jueves, 6 de marzo de 2014

Segregaciones en el firme. Como malgastar los recursos del contribuyente y usuario.

El pasado día 26 de Febrero tuvo lugar la IX Jornada Técnica de Mezclas Bituminosas de ASEFMA. El debate en las redes sociales ha permitido saber que uno de los temas de más repercusión, sobre todo fuera de nuestras fronteras, fue el de auscultación termográfica, relativo a la detección y prevención de segregaciones y su  aplicación contractual en países como Suecia, presentado por Johannes Segerpalm que ya había enviado esa comunicación a la VIII Jornada Nacional de Asefma de 2013 [Ref.1].

Aunque los problemas derivados de la falta de homogeneidad de las mezclas son conocidos, están estudiados y, desde hace ya más una quincena de años, se ha ido incorporado a ese conocimiento la problemática de la heterogeneidad térmica, desafortunadamente parece que todo ello se queda en un grupo más o menos amplio, o reducido, de los que nos interesamos por el tema y tratamos de llevarlo a la práctica normal de ejecución, mientras que muchos de los actores, los realmente realmente  influyentes, en la ejecución de una capa de mezcla bituminosa en caliente (el normalizador, el planificador, el director de la obra, el controlador y el contratista ejecutor) hacen muestra, por desgracia frecuente, de un absoluto desinterés o bien de una osada ignorancia al respecto.

Seg. Térmicas en extendido (costras frías y paradas)=>Deterioros prematuros similares a estos

Hay ya numerosos estudios que han demostrado la relación directa de segregaciones térmicas en el extendido con defectos de calidad y fallos de comportamiento en el firme. Gran parte de los defectos aislados, o cíclicos (los típicos "fin de camión"), que observamos en los pavimentos asfálticos tienen su origen en segregaciones térmicas, no sólo las segregaciones de composición.

En áreas con un diferencial térmicos acusado se dificulta alcanzar el nivel adecuado de densidad, lo que propicia que queden zonas con más huecos, mayor susceptibilidad a la acción del agua, menores prestaciones mecánicas. Pero asimismo, está demostrado que, aún lográndose niveles de densidad adecuados, las mezclas compactadas a menos temperatura presentan una notable disminución de cohesión y prestaciones respecto a las compactadas a más temperatura. El referente de la densidad para la aceptación de una capa se ha revelado como insuficiente, es necesario incorporar controles relativos a la homogeneidad térmica y de composición de la capa    

La incorporación y aplicación práctica de estos conocimientos debiera traducirse en un buen hacer, que implantado en TODAS las fases del proyecto y su ejecución, permitiría eliminar las causas del alto potencial de riesgo de fallo prematuro que se pueden apreciar en muchas de las, por otra parte escasísimas, recientes actuaciones de puesta en obra de mezclas. Riesgos que se traducen, poco después, en parte de los deterioros que se pueden observar en nuestras carreteras.

Los medios de producción y control de que se dispone hoy día, son capaces de eliminar ese problema y garantizar la mejor durabilidad que pueda tener una mezcla bituminosa una vez puesta en una capa de firme, reduciendo fallos por “lagunas” de conocimiento o por irresponsabilidad en no aplicar lo que, incluso, es contractualmente exigible.

Desgraciadamente se observan no pocas actuaciones de puesta en obra de mezclas en caliente en las que no se tiene en cuenta (¿o no se conoce?), la importancia de la temperatura de la mezcla y su homogeneidad. Ni el tiempo de transporte, ni inclemencias como bajas temperaturas, lluvia, heladas, viento, etc., suponen freno alguno al contratista, asistencia técnica y dirección facultativa, aunque no se debe quitar responsabilidad al autor del proyecto y al planificador de las licitaciones, que no programan, u obligan, a llevar a cabo su ejecución en una época o circunstancias inadecuadas.

