31 Leonardo Benatov Vega Structural Supe

5/9/2018 31 Leonardo Benatov Vega Structural Supe - slidepdf.com

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AUSCULTACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES Y SUPERFICIALES DE LOSFIRMES CON EQUIPOS

DE ALTO RENDIMIENTO

Autores/Ponente

Leonardo Benatov VegaDirector General

EUROCONSULT NUEVAS TECNOLOGÍAS, S.A.Avda. Montes de Oca 9-11, Parque empresarial Sur

28700 San Sebastián de los Reyes – Madrid (España)

José Antonio Ramos GarcíaDirector Técnico

EUROCONSULT NUEVAS TECNOLOGÍAS, S.A.Avda. Montes de Oca 9-11, Parque empresarial Sur

28700 San Sebastián de los Reyes – Madrid (España)

Fernando Sánchez DomínguezSubdirector GeneralEUROCONSULT NUEVAS TECNOLOGÍAS, S.A.

Avda. Montes de Oca 9-11, Parque empresarial Sur 28700 San Sebastián de los Reyes – Madrid (España)



RESUMEN

En esta comunicación se trata de mostrar la necesidad e importancia de realizar una conservación

preventiva de los firmes para optimizar los recursos e inversiones, utilizando como herramienta

principal la auscultación con equipos de alto rendimiento. Además, se presenta la aplicación de las

medidas proporcionadas por estos equipos para efectuar la gestión de una red de carreteras.

La conservación preventiva del firme se inicia desde la misma apertura al tráfico de la carretera e

incluso durante la construcción propiamente dicha. Los firmes, ya desde la puesta en servicio, deben

cumplir unas determinadas características estructurales y superficiales, debiendo exigirse unos

valores umbrales para la recepción de las obras. Por lo tanto, las características que se auscultan enla recepción de obras y durante la conservación no son solamente las que perciben los usuarios o

afectan a la seguridad, sino que también se atiende a las características estructurales.

Estas características estructurales dependerán de los materiales empleados y de la puesta en obra y

serán las que determinen la vida útil del firme, por lo que es necesario realizar un seguimiento del

comportamiento durante la construcción y a lo largo de su vida de servicio en periodos programados,

con el fin de contrastar si las previsiones de durabilidad del proyecto de construcción se ajustan a larealidad.

Se presentarán los métodos de auscultación de alto rendimiento que se utilizan para el control de la

construcción, la recepción de obras terminadas y el posterior análisis de la evolución de la vida de los

firmes. Se detallarán los parámetros necesarios que son obtenidos con los equipos para el posterior

tratamiento de la información. Por último se analizará en qué medida se puede evaluar el estado de

los firmes de una red con estos sistemas y cómo gestionar la conservación.

Palabras Clave: Auscultación, equipo de alto rendimiento, sistema de gestión de firmes, construcción,

conservación preventiva.



TEXTO DE LA COMUNICACIÓN/PONENCIA

1.- INTRODUCCIÓN

El objeto de esta comunicación es mostrar la necesidad e importancia de realizar una conservación

preventiva de los firmes para optimizar los recursos e inversiones, utilizando como herramienta

principal la auscultación con equipos de alto rendimiento, lo que permite garantizar el seguimiento de

los parámetros característicos del firme. El principal objetivo es poder medir con suficiente precisión y

con la menor ocupación de la vía durante la auscultación, proporcionando un elevado número de

datos; así se puede aumentar el grado de confianza en la fiabilidad de los resultados.

También se presenta la utilización y aplicación de las medidas proporcionadas por estos equipos para

efectuar la gestión de una red de carreteras mediante indicadores de calidad, de tal forma que se

pueda realizar una gestión de los pavimentos por medio de una conservación preventiva que evite

actuaciones curativas en la red siempre más costosas.

La conservación preventiva de una carretera, entendiendo como tal la estructura que ha de soportar

las cargas del tráfico durante un periodo de varios años, sin deterioros que afecten a la seguridad, a

la comodidad de los usuarios o a la propia integridad de la misma, se inicia ya desde su apertura al

tráfico e incluso durante la construcción propiamente dicha.

En España, la vigente normativa exige unos valores umbrales para la recepción de las obras tanto de

las características estructurales de la explanada como de las superficiales en la capa de rodadura.

Por tanto, las características que se auscultan en la recepción de obras y durante la conservación, no

son solamente las que perciben los usuarios o afectan a la seguridad sino que, al disponer de

equipos de alto rendimiento, también se atiende a las características estructurales.

Estas características estructurales, que dependen fundamentalmente de los materiales empleados

durante la construcción así como de su puesta en obra, determinan la durabilidad de la carretera, por

lo que es necesario realizar un seguimiento periódico que permita comprobar la existencia o no de

desviaciones respecto a la vida residual teórica del firme proyectada inicialmente.



En primer lugar se presentarán los métodos de auscultación que se utilizan en España para el control,

la recepción de obras terminadas y el posterior análisis de la evolución de los firmes, tanto de

carreteras como de aeropuertos. Además se detallarán los parámetros necesarios, obtenidos con los

equipos de alto rendimiento, para su posterior tratamiento. Por último se analizará en qué medida se

puede evaluar el estado de los firmes de una red con estos equipos de auscultación de alto

rendimiento y cómo gestionar la conservación de los mismos aplicando indicadores de calidad.

