viernes, 4 de marzo de 2016

“Con buen tiempo no hace falta tránsfer (DTM) en extendido de MBC”. Un paradigma muy extendido, pero falso: ¡Depende!

   
     En los pavimentos asfálticos de muchas carreteras se puede observar una patología típica en forma de zonas degradadas o deterioradas que siguen una secuencia cíclica, sincronizada con las paradas de la extendedora en cada entrada/salida de camión. Se corresponden con segregaciones de la mezcla originadas en la operación de inicio/final de la descarga pudiendo ser, bien segregaciones por alteración de la composición, de tipo granulométrico (siendo muy visibles las de exceso de gruesos en el momento de la puesta en obra), o bien debidas a masas que tenían una significativa diferencia de temperatura con las adyacentes, denominadas éstas segregaciones térmicas, que son muy difíciles de detectar y no son perceptibles a corto plazo tras la puesta en servicio, salvo por una alteración evolutiva de la textura, reconocible ya en sus primeros  estadios con cierta facilidad con pavimento húmedo por su mayor retención de agua. También pueden deberse a la combinación de ambos tipos.
     Su evolución acaba produciendo áreas altamente degradadas por sus menores prestaciones cohesivas y mecánicas, facilitando la penetración del agua a las capas inferiores y a la interfaz adherente entre capas, acelerando la pérdida de adhesión y despegue de la rodadura y capa intermedia, aparición de fisuración, degradación de sus bordes, desprendimiento de trozos de la capa superior, etc. Llevan prematuramente al pavimento a un estado con numerosas zonas con deterioros crecientes, que afectan al confort y seguridad del tráfico y a la longevidad del firme, obligando a anticipar actuaciones de conservación, que si se retrasan, como ocurre a menudo, no hacen sino permitir un agravamiento del daño, empeorar su funcionalidad en relación con el usuario y su vehículo y provocar una carestía en la inevitable rehabilitación.
     Está muy extendida la idea de que, con condiciones favorables como las de buen tiempo, en época cálida, con tiempos de transporte cortos y con aplicación de prácticas adecuadas en la descarga y E/S de camión, no se tienen porque producir segregaciones en cada fin de camión.
     Como consecuencia, y a pesar de los últimos requisitos normativos y contractuales que obligan al empleo de un tránsfer o Dispositivo de Transferencia de Mezcla (DTM) para evitar las segregaciones térmicas, importantes, que se producirían en cada fin de camión con el método convencional de descarga directa a extendedora, se observan numerosas actuaciones en las que no se emplea el DTM, basadas en esa especie de paradigma enunciado en el título y erróneo, como veremos, de que “Con buen tiempo no hace falta DTM en el extendido de MBC” si las paradas de extendido son muy cortas y solo debidas a entrada/salida (E/S) de camión, sin interrupción del ciclo de transporte y en condiciones favorables climáticas.
     Ese aserto no es cierto porque, en cada fin de camión, con el método convencional de descarga directa a extendedora, incluso en esas condiciones tan favorables, es inevitable la aparición de segregaciones térmicas cuya magnitud, en numerosos casos, puede ser muy grande y tener una repercusión muy negativa en la integridad y durabilidad de la capa.
     Ese es el caso de todos aquellos extendidos en los que se produce una duración importante del tiempo de descarga del camión, que puede ser debida, o bien a una baja dotación  lineal de mezcla, como ocurre con los de fresado y reposición de rodaduras en el ancho de un carril o los de extendido de capas delgadas, o bien al empleo baja velocidad de avance para maximizar precompactación de regla o bien a paralizaciones momentáneas del avance en mitad de un camión.
     Así pues podemos llegar a la paradoja de que se haga una actuación de fresado y reposición de la capa de rodadura deteriorada por segregaciones cíclicas relacionadas con las operaciones de E/S de camión, limitando el ancho de extendido al de un carril, para mantener tráfico por el adyacente, y se vuelva a reproducir el problema de daños localizados prematuros por segregaciones cíclicas, arruinando la rentabilidad de la actuación.
    ¿Por qué se adoptan entonces prácticas inadecuadas, incluso en contra de la normativa contractual?. ¿Puede deberse a falta de responsabilidad o de conocimiento técnico por las partes involucradas (constructor, controlador y propietario) que les lleva a tomar decisiones equivocadas basadas en una cierta ignorancia?.
     Con ánimo de clarificar el problema y evitar la aplicación del conocido refrán “Ojos que no ven, corazón que no siente”, en lo que sigue se va a tratar de aclarar  dónde está el origen de la aparición de esas inevitables segregaciones térmicas durante la descarga convencional del camión directamente a la tolva de la extendedora. De esta forma las decisiones deberían ser tomadas con un cierto conocimiento de causa y ponderando los riesgos.

