Centro de Estudios de Carreteras
El Centro de Estudios de Carreteras ha desarrollado durante el año 2000 las actividades propias del ámbito de la ingeniería viaria, que incluyen los aspectos referentes tanto a la infraestructura de carreteras como a la explotación, el tráfico y la seguridad vial. Los trabajos realizados en cada uno de los temas mencionados pueden corresponder, según la naturaleza de las actividades, a investigación aplicada y desarrollo, asistencia técnica de alto nivel y normalización.
Una gran parte de las actividades realizadas ha tenido como peticionario a la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento, aunque también han tenido un peso importante los trabajos realizados para otras instituciones públicas, ya sean de la Administración General del Estado (Ente Público Puertos del Estado), de las administraciones autonómicas, las universidades o, en el ámbito internacional, la Comisión Europea. Por otro lado, también se han efectuado estudios para empresas, con el objetivo de contribuir a la mejora tecnológica del sector.
El LABORATORIO DE INFRAESTRUCTURA VIARIA ha terminado, a finales del año 2000, el ensayo acelerado de firmes en la Pista de Ensayos a Escala Real que se estaba realizando sobre seis tipos de explanada y cuatro capas de rodadura distintas, a las que se han aplicado aproximadamente dos millones de cargas. Se han obtenido resultados muy significativos sobre las soluciones más adecuadas de explanada en zonas críticas, especialmente con problemas de agua, donde las soluciones a base de estabilizaciones con cal o interposición de geotextiles han dado excelentes comportamientos.
Equipo triaxial para ensayos de capas granulares.
También se han obtenido resultados importantes sobre la equivalencia estructural de distintas disposiciones de explanada. Además, se han comparado distintas soluciones relativas a las mezclas discontinuas en capa fina, relacionadas con la utilización de betunes puros, con fibras o modificados.
Han continuado los trabajos de seguimiento de firmes de autovías, cuyo objetivo es determinar el comportamiento de las secciones de firme incluidas en la Instrucción 6.1 y 2 IC para tráficos elevados, de forma que se pueda tener en cuenta este comportamiento en futuras revisiones del documento. Las campañas de seguimiento se realizan anualmente por tipo de firme y se repiten con una periodicidad de tres años. En el año 2000 se redactaron los informes correspondientes a las inspecciones de firmes semiflexibles en las Demarcaciones de Cantabria, Castilla-La Mancha y Valencia, y se preparó el resumen correspondiente al conjunto de los firmes de este tipo en toda la Red de Carreteras del Estado. Además, se finalizó la campaña de inspección correspondiente a firmes rígidos y se redactaron los informes correspondientes a siete Demarcaciones de Carreteras.
Dentro del estudio de las técnicas de reciclado de firmes, se emitió un informe sobre el comportamiento del reciclado en frío con emulsión construido en 1995 en la provincia de Cáceres y se han deducido criterios a aplicar en este tipo de técnicas. Además se han realizado diversos trabajos de seguimiento de obras recicladas y, entre otros, de un tramo reciclado con cemento, en la provincia de Cáceres y otro reciclado con betún, en la provincia de Zamora.
Para el Ente Público Puertos del Estado se han emitido durante el año 2000 sendos informes sobre los pavimentos de los puertos de Las Palmas y de Santa Cruz de Tenerife, correspondientes al Convenio "Seguimiento del comportamiento de los pavimentos portuarios, campaña 1998/99". El objeto de este convenio es llevar a cabo un inventario de los pavimentos existentes en los principales puertos españoles y recoger datos para una futura modificación de la ROM 4.1-94 "Proyecto y Construcción de Pavimentos Portuarios". También se ha preparado un borrador de Pliego de Prescripciones Técnicas sobre las unidades de obra correspondientes a firmes portuarios (lechos de grava, pavimentos de hormigón convencionales, armados y con fibras, pavimentos de adoquines, mezclas bituminosas, etc).
Vehículo simulador de tráfico de la Pista de Ensayo a Escala Real.
