Investigación y aplicaciones de pavimentos de las vías

INVESTIGACIÓN Y APLICACIONES DE PAVIMENTOS DE LAS
VÍAS PÚBLICAS EN GUADALAJARA
Ing. Enrique de Jesús Bravo
SURFAX S.A. de C.V.
Introducción
El municipio de Guadalajara con toda su complejidad estructural y de servicios, plantea un
reto y una responsabilidad de grandes dimensiones, en lo que concierne primordialmente a
algunos puntos especialmente sensibles a los habitantes de esta ciudad, como son los
pavimentos en las vías públicas del municipio.
Considerando que la mayoría de los pavimentos de la metrópoli han agotado o están por
agotar su vida útil y requieren la aplicación de un mantenimiento constante, que garanticen
una circulación cómoda, rápida y segura en beneficio de la ciudadanía.
Además, se tiene que tomar en cuenta que la distribución de los recursos económicos a los
ayuntamientos se ve afectado año con año, por el comportamiento económico a nivel
nacional.
Plantea una tarea difícil y compleja el poder llevar a cabo las soluciones a las necesidades
que representan manejar un Ayuntamiento como lo es el municipio de Guadalajara.
Antecedentes
El municipio cuenta con 27'216,000.00 de metros cuadrados de pavimentos, de los cuales el
47% son de concreto hidráulico y el 42% de concreto asfáltico, el 1% restante se compone
de calles con adoquín empedrados y terracerías.
En donde los pavimentos asfálticos son superficies por lo general compuestas por asfaltos
antiguos y que soportan cada vez más un tráfico intenso, y los que presentan mayor número
de problemas durante el año.
Los baches en la ciudad de Guadalajara, requieren de mucho esfuerzo y trabajo por parte del
personal que integra el Departamento de Conservación, para mantener las superficies de
rodamiento, en condiciones aceptables para la población.
Este problema se agudiza durante las épocas de lluvia, en donde la aparición de incrementa
hasta en un 50%, consecuencia de contar con pavimentos asfálticos oxidados y viejos.
En el municipio las labores de reparación de baches se llevan a cabo con la adquisición de
mezclas asfálticas en caliente, elaboradas por empresas del sector privado, reparando
anualmente alrededor de 200,000 baches, con personal y equipo propio del Ayuntamiento.
Propuestas
La Dirección de Bacheo y Pavimentos, de la Dirección General de Servicios Municipales,
inició una serie de investigaciones e implementaciones de procesos y sistemas, que
permitirán poco a poco solucionar y satisfacer las demandas de la ciudadanía.
Los puntos a comentar ante ustedes, tienen sólo el propósito de compartir las experiencias
obtenidas en dos años y medio de labores, y enriquecerlas con otras que se planteen, en
este Primer Congreso Nacional.
Para poder responder a las demandas de los habitantes y evitar molestias, sobre todo en los
meses de lluvia, la Dirección de Bacheo y Pavimentos implementó:
1. El uso de productos que permitieron hacer frente al problema de los baches,
disminuyendo la incidencia de éstos.
2. La elaboración y uso de mezclas asfálticas estabilizadas con fibras.
3. Un laboratorio de control de calidad e investigación.
4. Un Sistema de Administración de Pavimentos.
De estos cuatro puntos se comentará lo más relevante de cada uno de ellos.
1. Uso de nuevos materiales para la conservación preventiva a los pavimentos
El primero es un sellador asfáltico, el cual permite retrasar el deterioro y aumenta el tiempo
de servicio de los pavimentos de 1 a 2 años, dependiendo del peso y aforo vehicular, así
como los daños que presenta la superficie de rodamiento.
En diversos estudios sobre la variación del estado de los pavimentos, se ha encontrado que
el no sellar las grietas en forma adecuada y oportuna provoca la infiltración de agua,
deteriorando las calles y avenidas.
El sellador al aplicarlo, penetra por las grietas hasta el fondo de ellas rellenándolas de abajo
hacia arriba, reafianzando las partes sueltas de la base, trabajando como riego de
impregnación.
Y funciona Como riego de liga, adhiriendo las partes sueltas de la carpeta nuevamente a la
base, incrementando la impermebilidad de la superficie de rodamiento.
Este producto al aplicarlo sobre la superficie de rodamiento de calles y avenidas, ha reducido
de un 90% a un 95% la aparición de baches.
