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AUSCULTACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES Y SUPERFICIALES DE LOSFIRMES CON EQUIPOS
DE ALTO RENDIMIENTO
Autores/Ponente
Leonardo Benatov VegaDirector General
EUROCONSULT NUEVAS TECNOLOGÍAS, S.A.Avda. Montes de Oca 9-11, Parque empresarial Sur
28700 San Sebastián de los Reyes – Madrid (España)
José Antonio Ramos GarcíaDirector Técnico
EUROCONSULT NUEVAS TECNOLOGÍAS, S.A.Avda. Montes de Oca 9-11, Parque empresarial Sur
28700 San Sebastián de los Reyes – Madrid (España)
Fernando Sánchez DomínguezSubdirector GeneralEUROCONSULT NUEVAS TECNOLOGÍAS, S.A.
Avda. Montes de Oca 9-11, Parque empresarial Sur 28700 San Sebastián de los Reyes – Madrid (España)
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RESUMEN
En esta comunicación se trata de mostrar la necesidad e importancia de realizar una conservación
preventiva de los firmes para optimizar los recursos e inversiones, utilizando como herramienta
principal la auscultación con equipos de alto rendimiento. Además, se presenta la aplicación de las
medidas proporcionadas por estos equipos para efectuar la gestión de una red de carreteras.
La conservación preventiva del firme se inicia desde la misma apertura al tráfico de la carretera e
incluso durante la construcción propiamente dicha. Los firmes, ya desde la puesta en servicio, deben
cumplir unas determinadas características estructurales y superficiales, debiendo exigirse unos
valores umbrales para la recepción de las obras. Por lo tanto, las características que se auscultan enla recepción de obras y durante la conservación no son solamente las que perciben los usuarios o
afectan a la seguridad, sino que también se atiende a las características estructurales.
Estas características estructurales dependerán de los materiales empleados y de la puesta en obra y
serán las que determinen la vida útil del firme, por lo que es necesario realizar un seguimiento del
comportamiento durante la construcción y a lo largo de su vida de servicio en periodos programados,
con el fin de contrastar si las previsiones de durabilidad del proyecto de construcción se ajustan a larealidad.
Se presentarán los métodos de auscultación de alto rendimiento que se utilizan para el control de la
construcción, la recepción de obras terminadas y el posterior análisis de la evolución de la vida de los
firmes. Se detallarán los parámetros necesarios que son obtenidos con los equipos para el posterior
tratamiento de la información. Por último se analizará en qué medida se puede evaluar el estado de
los firmes de una red con estos sistemas y cómo gestionar la conservación.
Palabras Clave: Auscultación, equipo de alto rendimiento, sistema de gestión de firmes, construcción,
conservación preventiva.
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TEXTO DE LA COMUNICACIÓN/PONENCIA
1.- INTRODUCCIÓN
El objeto de esta comunicación es mostrar la necesidad e importancia de realizar una conservación
preventiva de los firmes para optimizar los recursos e inversiones, utilizando como herramienta
principal la auscultación con equipos de alto rendimiento, lo que permite garantizar el seguimiento de
los parámetros característicos del firme. El principal objetivo es poder medir con suficiente precisión y
con la menor ocupación de la vía durante la auscultación, proporcionando un elevado número de
datos; así se puede aumentar el grado de confianza en la fiabilidad de los resultados.
También se presenta la utilización y aplicación de las medidas proporcionadas por estos equipos para
efectuar la gestión de una red de carreteras mediante indicadores de calidad, de tal forma que se
pueda realizar una gestión de los pavimentos por medio de una conservación preventiva que evite
actuaciones curativas en la red siempre más costosas.
La conservación preventiva de una carretera, entendiendo como tal la estructura que ha de soportar
las cargas del tráfico durante un periodo de varios años, sin deterioros que afecten a la seguridad, a
la comodidad de los usuarios o a la propia integridad de la misma, se inicia ya desde su apertura al
tráfico e incluso durante la construcción propiamente dicha.
En España, la vigente normativa exige unos valores umbrales para la recepción de las obras tanto de
las características estructurales de la explanada como de las superficiales en la capa de rodadura.
Por tanto, las características que se auscultan en la recepción de obras y durante la conservación, no
son solamente las que perciben los usuarios o afectan a la seguridad sino que, al disponer de
equipos de alto rendimiento, también se atiende a las características estructurales.
Estas características estructurales, que dependen fundamentalmente de los materiales empleados
durante la construcción así como de su puesta en obra, determinan la durabilidad de la carretera, por
lo que es necesario realizar un seguimiento periódico que permita comprobar la existencia o no de
desviaciones respecto a la vida residual teórica del firme proyectada inicialmente.
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En primer lugar se presentarán los métodos de auscultación que se utilizan en España para el control,
la recepción de obras terminadas y el posterior análisis de la evolución de los firmes, tanto de
carreteras como de aeropuertos. Además se detallarán los parámetros necesarios, obtenidos con los
equipos de alto rendimiento, para su posterior tratamiento. Por último se analizará en qué medida se
puede evaluar el estado de los firmes de una red con estos equipos de auscultación de alto
rendimiento y cómo gestionar la conservación de los mismos aplicando indicadores de calidad.