Como consecuencia, se generan en la capa múltiples áreas con manifiesta heterogeneidad térmica y de composición que dan lugar a que esas mismas zonas presenten un fallo prematuro visible, y a veces insufrible, para el usuario, que debe ir soportando el paso por esas deficiencias o esquivarlas para salvaguardar la integridad mecánica de su vehículo. Ese usuario, que es quién ha contribuido con sus impuestos a esa inversión, está legitimado para  pensar que se está malgastando su dinero en obras muy mal ejecutadas y de tan baja durabilidad. Se preguntará por qué no hay una asunción visible de responsabilidades por el que lo ha hecho mal y de los que lo han permitido, o forzado, a que se hiciese.

Dada la facilidad actual para difundir el conocimiento por la red, trataré de resumir los contenidos de algunas actuaciones de divulgación que se han ido haciendo en España en la última quincena de años, así como investigaciones y experiencias de empleo y la repercusión normativa que han tenido. La intención final no es otra que dar a conocer de modo más amplio esta problemática y sus soluciones, de modo que su entendimiento llegue a todas las partes implicadas, incluso al usuario de la carretera, con el objetivo de mejorar la durabilidad general de las capas de firmes asfálticos.

Las segregaciones de composición


En las ocasiones en que el autor de estas líneas ha expuesto aspectos de la puesta en obra de las mezclas bituminosas, las segregaciones de la mezcla, sus causas, sus efectos y las prácticas recomendables han sido un tema recurrente. En Jornadas Técnicas como las organizadas por Intevía en Julio de 2001 sobre aspectos clave y problemática en la puesta en obra de mbc o la de Noviembre de 2003 sobre mezclas bituminosas, en el tema relativo a extendido se trata, con especial énfasis y amplitud, el tema de las segregaciones de composición, sus fuentes y prácticas recomendadas para prevenirlas y evitarlas. Una conclusión era que la gran mayoría de esas prácticas eran aplicables a los equipos disponibles, no suponían más coste ni precisaban inversiones, sólo en el intangible aspecto formativo.  [Ref. 2, 3 ]. Las fuentes de segregaciones de composición más frecuentes allí indicadas son:  

  a)  Segregaciones en origen, en la fabricación, debida a los áridos acopiados
·            b)  En la carga del camión en planta: debidas al método del montón único
·            c)  En la descarga del camión: 
      o   apertura de compuerta antes de elevar la caja
      o   tolva de extendedora vacía antes de iniciar descarga

Tolva vacía antes de iniciar descarga desde camión

    d) En el extendido
    o   Regulación incorrecta de mezcla en sinfines transversales delante de regla
    o   Excesiva apertura de regla sin prolongación de sinfines de reparto. 

Segregación longitudinal en extendido

   o   Defectos debidos a soporte central de los sinfines de reparto y desgaste excesivo de álabes próximos  

Las segregaciones térmicas

En 2005 se introdujo en España el primer dispositivo de transferencia de mezcla y con ocasión de ello se desarrolló un trabajo de investigación, con el CEDEX para analizar y comprobar sus ventajas y la problemáticas de las segregaciones térmicas, siendo también la primera vez que se aplicaba en nuestro país el control termográfico en la puesta en obra de mezclas en  caliente. Ese trabajo se difundió en el Congreso Nacional de Firmes de 2006 y en la Revista Carreteras (Ref. 4)

Las grandes ventajas de la aplicación de ese dispositivo y la constatación de la mejora que introducía en la durabilidad de los firmes al poder garantizar la homogeneidad de mezcla a salida de extendedora, junto con la ausencia o drástica reducción de sus paradas, incitaron a compartirlas a través de varias Jornadas demostrativas de la aplicación de la técnica y explicativas del nuevo conocimiento encontrado respecto a las segregaciones térmicas, sus fuentes de generación , como prevenirlas y nuevos métodos de control de las mismas; adicionalmente, estaba la más evidente, la facilidad de obtención de niveles muy bajos de IRI.