2.- SISTEMAS DE MEDIDA Y PARÁMETROS AUSCULTADOS

Para la inspección de las características estructurales y superficiales de los firmes y la medida del

estado del equipamiento y señalización de las redes de carreteras, se dispone actualmente de

numerosos equipos de altas prestaciones.

Los índices o parámetros auscultados con los equipos descritos en este apartado, se convierten con

simples transformaciones en indicadores de calidad del estado de las carreteras de una red,

permitiendo realizar la gestión de la conservación y la explotación de dicha red. Estos índices objeto

de auscultación sistemática en las redes de carreteras son los siguientes:

Resistencia al deslizamiento y textura

Regularidad superficial longitudinal y transversal

Capacidad estructural de explanaciones y firmes

Inspección automática de degradaciones

2.1.- Resistencia al deslizamiento y textura

La propiedad más importante que debe tener un pavimento en cuanto a la seguridad de la circulación

vial es la resistencia al deslizamiento en condiciones atmosféricas desfavorables. Para reducir el

tiempo de deslizamiento se pueden mejorar, por un lado, los neumáticos y los sistemas de frenado, y

por otro, las propiedades de la capa de rodadura.

Las características de los pavimentos que influyen en la resistencia al deslizamiento son las

pequeñas irregularidades superficiales. En función del tamaño de las irregularidades se denominan



microtextura (irregularidades con longitudes de onda inferiores a 0,5 mm) y macrotextura (para alturas

menores a 20 mm con longitudes de onda entre 0,5 mm y 50 mm).

La microtextura viene condicionada fundamentalmente por las características del árido y de la

granulometría de la mezcla, y de ella depende la adherencia entre el neumático y el pavimento. La

macrotextura influye también en la resistencia al deslizamiento en especial a altas velocidades, en el

drenaje, en la proyección de agua y en el ruido de rodadura. La macrotextura depende del tamaño

máximo del árido y de la composición de la mezcla empleada.

Para la medida del coeficiente de resistencia al deslizamiento, tradicionalmente se ha empleado el

péndulo de fricción del tipo Péndulo Inglés, que da una indicación directa de la rugosidad del

pavimento que proporciona la microtextura.

Este método sin embargo, es de muy bajo rendimiento y por su afección al tráfico se utiliza en

España exclusivamente en ensayos puntuales, como por ejemplo en pasos de peatones.

Fig. 1: PÉNDULO PARA LA MEDIDA DE LA RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO

En la actualidad, el coeficiente de rozamiento transversal se mide con equipos de rueda oblicua,

siguiendo lo indicado en la norma española NLT-336 para la determinación de la resistencia al

deslizamiento. En estos equipos el giro de la rueda es libre. El deslizamiento se provoca forzando a

que la rueda mantenga un ángulo con la dirección de marcha del vehículo. El equipo de estas

características que se utiliza en España es el SCRIM con rueda oblicua a 20º, equipo de origen

británico muy implantado a nivel mundial. El coeficiente de rozamiento transversal medido con SCRIM



es el índice que se utiliza para recepcionar la rodadura en obras nuevas y en las actuaciones de

rehabilitación.

Los valores mínimos de resistencia a deslizamiento de la rodadura, en función del tipo de pavimento,

están normalizados con unos umbrales. La medida se realiza con el equipo SCRIM tras dos meses

de la puesta en servicio de las carreteras.

Fig. 2: VEHÍCULO SCRIM Y ESQUEMA DE MEDIDA

Por su parte, la medida de la macrotextura se puede realizar puntualmente, con métodos como el del

círculo de arena, o indirectamente mediante los denominados drenómetros que caracterizan lacapacidad de drenaje como el permeámetro L.C.S. (Laboratorio Caminos Santander).

Fig. 3: TEXTURÓMETRO LÁSER SOBRE EQUIPO SCRIM

Para la determinación de la medida de la macrotextura también se dispone de equipos

texturométricos láser, que pueden ser estacionarios o dinámicos.



La medida de la macrotextura con láser generalmente acompaña a las medidas que se realizan con

los equipos que miden el perfil longitudinal o equipos de tipo SCRIM que incorporan normalmente un

texturómetro láser para combinar las medidas de textura y de fricción.

2.2.- Regularidad superficial longitudinal y transversal

La regularidad (tanto longitudinal como transversal) es la característica superficial de un pavimento

que más percibe el usuario de la carretera, dando sensación de mayor o menor comodidad. Las

irregularidades superficiales en general producen aceleraciones verticales en el vehículo que nota el

pasajero influyendo en el confort, pero además:

Desgastan las partes mecánicas de los vehículos

Inducen cargas dinámicas en el pavimento, por la acción de los vehículos pesados

Representan una resistencia a la rodadura incrementado el consumo de combustible

Afectan a la estabilidad de los vehículos y a la resistencia al deslizamiento

Las irregularidades superficiales se deben a las diferencias verticales entre la superficie teórica

óptima de proyecto y el perfil real del pavimento. En estas condiciones el problema es realmente

tridimensional, sin embargo se separa el perfil longitudinal del perfil transversal.

Las irregularidades longitudinales producen aceleraciones verticales en el vehículo que se

transmiten al conductor provocando incomodidad. Si las irregularidades son importantes entonces

además puede estar comprometida la seguridad durante la circulación ya que las condiciones de

apoyo de las ruedas del vehículo sobre el pavimento varían y hacen disminuir peligrosamente la

adherencia por falta de contacto según el estado de los amortiguadores.