2.- SISTEMAS DE MEDIDA Y PARÁMETROS AUSCULTADOS
Para la inspección de las características estructurales y superficiales de los firmes y la medida del
estado del equipamiento y señalización de las redes de carreteras, se dispone actualmente de
numerosos equipos de altas prestaciones.
Los índices o parámetros auscultados con los equipos descritos en este apartado, se convierten con
simples transformaciones en indicadores de calidad del estado de las carreteras de una red,
permitiendo realizar la gestión de la conservación y la explotación de dicha red. Estos índices objeto
de auscultación sistemática en las redes de carreteras son los siguientes:
Resistencia al deslizamiento y textura
Regularidad superficial longitudinal y transversal
Capacidad estructural de explanaciones y firmes
Inspección automática de degradaciones
2.1.- Resistencia al deslizamiento y textura
La propiedad más importante que debe tener un pavimento en cuanto a la seguridad de la circulación
vial es la resistencia al deslizamiento en condiciones atmosféricas desfavorables. Para reducir el
tiempo de deslizamiento se pueden mejorar, por un lado, los neumáticos y los sistemas de frenado, y
por otro, las propiedades de la capa de rodadura.
Las características de los pavimentos que influyen en la resistencia al deslizamiento son las
pequeñas irregularidades superficiales. En función del tamaño de las irregularidades se denominan
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microtextura (irregularidades con longitudes de onda inferiores a 0,5 mm) y macrotextura (para alturas
menores a 20 mm con longitudes de onda entre 0,5 mm y 50 mm).
La microtextura viene condicionada fundamentalmente por las características del árido y de la
granulometría de la mezcla, y de ella depende la adherencia entre el neumático y el pavimento. La
macrotextura influye también en la resistencia al deslizamiento en especial a altas velocidades, en el
drenaje, en la proyección de agua y en el ruido de rodadura. La macrotextura depende del tamaño
máximo del árido y de la composición de la mezcla empleada.
Para la medida del coeficiente de resistencia al deslizamiento, tradicionalmente se ha empleado el
péndulo de fricción del tipo Péndulo Inglés, que da una indicación directa de la rugosidad del
pavimento que proporciona la microtextura.
Este método sin embargo, es de muy bajo rendimiento y por su afección al tráfico se utiliza en
España exclusivamente en ensayos puntuales, como por ejemplo en pasos de peatones.
Fig. 1: PÉNDULO PARA LA MEDIDA DE LA RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO
En la actualidad, el coeficiente de rozamiento transversal se mide con equipos de rueda oblicua,
siguiendo lo indicado en la norma española NLT-336 para la determinación de la resistencia al
deslizamiento. En estos equipos el giro de la rueda es libre. El deslizamiento se provoca forzando a
que la rueda mantenga un ángulo con la dirección de marcha del vehículo. El equipo de estas
características que se utiliza en España es el SCRIM con rueda oblicua a 20º, equipo de origen
británico muy implantado a nivel mundial. El coeficiente de rozamiento transversal medido con SCRIM
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es el índice que se utiliza para recepcionar la rodadura en obras nuevas y en las actuaciones de
rehabilitación.
Los valores mínimos de resistencia a deslizamiento de la rodadura, en función del tipo de pavimento,
están normalizados con unos umbrales. La medida se realiza con el equipo SCRIM tras dos meses
de la puesta en servicio de las carreteras.
Fig. 2: VEHÍCULO SCRIM Y ESQUEMA DE MEDIDA
Por su parte, la medida de la macrotextura se puede realizar puntualmente, con métodos como el del
círculo de arena, o indirectamente mediante los denominados drenómetros que caracterizan lacapacidad de drenaje como el permeámetro L.C.S. (Laboratorio Caminos Santander).
Fig. 3: TEXTURÓMETRO LÁSER SOBRE EQUIPO SCRIM
Para la determinación de la medida de la macrotextura también se dispone de equipos
texturométricos láser, que pueden ser estacionarios o dinámicos.
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La medida de la macrotextura con láser generalmente acompaña a las medidas que se realizan con
los equipos que miden el perfil longitudinal o equipos de tipo SCRIM que incorporan normalmente un
texturómetro láser para combinar las medidas de textura y de fricción.
2.2.- Regularidad superficial longitudinal y transversal
La regularidad (tanto longitudinal como transversal) es la característica superficial de un pavimento
que más percibe el usuario de la carretera, dando sensación de mayor o menor comodidad. Las
irregularidades superficiales en general producen aceleraciones verticales en el vehículo que nota el
pasajero influyendo en el confort, pero además:
Desgastan las partes mecánicas de los vehículos
Inducen cargas dinámicas en el pavimento, por la acción de los vehículos pesados
Representan una resistencia a la rodadura incrementado el consumo de combustible
Afectan a la estabilidad de los vehículos y a la resistencia al deslizamiento
Las irregularidades superficiales se deben a las diferencias verticales entre la superficie teórica
óptima de proyecto y el perfil real del pavimento. En estas condiciones el problema es realmente
tridimensional, sin embargo se separa el perfil longitudinal del perfil transversal.