El objeto principal de esas Jornadas fue dar a conocer a las Administraciones de carreteras, la problemática evidenciada en la descarga convencional de mezcla a la extendedora y las nuevas solución disponibles, con la óptica de orientar las prácticas y metodología de extendido para una mayor durabilidad del firme. Asistieron personal técnico de las administraciones de carreteras del Mº de Fomento y  C. Autónomas a las celebradas con ocasión de actuaciones de extendido en la A.66,  en Sevilla, en Casalareina y en Amusco. (Ref 5).  

Además de la constatación in situ del modo de trabajo del equipo y la visión térmica en tiempo real, la presentación incluía un video con la grabación de las anomalías térmicas generadas en el proceso de transporte, descarga con el método convencional y con dispositivos de transferencia y extendido en ambos casos.
A modo de resumen, las segregaciones térmicas en la capa provienen principalmente de:
·        a) Costras frías en el contorno de la carga en el camión, función de tiempo de transporte, protección de la carga, diferencial de temperatura entre la tempª de mezcla y tempª exterior.

·       b) Mezcla expuesta en laterales de tolva de extendedora durante la descarga del camión


·       c) Paradas de extendedora


En el proyecto de investigación FENIX desarrollado entre los años 2007 y 2011, una de sus tareas, la de Pavimentos de Larga Duración, coordinada por el que esto escribe, dedicó especial atención a esta cuestión, fruto de la cual han sido publicaciones como la de la Referencia 6, en la que se concluye que “Bajo esfuerzos a tracción directa e indirecta los resultados han establecido que los testigos provenientes de las  10 áreas a menor temperatura superficial de extendido han experimentado una disminución significativa en sus prestaciones mecánicas, aun cuando las diferencias en densidades son mínimas”.

Hay administraciones, como algún concesionario de autopistas, que han publicado (Ref 7) sus experiencias de aplicación de control termográfico en sus rehabilitaciones y la comparación de resultados obtenidos con extendido convencional, con tránsfer y con silo móvil rehomogeneizador. Los resultados muestran la clara ventaja de remezclado de éste último y la gran dispersión de temperaturas en el extendido convencional.

 En 2009, la Orden Circular 24 de la DG de Carreteras del Mº de Fomento, actualizó los artículos 542 y 543 del PG-3. En ellos se trató de dar un impulso a la mejora de durabilidad de los firmes, con la obligatoriedad de utilización de los DTM a partir de determinada categoria de trafico (T2 en adelante) o volumen de obra (70.000 m2) , en la red competencia de la Admon Central. Sin embargo, los resultados obtenidos desde entonces todavía son manifiestamente mejorables, ya que se observan, ¡en las propias obras del MFOM!, unos sorprendentes incumplimientos de su propia normativa. Las causas son varias aunque, en mi opinión, la  norma había nacido mal y en el momento equivocado:
  •  Estábamos en 2009,  ya en una época de crisis declarada en las empresas, por lo que se estancó la inversión en equipos, relativamente caros,  aunque su número había llegado a acercarse a la veintena.
  • Se establecía la obligatoriedad práctica de su empleo en casi todas las obras, sin embargo en esa fecha había más equipos extendiendo mezcla que DTM disponibles, por lo que fue inevitable el incumplimiento normativo.
  • El foco se puso con excesivo énfasis en el IRI, en detrimento de lo que es su mayor ventaja, la corrección a pie de obra de cualquier heterogeneidad de composición y térmica que haya podido llegar con la carga o generarse en la descarga. 
  • Hubo muchas opiniones, de las que podríamos llamar vinculantes (empresas y dirección facultativa) que, con un conocimiento superficial, escaso o tendenciosamente interesado, justificaron el seguir con la práctica tradicional.
Como consecuencia, las situaciones de riesgo que existían en muchas de las puestas en obra de mezclas en caliente (clima desfavorable, transporte de larga duración, mezclas sensibles, discontinuidades de extendido,….) siguieron llenando nuestras carreteras con deterioros derivados de la problemática de fin de camión.  La ignorancia deliberada, o no, tanto del negativo efecto de las segregaciones como de su fácil corrección, llevaron al no empleo de un DTM, ¡aún siendo contractualmente obligatorio!.