Fig. 4: EVOLUCIÓN DE LA REGULARIDAD DURANTE LA CONSTRUCCIÓN

A pesar de sus limitaciones el I.R.I. es un índice de uso sencillo y de fácil interpretación que se ha

implantado claramente en España desde el año 1989, con documentos normativos novedosos y

bastante restrictivos, para la recepción de la regularidad superficial de las capas de rodadura en

obras de nueva construcción (ver Fig. 4).

Para la medida de la regularidad longitudinal hay varios tipos de equipos. Los equipos más lentos sonlos sistemas estáticos para la medida del perfil no instalados sobre vehículos, de uso manual; tal es el

caso de los perfilómetros tipo Dipstick.

Los equipos más utilizados actualmente por su precisión, velocidad de medida y fácil manejo, ya que

no provocan interrupciones de tráfico ni tienen la necesidad de mantener una velocidad constante

durante la medida, son los sistemas perfilométricos basados en la tecnología láser.



Fig. 5: LÁSER MEDIDA AMBAS RODADAS

Algunos perfilómetros láser son portátiles ya que cuentan con las correcciones por los

desplazamientos del vehículo sobre la propia caja del láser por lo que se pueden instalar en cualquier

vehículo, aumentando su flexibilidad de uso.

Por su parte, las irregularidades transversales también provocan diversas repercusiones negativas

relacionadas con la seguridad vial, como son:

La conducción forzada sobre las roderas, especialmente relevante en el caso de los motoristas

La acumulación de agua en las roderas, con el consiguiente problema de hidroplaneo

Las diferencias en la deformación de las rodadas pueden producir incomodidad o riesgo de pérdida

de control

La medida del perfil transversal se puede realizar con medios topográficos o con reglas estáticas

colocadas transversalmente al carril, aunque desde hace tiempo se emplean los equipos de medida

láser dinámicos de alto rendimiento.

Fig. 6: LÁSERES PUNTUALES SOBRE VIGA

En la actualidad existen dos métodos de medida del perfil transversal utilizando tecnología láser. El

primer método consiste en registrar el perfil mediante suficientes láseres puntuales que miden la

distancia entre su posición y el pavimento y que se colocan sobre una viga transversal instalada enun vehículo (Fig. 6).

El segundo sistema mide con un solo haz y registra con una cámara lineal (Fig. 7), lo que permite

medir un ancho de carril de 4 m con 1.280 puntos de resolución, y con una precisión aproximada en

la medida de la profundidad de la rodera de ± 1 mm y de ± 3 mm en el ancho.



En la normativa vigente figuran unos determinados umbrales para la recepción de capas de rodadura

en función de la regularidad superficial, tanto en obra nueva como en rehabilitación estructural.

Fig. 7: SISTEMA LASER MULTIPUNTO

La existencia de un gran número de equipos de medida ha motivado que desde la Dirección General

de Carreteras del Ministerio de Fomento de España, se hayan realizado contrastes de las medidas de

los diferentes sistemas con el fin de que se produzcan resultados correlacionables en todas las

campañas de auscultación que se realicen.

2.3.- Capacidad estructural de explanaciones y firmes

El concepto de capacidad estructural no está limitado exclusivamente al comportamiento global del

firme de una carretera sino que debe ser considerado en cada una de las capas que componen el

firme desde la explanada, incluso el terreno subyacente (desmonte o terraplén), hasta la capa de

rodadura. Se trata de un concepto que surge en la etapa de proyecto e incluye todas las etapas

constructivas de un firme y que además se encuentra totalmente ligado a la gestión de carreteras en

servicio y a los proyectos de refuerzos de firmes. Esta idea hace que la medida de la capacidad

estructural en la normativa vigente esté incorporada reglamentariamente en la etapa constructiva,

incluidas las obras de nueva construcción.

Las deflexiones medidas son esenciales en la determinación de la capacidad de los firmes para

soportar el tráfico de vehículos pesados. Se utilizan para definir el estado estructural de la carretera y



permiten, junto con determinados parámetros del firme, la toma de decisiones sobre las actuaciones

de rehabilitación a tener en cuenta con objeto de restaurar la capacidad de la carretera que permita

soportar en un periodo de tiempo predefinido un determinado volumen de tráfico.

Los equipos empleados para la medida de la capacidad estructural se han separado en dos grupos

según su utilización. Por un lado se describen los equipos que se aplican para el control de

explanaciones exclusivamente, mientras que por otro, se recogen los utilizados comúnmente para la

auscultación de los pavimentos con vistas a su conservación y refuerzo.

2.3.1.- Capacidad estructural en explanaciones

Es bien conocida la importancia que tienen las explanaciones en el comportamiento estructural de las

carreteras. Una explanación no adecuada traerá consigo, irremediablemente, problemas en el

comportamiento global de la carretera, y no solo a largo plazo sino en un periodo de tiempo reducido.

Se debe garantizar la calidad de la explanada para evitar que se presenten problemas de deterioro

prematuro, acortando la vida residual del firme.