El Laboratorio de Infraestructura Viaria ha realizado asimismo diversos trabajos para Comunidades Autónomas. A principios de los años 90 la Comunidad Autónoma de Castilla y León comenzó a realizar obras de carretera con grandes espesores de suelocemento y espesores reducidos de mezclas bituminosas, en las que se apartaba de los criterios de la Instrucción 6.1 y 2 IC, con el fin de adaptarse mejor a las condiciones de sus carreteras. Para conocer el comportamiento de estos firmes el CEDEX ha realizado durante el año 2000 su seguimiento y análisis, junto con el estudio de las características de los materiales utilizados.
Se ha comenzado también un convenio con la Comunidad Autónoma Balear para establecer la equivalencia de los firmes con capas de macadam respecto a los firmes de la Instrucción 6.1 y 2 IC, necesaria para los proyectos que se van a llevar a cabo en las Islas Baleares en colaboración con el Ministerio de Fomento, pues aunque en la península ha desaparecido prácticamente el uso del macadam, en la Comunidad Balear se utiliza este tipo de firmes de forma general. En cuanto a los trabajos realizados para otras instituciones públicas, cabe citar la determinación de módulos y leyes de fatiga de hormigón con caucho, para la E.T.S. de Arquitectura de Madrid.
Por otro lado, se están realizando dos trabajos para el Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones (IECA). El primero se refiere al análisis del método CEN de determinación del plazo de trabajabilidad de materiales tratados con cemento y su aplicación a las condiciones españolas, prácticamente concluido. El segundo se refiere a la elaboración de un "Manual de materiales tratados con cemento", que se realiza, además de con técnicos del IECA, con la ayuda de un comité de expertos del sector, en el que el CEDEX asume la dirección técnica y secretaría. El manual estará terminado a mediados del año 2001.
Se han realizado diversos trabajos para empresas privadas, entre ellos el estudio de las características del firme de la circunvalación de Las Palmas, para la Circunvalación II Las Palmas UTE; el análisis de la deformación plástica de mezclas bituminosas de la N-V (A) en la travesía de Mérida, para Balpia; o la determinación de módulos dinámicos de la mezcla bituminosa de Parquesur, para Probisa. Otros trabajos se refieren al estudio genérico de las características de emulsiones asfálticas y su residuo, realizados para Asfaltos Naturales de Campezo y para Ideyco; el análisis comparativo de mezclas tipo S-20 fabricadas con fíller calizo y cemento, para Tricalsa; los trabajos para el aprovechamiento de subproductos y residuos industriales como materiales de firmes de carretera, como el caso del estudio de mezclas bituminosas F 10 y PA 12 con escorias de acería de horno eléctrico, para S.R. Gabisa y la determinación del coeficiente de pulimento acelerado de escorias para Paymesa.
En cuanto a actividades de I+D+I con financiación propia, cabe reseñar el estudio del equipo de incineración para la determinación de contenidos de ligante en las mezclas bituminosas, los trabajos para el Foro de Ligantes Bituminosos, centrados fundamentalmente en los ensayos para correlacionar las propiedades de los betunes con los de las mezclas bituminosas, en el campo de las deformaciones plásticas, y el estudio sobre el estado de la técnica de los firmes urbanos españoles, realizado en colaboración con la Subdirección de Vialidad Urbana del Ministerio de Vivienda y Urbanismo de Chile, comparando las prácticas seguidas en Chile y en España.
El SECTOR DE EVALUACIÓN A ESCALA REAL ha proseguido su colaboración estrecha con la Dirección General de Carreteras en materia de técnicas de rehabilitación y gestión de firmes y para formación de su personal, participando tanto en trabajos de auscultación de la Red de Carreteras del Estado y de gestión de la conservación de firmes como en cursos de explotación y conservación.
Con relación a la auscultación de las características superficiales de los pavimentos, se han continuado las campañas sistemáticas anuales de medida de la resistencia al deslizamiento en los firmes de la mitad oriental de la Península, realizando el análisis de esta característica en la totalidad de la red estatal y haciendo un estudio de la evolución del coeficiente de rozamiento transversal en cada uno de sus tramos. A partir de los datos actuales, se han detectado las zonas con adherencia escasa y se ha propuesto un programa de actuaciones de rehabilitación superficial en las quince Demarcaciones de Carreteras. Además, se ha seguido trabajando en la actualización permanente del inventario de firmes de la Red de Carreteras del Estado y en la comprobación de los espesores de sus capas con el equipo georradar. Asimismo, se ha participado en la 1ª Conferencia Europea de Sistemas de Gestión de Firmes, celebrada en Budapest (Hungría), divulgando una serie de estudios realizados por el CEDEX en relación con el tema.