Las irregularidades longitudinales producen aceleraciones verticales en el vehículo que se
transmiten al conductor provocando incomodidad. Si las irregularidades son importantes entonces
además puede estar comprometida la seguridad durante la circulación ya que las condiciones de
apoyo de las ruedas del vehículo sobre el pavimento varían y hacen disminuir peligrosamente la
adherencia por falta de contacto según el estado de los amortiguadores.
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Fig. 4: EVOLUCIÓN DE LA REGULARIDAD DURANTE LA CONSTRUCCIÓN
A pesar de sus limitaciones el I.R.I. es un índice de uso sencillo y de fácil interpretación que se ha
implantado claramente en España desde el año 1989, con documentos normativos novedosos y
bastante restrictivos, para la recepción de la regularidad superficial de las capas de rodadura en
obras de nueva construcción (ver Fig. 4).
Para la medida de la regularidad longitudinal hay varios tipos de equipos. Los equipos más lentos sonlos sistemas estáticos para la medida del perfil no instalados sobre vehículos, de uso manual; tal es el
caso de los perfilómetros tipo Dipstick.
Los equipos más utilizados actualmente por su precisión, velocidad de medida y fácil manejo, ya que
no provocan interrupciones de tráfico ni tienen la necesidad de mantener una velocidad constante
durante la medida, son los sistemas perfilométricos basados en la tecnología láser.
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Fig. 5: LÁSER MEDIDA AMBAS RODADAS
Algunos perfilómetros láser son portátiles ya que cuentan con las correcciones por los
desplazamientos del vehículo sobre la propia caja del láser por lo que se pueden instalar en cualquier
vehículo, aumentando su flexibilidad de uso.
Por su parte, las irregularidades transversales también provocan diversas repercusiones negativas
relacionadas con la seguridad vial, como son:
La conducción forzada sobre las roderas, especialmente relevante en el caso de los motoristas
La acumulación de agua en las roderas, con el consiguiente problema de hidroplaneo
Las diferencias en la deformación de las rodadas pueden producir incomodidad o riesgo de pérdida
de control
La medida del perfil transversal se puede realizar con medios topográficos o con reglas estáticas
colocadas transversalmente al carril, aunque desde hace tiempo se emplean los equipos de medida
láser dinámicos de alto rendimiento.
Fig. 6: LÁSERES PUNTUALES SOBRE VIGA
En la actualidad existen dos métodos de medida del perfil transversal utilizando tecnología láser. El
primer método consiste en registrar el perfil mediante suficientes láseres puntuales que miden la
distancia entre su posición y el pavimento y que se colocan sobre una viga transversal instalada enun vehículo (Fig. 6).
El segundo sistema mide con un solo haz y registra con una cámara lineal (Fig. 7), lo que permite
medir un ancho de carril de 4 m con 1.280 puntos de resolución, y con una precisión aproximada en
la medida de la profundidad de la rodera de ± 1 mm y de ± 3 mm en el ancho.
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En la normativa vigente figuran unos determinados umbrales para la recepción de capas de rodadura
en función de la regularidad superficial, tanto en obra nueva como en rehabilitación estructural.
Fig. 7: SISTEMA LASER MULTIPUNTO
La existencia de un gran número de equipos de medida ha motivado que desde la Dirección General
de Carreteras del Ministerio de Fomento de España, se hayan realizado contrastes de las medidas de
los diferentes sistemas con el fin de que se produzcan resultados correlacionables en todas las
campañas de auscultación que se realicen.
2.3.- Capacidad estructural de explanaciones y firmes
El concepto de capacidad estructural no está limitado exclusivamente al comportamiento global del
firme de una carretera sino que debe ser considerado en cada una de las capas que componen el
firme desde la explanada, incluso el terreno subyacente (desmonte o terraplén), hasta la capa de
rodadura. Se trata de un concepto que surge en la etapa de proyecto e incluye todas las etapas
constructivas de un firme y que además se encuentra totalmente ligado a la gestión de carreteras en
servicio y a los proyectos de refuerzos de firmes. Esta idea hace que la medida de la capacidad
estructural en la normativa vigente esté incorporada reglamentariamente en la etapa constructiva,
incluidas las obras de nueva construcción.
Las deflexiones medidas son esenciales en la determinación de la capacidad de los firmes para
soportar el tráfico de vehículos pesados. Se utilizan para definir el estado estructural de la carretera y
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permiten, junto con determinados parámetros del firme, la toma de decisiones sobre las actuaciones
de rehabilitación a tener en cuenta con objeto de restaurar la capacidad de la carretera que permita
soportar en un periodo de tiempo predefinido un determinado volumen de tráfico.
