28

Pndulo Britnico y Resistenciaal Deslizamiento en Pavimentos:

Lo Tradicionalno pasa de Moda

Para

mayor in

form

aci

n m

arq

ue e

l 1

4 e

n s

u tarjeta

Revis

ta B

IT

Novie

mbre

20

03

Jos Pedro Mery G.Prof. Depto. Obras CivilesEscuela de Construccin CivilPontificia Universidad Catlica

Dada la importancia que est teniendo la gestin vial en el ltimo tiempo,ya se estn adoptando ndices que permiten determinar el nivel de seguri-dad de los caminos. El Indice de Rugosidad Internacional (IRI) y el Indicede Friccin Internacional (IFI), son parmetros que miden la regularidad yla resistencia al deslizamiento del pavimento, respectivamente.

Investigacionesinvestigaciones

Pavimentos con Calidad Superficial

Poco a poco se ha ido tomando encuenta en Chile la necesidad de entregaral usuario pavimentos suaves, cmodos,seguros y durables. Tiempo atrs, la pre-ocupacin se centraba en dar solucin depavimentacin a las necesidades de la redvial, de acuerdo a la normativa y tecnolo-gas de la poca, tratando de maximizarlas unidades de obra acorde al presupues-to disponible, sin prestar mayor atencina la confortabilidad y seguridad del usua-rio. Hoy en da, ya entrando en la era dela gestin vial, donde el patrimonio decaminos y carreteras representa una opor-tunidad de negocio a travs de las conce-siones, han comenzado a adoptarse pa-rmetros que apuntan a medir el gradode confortabilidad y seguridad que pres-tan las carreteras a quienes transitan porellas. Estos ndices han demostrado quelos pavimentos con mejor calidad inicial,presentan una mayor durabilidad, redu-ciendo los costos y operaciones futuras deconservacin. Una adecuada gestin deestos ndices permite calcular el momentoptimo de intervencin de los pavimentos,

a fin de subsanar desgastes y deteriorossin tener que llegar a la reconstruccin o aenfrentar accidentes y acciones legalesproducto del mal estado de la superficie.

En el contexto anterior, se ha incorpo-rado en los ltimos aos en la normativavial el Indice de Rugosidad Internacional,IRI, como parmetro representativo de lasuavidad o regularidad que presenta unpavimento frente al trnsito vehicular. Estendice presenta una buena sntesis de laspatologas superficiales que producen in-comodidad, vibracin y saltos al transitarpor un camino a distintas velocidades.

El Indice de Friccin Internacional IFI

Luego del desarrollo del IRI, ya se hacomenzado a hablar del Indice de FriccinInternacional, IFI (Revista BIT N22 Junio2001), como parmetro internacional demedida de la resistencia al deslizamiento,concepto ntimamente relacionado con laseguridad frente a accidentes de trnsitopor falta de adherencia, textura e inclusi-ve un inadecuado diseo geomtrico. Pese

Revis

ta B

IT

Novie

mbre

20

03

2929

a que este ndice fue presentado formal-mente en 1995 por la AIPCR (Ref. 3) comorecomendacin para la medida de resis-tencia al deslizamiento, bajo una metodo-loga que homologa distintos equipos demedida procedentes de varios pases, to-dava no ha sido recogido en la normativade control de calidad de pavimentos. Anes necesario que cada pas haga un anli-sis estadstico de los resultados de los en-sayes acorde a las condiciones locales. Noobstante, el IFI permite comparar distintospavimentos y sus caractersticas adherentesen distintos lugares bajo un mismo par-metro, la interpretacin de los resultadosse presenta algo ms compleja a la horade definir umbrales normativos de acepta-cin o rechazo de la calidad antideslizante.Mientras los distintos grupos de investiga-cin (tambin en Chile) siguen afinando laimplementacin del IFI, la mayora de lospases contina utilizando desagrega-damente los equipos de medida y susparmetros de friccin.

Macrotextura y Microtextura:Conceptos Claves

Para entender el fenmeno de friccin,representado por el IFI, hay que tener pre-sente que ste depende de dos conceptos:microtextura y macrotextura. Mientras queel primero representa la aspereza (geome-tra superficial) del rido y mortero ligante,el segundo representa la profundidad dela mayor o menor exposicin del ridogrueso fuera del mortero (Fig. 4). Ambaspropiedades ayudan a proporcionar la fric-cin necesaria del pavimento, pero paradistintas velocidades. La microtextura es laresponsable de la friccin a velocidadesbajo los 50 a 60 km/h, en tanto que lamacrotextura es la que permite aumentarla adherencia al drenar el agua bajo elneumtico cuando este circula a velocida-des superiores a 60 km/h. Esta ltima pro-piedad se ve adems incrementada a cau-sa del rozamiento que se produce por ladeformacin relacionada con histresiselstica del caucho del neumtico.