Permitiendo prolongar la vida útil de la superficie de rodamiento en 37 calles y avenidas del
municipio, para un total de 260,000 metros cuadrados.
El segundo producto es una mezcla en frío, que por sus características de plasticidad,
adherencia e impermeabilidad permiten realizar la reparación de los baches en días con
lluvia, evitando el paro de las actividades del Departamento de Conservación en la época de
tormentas.
No requiere el uso de riego de liga, se puede almacenar hasta por un año, e incrementa la
rapidez en la reparación de los baches, además de ser un producto ecológico.
Sin embargo por su elevado costo, esta Dirección solo lo utiliza para atender las
emergencias que se presentan en la época de lluvia, con un resultado del 100%, ya que los
baches reparados con este producto permanecen en buenas condiciones.
A la fecha la Dirección ha adquirido 55 toneladas, realizando la reparación de 450 acciones,
entre baches, cepas, y hundimientos.
2. Uso de pavimentos con mezclas estabilizadas con fibra
En México, PEMEX es la única empresa que elabora y produce el cemento asfáltico, materia
prima para elaborar las mezclas.
A partir del cambio a AC-20 en 1996, y con el propósito de disminuir el deterioro ambiental en
el territorio nacional, ha ocasionado que los pavimentos disminuyan su característica de
pavimentos flexibles, debido a la dureza del cemento asfáltico.
Esto, además de incrementar un control mayor en la elaboración de las mezclas por parte de
las empresas productoras, ya que al no tener cuidado con las temperaturas de fabricación,
puede ocasionar que disminuyan las expectativas de vida útil de los pavimentos flexibles.
Claro está que a lo anterior deberá de sumarse que en la actualidad los requerimientos de
tránsito y carga vehicular han aumentado considerablemente, situación que ha provocado la
búsqueda de tener modificadores del cemento asfáltico, lo cual se logra modificando los
asfaltos o estabilizando las mezclas, esto además de lograr un mejor comportamiento
general de las mezclas asfálticas.
Existen en la actualidad polímeros, fibras minerales y fibras celulósicas de origen vegetal, de
diferentes tipos y calidades, que permiten diseñar carpetas que reducen los costos de
mantenimiento debido a un mayor ciclo de vida útil.
El municipio de Guadalajara dentro de su Programa Anual de Mantenimiento a los
Pavimentos, y después de haber realizado una serie de pruebas, concluyó factible la
utilización de fibras de origen vegetal para estabilizar las carpetas asfálticas.
Aún falta mucho por realizar en el campo de la investigación para obtener mezclas con
calidad, sin embargo se ha iniciado el camino en este sentido, y que finalmente beneficiará al
usuario final que es el ciudadano, habitante de las grandes, medianas y pequeñas urbes de
nuestra Nación, y que requiere de vías de comunicación más rápidas, seguras y cómodas.
A la fecha el Ayuntamiento de Guadalajara en la administración de 1998 - 2000, ha invertido
un total de $45 000,000.00 (cuarenta y cinco millones de pesos 00/100 M.N.), para rehabilitar
cerca de 3 000,000 de metros cuadrados de calles y avenidas.
Aplicando los siguientes tipos de mantenimiento:
a.
b.
c.
d.
Sellado de juntas (calafateo).
Bacheo y sello slurry tipo III.
Reencarpetados de 2.5 a 3.0 cm de espesor compacto.
Desbastados de 5.0 cm de espesor promedio y reencarpetados de 2.5 a 3.0 cm de
espesor compacto.
En donde solo en los desbastados y reencarpetados se ha invertido alrededor de $25
000,000.00 (Veinticinco millones de pesos 00/100 M.N.), rehabilitando un total de 565,000
metros cuadrados de calles y avenidas.
Utilizando mezclas asfálticas estabilizadas con fibras celulósicas de origen vegetal.
Aplicando las características de éstas mezclas se obtiene una estructura que transfiere la
carga grano a grano ayudando a disipar el impacto al subsuelo, logrando una mayor
resistencia al desgaste y a la deformación.
Además la fibra actúa como ligante, manteniendo una alta viscosidad, evitando el drenado
del cemento asfáltico durante el almacenamiento, transporte y al tender la carpeta,
permitiendo incrementar el contenido de cemento asfáltico, lo cual ocasiona una capa más
gruesa alrededor de cada agregado pétreo, inhibiendo la oxidación, penetración de la
humedad y los desprendimientos de los agregados.