Origen del problema

     Con las cajas más habituales de los camiones, de  sección rectangular, al iniciarse  la descarga se llena la tolva y parte de la mezcla ocupa sus zonas extremas, contra las alas laterales. Mientras gran parte de la masa fluye hacia los alimentadores de bandejas y se encamina hacia la regla, esa otra parte de mezcla, que se había desplazado hacia los laterales de la tolva, permanece ahí, relativamente estática (con poca o ninguna renovación con mezcla más caliente procedente de la caja), durante toda la operación de descarga, hasta que, tras salir el camión, se procede a levantar las alas laterales y se vuelca esa mezcla hacia el centro de tolva, vaciando ésta para alimentar la regla. (Figura 1)

Fig 1.  Generación de segregación térmica en las alas laterales durante la descarga
     El tiempo de exposición de esa mezcla al aire da lugar a que sufra un enfriamiento mucho mayor que la que fluye directamente del camión al sistema de alimentación. . La magnitud de su diferencial térmico con el resto de la mezcla está en relación, no sólo con las condiciones ambientales, como temperatura ambiente y viento, sino también, y principalmente, con el tiempo invertido en la descarga del camión.
     Tras la salida del camión, la maniobra de volcado del material de las alas aportará unas masas frías al centro de la tolva, causando segregaciones térmicas inevitables que aparecen en la capa en forma de “V” y cuya intensidad será más o menos acusada en función del grado de enfriamiento sufrido durante el tiempo de descarga del camión y del procedimiento del volcado:
  • Si, como ocurre a menudo, la tolva se hallaba bastante vacía al proceder a levantar las alas, con poco material caliente en el centro, la mezcla fría procedente de las alas llegará tal cual (más fría que la precedente) al túnel de reparto delante de la regla, reflejándose en la capa como una franja segregada térmicamente, con la forma de V citada. Si se vacía la tolva antes de la descarga del siguiente camión, será la mezcla más caliente de éste la siguiente que llegará a la regla, acentuando el diferencial térmico. La gravedad de la segregación de temperatura está en relación, principalmente, con el tiempo invertido en la descarga del camión.
  • Si se hace la maniobra de volcado correctamente, mientras hay masa caliente sobre los alimentadores, se mitiga algo el enfriamiento producido. Si, siguiendo la práctica correcta, se mantiene un semillenado de tolva para recibir el siguiente camión, la mezcla caliente de éste ayudará a recalentar las masas frías de las alas que aún estarán en la tolva. En todo caso, la segregación térmica es inevitable, aunque más reducida que la indicada en el punto anterior.  Esta práctica de no vaciar del todo la tolva (correcta para evitar segregaciones de gruesos) tiene el inconveniente de que la mezcla que permanece en tolva se irá enfriando mientras dura la parada, acentuando el enfriamiento del material más frío, procedente de las alas-
     Como consecuencia, estas masas frías de la tolva, aparecerán en la capa en correspondencia con los inicios y finales de camión, contribuyendo decisivamente al pernicioso efecto de “fin de camión”.
     Estas situaciones, de enfriamiento de la mezcla en los laterales durante la descarga o en la tolva tras la misma, no se producen con el empleo de DTM, ya que la tolva de recepción centra el flujo de mezcla sobre los alimentadores de la extendedora y no hay interrupción del mismo.

