1. introducción. - Tesis

1. INTRODUCCIÓN.
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CAPÍTULO 1:
INTRODUCCIÓN.
1.1. ANTECEDENTES GENERALES.
Hoy en día el pavimento asfáltico es la alternativa de uso mayoritario en la infraestructura
vial chilena, razón por la cual es importante conocer y estar al tanto de nuevos avances que
permitan incrementar la vida útil y la calidad de él. Es por este motivo que en los últimos años se
ha puesto mucho énfasis en profundizar más acerca del conocimiento de los materiales y mezclas
que componen la estructura de pavimento.
Como consecuencia de que el ligante asfáltico es un material muy susceptible a las
variaciones térmicas, es necesario que los ensayos utilizados para clasificarlo indiquen
condiciones específicas de temperatura. Contrario a esto, los métodos más utilizados en nuestro
país para la clasificación de ligantes asfálticos se efectúan bajo condiciones arbitrarias, las cuales
no necesariamente representan lo ocurrido en terreno y además no miden propiedades básicas o
de comportamiento del producto.
Frente a esta situación es que surge la necesidad de implementar un sistema que determine
adecuadamente las características fundamentales del material, que defina los requisitos mínimos
de asfalto en cuanto a sus propiedades reológicas y a las temperaturas a las que estará expuesto
durante su vida útil. Así nace la idea de implementar las especificaciones SUPERPAVE, creadas
por el programa SHRP (Strategic Highway Research Program) que en español se define como el
Programa Estratégico de Investigación de Carreteras, desarrollado entre 1987 y 1993 en los
Estados Unidos.
SUPERPAVE
(SUperior
PERformance
Asphalt
PAVEments)
incluye
nuevas
especificaciones para asfalto y agregado, un nuevo método de diseño para mezclas asfálticas en
caliente y un modelo de predicción del comportamiento de pavimentos asfálticos. En él los
ligantes son clasificados dentro de un rango de temperatura en el cual el pavimento poseería
propiedades físicas adecuadas, para asegurar así un buen comportamiento frente a las formas de
falla asociadas a la calidad del ligante. Por ende, es importante el determinar las temperaturas
extremas a las cuales estará sometido el pavimento asfáltico de acuerdo a su ubicación
geográfica.
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1.2. OBJETIVOS.
El principal objetivo de este trabajo es caracterizar la variable temperatura de los
pavimentos asfálticos. Para ello se realizará un estudio en diversas ciudades de Chile,
comprendidas en el tramo Santiago y Los Ángeles, a modo de establecer una sectorización de
acuerdo a temperaturas, para la posterior recomendación de un ligante asfáltico de acuerdo a la
clasificación SUPERPAVE.
También se analizará la relación existente entre el relieve chileno que presenta el sector en
estudio y la elección de un cierto tipo de ligante asfáltico, identificándose aquellas ciudades que
presentan un comportamiento térmico diferente al que debiera presentar de acuerdo a su
ubicación geográfica (ej: Chillán).
Por último, se considerará una recomendación específica para vías de tránsito lento y/o muy
pesados (ej: corredores del Transantiago).
1.3. ALCANCES.
Para cumplir con los objetivos mencionados en primera instancia se efectuará la
recopilación de información climatológica de Estaciones meteorológicas de Chile situadas en la
zona de estudio, aplicando posteriormente las ecuaciones SUPERPAVE para transformar los
datos a temperatura de pavimento.
A continuación se asignará un grado de desempeño PG (Performance Grade), que indicará
el rango de temperaturas admisibles en el cual el pavimento presentaría propiedades físicas
adecuadas, de acuerdo a las condiciones del sector.
Es importante mencionar que esta investigación se realizó para las características del sector
en estudio, por lo que no es recomendable la extrapolación para el resto de Chile, ya que las
variables que influyen en la temperatura del pavimento, principalmente la temperatura del aire,
depende de factores característicos de cada región como los son: la latitud, el clima, la geografía,
etc.
Es vital el reconocer que existen limitantes para la aplicación de las ecuaciones
SUPERPAVE en nuestro país, dado que éstas han sido establecidas de acuerdo a condiciones del
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Hemisferio Norte, específicamente de Estados Unidos y Canadá. Para corroborar esto, en el
futuro será necesario realizar mediciones en terreno.
1.4. METODOLOGÍA.
Como se mencionó anteriormente, en una primera etapa se efectuará un catastro de todas
las estaciones meteorológicas comprendidas en el sector Santiago y Los Ángeles, que presenten
registros de temperaturas ambientales. Debido a la poca continuidad existente en el registro de
datos, será necesario imponer ciertas condiciones que permitan obtener una mayor cantidad de
información.
Una vez hecho esto, se determinará mediante las ecuaciones SUPERPAVE la temperatura
del pavimento, asignando posteriormente un grado PG específico de acuerdo a las condiciones de
la zona.
Finalmente se representará esta información en un mapa, donde se recomendará el uso de
un ligante asfáltico de acuerdo a una ubicación geográfica.
1.5. ESTRUCTURA DEL ESTUDIO.
El presente trabajo está compuesto principalmente por una serie de capítulos que permitirán
en forma gradual ir conociendo el Método SUPERPAVE, con el objetivo final de la realización
de un mapa donde se recomienda a partir de las condiciones características de una zona (clima,
latitud, etc.) un tipo de ligante a utilizar.
Buscando cumplir los objetivos, como partida se tiene en el CAPÍTULO 2 una explicación
general de lo que pretende realizar la nueva normativa SUPERPAVE, con sus especificaciones y
ensayos de laboratorio para simular las diversas condiciones a las que se verá expuesto un
pavimento asfáltico durante su vida útil. Aquí también se hace alusión a un método de transición
(o Método SIMPLIFICADO) para países en vías de desarrollo, el que se basa en pruebas
efectuadas en equipos de costos menores que los originales de SHRP.
En el CAPÍTULO 3 se hace un reconocimiento de la zona comprendida entre las ciudades
de Santiago y Los Ángeles, identificándose fenómenos como el relieve y el clima de Chile. En
base a este último se explican los diversos factores que tienen influencia en él y se visualiza los
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distintos tipos existentes a lo largo del país, dando especial énfasis a los pertenecientes al sector
deseado.
En el CAPÍTULO 4 se pretende realizar una validación de los resultados obtenidos
mediante el método SHRP estableciendo una comparación con el modelo nacional de estimación
de temperaturas de pavimento denominado PROSECA. Se parte estudiando en forma más
detallada el Método SUPERPAVE, identificándose las distintas etapas características de él. A
continuación se hace una breve mención de lo que pretende conseguir el modelo PROSECA a
modo de entender los parámetros involucrados. Planteados estos dos puntos, se procede a
establecer la relación existente entre los resultados de ambas normativas fundamentándonos en
resultados obtenidos en una memoria hecha con anterioridad [Ref. 1]. Posteriormente se hace la
aplicación del método SUPERPAVE a cada una de las zonas estudiadas, identificándose
situaciones extraordinarias que pudieran darse en el sector, como lo son comportamientos
térmicos discordantes con los de su entorno y aumento del PG producto de altos volúmenes de
tránsito. Para este último propósito, se estudiará ciertas Rutas características a lo largo del tramo
abarcado en esta memoria.
El CAPÍTULO 5 está enfocado principalmente en la confección del mapa de
recomendación de uso de ligantes con la información obtenida de estaciones meteorológicas
ubicadas en el sector. Para efectuar una correcta zonificación se superponen las condiciones de
relieve y climas de la zona, generándose áreas de comportamiento similares en lo referente a
temperaturas. Una vez identificados dichos sectores se procede a notificar el PG a usar.
Finalmente es posible visualizar a que espacio pertenecen en nuestro mapa las Rutas
significativas consideradas, y notificar el nuevo ligante a ocupar.
Como último aspecto, en el CAPÍTULO 6 se establecerá las conclusiones pertinentes a
cada una de las labores efectuadas en este trabajo
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2. ANTECEDENTES TEÓRICOS.
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CAPÍTULO 2:
ANTECEDENTES TEÓRICOS.
Cuando una mezcla asfáltica es usada como carpeta en un pavimento asfáltico, está sujeta a
múltiples acciones que terminan con la vida útil de la misma. Estas acciones son entre otras el
tráfico y el clima. Los daños producidos en las carpetas asfálticas son conocidos como
deformaciones permanentes (rutting), agrietamiento por fatiga y agrietamiento térmico. Todos
estos daños están asociados en mayor escala a las características finales de la mezcla asfáltica
cuando forma parte del pavimento y a las características constitutivas de la misma.
El elevado número de aplicaciones de cargas o la poca resistencia de la mezcla a resistir los
esfuerzos cortantes inducidos al pavimento, puede dar origen a deformaciones permanentes. Para
controlar este tipo de deformaciones son recomendadas características granulométricas
apropiadas y asfaltos que actúen adecuadamente ante las temperaturas a las que está expuesto un
pavimento.
El agrietamiento por fatiga es causado en un pavimento por factores que ocurren
simultáneamente, se pueden destacar: cargas pesadas repetidas, pobres características de drenaje
del pavimento, alta deflexión del pavimento y mezclas asfálticas muy rígidas entre otros.
Adicionalmente, es influenciado por deficiencias en los métodos de diseño del pavimento y
métodos inadecuados de construcción.
El agrietamiento térmico es observado regularmente en zonas donde el clima genera
temperaturas muy bajas. Este puede deberse a la utilización de ligantes asfálticos muy duros, los
cuales son propensos a la contracción de la carpeta asfáltica, en tiempos fríos.
Como consecuencia que las moléculas del asfalto se encuentran sostenidas por débiles
estructuras moleculares, pueden ser destruidas por calentamiento o por esfuerzos cortantes; esto
proporciona al asfalto, sus características viscoelásticas.
El comportamiento reológico del asfalto depende de la temperatura del asfalto y de la
duración de la carga. A altas temperaturas y/o cargas lentas el asfalto se comporta como un
líquido viscoso, cuya viscosidad varía con las condiciones específicas de carga y temperatura.
A bajas temperaturas y/o cargas rápidas el asfalto se comporta como un sólido elástico,
cuya rigidez depende de las condiciones específicas de temperatura y carga.
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A temperaturas intermedias el asfalto se comporta como un material viscoelástico. Este
comportamiento se caracteriza por una respuesta combinada ante carga, con una componente
viscosa y una componente elástica.
2.1. MÉTODO SUPERPAVE.
Según los investigadores del programa SHRP, las propiedades medidas de los ligantes
asfálticos mediante los ensayos SUPERPAVE, pueden ser relacionadas directamente con su
comportamiento en servicio por principios de ingeniería. Los ensayos se realizan a las
temperaturas que se encuentran los pavimentos asfálticos en servicio, para proveer mejor
comportamiento del mismo en regiones climáticas específicas. Básicamente la estructura del
pavimento, el diseño de la mezcla y las propiedades de la carpeta tal como fue construida junto
con las propiedades del ligante, determinan el comportamiento del pavimento durante su vida
útil. Por esto, el método busca principalmente la selección adecuada de los ligantes asfálticos en
función del clima y la carga.
SUPERPAVE intenta mejorar el comportamiento de los asfaltos para evitar que contribuya
a producir en los pavimentos deformaciones permanentes, agrietamiento por fatiga y
agrietamiento por bajas temperaturas. Para conseguir este objetivo es que se realizan una serie de
ensayos.
2.1.1. Equipos y Ensayos.
Existen una serie de ensayos dependiendo de los objetivos que se desean cumplir.
2.1.1.1. Viscosímetro Rotacional Brookfield (RV).
Durante la construcción de la mezcla asfáltica se requiere manejar el cemento asfáltico a
temperaturas que permitan su bombeo. Estas temperaturas deben ser tales que el asfalto pueda ser
inyectado en el tambor mezclador y sea capaz de cubrir uniformemente las partículas de
agregado. Para este propósito se utiliza el RV.
El RV cuenta con el sistema Thermosel y permite evaluar la trabajabilidad del asfalto
(mediante la determinación de la viscosidad) frente a temperaturas comprendidas entre los 60° C
y 200° C.
Los valores medidos mediante este procedimiento se utilizan para desarrollar
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diagramas temperatura – viscosidad, los que son utilizados para estimar las temperaturas de
mezclado y compactación a utilizar durante el diseño de las mezclas asfálticas en caliente.
Este equipo determina la viscosidad rotacional mediante la medición del torque necesario
para mantener una velocidad rotacional constante de un eje cilíndrico que gira sumergido en una
muestra termostáticamente controlada. Este torque está directamente relacionado a la viscosidad
del ligante. Vale la pena destacar que es aplicable a una extensa diversidad de asfaltos, tanto
modificados como no modificados.
El RV permite medir las propiedades del asfalto en su estado líquido (Newtoniano).
Figura 2.1. Viscosímetro Rotacional Brookfield (RV).
2.1.1.2. Reómetro de Corte Dinámico (DSR).
El DSR es utilizado para caracterizar el comportamiento viscoelástico (no Newtoniano)
de las carpetas asfálticas. El reómetro aplica un patrón sinusoidal de tensiones de corte sobre una
muestra asfáltica (de dimensiones de 1 mm de espesor por 25 mm de diámetro ó de 2mm de
espesor por 8 mm de diámetro), midiendo su respuesta (deformación) entre platos metálicos
paralelos, donde uno de ellos oscila con respecto al otro a frecuencia y amplitudes de
deformación rotacional preseleccionadas. La respuesta del asfalto presenta un patrón de la misma
frecuencia pero de distinta amplitud, desfasada en el tiempo. Dicha muestra es mantenida a la
temperatura de ensayo mediante calentamiento y enfriamiento de los platos superior e inferior.
Comparando ambos patrones se obtienen dos importantes parámetros reológicos del
asfalto:
1. Módulo de Corte Dinámico (G*): que es un indicador de la rigidez o resistencia del
ligante asfáltico a la deformación por esfuerzos de corte.
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2. Angulo de Fase (δ): que es un indicador de las cantidades relativas de deformaciones
elástica (recuperable) y viscosa (no recuperable).
Ambos parámetros permiten determinar la resistencia a la deformación de corte de un
ligante asfáltico, además de otras propiedades que tienen directa relación con ellos. Son
sumamente dependientes de la temperatura y de la frecuencia de carga (10 rad/s).
El DSR está pensado para determinar las propiedades visco-elásticas (no Newtonianas) de
los ligantes asfálticos para requerimientos de especificación. Además es apropiado para
materiales tanto en estado original como envejecido y no es aplicable a ligantes asfálticos que
contengan material particulado de dimensiones mayores a los 250 µm, ni a aquellos que
presenten valores de G* fuera del rango entre los 100 Pa y los 10 MPa (obtenidos usualmente con
temperaturas entre los 5° C y 85° C).
Figura 2.2. Reómetro de Corte Dinámico (DSR).
Durante los tres primeros años de servicio, y especialmente en períodos calurosos, la
mezcla es propensa a sufrir ahuellamiento, el cual se define como la acumulación de pequeñas
deformaciones no recuperables en la mezcla.
Para minimizar la contribución del asfalto al ahuellamiento se exige que éste tenga una alta
rigidez frente a temperaturas de servicio elevadas y que presente un comportamiento
predominantemente elástico. Así para controlar el ahuellamiento, SUPERPAVE exige que:
° G* /sen (δ) > 2.20 kPa en el rango alto de temperaturas de servicio, en muestras envejecidas
previamente en RTFO.
Por otro lado, tras varios años de servicio el asfalto alcanzará una condición de
envejecimiento de largo plazo, por lo cual su rigidez habrá aumentado. En esta etapa el
10
ahuellamiento ya no es un modo de falla probable, sino más bien es posible que se presenten
problemas asociados al comportamiento sólido-frágil del asfalto, como agrietamiento por fatiga y
agrietamiento térmico.
Para prevenir el desarrollo de grietas por fatiga SUPERPAVE exige que:
° G* sen (δ) < 5000 kPa en el rango alto de temperaturas de servicio, en muestras envejecidas
previamente en RTFO y PAV.
2.1.1.3. Reómetro de Viga de Flexión (BBR).
Como consecuencia de que los ligantes asfálticos son rígidos a bajas temperaturas, en algún
punto a lo largo del estado de tensiones se excederá la resistencia del material provocando grietas
en la capa asfáltica.
Las pruebas realizadas en la viga de flexión describen como se comportará la carpeta
asfáltica frente a bajas temperaturas, más como un sólido elástico.
El BBR mide la deflexión en el punto medio de una viga de ligante asfáltico que se
encuentra simplemente apoyada, la cual es sometida a una carga constante aplicada durante 240 s
y a temperatura controlada (relacionada con la temperatura experimentada por el pavimento en el
área geográfica en la cual se considera usar). Dos parámetros son evaluados con el ensayo BBR:
1. El valor m: que es una medida de cómo la rigidez del asfalto cambia en función de las
cargas aplicadas y corresponde a la pendiente de la curva generada por el logaritmo de la
rigidez versus el logaritmo del tiempo.
2. La rigidez o fluencia en flexión (S): que es una medida de cómo el asfalto resiste la
constante aplicación de cargas.
El ensayo opera en un rango de temperaturas desde los – 36° C hasta los 22° C, siendo
aplicable a materiales con valores de rigidez en flexión entre 20 MPa y 1 GPa y además pueden
ser utilizados materiales en estado original o envejecido.
La rigidez o la deformabilidad flexural en creep describen la respuesta tensión –
deformación - tiempo de ligantes asfálticos frente a bajas temperaturas dentro del rango de
respuesta viscoelástica lineal.
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Para minimizar la tendencia al agrietamiento térmico SUPERPAVE controla lo siguientes
aspectos:
° S < 300 MPa, valor-m = d log(S(t)) / d log(t) ≤ 0.3 en muestras envejecidas en RTFO y PAV.
Figura 2.3. Reómetro de Viga de Flexión (BBR).
2.1.1.4. Ensayo de Tracción Directa (DTT).
El DTT permite determinar la deformación y tensión de falla en ligantes asfálticos
sometidos a velocidad de deformación constante con bajas temperaturas, contenidas dentro del
rango entre 6° C hasta – 36° C, en las cuales el asfalto muestra un comportamiento quebradizo.
Para la prueba se deben confeccionar probetas vaciando ligante asfáltico en un molde
adecuado para ello. Para poder traspasar el esfuerzo de tracción desde la máquina de ensayo a la
probeta de ligante se utilizan dos terminales plásticos hechos de polimetilmetacrilato, a los cuales
el asfalto se adhiere en forma fácil. Un transductor de desplazamiento mide la elongación de la
probeta al ser estirada a una tasa constante de 1 mm/minuto, registrándose la carga máxima
alcanzada, la deformación de falla y tensión de falla.
El DTT fue desarrollado para ligantes asfálticos a temperaturas en las cuales muestran una
falla frágil o frágil – dúctil, produciéndose esta cuando surge una fractura en la probeta; una falla
dúctil se genera cuando la probeta simplemente se alarga sin generar la fractura. En ningún caso
esta prueba es aplicable en temperaturas donde se produce una falla por fluencia dúctil.