La experiencia en otros países al aplicar pavimentos estabilizados con fibras, muestra una
duración de aproximadamente el 30% al 50% más, que los métodos tradicionales usados
para pavimentar.
Se tienen reportes del Departamento de Transporte de Georgia, en Estados Unidos, en
donde informan que se reduce en un 40% los costos de mantenimiento a los pavimentos,
utilizando este tipo de mezclas.
Sin llegar a comparar la tecnología y experiencia de los países europeos como Alemania o
Francia, así como nuestro vecino los Estados Unidos, donde es superior la aplicación de
recursos en la investigación y mejoramiento de cualquier sistema de mantenimiento
preventivo, aquí en México se ha iniciado el uso de los polímeros, fibras minerales y fibras
vegetales para garantizar la calidad y la vida útil de los pavimentos.
Los impactos sociales observados por la ciudadanía al transitar por calles o avenidas con
este tipo de superficie de rodamiento, han sido la reducción del ruido de rodadura, el
incremento de seguridad debido a la reducción de accidentes viales, así como la comodidad
y confort al manejar.
Entre las ventajas técnicas se puede mencionar un incremento en la flexibilidad de las
mezclas asfálticas, menores desprendimientos ocasionando menos baches, incremento en la
permeabilidad y una mayor capacidad de carga, provocando una mayor vida útil y una
disminución de los costos de mantenimiento.
Todo este desarrollo en la mejora de las mezclas asfálticas, permitirá la obtención de nuevos
caminos con los que hacer frente a las exigencias y condicionantes que hoy se dan en
nuestras vías de comunicación.
3. Implementación de un Laboratorio de Control de Calidad
Como ya se mencionó anteriormente, el municipio de Guadalajara cuenta con pavimentos de
concreto hidráulico y concreto asfáltico, particularmente los pavimentos asfálticos en nuestra
ciudad presentan desgastes severos, fallas estructurales y pérdida de la rasante, lo anterior
debido a la falta de un mantenimiento constante y muchas de ellos ya sobrepasaron su vida
útil. Además del incremento en el aforo y peso vehicular, situación totalmente diferente a la
actual de cuando fueron diseñados los diferentes tipos de pavimentos que integran la red vial
del municipio.
Por lo anterior se decidió implementar un Laboratorio de Control de Calidad, el cual brindará
apoyo de la siguiente manera:
a.- Llevar a cabo la verificación y control de calidad de los materiales adquiridos por parte del
Ayuntamiento, y que son suministrados por diferentes proveedores, para realizar el
mantenimiento de los pavimentos.
Además de controlar y verificar la calidad de los procesos y materiales que utilizan las
empresas del sector privado, que tienen suscrito algún contrato de obra pública de
mantenimiento, con el Ayuntamiento.
Revisando que lo anterior cumpla con las especificaciones establecidas por la Dirección de
Bacheo y Pavimentos.
Además de apoyar en la toma de decisiones al especificar que tipo de tratamiento deberá de
aplicarse a la superficie de rodamiento, de los pavimentos que se programen dentro del
programa de mantenimiento anual.
b.- La investigación y aplicación de métodos, materiales y sistemas constructivos, que se
puedan aplicar para el mantenimiento de los pavimentos que integran la red vial de la ciudad
de Guadalajara.
Tomando las experiencias de otros países, donde se ha desarrollado tecnología de punta en
la conservación de los pavimentos, llevando a cabo la aplicación y monitoreo de mezclas
estabilizadas o modificas con polímeros, fibras minerales y fibras vegetales.
Verificando la factibilidad de poder aplicar en la Ciudad algún tipo de estas mezclas, tomando
en cuenta los costos, aprovechamiento del producto y los beneficios finales que se
obtendrían.
El Ayuntamiento de Guadalajara lleva invertido alrededor de $250,000.00 (Doscientos
cincuenta mil pesos 00/100 M.N.), en la compra de equipo y adecuación del área para la
instalación del laboratorio.
Éste, esta a cargo de la Dirección de Bacheo y Pavimentos, y con el cual se pueden aplicar
diversas pruebas para verificar la calidad y características de las terracerías, concretos
asfálticos y concretos hidráulicos.
Además se han realizado diversas pruebas comparativas de mezclas asfálticas para
determinar la influencia de las fibras minerales y vegetales.
Pruebas comparativas de mezclas asfálticas utilizando el método Marshall con asfalto AC-20
sin modificar y modificado.
Análisis de calidad y composición granulométrica de los materiales pétreos.