Los equipos empleados para la medida de la capacidad estructural se han separado en dos grupos
según su utilización. Por un lado se describen los equipos que se aplican para el control de
explanaciones exclusivamente, mientras que por otro, se recogen los utilizados comúnmente para la
auscultación de los pavimentos con vistas a su conservación y refuerzo.
2.3.1.- Capacidad estructural en explanaciones
Es bien conocida la importancia que tienen las explanaciones en el comportamiento estructural de las
carreteras. Una explanación no adecuada traerá consigo, irremediablemente, problemas en el
comportamiento global de la carretera, y no solo a largo plazo sino en un periodo de tiempo reducido.
Se debe garantizar la calidad de la explanada para evitar que se presenten problemas de deterioro
prematuro, acortando la vida residual del firme.
Por lo tanto, la vigente normativa establece, además de las características que deben cumplir los
materiales a utilizar en cada explanada, una clasificación de las mismas en función del módulo de
compresibilidad en el segundo ciclo de carga (E v2), obtenido de acuerdo con la norma española de
ensayo de carga con placa estática, NLT-357. Además, para las categorías de mayor tráfico pesado,
la normativa también recoge la necesidad de que el Proyecto exija una deflexión patrón máxima en la
explanada, según los valores probables de capacidad de soporte recogidos en la misma.
A este respecto, ante el bajo rendimiento que se obtiene realizando ensayos de placa de carga
estática, se están introduciendo equipos dinámicos para la recepción de obras lineales, permitiendollevar a cabo un gran número de ensayos en un breve periodo de tiempo y calcular el módulo de
compresibilidad o la rigidez dinámica en continuo de las explanaciones.
La realización de los ensayos de recepción mediante equipos de alto rendimiento elimina los
problemas habituales de frecuencias de ensayos inferiores a las previstas y dan la posibilidad de
disponer de un elevado volumen de datos en un intervalo de tiempo reducido.
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Para la medida del módulo de compresibilidad a alto rendimiento y en continuo en explanaciones de
obras lineales en España se dispone de equipos de placa de carga dinámica, portancímetro y
deflectómetro de impacto. Esto permite analizar la homogeneidad de toda la explanada con un amplio
muestreo, lo que va encaminado al cumplimiento de las recomendaciones de la normativa vigente en
cuanto a la búsqueda de la uniformidad de la capacidad estructural de la misma. La dificultad de
lograr una completa homogeneidad de la explanada en la totalidad de la traza de una carretera se ve
acentuada cuando, además, es necesario realizar algún tipo de estabilización. Poder contar con datos
para evaluar de una forma rápida y sencilla la capacidad estructural de la explanada hace más fácil
acercarse a la situación teórica deseada, posibilitando modificar las fórmulas o sistemas de trabajo.
La placa dinámica utilizada para la recepción de todas las categorías de explanada que se
contemplan en la normativa es la denominada Dynaplaque 2, desarrollada por el LCPC (Laboratoire
Central des Ponts et Chauseés), cuyo método de ensayo se encuentra recogido en la norma europea
UNE 103807-1.
Fig. 8: EQUIPO DE PLACA DE CARGA DINÁMICA
El fundamento físico consiste en una carga dinámica del cimiento del firme o de la explanada, de
intensidad y duración definida, realizada por medio de la caída de una masa sobre una placa rígida
de propiedades físicas conocidas. La carga dinámica sobre el suelo resulta equivalente al paso de un
eje de 130 kN a una velocidad de 60 km/h. El valor del módulo de compresibilidad bajo carga
dinámica Evd, se calcula a partir de la relación de Boussinesq.
El vehículo sobre el que está instalada la placa va equipado con un ordenador que procesa toda la
información del ensayo y un GPS de precisión submétrica que permite conocer el posicionamiento
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exacto del equipo, lo que facilita de manera sustancial la ubicación exacta de los puntos de ensayo.
Los rendimientos del equipo están entorno a los 20-30 ensayos hora.
Otro de los equipos que permite medir la capacidad estructural mediante la medida del módulo de
compresibilidad es el portancímetro. Este sistema dispone de una rueda de 600 kg con una masa
excéntrica en su interior que realiza un movimiento circular perpendicular a la superficie a analizar y
en sentido contrario al avance del vehículo, con una cadencia de 35 ciclos por segundo (± 3Hz) y que
se desplaza a una velocidad de 3,50 km/h, lo que permite la realización de un ensayo cada 0,80 m
(1.250 medidas por kilómetro), llegando a auscultar, aproximadamente, 20 km lineales por jornada de
trabajo.
Los datos son registrados de forma automática y el rango de medida alcanza los 350 MPa lo que
permite realizar las medidas en las explanadas más resistentes.
Fig. 9: PORTANCÍMETRO Y PRINCIPIO DE MEDIDA
La localización y delimitación de los tramos tanto con la placa de carga como con el portancímetro
sobre los que se realiza la medida es más compleja que en las carreteras en servicio, por lo que a los
equipos se les solicita que dispongan de un sistema de posicionamiento de alta precisión por GPS.
Además, en el caso del portancímetro, el equipo cuenta con dos sistemas de medida de la distancia
complementarios con encoder y radar para una perfecta localización del punto de ensayo.
