficiencias estructurales profundas. Es importante plantear las necesidades de conservación en términos de un ahorro en los costos reales totales, al comparar la inversión necesaria con el beneficio y no únicamente con el beneficio al transporte, pues este es un beneficio sectorial. La estrategia de conservación tiene una nueva vertiente, encontrar alternativas válidas para la obtención de los recursos necesarios para una conservación eficiente, que busque significados puntuales y concretos a la sociedad y su entorno; buscando estimular acciones que proporcionen recursos para la conservación de la red carretera; y llegar a esquemas que permitan obtener los recursos necesarios buscando minimizar el gasto social. Estos esquemas deben cumplir cuatro condicionantes: Ser permanentes. Se habrá de evitar aprovechar coyunturas que permitan asignar a la conservación en un año dado un monto importante de recursos, pero no se garantiza que sea el mismo importe anual. Los esquemas a que se llegue deben estar claramente ligados a la actividad del transporte carretero nacional. Mecanismos financieros. Estos deberán buscar que los recursos captados ofrezcan un beneficio director a los usuarios de la infraestructura. Las propuestas deben ser equitativas, en el sentido de que los cobros por el uso de la infraestructura deben definirse de tal manera que paguen más quienes más se beneficien y quienes impongan los mayores costos a la infraestructura; a la vez, el mecanismo debe contener la demostración de que los usuarios que están aportando recursos obtienen beneficios económicos substancialmente mayores que su aportación.

22 Esquema de financiamiento. Estos deben tener la característica de proporcionar recursos crecientes a medida de que se logre una adecuada conservación. El departamento de ingeniería es el responsable del manejo de los recursos económicos y los mecanismos financieros para establecer los esquemas adecuados de inversión; así como ofrecer el apoyo técnico que puedan requerir para ello. Las carreteras son un servicio público, como son: agua potable, energía eléctrica y telecomunicaciones. Es aceptado que los usuarios de estos servicios contribuyan de alguna manera a sus costos, sin embargo existen otros servicios públicos que deben ser parcialmente subsidiados, en el sentido de que se reconoce que su capacidad de generar recursos no puede alcanza autosuficiencia; como, la educación, salud básica, la defensa o la propia administración pública. La conservación carretera no está en esta condición, pues los usuarios de la infraestructura no deben constituir un sector necesitado de subsidio, pues ésta es pagada directamente por los usuarios. Esta condición puede generar recursos suficientes para ejecutarla Módulo económico del sistema de gestión. El sistema de gestión se complementa con el módulo económico, fundamentando su operación en una herramienta de cálculo computacional, destinada a trabajar con los tramos que han quedado igualados en los horizontes de calidad y de tiempo al final de la etapa anterior de los trabajos. Este módulo permite obtener para cada tramo de los caminos, una diversidad de alternativas que cubren desde el nivel de calidad hasta su evolución; cada uno de éstos serán objeto de acciones de conservación especial, a los cuales se les puede asignar diferentes índices internacionales de rugosidad o índices de servicio (indicativos de distintos niveles de calidad), buscando mantener su evolución por arriba del valor mínimo permisible, el sistema ofrece el costo de cada una de esas acciones. Con esta información se asignan acciones de conservación a cada camino y/o tramo, según su importancia relativa dentro de la red, conociendo sus costos.

23 Las diferentes alternativas de mejoramiento para cada tramo dan principio en el supuesto de que el estado superficial después de la corrección es bueno; sin embargo, se tiene conocimiento de que este estado varía en función del tiempo. Se estima que los ahorros en costos de operación vehicular imputables a la carretera, permite comparar las acciones con sus resultados de un modo que oriente realmente la elección de alternativas; considerando los horizontes de calidad de los diversos tramos o caminos, llevados a diferentes estados por acciones de conservación cada vez más ambiciosas y manejar los costos de estas acciones. De los análisis de los costos de operación se obtienen los sobrecostos de operación vehicular atribuibles a la carretera y que pueden ser reducidos; se deben fundamentalmente a la pendiente, el estado superficial de la propia carretera, el grado de curvatura y la velocidad de operación. En los trabajos de determinación de los costos de operación se consideran cinco tipos de vehículos de características mecánicas nacionales, que son: vehículos ligeros (utilitario o automóvil), camión ligero, autobús foráneo, camión de 2 ejes y camión articulado. En todos los casos, se expresa un factor de sobrecosto que parte de la unidad, correspondiente a una carretera recta, plana y en buen estado superficial con un índice de servicio del orden de 4.5 que corresponde a un índice internacional de rugosidad del orden de 2, anexo A. Para efecto de conservación, el estado superficial es el más influyente en los sobrecostos; los otros dejan sentir todo su peso en proyectos de construcción y/o reconstrucción. El fundamento para ordenar la importancia de las carreteras es el objetivo único de la conservación de la red productora de riqueza, buscando favorecer el transporte de carga, el medio para lograr tal fin desde el punto de vista de infraestructura, es disminuir los sobrecostos de operación vehicular. Para satisfacer este criterio y poder ordenar los caminos según su orden de importancia, falta un criterio calificador. El criterio para ordenar la importancia de las carreteras, es tan simple como el valor de la carga transportada por la carretera en un período anual, de tal forma que el camino que transporta más valor de carga, es el más influyente en la generación de riqueza nacional.

24 El valor de la carga que circula por una carretera en un año, puede conocerse como uno de los productos derivados de los datos de campo para determinar los pesos y dimensiones de vehículos de carga, el estudio es de gran importancia en varios aspectos que trascienden a la estrategia de conservación. Este estudio para determinar los pesos y dimensiones, ha sido elevado a la categoría de permanente y anual y consiste en lo siguiente: Se trabaja un cierto número de estaciones instaladas en puntos previamente seleccionados de la red, durante una semana cada una. En ese tiempo se pesan todos los vehículos circulantes durante las 24 horas de cada día, utilizando pesadoras dinámicas calibradas. Como en cada caso se conoce el vehículo que pasó y su tara, es posible conocer el peso de la carga transportada. Con una muestra estadística suficiente de los vehículos de carga circulantes, se puede inferir el comportamiento de toda la población, a esta muestra se le miden las dimensiones y se les pregunta sobre la naturaleza de la carga que transportan. De esta manera se conocen el tonelaje de carga que lleva cada vehículo y el tipo de carga transportado. Diversas instituciones nacionales publican datos de origen hacendario, el sistema de información comercial de la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial del gobierno mexicano, anualmente proporciona una relación del valor monetario unitario, correspondiente a cada tipo de carga de un conjunto de vehículos, en donde se pueden agruparse con aproximación suficiente de carga que circula por el territorio nacional Sistemas de Generación de Recursos. La búsqueda de recursos destinados a la conservación de carreteras se ha basado en diferentes esquemas de tipo socioeconómico, el esquema propuesto por el gobierno federal para obtener recursos para la conservación de la red vial, debe ser precedido de una estrategia para su gasto; la cual debe contener acciones técnicas para la definición del estado actual de las carreteras, acciones técnicas para corregir y mejorar lo que convenga al estado de los caminos, acciones que permitan definir los costos de conservación a diversos niveles de calidad y a diversos niveles de permanencia y evolución en el tiempo, así como criterios y acciones que permitan jerarquizar la importancia de las carreteras, para