Vale la pena destacar que este ensayo sólo se requiere cuando los resultados obtenidos en
BBR no son totalmente satisfactorios.
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Para minimizar la tendencia al agrietamiento térmico SUPERPAVE controla los siguientes
aspectos:
° 300 Mpa < S < 600 Mpa, valor-m < 0.3 y ε > 0.01 en muestras envejecidas en RTFO y PAV.
Figura 2.4. Ensayo de Tracción Directa (DTT).
2.1.1.5. Horno de Película Delgada Rotatoria (RTFO).
Los ligantes asfálticos envejecen ante todo debido a dos diferentes mecanismos: la pérdida
de aceites contenidos en el asfalto mediante procesos de volatilización y por la reacción con el
oxígeno presente en el medio ambiente (oxidación). Durante la fabricación de la mezcla asfáltica
en la planta en caliente y la colocación de esta, los ligantes asfálticos envejecen debido a las altas
temperaturas y al aire involucrado en el proceso. El RTFO es usado para simular esta forma de
envejecimiento.
Así, este ensayo es usado para medir el efecto de la continua exposición al calor y a la
circulación de aire en una película en movimiento de materiales asfálticos semisólidos. Dicha
muestra se calienta en un horno durante 75 minutos a una temperatura de 163° C. Los efectos de
este tratamiento se determinan en base a mediciones de las propiedades del asfalto antes y
después del ensaye.
El RTFO sirve principalmente para dos propósitos:
1. Proveer y envejecer los productos asfálticos para ser usados en futuros ensayos o para la
determinación de propiedades físicas.
2. Determinar la cantidad de masa asociada a las pérdidas volátiles desde el asfalto durante
la prueba.
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Figura 2.5. Horno de Película Delgada Rotatoria (RTFO).
2.1.1.6. Envejecimiento en Recipiente Presurizado (PAV).
Después que el pavimento asfáltico es construido y abierto al tráfico, el envejecimiento
continuará principalmente por la oxidación provocada por la acción de temperaturas. Para simular
esta clase de envejecimiento en servicio al largo plazo, SHRP desarrolló el PAV.
Este método está diseñado para simular el envejecimiento (por oxidación) acelerado que
ocurre en ligantes asfálticos durante la vida de servicio del pavimento, mediante aire presurizado
(a 2.10 MPa) y temperaturas elevadas.
Para poder efectuar este ensayo se necesita una muestra de asfalto previamente envejecida
en un Horno de Película Delgada Rotatoria (RTFO), muestra que se colocará en bandejas de
acero inoxidable para ser envejecida a la temperatura deseada (según el grado del ligante
asfáltico) durante un tiempo aproximado de 20 horas.
De esta manera, las propiedades físicas del ligante asfáltico son medidas para determinar su
estado tras varios años de servicio.
Figura 2.6. Envejecimiento en Recipiente Presurizado (PAV).
14
2.1.2. Grado Asfáltico.
Una de las principales diferencias entre las especificaciones tradicionales para asfalto y las
del método SUPERPAVE, se refiere a que en este último los resultados de los ensayos se
mantienen constantes, variando solamente las temperaturas. Es decir, distintos grados asfálticos
cumplen con las mismas propiedades físicas pero a distintas temperaturas.
El grado asfáltico se designa como PG XX -YY, donde:
PG: Performance Grade o Grado de Desempeño.
XX: Temperatura máxima promedio del pavimento (medida a 20 mm de profundidad).
YY: Temperatura mínima superficial del pavimento.
Los valores de XX e YY se determinan en base a registros históricos de temperatura
considerando un factor de confiabilidad.
De esta manera, el comportamiento de un determinado grado asfáltico queda determinado
por las exigencias que SUPERPAVE impone. La Figura 2.7 muestra un diagrama que relaciona
cada ensayo del método con la característica que mide y la condición en que se debe ensayar la
muestra.
Figura 2.7. Ensayos del Método SUPERPAVE.
15
En la Tabla 2.1 se resumen las especificaciones SUPERPAVE, indicando las temperaturas
de ensayo para los niveles de ligante definidos.
Surge así la necesidad de determinar las temperaturas características del ligante asfáltico en
función de las condiciones climáticas del sector donde se ubicará, para de este modo identificar el
PG adecuado.
16
Tabla 2.1. Especificaciones SUPERPAVE – SHRP para Ligantes Asfálticos.
GRADO LIGANTE
-34
Temperatura máxima de diseño del pavimento,
promedio de 7 días, ºC (a)
Temperatura mínima de diseño del pavimento, ºC (a)
PG 46
-40
-46
-10
-16
-22
< 46
PG 52
-28
-34
-40
-46
-16
-22
PG 58
-28
< 52
-34
-40
-10
-16
PG 64
-22
-28
< 58
-34
-40
< 64
> -34 > -40 > -46 > -10 > -16 > -22 > -28 > -34 > -40 > -46 > -16 > -22 > -28 > -34 > -40 > -10 > -16 > -22 > -28 > -34 > -40
ASFALTO ORIGINAL
Temperatura Flesh Point, T48; Mínima ºC
Viscosidad, ASTM D4402; (b)
Máximo 3 Pa*s,
Temperatura de ensayo, ºC
230
135
Corte Dinámico, TP5; (c)
G*/sen (δ) Mínimo: 1.00 kPa,
Temperatura de ensayo a 10 rad/s, ºC
46
52
58
64
HORNO DE PELÍCULA DELGADA ROTATORIA
Pérdida de masa, Máxima, %
Corte Dinámico, TP5;
G*/sen (δ) Mínimo: 2.20 kPa,
Temperatura de ensayo a 10 rad/s, ºC
1.00
46
52
58
64
ENVEJECIMIENTO EN RECIPIENTE PRESURIZADO
Temperatura de Envejecimiento en PAV, ºC (d)
Corte Dinámico, TP5;
G*/sen (δ) Máximo: 5000 kPa,
Temperatura de ensayo a 10 rad/s, ºC
Endurecimiento Físico (e)
Módulo de Rigidez, TP1; (f)
S máximo: 300 MPa; valor mínimo de m: 0.300
Temperatura de ensayo a 60 s, ºC
Tracción directa, TP3; (f)
Deformación de Rotura mínima: 1%
temperatura de ensayo a 1.0 mm/min, ºC
90
10
7
100
4
25
22
19
100
16
13
10
7
25
22
100
19
16
13
31
28
25
22
19
16
INFORMAR
-24
-30
-36
0
-6
-12
-18
-24
-30
-36
-6
-12
-18
-24
-30
0
-6
-12
-18
-24
-30
-24
-30
-36
0
-6
-12
-18
-24
-30
-36
-6
-12
-18
-24
-30
0
-6
-12
-18
-24
-30
NOTAS:
(a) Las temperaturas del pavimento pueden ser calculadas partiendo de la temperatura del aire mediante un algoritmo incluido en el software SUPERPAVE TM o pueden ser provistas por el organismo vial de especificación, o
siguiendo procedimientos tales como los detallados en PPX.
(b) Esta exigencia puede ser obviada a discreción de la agencia de especificación si el proveedor garantiza que el ligante asfáltico puede ser adecuadamente bombeado y mezclado a temperaturas que cumplen todas las normas de
seguridad.
(c) Para el control de calidad en la producción de cemento asfáltico sin modificar, la medición de la viscosidad del cemento asfáltico original puede reemplazar a las mediciones de corte dinámico [G*/ sen (δ)] a las temperaturas a
las cuales el asfalto se comporta como un fluido Newtoniano. Cualquier ensayo normalizado adecuado de medición de viscosidad puede ser empleado, incluyendo viscosímetros capilares o rotacionales (AASHTO T210 ó T202).
(d) La temperatura de envejecimiento en PAV se basa en condiciones climáticas simuladas y es 90 °C, 100 °C ó 110 °C. Para PG 58 y grados superiores la temperatura es de 100 °C, excepto en climas desérticos, para los cuales es
110 °C.
(e) El endurecimiento Físico - TP1 se ejecuta sobre un juego de vigas de asfalto de acuerdo a la sección 13.1 de TP1, con la salvedad de que el tiempo de acondicionamiento se extiende a 24 horas ± 10 minutos a 10 °C por encima
de la mínima temperatura de performance. La rigidez y el valor de m se reportan sólo por propósitos de información.
(f) Si la rigidez en creep es inferior a 300 Mpa, en ensayo de tracción directa no es necesario. Si la rigidez en creep está entre 300 y 600 Mpa, el requerimiento para la deformación específica en falla por tracción puede reemplazar
al requerimiento de la rigidez en creep. El valor de m debe cumplirse en ambos casos.
17
Tabla 2.1. Especificaciones SUPERPAVE – SHRP para Ligantes Asfálticos.
GRADO LIGANTE
-10
Temperatura máxima de diseño del pavimento,
promedio de 7 días, ºC (a)
Temperatura mínima de diseño del pavimento, ºC (a)
-16
PG 70
-22
-28
-34
-40
-10
-16
< 70
PG 76
-22
-28
-34
-10
-16
< 76
PG 82
-22
-28
-34
< 82
> -10 > -16 > -22 > -28 > -34 > -40 > -10 > -16 > -22 > -28 > -34 > -10 > -16 > -22 > -28 > -34
ASFALTO ORIGINAL
Temperatura Flesh Point, T48; Mínima ºC
Viscosidad, ASTM D4402; (b)
Máximo 3 Pa*s,
Temperatura de ensayo, ºC
230
135
Corte Dinámico, TP5; (c)
G*/sen (δ) Mínimo: 1.00 kPa,
Temperatura de ensayo a 10 rad/s, ºC
70
76
82
HORNO DE PELÍCULA DELGADA ROTATORIA
Pérdida de masa, Máxima, %
Corte Dinámico, TP5;
G*/sen (δ) Mínimo: 2.20 kPa,
Temperatura de ensayo a 10 rad/s, ºC
1.00
70
76
82
ENVEJECIMIENTO EN RECIPIENTE PRESURIZADO
Temperatura de Envejecimiento en PAV, ºC (d)
Corte Dinámico, TP5;
G*/sen (δ) Máximo: 5000 kPa,
Temperatura de ensayo a 10 rad/s, ºC
Endurecimiento Físico (e)
Módulo de Rigidez, TP1; (f)
S máximo: 300 MPa; valor mínimo de m: 0.300
Temperatura de ensayo a 60 s, ºC
Tracción directa, TP3; (f)
Deformación de Rotura mínima: 1%
temperatura de ensayo a 1.0 mm/min, ºC
100 (110)
34
31
28
28
100 (110)
22
19
37
34
31
100 (110)
28
25
40
37
34
31
28
INFORMAR
0
-6
-12
-18
-24
-30
0
-6
-12
-18
-24
0
-6
-12
-18
-24
0
-6
-12
-18
-24
-30
0
-6
-12
-18
-24
0
-6
-12
-18
-24
NOTAS:
(a) Las temperaturas del pavimento pueden ser calculadas partiendo de la temperatura del aire mediante un algoritmo incluido en el software SUPERPAVE TM o pueden ser provistas por el organismo vial de especificación, o
siguiendo procedimientos tales como los detallados en PPX.
(b) Esta exigencia puede ser obviada a discreción de la agencia de especificación si el proveedor garantiza que el ligante asfáltico puede ser adecuadamente bombeado y mezclado a temperaturas que cumplen todas las normas de
seguridad.
(c) Para el control de calidad en la producción de cemento asfáltico sin modificar, la medición de la viscosidad del cemento asfáltico original puede reemplazar a las mediciones de corte dinámico [G*/ sen (δ)] a las temperaturas a
las cuales el asfalto se comporta como un fluido Newtoniano. Cualquier ensayo normalizado adecuado de medición de viscosidad puede ser empleado, incluyendo viscosímetros capilares o rotacionales (AASHTO T210 ó T202).
(d) La temperatura de envejecimiento en PAV se basa en condiciones climáticas simuladas y es 90 °C, 100 °C ó 110 °C. Para PG 58 y grados superiores la temperatura es de 100 °C, excepto en climas desérticos, para los cuales es
110 °C.
(e) El endurecimiento Físico - TP1 se ejecuta sobre un juego de vigas de asfalto de acuerdo a la sección 13.1 de TP1, con la salvedad de que el tiempo de acondicionamiento se extiende a 24 horas ± 10 minutos a 10 °C por encima
de la mínima temperatura de performance. La rigidez y el valor de m se reportan sólo por propósitos de información.
(f) Si la rigidez en creep es inferior a 300 Mpa, en ensayo de tracción directa no es necesario. Si la rigidez en creep está entre 300 y 600 Mpa, el requerimiento para la deformación específica en falla por tracción puede reemplazar
al requerimiento de la rigidez en creep. El valor de m debe cumplirse en ambos casos.
18
2.2. MÉTODO SIMPLIFICADO.
Debido al alto costo que tienen asociados los ensayos del método SUPERPAVE es que se
ha estado buscando procedimientos alternativos.
Tras variados estudios, se ha logrado desarrollar un método el cual es representativo para
países en vías de desarrollo [Ref. 4], el cual considera una serie de ensayos.
2.2.1. Ensayos.
Existen los siguientes, dependiendo de los objetivos que se desean alcanzar.
2.2.1.1. Ensayo de Penetración.
Este ensayo permite determinar la dureza de materiales bituminosos sólidos y semisólidos,
midiendo la distancia que una aguja normalizada penetra verticalmente a una muestra de asfalto
en condiciones específicas de temperatura, carga y tiempo. Cuando no se mencionan otras
condiciones se determina la penetración normal, la cual es realizada a una temperatura de 25° C,
calentando la muestra en un baño de agua termostáticamente controlada, con la aguja cargada con
100 g y un tiempo de aplicación de carga de 5 segundos. Para realizar esta medición se utiliza la
unidad décima de milímetro.
Este ensayo se utiliza como medida de la consistencia, donde altos valores de penetración
indican consistencias más blandas.
Figura 2.8. Ensayo normal de Penetración.
19
2.2.1.2. Punto de Fragilidad de Fraass.
Este método permite determinar el punto de fragilidad de los materiales bituminosos de
consistencia sólida o semisólida, por medio del aparato Fraass.
En el ensayo se somete una película de material, en condiciones específicas, a ciclos
sucesivos de flexión a temperaturas decrecientes. Se define así el Punto de Fragilidad de Fraass
como la temperatura a la cual, debido a la consistencia adquirida por el material bituminoso, se
observa la primera fisura o rotura en la superficie de la película.
Figura 2.9. Aparato de Fraass.
2.2.1.3. Punto de Ablandamiento con el Aparato de Anillo y Bola.
Los asfaltos son materiales termoplásticos y se establece entonces un punto de
ablandamiento, determinado por la temperatura a la que alcanza un determinado estado de
fluidez. Los asfaltos de diferentes tipos reblandecen a diferentes temperaturas y son posibles de
determinar mediante este ensayo.
El ensayo consiste en llenar de asfalto fundido un anillo de dimensiones normalizadas,
dejándose enfriar a temperatura ambiente. Se ensambla el aparato con los anillos, el termómetro y
la guía para centrar las bolas. Se llena el vaso con agua destilada a 5° C y se colocan con una
pinza las bolas en cada una de la guías. A continuación se calienta el baño de modo tal que la
temperatura del agua suba a velocidad constante. Así se anota la temperatura en el momento en
que la bola de acero toca la placa inferior, siendo esta la temperatura de punto de ablandamiento.
20
Figura 2.10. Aparato de Anillo y Bola.
21
3. RECONOCIMIENTO DE LA ZONA EN ESTUDIO.
22
CAPÍTULO 3:
RECONOCIMIENTO DE LA ZONA EN ESTUDIO.
3.1. RELIEVE DE CHILE.
La República de Chile, ubicada al sur del continente americano, presenta una geografía
muy particular, donde es posible encontrar un relieve conformado principalmente por cuatro
tipos: Planicies Litorales, Cordillera de la Costa, Depresión Intermedia y Cordillera de Los
Andes, que estructuran las características fisiográficas de las zonas del país.
Las Planicies Litorales corresponden al relieve plano que se extiende junto a la playa. Se
localizan entre el Océano Pacífico por el oeste y la Cordillera de la Costa por el este, entre el
límite norte del país hasta la isla de Chiloé. Se caracterizan por ser elevadas, muy estrechas y
cortadas por acantilados en el norte, interrumpidas por acantilados en la zona central y muy
anchas al sur del país.
La Cordillera de la Costa define a los paños y alineamientos que sobresalen del
nivelamiento general de la pampa. Se inicia al sur de la ciudad de Arica, formando una cadena
montañosa alta y continua en el norte, confundiéndose con encadenamientos transversales; en la
zona central es longitudinal y comienza a declinar en altitud; al sur del Bío Bío vuelve a aumentar
levemente sus cimas, recibiendo incluso el nombre de Cordillera de Nahuelbuta. A medida que
va avanzando en latitud comienza a perder su homogeneidad, desmembrándose, hasta que
finalmente se hunde en los canales australes.
La Depresión Intermedia corresponde al sector bajo de la superficie terrestre y se encuentra
rodeada de relieves montañosos o más altos. Se extiende entre la Cordillera de la Costa por el
oeste y la Cordillera de Los Andes por el este desde el extremo norte hasta el valle de Relongaví.
Se caracteriza por ser árida en el norte y más fértil en el área austral. Su extensión como rasgo
continuo facilita el asentamiento de gran parte de la población nacional.
La Cordillera de Los Andes es un cordón montañoso relativamente joven, con algunas
particularidades que hacen variar su fisonomía y declinar en altitud mientras avanza en latitud.
Corresponde a la principal forma de relieve chileno. Sus características cambian según el área
observada: en el norte dominan las depresiones de los salares, donde se presenta la cumbre más
alta del país el Nevado Ojos del Salado con 6893 m de altura. La proyección como rasgo
permanente la perfila incluso en el territorio antártico, donde se conoce como Antartandes.
23
3.1.1. Identificación del Relieve en el tramo en estudio.
En la realización de este estudio es vital el poder establecer una correlación entre una
ciudad del país y el ligante asfáltico a utilizar en función de características principalmente
climáticas; siendo importante para esto el identificar el grado de incidencia que presenta el
relieve frente al comportamiento de las temperaturas para los diversos lugares en estudio.
Con la finalidad de cumplir este objetivo es que se ha confeccionado un mapa dónde se
muestra a que tipo de relieve pertenecen las zonas consideradas para esta memoria.
24
Figura 3.1. Mapa del Relieve de Chile y sector en estudio.
25
3.2. EL CLIMA DE CHILE.
Dentro de los elementos climáticos, la temperatura depende principalmente del efecto
directo de la radiación solar. Siendo ésta el elemento más significativo para una clasificación o
descripción de un tipo de clima, razón por la cual su distribución temporal como espacial reviste
gran importancia.
