DISEÑO Y CONSTRUCCION DEDISEÑO Y CONSTRUCCION DEPAVIMENTOS ASFALTICOS PARA PAVIMENTOS ASFALTICOS PARA

AEROPUERTOS EN ZONAS DE ALTURAAEROPUERTOS EN ZONAS DE ALTURA

PorPorPablo del AguilaPablo del Aguila

Camineros SAC-PERUCamineros Consulting Engineers – USA

Asociación de Ingeniería Aeroportuaria del PerúSeptiembre, 2011

ALCANCES DE LA PRESENTACIONALCANCES DE LA PRESENTACION

• IMPORTANCIA DEL TEMA• CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES• RELACION CAUSA‐EFECTO• ASPECTOS DE DISEÑO• ASPECTOS CONSTRUCTIVOS• RECOMENDACIONES 

IMPORTANCIA DEL TEMAIMPORTANCIA DEL TEMA

• ES UN PROBLEMA DE LOS PAISES ANDINOS• PERU, BOLIVIA, ECUADOR, COLOMBIA• SE EMPEZO A ESTUDIAR HACE 20 AÑOS• AVANCES EN PAVIMENTOS CARRETEROS• AVANCES EN PAVIMENTOS AEROPORTUARIOS• NUEVOS PROYECTOS Y CONCESIONES

CORDILLERA DE LOS ANDESCORDILLERA DE LOS ANDES

CORDILLERA DE LOS ANDESCORDILLERA DE LOS ANDES

CORDILLERA DE LOS ANDESCORDILLERA DE LOS ANDES

CORDILLERA DE LOS ANDESCORDILLERA DE LOS ANDES

CORDILLERA DE LOS ANDESCORDILLERA DE LOS ANDES

CORDILLERA DE LOS ANDESCORDILLERA DE LOS ANDESLos picos mas altos por paísLos picos mas altos por país• ARGENTINA

– Aconcagua: (6,952m). Provincia de Mendoza.– Ojos del Salado (6,891m). Puna de Atacama– Monte Pissis (6,792m)– Cerro Mercedario (6,770m)– Cerro Bonete (6,759m). Puna de Atacama

• BOLIVIA– Nevado Sajama: (6,542m)– Illimani: (6,438m)– Ancohuma: (6,427m)– Illampu: (6,368m) (5,750m)– Huayna Potosi: (6,088m)

CORDILLERA DE LOS ANDESCORDILLERA DE LOS ANDESLos picos mas altos por paísLos picos mas altos por país• CHILE

– Ojos del Salado: (6,891m)– Nevado Tres Cruces: (6,629m)– Llullaillaco: (6,739m)– Tres Cruces Central: (6,629m)– Incahuasi: 6,621m)

• COLOMBIA– Ritacuba Blanco: (5,410m)– Nevado del Huila: (5,365m)– Nevado del Ruiz: (5,321)– Nevado del Quindío: (5,215m)– Galeras: (4,276m)

CORDILLERA DE LOS ANDESCORDILLERA DE LOS ANDESLos picos mas altos por paísLos picos mas altos por país• ECUADOR

– Chimborazo: (6,268m)– Cotopaxi: (5,897m)– Cayambe: (5,790)– Antisana: (5,752m)– El Altar: (5,320m)

• PERU– Huascarán: (6,768m)– Yerupaja: (6,635m)– Siula Grande: (6,344m)– Yerupaja Chico: 6,089m)– Artesonraju: (6,025m)

CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALESCARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES

La formación de la Cordillera de los Andes, determinó la actual configuración geográfica del territorio, dando origen a las tres grandes regiones:

• La Costa o Rivera del mar, de relieve plano o ligeramente ondulado, en la parte occidental de nuestro territorio;

• La Sierra región Andina, conformado por la Cordillera de los Andes (Valles y Altiplano)

• La Selva, Llano o Región Amazónica.

CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALESCARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES

A la Cordillera de los Andes se debe: 

• La existencia de 5 pisos climáticos en la región:• El clima de la región Yunga, que es templado cálido;• El de la región Quechua, que es templado, con lluvias regulares durante el verano.

• El de la región Suni que es templado‐frío;• El de la región Puna que es frío; y • El de la Janca o Cordillera, que es frígido/glacial.

CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALESCARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES

A la Cordillera de los Andes se debe: 

• La existencia de 5 pisos climáticos en la región:• El clima de la región Yunga (500‐2,300 msnm), que es templado cálido;

• El de la región Quechua (2,300‐3,500 msnm), que es templado, con lluvias regulares durante el verano.

• El de la región Suni (3,500‐4,000 msnm) que es templado‐frío;

• El de la región Puna (4,000‐4,800 msnm) que es frío; y • El de la Janca o Cordillera (> 4,800 msnm), que es frígido/glacial.

CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES (BOLIVIA)(BOLIVIA)

CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES    CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES    (PERU)(PERU)

CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALESCARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES

A la Cordillera de los Andes se debe: 

• La disminución de la temperatura, la humedad         y la presión atmosférica, con la altitud.• Temperatura: = ‐ 6C/1,000 m• Humedad Relativa: baja sustancialmente• Presión Atmosférica: Al nivel del mar: 760 mm Hg ‐ En las partes de mayor altitud baja a la mitad. La densidad de la Atmósfera es menor  La radiación solar es mayor.

• Todos estos factores tienen una influencia directa en el comportamiento de los pavimentos.

INFRAESTRUCTURA INFRAESTRUCTURA 

• PERU• Aeropuerto de Cajamarca• Aeropuerto de Anta• Aeropuerto de Jauja• Aeropuerto de Ayacucho• Aeropuerto de Andahuaylas• Aeropuerto de Arequipa• Aeropuerto de Cusco• Nuevo Aeropuerto de Cusco (En proyecto)• Aeropuerto de Juliaca

INFRAESTRUCTURA INFRAESTRUCTURA 

• BOLIVIA• Aeropuerto de El Alto (La Paz)• Aeropuerto de Cochabamba• Aeropuerto de Tarija• Aeropuerto de Potosí (Pista de Aterrizaje)• Aeropuerto de Oruro (En Proyecto)• Aeropuerto de Uyuni (Pista de Aterrizaje)

FENOMENOS METEOROLOGICOS FENOMENOS METEOROLOGICOS • TEMPERATURALas zonas de altura se caracterizan por tener temperaturas cíclicas extremas diarias (muy bajas durante la noche y muy altas durante el día)

• GRADIENTE TERMICODebido a que son cuerpos negros (Black Body) y la elevada radiación solar los pavimentos acumulan calor y llegan a temperaturas por encima del punto de ablandamiento del asfalto (> 50C). Durante       la noche la temperatura superficial cae por debajo de cero (hasta ‐25C).  El gradiente es 60‐75C.

FENOMENOS METEOROLOGICOS FENOMENOS METEOROLOGICOS 

HorasHoras

Temp.AmbienteTemp.Ambiente

00

66 1212 1818 00 66 1212

1010

2020

3030

--1010

--2020

DIA 1 DIA 2

GRANIZO

-25.0

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

TEM

PER

ATU

RA A

MB

IENT

E (C

entíg

rado

s)

MESES

GRAFICO 1CARRETERA LA PAZ-COTAPATA

ESTACION METEOROLOGIA AYO AYOGRAFICO TEMPERATURAS MAXIMAS Y MINIMAS

T.MAX.1989 T.MIN.1989 T.MAX.1990 T.MIN.1990 T.MAX.1991 T.MIN.1991T.MAX.1992 T.MIN.1992 T.MAX.1993 T.MIN.1993 T.MAX.1994 T.MIN.1994T.MAX.1995 T.MIN.1995 T.MAX.1996 T.MIN.1996 T.MAX.1997 T.MIN.1997T.MAX.1998 T.MIN.1998 T.MAX.1999 T.MIN.1999 T.MAX. 2000 T.MIN. 2000T.MAX. 2001 T.MIN. 2001 T.MAX. 2002 T.MIN. 2002 T.MAX.2003 T.MIN. 2003

FENOMENOS METEOROLOGICOS FENOMENOS METEOROLOGICOS 

FENOMENOS METEOROLOGICOS FENOMENOS METEOROLOGICOS 

Oruro

Calor absorbido yRetenido por el pavimento

FENOMENOS METEOROLOGICOS FENOMENOS METEOROLOGICOS 

• VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTOAdemás del gradiente térmico, otro factor nocivo que se produce en la altura es la velocidad de enfriamiento. 