El Pndulo Britnico TRRL: unEquipo Tradicional para la Medidade la Microtextura

Para caracterizar ambas propiedadesse han desarrollado muchos equipos demedicin desde hace varias dcadas, bus-cando un equilibrio entre rendimiento yprecisin, los que a menudo resultan

inversamente proporcionales. Mientras quelas medidas de la macrotextura se reali-zan de manera directa y con buena preci-sin por los distintos equipos existentes, yasean estos de medicin continua o discre-ta, la auscultacin de la microtextura pre-senta importantes variaciones en los resul-tados de distintos equipos, e incluso entrela mediciones de cada uno de ellos. Debi-do a su diminuta geometra (Fig.5), losequipos estn orientados a determinar lamicrotextura indirectamente a travs de laobtencin de un coeficiente de rozamien-to. Desarrollado en la dcada de los cin-cuenta por el Transport and Road ResearchLaboratory, TRRL, del Reino Unido, el Pn-dulo Britnico (Fig.3) sigue siendo, casicincuenta aos despus, uno de los equi-pos ms verstiles, econmicos y de am-plia utilizacin para la obtencin de estecoeficiente. Pese a sus limitaciones de ren-dimiento y variabilidad que puede presen-tar en los resultados de cada ensayo, esteequipo es muy sensible a la microtextura,lo que lo hace ideal para ser utilizado ensuperficies donde los equipos de medicincontinua y alto rendimiento requieren di-mensiones, direccin, sentido y velocida-des mnimas de operacin. Con superficiesrelativamente planas y de dimensiones deslo 15 x 9 cm, este equipo puede serempleado en caminos, veredas, pisos in-dustriales, baldosas, marcas viales, entreotras superficies de trnsito. Si bien pre-senta un rendimiento bajo y la necesidadFig. 2 Clasificacin de texturas (Ref. 6).

Lisa Pulida

Lisa spera

Rugosa Pulida

Rugosa spera

Fig. 3 Pndulo Britnico TRRL

Construccin Civil, PUC.Fig. 1 Auscultaciones de friccin superficial

en Ruta G-25, sector Cajn del Maipo.

de un buen nmero de ensayos para lo-grar un coeficiente de rozamiento prome-dio de la superficie, es posible auscultarcaminos y carreteras con razonable preci-sin habindose efectuado previamenteuna tramificacin representativa del sector.Para ello, la norma del ensayo entrega al-gunos criterios sobre la distribucin trans-versal y longitudinal de los puntos (Ref.8).

Procedimiento de Ensayo

El ensayo consiste en medir la prdidade energa de un pndulo normalizado quese deja caer desde la horizontal, provistoen su extremo inferior de una zapata degoma, cuando la arista de la zapata rozacon una presin determinada sobre la su-perficie a ensayar y en un recorrido fijo.Esta prdida de energa se mide por elngulo suplementario de la oscilacin delpndulo. El valor de la lectura adimensionalobtenido en el panel de escala de medi-das, corresponde directamente al Coefi-ciente de Resistencia al Deslizamiento(CRD) o British Pendulum Number (BPN).Dependiendo de las condiciones de ope-racin de la superficie, el ensayo debe ser

realizado sobre la superficie mojada aobjeto de representar las condiciones msdesfavorables de friccin. Tambin se de-ben registrar las condiciones de tempera-tura en el punto de ensayo, para efectuarcorrecciones al valor de CRD.

Umbrales Normativos y ValoresReferenciales de MicrotexturaMedidos con el Pndulo Britnico

A la fecha, y dada la poca experien-cia en Chile en el campo de las medidasde friccin de pavimentos, en comparacina pases ms desarrollados, an no exis-ten umbrales normativos de aceptacin orechazo, a excepcin de la demarcacinvial, para la cual se recomienda un valorde CRD mayor o igual a 0.45 (Ref. 7), ade-ms de algunos criterios estipulados enobras concesionadas. Con la reciente in-corporacin de nuevos equipos como elScrim o Grip Tester, que complementan alPndulo y Mu-Meter existentes en nuestropas hace varios aos, se espera que atravs de los estudios de correlacin quese han estado haciendo entre estos equi-pos, se haga prximamente, por parte de

TIPO DE SUPERFICIE VALOR DE CRD (o BPN)Palmeta cermica piso cocina 0.15 - 0.16Doble tratamiento superficial + 5 aos 0.49 - 0.70Carpeta asfltica exudada 0.35 - 0.38Carpeta asfltica + 5 aos 0.40 - 0.65Losa hormign + 5 aos 0.38 - 0.51Losa hormign antes de abrir al trfico 0.35 - 0.60Piso industrial hormign con afinado mecnico 0.27 - 0.70 (*)

Fig. 7 Valores referenciales de acuerdo a mediciones del autor, sujetos a condiciones particulares al

momento del ensayo.