La temperatura es el elemento del clima que se ve afectado principalmente por las
condiciones locales de la composición de la atmósfera. Siendo así, que la insolación sufre
variaciones notables en distancias muy reducidas influyendo en el comportamiento térmico.
En el campo espacial la temperatura se ve modificada según la latitud, a través de la
insolación, la cual será de mayor o menor magnitud dependiendo de la incidencia de los rayos
solares sobre la superficie de la Tierra. Es así como en la zona ecuatorial la insolación es mayor e
irá disminuyendo a medida que aumenta en latitud.
Otro agente del cual depende la temperatura, es el relieve, el cual incide directamente en el
comportamiento térmico modificando su distribución, manifestándose éste en mayor o menor
grado según la altitud y forma orográfica, el que además altera la incidencia de los rayos solares
en sus vertientes, así como también determina la duración de la insolación diaria.
Las isolíneas que manifiestan el comportamiento térmico en Chile, acusan una deflección
típica cuando pasamos de una zona ubicada en la parte costera hacia aquellas ubicadas en los
valles interiores del país. Esto se explica, a que el agente moderador del mar actúa atenuando el
efecto de radiación solar en las zonas costeras, de modo que en verano éstas presentan
temperaturas inferiores y en invierno mayores que aquellas ubicadas hacia el interior del país.
En Chile, las temperaturas disminuyen gradualmente de norte a sur, y el efecto moderador
del mar hace que aquellas zonas ubicadas en las cercanías del sector costero mantengan una
amplitud térmica muy baja en el día y la noche.
La insolación es mayor en el extremo norte y va disminuyendo a medida que se acerca al
extremo sur; por su lado, la vertiente norte del relieve costero y andino recibe una mayor cantidad
de insolación por su exposición a los rayos solares. Por otro lado, la temperatura presenta
variaciones hacia el interior del país, desde oeste a este en donde el factor predominante es la
26
altura, observándose procesos de inversión térmica, es decir, en vez de disminuir la temperatura
con la altura, ésta aumenta.
3.2.1. Factores del Clima en Chile.
3.2.1.1. Latitud.
Extendiéndose Chile continental entre los 19º S y los 55º S se puede distinguir en primera
instancia dos grandes regiones separadas aproximadamente por el paralelo 30º S. Al norte una
región con deficiencia de precipitaciones y al sur otra caracterizada por la alternancia de períodos
secos y con cielos despejados y períodos con lluvias, nubosidad y mal tiempo, provocada por el
paso de los sistemas frontales y ciclones extratropicales. Existe una franja intermedia en el Chile
continental, que debido a los desplazamientos latitudinales de los regímenes de la circulación
general se encontrarán en el régimen seco en la estación de verano y sometida al régimen de los
vientos oestes en las estaciones invernales. En general, dentro de la región de los oestes la
frecuencia e intensidad de las manifestaciones frontales aumentarán hacia el sur, con la excepción
del extremo austral del país en donde existirá un leve descenso de las precipitaciones en invierno
al quedar más al sur de la faja de mayor actividad ciclónica.
De este modo la latitud determina primero el régimen de vientos de gran escala: predominio
de vientos de componente sur en la parte norte del país, viento suroeste en una faja que va desde
la latitud de Rancagua a la de Concepción y vientos del oeste en la parte austral de Chile, del
paralelo 60º hasta los polos se encuentra la región de los vientos polares del este, separados de los
oestes por la zona del frente polar. Por otra parte la latitud ejerce una influencia capital sobre el
régimen de temperatura y su causa, la insolación. La duración del día por ejemplo no es igual
sobre todo el globo, depende de la latitud y de la estación del año.
Por otro lado el ángulo de incidencia de los rayos solares será siempre mayor en las
regiones tropicales con el consecuente mayor calentamiento neto de las latitudes bajas. Así en
general la temperatura media disminuye desde regiones tropicales hacia los polos.
3.2.1.2. Relieve.
El relieve modifica la distribución de insolación debido a tres hechos. Primero por la
altitud, ya que cuanto más elevado el lugar, menor es el espesor de atmósfera que la radiación
debe cruzar; segundo altera el ángulo de incidencia de los rayos solares haciendo que las laderas
27
se vean favorecidas en mayor o menor grado según la hora del día y su orientación y, tercero,
modifica la duración de la insolación diaria al ocultar prematuramente el sol en las tardes y
demorar su salida en las mañanas.
Estas influencias sobre la insolación no se hacen sentir íntegramente en las temperaturas del
aire debido a que éste al ser calentado por el suelo inicia movimientos de convección que lo
mezclan. Sin embargo, cuando se trata de un enfriamiento el aire más frío (más denso) se ubica
en las partes más bajas de la superficie, en donde permanece estancado. El ejemplo típico de tal
situación lo provoca un enfriamiento radiativo nocturno que trae consigo las temperaturas
mínimas en los fondos de los valles. El resultado de este fenómeno es que lugares resguardados
están sometidos a temperaturas mínimas muy rigurosas en tanto que las localidades altas tienen
un régimen térmico diario más homogéneo, haciendo que incluso las temperaturas medias sean
mayores en estos últimos.
El relieve también influye en los vientos. Las grandes cadenas montañosas, por obstrucción
directa, canalizan los grandes flujos atmosféricos, acentuando, por ejemplo, en el valle central la
constancia de vientos del sur y extendiéndolos a regiones que de otro modo deberían mostrar
vientos del suroeste. A este efecto se deben agregar otros de explicación más elaborada. La
diferencia de insolación ya mencionada de las laderas provoca la alternancia de las brisas de valle
y montaña: vientos que desde el centro del valle soplan hacia las laderas en las horas de
insolación y el drenaje de aire frío hacia el fondo del valle en la noche.
La Cordillera de la Costa, la Depresión Intermedia y la Cordillera de los Andes constituyen
una sucesión de relieves de poderosa influencia sobre la precipitación. Esta brusca elevación del
litoral en el norte del país hace que la delgada capa de aire húmedo y relativamente frío que
existe bajo la inversión de subsidencia afecte sólo a una estrecha faja costera, quedando el
interior del país dominado por la masa superior seca y estable. Por otro lado, la presencia de
cumbre andina impide el libre acceso hacia Chile de las masas de aire tropicales que se generan
en el sur del Brasil y sobre el Atlántico, y modifica la evolución normal de los sistemas
ciclónicos o retarda su avance con las consiguientes repercusiones para la región próxima y al
oeste de la cordillera.
28
3.2.1.3. Proximidad del Mar.
La diferencia de comportamiento térmico de los océanos y continentes se puede sintetizar
en una gran inercia térmica de las masas de agua, es decir, una reacción muy lenta a los cambios
de insolación jugando así un papel de reguladores frente a las variaciones diarias y estacionales
de la temperatura. Retardan y atenúan los valores extremos. Es importante tener presente que la
acción reguladora se extiende por el transporte de masas de aire desde las regiones oceánicas
hacia las continentales de modo que en las regiones de los “oestes” en ausencia de obstáculos
orográficos la influencia marítima será sentida en mayor intensidad y más al interior en las costas
occidentales que en las orientales.
3.2.2. Clasificaciones Climáticas de Chile.
Se realiza una clasificación climática de Chile según los criterios usados por Fuenzalida en
la publicación “Climatología de Chile”, la cual se basa en la clasificación empírica de Copen en
la que cada clima se define según sus valores medios anuales, mensuales de temperatura y
precipitación.
29
Figura 3.2. Mapa del Clima de Chile y sector en estudio.
30
De la imagen anterior es posible apreciar los diferentes climas existentes en la zona
comprendida entre Santiago y Los Ángeles (indicado como regiones Metropolitana, VI, VII y
VIII). Dada la gran importancia que ejerce el clima en esta memoria, es necesario conocer las
características que identifican a cada uno de sus tipos.
3.2.2.1. Clima Templado Cálido.
Este clima se presenta aproximadamente a partir desde los 32° S. Se caracteriza por una
estación seca bien establecida lo que se presenta en los meses de verano, las precipitaciones son
de origen frontal y se registran en períodos de otoño invierno alcanzando incluso en algunas
zonas hasta los meses de primavera. Las precipitaciones registradas en verano suelen ser de
origen convectivo y en forma de tormentas las que ocasionalmente suelen ser muy violentas,
aunque por su rareza e irregularidad no aportan al promedio con valores significativos.
La duración de la estación seca ha permitido dividir estos climas siguiendo la cantidad de
meses que mantiene su período seco: de 7 a 8 meses secos, de 4 a 5 y menos de 4 meses.
La temperatura registra valores significativos en su amplitud anual en todas las zonas
ubicadas en los Valles Centrales, no así en los lugares ubicados en la zona Costera donde la
acción del mar modera estas amplitudes térmicas presentando valores relativamente poco
significativos.
A lo largo del país es posible encontrar cuatro tipos de este clima con ciertos factores
determinantes. A continuación se menciona cada uno de ellos.
a) Clima Templado Cálido con estación seca prolongada (7 a 8 meses) y gran nubosidad.
Este clima lo encontramos desde Pichidangui a los 32° S por la costa hasta las
proximidades de Pichilemu 34° S.
Las características que definen este clima es la baja amplitud térmica producto de la
proximidad del mar el cual es un agente es un agente moderador de esta variable y los registros
de temperatura que muestran una amplitud térmica anual de no más de 6.0° C, con una
temperatura promedio anual entre 12.0° C y 14.0 ° C.
31
La nubosidad característica es la del anticiclón del pacífico sur, siendo también esta zona la
última en sentir su accionar.
La humedad atmosférica es alta en estas regiones alcanzando valores entre un 80% y un
89% como promedio anual.
El régimen pluviométrico registra sus mayores concentraciones entre los meses de Mayo y
Agosto con valores no superiores a los 450 mm.
b) Clima Templado Cálido con estación seca prolongada (7 a 8 meses).
La ubicación geográfica de este clima abarca desde los 32° S aproximadamente por el norte
hasta la altura de Linares 35° S por el sur, a través de los valles interiores.
Las características son similares a las registradas en el clima templado cálido con lluvias
invernales y estación seca prologada de 7 a 8 meses, con la diferencia que la nubosidad no es
muy persistente en las zonas bajo este tipo de clima y las temperaturas registran mayores
amplitudes anuales. Como ejemplo, tenemos Santiago que alcanza valores de 21.0° C en verano y
8.5° C en invierno, con un promedio anual de 14.4° C.
El régimen pluviométrico es básicamente de origen frontal el que presenta incremento en
los meses entre Mayo y Agosto, registrando un valor climatológico anual entre 300 mm y 600
mm.
La circulación es predominante del suroeste, registrándose en horas de la mañana vientos
calma, para en horas de la tarde pasar a predominar los vientos del suroeste con intensidades de
aproximadamente 18 km/h como promedio.
c) Clima Templado Cálido con estación seca (4 a 5 meses).
Se extiende desde la costa aproximadamente de los 35° S hasta los 37° S constituyendo una
franja que abarca hasta el sector cordillerano por el este desde un poco más allá de los 32° S hasta
poco antes de los 37° S.
Las características térmicas bajo este clima presentan hacia la zona costera un régimen
moderado con amplitudes bajas, producto de la proximidad del mar. Es así como la zona de
32
Concepción registra una amplitud de sólo 7.5° C, con un valor climatológico anual de 12.2° C. La
zona intermedia bajo este clima presenta características propias del valle central, con
temperaturas que alcanzan un promedio anual de 12.7° C y con una amplitud algo mayor que en
la costa.
La humedad atmosférica para el sector costero es relativamente alta producto de la
influencia marítima registrando un valor climatológico anual sobre el 80%, siendo más baja en el
Valle Central.
El régimen pluviométrico es de origen ciclónico alcanzando valores climatológicos anuales
por sobre los 1000 mm. La mayor concentración de precipitación se registra entre los meses de
Abril y Octubre y en algunas zonas abarca hasta el mes de Noviembre.
d) Clima Templado Cálido con estación seca corta (menos de 4 meses).
A continuación del clima templado cálido con estación seca de 5 a 4 meses y hasta
aproximadamente los 38° S se encuentra este tipo de clima. Lo define una franja que va por el
sector costero desde los 37° S hasta aproximadamente los 38° S, extendiéndose en forma
latitudinal hasta la Cordillera de los Andes desde los 36° S hasta los 38° S.
Las temperaturas bajo este clima no son alteradas en la zona ubicada en el litoral, la
influencia del mar sigue ejerciendo su carácter moderador, por lo que la amplitud térmica anual
es bastante regular y de bajo valor, en cambio en las zonas ubicadas más hacia el este por el valle
central presentan valores de una amplitud de aproximadamente 9.0° C y un valor climatológico
anual cercano a los 11.5° C. El mes más frío registra un valor promedio de aproximadamente
7.0° C y el más cálido cercano a los 16.0° C.
Las precipitaciones presentan registros significativos entre los meses de Marzo a
Noviembre, inclusive en algunas zonas desde Marzo a Diciembre. Los valores climatológicos
anuales van desde los 1400 mm hasta poco más de los 1500 mm.
3.2.2.2. Clima Templado Lluvioso.
Después de los climas templados cálidos con lluvia suficiente desde aproximadamente los
38° S al sur es posible distinguir este tipo de clima.
33
La característica principal de este tipo de clima es la ausencia de algún mes seco,
mostrando una distribución de las precipitaciones casi uniforme durante todos los meses del año.
La visita en forma periódica de sistemas frontales la mayoría de los días produce un
registro continuo de lluvias durante todo el año y cuando las perturbaciones dejan de hacer sentir
su accionar aparecen las inestabilidades propias de estos sistemas, dando origen nuevamente a
precipitaciones y períodos muy cortos con cielos despejados, siendo esta una característica casi
permanente de nubosidad durante todo el año bajo este clima.
La situación característica de este tipo de clima permite distinguir: un clima templado
lluvioso con influencia mediterránea y luego donde el valor máximo de agua caída invernal no se
presenta muy bien definido, un clima templado frío de costa occidental. Para continuar por la
zona costera hacia el sur en donde las características térmicas que se presentan son muy bajas y
permiten distinguir un clima de Tundra y por último la baja concentración de lluvias del sector
andino y trasandino con relación a las regiones distantes de éstas permiten distinguir un clima de
estepa.
A lo largo del tramo es posible encontrar un tipo de este clima, que se menciona a
continuación.
a) Clima Templado Lluvioso con influencia mediterránea.
Después de los climas templados con lluvias suficientes se ubica geográficamente este
clima, que se extiende por el norte desde poco más allá de los 38° S hasta las proximidades de
Castro ubicada poco antes de los 42° S.
La distribución de las precipitaciones es continua durante todo el año alcanzando valores
climatológicos anuales de hasta 2000 mm aproximadamente. Aunque en los períodos de verano
presenta valores relativamente bajos en relación a los meses de invierno, no es posible distinguir
una estación seca ya que como promedio en las zonas ubicadas bajo este clima las precipitaciones
registran valores que fluctúan entre 50 y 120 mm.
Las temperaturas presentan características de baja amplitud anual con un valor cercano a
los 9.0° C, registrando en los períodos cálidos temperaturas promedio de aproximadamente
34
16.0° C y en períodos de invierno de casi los 7.0° C. La temperatura media anual oscila entre los
10.0° C y los 11.0° C.
La circulación del aire registra en horas de la mañana vientos predominantes del suroeste en
los meses de verano con intensidades de hasta 18 km/h, pero en los meses de invierno esta
situación cambia registrando vientos de predominante calma.
La humedad atmosférica es bastante alta producto de la proximidad del mar, alcanzando
valores entre un 83% y 85% como promedio anual, un 90% en períodos fríos y un 77% en los
períodos cálidos.
35
4. APLICACIÓN DEL MODELO PREDICTOR DE TEMPERATURA DE
PAVIMENTO.
36
CAPÍTULO 4:
APLICACIÓN
DEL
TEMPERATURA DE PAVIMENTO.
MODELO
PREDICTOR
DE
4.1. ANALISIS DE LOS MODELOS SUPERPAVE Y PROSECA.
Es importante establecer las diferencias existentes entre ambos modelos a modo de validar
los resultados obtenidos mediante las ecuaciones de SUPERPAVE. A continuación se describen
ambos métodos.
4.1.1. Modelo SUPERPAVE.
Este modelo clasifica los ligantes por grado de Performance o desempeño, designado por
PG XX –YY, donde XX indica la temperatura máxima promedio del pavimento (a 20 mm de
profundidad) e YY indica la temperatura mínima superficial del pavimento. Los valores XX e
YY se determinan en base a registros históricos de temperatura y considerando un factor de
confiabilidad.
4.1.1.1. Grado del Ligante Asfáltico.
La nueva especificación SUPERPAVE establece una selección de ligantes asfálticos de
acuerdo a las temperaturas a las que se verá sometido el pavimento durante su vida útil. Por otra
parte, las propiedades físicas requeridas (Creep, G*, δ, etc.) son las mismas para todos los grados
de ligantes asfálticos, diferenciándose en la temperatura a la cual se deben cumplir dichas
exigencias.
En la Tabla 4.1 se muestran los distintos ligantes asfálticos establecidos en el método
SUPERPAVE, recordando que la clasificación es del tipo PG XX -YY.
Tabla 4.1. Grados del Ligante Asfáltico de acuerdo a SUPERPAVE.
PG
XX
46
52
58
64
70
76
82
- YY
-34, -40, -46
-10, -16, -22, -28, -34, -40, -46
- 10, -16, -22, -28, -34, -40
-10, -16, -22, -28, -34, -40
-10, -16, -22, -28, -34, -40
-10, -16, -22, -28, -34
-10, -16, -22, -28, -34
37
Vale la pena mencionar que los grados PG 76 y 82 son utilizados exclusivamente para
incluir cargas detenidas, a velocidades bajas o a excesivo tránsito.
4.1.1.2. Base de Datos.
Para la confección de este trabajo se cuenta con información de 38 estaciones
metereológicas distribuidas a lo largo del tramo comprendido entre las ciudades de Santiago y
Los Ángeles, siendo estas las siguientes:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Colina.
Santiago Pudahuel.
Santiago Quinta Normal.
Santiago Los Cerrillos.
Chorombo.
La Platina.
Melipilla.
Río Clarillo.
Paine.
Longovilo.
Alhué
Graneros.
Hidango.
Machalí.
Río Cipreses.
Parrón.
Puente Arqueado.
El Romero.
Pichilemu.
San Fernando.
Paredones.
Laguna Torca.
Curicó General Freire.
Quivolgo.
Constitución.
Vilches.
Curepto.
Armerillo.
Chanco.
Laguna Invernada.
Yerbas Buenas.
Cauquenes.
Parral.
Chillán Bernardo O’Higgins.
Concepción Carriel Sur.
38
•
•
•
Bellavista Universidad Concepción.
Polcura.
Los Ángeles María Dolores.
En el ANEXO A se entregan las ubicaciones de las estaciones meteorológicas.
