Cuando hablamos de pavimentos y vías, hablamos de progreso social y económico. La facilidad de transportar mercancía y personas atrae el comercio y mejora la calidad de vida, y les brinda a los habitantes de diferentes lugares la posibilidad de contactarse con las ciudades grandes y obtener aquello que ofrecen.
En países como Colombia, el cargamento de mercancías se realiza en su mayoría por medio terrestre, por lo cual se debe invertir un porcentaje elevado en la construcción, mantenimiento y reparación de vías. Según el Plan Nacional de Desarrollo, la inversión en la construcción de vías, entre el 2014 y el 2018, es de 33 billones de pesos, distribuidos de la siguiente manera: veinticuatro billones de pesos en vías 4G, seis billones en corredores de la prosperidad y tres billones en vías terciarias. El mejoramiento de las condiciones de tránsito lograría bajar los elevados precios de transporte de la actualidad y hacer más competitivos a los pequeños productores de las diferentes regiones.
Esto genera elevados sobrecostos e incomodidades causadas por su rápido deterioro. Lo anterior se debe a la ausencia de prácticas rigurosas en el estudio previo del diseño, a la falta de mantenimiento preventivo del pavimento y al aumento de las exigencias que soportan actualmente las vías. Se conocen vías en piedra construidas durante el imperio inca que todavía están en funcionamiento. Esto indica que podemos crear carreteras que duren más de cien años, pero estas vías no son capaces de brindar una superficie cómoda ni segura para los usuarios que las transitan.
Los pavimentos son estructuras conformadas por capas horizontales de diferentes materiales que tienen como función principal brindar una superficie cómoda y segura para el tránsito de vehículos. Los tipos de pavimentos más utilizados son los flexibles y los rígidos. Los flexibles son aquellos cuya superficie está hecha por una mezcla de asfalto y agregados pétreos, mientras que, en los rígidos, su superficie está hecha con concreto hidráulico.
Las capas horizontales que conforman los pavimentos trabajan en conjunto para tener la resistencia que necesita la estructura para soportar el tráfico. Estas son constituidas por diferentes materiales de origen natural como roca y grava de río que pasan por un proceso mecánico de trituración, con el propósito de darles diferentes tamaños y la forma adecuada para poder ser compactados. Estos materiales deben ser resistentes para evitar hundimientos, y sus propiedades físicas no pueden verse afectadas por el agua. Para garantizar que los materiales granulares tengan las características apropiadas se realizan ensayos de resistencia, dureza y limpieza.
Las carreteras deben soportar cambios de temperatura y elevadas cargas producidas por los grandes vehículos de transporte de mercancía; ello obliga a los ingenieros a crear alternativas de diseño y de estudio novedosas, con el fin de obtener pavimentos más resistentes y duraderos.
Los estudios previos realizados para el diseño de la estructura del pavimento se basan en el conocimiento del comportamiento de los materiales frente a solicitaciones externas, pero las cargas aplicadas en los ensayos son estáticas, mientras que en su vida útil son intermitentes, ocasionadas por el paso de vehículos. Por ende, deben crearse nuevas formas de evaluación de los materiales, de manera que las solicitaciones sean similares a las que van a soportar en su uso real.
Los análisis son alejados de la realidad hoy día, porque se efectúan de manera separada con cada material que va a componer la estructura, mientras que en la vida útil de la obra estos van a trabajar en conjunto. Por ello, se propone que en el futuro los materiales sean ensayados conforme a su distribución durante su uso en la vía. No obstante lo anterior, los ensayos empleados hasta el momento no deben ser apartados de los estudios previos, ya que estos proporcionan información sobre las propiedades de cada material y ayudan a descartar los que no pueden ser utilizados, porque no cumplen con las características básicas para ser usados en la construcción de pavimentos.
Para lograr ensayos más reales y precisos es necesario crear equipos que simulen el paso de los vehículos y los cambios de temperatura a los que la estructura se va a someter durante su vida de diseño. Para reproducir el paso de los vehículos la carga aplicada debe ser intermitente o cíclica y debe aplicarse una presión similar a la que transmite el neumático al pavimento. De igual manera, es necesario que en las pruebas se puedan incluir los espesores de los materiales granulares que van a utilizarse; para lograrlo son necesarios equipos de gran tamaño. Las universidades están formulando distintas alternativas para complementar los estudios de pavimentos y así crear estructuras que tengan mayor duración y resistencia a los hundimientos, lo cual requiere mayor inversión, tanto en instalaciones como en diseño y construcción de nuevo equipos.
Debemos pensar en los retos de recrear con precisión los pavimentos en el laboratorio. El primero es lograr el espacio suficiente en los laboratorios para la instalación de equipos que puedan contener las capas del pavimento; el segundo reto es obtener una presión equivalente a la que transmiten los vehículos antes durante y después del paso por un punto de la vía; el tercer reto será monitorear la reacción del pavimento a las anteriores solicitaciones y, el último, pero no menos importante, conseguir que los ingenieros diseñadores y constructores inviertan en este tipo de ensayos para complementar los estudios previos al diseño y cuenten con ellos en el momento de elegir la distribución final de las capas de la vía.
Referencias
Departamento Nacional de Planeación (dnp). (2017). La infraestructura en el Plan Nacional de Desarrollo 2014 2018. Recuperado de https://colaboracion.dnp.gov.co/CDT/Transporte%20Vas%20Comunicaciones%20Energa%20Minera/Infraestructura%20en%20el%20Plan%20Nacional%20de%20Desarrollo%202014-%202018.pdf
