Monterrey, México. UDEM. - Un equipo de estudiantes del programa académico de Ingeniería Civil de la Universidad de Monterrey realizó la investigación Diseño de base estabilizada con asfalto espumado, como Proyecto de Evaluación Final para graduarse en el semestre de primavera 2020.
La humedad es el enemigo más común y devastador del pavimento asfáltico en regiones con lluvias frecuentes o muy densas, como el área metropolitana de Monterrey, y la reparación de las vialidades suele ser muy costosa debido a los nuevos materiales y al retiro de los desechos, que causarán daños ambientales.
Un equipo de estudiantes de la Universidad de Monterrey –asesorado por Adrián Noé Alcaraz Codina, profesor del programa académico de Ingeniería Civil– experimentó con un sistema utilizado en otros países basado en el asfalto espumado, que implica la reutilización del material de desecho de una carpeta asfáltica.
De acuerdo con la investigación estudiantil, titulada Diseño de base estabilizada con asfalto espumado, esta base reciclada permite no solo el reúso de los materiales demolidos, sino el ahorro en materiales nuevos, al aplicar agua y aire a la nueva mezcla en el mismo sitio de reparación de la vialidad.
El trabajo fue presentado como Proyecto de Evaluación Final de los alumnos Fabián Rodríguez Orozco, Jorge Salinas Villagómez y Adrián Beráin Cárdenas, para graduarse como Ingenieros Civiles en la UDEM en el semestre primavera 2020.
El profesor Alcaraz Codina aclaró que el proyecto de los estudiantes se abocó a la fabricación del material para una capa inferior de la carpeta asfáltica, no a la mezcla para la superficie de rodamiento, en busca de mejorar la calidad y sustentabilidad de la construcción de carreteras y caminos en México.
Esta misma técnica, incluso, se ha utilizado en el país, pero no se cuenta con una referencia para el diseño estructural del pavimento, necesario para su implementación, además de que las máquinas para realizar el proceso, creadas por la empresa alemana Wirtgen, no se comercializan en el país, por lo que son escasas.
BASE ASFÁLTICA Y ASFALTO ESPUMADO
El estudio de los alumnos explica que, dentro de una estructura de pavimento, una base es la capa compuesta por materiales granulares que se coloca sobre la capa de terracerías y sirve como soporte de la capa de rodamiento en un pavimento flexible o rígido.
Una base estabilizada con asfalto es aquella a la cual se le incorpora, mediante una emulsión o un asfalto rebajado, un porcentaje de cemento asfáltico, para su comportamiento mecánico.
Por otro lado, el asfalto espumado se produce mediante una técnica que consiste en la combinación de una cantidad de agua determinada con aire comprimido y asfalto a altas temperaturas.
Durante este proceso, se alteran por un instante las propiedades físicas del asfalto y, al entrar en contacto el agua con el asfalto caliente, provoca que el agua se transforme en vapor, que a su vez queda “atrapado” dentro del asfalto en forma de burbujas.
Alcaraz Codina especificó que la investigación de los estudiantes fue realizada con una máquina prestada por un laboratorio de la localidad y que se utilizó material mineral de la entidad, por lo que Monterrey es de las pocas ciudades en México que cuentan con la capacidad (tecnológica y física) para implementar esta metodología.
Un elemento diferenciador de esta investigación es que se utilizó material de la región para su implementación de manera local; entre las peculiaridades que tiene este tipo de estudios es que la roca que se utiliza tenga buena adherencia, de lo contrario acarrea problemas”, advirtió.
Fabián destacó que la metodología utiliza menos asfalto y es más benéfico para el medio ambiente, además de que reduce los costos.
El egresado de Ingeniería Civil explicó que una máquina demuele en el sitio la carpeta averiada, a la que se le inyecta el asfalto con agua y aire para formar la espuma, para después reparar la vía con la mezcla reciclada.
“(El componente experimental) entra en la mezcla reciclada en campo y se vuelve a poner la misma carpeta, sin necesidad de poner otra vez materiales de banco nuevos ni volver a llenar la carpeta de asfalto, y la durabilidad y resistencia es la misma que la del pavimento convencional”, indicó.
Fabián especificó que la mezcla se puede realizar in situ, con la misma carpeta asfáltica del lugar, o producirla con los desechos que reúnen y conservan las empresas dedicadas a esa labor especialmente.
“Nos llamó mucho la atención todo ese material ya acumulado que hay en plantas; nos gustaría un diseño con ese mismo material: sabemos que está disponible ese banco de material y que hay una máquina; ya tenemos el estudio y sabemos los porcentajes para la resistencia que estamos buscando”, estableció.
CON APEGO A LAS NORMAS
Por medio de esta investigación, los alumnos comprobaron que el comportamiento de bases estabilizadas con asfalto espumado cumple con los estándares de calidad y resistencia para mezclas asfálticas especificadas en normativas mexicanas.
En esta investigación, mencionó Fabián, se estudió el comportamiento mecánico de la base estabilizada mediante la prueba de ensayo a la tensión indirecta (TSR), primer nivel de desempeño de una metodología llamada Superpave (acrónimo de Superior Performing Asphalt Pavements), que dio como resultado cuatro puntos porcentuales por encima de los mínimos marcados por la norma AA SHTO T283.
Para la prueba de tensión directa, se elaboraron piezas del material para someter la mitad de ellas a condiciones de humedad, calor y congelamiento extremos, ante las cuales deben tener al menos un 80 % de resistencia.
Los alumnos no pudieron aplicar una segunda prueba de desempeño que se tenía contemplada para este proyecto, debido a la contingencia sanitaria, con lo que, según Alcaraz Codina, podrían reunirse mayores datos y colocar una publicación académica.
El catedrático de la UDEM destacó la necesidad de probar el material con un uso real, para lo cual se tendría que buscar una “mancuerna” con alguna empresa que aportara el capital para desarrollar un tramo de prueba o una vialidad completa, y evaluar el comportamiento del asfalto espumado.
A diferencia del trabajo del laboratorio, estos resultados se tardarían más porque se tiene que conseguir el dinero y el lugar, se tiene que construir y darle un periodo de prueba y estarlo monitoreando de manera constante por más de un año para ver cuál es el desempeño que tiene con un tránsito de vehículos de forma regular”, expuso.
Según el informe de su investigación, los alumnos están convencidos de que se tiene que producir dentro de las empresas asfalteras una base mejorada con asfalto convencional; el proceso realizado in situ ofrece ventajas económicas y ambientales a considerar –como ahorros de combustibles, fletes, logística, personal y cantidad de vehículos– para procesos de reciclados en frío.