El gran problema, casos frecuentes y delicados: Extendidos de baja dotación (anchura y/o espesor) o velocidad.

     Cuando el consumo unitario (t/ml) del extendido es bajo, como ocurre con capas delgadas de rodadura o en actuaciones de anchura reducida, como las de reparaciones en un carril o, lo más extremo, cuando coinciden ambas circunstancias, la duración de la descarga se alarga, con lo que el enfriamiento de la masa de mezcla que permanece casi estática en el lateral de la tolva puede llegar a ser muy importante.  
     Por otra parte, en situaciones de climatología  desfavorable, como las de bajas temperaturas o presencia de lluvia, es necesario maximizar la precompactación dada por la regla, para reducir los riesgos derivados del poco tiempo disponible para la compactación convencional con los rodillos. Ello suele conducir a una  reducción de la velocidad de avance, lo que aumenta la duración de la descarga agravando, aún más, el enfriamiento causado por las circunstancias ambientales. 
     Los extendidos de capas delgadas, tipo AC16, PA y BBTM, presentan una situación de máximo riesgo de aparición de segregaciones térmicas ya que, además de una mayor temperatura inicial de la mezcla (debida a los ligantes BMP), que aumenta el gradiente de enfriamiento, el poco espesor de capa alarga sensiblemente la duración de la descarga, dando lugar a un tiempo de exposición largo y a que la mezcla que ha permanecido estática en ese lateral, se enfríe notablemente, muy por debajo de la temperatura mínima aconsejable de extendido de la mezcla.
     En la tabla que sigue se presentan los tiempos estimados que se invertirían en la operación de descarga de un típico camión de 24 t, en el caso de extendidos de mezcla en un solo carril de la calzada, de 3.50 m de anchura, típico en actuaciones de rehabilitación, con diversos espesores de capa y distintas velocidades de avance (2, 4, 6 y 8 m/minuto).

     Se aprecia que las  operaciones de mantenimiento de calzadas con extendido de capas delgadas en un solo carril, dan lugar a que la descarga de un camión precise de un centenar de metros (caso de 3 cm de espesor) y un tiempo muy largo de descarga (15-30 min), con lo que los enfriamientos de las masas citadas son muy fuertes e inevitables; se han registrado frecuentes casos  con temperaturas de esa masa por debajo de los 80ºC, incluso con ambiente climático muy favorable, mientras que el grueso de la masa descargada se lleva hacia la regla a temperaturas superiores a 150ºC. La presencia de segregaciones térmicas muy acusadas en la capa, debidas a este “fin de camión”, resultarán así inevitables

Conclusión.

     En la puesta en obra de capas delgadas con descarga convencional de camión a extendedora, como es el caso de muchas actuaciones de renovación de firme sobre un solo carril, incluso ejecutadas en época climática muy favorable, se producen inevitables y fuertes segregaciones térmicas en la capa, asociadas al final de la descarga, por lo que resulta, no solo adecuada, sino necesaria la alternativa de empleo de dispositivos de transferencia, para asegurar una correcta durabilidad de la capa, sin fallos prematuros de zonas localizadas asociados a los “finales de camión”
     Mientras el control de calidad del estado térmico de la capa se base en muestreos irregulares y puntuales con termómetro (aunque no es infrecuente observar la ausencia de su uso en el tajo,  combinado con la típica respuesta “Sí, sí que lo usamos,… está en el coche” el cual, naturalmente, está lejos de la extendedora…), no se evidenciará este problema y se seguirán sembrando las carreteras con áreas puntuales susceptibles de fallos prematuros cíclicos, siendo lo más lamentable que, en no pocos casos, se haga con la errónea convicción de que la actuación ha sido la correcta.
     Solo la implantación de un control térmico continuo de toda la superficie extendida, mediante escáner térmico, como están haciendo ya otros países, evidenciaría de modo inequívoco este problema y, como inevitable con secuencia, obligaría a todos los actores intervinientes en el proceso de puesta en obra de esas mezclas a su subsanación. Ya no sería aplicable el citado refrán de “Ojos que no ven , corazón que no siente”


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