(*) Variacin segn tratamiento superficial y calidad de afinado.

Fuente: elaboracin propia en base a datos de terreno 2001-2003.

la autoridad respectiva, una recomenda-cin para valores tanto de macro como demicrotextura. El anlisis no es fcil, ya quecada equipo mide distintos coeficientes derozamiento, por lo que se requiere unaimportante cantidad de mediciones y an-lisis estadsticos acorde a las caractersti-cas de nuestros pavimentos, influenciadospor los materiales, diseo de la mezcla,geometra, clima, trnsito y residuos sobrela carpeta de rodado, entre otros. No obs-tante lo anterior, la experiencia internacio-nal indica que los valores de CRD podranestar cercanos a 0.65 para caminos conciertas restricciones en su geometra comopendientes pronunciadas, curvas cerradas,intersecciones y ramales, y 0.55 para tra-mos sin mayores restricciones.

De acuerdo a la experiencia de distin-tas investigaciones y auscultaciones hechaspor el Departamento de Obras Civiles dela Escuela de Construccin Civil - PUC, conla colaboracin de DECON, se han medi-do distintos valores de CRD, segn se mues-tra en la figura 7. Como se puede apre-ciar, y en atencin a la sensibilidad delequipo, estos valores pueden llegar a pre-sentar una importante variacin, dependien-do del tipo y estado de la superficie.

TEXTURAS LONGITUD DE ONDA AMPLITUD

(mm) (mm)

Microtextura 0 - 0.5 0.001 - 0.5

Macrotextura 0.5 - 50 0.01 - 20

Fig. 5 Dimensiones de las bandas

de textura superficial.

B

Investigacionesinvestigaciones

30

Revis

ta B

IT

Novie

mbre

20

03

MicrotexturaMacrotextura

Mortero ligante

Fig. 4 Componentes de la textura superficial.Fig. 6 Panel de lectura del coeficiente CRD.

Conclusiones

Pese a la discresionalidad propia del en-sayo, el Pndulo Britnico se presentacomo una herramienta tradicional y am-pliamente validada para caracterizar lapropiedad antideslizante de diferentes su-perficies de trnsito, en particular de ca-minos y carreteras. Adems permite con-trastar los resultados de aquellos, en zo-nas donde sus coeficientes medidos me-rezcan cierta duda.

Referencias

1. Achtegui, F., Regularidad superfi-cial y tcnicas de medida, XIV Cursode Carreteras, UPM, Madrid, 1999.

2. Aguirre, C.; Mery, JP. Correlacinentre dos tipos de arena de distintaprocedencia utilizadas en el ensa-yo volumtrico de textura de pavi-mentos, Revista de la ConstruccinVolumen 2, agosto 2003, Pg. 37a 44. ISSN 0717-7925.

3. Asociacin Mundial de Carreteras(AIPCR), Experimento internacionalde comparacin y armonizacin delas medidas de textura y resisten-

cia al deslizamiento,1995.4. COST 325, UE, Nuevos mtodos y

equipos de auscultacin de carrete-ras, Informe Final de Investigacin,Ministerio de Fomento, Espaa,1998.

5. De Solminihac, H. Indice de Fric-cin Internacional, Revista BITN22, CDT-CCHC, Junio 2001.

6. Kraemer, C.; Del Val, MA., Firmesy pavimentos, Depto. Transportes,ETSI Caminos, UPM, Madrid,1998.

7. MOP, Manual de Carreteras, Volu-men 5 ,1997.

8. Norma NLT 175/98, Coeficientede resistencia al deslizamiento conel pndulo del TRRL, 1998.

9. Norma ASTM E 303-93(R 1998),Standard Test Method forMeasuring Sur face FrictionalProperties Using the Brit ishPendulum Tester, 1998.

10. Wallman, C-G.; Astrom, H.,Friction measurement methods andthe correlation between road frictionand traffic safety, SwedishNational Road and TransportResearch Institute, 2001.

Revis

ta B

IT

Novie

mbre

20

03

3131