En otro campo de actuación, el de los firmes portuarios, y para el Ente Público Puertos del Estado, se han hecho estudios y propuestas de tipificación de las solicitaciones que soportan los pavimentos portuarios, de un método de inspección visual y de unas instrucciones para la realización del inventario de los firmes. Además, se ha elaborado un sistema de base de datos relacional y un sistema de información geográfica para la gestión de firmes, teniendo como referencia la información recogida en dieciséis puertos.
Por último, en el ámbito exterior, se ha realizado un estudio de prefactibilidad de la carretera Somotillo - Estelí, en Nicaragua, dentro del convenio del CEDEX de cooperación técnica con los países afectados por el huracán Mitch.
El ÁREA DE TRÁFICO Y SEGURIDAD VIAL ha iniciado una nueva campaña de pesaje dinámico en las carreteras de la red estatal (campaña 2000-2002), con el objetivo de evaluar el espectro de cargas debidas al tráfico que soportan los firmes de las carreteras. En esta campaña se realizarán pesajes con básculas dinámicas portátiles en 75 puntos de las vías que dependen de la Dirección General de Carreteras, midiéndose diversos parámetros del tráfico, además de los pesos, como son el volumen, las velocidades de circulación y la composición por tipos de vehículo. Como novedad más importante, se puede destacar la inclusión en la toma de datos de los vehículos ligeros de uso comercial (furgones ligeros y derivados de turismo), frente a los estudios llevados a cabo en campañas precedentes, que se referían solamente a los vehículos pesados (P.M.A. >3.500 kg). Para ello se ha debido realizar un extenso ensayo de calibración de los equipos de pesaje en movimiento utilizados, con el fin de que puedan medir con exactitud los pesos de los vehículos ligeros comerciales, mucho menores que los del tráfico pesado normal.
Por otro lado, se han evaluado las prestaciones de varios equipos automáticos de aforo y clasificación de vehículos, principalmente en lo referente a su precisión en la medición del volumen del tráfico, de las velocidades de los vehículos y de sus longitudes, todo ello dirigido a conocer los aparatos más idóneos para su uso en las estaciones de aforo de la Red de Carreteras del Estado. Por último, se ha continuado con el análisis de diversos equipamientos viales (señalización de mensaje variable, pantallas antideslumbrantes, barreras de seguridad) dirigido a su normalización y al estudio de su influencia en la seguridad vial.
Entre las actividades de NORMALIZACIÓN Y REGLAMENTACIÓN hay que citar la finalización del convenio trianual con la Dirección General de Carreteras, de realización y revisión para su adaptación a la normativa europea de las normas NLT, de ensayos de carreteras, cuyo uso es oficial en España, en el que se han revisado y actualizado 30 normas y se han elaborado 8 normas nuevas. Por otro lado, en colaboración con el Laboratorio Central de Estructuras y Materiales, se ha continuado el estudio de la vida útil de los elementos de hormigón estructural y se ha iniciado la elaboración de un libro blanco del hormigón en el marco de la Instrucción de Hormigón Estructural EHE, cuyo destinatario es la Secretaría General Técnica del Ministerio de Fomento.
Dentro del marco de la Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR), se ha participado en los trabajos de los Comités Técnicos CTN 41 "Construcción de Carreteras", CTN 135 "Equipamientos para la señalización Vial", CTN 146 "Áridos", CTN 159 "Telemática aplicada al transporte y circulación por carretera", el Comité de Certificación CTC 059 "Certificación de Áridos" y el Consejo Asesor para la Certificación de Empresas Constructoras. Para el Comité Europeo de Normalización (CEN), responsable de la elaboración de las Normas Europeas, se ha colaborado en los trabajos de sus comités técnicos TC 226 "Dotaciones viales" y TC 227 "Materiales para carreteras".