Por lo tanto, la vigente normativa establece, además de las características que deben cumplir los

materiales a utilizar en cada explanada, una clasificación de las mismas en función del módulo de

compresibilidad en el segundo ciclo de carga (E v2), obtenido de acuerdo con la norma española de

ensayo de carga con placa estática, NLT-357. Además, para las categorías de mayor tráfico pesado,

la normativa también recoge la necesidad de que el Proyecto exija una deflexión patrón máxima en la

explanada, según los valores probables de capacidad de soporte recogidos en la misma.

A este respecto, ante el bajo rendimiento que se obtiene realizando ensayos de placa de carga

estática, se están introduciendo equipos dinámicos para la recepción de obras lineales, permitiendollevar a cabo un gran número de ensayos en un breve periodo de tiempo y calcular el módulo de

compresibilidad o la rigidez dinámica en continuo de las explanaciones.

La realización de los ensayos de recepción mediante equipos de alto rendimiento elimina los

problemas habituales de frecuencias de ensayos inferiores a las previstas y dan la posibilidad de

disponer de un elevado volumen de datos en un intervalo de tiempo reducido.



Para la medida del módulo de compresibilidad a alto rendimiento y en continuo en explanaciones de

obras lineales en España se dispone de equipos de placa de carga dinámica, portancímetro y

deflectómetro de impacto. Esto permite analizar la homogeneidad de toda la explanada con un amplio

muestreo, lo que va encaminado al cumplimiento de las recomendaciones de la normativa vigente en

cuanto a la búsqueda de la uniformidad de la capacidad estructural de la misma. La dificultad de

lograr una completa homogeneidad de la explanada en la totalidad de la traza de una carretera se ve

acentuada cuando, además, es necesario realizar algún tipo de estabilización. Poder contar con datos

para evaluar de una forma rápida y sencilla la capacidad estructural de la explanada hace más fácil

acercarse a la situación teórica deseada, posibilitando modificar las fórmulas o sistemas de trabajo.

La placa dinámica utilizada para la recepción de todas las categorías de explanada que se

contemplan en la normativa es la denominada Dynaplaque 2, desarrollada por el LCPC (Laboratoire

Central des Ponts et Chauseés), cuyo método de ensayo se encuentra recogido en la norma europea

UNE 103807-1.

Fig. 8: EQUIPO DE PLACA DE CARGA DINÁMICA

El fundamento físico consiste en una carga dinámica del cimiento del firme o de la explanada, de

intensidad y duración definida, realizada por medio de la caída de una masa sobre una placa rígida

de propiedades físicas conocidas. La carga dinámica sobre el suelo resulta equivalente al paso de un

eje de 130 kN a una velocidad de 60 km/h. El valor del módulo de compresibilidad bajo carga

dinámica Evd, se calcula a partir de la relación de Boussinesq.

El vehículo sobre el que está instalada la placa va equipado con un ordenador que procesa toda la

información del ensayo y un GPS de precisión submétrica que permite conocer el posicionamiento



exacto del equipo, lo que facilita de manera sustancial la ubicación exacta de los puntos de ensayo.

Los rendimientos del equipo están entorno a los 20-30 ensayos hora.

Otro de los equipos que permite medir la capacidad estructural mediante la medida del módulo de

compresibilidad es el portancímetro. Este sistema dispone de una rueda de 600 kg con una masa

excéntrica en su interior que realiza un movimiento circular perpendicular a la superficie a analizar y

en sentido contrario al avance del vehículo, con una cadencia de 35 ciclos por segundo (± 3Hz) y que

se desplaza a una velocidad de 3,50 km/h, lo que permite la realización de un ensayo cada 0,80 m

(1.250 medidas por kilómetro), llegando a auscultar, aproximadamente, 20 km lineales por jornada de

trabajo.

Los datos son registrados de forma automática y el rango de medida alcanza los 350 MPa lo que

permite realizar las medidas en las explanadas más resistentes.

Fig. 9: PORTANCÍMETRO Y PRINCIPIO DE MEDIDA

La localización y delimitación de los tramos tanto con la placa de carga como con el portancímetro

sobre los que se realiza la medida es más compleja que en las carreteras en servicio, por lo que a los

equipos se les solicita que dispongan de un sistema de posicionamiento de alta precisión por GPS.

Además, en el caso del portancímetro, el equipo cuenta con dos sistemas de medida de la distancia

complementarios con encoder y radar para una perfecta localización del punto de ensayo.

Otros equipos de medida de la deflexión aplicables a explanadas se comentan en el apartado

siguiente por ser más específicos de firmes.



2.3.2.- Capacidad estructural en firmes

La capacidad estructural del firme de una carretera no se puede medir directamente, pero puede

calcularse a partir de la información que aporta el cuenco de la deformación generada por la

aplicación de una carga sobre ésta.

En el caso concreto de la deflexión, su medida se debe realizar, tal y como se recoge en la Acción

COST 325 desarrollada por la Unión Europea “Nuevos métodos y equipos de auscultación de

carreteras”, para alcanzar distintos objetivos, entre otros:

Investigación de necesidades de rehabilitación

Obtención de módulos de rigidez de las diferentes capas del pavimento

Cálculo de la vida residual de un pavimento

Evaluación de la capacidad estructural

Auscultación “in situ” de la resistencia de tramos de una Red de Carreteras

Establecimiento de prioridades para la rehabilitación de carreteras

Auscultación de la resistencia de cada capa durante la construcción

Planificación de la conservación estructural

Otros

Por su parte, siguiendo lo indicado en la norma española NLT-333: “Medida de las deflexiones del

firme con curviámetro”, los resultados obtenidos de la auscultación de las deflexiones son de

aplicación en los siguientes campos:

Gestión. Revisión general de las condiciones estructurales del firme para el análisis de la

red

Proyecto. Análisis del firme para la toma de decisiones técnicas en el diseño de

rehabilitaciones del firme

Control de la construcción. Determinación de la capacidad de soporte de las capas

construidas



Para la auscultación de las deflexiones existen distintos equipos de medida que difieren,

fundamentalmente, en la velocidad de adquisición de datos.