4.1.1.3. Confiabilidad.
En las especificaciones SUPERPAVE la confiabilidad es el porcentaje de probabilidad
asociado a un año singular en que la temperatura real no excederá a la de diseño. Al tomar como
ejemplo la estación Santiago Pudahuel, las temperaturas máximas del aire alcanzaron un
promedio de 34,6° C y una desviación estándar de 1,0° C. En un año promedio existe un 50% de
probabilidad de que el valor determinado sobrepase los 34,6° C. Sin embargo, hay un 2% de
probabilidad de que la temperatura exceda los 36,7° C, siendo así que la temperatura de diseño de
36,7° C otorga un 98% de confianza. Estos valores se pueden apreciar en la Tabla 4.2.
Tabla 4.2. Resumen condición Estación Santiago Pudahuel.
Variable
T max
σ
T 50%
T 98%
Unidad
[° C]
[° C]
[° C]
[° C]
Valor
34,6
1,0
34,6
36,7
(OBS: estos valores son extraídos del ANEXO B)
4.1.1.4. Conversión a Temperatura de Pavimento.
Frente a la necesidad de determinación de temperaturas de pavimento, el programa SHRP
propone ecuaciones que la relacionan con la temperatura del aire. Estas expresiones matemáticas
han sido deducidas a partir de modelos de flujo de calor y ajustadas en base a mediciones de
temperaturas de pavimentos en Norteamérica.
Para determinar la exigencia de temperatura máxima en el pavimento se cuenta con la
siguiente expresión:
T1 = 0,9545 * (T max – 0,00618 * L2 + 0,2289 * L + 42,2) – 17,78
Donde:
T1 : Temperatura máxima característica del pavimento a 20 mm de profundidad, en °C.
39
T
max
: Temperatura máxima característica del aire (mayor media móvil de las temperaturas
máximas diarias en 7 días consecutivos), en °C.
L : Latitud del lugar considerado, en grados sexagesimales.
En que T max es una variable aleatoria normal estimada con registros de al menos 20 años.
Para el cálculo de la temperatura mínima característica del pavimento se propuso
inicialmente utilizar la mínima absoluta en un año como variable aleatoria normal, esto resultó
ser muy conservador. Posteriormente, durante el programa LTPP, se recomendó usar:
T2 = 0,859 * T min + 1,7
Donde:
T2 : Temperatura mínima característica del pavimento, en °C.
T min : Temperatura mínima absoluta anual del aire, en °C.
En que T min también corresponde a una variable aleatoria normal, estimada en 20 años.
La finalidad de este modelo es determinar, con una confiabilidad dada, las temperaturas
extremas a las cuales estará sometido el ligante asfáltico durante su vida útil, por lo que es válida
sólo para las condiciones atmosféricas de un determinado lugar.
Para contar con un mayor número de estaciones, a modo de obtener un resultado más
representativo de la realidad, se decidió ocupar dos grupos de registros; es así como se tienen
datos entre 1983 y 2004 y registros entre 1966 y 1987, analizando para ambos casos 22 años de
observación. También se utilizaron registros meteorológicos que cuentan con información de
menos de 20 años.
Al no existir la posibilidad de obtener todo lo recopilado en un año, fue imposible
determinar la media móvil de 7 días consecutivos para el caso de la temperatura máxima
característica del aire. Se optó entonces por utilizar la temperatura máxima anual del aire,
reconociendo que si bien no se está en el óptimo, se llegarían a resultados sobreestimados. Para el
caso de la temperatura mínima anual del pavimento, no hubo problemas.
40
4.1.2. Modelo PROSECA (Plan De Control y Seguimiento de Pavimentos Asfálticos).
En 1984 el MOP encargó a la Universidad de Chile y a la Universidad Católica de Chile la
creación de sistemas de gestión de pavimentos, de hormigón y de asfalto respectivamente, con el
fin de predecir en el momento oportuno la ejecución de conservaciones y el tipo de solución a
materializar de modo de optimizar la inversión de recursos.
La Universidad Católica se enfocó en el desarrollo de modelos de deterioro de pavimentos
asfálticos, los cuales se calibraron gracias a la instalación de 18 zonas testigos ubicadas entre
Antofagasta y Osorno, elegidas de modo de representar distintas condiciones climáticas, niveles
de tránsito y estructuras usadas en Chile. Tanto los datos recopilados como los modelos
desarrollados son parte constituyente del sistema computacional GIMP (Gestión Integral de
Mantención de Pavimentos).
El trabajo efectuado puede dividirse en ocho actividades:
1. Implementación y evaluación de 18 tramos testigo.
2. Creación de un banco de datos de la construcción.
3. Desarrollo de programas computacionales para la determinación de indicadores
representativos del estado actual del pavimento y su transferencia a bases de datos.
4. Desarrollo de un modelo de clima.
5. Desarrollo de un modelo estructural.
6. Calibración de modelos de deterioro superficial.
7. Definición de umbrales de intervención.
8. Implementación de las bases del sistema GIMP en computadores personales.
El modelo de clima desarrollado estudia la temperatura de las capas asfálticas en valores
medios de un ciclo diario y el efecto de la humedad estacional en el comportamiento de las capas
granulares y del suelo de fundación. Para ello ubica en cada tramo testigo termocuplas en la
superficie del pavimento y cada 5 cm hacia abajo, además siguiendo la norma AASHTO T 256,
se coloca una termocupla en un orificio tapado con glicerina a 4 cm de profundidad (medida
representativa de la temperatura del pavimento) y otra para medir la temperatura ambiental a la
sombra.
41
Posteriormente se procedió a realizar campañas de medición en grupos de Zonas Testigo en
un día de cada estación del año, registrándose las temperaturas medidas por termocuplas en su
mayoría entre las 9:00 y las 19:00 horas. En algunos casos se hicieron mediciones continuas
durante 24 horas, de las que además se pudo obtener las temperaturas mínimas de ese día en las
distintas profundidades del pavimento.
Todo esto genera un modelo que se aplica a un día y lugar en particular, donde las variables
de entrada son:
1. Latitud del lugar y día del año: para el cálculo de la radiación solar extraterrestre en función
del tiempo t = 0:00 a 23:00 horas, y la duración del medio día solar (D).
2. Horas de sol del día considerado: para calcular la fracción de radiación que llega a la
superficie de la Tierra.
3. Temperatura media del día considerado: para el cálculo de las temperaturas ambientales de
cada hora según la curva promedio de la zona y de la estación del año correspondiente.
En el ANEXO F se indican mayores aspectos de este modelo.
4.1.3. Autenticidad de resultados obtenidos mediante el método SUPERPAVE.
El modelo PROSECA ha sido calibrado a las condiciones climáticas de Chile en los
sectores donde se cuenta con zonas testigo, pero está orientado a la predicción de condiciones
térmicas medias, originadas en el uso de información meteorológica que promedia días fríos y
cálidos como también nublados y despejados.
Las ecuaciones del modelo SHRP están adaptadas al clima de Estados Unidos y Canadá,
los que no necesariamente presentan las mismas condiciones que los climas de Chile en variables
fijadas implícitamente en las ecuaciones, por esto el método puede no representar adecuadamente
el estado térmico de los pavimentos nacionales en los períodos de máxima y mínima temperatura.
Utilizando los registros de temperatura obtenidos por Jaime Faúndez Constenla [Ref. 1]
para el método PROSECA y SUPERPAVE, se procederá a hacer una comparación de los
resultados obtenidos para la temperatura del pavimento a modo de apreciar cuan certeros son
dichos valores. Estos registros se entregan en el ANEXO G.
42
En base a los gráficos mostrados en el ANEXO G, se puede decir que se generan curvas
prácticamente paralelas, resultando que:
1. Nivel de confianza del 50%.
Pendiente PROSECA = 0,7958 °C máxima del pavimento / °C máxima del aire
Pendiente SHRP = 0,9899 °C máxima del pavimento / °C máxima del aire
2. Nivel de confianza del 98%.
Pendiente PROSECA = 0,7366 °C máxima del pavimento / °C máxima del aire
Pendiente SHRP = 0,9100 °C máxima del pavimento / °C máxima del aire
Así, el modelo PROSECA difiere sólo en una constante con el modelo norteamericano, la
que depende en distinta magnitud de sus variables y que en el modelo SHRP están prefijadas. La
posibilidad de manejar mayor cantidad de parámetros de entrada toma gran importancia cuando
se presentan variaciones climáticas a igual latitud, las que no sólo afectan la temperatura máxima
del aire sino que también se manifiestan en la nubosidad, amplitud térmica y en casos particulares
la fecha de ocurrencia de ellas.
De acuerdo a esto, es posible decir que es muy factible que los resultados obtenidos en este
trabajo sean representativos de lo que sucede en la realidad, salvo aquellos casos en que uno se
encuentre en el límite de temperatura máxima y al llevarse a resultados en PROSECA obligue a
aumentar en un nivel el grado del PG. En todo caso, es recomendable la verificación en terreno
de los resultados obtenidos en esta memoria.
4.2. APLICACIÓN DEL MÉTODO SUPERPAVE DE ACUERDO A LOS REQUISITOS
DE CADA UNA DE LAS ZONAS ESTUDIADAS.
El cálculo asociado a la variable de temperatura del aire se realizó con datos extraídos de
las estaciones meteorológicas mencionadas anteriormente, existiendo dos tipos de registros:
desde el año 1983 hasta el 2004, y desde 1966 hasta 1987. Con dichos valores se efectuaron los
cálculos necesarios para obtener el promedio de temperatura y desviación estándar asociado, para
las máximas y mínimas temperaturas apreciadas. Posteriormente se determinó la temperatura del
aire asociada a los niveles de confianza del 50% y 98%. Estos valores se puede observar en los
ANEXOS B, C, D Y E.
43
Una vez logrados estos objetivos es posible aplicar las ecuaciones del método
SUPERPAVE, las cuales permitirán determinar el grado del ligante asfáltico a utilizar de acuerdo
a los requisitos del sector y al nivel de confianza deseado. Cumpliendo con este procedimiento se
obtienen los valores mostrados en las Tablas 4.3 y 4.4, donde:
T max : Temperatura máxima característica del aire.
T min : Temperatura mínima absoluta anual del aire.
T1 : Temperatura máxima característica del pavimento.
T2 : Temperatura mínima característica del pavimento.
44
Tabla 4.3. Temperaturas Características del pavimento con un 50% de confianza.
Estación
Colina
Santiago Pudahuel
Santiago Quinta Normal
Santiago Los Cerrillos
Chorombo
La Platina
Melipilla
Río Clarillo
Paine
Longovilo
Alhué
Graneros
Hidango
Machalí
Río Cipreses
Parrón
Puente Arqueado
El Romero
Pichilemu
San Fernando
Paredones
Laguna Torca
Curicó General Freire
Quivolgo
Constitución
Vilches
Curepto
Armerillo
Chanco
Laguna Invernada
Yerbas Buenas
Cauquenes
Parral
Chillán Bernardo O' Higgins
Concepción Carriel Sur
Bellavista Universidad Concepción
Polcura
Los Ángeles María Dolores
T max
[°C]
T min
[°C]
Latitud
[°]
T1
[°C]
T2
[°C]
35,03
34,61
34,56
34,65
33,65
32,68
35,35
33,60
34,70
35,71
36,93
32,07
31,93
34,56
33,63
32,25
33,50
30,13
29,17
33,38
29,73
33,80
34,03
31,90
28,18
29,08
32,38
35,33
27,55
32,56
34,70
36,30
34,48
35,57
29,14
30,58
34,18
35,09
-3,64
-4,00
-1,92
-2,08
-3,29
-3,12
-1,50
-2,41
-2,50
-3,52
-3,66
-3,47
-1,17
-3,24
-4,07
-4,50
0,13
-0,27
0,00
-2,24
-3,21
-0,60
-3,62
-2,42
0,68
-5,77
-0,86
-0,20
-1,02
-5,39
-3,80
-2,86
-3,86
-3,89
-1,35
-1,32
-4,16
-5,40
33,22
33,38
33,43
33,48
33,52
33,57
33,68
33,72
33,77
33,93
34,05
34,07
34,10
34,17
34,27
34,27
34,28
34,35
34,35
34,58
34,65
34,75
34,97
35,32
35,33
35,60
35,63
35,70
35,70
35,73
35,75
35,80
36,13
36,57
36,77
36,78
37,32
37,40
56,68
56,25
56,20
56,28
55,32
54,38
56,91
55,23
56,27
57,21
58,35
53,70
53,56
56,07
55,16
53,84
55,03
51,81
50,88
54,86
51,36
55,23
55,41
53,31
49,75
50,55
53,71
56,50
49,08
53,85
55,89
57,41
55,60
56,55
50,37
51,74
55,06
55,91
-1,42
-1,73
0,05
-0,09
-1,12
-0,98
0,41
-0,37
-0,45
-1,33
-1,45
-1,28
0,69
-1,08
-1,79
-2,17
1,81
1,47
1,70
-0,22
-1,06
1,18
-1,41
-0,38
2,28
-3,26
0,96
1,53
0,82
-2,93
-1,56
-0,76
-1,62
-1,64
0,54
0,56
-1,88
-2,94
45
Tabla 4.4. Temperaturas Características del pavimento con un 98% de confianza.
Estación
Colina
Santiago Pudahuel
Santiago Quinta Normal
Santiago Los Cerrillos
Chorombo
La Platina
Melipilla
Río Clarillo
Paine
Longovilo
Alhué
Graneros
Hidango
Machalí
Río Cipreses
Parrón
Puente Arqueado
El Romero
Pichilemu
San Fernando
Paredones
Laguna Torca
Curicó General Freire
Quivolgo
Constitución
Vilches
Curepto
Armerillo
Chanco
Laguna Invernada
Yerbas Buenas
Cauquenes
Parral
Chillán Bernardo O' Higgins
Concepción Carriel Sur
Bellavista Universidad Concepción
Polcura
Los Ángeles María Dolores
T max
[°C]
T min
[°C]
Latitud
[°]
T1
[°C]
T2
[°C]
36,97
36,69
36,52
36,53
35,23
34,51
36,97
36,35
36,32
37,44
39,15
33,73
33,91
37,05
36,05
32,98
37,83
33,02
31,12
34,50
31,60
36,46
35,55
37,18
34,27
32,00
36,33
39,91
32,00
37,27
37,66
39,47
37,06
38,58
33,29
35,00
36,54
40,40
-5,47
-6,62
-3,68
-4,02
-5,30
-4,68
-3,63
-4,43
-4,62
-6,42
-5,83
-4,91
-3,29
-5,26
-6,32
-8,28
-3,18
-1,57
-2,17
-4,05
-5,14
-3,09
-5,69
-4,12
-2,10
-9,06
-4,05
-3,40
-3,02
-8,06
-6,63
-6,21
-6,57
-6,50
-3,03
-3,14
-7,55
-8,17
33,22
33,38
33,43
33,48
33,52
33,57
33,68
33,72
33,77
33,93
34,05
34,07
34,10
34,17
34,27
34,27
34,28
34,35
34,35
34,58
34,65
34,75
34,97
35,32
35,33
35,60
35,63
35,70
35,70
35,73
35,75
35,80
36,13
36,57
36,77
36,78
37,32
37,40
58,53
58,24
58,07
58,07
56,82
56,13
58,46
57,86
57,82
58,86
60,47
55,29
55,46
58,44
57,47
54,54
59,16
54,56
52,75
55,93
53,15
57,77
56,86
58,35
55,56
53,34
57,47
60,88
53,33
58,35
58,72
60,43
58,07
59,42
54,34
55,97
57,31
60,98
-3,00
-3,98
-1,46
-1,75
-2,86
-2,32
-1,42
-2,10
-2,27
-3,82
-3,31
-2,52
-1,12
-2,82
-3,73
-5,41
-1,03
0,35
-0,17
-1,78
-2,72
-0,95
-3,19
-1,84
-0,11
-6,08
-1,78
-1,22
-0,90
-5,22
-3,99
-3,63
-3,94
-3,89
-0,90
-1,00
-4,78
-5,32
46
Para la selección del ligante asfáltico se debe utilizar la Tabla 2.1 que contiene las
especificaciones SUPERPAVE. Para explicar la selección del tipo de ligante, se realiza una
ejemplificación.
De la Tabla 4.5 se aprecia que para un nivel de confianza del 50%, la estación de Santiago
Pudahuel presenta una Temperatura máxima característica del pavimento (T1) de 56,25° C, y una
Temperatura mínima característica del pavimento (T2) de -1,73° C. Así se puede deducir, a partir
de la Tabla 2.1, que como T1 es menor a 58° C se ocupará un PG 58. Para este tipo de ligante
existen diversas posibilidades para la temperatura mínima y como en nuestro caso T2 es mayor
que -10° C, se utilizará el tipo -10. Así entonces se tiene un ligante del tipo PG 58 -10.
Tabla 4.5. Resumen condición Estación Santiago Pudahuel con un 50% de confianza.
Estación
Santiago Pudahuel
T1
[°C]
T2
[°C]
56,25
-1,73
(OBS: Esta Tabla corresponde a un extracto de la Tabla 4.3.)
Realizando el procedimiento mencionado recientemente es posible calcular los distintos
ligantes asfálticos asociados a las estaciones metereológicas estudiadas, para los niveles de
confianza del 50% y 98%. Estos resultados se muestran en las Tablas 4.6 y 4.7.
47
Tabla 4.6. Determinación Ligante Asfáltico con un 50% de confianza.
Estación
PG
Colina
Santiago Pudahuel
Santiago Quinta Normal
Santiago Los Cerrillos
Chorombo
La Platina
Melipilla
Río Clarillo
Paine
Longovilo
Alhué
Graneros
Hidango
Machalí
Río Cipreses
Parrón
Puente Arqueado
El Romero
Pichilemu
San Fernando
Paredones
Laguna Torca
Curicó General Freire
Quivolgo
Constitución
Vilches
Curepto
Armerillo
Chanco
Laguna Invernada
Yerbas Buenas
Cauquenes
Parral
Chillán Bernardo O' Higgins
Concepción Carriel Sur
Bellavista Universidad Concepción
Polcura
Los Ángeles María Dolores
48
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
52 -10
52 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
52 -10
52 -10
58 -10
58 -10
52 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
52 -10
52 -10
58 -10
58 -10
Tabla 4.7. Determinación Ligante Asfáltico con un 98% de confianza.
