El dimensionamiento de firmes de carreteras es una de las tareas más comunes en cualquier departamento de ingeniería. Dicha tarea forma parte de cualquier proyecto de construcción, mejora o acondicionamiento de una vía. Sin embargo, no son muchos los técnicos que pueden dar rápidamente el nombre de más de tres, a lo sumo cuatro, programas de cálculo de pavimentos, especialmente si hablamos de programas en castellano. A su vez, nos encontramos con otra serie de problemáticas como el modelo de cargas o el cálculo de tráfico, el cual no suele estar incluido en el software de dimensionamiento. Junto con esto, cada normativa, establece un procedimiento diferente, los datos de partida son, en muchos casos, escasos o presentan deficiencias, las estaciones de aforo son de diferente naturaleza, etc. Este problema se acrecienta debido a la internacionalización vivida por nuestro sector, en el que es necesario abordar el problema desde la óptica de las diferentes guías y normas vigentes en cada país. Todos estos condicionantes hacen que un problema que a priori podría resultar sencillo, represente más de un quebradero de cabeza para los proyectistas.

Unos de los factores que tienen más influencia en el diseño de pavimentos flexibles es el clima. Este afecta a parámetros críticos en el diseño como es el módulo de elasticidad de los materiales (especialmente las mezclas bituminosas). Sin embargo, dicha influencia solo es tenida en cuenta en algunos programas, además de no dotar de la información necesaria a nivel de temperaturas, precipitaciones, etc. en la zona donde se ejecutará el firme.

Una información precisa acerca de la climatología de la región donde se diseña el paquete de firme, redundará en un mejor ajuste de los parámetros mecánicos de los distintos materiales que lo forman. Esto permite optimizar y obtener resultados más ajustados a la realidad y por tanto en una mejora de la calidad.

El tráfico y su directa traslación al cálculo de ejes equivalentes, base del diseño de pavimentos puede ser considerado uno de los mayores retos a la hora de abordar el diseño de un firme. La falta de datos o la ausencia de los mismos, la metodología usada para realizar el análisis de ejes equivalentes o la consideración del número de ejes y sus cargas por vehículo tipo a en un aforo manual, pueden llegar a complicar en alto grado la tarea del diseño de un pavimento. Tradicionalmente y en nuestro país, esta tarea ha sido enormemente simplificada a través de la discretización del tráfico en distintas categorías a través del conocido índice IMD. Sin embargo, esto no siempre es posible, especialmente en proyectos internacionales. A esto, se le une la actual situación económica que exige un diseño preciso y ajustado a los requerimientos y necesidades reales de tráfico, por lo que un estudio en profundidad usando variables y datos no considerados anteriormente como son los espectros de carga, es altamente recomendable aunque no siempre asequible para alguien no excesivamente familiarizado con estos procedimientos.

Pista de pruebas CEDEX

Pista de ensayos de pavimento del CEDEX (Madrid). Imagen: CEDEX

Otro aspecto a tener en cuenta a la hora de un diseño racional de cualquier clase de pavimento es la elección de unos adecuados criterios de fallo, también conocidos como leyes de fatiga. Estos criterios varían en función de la naturaleza de los materiales utilizados en el diseño y en general, vienen dados por las guías y normativas de diseño de aplicación en la zona donde se realiza el proyecto. A pesar de ello, el fundamento de dichos criterios permanece desconocido para muchos proyectistas que se limitan a usarlos sin conocer en profundidad su ámbito de aplicación o el significado de los mismos. Es por tanto tarea fundamental en el correcto diseño de un pavimento, contar un amplio conocimiento de las leyes de fatiga aplicables a cada material, de los parámetros a tener en cuenta para cada una de las leyes y de normativa propia de cada zona que recomienda u obliga el uso de unas determinadas expresiones correctamente ajustadas a las particularidades de la zona.

Independientemente de la correcta aplicación y uso de las diferentes variables previamente descritas, el cálculo del pavimento puede ser totalmente erróneo si no se tiene en cuenta un adecuado modelo de cargas en el pavimento. Se trata este, de otro parámetro crítico y uno de los que presentan mayor problemática para su implementación en los programas comerciales, puesto que la configuración de cargas que permiten la mayoría de dichos programas está muy restringida y se limita al estudio del comportamiento bajo una rueda individual o bajo un eje simple. Sin embargo, en tramos con alto volumen de tráfico pesado o en zonas singulares como aparcamientos, puertos, instalaciones industriales, etc. puede llegar a ser necesario un estudio más en profundidad considerando otras tipologías alternativas de cargas que incluyan ejes tándem, trídem, etc. con diversas configuraciones.

El Proyecto REPARA 2.0, y dentro del mismo CEMOSA como ingeniería especialista, aborda algunas de estas problemáticas al desarrollar una herramienta software de dimensionamiento de firmes que engloba distintos criterios de diseño que permiten abordar todas las fases del diseño de un pavimento asfáltico, de forma que siguiendo los pasos establecidos, se pueda obtener la validez o no del pavimento considerado. Además este software incluirá los nuevos materiales que se van a desarrollar dentro del proyecto como puedan ser mezclas templadas recicladas con emulsión con distintas tasas de reutilización de material fresado, mezclas recicladas en frío con emulsión de altas prestaciones o mezclas recicladas en frío con betún u otros nuevos materiales que se puedan desarrollar en un futuro.