A este respecto cabe indicar que, a la hora de determinar el equipo más adecuado en cada caso para

auscultar los tramos de la Red en estudio, tal y como se recoge en la Instrucción de Carreteras

Norma 6.3-IC de Rehabilitación de firmes, la distancia máxima entre dos medidas consecutivas de la

deflexión no debe ser superior a 20 m.

Tradicionalmente se ha utilizado el equipo de viga Benkelman. Este sistema de medida permite

registrar, con la ayuda de un medidor de deformación, la deflexión producida en un punto de la

superficie por la acción de la carga equivalente de un eje de 13 t sobre el pavimento.

El bajo rendimiento de la Viga Benkelman ha sido su gran inconveniente, lo que ha inducido desde

hace muchos años al desarrollo de equipos de auscultación automáticos más eficaces, precisos, de

mayor rendimiento y que su estacionamiento estático no suponga un peligro para el tráfico.

Los métodos automáticos de auscultación de la deflexión realizan la medida bien de la deflexión

producida por la carga transmitida a través de las ruedas gemelas de un camión cargado con 13 t

(como por ejemplo, el Curviámetro) o bien analizan la respuesta del firme, por medio de sensores de

velocidad, a un impacto provocado por la caída de una masa desde vehículos parados como es el

caso del deflectómetro tipo impacto o F.W.D..

Dentro de los distintos equipos de auscultación automáticos existentes se describen a continuación

las características principales de éstos ordenados de menor a mayor velocidad en la toma de datos.

El deflectómetro de impacto es un equipo puntual de medida de la deflexión, que realiza el ensayosituándose en cada punto elegido, constituido por un sistema que deja caer una masa, provocando un

impacto sobre un sistema de amortiguamiento elástico.

Con este sistema se consigue generar una onda de carga sobre el pavimento que debe simular la

onda generada por el paso de un eje en movimiento y se calcula mediante una serie de sensores,

que miden las velocidades verticales que se producen en el firme, la deformación provocada por la

onda de carga generada.



Fig. 10: DEFLECTÓMETRO DE IMPACTO

Por su parte el equipo de medida curviámetro se encuentra montado sobre un camión con distancia

entre ejes de 5 m, cuyo eje gemelo trasero está lastrado con una carga que se puede ajustar a

voluntad hasta 13 t, siendo ésta la carga utilizada en España.

En cada punto se determina la deformada del firme sobre una longitud de 4 m con 100 registros de

muestreo. De éstos, 3 m corresponden a la parte posterior del camión, por detrás del eje trasero,

donde no hay influencia de la rueda delantera.

Aunque se registra todo el cuenco de deflexión, como parámetros principales se presentan la

deflexión en el punto de mayor deformada, el radio de curvatura en dicho punto y la anchura de la

deformada, que se define como la distancia entre sus puntos de inflexión.

Fig. 11: EQUIPO CURVIÁMETRO



La medida se realiza por medio de una cadena en forma de oruga que gira a una velocidad

sincronizada con el vehículo. Sobre esta cadena, que se posiciona entre las ruedas gemelas

derechas traseras, están instalados tres sensores de medida tipo geófono. La cadena tiene una

longitud de 15 m y los geófonos están equiespaciados 5 m.

Cabe destacar que en amplias redes de carreteras el curviámetro cumple el objetivo esencial de

medir la deflexión con mucha precisión a intervalos de 5 m, permitiendo el cálculo de las deflexiones

características por zonas homogéneas de deflexión y obteniendo al mismo tiempo el radio de

curvatura en el punto de la deflexión máxima y otros índices asociados al radio de curvatura de la

deflexión.

Realmente se puede alcanzar una alta precisión en la planificación y en el establecimiento del orden

de prioridades de actuación, ya que en estas condiciones de auscultación las zonas seleccionadas

para la conservación pueden ser perfectamente identificadas y localizadas. La sensibilidad de la

medida permite también utilizar la deflexión como un indicador de calidad al poder diferenciar distintas

condiciones estructurales.

En general, el equipo curviámetro incorpora el sistema de medida en la rodada derecha,

habitualmente la más deteriorada. No obstante, también existen equipos curviámetro que incorporan

dicho sistema de medida en la rodada izquierda. Estos últimos se han diseñado para la auscultación

específica de algunas secciones transversales de firme muy particulares, así como para su utilización

en redes de países con circulación a la izquierda.

2.4.- Inspección automática de degradaciones

El tipo, la extensión y la gravedad de la fisuración de un firme es uno de los datos esenciales para suconservación y rehabilitación. Los datos de fisuración permiten caracterizar el estado del firme y

diagnosticar cuál puede ser la causa del deterioro superficial. En algunos casos la inspección visual

con la deflexión puede ser determinante en la elección de la solución de rehabilitación más adecuada.