Así como también pruebas de campo de mezclas estabilizadas o modificadas.
Permitiendo al Ayuntamiento mejorar la calidad de los procedimientos utilizados en la
manutención de las calles y avenidas, evitando la aparición de los molestos baches durante
los temporales de lluvia que se presentan año con año.
Aunado a lo anterior se pretende obtener la certificación bajo la norma ISO-9003, para lo cual
se está trabajando para lograr el objetivo fijado.
4. Implementación del Sistema de Administración de Pavimentos
Finalmente la Dirección inició la creación e implementación de una base de datos de los
pavimentos que constituyen la red vial del municipio, denominado S.A.P.
El S.A.P. son los datos organizados de los pavimentos, que ponderados pueden proporcionar
el índice de la condición de cada vía pública, para la toma de decisiones eficientes apoyadas
en una base certera y confiable.
El sistema de evaluación de pavimentos consiste en captar datos que se integran a un
sistema matemático de ponderación, en el que se obtienen índices de la condición real de
estas superficies.
Cada índice está asociado a una o varias respuestas para esa condición que pueden ir de la
no-acción, pasando por soluciones simples, mantenimientos formales, hasta la
reconstrucción, considerando en cada caso el costo financiero de cada acción particular y
como interactúa esto en todo el conjunto de vías públicas que contiene el sistema.
El sistema se maneja por medio de sistemas de cómputo en donde se vincula una base de
datos a un sistema de cartografía digital, en donde previamente definida la calle en particular
se podrá obtener el índice de la condición del pavimento.
La primera etapa consistió en realizar un censo de los pavimentos que integran la red vial del
municipio, considerando los siguientes datos para integrar la base de datos:
a.
Se clasificó las calles y avenidas por jerarquía vial, desde la más importantes hasta las
calles pequeñas.
b.
Se clasificó por tipo de pavimento tomando como base la composición de la superficie
de rodamiento, si ésta es de concreto hidráulico, asfáltico, adoquín, empedrados,
zampeados y terracerías.
c.
Se definió el área en metros cuadrados.
d.
El porcentaje y tipo de de las deficiencias que presentaron los pavimentos al momento
de realizar el censo.
e.
Se tomo encuentra el volumen y la composición del tránsito, valorando los aforos de los
principales cruceros.
f.
La calificación del servicio que da el usuario a la vía, qué tan cómodo o molesto resulta
transitar.
La segunda etapa consistió en vincular la base de datos obtenida con los datos del censo, a
un sistema geográfico, y ponderar matemáticamente los datos, para obtener el índice de la
condición real de las superficies de rodamiento.
Y por último, etapa que está en proceso es obtener la evaluación de los pavimentos tomando
encuentra los siguientes aspectos:
a.
Definir la edad del pavimento.
b.
Evaluar la estructura del pavimento, mediante pruebas no destructivas o sondeos.
Una vez terminada la implementación del Sistema de Administración de Pavimentos (S.A.P.),
nos dará la posibilidad de generar en forma más eficiente los proyectos de obra nueva y de
mantenimiento, optimizar los recursos municipales, garantizar una circulación cómoda y
programar eficientemente los trabajos de conservación.
Conclusión
En la actualidad en cualquier ciudad se presenta el reto de ofrecer mejores servicios a la
ciudadanía, administrando los recursos económicos en forma más eficiente por parte de las
autoridades encargadas de regular y manejar los municipios.
Es una responsabilidad que debe de tomarse con una actitud honesta, planeada y con
calidad.
Guadalajara, la segunda ciudad de importancia en el país, representa el ser una metrópoli
líder en la implementación de nuevas tecnologías que garanticen pavimentos en donde se
circule cómodamente, en beneficio del ciudadano, con programas de mantenimiento
preventivo encaminados a establecer una tendencia de calidad, en avenidas y calles del
municipio.
Y no solo el realizar actividades de bacheo, que únicamente corrigen en forma momentánea
la falla, desfigurando poco a poco la superficie de rodamiento, en decremento de la
comodidad y seguridad de los habitantes que utilizan las diferentes rutas viales de la ciudad.
Pensamos y estamos seguros que implementar sistemas nuevos, conlleva una
responsabilidad por parte de todos los involucrados, y que este tipo de eventos permitirá la
comunicación y transferencia de experiencias en este sentido, mejorando la calidad de
nuestras superficies de rodamiento que integran las diferentes redes viales de cada uno de
los municipios.