Otros equipos de medida de la deflexión aplicables a explanadas se comentan en el apartado
siguiente por ser más específicos de firmes.
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2.3.2.- Capacidad estructural en firmes
La capacidad estructural del firme de una carretera no se puede medir directamente, pero puede
calcularse a partir de la información que aporta el cuenco de la deformación generada por la
aplicación de una carga sobre ésta.
En el caso concreto de la deflexión, su medida se debe realizar, tal y como se recoge en la Acción
COST 325 desarrollada por la Unión Europea “Nuevos métodos y equipos de auscultación de
carreteras”, para alcanzar distintos objetivos, entre otros:
Investigación de necesidades de rehabilitación
Obtención de módulos de rigidez de las diferentes capas del pavimento
Cálculo de la vida residual de un pavimento
Evaluación de la capacidad estructural
Auscultación “in situ” de la resistencia de tramos de una Red de Carreteras
Establecimiento de prioridades para la rehabilitación de carreteras
Auscultación de la resistencia de cada capa durante la construcción
Planificación de la conservación estructural
Otros
Por su parte, siguiendo lo indicado en la norma española NLT-333: “Medida de las deflexiones del
firme con curviámetro”, los resultados obtenidos de la auscultación de las deflexiones son de
aplicación en los siguientes campos:
Gestión. Revisión general de las condiciones estructurales del firme para el análisis de la
red
Proyecto. Análisis del firme para la toma de decisiones técnicas en el diseño de
rehabilitaciones del firme
Control de la construcción. Determinación de la capacidad de soporte de las capas
construidas
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Para la auscultación de las deflexiones existen distintos equipos de medida que difieren,
fundamentalmente, en la velocidad de adquisición de datos.
A este respecto cabe indicar que, a la hora de determinar el equipo más adecuado en cada caso para
auscultar los tramos de la Red en estudio, tal y como se recoge en la Instrucción de Carreteras
Norma 6.3-IC de Rehabilitación de firmes, la distancia máxima entre dos medidas consecutivas de la
deflexión no debe ser superior a 20 m.
Tradicionalmente se ha utilizado el equipo de viga Benkelman. Este sistema de medida permite
registrar, con la ayuda de un medidor de deformación, la deflexión producida en un punto de la
superficie por la acción de la carga equivalente de un eje de 13 t sobre el pavimento.
El bajo rendimiento de la Viga Benkelman ha sido su gran inconveniente, lo que ha inducido desde
hace muchos años al desarrollo de equipos de auscultación automáticos más eficaces, precisos, de
mayor rendimiento y que su estacionamiento estático no suponga un peligro para el tráfico.
Los métodos automáticos de auscultación de la deflexión realizan la medida bien de la deflexión
producida por la carga transmitida a través de las ruedas gemelas de un camión cargado con 13 t
(como por ejemplo, el Curviámetro) o bien analizan la respuesta del firme, por medio de sensores de
velocidad, a un impacto provocado por la caída de una masa desde vehículos parados como es el
caso del deflectómetro tipo impacto o F.W.D..
Dentro de los distintos equipos de auscultación automáticos existentes se describen a continuación
las características principales de éstos ordenados de menor a mayor velocidad en la toma de datos.
El deflectómetro de impacto es un equipo puntual de medida de la deflexión, que realiza el ensayosituándose en cada punto elegido, constituido por un sistema que deja caer una masa, provocando un
impacto sobre un sistema de amortiguamiento elástico.
Con este sistema se consigue generar una onda de carga sobre el pavimento que debe simular la
onda generada por el paso de un eje en movimiento y se calcula mediante una serie de sensores,
que miden las velocidades verticales que se producen en el firme, la deformación provocada por la
onda de carga generada.
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Fig. 10: DEFLECTÓMETRO DE IMPACTO
Por su parte el equipo de medida curviámetro se encuentra montado sobre un camión con distancia
entre ejes de 5 m, cuyo eje gemelo trasero está lastrado con una carga que se puede ajustar a
voluntad hasta 13 t, siendo ésta la carga utilizada en España.
En cada punto se determina la deformada del firme sobre una longitud de 4 m con 100 registros de
muestreo. De éstos, 3 m corresponden a la parte posterior del camión, por detrás del eje trasero,
donde no hay influencia de la rueda delantera.
Aunque se registra todo el cuenco de deflexión, como parámetros principales se presentan la
deflexión en el punto de mayor deformada, el radio de curvatura en dicho punto y la anchura de la
deformada, que se define como la distancia entre sus puntos de inflexión.
Fig. 11: EQUIPO CURVIÁMETRO
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La medida se realiza por medio de una cadena en forma de oruga que gira a una velocidad
sincronizada con el vehículo. Sobre esta cadena, que se posiciona entre las ruedas gemelas
derechas traseras, están instalados tres sensores de medida tipo geófono. La cadena tiene una
longitud de 15 m y los geófonos están equiespaciados 5 m.