Estación
PG
Colina
Santiago Pudahuel
Santiago Quinta Normal
Santiago Los Cerrillos
Chorombo
La Platina
Melipilla
Río Clarillo
Paine
Longovilo
Alhué
Graneros
Hidango
Machalí
Río Cipreses
Parrón
Puente Arqueado
El Romero
Pichilemu
San Fernando
Paredones
Laguna Torca
Curicó General Freire
Quivolgo
Constitución
Vilches
Curepto
Armerillo
Chanco
Laguna Invernada
Yerbas Buenas
Cauquenes
Parral
Chillán Bernardo O' Higgins
Concepción Carriel Sur
Bellavista Universidad Concepción
Polcura
Los Ángeles María Dolores
49
64 -10
64 -10
64 -10
64 -10
58 -10
58 -10
64 -10
58 -10
58 -10
64 -10
64 -10
58 -10
58 -10
64 -10
58 -10
58 -10
64 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
58 -10
64 -10
58 -10
58 -10
58 -10
64 -10
58 -10
64 -10
64 -10
64 -10
64 -10
64 -10
58 -10
58 -10
58 -10
64 -10
Observando los valores de las Tablas 4.6 y 4.7 es posible decir que existen casos donde se
obtiene un mismo PG para ambos niveles de confianza, mientras que en otros se sube un grado
más producto de variaciones que se producen en los estimadores estadísticos.
Como consecuencia de esto, se confeccionará el mapa de recomendación para la utilización
de ligantes asfálticos para un nivel de confianza del 98%, dado que representa en forma más
fidedigna lo que ocurre en la realidad (sólo está asociado a un nivel de error del 2%).
4.3. IDENTIFICACIÓN DE LOS CASOS SINGULARES EN LA ZONA.
4.3.1. Temperaturas máximas superiores al entorno.
Es de importancia para este estudio el poder reconocer aquellas estaciones meteorológicas
que presentan temperaturas por sobre lo usual del sector en el cual se encuentran emplazadas.
Para ello, se ha hecho un estudio estadístico con los registros de temperaturas con que se cuenta,
explicándose en detalle lo desarrollado.
En primera instancia, se ordenó las diversas estaciones participantes de acuerdo al tipo de
clima en el que está ubicada, utilizando para esto la clasificación climatológica establecida en el
CAPITULO 3 y especialmente la Figura 3.2. Efectuándose esto se han podido apreciar los
resultados expuestos en la Tabla 4.8.
Vale la pena mencionar que como las temperaturas asociadas al 98% de confiabilidad son
más representativas de la realidad, se trabajará con dichos valores al momento de efectuar este
análisis.
50
Tabla 4.8. Clasificación Climatológica de las Estaciones Meteorológicas.
Estación
Tipo de Clima
Colina
Santiago Pudahuel
Santiago Quinta Normal
Santiago Los Cerrillos
Chorombo
La Platina
Melipilla
Río Clarillo
Paine
Longovilo
Alhué
Graneros
Hidango
Machalí
Río Cipreses
Parrón
Puente Arqueado
El Romero
Pichilemu
San Fernando
Paredones
Laguna Torca
Curicó General Freire
Quivolgo
Constitución
Vilches
Curepto
Armerillo
Chanco
Laguna Invernada
Yerbas Buenas
Cauquenes
Parral
Chillán Bernardo O' Higgins
Concepción Carriel Sur
Bellavista Universidad
Concepción
Polcura
Los Ángeles María Dolores
51
En base a esta clasificación, con los datos registrados en los ANEXOS B Y C, es posible
determinar la temperatura promedio asociada a cierto tipo de clima y la desviación estándar de
dicha muestra. Se establecerá como una temperatura que exceda a la de su entorno, aquella que
cumpla:
T ≥ ( T prom + 2*σ ) = T adm
Donde:
T: Temperatura máxima característica de la estación.
T prom : Temperatura máxima promedio de las estaciones para un mismo clima.
σ : Desviación estándar.
T
adm
: Temperatura admisible. Equivale a la suma de la temperatura máxima promedio y dos
veces la desviación estándar de las estaciones pertenecientes a un mismo clima.
Se asume dicho criterio ya que al momento de graficar los registros existentes para un
período de 22 años se genera una serie de puntos, donde la recta representada por la temperatura
promedio pasa aproximadamente por el centro de ella. Como es necesario establecer aquellos
valores que se escapan del comportamiento general, se establece la condición límite establecida
por una nueva recta, la resultante de la suma entre la temperatura promedio y dos veces la
desviación estándar. De este modo, cualquier registro de temperatura que se encuentre por sobre
la recta de temperatura admisible para un cierto tipo de clima será un valor eliminable (ya que no
sería representativo del fenómeno).
Al desarrollarse esto, se obtienen los resultados que se muestran.
4.9. Templado Cálido con estación seca prolongada de 7 a 8 meses y gran nubosidad.
T
[°C]
Estación
Pichilemu
31,12
prom
31,12
T
Al existir solamente una estación meteorológica no es posible aplicar el criterio, ya que el
factor desviación no existe.
52
4.10. Templado Cálido con estación seca prolongada de 7 a 8 meses.
T
[°C]
Estación
Colina
Santiago Pudahuel
Santiago Quinta Normal
Santiago Los Cerrillos
Chorombo
Melipilla
Paine
Longovilo
Alhué
Hidango
Puente Arqueado
El Romero
Paredones
Laguna Torca
36,97
36,69
36,52
36,53
35,23
36,97
36,32
37,44
39,15
33,91
37,83
33,02
31,60
36,46
T prom
σ
T adm
36,05
2,00
40,04
4.11. Templado Cálido con estación seca corta menos de 4.
T
[°C]
Estación
Concepción Carriel Sur
Bellavista Universidad Concepción
Polcura
Los Ángeles María Dolores
33,29
35,00
36,54
40,40
T prom
σ
T adm
36,31
3,031
42,37
53
4.12. Templado Cálido con estación seca de 4 a 5 meses.
T
[°C]
Estación
La Platina
Río Clarillo
Graneros
Machalí
Río Cipreses
Parrón
San Fernando
Curicó General Freire
Quivolgo
Constitución
Vilches
Curepto
Armerillo
Chanco
Laguna Invernada
Yerbas Buenas
Cauquenes
Parral
Chillán Bernardo O' Higgins
34,51
36,35
33,73
37,05
36,05
32,98
34,50
35,55
37,18
34,27
32,00
36,33
39,91
32,00
37,27
37,66
39,47
37,06
38,58
T prom
σ
T adm
35,92
2,31
40,54
Se puede apreciar que bajo ningún caso las temperaturas de las estaciones sobrepasan al
valor T admisible; por ende, se puede llegar a decir que si bien las temperaturas por fenómenos
particulares del sector presentan valores superiores a los de su entorno (en algunos casos), no
representan situaciones que se arranquen del comportamiento general de su tipo de clima.
4.3.2. Incremento del grado del Ligante Asfáltico.
De acuerdo a lo estudiado con anterioridad se pudo apreciar que el ligante asfáltico está
asociado directamente a fenómenos como lo son: el clima, la latitud, etc. Existen otras situaciones
que también son muy influyentes en la determinación del PG y es por este motivo que deben ser
consideradas. Al hablar así se hace referencia exclusivamente al volumen y la velocidad del
tránsito.
54
De acuerdo a las especificaciones SUPERPAVE planteadas en la Ref. 1, existen cuatro
posibles situaciones:
1. Frente a cargas lentas se debe incrementar un nivel la temperatura alta (TA) de la
graduación.
2. Frente a cargas estáticas incrementar TA dos niveles.
3. Para volumen de tránsito medio, incrementar TA un nivel.
4. Para volumen de tránsito alto, incrementar TA dos niveles.
Estas condiciones deben ser consideradas para la elección de la temperatura alta del grado
del ligante asfáltico. También se debe tener claro que no existen condiciones para el caso de la
elección de la temperatura mínima.
Como el tramo considerado en este estudio es extenso, se consideran sólo algunas de las
Rutas más importantes dentro de la zona y aquellas calles donde circulará Transantiago. En la
Tabla 4.13 se indican las Rutas que se analizarán.
Tabla 4.13. Rutas consideradas para el estudio de tráfico.
Región Considerada
Nomenclatura
Nombre camino
Rol
Metropolitana
A
Santiago San Antonio
78
Sexta
B
C
D
Longitudinal
El Manzano Las Cabras
San Fernando Pichilemu
5
66
I - 50
Séptima
E
F
Longitudinal
San Javier Constitución
5
L - 30 M
Octava
G
H
Longitudinal
Concepción Lota
5
160
Para el análisis se considera el Tránsito Medio Diario Anual (TMDA) entre ciertos puntos
establecidos dentro de las Rutas. Como criterio se plantea lo siguiente:
1. Se considerará un nivel de tráfico bajo si:
TMDA < 1000 [vehículos / día]
2. Se considerará un nivel de tráfico medio si:
1000 [vehículos / día] ≤ TMDA ≤ 8000 [vehículos / día]
3. Se considerará un nivel de tráfico alto si:
TMDA > 8000 [vehículos / día]
55
A continuación se visualiza el tránsito para cada uno de las vías mencionadas
anteriormente. Estos valores se extrajeron de la Ref. 16.
Tabla 4.14. Determinación TMDA para camino A de Región Metropolitana.
Estación Control
13 - 030 - 01 - 1 Camino
2 De/a
3 Lugar
Nombre camino
Rol
Santiago San Antonio
Santiago San Antonio
Santa Adriana 1 Km El Monte
Tránsito Medio Diario Anual
78
10181
Tabla 4.15. Determinación TMDA para camino B de Sexta Región.
Estación Control
06 - 001 - 02 - 1 Camino
2 De/a
3 Lugar
Nombre camino
Rol
Longitudinal
Rancagua
2 Km Graneros
Tránsito Medio Diario Anual
5
17076
Tabla 4.16. Determinación TMDA para camino C de Sexta Región.
Estación Control
06 - 013 - 01 - 1 Camino
2 De/a
3 Lugar
Nombre camino
Rol
El Manzano Las Cabras
El Manzano
Bif. El Manzano 18 Km L. Cab.
Tránsito Medio Diario Anual
66
6897
Tabla 4.17. Determinación TMDA para camino D de Sexta Región.
Estación Control
06 - 005 - 01 - 1 Camino
2 De/a
3 Lugar
Nombre camino
Rol
San Fernando Pichilemu
San Fernando
Cóndor Apalta
Tránsito Medio Diario Anual
6018
56
I - 50
Tabla 4.18. Determinación TMDA para camino E de Séptima Región.
Estación Control
07 - 112 - 01 - 1 Camino
2 De/a
3 Lugar
Nombre camino
Rol
Longitudinal
Directo
Cruce San Javier
Tránsito Medio Diario Anual
5
6512
Tabla 4.19. Determinación TMDA para camino F de Séptima Región.
Estación Control
07 - 051 - 01 - 1 Camino
2 De/a
3 Lugar
Nombre camino
Rol
San Javier Constitución
San Javier
Cruce Constitución
L – 30 M
Tránsito Medio Diario Anual
4682
Tabla 4.20. Determinación TMDA para camino G de Octava Región.
Estación Control
08 - 004 - 01 - 1 Camino
2 De/a
3 Lugar
Nombre camino
Rol
Longitudinal
Chillán
Bifurcación Concepción
Tránsito Medio Diario Anual
5
10229
Tabla 4.21. Determinación TMDA para camino H de Octava Región.
Estación Control
08 - 055 - 01 - 1 Camino
2 De/a
3 Lugar
Nombre camino
Rol
Concepción Lota
Directo
Acceso sur Puente Nuevo Bío Bío
Tránsito Medio Diario Anual
160
31782
Utilizando el criterio establecido anteriormente para clasificar los niveles de tránsito, se
obtienen los resultados mostrados en la siguiente tabla.
57
Tabla 4.22. Determinación de niveles de tránsito.
Región
Nombre camino
Rol
TMDA
Nivel
Tránsito
Acción
Metropolitana
Santiago San Antonio
78
10181
Alto
Subir TA 2 niveles
Sexta
Longitudinal
El Manzano Las Cabras
San Fernando Pichilemu
5
66
I - 50
17076
6897
6018
Alto
Medio
Medio
Subir TA 2 niveles
Subir TA 1 nivel
Subir TA 1 nivel
Séptima
Longitudinal
San Javier Constitución
5
L - 30 M
6512
4682
Medio
Medio
Subir TA 1 nivel
Subir TA 1 nivel
Octava
Longitudinal
Concepción Lota
5
160
10229
31782
Alto
Alto
Subir TA 2 niveles
Subir TA 2 niveles
Dados los grandes flujos circulantes por las Rutas, es necesario subir el grado del ligante,
siendo en unos casos un aumento de un nivel y en otros de dos. Esta condición se debe aplicar
posteriormente de determinar el PG asociado a una cierta zona, verificando ciertamente que dicha
Ruta pertenezca a esa área.
58
5. CONFECCIÓN DEL MAPA.
59
CAPÍTULO 5:
CONFECCIÓN DEL MAPA.
5.1. GENERALIDADES.
En este capítulo se procede a realizar la sectorización de acuerdo al tipo de ligante asfáltico
a utilizar en el tramo comprendido entre las ciudades de Santiago y Los Ángeles. La
sectorización se basa principalmente en las condiciones de relieve y clima de la zona, parámetros
que se encuentran directamente vinculados con el comportamiento térmico. Así, se procede en
primera instancia a la identificación del relieve existente (de acuerdo a la Figura 3.1) y de los
diversos tipos de climas comprendidos en la zona (Figura 3.2).
Posteriormente se reúnen aquellas estaciones meteorológicas comprendidas dentro de una
misma zona, generada por las características del relieve y clima, y se le asigna un número que
permite visualizar en una tabla anexa el grado del ligante asfáltico a ocupar.
Por último, se identifica el nuevo ligante a usar en las Rutas analizadas.
5.2. PROCEDIMIENTOS.
Para efectuar un buen mapa con los datos obtenidos, es necesario estudiar detalladamente
las diversas posibilidades existentes, a modo de establecer una zonificación detallada y
representativa de lo que acontece en la realidad.
Buscando alcanzar dichos objetivos es que se han efectuado ciertas consideraciones que
permiten hacer una caracterización de los diversos sectores componentes de cada una de las
regiones en estudio. Es así como en primera instancia se identifican los diversos tipos de relieves
existentes, mostrados en la Figura 5.1.
Dado que la zona climática también influye para establecer los límites de ciertos sectores,
es que también se identifica, en la Figura 5.2, los tipos de climas que se encuentra en la zona.
60
Figura 5.1. Relieve en zona de estudio.
61
Figura 5.2. Clima en zona de estudio.
62
Superponiendo los dos mapas anteriores, que muestran los límites establecidos para el
clima y el relieve, se generan sectores que por geografía debieran tener comportamientos
similares con respecto a sus registros de temperatura. Posteriormente se procede a estudiar caso a
caso los PG calculados a modo de reunir en una misma área, aquellos que tengan valores
similares y aislar los que no. Efectuando esta labor es posible entonces confeccionar un Mapa de
Recomendación para el uso de Ligantes Asfálticos mediante la normativa SUPERPAVE.
Es importante destacar que dicho mapa se efectúa para el nivel de confianza del 98% ya
que se obtienen parámetros más representativos de lo que ocurre en la realidad (existe solamente
un 2% de error asociado en la determinación de la temperatura).
5.3. MAPA DE RECOMENDACIÓN DE USO DE LIGANTES ASFÁLTICOS SEGÚN
CLASIFICACIÓN SUPERPAVE, APLICADO AL TRAMO COMPRENDIDO ENTRE
SANTIAGO Y LOS ÁNGELES.
Desarrollando los procedimientos indicados, se confecciona en la Figura 5.3 el mapa con la
sectorización según el tipo de ligante asfáltico que se debe usar.
En la Tabla 5.1 se entrega el detalle del grado PG del ligante según el sector.
63
Figura 5.3. Mapa de Recomendación de uso de Ligantes Asfálticos según clasificación
SUPERPAVE, aplicado al tramo comprendido entre Santiago y Los Ángeles (98% conf).
64
Tabla 5.1. Especificaciones del Mapa.
Número del sector
Estaciones Meteorológicas
PG
Chorombo
58 -10
Melipilla
Longovilo
Colina
Santiago Pudahuel
Santiago Quinta Normal
Santiago Los Cerrillos
64 -10
64 -10
Paine
58 -10
Alhué
64 -10
La Platina
58 -10
Río Clarillo
58 -10
Pichilemu
58 -10
Hidango
El Romero
Paredones
58 -10
Puente Arqueado
64 -10
Graneros
Parrón
San Fernando
58 -10
Machalí
64 -10
Río Cipreses
58 -10
Laguna Torca
58 -10
Quivolgo
64 -10
Constitución
Curepto
Chanco
58 -10
65
Tabla 5.1. Especificaciones del Mapa.
Número del sector
Estaciones Meteorológicas
Cauquenes
PG
64 -10
Curicó General Freire
Vilches
Armerillo
Yerbas Buenas
Parral
58 -10
64 -10
Laguna Invernada
64 -10
Concepción Carriel Sur
Bellavista Universidad Concepción
58 -10
Chillán Bernardo O’Higgins
64 -10
Los Ángeles María Dolores
64 -10
Polcura
58 -10
La zona achurada representa aquellos sectores en los que no se cuenta con ningún tipo de
registro.
Teniendo presente las 24 zonas existentes en el tramo comprendido entre las regiones
Metropolitana y Octava, es posible identificar aquellas Rutas en que se analizó el nivel de tránsito
mediante el parámetro denominado TMDA, con la finalidad de actualizar el ligante asfáltico a
usar en esos tramos en particular.
Los nuevos PG para esas Rutas se pueden apreciar en la siguiente tabla.
66
Tabla 5.2. Actualización del Ligante Asfáltico para Rutas analizadas.
Región
Nombre camino
Metropolitana
Sexta
Sector
perteneciente
PG original
PG final
Santiago San Antonio
64 -10
76 -10
Longitudinal
58 -10
70 -10
El Manzano Las Cabras
64 -10
70 -10
San Fernando Pichilemu
58 -10
64 -10
--------
---------
San Javier Constitución
58 -10
64 -10
Longitudinal
64 -10
76 -10
Concepción Lota
58 -10
70 -10
Longitudinal
Séptima
Sin info.
Octava
Es necesario mencionar que entre los nuevos ligantes a utilizar, el PG 76 es usado
exclusivamente para situaciones en que se tienen cargas detenidas, a bajas velocidades o a
excesivo tránsito. En nuestro caso en particular corresponde a la Ruta Longitudinal (más
conocida como 5 Sur) y las vías principales de la ciudad de Santiago, convendría ocupar un tipo
de ligante de mayor grado que lo indicado en el mapa.
Se puede decir también que el camino El Manzano Las Cabras es el único que presenta un
PG 70, considerando una situación de nivel de tránsito medio. Esto se debe principalmente a que
esta Ruta está emplazada en una de las zonas con temperaturas más elevadas a lo largo de la sexta
región.
