El reto: demostrar que una mezcla reciclada dura
El reciclado de pavimentos asfálticos reduce el impacto ambiental de la infraestructura vial, pero para adoptarlo con confianza hace falta comparar, con modelos de gran exactitud como la teoría multicapa de Burmister, cómo se comporta cada alternativa. La metodología del trabajo usa parámetros de laboratorio conforme al protocolo AMAAC nivel IV y no es exclusiva del reciclado: compara cualquier par de tecnologías de mezcla.
“La viabilidad ambiental de estos métodos no solo depende de la reducción en el uso de materiales vírgenes, sino también de su desempeño estructural a lo largo del tiempo.”
Las herramientas de la plataforma
Tránsito
Ejes equivalentes UNAM
NOM-012-SCT-2-2017, sobrecarga y sobrepresión de neumáticos, composición del tránsito y profundidades con resolución milimétrica.
Tránsito
Ejes equivalentes AASHTO
Adaptado a la normativa mexicana, con serviciabilidad terminal y vehículos tipo A, B, C, T-S y T-S-R.
Estructura
Burmister de 2 a 7 capas
Hasta cinco cargas simultáneas y control de ciclos de integración, tolerancias e intervalo de cálculo.
Del laboratorio al diseño en cuatro pasos
1
Ensayar las mezclas
Obtener en laboratorio el módulo dinámico y la ley de fatiga de cada mezcla.
2
Modelar la estructura
Capas, módulos, espesores y Poisson, con la carga representativa: magnitud, radio y ubicación.
3
Calcular la vida
Activar el modelo de deterioro con los coeficientes f1 a f5 y obtener Nf y Nd en los puntos críticos.
4
Decidir con Miner
Comparar las repeticiones esperadas en el periodo de diseño con las admisibles.
Ejemplo: convencional vs. polvo de hule predigerido
Dos estructuras iguales salvo por la carpeta, evaluadas con un eje equivalente de 5.8 kg/cm² (568.78 kPa) y radio de 15 cm. Para deformación permanente se usó la formulación del Instituto del Asfalto.
| Capa | Espesor | E conv. (kPa) | E recic. (kPa) | ν |
|---|---|---|---|---|
| Carpeta asfáltica | 15 cm | 8,098,000 | 10,099,000 | 0.30 |
| Base | 30 cm | 385,000 | 385,000 | 0.35 |
| Subbase | 30 cm | 200,000 | 200,000 | 0.35 |
| Subrasante | ∞ | 70,000 | 70,000 | 0.40 |
| Tecnología | f1 | f2 | f3 | f4 | f5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Convencional | 8.466×10−9 | 3.649 | 0.0 | 1.365×10−9 | 4.477 |
| Reciclada | 4.495×10−23 | 7.143 | 0.0 | 1.365×10−9 | 4.477 |
Coeficientes de fatiga (f1 a f3) y de deformación permanente (f4 y f5, Instituto del Asfalto).
Resultados
Vida a fatiga · Nf
+41 %Vida a deformación permanente · Nd
+26 %A igual espesor y carga, la mezcla reciclada soporta 1,554,152 ejes equivalentes más a fatiga. La plataforma exporta los esfuerzos y deformaciones a Excel y grafica la vida a fatiga contra el espesor.
Validación
Frente a KENLAYER, PavAnalyzer mostró alta concordancia en esfuerzos verticales y laterales, deformaciones y desplazamientos verticales. La diferencia en la superficie (z = 0) se atribuye a la sensibilidad de ese punto en la integración numérica; el trabajo recomienda validar a una profundidad cercana, z = 0.01 cm.
Preguntas frecuentes
¿Qué datos de laboratorio necesito para comparar dos mezclas?
El módulo dinámico de cada mezcla y su ley de fatiga (coeficientes f1 a f3), obtenidos conforme al protocolo AMAAC nivel IV. Para deformación permanente se pueden usar coeficientes de campo como los del Instituto del Asfalto.
¿Dónde se calculan las deformaciones críticas?
La de tensión, en el límite inferior de la carpeta asfáltica (fatiga); la de compresión, en la parte superior de la subrasante (deformación permanente).
¿La metodología solo sirve para pavimentos reciclados?
No. Compara cualquier par de tecnologías de mezcla bajo las mismas condiciones; el reciclado es el caso de aplicación del trabajo.
Referencias
- Huang, Y. H. (2004). Pavement Analysis and Design (2.ª ed.). EUA.
- Coria (2012). Modelo de la respuesta estructural multicapa para diseño de pavimentos flexibles UMICH PAV. Morelia, México.
- Asphalt Institute (2007). Thickness Design: Asphalt Pavements for Heavy Wheel Loads (2.ª ed.). Lexington, KY.