Cabe destacar que en amplias redes de carreteras el curviámetro cumple el objetivo esencial de
medir la deflexión con mucha precisión a intervalos de 5 m, permitiendo el cálculo de las deflexiones
características por zonas homogéneas de deflexión y obteniendo al mismo tiempo el radio de
curvatura en el punto de la deflexión máxima y otros índices asociados al radio de curvatura de la
deflexión.
Realmente se puede alcanzar una alta precisión en la planificación y en el establecimiento del orden
de prioridades de actuación, ya que en estas condiciones de auscultación las zonas seleccionadas
para la conservación pueden ser perfectamente identificadas y localizadas. La sensibilidad de la
medida permite también utilizar la deflexión como un indicador de calidad al poder diferenciar distintas
condiciones estructurales.
En general, el equipo curviámetro incorpora el sistema de medida en la rodada derecha,
habitualmente la más deteriorada. No obstante, también existen equipos curviámetro que incorporan
dicho sistema de medida en la rodada izquierda. Estos últimos se han diseñado para la auscultación
específica de algunas secciones transversales de firme muy particulares, así como para su utilización
en redes de países con circulación a la izquierda.
2.4.- Inspección automática de degradaciones
El tipo, la extensión y la gravedad de la fisuración de un firme es uno de los datos esenciales para suconservación y rehabilitación. Los datos de fisuración permiten caracterizar el estado del firme y
diagnosticar cuál puede ser la causa del deterioro superficial. En algunos casos la inspección visual
con la deflexión puede ser determinante en la elección de la solución de rehabilitación más adecuada.
Hasta hace muy pocos años la recogida de datos se realizaba normalmente de forma manual.
Actualmente en España se han realizado importantes esfuerzos de desarrollo y estandarización
siendo fruto de ello la existencia de equipos y sistemas capaces de analizar la información de forma
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automática. La recogida de datos automática es muy interesante ya que permite un óptimo
aprovechamiento de la información y una menor influencia de la subjetividad humana.
La dificultad en la inspección automática se centra actualmente en la gestión del alto volumen de
imágenes de muy alta resolución que se generan y en el tratamiento de las imágenes para
automatizar el procedimiento de identificación de fisuras. Los problemas de iluminación y de calidad
de la imagen de los primeros sistemas, ya se han resuelto con las cámaras lineales con
compensación láser de la iluminación que evitan sombras e iluminan de forma homogénea.
Fig. 12: EJEMPLO IMÁGENES OBTENIDAS
Los sistemas láser están compuestos de 2 cámaras lineales de alta resolución y láseres configurados
para obtener una imagen transversal completa del carril con un ancho de hasta 4 m. Las secciones
transversales cuentan con una resolución de 1 mm y la velocidad de medida del equipo puede ser
superior a 100 km/h.
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Fig. 13: ESQUEMA DEL SISTEMA DE REGISTRO CON ILUMINACIÓN LÁSER
Este tipo de sistemas de registro de imágenes está diseñado para incrementar el contraste y la
visibilidad de las fisuras transversales y longitudinales más pequeñas del pavimento. Al disponer de
proyectores láseres lineales de alta potencia puede operar a plena luz del día ya que no está afectado
por las variaciones ambientales de luminosidad o la presencia de sombras de objetos próximos a la
carretera, estructuras o las propias del equipo de medida.
Frente a otros sistemas de visión estos equipos son además compactos y se pueden incorporar en
otros equipos de medida ya que no requieren un consumo excepcional de energía para iluminar.
Además el ángulo de incidencia del sistema de iluminación incrementa la visibilidad de las pequeñas
fisuras utilizando las sombras proyectadas. El sistema también forma un pequeño ángulo sobre la
perpendicular del sentido de avance del vehículo, con lo que se consigue un mayor contraste de las
fisuras transversales.
En general la experiencia de realizar la inspección visual con equipos automáticos de alto rendimiento
indica que es primordial tener Planes de Aseguramiento de la Calidad de la información y controles
de calibración rigurosos para homogeneizar resultados de distintos equipos y frente a la inspección
visual no automatizada.
Para la aplicación de índices de fisuración con cálculo automático que puedan servir de indicadores,
se han hecho recomendaciones a nivel internacional con objeto de mejorar, desarrollar y aplicar
nuevos métodos.
3.- ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE LA AUSCULTACIÓN
Como resultado de la inspección sistemática con equipos de alto rendimiento se obtienen unos
índices o parámetros (IRI, CRT, deflexión, etc.) que son los que mantienen vivos los sistemas de
gestión y explotación de carreteras. Estos parámetros pueden directamente analizarse de acuerdo a
unos límites o valores preestablecidos, por lo que sirven para el diagnóstico de los firmes de una Red,
es decir, se pueden utilizar directamente como indicadores de estado.