Otro caso importante a considerar para aumentar el nivel del ligante es la situación a la que
se verá expuesta la ciudad de Santiago, al comenzar el plan de transporte Transantiago. Frente a
este fenómeno existen dos posibles tipos de incremento:
1. Por cargas estáticas: Producto de constantes virajes, detenciones y frenadas a las que se ve
sometida la carpeta asfáltica en las esquinas o zonas de parada de buses, se debe colocar
un ligante de rango más amplio en dicho sector. Como no se puede diversificar en
67
demasía el tipo de ligante por tramo, conviene considerar todo el sector como de carga
detenida. Si bien esto resulta más caro, asegura el buen comportamiento del pavimento
durante su vida útil.
2. Volumen de tránsito alto: Como consecuencia del alto flujo vehicular al que se verá
sometida la ciudad de Santiago y en forma concentrada en los corredores del
Transantiago, será necesario incrementar el PG a ocupar en esas vías.
Para este ejemplo en particular daría lo mismo considerar cualquiera de los dos motivos
expuestos, ya que en ambos casos se debe efectuar un aumento de la temperatura máxima
característica del ligante en dos grados. Esto significa que se aplica uno u otro fenómeno (nunca
ambos).
Considerando entonces a la ciudad de Santiago identificada por las estaciones
meteorológicas de Pudahuel, Quinta Normal y Los Cerrillos (pertenecientes al área 3), se vuelve
necesario modificar el grado asociado a las ecuaciones del método SUPERPAVE con un 98% de
confianza, utilizando entonces un ligante del tipo 76 -10.
68
6. CONCLUSIONES.
69
CAPÍTULO 6: CONCLUSIONES.
El objetivo principal de este trabajo de investigación era estudiar la realización de un mapa
de recomendación para el uso de ligantes asfálticos mediante la normativa norteamericana
denominada SUPERPAVE, aplicándose a un tramo específico de Chile.
Para desarrollar dicho trabajo, se contó con información climática de 38 estaciones
meteorológicas situadas en el tramo comprendido entre las ciudades de Santiago y Los Ángeles,
con la finalidad de transformar las temperaturas ambientales a temperaturas de pavimento
mediante las ecuaciones integradas en el método desarrollado por SHRP.
Al existir poca continuidad en el registro de datos climatológicos, fue necesario efectuar
ciertas consideraciones. Para poder contar con un mayor número de estaciones meteorológicas, a
modo de obtener un resultado más representativo de la realidad, se decidió ocupar dos grupos de
registros; es así como para 33 estaciones se tienen datos entre 1983 y 2004 y para las 5 restantes
registros entre 1966 y 1987, considerándose para ambos casos 22 años de observación (existiendo
registros que cuentan con información de menos de 20 años). Todo esto puede llevar a errores al
momento de determinar la temperatura promedio del aire, ya que SUPERPAVE considera que se
debe analizar un período no inferior a 20 años en que se espera que en dicho tiempo el clima de
una cierta zona sea representativo, presentando ciclos de altas temperaturas unos años y más
bajas otros.
Por otro lado, como no existía la posibilidad de obtener todo lo recopilado en un año, fue
imposible determinar la media móvil de 7 días consecutivos para el caso de la temperatura
máxima característica del aire. Frente a este problema es que se optó por utilizar la temperatura
máxima anual de él, reconociendo que si bien no se está en el óptimo, se llegarían a resultados
sobreestimados. Para el caso de la temperatura mínima anual del pavimento, no hubo problemas
dado que se contaba con la mínima temperatura anual del aire.
Una vez determinadas las temperaturas del pavimento, fue posible identificar de acuerdo a
los requisitos del método el tipo de ligante asfáltico a utilizar en un sector, en base a sus
condiciones particulares (latitud, clima, etc.) y al nivel de confianza deseado.
Es así como se obtienen los resultados mostrados en las Tablas 4.6 y 4.7 para los distintos
niveles de confianza. En ellas es posible ver que el tipo de ligante asociado a un nivel del 50% se
70
caracteriza, en gran mayoría, en ser de un grado menor que el determinado para un 98% de
confiabilidad. También es apreciable que el parámetro asociado a la temperatura inferior de
diseño del ligante se caracterizó por ser de tipo -10, para ambos niveles de confianza y para todas
las estaciones consideradas. Esto se debe principalmente a que el sector estudiado se caracteriza
por no presentar temperaturas inferiores a los -10 °C.
En este momento es importante decir que el mapa se desarrolló solamente para un nivel de
confianza del 98%.
Es vital el reconocer que existen limitantes en la aplicación de las ecuaciones
SUPERPAVE, dado que éstas han sido planteadas exclusivamente para las condiciones del
Hemisferio Norte. Por esta razón es importante conocer que tan certeros (o errados) son los
resultados obtenidos. Buscando satisfacer esta necesidad, se hace una comparación de resultados
mediante este método y el PROSECA, basada en registros extraídos de otro estudio efectuado por
un alumno de nuestra universidad. Se dedujo que el modelo desarrollado por la Universidad
Católica difiere con el norteamericano en tan solo una constante. En base a esto último es posible
decir que es muy factible que los resultados obtenidos en este trabajo sean representativos de lo
que acontece en la realidad; sin embargo, es recomendable la verificación en terreno.
Haciendo alusión a fenómenos que conllevan a un comportamiento climático extraño en
base a su ubicación geográfica, se hizo un estudio donde se pretendió determinar aquellas
estaciones que presentan registros de temperatura mayores con respecto a su entorno. Para ello se
agruparon las estaciones identificándose los cuatro tipos de climas existentes y en base a esto se
determinó una temperatura admisible. Se pudo determinar que bajo ningún caso las temperaturas
máximas promedio de los años considerados supera nuestro valor límite; no obstante,
temperaturas mayores a las de su alrededor se pueden deber a fenómenos particulares del sector
(ej: zona de poco viento).
Se estudió también la influencia del tránsito en los PG, considerándose para ello ciertas
Rutas representativas pertenecientes a las regiones Metropolitana, Sexta, Séptima y Octava. Para
conocer el flujo asociado a ellas se estudió el TMDA y en base a este se estableció un criterio
para determinar si se tiene un nivel de tráfico alto, medio o bajo. Así, frente a las masivas
solicitaciones fue necesario aumentar en distinta medida un nivel o dos, el tipo de ligante a usar.
71
Teniendo presente los tipos de relieves y climas existentes en el tramo comprendido entre
Santiago y Los Ángeles, se efectuó una regionalización de acuerdo a ellos, generándose zonas
(designadas por números) donde posteriormente se identificaron las estaciones incluidas en dicho
sector y el ligante a ocupar. Es así como finalmente se tiene el Mapa de recomendación de uso de
ligantes asfálticos mediante clasificación SUPERPAVE, mostrado en la Figura 5.3. Dicha
representación viene con una tabla anexada que permite identificar las características de esa área
(estaciones pertenecientes y PG). Vale la pena mencionar que existen sectores donde no se pudo
determinar el ligante dado que no se cuenta con estaciones allí, no existiendo información.
Apreciando el mapa es posible notificar el nuevo ligante a usar en aquellas Rutas analizadas
por su nivel de tránsito, llegando incluso a tenerse ligantes del tipo 76 -10, considerados
exclusivamente para rutas con excesivo tránsito vehicular, cargas detenidas o a bajas velocidades.
Con respecto a lo que sucederá en la ciudad de Santiago frente al nuevo tipo de transporte
al que se verá expuesta, denominado Transantiago, se deduce que podrá ser necesario el uso de
un PG 76 -10.
Dada la existencia de un gran número de zonas originadas en el Mapa de recomendación
realizado, queda propuesto para futuros usuarios la confección de un mapa integrado para la
aplicación en cada camino o red vial específicos, a modo de efectuar una identificación más
simple del ligante a ocupar dependiendo de la zona.
Finalmente, es importante decir que SUPERPAVE presenta un pequeño inconveniente: los
equipos necesarios para efectuar los ensayos se caracterizan por presentar altos costos. Surge
entonces la necesidad de estudiar alguna alternativa económica que permita a países con menos
recursos efectuar pruebas más baratas pero igual de representativas. De esta manera nace el
concepto del método SIMPLIFICADO, el cual considera los equipos de laboratorio utilizados en
el control actual de los ligantes. Es importante mencionar que existe una memoria de Título
[Ref. 2] donde se compara el Método SUPERPAVE con los ensayos tradicionales de control de
ligante.
72
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
1. Faúndez, Jaime. “Zonificación de Chile para la elección de ligantes de pavimentos
asfálticos según el método SUPERPAVE – SHRP”. Memoria, Universidad de Chile,
1999.
2. Sanz, Leonardo. “Caracterización no Tradicional de Ligantes Asfálticos “. Memoria,
Universidad de Chile, 1997.
3. Sagredo, Raúl. “Las mezclas asfálticas bajo la visión de los nuevos conceptos SHRP –
SUPERPAVE”. Memoria, Universidad de Chile, 1998.
4. Bahía, H. – Vivanco, J. “Transición hacia un sistema de graduación por desempeño de
asfaltos para países en vías de Desarrollo”. Congreso Ibero – Latinoamericano de Asfalto,
Costa Rica, 2005.
5. Gobierno de Chile. Ministerio de Obras Públicas. “Especificaciones y Métodos de
Muestreo, Ensaye y Control”. Dirección de Vialidad, Manual de Carreteras Volumen
N ° 8, 2003.
6. SUPERPAVE (Parte I): Especificaciones para asfalto.
www.ichasfalto.cl/boletines.php
7. SUPERPAVE LAB.
mehr.sharif.edu/~superpave/lab-pav.htm
8. Superpave Asphalt Technology Program.
www.utexas.edu/research/superpave
9. Ministerio de Obras Públicas, Transporte, Vivienda y Desarrollo Urbano. “SUPERPAVE.
Consideraciones Recientes”. Unidad de Investigación y Desarrollo Vial, El Salvador.
10. Ministerio de Obras Públicas. Universidad Católica de Chile. “Plan de Control y
Seguimiento de Pavimentos Asfálticos”. Informe Final, Volumen X, 1989.
73
11. Dirección General de Aeronautica Civil. Dirección de Meteorología de Chile.
Subdirección Climatología y Meteorología Aplicada. “Anuario Climatológico”. Años
1966 – 2004.
12. Dirección Meteorológica de Chile. Departamento de Meteorología Aplicada, “Anuario
Agrometeorológico”. Años 1966 – 2004.
13. Dirección Meteorológica de Chile. Subdirección Climatología y Meteorología Aplicada.
Departamento de Meteorología. “Climatología de Chile”.
14. Relieve de Chile.
www.bcn.cl/pags/regional/cont/pags/20001123160109.html
15. Mapa Relieve de Chile.
mapasdechile.com/relieve/index.htm
16. Registros TMDA.
www.vialidad.cl/toda/index.htm
17. Mapas de Chile.
www.turistel.cl
74
ANEXOS.
75
ANEXO A. UBICACIÓN ESTACIONES METEOROLÓGICAS.
76
Tabla A.1. Ubicación Estaciones Meteorológicas consideradas.
Estación
Región
Colina
Santiago Pudahuel
Santiago Quinta Normal
Santiago Los Cerrillos
Chorombo
La Platina
Melipilla
Río Clarillo
Paine
Longovilo
Alhué
Graneros
Hidango
Machalí
Río Cipreses
Parrón
Puente Arqueado
El Romero
Pichilemu
San Fernando
Paredones
Laguna Torca
Curicó General Freire
Quivolgo
Constitución
Vilches
Curepto
Armerillo
Chanco
Laguna Invernada
Yerbas Buenas
Cauquenes
Parral
Chillán Bernardo O' Higgins
Concepción Carriel Sur
Bellavista Universidad Concepción
Polcura
Los Ángeles María Dolores
Metropolitana
Metropolitana
Metropolitana
Metropolitana
Metropolitana
Metropolitana
Metropolitana
Metropolitana
Metropolitana
Metropolitana
Metropolitana
VI
VI
VI
VI
VI
VI
VI
VI
VI
VI
VII
VII
VII
VII
VII
VII
VII
VII
VII
VII
VII
VII
VIII
VIII
VIII
VIII
VIII
77
Latitud
[°]
33,22
33,38
33,43
33,48
33,52
33,57
33,68
33,72
33,77
33,93
34,05
34,07
34,10
34,17
34,27
34,27
34,28
34,35
34,35
34,58
34,65
34,75
34,97
35,32
35,33
35,60
35,63
35,70
35,70
35,73
35,75
35,80
36,13
36,57
36,77
36,78
37,32
37,40
Longitud
[°]
70,67
70,78
70,68
70,68
71,22
70,62
71,20
70,48
70,75
71,38
71,25
70,75
71,78
70,65
70,47
70,67
71,35
71,85
71,93
71,00
71,88
72,12
71,23
72,38
72,42
71,00
72,40
71,10
72,55
70,78
71,57
72,33
71,82
72,03
73,05
73,12
71,53
72,43
Elevación
[m]
570
475
520
519
140
630
170
890
200
140
123
475
296
560
981
692
119
500
279
350
125
10
228
10
12
1175
553
450
60
1325
150
140
170
124
12
15
740
109
Figura A.1. Representación gráfica de ubicación Estaciones Meteorológicas.
78
ANEXO B. REGISTRO DE TEMPERATURAS MÁXIMAS ABSOLUTAS
ANUALES (AÑOS 1983 – 2004).
79
Tabla B.1. Registro de Temperaturas Máximas Absolutas Anuales y Día en que se produce.
Fuente: Ref. 11 y 12
Colina
AÑO
°C
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
T max
σ
T 50%
T 98%
33,8
35,4
34,4
34,1
35,0
36,8
35,3
35,4
Día
Santiago
Pudahuel
°C
Día
34,7
32,3
34,9
34,4
34,7
34,5
35,1
35,3
35,8
33,8
34,8
34,0
34,5
34,5
35,8
36,6
32,9
33,9
34,4
33,5
36,3
34,7
35,03
0,95
09-Feb
03-Feb
25-Ene
25-Ene
09-Ene
04-Ene
09-Dic
13-Ene
22-Ene
14-Feb
14-Feb
12-Mar
17-Ene
26-Feb
19-Ene
16-Dic
01-Feb
29-Ene
03-Mar
34,61
1,02
35,03
36,97
34,61
36,69
01-Feb
22-Dic
21-Ene
14-Feb
09-Ene
17-Ene
Ene
Ene
Santiago
Quinta Normal
°C
Día
21-Feb
34,9
06-Ene
33,2
04-Ene
34,6
09-Feb
34,8
03-Feb
34,4
34,0
34,8
36,6
33,8
34,1
34,4
33,6
36,4
34,2
14-Feb
17-Ene
24-Ene
19-Ene
27-Dic
01-Feb
29-Ene
03-Mar
34,56
0,95
34,56
36,52
Santiago
Los Cerrillos
°C
34,8
32,9
Día
21-Dic
16-Ene
34,3
04-Ene
34,2
35,0
34,7
34,8
35,6
36,2
33,8
34,4
34,2
33,8
36,4
34,7
01-Feb
22-Dic
21-Ene
30-Nov
12-Mar
17-Ene
09-Ene
19-Ene
27-Dic
01-Feb
29-Ene
03-Mar
34,65
0,91
34,65
36,53
80
Chorombo
La Platina
Melipilla
°C
Día
°C
Día
°C
Día
32,2
34,4
33,2
34,2
34,2
34,0
34,0
33,0
24-Ene
13-Ene
23-Ene
Ene
16-Ene
17-Ene
Feb
Nov
32,0
33,0
32,8
32,8
33,6
34,0
31,8
31,4
09-Dic
13-Ene
23-Ene
30-Nov
10-Feb
17-Ene
Feb
Dic
34,0
35,4
35,4
35,0
34,6
36,2
36,2
36,0
07-Dic
13-Ene
23-Ene
28-Mar
10-Feb
Dic
Feb
Ene
33,65
0,77
32,68
0,89
35,35
0,79
33,65
35,23
32,68
34,51
35,35
36,97
Tabla B.1. Registro de Temperaturas Máximas Absolutas Anuales y Día en que se produce.
Fuente: Ref. 11 y 12
AÑO
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
T max
σ
T 50%
T 98%
Río Clarillo
Paine
Longovilo
Alhué
°C
Día
°C
Día
°C
Día
°C
32,2
33,0
33,0
33,4
35,8
35,6
33,0
32,8
09-Abr
25-Ene
23-Ene
12-Dic
12-Mar
17-Ene
34,0
35,0
34,6
33,6
35,4
35,6
02-Nov
13-Ene
23-Ene
24-Dic
10-Feb
17-Ene
35,2
35,2
34,9
35,0
35,4
37,2
36,4
36,4
15-Ene
13-Ene
23-Ene
24-Dic
22-Feb
Dic
Ene
Ene
36,0
38,6
35,8
37,8
37,8
37,0
36,8
35,6
Ene
33,60
1,34
34,70
0,79
35,71
0,84
33,60
36,35
34,70
36,32
35,71
37,44
Día
Graneros
36,93
1,08
36,93
39,15
81
Machalí
°C
Día
°C
Día
°C
Día
31,2
01-Feb
31,0
31,8
33,0
32,0
31,8
33,4
32,0
30,4
13-Ene
11-Abr
11-Feb
11-Mar
Dic
Feb
Dic
35,2
33,6
33,2
36,2
34,6
13-Ene
04-Feb
24-Dic
11-Mar
23-Feb
13-Ene
Mar
11-Mar
Dic
Ene
Ene
Hidango
32,8
32,2
Ene
Ene
32,07
0,81
31,93
0,97
34,56
1,21
32,07
33,73
31,93
33,91
34,56
37,05
Tabla B.1. Registro de Temperaturas Máximas Absolutas Anuales y Día en que se produce.
Fuente: Ref. 11 y 12
AÑO
Río Cipreses
°C
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
T max
σ
T 50%
T 98%
32,6
33,0
32,8
33,8
33,8
35,8
Día
Parrón
°C
32,5
Día
21-Dic
32,0
21-Dic
03-Nov
22-Dic
23-Ene
22-Mar
12-Mar
17-Ene
El Romero
°C
Día
31,6
28,8
30,0
19-Mar
10-Mar
Abr
Pichilemu
°C
30,1
29,2
28,2
San Fernando
Paredones
Día
°C
Día
°C
Día
Dic
Feb
Oct
32,5
33,9
33,2
33,4
33,5
32,8
33,5
34,2
02-Ene
07-Dic
05-Feb
28-Ene
12-Mar
Dic
Ene
Ene
31,0
30,0
29,0
29,0
31,0
30,0
28,8
29,0
07-Feb
16-Mar
11-Abr
22-Mar
30-Ene
16-Ene
Feb
Dic
Laguna Torca
°C
Día
35,2
35,2
32,7
32,7
33,2
22-Dic
Dic
Feb
10-Feb
11-Ene
33,63
1,18
32,25
0,35
30,13
1,40
29,17
0,95
33,38
0,55
29,73
0,91
33,80
1,29
33,63
36,05
32,25
32,98
30,13
33,02
29,17
31,12
33,38
34,50
29,73
31,60
33,80
36,46
82
Tabla B.1. Registro de Temperaturas Máximas Absolutas Anuales y Día en que se produce.