Hasta hace muy pocos años la recogida de datos se realizaba normalmente de forma manual.

Actualmente en España se han realizado importantes esfuerzos de desarrollo y estandarización

siendo fruto de ello la existencia de equipos y sistemas capaces de analizar la información de forma



automática. La recogida de datos automática es muy interesante ya que permite un óptimo

aprovechamiento de la información y una menor influencia de la subjetividad humana.

La dificultad en la inspección automática se centra actualmente en la gestión del alto volumen de

imágenes de muy alta resolución que se generan y en el tratamiento de las imágenes para

automatizar el procedimiento de identificación de fisuras. Los problemas de iluminación y de calidad

de la imagen de los primeros sistemas, ya se han resuelto con las cámaras lineales con

compensación láser de la iluminación que evitan sombras e iluminan de forma homogénea.

Fig. 12: EJEMPLO IMÁGENES OBTENIDAS

Los sistemas láser están compuestos de 2 cámaras lineales de alta resolución y láseres configurados

para obtener una imagen transversal completa del carril con un ancho de hasta 4 m. Las secciones

transversales cuentan con una resolución de 1 mm y la velocidad de medida del equipo puede ser

superior a 100 km/h.



Fig. 13: ESQUEMA DEL SISTEMA DE REGISTRO CON ILUMINACIÓN LÁSER

Este tipo de sistemas de registro de imágenes está diseñado para incrementar el contraste y la

visibilidad de las fisuras transversales y longitudinales más pequeñas del pavimento. Al disponer de

proyectores láseres lineales de alta potencia puede operar a plena luz del día ya que no está afectado

por las variaciones ambientales de luminosidad o la presencia de sombras de objetos próximos a la

carretera, estructuras o las propias del equipo de medida.

Frente a otros sistemas de visión estos equipos son además compactos y se pueden incorporar en

otros equipos de medida ya que no requieren un consumo excepcional de energía para iluminar.

Además el ángulo de incidencia del sistema de iluminación incrementa la visibilidad de las pequeñas

fisuras utilizando las sombras proyectadas. El sistema también forma un pequeño ángulo sobre la

perpendicular del sentido de avance del vehículo, con lo que se consigue un mayor contraste de las

fisuras transversales.

En general la experiencia de realizar la inspección visual con equipos automáticos de alto rendimiento

indica que es primordial tener Planes de Aseguramiento de la Calidad de la información y controles

de calibración rigurosos para homogeneizar resultados de distintos equipos y frente a la inspección

visual no automatizada.

Para la aplicación de índices de fisuración con cálculo automático que puedan servir de indicadores,

se han hecho recomendaciones a nivel internacional con objeto de mejorar, desarrollar y aplicar

nuevos métodos.

3.- ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE LA AUSCULTACIÓN

Como resultado de la inspección sistemática con equipos de alto rendimiento se obtienen unos

índices o parámetros (IRI, CRT, deflexión, etc.) que son los que mantienen vivos los sistemas de

gestión y explotación de carreteras. Estos parámetros pueden directamente analizarse de acuerdo a

unos límites o valores preestablecidos, por lo que sirven para el diagnóstico de los firmes de una Red,

es decir, se pueden utilizar directamente como indicadores de estado.



Por tanto, frente a las nuevas tendencias en la conservación de carreteras dirigidas en el sentido de

desarrollar una gestión de la conservación basada en múltiples indicadores, la utilización de los

índices que se adquieren con los equipos de auscultación e inspección de alto rendimiento es

bastante evidente e inmediata. Además, estos indicadores calculados a partir de los equipos de

auscultación citados (regularidad, deflexiones, CRT, etc.) son objetivos y permiten ser utilizados como

medida de la calidad del servicio asegurando que se mantengan las condiciones de viabilidad,

seguridad, comodidad, etc.

Existen varios ejemplos en las administraciones españolas de contratos en los que se aplica este tipo

de gestión a los firmes y pavimentos, siendo los recientes Pliegos de Prescripciones Técnicas de los

“Contratos de Concesión de Obras Públicas para la Conservación y Explotación” de los distintos

tramos de autovías de primera generación de la Dirección General de Carreteras del Ministerio de

Fomento, los que han supuesto la implantación definitiva de estos sistemas de gestión por

indicadores en España.

Estos contratos están regidos por el grado de cumplimiento de los indicadores establecidos en los

Pliegos de Prescripciones Técnicas. Se fijan unos umbrales mínimos de cumplimiento para dichos

indicadores, y en caso de no ser satisfechos en algún momento determinado, la empresa

concesionaria deberá acometer las actuaciones necesarias para su adecuación en el plazo de

actuación definido en cada indicador.

Se establecen correcciones a la baja o al alza en función del grado de cumplimiento de cada

indicador, lo que permite el cálculo del factor de corrección de la tarifa base del año a percibir por el

concesionario (empresa u organismo adjudicatario de los trabajos). Las correcciones en cualquier

caso sí que aplican criterios objetivos de evaluación de los indicadores.