El Centro de Estudios de Carreteras ha participado también en diversas actividades de investigación de ámbito internacional, teniendo especial relevancia la intervención en el proyecto FILTER, bajos los auspicios de la AIPCR, dirigido a la investigación de las medidas de la regularidad longitudinal y transversal de las carreteras. En este proyecto, durante el año 2000, se ha tomado parte en el informe del experimento internacional realizado con los equipos europeos de alto rendimiento de medida de perfiles y en su difusión en foros internacionales, especialmente en lo concerniente a las correlaciones de los diferentes índices de regularidad longitudinal, que fueron analizados por el Centro de Estudios de Carreteras.
En el ámbito europeo de la cooperación COST (Cooperación Europea para la Investigación Científica y Técnica), se ha participado en cinco acciones, entre las que se pueden destacar, por el avanzado estado de los trabajos, la Acción COST 337 "Materiales Granulares" y la Acción COST 343 "Reducción de los Cortes de Carretera por la Mejora de los Procedimientos de Conservación de Firmes". Asimismo, como viene siendo habitual en los últimos años, se ha celebrado una Jornada de Presentación de las Acciones COST Transporte, en colaboración con la Secretaría General Técnica del Ministerio de Fomento. Por último, el Centro toma parte activa en las actividades del FEHRL (Foro Europeo de Laboratorios Nacionales de Investigación de Carreteras), de la AIPCR (Asociación Mundial de la Carretera) y de la RILEM (Unión Internacional de Laboratorios de Investigación y Ensayo de Estructuras y Materiales).
EL PAPEL DEL CEDEX EN EL DESARROLLO TECNOLÓGICO INTERNACIONAL DE LA AUSCULTACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS SUPERFICIALES DE LOS FIRMES
La importancia concedida a las características superficiales de los firmes ha seguido una trayectoria ascendente con el paso del tiempo tanto en el ámbito nacional como internacional. Esta preocupación creciente es lógica si se tiene en cuenta su influencia en la seguridad y en el confort de los usuarios.
Entre las diferentes características superficiales de los firmes, la que ha sido objeto de estudio y preocupación en los comités internacionales desde hace más años es la resistencia al deslizamiento. De hecho, el primer comité internacional de la AIPCR (Asociación Mundial de Carreteras), fue el actual C1 de Características Superficiales, que se dedicó, en un principio, a investigar los métodos de medida de la resistencia al deslizamiento, sus indicadores y su aplicación. Aún hoy día, continúa siendo una característica destacada en los trabajos del Comité, debido a su indudable influencia en la seguridad de los usuarios de las carreteras.
Equipo SCRIM del CEDEX, capaz de medir la fricción y la textura
Otra de las características superficiales de los firmes que está cobrando cada vez más importancia en los ámbitos nacionales e internacionales es la regularidad superficial. Aunque no influye mucho, salvo en casos extremos, en la seguridad de los usuarios, sí lo hace en el coste de funcionamiento de los vehículos, al afectar a los amortiguadores y al consumo de combustible. Además, la falta de regularidad aumenta el nivel de emisión sonora de los vehículos y las cargas dinámicas inducidas en el firme.
La resistencia al deslizamiento
Una de las acciones más destacadas realizadas en el ámbito mundial relativas a esta característica fue el Primer Experimento Internacional organizado por el Comité C1 de la AIPCR. Este experimento, en el que España participó activamente, se planteó en 1987, se llevó a cabo entre septiembre y octubre de 1992 y culminó en 1995, en un documento en el que figuran las conclusiones obtenidas sobre la armonización de las medidas de textura y resistencia al deslizamiento de los firmes y la definición del IFI (Índice de Fricción Internacional). La obtención de este índice no ha supuesto el abandono de otros estudios internacionales. El Centro de Estudios de Carreteras del CEDEX comparte esa inquietud por un aspecto tan importante en la seguridad de los usuarios de carreteras. Por ello, además de seguir participando en el mencionado Comité C1, que continúa trabajando sobre el tema de la fricción, toma parte en un proyecto europeo denominado HERMES (Armonización de equipos de medida europeos de la resistencia al deslizamiento de carreteras a alta velocidad).