Si se considera que el gradiente térmico que afecta a la carpeta llega a los 60C, produciéndose el pico térmico superior aproximadamente a las 3 p.m. y el pico térmico inferior a la 3 a.m., se tendrá que la velocidad de enfriamiento será de ‐5C/h.

SUR VERSUS NORTE SUR VERSUS NORTE A diferencia de los fenómenos de congelamiento prolongado 

que se producen en los países del hemisferio norte (EE.UU., Canadá, Europa), y que generan el fisuramiento de las capas asfálticas debido a que estas alcanzan la tensión de ruptura a muy bajas temperaturas (‐35°C), en las zonas de altura los períodos de congelamiento son muy cortos, por lo que no se produce un enfriamiento excesivo del pavimento, sino mas bien ciclos repetitivos diarios y muy rápidos de calentamiento‐enfriamiento en lapsos relativamente breves, generándose,  como se ha visto, gradientes térmicos elevados y alternancia de esfuerzos tensión‐compresión al interior de la masa asfáltica, que provocan finalmente su falla por fatiga térmica.

RELACION CAUSARELACION CAUSA‐‐EFECTO EFECTO 

NORTE ZONASALTURA

RELACION CAUSARELACION CAUSA‐‐EFECTO EFECTO 

RELACION CAUSARELACION CAUSA‐‐EFECTO EFECTO 

RELACION CAUSARELACION CAUSA‐‐EFECTO EFECTO 

FACTORES A CONSIDERAR PARA EL DISEÑO/MANTENIMIENTO DE LOS

PAVIMENTOS EN ZONAS DE ALTURA

OXIGENO (AIRE) OXIGENO (AGUA)

VIENTOVELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO

GRADIENTE TERMICO

RADIACION SOLAR

TEMPERATURA BAJA

CARGAS DE TRAFICO

SUELOS DE MALA CALIDAD (RESILIENTES)

AGREGADOS DE MALA CALIDAD

ASFALTO DE CALIDAD DUDOSA

DISEÑO DE PAVIMENTOS DISEÑO DE PAVIMENTOS 

• LOS METODOS CONVENCIONALES PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS AEROPORTUARIOS NO APLICAN PARA EL CASO DE ZONAS DE ALTURA

• EL DISEÑO DE PAVIMENTOS DEBE EFECTUARSE TOMANDO EN CONSIDERACION LOS EFECTOS DEL CLIMA EN LA DURABILIDAD Y PERFORMANCE DE LOS PAVIMENTOS ASFALTICOS

• GENERALMENTE EL USO DE ESPESORES MAYORES DE CARPETA Y ASFALTOS MODIFICADOS CON POLIMEROS AYUDAN A SUPERAR LOS PROBLEMAS

CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS 

• CLASIFICAR LOS ASFALTOS POR GRADO DE PERFORMANCE AYUDA PARA CONSIDERAR LOS EFECTOS DEL CLIMA (CRITERIO CANADIENSE)

• LAS RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS EN BASE A LA TECNOLOGIA SUPERPAVE (CRITERIO DE LA LINEA DE MAXIMA DENSIDAD) AYUDAN A OBTENER FORMULAS MAS TRABAJABLES Y PAVIMENTOS DE MAYOR DURABILIDAD.

• DEFINITIVAMENTE EL  EMPLEO DE ASFALTOS MODIFICADOS CON POLIMEROS CONLLEVA A INCREMENTAR LA RESISTENCIA A LA FATIGA TERMICA Y RETARDAR EL ENVEJECIMIENTO DE LOS PAVIMENTOS.

CONCLUSIONES Y CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES 

• EXISTE UNA PORCION IMPORTANTE DE INFRAESTRUCTURA AEROPORTUARIA QUE CORRESPONDE A LA REGION SUDAMERICANA, UBICADA EN ZONAS DE ALTURA

• ESTA INFRAESTRUCTURA ES AFECTADA EN MAYOR O MENOR GRADO POR LA PROBLEMATICA EXPLICADA QUE ATENTA CONTRA SU DURABILIDAD Y PERFORMANCE, Y POR LO TANTO A LA SEGURIDAD DE LAS OPERACIONES. 

• ES NECESARIO PROMOVER INICIATIVAS A NIVEL DE LAS ORGANIZACIONES PARA RECONOCER LA NECESIDAD DE DESARROLLAR UNA TECNOLOGIA APROPIADA PARA EL TRATAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA.

Gracias!

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