Los indicadores obtenidos mediante la auscultación con equipos de alto rendimiento permiten realizar

un seguimiento sencillo y programado de la evolución a lo largo del tiempo, lo que permite optimizar

el ciclo de vida de un firme y prever cuándo puede alcanzarse el agotamiento. Cabe señalar que los

indicadores de deterioro del firme propiamente dicho variarán muy lentamente durante los primeros

años, siempre que los estándares de calidad se hayan cumplido durante la construcción, y

exponencialmente cuando la carretera tenga más edad, por eso se necesitarán indicadores



individuales o combinados que puedan ser lo suficientemente sensibles a ligeros cambios para poder

monitorizar una red moderna de carreteras.

3.1.- Tratamiento de resultados

El análisis de los resultados de la auscultación pasa, en primer término, por realizar un proceso

automático de las medidas que permita tratarlas estadísticamente, disponiendo también de sistemas

de visualización de los valores individuales, como el que se presenta en la Fig.: 14.

Sobre algunos parámetros como el IRI o el CRT, el tratamiento previo del conjunto de datos de un

tramo, carretera o Red para la utilización de indicadores o valorar su estado puede consistir,

sencillamente, en calcular medias cada determinada longitud, medias móviles y en detectar zonas

que sobrepasen unos umbrales de comportamiento.

Fig. 14: PROGRAMA DE TRATAMIENTO DE DEFLEXIONES

En el caso de las deflexiones, sin embargo, es más apropiado realizar una tramificación en zonas

homogéneas en deflexión que presenten características de una población con distribución normal.



Con el objeto de realizar un análisis en zonas homogéneas, a partir de los datos obtenidos con

equipos de alto rendimiento, se han desarrollado varios algoritmos que realizan dicho corte de forma

automática. Sin entrar en una descripción detallada de estos algoritmos, los métodos de cálculo

dividen zonas en función de la varianza y una vez separadas, comprueban si cada una de las zonas

contiguas es una población normal. Si la zona no responde adecuadamente al test de homogeneidad

se reinicia el proceso de corte.

Las zonas homogéneas en deflexión deben cumplir los criterios recogidos en el Anejo 3 “Guía para el

estudio de las deflexiones en firmes de pavimento bituminoso” de la Norma Española 6.3 IC

“Rehabilitación de firmes”.

Con la tramificación se obtiene la base para analizar la evolución de la deflexión con el tráfico y

permite evaluar cuáles son las actuaciones necesarias para mantener la calidad del patrimonio de los

firmes de que se dispone, con la mejor relación coste-efectividad.

3.2.- Elaboración de bases de datos y cartografía

Básicamente cuando se dispone de un sistema para registrar regularmente los datos de estado de las

carreteras de una Red, con los parámetros a medir claramente definidos y con una periodicidad muy

establecida como para poder utilizarlos como indicadores de calidad de la conservación y

mantenimiento, es necesario contar con una base de datos que ordene y almacene objetivamente los

datos recogidos durante la auscultación.

La base de datos debe establecer una adecuada relación entre las entradas de los diferentes equipos

de auscultación y la segmentación y referenciación, que será esencial si se quieren explotar los datos

como indicadores de calidad, ya que, además, hoy en día la entrada de datos está asociada a lacoordenada geográfica tomada por el GPS de los equipos de auscultación. La Red debe estar

segmentada o muy bien referenciada para que cada punto de la Red sea un solo registro en la base

de datos.

Normalmente las bases de datos que se utilizan para gestionar la información proporcionada por las

auscultaciones de una Red de carreteras suelen ser estándar. Sin embargo, hay que considerar el

importante tamaño que puede llegar a tener una base de datos de los parámetros de una Red, en la



que se deben almacenar por un lado los datos previos de inventario y por otro los datos de las

inspecciones de los distintos índices junto con otra información adicional necesaria como por ejemplo,

la temperatura del pavimento en cada punto de medida de la deflexión.

Si además se quiere considerar la evolución de los indicadores, la base de datos debe almacenar los

datos de anteriores campañas de auscultación para poder analizar la evolución de los mismos a lo

largo del tiempo. Actualmente también se registran y almacenan imágenes asociadas a cada medida,

e incluso en el caso de la inspección de la fisuración las imágenes son de muy alta resolución y con

un muestreo lineal en continuo o múltiples imágenes con intervalos cortos. En general la base de

datos se personaliza para que se puedan realizar consultas filtradas, análisis o informes de

resultados.

En cuanto a la presentación de resultados, una vez procesados y tramificados los datos obtenidos, la

gestión cartográfica de la información se realiza por medio de Sistemas de Información Geográfica.

El gran interés de estos sistemas reside en su capacidad para simplificar datos y análisis de difícil

lectura mediante imágenes gráficas que agilizan la comprensión de la información.

Para la asociación de los datos de auscultación a la Red se utiliza la técnica de segmentación

dinámica de la cuál disponen algunos Sistemas de Información Geográfica y que permite asociar

múltiples conjuntos de atributos a cualquier porción de un elemento lineal (carretera).

Fig. 15: EJEMPLO DE CARTOGRAFÍA DE DEFLEXIONES



En la cartografía generada final se ejecuta una separación por umbrales de cada parámetro

auscultado utilizando códigos de color para los tramos que están entre un umbral y otro.

De esta forma visual se puede valorar rápidamente el estado en el que se encuentra la Red

atendiendo al indicador representado.



CONCLUSIONES

La auscultación y la medida de los indicadores son una herramienta esencial para la gestión de las

carreteras, ya que permiten establecer las necesidades de actuación para mantener la calidad óptima

de los pavimentos de una Red.