Fuente: Ref. 11 y 12
AÑO
Curicó
General Freire
°C
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
T max
σ
T 50%
T 98%
33,6
32,8
33,8
34,9
33,5
34,8
33,2
34,3
33,6
33,7
33,8
35,2
33,0
33,4
34,2
34,0
35,1
33,0
34,2
35,0
34,7
34,8
Quivolgo
Vilches
Curepto
Chanco
Yerbas Buenas
Cauquenes
Día
°C
Día
°C
Día
°C
Día
°C
Día
°C
Día
°C
Día
09-Feb
06-Ene
08-Feb
25-Ene
13-Feb
19-Ene
02-Ene
14-Ene
05-Feb
24-Dic
12-Dic
35,5
32,0
30,1
30,0
07-Feb
22-Dic
31-Dic
Mar
30,0
30,2
26,4
28,6
30,2
29,0
30,4
27,8
19-Mar
22-Dic
05-Feb
22-Mar
12-Mar
17-Ene
Oct
Dic
31,4
35,4
32,3
32,4
29,6
33,2
27-Dic
22-Dic
21-Dic
11-Feb
07-Dic
28-Feb
31,4
26,8
26,0
25,8
27,8
27,0
30,2
25,4
07-Feb
10-Mar
15-Ene
12-Dic
04-Abr
01-Mar
Feb
Feb
36,0
33,0
33,0
35,6
33,6
34,0
36,4
36,0
18-Feb
14-Ene
28-Dic
14-Feb
09-Ene
11-Feb
Ene
Dic
39,4
35,4
35,4
35,6
36,6
36,2
37,4
34,4
03-Feb
13-Ene
05-Feb
14-Feb
25-Dic
25-Ene
Nov
05-Feb
02-Feb
06-Ene
05-Feb
34,03
0,74
31,90
2,57
29,08
1,42
32,38
1,92
27,55
2,17
34,70
1,44
36,30
1,54
34,03
35,55
31,90
37,18
29,08
32,00
32,38
36,33
27,55
32,00
34,70
37,66
36,30
39,47
83
11-Feb
Ene
Ene
Tabla B.1. Registro de Temperaturas Máximas Absolutas Anuales y Día en que se produce.
Fuente: Ref. 11 y 12
Parral
AÑO
°C
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
T max
σ
T 50%
T 98%
35,2
34,2
34,8
33,8
34,0
34,6
36,8
32,4
Día
29-Dic
14-Ene
28-Dic
18-Feb
06-Feb
14-Feb
Ene
Dic
34,48
1,26
34,48
37,06
Chillán
B. O' Higgins
°C
35,6
33,3
33,1
35,6
36,2
35,4
36,0
37,5
33,9
36,8
34,2
36,2
35,2
34,6
34,8
36,0
38,3
33,4
35,0
38,0
36,5
36,9
Día
09-Feb
14-Feb
12-Ene
06-Feb
13-Feb
15-Mar
03-Feb
26-Ene
05-Feb
28-Dic
04-Mar
02-Mar
14-Feb
13-Ene
26-Ene
24-Dic
19-Feb
06-Mar
05-Feb
35,57
1,46
35,57
38,58
Concepción
Carriel Sur
°C
27,3
30,8
27,2
28,4
27,4
28,0
26,6
33,2
28,2
33,2
28,2
27,4
30,9
31,7
27,3
29,2
28,4
27,4
28,2
31,6
29,6
30,9
Día
09-Mar
14-Feb
08-Feb
19-Dic
13-Feb
11-Mar
08-Feb
16-Mar
11-Dic
22-Mar
12-Dic
19-Feb
30-Ene
18-Feb
18-Dic
16-Dic
19-Feb
03-Mar
13-Ene
29,14
2,02
29,14
33,29
Bellavista
U. Concepción
Los Ángeles
María Dolores
°C
31,0
Día
18-Ene
°C
34,6
Día
13-Dic
29,6
04-Ene
34,4
30,2
27,5
33,2
28,4
30,7
30,2
08-Feb
16-Mar
04-Feb
22-Mar
01-Mar
30-Ene
18-Feb
34,2
33,6
12-Dic
13-Mar
32,0
40,1
34,6
36,5
30,58
2,15
30,58
35,00
84
20-Feb
23-Feb
05-Feb
35,09
2,59
35,09
40,40
ANEXO C. REGISTRO DE TEMPERATURAS MÁXIMAS ABSOLUTAS
ANUALES (AÑOS 1966 - 1987).
85
Tabla C.1. Registro de Temperaturas Máximas Absolutas Anuales y Día en que se produce.
Fuente: Ref. 11 y 12
AÑO
Puente
Arqueado
°C
Día
33,3
03-Ene
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
T max
σ
T 50%
T 98%
31,5
35,7
16-Ene
16-Mar
Constitución
°C
26,0
25,7
Día
05-Mar
10-Mar
Armerillo
Laguna
Invernada
Polcura
°C
Día
°C
Día
°C
Día
04-Feb
14-Ene
04-Feb
14-Ene
10-Ene
05-Abr
06-Ene
35,6
34,6
18-Feb
31-Dic
15-Ene
31-Dic
33,8
34,6
28,7
32,5
33,2
33,4
33,1
02-Ene
08-Dic
33,0
06-Oct
37,2
32,6
27,4
28,8
15-Ene
10-Feb
37,1
34,4
33,50
2,11
28,18
2,96
35,33
2,23
32,56
2,29
34,18
1,15
33,50
37,83
28,18
34,27
35,33
39,91
32,56
37,27
34,18
36,54
86
ANEXO D. REGISTRO DE TEMPERATURAS MÍNIMAS ABSOLUTAS
ANUALES (AÑOS 1983 - 2004).
87
Tabla D.1. Registro de Temperaturas Mínimas Absolutas Anuales y Día en que se produce.
Fuente: Ref. 11 y 12
Colina
AÑO
°C
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
T min
σ
T 50%
T 98%
-4,3
-3,6
-2,8
-3,0
-3,0
-3,0
-5,4
-4,0
Día
10-Ago
25-Jun
04-Ago
01-Jun
Ago
Jul
Jul
-3,64
0,89
-3,64
-5,47
Santiago
Pudahuel
°C
-4,8
-3,8
-2,6
-1,8
-4,4
-4,0
-4,0
-4,7
-3,6
-5,9
-6,2
-3,1
-3,4
-5,9
-2,0
-4,4
-4,0
-3,2
-6,2
-2,3
-4,0
-3,6
Día
15-Jun
30-Abr
15-Jun
15-Jun
02-Jul
31-May
01-Ago
01-Ago
10-Ago
08-Jul
16-Jul
30-May
04-Ago
18-Jul
15-Jul
12-Jul
24-Jun
25-Jul
25-Jul
11-Jun
-4,00
1,28
-4,00
-6,62
Santiago
Quinta Normal
°C
-3,3
-2,2
-1,5
-0,6
-3,1
-2,0
-1,0
-2,4
-2,2
-2,2
-3,0
-2,5
-2,2
-1,9
-1,6
0,2
-3,0
-2,2
-1,6
-0,9
-1,4
-1,7
Día
24-Jun
15-Jun
07-Ago
15-Jun
15-Jun
07-Jul
02-Jul
19-Jul
10-Ago
01-Ago
09-Ago
25-Jun
16-Jul
19-Jun
13-Ago
16-Jul
12-Jul
27-Jul
25-Jul
12-Jun
-1,92
0,86
-1,92
-3,68
Santiago
Los Cerrillos
Chorombo
La Platina
Melipilla
Día
25-Jun
°C
Día
°C
Día
°C
Día
09-Ago
25-Jun
16-Jul
19-Jun
29-Jun
13-Ago
16-Jul
12-Jul
24-Jun
01-Jul
25-Jul
12-Jun
-2,08
0,94
-2,08
-4,02
-4,2
-3,0
-3,0
-5,2
-3,2
-3,0
-2,7
-2,0
12-Jul
25-Jun
25-Jun
Jun
04-Ago
Ago
Ago
Jul
-4,4
-3,4
-3,4
-2,6
-2,2
-2,2
-3,6
-3,2
09-Ago
25-Jun
16-Jul
19-Jun
04-Ago
Ago
Jul
Jul
-3,0
-1,6
-2,0
-1,2
-0,4
-2,4
-1,6
0,2
09-Ago
22-Ago
01-Ago
20-Jun
01-Jul
Jun
Jul
Jul
°C
-2,8
-1,8
-0,4
-4,0
-3,0
-3,0
-2,7
-1,2
-0,8
-2,2
-2,0
-2,2
-1,2
-2,0
-1,9
88
-3,29
0,98
-3,29
-5,30
-3,13
0,76
-3,12
-4,68
-1,50
1,04
-1,50
-3,63
Tabla D.1. Registro de Temperaturas Mínimas Absolutas Anuales y Día en que se produce.
Fuente: Ref. 11 y 12
AÑO
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
T min
σ
T 50%
T 98%
Río Clarillo
Paine
Longovilo
Alhué
°C
Día
°C
Día
°C
Día
°C
-2,6
-1,7
-3,0
-4,0
-1,2
-1,2
-3,0
-2,6
08-Ago
25-Jun
19-Jul
19-Jun
20-Ago
Ago
Jul
Jul
-4,2
-2,4
-1,8
-3,2
-1,4
-2,0
29-Jul
07-Jul
19-Jul
01-Jun
04-Ago
Jul
-5,4
-1,8
-4,2
-5,2
-1,8
-3,2
-4,0
-2,6
30-Jul
11-May
02-Ago
03-Jun
-5,1
-2,8
-2,8
-5,3
-3,1
-3,6
-4,0
-2,6
-2,41
0,98
-2,41
-4,43
-2,50
1,03
-2,50
-4,62
Jun
Jul
Jul
-3,53
1,41
-3,52
-6,42
Día
May
04-Ago
Jul
Jul
May
-3,66
1,06
-3,66
-5,83
89
Graneros
Hidango
°C
Día
°C
Día
-4,2
12-Jul
-1,0
-0,6
-2,2
-2,2
0,4
-2,0
-1,8
0,0
29-Jul
29-Jul
05-Ago
20-Jun
03-Ago
Ago
Ago
Ago
-2,8
-3,4
Jul
Jul
-3,47
0,70
-3,47
-4,91
-1,18
1,03
-1,17
-3,29
Machalí
°C
Día
-2,4
-4,2
-3,6
-4,0
-2,0
07-Jul
04-Ago
30-May
04-Ago
Ago
-3,24
0,98
-3,24
-5,26
Tabla D.1. Registro de Temperaturas Mínimas Absolutas Anuales y Día en que se produce.
Fuente: Ref. 11 y 12
AÑO
Río Cipreses
°C
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
T min
σ
T 50%
T 98%
-4,3
-2,3
-5,2
-3,6
-3,8
-5,2
Día
Parrón
°C
-5,8
Día
24-Jun
-3,2
06-Jun
09-Ago
25-Jun
16-Jul
18-Jun
03-Ago
Ago
-4,07
1,10
-4,07
-6,32
El Romero
°C
Día
-1,0
0,1
0,1
09-Ago
09-Ago
Ago
Pichilemu
°C
0,4
-1,2
0,8
-4,50
1,84
-4,50
-8,28
-0,27
0,64
-0,27
-1,57
Paredones
Día
°C
Día
°C
Día
Ago
Jul
Jul
-1,8
-1,4
-2,5
-4,2
-2,5
-1,9
-2,0
-1,6
26-May
04-Jul
04-Ago
31-May
04-Ago
Ago
Jul
Jul
-3,0
-2,0
-4,8
-4,2
-2,2
-3,2
-3,4
-2,9
29-Jul
30-Ago
19-Jul
20-Jun
03-Ago
Ago
Jul
Jul
0,00
1,06
0,00
-2,17
90
San Fernando
-2,24
0,88
-2,24
-4,05
-3,21
0,94
-3,21
-5,14
Laguna Torca
°C
Día
0,6
0,2
-1,2
-2,0
30-Ago
Jun
Jun
27-Jun
-0,60
1,21
-0,60
-3,09
Tabla D.1. Registro de Temperaturas Mínimas Absolutas Anuales y Día en que se produce.
Fuente: Ref. 11 y 12
AÑO
Curicó
General Freire
°C
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
T min
σ
T 50%
T 98%
-4,0
-3,8
-2,8
-1,2
-4,0
-3,4
-2,3
-4,4
-3,0
-4,8
-5,0
-3,2
-4,4
-3,8
-2,6
-2,0
-4,0
-3,6
-4,0
-5,5
-3,8
-4,0
Día
26-Jun
15-Jun
01-May
15-Jun
15-Jun
23-Jul
05-Jul
21-Jul
02-Ago
31-Jul
29-Jul
11-May
15-Jul
20-Jun
29-Jun
10-Jul
16-Jul
19-Jul
19-Jun
12-Jul
05-Ago
12-Jun
-3,62
1,01
-3,62
-5,69
Quivolgo
Vilches
Curepto
Chanco
Yerbas Buenas
Cauquenes
°C
Día
°C
Día
°C
Día
°C
Día
°C
Día
°C
Día
-3,0
-1,2
-2,8
-2,7
29-Jul
09-Jul
19-Jul
19-Jul
-7,6
-7,2
-7,6
-4,6
-5,0
-3,4
-6,2
-4,6
28-Jul
24-Jun
16-Jul
17-Jun
03-Ago
Ago
Jul
Jul
-1,2
1,1
-1,3
0,1
-3,0
09-Ago
24-Jun
17-Jul
19-Jun
23-Sep
0,6
-1,4
-1,0
-2,7
-1,4
-0,1
-1,2
-1,0
26-May
17-Ago
05-Ago
20-Jun
02-Ago
May
Jul
Jul
-3,2
-2,4
-6,0
-4,6
-4,2
-2,0
-5,0
-3,0
23-Jul
09-Jul
19-Jul
31-May
03-Ago
Sep
Jul
Jul
-2,3
-1,2
-6,0
-4,4
-1,2
-2,6
-3,0
-2,2
30-Jul
-2,43
0,83
-2,42
-4,12
-5,78
1,60
-5,77
-9,06
-0,86
1,55
-0,86
-4,05
91
-1,03
0,97
-1,02
-3,02
-3,80
1,38
-3,80
-6,63
19-Jul
20-Jun
19-Jul
Ago
Jul
Jul
-2,86
1,63
-2,86
-6,21
Tabla D.1. Registro de Temperaturas Mínimas Absolutas Anuales y Día en que se produce.
Fuente: Ref. 11 y 12
Parral
AÑO
°C
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
-5,2
-3,3
-5,2
-5,0
-2,2
-2,0
-4,6
-3,4
Día
29-Jul
08-Jul
19-Jul
20-Jun
04-Ago
Jun
Jul
Jul
Chillán
B. O' Higgins
°C
-3,4
-3,6
-2,5
-1,7
-3,4
-5,6
-3,7
-4,3
-4,6
-4,4
-5,0
-4,3
-6,0
-4,8
-2,0
-2,0
-4,4
-3,6
-3,0
-6,4
-4,2
-2,7
Día
05-Jun
15-Jun
09-Ago
15-Jun
19-Jul
01-Jun
05-Jul
21-Jul
02-Ago
01-Ago
26-May
09-Jul
19-Jul
28-Jun
25-Jul
16-Jul
12-Jul
19-Jun
01-Jul
18-May
16-Jul
Concepción
Carriel Sur
°C
-0,8
-1,3
0,0
-0,3
-1,8
-1,6
-1,0
-2,5
-1,8
-1,3
-1,4
-0,5
-3,5
-1,5
-1,0
-1,4
-1,6
-0,4
-1,1
-2,4
-2,0
-0,4
Día
24-Jun
15-Jun
05-Jul
15-Jul
19-Jul
01-Ago
29-Abr
31-Ago
10-Ago
30-Jun
09-Ago
30-Ago
31-Jul
20-Jun
03-Ago
21-Ago
15-Jul
03-Sep
03-Sep
02-Jul
23-Ago
Bellavista
U. Concepción
°C
-0,4
Día
24-Jun
Los Ángeles
María Dolores
°C
-7,0
Día
01-Ago
-6,6
-3,8
28-Jun
19-Jul
-5,2
-5,9
-3,9
23-Jul
02-Nov
12-Jun
-1,5
-1,8
-1,4
-3,0
-1,8
-0,2
-1,4
-0,4
09-Ago
30-Ago
31-Jul
21-May
21-Ago
T min
σ
-3,86
1,32
-3,89
1,27
-1,35
0,82
-1,32
0,89
-5,40
1,35
T 50%
-3,86
-3,89
-1,35
-1,32
-5,40
T 98%
-6,57
-6,50
-3,03
-3,14
-8,17
92
ANEXO E. REGISTRO DE TEMPERATURAS MÍNIMAS ABSOLUTAS
ANUALES (AÑOS 1966 - 1987).
93
Tabla E.1. Registro de Temperaturas Mínimas Absolutas Anuales y Día en que se produce.
Fuente: Ref. 11 y 12
AÑO
Puente
Arqueado
°C
Constitución
Armerillo
Laguna
Invernada
Polcura
Día
°C
Día
°C
Día
°C
Día
°C
Día
-1,9
-1,0
-1,3
1,7
-1,0
2,1
1,8
17-Jul
11-Ago
21-Jul
23-Jul
01-Jun
02-Ago
26-May
0,2
0,8
0,1
0,6
-2,0
2,0
0,0
2,4
2,0
04-Ago
17-Ago
21-Jul
11-Ago
21-Jul
26-Jul
30-Jun
04-Jul
15-Ago
-1,5
1,7
-1,6
-2,1
0,7
0,3
1,9
19-Jul
25-Ago
21-Jul
10-Ago
17-May
15-Jul
17-Jul
-5,0
-3,5
-7,3
-6,4
-6,2
-4,7
-4,6
01-Jul
17-Jul
31-Ago
16-Jul
12-Jun
05-Jul
17-Jul
-5,9
-4,8
-2,0
-4,2
-6,1
-5,3
-2,1
21-Jul
12-Ago
06-Jun
15-Jul
25-Jul
14-Jul
03-Ago
0,6
10-Ago
-1,0
29-Abr
-2,9
26-Ago
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
T min
σ
0,13
0,68
-0,20
-5,39
-4,16
1,61
1,35
1,56
1,30
1,65
T 50%
0,13
0,68
-0,20
-5,39
-4,16
T 98%
-3,18
-2,10
-3,40
-8,06
-7,55
94
ANEXO F. TEORÍA DEL MODELO PROSECA.