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Por tanto, frente a las nuevas tendencias en la conservación de carreteras dirigidas en el sentido de
desarrollar una gestión de la conservación basada en múltiples indicadores, la utilización de los
índices que se adquieren con los equipos de auscultación e inspección de alto rendimiento es
bastante evidente e inmediata. Además, estos indicadores calculados a partir de los equipos de
auscultación citados (regularidad, deflexiones, CRT, etc.) son objetivos y permiten ser utilizados como
medida de la calidad del servicio asegurando que se mantengan las condiciones de viabilidad,
seguridad, comodidad, etc.
Existen varios ejemplos en las administraciones españolas de contratos en los que se aplica este tipo
de gestión a los firmes y pavimentos, siendo los recientes Pliegos de Prescripciones Técnicas de los
“Contratos de Concesión de Obras Públicas para la Conservación y Explotación” de los distintos
tramos de autovías de primera generación de la Dirección General de Carreteras del Ministerio de
Fomento, los que han supuesto la implantación definitiva de estos sistemas de gestión por
indicadores en España.
Estos contratos están regidos por el grado de cumplimiento de los indicadores establecidos en los
Pliegos de Prescripciones Técnicas. Se fijan unos umbrales mínimos de cumplimiento para dichos
indicadores, y en caso de no ser satisfechos en algún momento determinado, la empresa
concesionaria deberá acometer las actuaciones necesarias para su adecuación en el plazo de
actuación definido en cada indicador.
Se establecen correcciones a la baja o al alza en función del grado de cumplimiento de cada
indicador, lo que permite el cálculo del factor de corrección de la tarifa base del año a percibir por el
concesionario (empresa u organismo adjudicatario de los trabajos). Las correcciones en cualquier
caso sí que aplican criterios objetivos de evaluación de los indicadores.
Los indicadores obtenidos mediante la auscultación con equipos de alto rendimiento permiten realizar
un seguimiento sencillo y programado de la evolución a lo largo del tiempo, lo que permite optimizar
el ciclo de vida de un firme y prever cuándo puede alcanzarse el agotamiento. Cabe señalar que los
indicadores de deterioro del firme propiamente dicho variarán muy lentamente durante los primeros
años, siempre que los estándares de calidad se hayan cumplido durante la construcción, y
exponencialmente cuando la carretera tenga más edad, por eso se necesitarán indicadores
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individuales o combinados que puedan ser lo suficientemente sensibles a ligeros cambios para poder
monitorizar una red moderna de carreteras.
3.1.- Tratamiento de resultados
El análisis de los resultados de la auscultación pasa, en primer término, por realizar un proceso
automático de las medidas que permita tratarlas estadísticamente, disponiendo también de sistemas
de visualización de los valores individuales, como el que se presenta en la Fig.: 14.
Sobre algunos parámetros como el IRI o el CRT, el tratamiento previo del conjunto de datos de un
tramo, carretera o Red para la utilización de indicadores o valorar su estado puede consistir,
sencillamente, en calcular medias cada determinada longitud, medias móviles y en detectar zonas
que sobrepasen unos umbrales de comportamiento.
Fig. 14: PROGRAMA DE TRATAMIENTO DE DEFLEXIONES
En el caso de las deflexiones, sin embargo, es más apropiado realizar una tramificación en zonas
homogéneas en deflexión que presenten características de una población con distribución normal.
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Con el objeto de realizar un análisis en zonas homogéneas, a partir de los datos obtenidos con
equipos de alto rendimiento, se han desarrollado varios algoritmos que realizan dicho corte de forma
automática. Sin entrar en una descripción detallada de estos algoritmos, los métodos de cálculo
dividen zonas en función de la varianza y una vez separadas, comprueban si cada una de las zonas
contiguas es una población normal. Si la zona no responde adecuadamente al test de homogeneidad
se reinicia el proceso de corte.
Las zonas homogéneas en deflexión deben cumplir los criterios recogidos en el Anejo 3 “Guía para el
estudio de las deflexiones en firmes de pavimento bituminoso” de la Norma Española 6.3 IC
“Rehabilitación de firmes”.
Con la tramificación se obtiene la base para analizar la evolución de la deflexión con el tráfico y
permite evaluar cuáles son las actuaciones necesarias para mantener la calidad del patrimonio de los
firmes de que se dispone, con la mejor relación coste-efectividad.
3.2.- Elaboración de bases de datos y cartografía
Básicamente cuando se dispone de un sistema para registrar regularmente los datos de estado de las
carreteras de una Red, con los parámetros a medir claramente definidos y con una periodicidad muy
establecida como para poder utilizarlos como indicadores de calidad de la conservación y
mantenimiento, es necesario contar con una base de datos que ordene y almacene objetivamente los
datos recogidos durante la auscultación.
La base de datos debe establecer una adecuada relación entre las entradas de los diferentes equipos
de auscultación y la segmentación y referenciación, que será esencial si se quieren explotar los datos
como indicadores de calidad, ya que, además, hoy en día la entrada de datos está asociada a lacoordenada geográfica tomada por el GPS de los equipos de auscultación. La Red debe estar
segmentada o muy bien referenciada para que cada punto de la Red sea un solo registro en la base
de datos.