Tradicionalmente los firmes de una Red se han gestionado gracias al criterio y experiencia de los

técnicos responsables de la misma, mediante la inspección visual del firme, y en ocasiones ayudados

por algunos ensayos puntuales.

No obstante, a medida que el número de kilómetros de la Red y el tráfico que por ella circula se han

ido incrementando, las necesidades de sistemas que ayuden a la programación de las actuaciones de

conservación han ido creciendo. Resulta necesario priorizar determinadas actuaciones ya que los

presupuestos no pueden cubrir todas las necesidades de reparación y mantenimiento.

Una vez finalizada la construcción de los firmes, que suponen el mayor capital invertido en

infraestructuras, las operaciones de mantenimiento en una Red relativamente grande significan

complejas decisiones para definir cómo, cuándo y dónde actuar, permitiendo mantener unos niveles

determinados de calidad y seguridad, además de resultar viablemente económicas. Esto conlleva la

aplicación de una conservación preventiva de los firmes, que permita optimizar los recursos e

inversiones.

Los parámetros que se controlan son los que atienden tanto a la seguridad y comodidad de los

usuarios como a las características estructurales del firme. Estas características estructurales

determinan su durabilidad, por lo que es necesario realizar un seguimiento periódico que permita

comprobar la existencia o no de desviaciones respecto a la vida residual teórica del firme proyectadainicialmente.

Para garantizar la auscultación y seguimiento de los parámetros característicos del firme es

imprescindible la utilización de equipos de alto rendimiento. El principal objetivo es poder medir con

suficiente precisión y con la menor ocupación de la vía posible durante la auscultación. Los equipos

de alto rendimiento proporcionan un mayor número de datos, aumentando el grado de confianza en la



fiabilidad de los resultados; asimismo los rendimientos elevados permiten disminuir los costes

directos e indirectos de la auscultación por kilómetro de Red.

La programación de las actuaciones de conservación y rehabilitación de los pavimentos se debe

realizar combinando varios indicadores, por lo que es necesaria la utilización de programas

informáticos muy orientados a la gestión y explotación, desarrollados con criterios ingenieriles. Las

aplicaciones y sistemas deben permitir interactuar rápidamente sobre los indicadores según el tipo de

carreteras y que se actualicen con las distintas campañas de auscultación. De igual manera los

programas de rehabilitación deben trabajar con los datos obtenidos durante la construcción en los

pavimentos, la evolución de los indicadores medidos en las distintas campañas de auscultación

periódicas y considerando la acumulación a origen de las cargas soportadas.

Por lo tanto, disponer de sistemas de Auscultación-Almacenamiento-Explotación y Gestión, realmente

ayuda a planificar y programar en el tiempo las actuaciones de rehabilitación de las características

tanto estructurales como superficiales del firme, por lo que disponer de una base de datos, bien

gestionada y actualizada, es esencial para una buena gestión de los firmes de una Red.



REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Rehabilitación de firmes. Instrucción de carreteras. Norma 6.3-IC. Dirección General de Carreteras.

Ministerio de Fomento. Madrid (2003).

Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3). Dirección

General de Carreteras. Ministerio de Fomento. Madrid. (versión actualizada).

Automated Pavement cracking assessment equipment – State of the Art. PIARC Technical Committee

on Surface Characteristics (C1) AIPCR (2003).

A conceptual performance indicator framework for the Road Sector. PIARC Technical Committee on

Performance of Road Administrations (C15) AIPCR (2004).

El proyecto Format de conservación totalmente optimizada de carreteras. F. Sinis. Ingeniería Civil

n-133 (2004).

Gestión de la conservación con equipos de alto rendimiento. J. A. Ramos et al. IX Jornadas de

Conservación de Carreteras. Salamanca 15-18 de Junio 2004.

Revisión del estado del arte en los sistemas de gestión de firmes. J. Carreras et al. IX Jornadas de


Programación de operaciones de conservación por Indicadores. C. Casas IX Jornadas de


COST 325 New Road Monitoring Equipment and Methods Final Report of the action.

COST 324 Long Term Performance of Road Pavements Final Report of the action.

Regularidad Superficial y Técnicas de Medida F. Achútegui. II jornadas sobre características

superficiales de los pavimentos. Madrid 1996.

Indicadores de Regularidad Superficial y aplicaciones. I. Sánchez. II jornadas sobre características

superficiales de los pavimentos. Madrid 1996.

Resistencia al deslizamiento y la textura. Técnicas de medida I. Sánchez. II jornadas sobre

características superficiales de los pavimentos. Madrid 1996.

Optimización del análisis de las deflexiones en los proyectos. J. De Hita. Jornada sobre rehabilitación

con pavimentos asfálticos. Intevia. Madrid Noviembre 2004.

NLT-333: “Medida de las deflexiones del firme con curviámetro”. Centro de estudios y

experimentación de obras públicas – CEDEX, 2006.

NLT-336: “Determinación de la resistencia al deslizamiento con el equipo de medida del rozamiento

transversal”. Centro de estudios y experimentación de obras públicas – CEDEX, 1992.



Guía para la realización de la inspección visual de firmes. Orden Circular 9/2002 sobre rehabilitación

de firmes. Madrid: Dirección General de Carreteras. Ministerio de Fomento. Madrid (2002).

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