95
A continuación se explicará la teoría básica fundamental bajo la cual se desarrolla el
modelo PROSECA, información extraída de la Memoria de Título: “Zonificación de Chile para
la elección de Ligantes de Pavimentos Asfálticos según el Método SUPERPAVE”. (Ref. 1)
La distribución de temperatura en el pavimento está determinada por la cantidad de calor
que se transmite a través de él por choques moleculares, es decir, por conducción. Aunque una
mezcla asfáltica está constituida por materiales de distinta naturaleza como lo son los áridos, el
bitumen y el aire en los intersticios, y forma una delgada capa sobre un suelo también
heterogéneo, se puede modelar el comportamiento térmico de las capas más cercanas a la
superficie asimilando al conjunto de pavimento y suelo como un sólido semi-infinito isotrópico,
cuya superficie intercambia con la atmósfera flujos de calor que determinan la temperatura en
cada instante en el aire y en el pavimento en las cercanías de dicha interface.
En general, el fenómeno de conducción de calor en los sólidos se describe a partir de la Ley
de Fourier que establece que la cantidad de calor que atraviesa una superficie de área dA en un
tiempo dt en una dirección dada, es proporcional a la magnitud del gradiente de temperatura en
esa dirección. Dicha expresión está dada por:
O bien:
dQ = − λ ⋅
δθ
⋅ dA ⋅ dt
δn
δθ
δn
(2)
dq = − λ ⋅
(1)
Donde:
λ : Conductividad térmica (en un sólido homogéneo e isotrópico es constante).
θ : Temperatura del sólido.
De no haber fuentes internas de calor se puede plantear que la energía térmica neta que
entra en un elemento de volumen de sólido es igual al cambio de energía interno, planteando esa
igualdad y considerando ecuaciones cartesianas:
dQ = (Q x − Q x + dx ) + (Q y − Q y + dy ) + (Q z − Q z + dz ) = dU
En que:
Q i − Q i + di = (q i − q i + di ) ⋅ dj ⋅ dk ⋅ dt
96
(3)
(4)
Expandiendo en serie de Taylor y despreciando términos de segundo grado se tiene que:
δq i
⋅ dt
δi
q i + di = q i +
(5)
Agrupando y expresando la energía interna como función de la temperatura:
 δq x δq y δq z 
δθ
−

 δx − δy − δz  ⋅ dx ⋅ dy ⋅ dz ⋅ dt = ρ ⋅ c ⋅ δt ⋅ dx ⋅ dy ⋅ dz ⋅ dt


(6)
Donde:
ρ: Densidad.
c: Calor específico del material.
 δ δθ δ δθ δ δθ 
δθ
 = ρ ⋅ c ⋅
λ ⋅ 
+
+
δt
 δx δx δy δy δz δz 
Aplicando la ecuación de Fourier:
(7)
Al ser semi-infinito limitado por el plano x = 0, presenta por su simetría, derivadas nulas de
la temperatura respecto a las coordenadas z e y, obteniéndose:
k⋅
δ 2θ
δx
2
=
δθ
δt
(8)
Donde:
k: Difusibidad térmica. (k = λ / ρ)
Para ser resuelta la ecuación anterior se necesitan condiciones iniciales y de borde, las
cuales son las siguientes:
q 0 (t) = −λ ⋅
δθ
δx x = 0
θ(x, t) = θ aire (x)
, para t ≥ 0
(9)
, para t = 0
(10)
Pero a su vez el flujo de calor (q0) viene dado por:
q 0 = q radiación + q convecciòn + q latente (11)
En que el flujo de calor por radiación viene dado por:
q radiación (t) = α ⋅ q i (t) − ε ⋅ σ ⋅ [θ(0, t)]4 (12)
97
Donde:
qi: Total de radiación incidente.
θ: Temperatura absoluta de la superficie del pavimento. (°K)
ε: Emisividad del pavimento.
σ: Constante de Stefan-Boltzmann. (σ = 5,6697 *10-8 [W /m2 K4])
Para el caso del flujo de calor por convección, los modelos indican que es proporcional a la
diferencia de temperaturas entre la superficie del pavimento y la del aire, presentando la siguiente
ecuación:
q convección = h c ⋅ [θ aire (t) − θ(0, t)]
(13)
Donde:
hc: Constante de convección.
El flujo de calor latente es la energía que absorbe o emite un cuerpo debido a su cambio de
estado, en el caso del pavimento la presencia de agua perturba la transferencia de calor, no sólo
alterando las propiedades de la interface asfalto-atmósfera, sino que también absorbiendo calor.
Para efectos de este estudio, este fenómeno no se consideró debido a lo variable del flujo de
energía, aspecto que escapa al nivel de información presente.
Utilizando los parámetros mencionados recientemente y aplicando una serie de
condiciones, se llega finalmente a que:
α ⋅R


q 0 (t) = H ⋅  θ aire + s
− θ0 
H


(14)
Donde:
H: Constante de calor superficial. ( H = 4 ⋅ ε ⋅ σ ⋅ θ 3 + h c )
∆θR : variación de temperatura por radiación solar.
α ⋅R
(∆θ R = s
)
H
αs : Coeficiente de absorción de radiación solar del asfalto.
R: Radiación que llega a la superficie de la Tierra, que depende principalmente de: latitud, día del
año, hora del día, altitud y nubosidad.
De esta manera, q0(t) corresponde al calor transferido en la superficie del pavimento ante
una diferencia de temperatura existente entre él y un medio a una temperatura :
98
α ⋅R
Θ(t) = θ aire + s
H
(15)
Reordenando términos y aplicando la ley de Fourier:
q 0 (t) = − λ ⋅
δθ
= H ⋅ Θ(t) − H ⋅ θ 0
δx x = 0
(16)
Así la ecuación (8) más las condiciones de temperatura nula inicial y de borde, tiene
solución analítica. Carslaw y Jaeger la deducen para una temperatura de forma sinusoidal,
teniendo finalmente la expresión siguiente (17):
θ(x, t) =
h⋅e
− w′ ⋅ x
(h + w′ ) 2

+ w′
h=
con:
2
⋅ sin(wt + ϕ − w′x − δ) +

2
2kh ∞ (wcosϕ − ku sinϕ ) ⋅ (ucosux + hsinux) − ku 2 t
⋅e
⋅ u ⋅ du
∫
2
4
2
2
2
π 0
(k ⋅ u + w ) ⋅ (h + u )
H
λ
w′ =
w
2k
 w′ 
δ = arctan

 h + w′ 
El primer término corresponde a la situación de régimen permanente y el segundo al efecto
de la condición inicial que tiende a cero a medida que transcurre el tiempo.
La variable de radiación solar, incorporada en ∆θR, se estima con la relación entre
insolación diaria y transparencia atmosférica:
i 

R(t) =  0,22 + 0,54 ⋅
 ⋅ R e (t)
2D 

(18)
Donde:
i: Horas de sol del día analizado.
D: Duración del medio día solar, se calcula con las relaciones astronómicas usuales.
Re: Radiación solar extraterrestre, se usa constante solar = 1382 watt /m2.
99
La condición de borde de transferencia de calor por convección y radiación se ha
simplificado considerando sólo la parte radiativa, entonces: H = 4 ⋅ ε ⋅ σ ⋅ θ 3 . La transferencia por
convección, que incluye el efecto de la velocidad del viento se incorpora con un factor de ajuste
que reduce la magnitud de la radiación solar absorbida por el pavimento, con esto:
α


q 0 (t) = H ⋅  θ(t) aire + f ⋅ s ⋅ R(t) − θ 0 (t) 
H


(19)
Donde:
αs: Coeficiente de absorción de radiación solar del asfalto. (αs = 0,95)
f: Factor de ajuste que considera fenómenos de los cuales depende la temperatura del pavimento
(mención principalmente a la lluvia y velocidad del viento). Se aplica este factor en todas las
zonas, tanto en invierno como en verano. (f = 0,5)
H: Constante de transferencia de calor superficial. ( H = 7,3817 [w/m2C] )
R: Radiación que llega a la superficie de la Tierra, que depende principalmente de: latitud, día del
año, hora del día, altitud y nubosidad.
Para expresar matemáticamente este conjunto discreto de 24 valores de temperatura
efectiva se usa una interpolación mediante serie de Fourier, la que tomando un período de 24
horas y un conjunto de sus primeras 12 armónicas constituye la condición de borde:
−
Θ(t) =
Donde:
δθ
+ h ⋅ θ(0, t) = h ⋅ Θ(t)
δx x = 0
(20)
N
∑ A n sin(w n t) + B n cos(w n t)
[°C]
n =0
wn =
2π ⋅ n
[horas-1]
24
h = 60948 [m-1]
N = 12
De la ecuación (17) se ha despreciado la parte transiente, quedando la solución de régimen
pemanente correspondiente a la serie:
θ ( x, t ) =
N
∑
n=0
h ⋅ e − w ′x
[(h + w
′2
)+w
′2
]
⋅ {An cos( wn t − wn′ x − δ n ) + Bn sin( wn t − w′n x − δ n )
100
}
(21)
Donde:
w′ =
w
2k
 w′ 
δ = arctan

 h + w′ 
m2 
k = 5,7834 ⋅ 10 − 7 

 s 
La difusividad térmica del asfalto se ha calculado con las siguientes propiedades:
λ = 1,2111 * 10-4 [w /m °C]
c = 0,09207 [Joule / Kg °C]
ρ = 2274,55 [Kg / m3]
101
ANEXO G. REGISTROS DE TEMPERATURAS PARA COMPARACIÓN DE
MODELOS.
102
Tabla G.1. Temperaturas máximas del pavimento para un 50% de confiabilidad.
Estación
Parinacota
Carlos Ibáñez
Quintero
La Florida
Punta Ángeles
Juan Fernández
Cerro Moreno
El Tepual
Balmaceda
Puerto Aysén
El Loa
Chacalluta
Iquique
Carriel Sur
Coyhaique
Mataveri
Lord Cochrane
Cañal Bajo
Chamonate
Pichoy
Vallenar
Maquehue
General Freire
Pudahuel
El Belloto
Bernardo O'Higgins
T aire
[°C]
19,97
22,79
23,66
24,77
25,44
25,73
27,09
27,62
27,95
28,06
28,27
28,72
28,74
28,76
28,93
28,98
29,00
30,59
31,44
31,48
31,72
32,78
33,92
34,53
34,69
35,03
50% Confianza
T
T PROSECA
[°C]
[°C]
43,6
49,8
39,3
52,4
45,9
56,9
47,4
59,4
47,6
60,5
47,7
61
50,2
61,1
47,8
59,1
46,8
58,9
47,0
61,4
51,4
58,4
51,9
62,7
51,9
63,5
50,0
59,8
47,8
60,7
51,7
62,9
47,3
59,8
50,9
61,4
54,1
64,3
51,9
62,5
54,2
64,3
53,4
63,1
55,3
64,5
56,2
65,6
56,4
60,5
56,0
65,3
SUPERPAVE
Fuente: Ref. 1
Donde:
T aire: Promedio de las temperaturas máximas anuales.
T SUPERPAVE: Temperatura determinada con el modelo de SHRP.
T PROSECA: Temperatura calculada mediante método PROSECA.
103
Tabla G.2. Temperaturas máximas del pavimento para un 98% de confiabilidad.
Estación
Parinacota
Carlos Ibáñez
Quintero
La Florida
Punta Ángeles
Juan Fernández
Cerro Moreno
El Tepual
Balmaceda
Puerto Aysén
El Loa
Chacalluta
Iquique
Carriel Sur
Coyhaique
Mataveri
Lord Cochrane
Cañal Bajo
Chamonate
Pichoy
Vallenar
Maquehue
General Freire
Pudahuel
El Belloto
Bernardo O'Higgins
T aire
[°C]
19,97
22,79
23,66
24,77
25,44
25,73
27,09
27,62
27,95
28,06
28,27
28,72
28,74
28,76
28,93
28,98
29,00
30,59
31,44
31,48
31,72
32,78
33,92
34,53
34,69
35,03
98% Confianza
T
T PROSECA
[°C]
[°C]
46,9
53,3
43,3
56,6
48,4
59,5
49,3
61,4
51,9
65,0
49,6
62,9
53,4
64,4
52,9
64,4
51,1
63,5
53,0
67,6
54,0
61,0
54,1
65,0
55,0
66,3
54,1
64,1
51,0
64,0
53,0
64,1
49,9
62,5
55,0
65,7
56,1
66,5
55,1
65,8
57,4
67,7
56,7
66,6
56,7
65,9
58,0
67,5
59,0
65,0
58,4
67,5
SUPERPAVE
Fuente: Ref. 1
Donde:
T aire: Promedio de las temperaturas máximas anuales.
T SUPERPAVE: Temperatura determinada con el modelo de SHRP.
T PROSECA: Temperatura calculada mediante método PROSECA.
104
Graficando dichos resultados es posible visualizar la relación existente entre las rectas
generadas por la regresión lineal de las temperaturas de pavimento determinadas con ambos
métodos.
Temperatura
pavimento [°C]
Resultados con un 50% de confianza.
y = 0,7958x + 37,786
R2 = 0,6884
72
66
60
54
48
42
36
30
y = 0,9899x + 21,563
2
R = 0,8115
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
Temperatura aire [°C]
SUPERPAVE
PROSECA
Lineal (PROSECA)
Lineal (SUPERPAVE)
Figura G.1. Comparación de métodos para nivel de confianza del 50%.
Temperatura pavimento
[°C]
Resultados con un 98% de confianza.
y = 0,7366x + 42,726
2
R = 0,6655
72
66
60
54
y = 0,91x + 26,93
2
R = 0,8281
48
42
36
30
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
Temperatura aire [°C]
SUPERPAVE
Lineal (PROSECA)
PROSECA
Lineal (SUPERPAVE)
Figura G.2. Comparación de métodos para nivel de confianza del 98%.
105
INDICE.
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN............................................................................................. 2
1.1. ANTECEDENTES GENERALES. ................................................................................ 2
1.2. OBJETIVOS. .................................................................................................................. 3
1.3. ALCANCES.................................................................................................................... 3
1.4. METODOLOGÍA. .......................................................................................................... 4
1.5. ESTRUCTURA DEL ESTUDIO.................................................................................... 4
CAPÍTULO 2: ANTECEDENTES TEÓRICOS. ..................................................................... 7
2.1. MÉTODO SUPERPAVE................................................................................................ 8
2.1.1. Equipos y Ensayos.............................................................................................. 8
2.1.1.1. Viscosímetro Rotacional Brookfield (RV)............................................. 8
2.1.1.2. Reómetro de Corte Dinámico (DSR). .................................................... 9
2.1.1.3. Reómetro de Viga de Flexión (BBR)................................................... 11
2.1.1.4. Ensayo de Tracción Directa (DTT)...................................................... 12
2.1.1.5. Horno de Película Delgada Rotatoria (RTFO)..................................... 13
2.1.1.6. Envejecimiento en Recipiente Presurizado (PAV). ............................. 14
2.1.2. Grado Asfáltico................................................................................................. 15
2.2. MÉTODO SIMPLIFICADO......................................................................................... 19
2.2.1. Ensayos. ............................................................................................................ 19
2.2.1.1. Ensayo de Penetración. ........................................................................ 19
2.2.1.2. Punto de Fragilidad de Fraass. ............................................................. 20
2.2.1.3. Punto de Ablandamiento con el Aparato de Anillo y Bola. ................. 20
CAPÍTULO 3: RECONOCIMIENTO DE LA ZONA EN ESTUDIO. ................................ 23
3.1. RELIEVE DE CHILE. .................................................................................................. 23
3.1.1. Identificación del Relieve en el tramo en estudio............................................. 24
3.2. EL CLIMA DE CHILE................................................................................................. 26
3.2.1. Factores del Clima en Chile.............................................................................. 27
3.2.1.1. Latitud. ................................................................................................. 27
3.2.1.2. Relieve.................................................................................................. 27
3.2.1.3. Proximidad del Mar.............................................................................. 29
3.2.2. Clasificaciones Climáticas de Chile. ................................................................ 29
3.2.2.1. Clima Templado Cálido. ...................................................................... 31
3.2.2.2. Clima Templado Lluvioso.................................................................... 33
CAPÍTULO 4: APLICACIÓN DEL MODELO PREDICTOR DE TEMPERATURA DE
PAVIMENTO...............................................................................................................................37
4.1. ANALISIS DE LOS MODELOS SUPERPAVE Y PROSECA. ................................. 37
4.1.1. Modelo SUPERPAVE. ..................................................................................... 37
4.1.1.1. Grado del Ligante Asfáltico. ................................................................ 37
4.1.1.2. Base de Datos. ...................................................................................... 38
4.1.1.3. Confiabilidad........................................................................................ 39
4.1.1.4. Conversión a Temperatura de Pavimento. ........................................... 39
4.1.2. Modelo PROSECA (Plan De Control y Seguimiento de Pavimentos
Asfálticos)................................................................................................................... 41
4.1.3. Autenticidad de resultados obtenidos mediante el método SUPERPAVE....... 42
4.2. APLICACIÓN DEL MÉTODO SUPERPAVE DE ACUERDO A LOS REQUISITOS
DE CADA UNA DE LAS ZONAS ESTUDIADAS. .......................................................... 43
4.3. IDENTIFICACIÓN DE LOS CASOS SINGULARES EN LA ZONA. ...................... 50
4.3.1. Temperaturas máximas superiores al entorno. ................................................. 50
4.3.2. Incremento del grado del Ligante Asfáltico. .................................................... 54
CAPÍTULO 5: CONFECCIÓN DEL MAPA. ........................................................................ 60
5.1. GENERALIDADES. .................................................................................................... 60
5.2. PROCEDIMIENTOS.................................................................................................... 60
5.3. MAPA DE RECOMENDACIÓN DE USO DE LIGANTES ASFÁLTICOS SEGÚN
CLASIFICACIÓN SUPERPAVE, APLICADO AL TRAMO COMPRENDIDO ENTRE
SANTIAGO Y LOS ÁNGELES.......................................................................................... 63
CAPÍTULO 6: CONCLUSIONES............................................................................................. 70
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ..................................................................................... 73
ANEXOS............................. ......................................................................................................... 75
ANEXO A. UBICACIÓN ESTACIONES METEOROLÓGICAS. ............................................. 76
ANEXO B. REGISTRO DE TEMPERATURAS MÁXIMAS ABSOLUTAS ANUALES (AÑOS
1983 – 2004)…………….............................................................................................................. 79
ANEXO C. REGISTRO DE TEMPERATURAS MÁXIMAS ABSOLUTAS ANUALES (AÑOS
1966 - 1987)………….. ................................................................................................................ 85
ANEXO D. REGISTRO DE TEMPERATURAS MÍNIMAS ABSOLUTAS ANUALES (AÑOS
1983 - 2004)………… .................................................................................................................. 87
ANEXO E. REGISTRO DE TEMPERATURAS MÍNIMAS ABSOLUTAS ANUALES (AÑOS
1966 - 1987)…………… .............................................................................................................. 93
ANEXO F. TEORÍA DEL MODELO PROSECA. ...................................................................... 95
ANEXO G. REGISTROS DE TEMPERATURAS PARA COMPARACIÓN DE MODELOS.102