La norma trató de introducir un concepto de bonus ligado únicamente al IRI pero, en mi conocimiento, no ha tenido repercusión práctica en ningún proyecto, al no incluirse en el PPTP ni dotar al proyecto de la partida presupuestaria correspondiente. Podría haber sido un buen camino, pero ligado al empleo de un MTV en todas las capas en ejecución.

Pero lo grave es que, para mí de forma incomprensible, se lleva unos años tensando el hilo de la inconsciencia más allá de cualquier límite razonable, con una falta de respeto absoluto hacia las condiciones de entorno mínimas (relacionadas con la temperatura de mezcla en el extendido y compactación) para el extendido de una mezcla en caliente.  En este aspecto la primacía de los plazos de entrega y la debilidad ante presiones politicas al respecto, hace saltar cualquier barrera que debiera impedir la ejecución. Pero es justamente en estas circunstancias cuando aparece el lado más oscuro del conjunto constructor-control-dirección facultativa al no aplicar alternativas disponibles que pueden ayudar a reducir o eliminar riesgos de durabilidad y obtener un buen o razonable resultado, alternativas que pasan por, al menos, cumplir la normativa y emplear un DTM.

Esta situación debe cambiarse, por un lado siendo conscientes todos los actores intervinientes del importante papel que las segregaciones térmicas juegan en la mala durabilidad de los pavimentos y de que, en situaciones de riesgo, debe controlarse su presencia y aplicarse, inexcusablemente, soluciones técnicas adecuadas que aseguren su eliminación y garanticen que el firme va a tener un adecuada durabilidad. No pueden seguir tolerándose extendidos, en situaciones térmicamente difíciles debidas a clima, capa delgada y transporte de larga duración, ejecutados con la misma técnica que en condiciones estivales.  

Debe emplearse un DTM de tipo rehomogeneizador, para asegurar el remezclado y homogeneizacion térmica de la masa suministrada a la extendedora y que disponga de capacidad de ensilado para reducir/eliminar paradas de extendido, complementado con medidas como empleo de extendedora con regla de alta compactación.  

Otros países han dado pasos decisivos para avanzar en la mejora de la durabilidad de sus firmes, estableciendo un control continuo de la homogeneidad térmica obtenida tras la extendedora. En la refs. 4 se indicaba el que había implantado en Texas y la Ref 8 recientemente publicada recoge el estado de su implantación..

Sistema PAVE-IR (DOT Texas)

Segregaciones térmicas cíclicas de fin de camión (Ref 8)

En la presentación indicada al principio (Ref.1)  se nos muestra el camino seguido en Suecia, con un control térmico continuo con escáner de la capa que se extiende y unas bonificaciones/penalizaciones en el cobro ligadas a la homogeneidad térmica obtenida en la capa.  Bonificaciones que pueden llegar a 10 sek/m2 (1.1 €/m2)  y penalizaciones a partir de más de 3% de la superficie con áreas con segregación térmica.

Método sueco: Bonus y penalizaciones s/ homogeneidad térmica auscultada

Ello estimula al ejecutor a implantar las mejores prácticas disponibles,  facilita el control de la calidad de ejecución y garantiza la homogeneidad térmica de la capa y los mejores resultados en cuanto a durabilidad. Hay múltiples estudios que concluyen en el rápido retorno de estos bonus en ahorros en conservación.

Creo firmemente que hay que emprender y estimular un camino similar, en especial cuando hay que asegurar que los escasos recursos presupuestarios dedicados a las actividades de colocación de mezclas tengan la máxima rentabilidad, que no debe verse reducida por fallos tempranos debidos a segregaciones.

Parece factible que licitaciones de rehabilitaciones con esos riesgos incluyan especificaciones en su PPTP para implantar un control térmico (con alguno de los sistemas operativos y homologados en otros paises), un umbral de diferencial térmico admisible y unas penalizaciones a partir de cierto porcentaje de superficie afectada. Se puede iniciar con una CPI en un proyecto piloto, por ejemplo.