Normalmente las bases de datos que se utilizan para gestionar la información proporcionada por las
auscultaciones de una Red de carreteras suelen ser estándar. Sin embargo, hay que considerar el
importante tamaño que puede llegar a tener una base de datos de los parámetros de una Red, en la
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que se deben almacenar por un lado los datos previos de inventario y por otro los datos de las
inspecciones de los distintos índices junto con otra información adicional necesaria como por ejemplo,
la temperatura del pavimento en cada punto de medida de la deflexión.
Si además se quiere considerar la evolución de los indicadores, la base de datos debe almacenar los
datos de anteriores campañas de auscultación para poder analizar la evolución de los mismos a lo
largo del tiempo. Actualmente también se registran y almacenan imágenes asociadas a cada medida,
e incluso en el caso de la inspección de la fisuración las imágenes son de muy alta resolución y con
un muestreo lineal en continuo o múltiples imágenes con intervalos cortos. En general la base de
datos se personaliza para que se puedan realizar consultas filtradas, análisis o informes de
resultados.
En cuanto a la presentación de resultados, una vez procesados y tramificados los datos obtenidos, la
gestión cartográfica de la información se realiza por medio de Sistemas de Información Geográfica.
El gran interés de estos sistemas reside en su capacidad para simplificar datos y análisis de difícil
lectura mediante imágenes gráficas que agilizan la comprensión de la información.
Para la asociación de los datos de auscultación a la Red se utiliza la técnica de segmentación
dinámica de la cuál disponen algunos Sistemas de Información Geográfica y que permite asociar
múltiples conjuntos de atributos a cualquier porción de un elemento lineal (carretera).
Fig. 15: EJEMPLO DE CARTOGRAFÍA DE DEFLEXIONES
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En la cartografía generada final se ejecuta una separación por umbrales de cada parámetro
auscultado utilizando códigos de color para los tramos que están entre un umbral y otro.
De esta forma visual se puede valorar rápidamente el estado en el que se encuentra la Red
atendiendo al indicador representado.
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CONCLUSIONES
La auscultación y la medida de los indicadores son una herramienta esencial para la gestión de las
carreteras, ya que permiten establecer las necesidades de actuación para mantener la calidad óptima
de los pavimentos de una Red.
Tradicionalmente los firmes de una Red se han gestionado gracias al criterio y experiencia de los
técnicos responsables de la misma, mediante la inspección visual del firme, y en ocasiones ayudados
por algunos ensayos puntuales.
No obstante, a medida que el número de kilómetros de la Red y el tráfico que por ella circula se han
ido incrementando, las necesidades de sistemas que ayuden a la programación de las actuaciones de
conservación han ido creciendo. Resulta necesario priorizar determinadas actuaciones ya que los
presupuestos no pueden cubrir todas las necesidades de reparación y mantenimiento.
Una vez finalizada la construcción de los firmes, que suponen el mayor capital invertido en
infraestructuras, las operaciones de mantenimiento en una Red relativamente grande significan
complejas decisiones para definir cómo, cuándo y dónde actuar, permitiendo mantener unos niveles
determinados de calidad y seguridad, además de resultar viablemente económicas. Esto conlleva la
aplicación de una conservación preventiva de los firmes, que permita optimizar los recursos e
inversiones.
Los parámetros que se controlan son los que atienden tanto a la seguridad y comodidad de los
usuarios como a las características estructurales del firme. Estas características estructurales
determinan su durabilidad, por lo que es necesario realizar un seguimiento periódico que permita
comprobar la existencia o no de desviaciones respecto a la vida residual teórica del firme proyectadainicialmente.
Para garantizar la auscultación y seguimiento de los parámetros característicos del firme es
imprescindible la utilización de equipos de alto rendimiento. El principal objetivo es poder medir con
suficiente precisión y con la menor ocupación de la vía posible durante la auscultación. Los equipos
de alto rendimiento proporcionan un mayor número de datos, aumentando el grado de confianza en la
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fiabilidad de los resultados; asimismo los rendimientos elevados permiten disminuir los costes
directos e indirectos de la auscultación por kilómetro de Red.
La programación de las actuaciones de conservación y rehabilitación de los pavimentos se debe
realizar combinando varios indicadores, por lo que es necesaria la utilización de programas
informáticos muy orientados a la gestión y explotación, desarrollados con criterios ingenieriles. Las
aplicaciones y sistemas deben permitir interactuar rápidamente sobre los indicadores según el tipo de
carreteras y que se actualicen con las distintas campañas de auscultación. De igual manera los
programas de rehabilitación deben trabajar con los datos obtenidos durante la construcción en los
pavimentos, la evolución de los indicadores medidos en las distintas campañas de auscultación
periódicas y considerando la acumulación a origen de las cargas soportadas.
Por lo tanto, disponer de sistemas de Auscultación-Almacenamiento-Explotación y Gestión, realmente
ayuda a planificar y programar en el tiempo las actuaciones de rehabilitación de las características
tanto estructurales como superficiales del firme, por lo que disponer de una base de datos, bien
gestionada y actualizada, es esencial para una buena gestión de los firmes de una Red.
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