Este proyecto ha sido organizado por el FEHRL (Foro de Laboratorios Nacionales Europeos de Investigación de Carreteras) y tiene como objetivos fundamentales:
- Establecer los parámetros y especificaciones que deben cumplir los equipos de auscultación de resistencia al deslizamiento.
- Establecer el método para poner en marcha ejercicios periódicos de calibración de los equipos de auscultación en cada país y a escala europea, que permitirían armonizar y comparar las medidas obtenidas por diferentes equipos.
- Obtener un Índice de Fricción Europeo (EFI) que adaptará el concepto del IFI a la realidad de los equipos de auscultación utilizados en Europa.
Para conseguir estos objetivos, el proyecto se ha dividido en varias tareas que pueden resumirse en:
- Realizar unos ensayos de calibración a escala nacional y europea que permitirán analizar los datos técnicos obtenidos y determinar las superficies y los equipos de referencia de cada país. Además, facilitarán la evaluación de aspectos prácticos tales como las ventajas e inconvenientes que supondría un método de calibración periódica, así como la posibilidad y las dificultades de su organización.
- Definir las especificaciones mínimas que se deberían exigir a los equipos de auscultación y evaluar su posibilidad de adaptación. Determinar las especificaciones que deberían cumplir las superficies utilizadas en los ejercicios de calibración para intentar abarcar un amplio rango que, al mismo tiempo, sea suficientemente representativo.
- Mejorar el modelo de fricción para obtener el índice EFI. Se tendrán en cuenta, no sólo el modelo simplificado utilizado para determinar el IFI, sino los resultados de otros experimentos realizados recientemente en diferentes países.
Como se ha indicado anteriormente, el CEDEX, como miembro activo del FEHRL, participa en el proyecto HERMES. Su participación consiste en la organización de dos ensayos de calibración nacionales, colaboración en la organización de dos ensayos de calibración internacionales, determinación de especificaciones que deben cumplir los equipos de auscultación tomados como referencia y las deberían cumplir unas superficies de referencia.
Regularidad superficial
Quizá la segunda característica superficial de los firmes en importancia hoy en día es la regularidad superficial. Este protagonismo se refleja en el trabajo de los comités internacionales a los que se ha hecho mención. El segundo experimento organizado por el Comité C1 de la AIPCR ha tenido como objetivo intentar armonizar la medida de la regularidad longitudinal y transversal. Este experimento, denominado EVEN, se ha llevado a cabo en Arizona (América), Hokkaido (Asia) y en Alemania y los Países Bajos (Europa). El Centro de Estudios de Carreteras, como miembro de este comité, colabora en la supervisión del informe que se publicará durante el año 2001.
Ejemplo de correlaciones obtenidas por el CEDEX en el Proyecto FILTER
La parte europea del experimento de la AIPCR fue organizada por el FEHRL, que no sólo planificó su realización, sino que abordó un proyecto más amplio, denominado Proyecto FILTER (Investigación del FEHRL sobre regularidad longitudinal y transversal de carreteras) cuyo objetivo básico fue armonizar las medidas de regularidad longitudinal y transversal utilizadas en Europa. Para alcanzarlo, las tareas desarrolladas han consistido en:
- Elaboración de un inventario de los equipos de auscultación de regularidad superficial de alta velocidad utilizados en Europa (publicado en enero de 1999).
- Realización del experimento FILTER en Alemania y los Países Bajos en septiembre de 1998.
- Análisis de los datos del experimento, que incluye los perfiles y los índices de regularidad longitudinal y transversal obtenidos por los equipos participantes.
- Análisis teóricos para determinar elementos comunes en los algoritmos utilizados por los indicadores de regularidad y estimación de la influencia de factores como el ruido de la señal, errores en la posición del vehículo, frecuencia de muestreo, etc. sobre dichos indicadores.
El perfilómetro del Centro de Estudios de Carreteras participó en el experimento y está incluido en el inventario mencionado. Además, el CEDEX ha participado activamente en el proyecto, analizando los indicadores de regularidad longitudinal proporcionados por los participantes en el experimento y estableciendo las correlaciones existentes entre ellos. Los resultados de este trabajo quedarán reflejados en el informe que se publicará por el FEHRL en el año 2001.