Con ese objeto y de crear el debate, he hilvanado estas lineas.

Otros artículos del blog relacionados con este tema

Referencias de textos 

1- Auscultación termográfica. Experiencia y métodos actuales a nivel internacional para el control continuo y en tiempo real de las segregaciones en la puesta en obra de mezclas bituminosas en caliente - Johannes Segerpalm [Jornada Nacional ASEFMA 2013]

2.- Problemas que surgen en el transporte y la extensión de las mezclas , Jacinto Luis García Santiago.[2001 Jornada técnica Intevia . MºFomento- UPM:  Problemas en la fabricación y en la puesta en obra de las mezclas bituminosas].

3 - Problemas más habituales en la fabricación y puesta en obra de las mezclas asfálticas - Jacinto Luis García Santiago [Jornada Gobierno de Navarra –CICCP : Mezclas bituminosas en caliente y Estabilización de suelos, Pamplona Mayo de 2004]

4. Estudio sobre el efecto de las segregaciones térmicas en la durabilidad de las mezclas bituminosas. José Miguel Baena/Jacinto Luis García [VII Congreso Nacional de Firmes 2006; Revista Carreteras nº 155 2007]

5.- Jornadas técnicas de Sacyr para las Admón de Carreteras y sus ATcas en Aucalsa (A66), Amusco,  Sevilla y Casalarreina [2005, 2006]

 6.- Influencia de las segregaciones térmicas en el comportamiento mecánico de las mezclas bituminosas- Proyecto Fénix .Ramón Botella-García Santiago et alt. [VIII Congreso Nacional de Firmes 2008 y CILA 2009] [Web Proyecto Fenix]

7.-  Nuevo sistema de control de calidad en obra mediante termografías- Manuel Viñuales y Juan Carlos Barranco (Abertis Autopistas). Jornada Nacional ASEFMA 2010

 8.- Statewide implementation of Pave-IR in the Texas Department of Transportation- 2012 [FHWA/TX-12/5-4577-05-1]




4 comentarios:

  1. Muy Interesante recopilación de los trabajos realizados en España, y un titulo que deja bien clara la cuestión tratada.
    Parece contrastada y probada la problemática, que las segregaciones producidas en la puesta en obra resultan en una innecesaria reducción en la vida útil del pavimento. Existen métodos para medir, controlar y reducir estas segregaciones térmicas y granulometrías. Faltan las decisiones de implementar e imponer su uso y faltan las ganas de mejorar el resultado de nuestro trabajo más allá de lo tradicional.
    La responsabilidad es compartida entre todos los actores intervinientes como dices y creo que es llamativo que permitamos que la obra de pavimentación sea el gremio de ingeniería menos desarrollado de la tecnología del siglo XXI.

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  2. Muy buena explicación Jacinto. Sin duda es importante controlar la homogeneidad térmica de la mezcla extendida, y existen métodos relativamente baratos además de los silos y/o transfers, me refiero a los métodos de medida en rodillos, desde un simple medidor de temperatura a sistemas más sofisticados de control continuo de compactación, que pueden facilitar mapas "in situ" de densidad, temperatura, y pasadas.

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  3. Yo estoy convencido de la importancia de la ejecución al respecto, pero igual que lo veo de obligado cumplimiento en las carreteras de la red principal porque los costes quedan más difuminados por los mayores volúmenes. Veo muy difícil el empleo de los medios precisos en actuaciones en carreteras locales. Ojalá pudiera darse porque la mejor ejecución se traduce en reinversiones más tardías o menores costes de mantenimiento, pero creo que es mu difícil el conseguir que la administraciones locales exigan estos medios soportando ellos los sobrecostes iniciales

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  4. Importante aporte, para que se cumpla este cometido, creo que deberian implementarse desde las licitaciones e insertar en las especificaciones técnicas el uso de estos equipos(DTM).
    Es necesario el uso de estas mejoras al menos aqui en Bolivia mas que todo en la zona andina donde estamos a mas de 4000 mnsm.

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