Trabajos Premiados VIII Edición

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Trabajo ganador:
Sistema integral para el mantenimiento eficiente de pavimentos urbanos”.


Resumen:
La red vial es uno de los mayores bienes patrimoniales de un país y proporciona una base fundamental para su desarrollo económico y social. Al mismo tiempo, su construcción, mantenimiento y explotación producen un significativo impacto medioambiental. Por ello, el mantenimiento de una red vial en buen estado es vital para reducir costes de transporte de personas y bienes, así como para no incurrir en sobrecostes por mantenimientos tardíos que obligan a una rehabilitación o reconstrucción. En este sentido, es necesario promover una adecuada gestión que proporcione y mantenga los pavimentos en condiciones aceptables para los usuarios al menor coste de ciclo de vida. Sin embargo, la gestión actual del pavimento urbano se caracteriza, principalmente, por: (i) inexistencia de métodos eficientes para la detección de daños debido principalmente a la subjetividad de la metodología actual, basada en la inspección visual, y la insuficiencia de datos históricos; (ii) carencia de mantenimiento predictivo debido a la escasez y dispersión de modelos de predicción del deterioro, y (iii) ausencia de factores relacionados con la sostenibilidad social y medioambiental en la toma de decisiones.

De aquí surge el proyecto SIMEPU – “Sistema Integral de Mantenimiento Eficiente de Pavimentos Urbanos”, financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades en la convocatoria “Retos-Colaboración 2017”, cuyo objetivo principal es diseñar una nueva herramienta para la monitorización, evaluación y predicción automática de la condición de pavimentos urbanos a partir del procesado de imágenes procedentes de sistemas de bajo coste, que permita la optimización y priorización de las actuaciones de mantenimiento bajo condicionantes económicos, sociales y medioambientales.

Esta herramienta, que está basada en un Sistema de Información Geográfica, incorpora diversos modelos que han sido desarrollados específicamente en el marco de este proyecto y permiten: (i) la automatización de las tareas de auscultación a través de la obtención de imágenes con cámaras convencionales y procesamiento posterior de las mismas mediante técnicas de aprendizaje profundo, evitando la subjetividad derivada de la inspección visual y reduciendo tiempos y costes de la evaluación del pavimento; (ii) la homogeneización de la predicción futura del estado del firme al incorporar, además de variables técnicas, variables relacionadas con el volumen de tráfico, la precipitación y la temperatura, favoreciendo la aplicación del software desarrollado a otras regiones geográficas, y (iii) la incorporación de un modelo de optimización y toma de decisiones que incluye criterios como las emisiones de CO2 o la proximidad a infraestructuras de desarrollo social y económico con el fin de reducir los costes también desde una perspectiva social y medioambiental.

Además, cabe destacar que el software ha sido diseñado con el fin de ofrecer al usuario una interfaz y una visualización gráfica sencillas de los resultados que se van obteniendo a lo largo de las diferentes etapas que se deben llevar a cabo para lograr una planificación óptima de las actuaciones de mantenimiento. En este sentido, el software muestra, en primer lugar, cuál es el estado actual de la red tomando como input la grabación en vídeo del pavimento de un determinado tramo o de su totalidad. A partir de la condición actual del pavimento, el software es capaz de predecir el estado futuro de la red vial en base a los modelos de predicción que incorpora. Finalmente, el software permite determinar cuál es la planificación óptima de las actuaciones de mantenimiento y rehabilitación en base a una optimización multiobjetivo que considera, junto a los habituales criterios económicos y técnicos, criterios relacionados con la afección a los ciudadanos, las emisiones de CO2 relacionadas con la actuación y la proximidad a puntos de interés.

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Autores principales:

Eugenio Pellicer Armiñana
Catedrático
Grupo de Gestión del Proceso Proyecto-Construcción
Universitat Politècnica de València

Roberto Paredes Palacios
Titular de Universidad
Centro de Investigación Pattern Recognition and Human
Language Technology
Universitat Politècnica de València

Jesús Felipo Sanjuán
Director Técnico
Pavasal Empresa Constructora, S.A.

Juan Sánchez-Robles Bello
Técnico Director de Proyectos y Obras
CPS Infraestructuras Movilidad y Medio Ambiente, S.L.



Accésit:
Estudio de riegos asfálticos de liga entre capas asfálticas para rehabilitación de pavimentos flexibles fresados”.

Resumen: Cuando un pavimento asfáltico es sometido, durante su etapa de explotación, a una rehabilitación mediante la aplicación de una nueva capa asfáltica superpuesta, elaborada en caliente, es requisito extender sobre éste un riego asfáltico de liga en una dotación dada, lo cual genera una interfase entre las capas.

Si al pavimento existente se le realizan, además, operaciones previas de fresado superficial, las texturas resultantes pueden ser variadas y diferentes a la que presentaría si se tratara de una superficie sin fresar, lo cual incide en esa dotación de riego de liga a aplicarse en la interfase. Esto se debe a que, por un lado, al fresar se produce un incremento de superficie en la interfase entre ambas capas, lo que podría llevar a la necesidad de aumentar la dotación del riego de liga a emplearse. Por otro lado, se debe considerar que, por causa del fresado, se forman surcos paralelos longitudinales que pueden producir el escurrimiento del riego asfáltico incrementado desde sus cumbres hacia sus valles, lo que podría generar una deposición excesiva en estos últimos.

El problema planteado permite observar que es necesario llegar a una solución de compromiso intermedia entre ambas situaciones, que permita alcanzar un comportamiento óptimo. Ese comportamiento óptimo puede lograrse al analizar la respuesta mecánica de la interfase ante diversas dotaciones de riego. Se estudia entonces, desde el punto de vista mecánico, cómo debe encararse la situación planteada y cuáles son los parámetros decisorios en análisis. Luego, se procede al diseño de un procedimiento de elaboración de los especímenes en estudio y al desarrollo de la sistemática de ensayo, con su posterior aplicación. Además, se establece que las dotaciones de riego de liga en estudio pueden ser estimadas en función de proporcionalidades respecto del incremento de la superficie de la interfase, debido a la operación de fresado.

Para hallar una vía que permita estimar la magnitud de ese incremento de la superficie, en función del grado de textura generado por el fresado, se desarrolla, mediante simulación numérica basada en registros de campo, una adaptación al Ensayo de Parche de Arena. Esta metodología se verifica por medio de aplicaciones en situaciones de laboratorio que buscan reflejar el espectro de texturas obtenibles en obra. Luego, se estima a través de ensayos con solicitación estática al corte, tanto en situaciones de interfase lisa como en aquellas en las cuales se simulan en laboratorio diferentes grados de fresado, la dotación de riego de liga óptima expresada en términos del incremento de superficie. Se arriba así a un modelo de aplicación en campo para establecer ese contenido óptimo de riego de liga a ser utilizado y a su procedimiento de aplicación. Esta investigación se realiza sobre los materiales característicos de la región central de la Argentina, empleados en los casos que implican las tareas de rehabilitación con fresado de la capa existente y la aplicación de una mezcla asfáltica en caliente con aporte estructural.

Como alternativas para la validación del modelo y el procedimiento desarrollados, se abordan tres líneas de estudio. La primera se basa en el análisis de la resistencia a la fatiga del sistema mediante solicitaciones dinámicas sobre un grado de textura determinado de la interfase. La segunda se basa en la aplicación del modelo y el procedimiento en una obra de rehabilitación en la provincia de Buenos Aires, sometiéndose a muestras testigos extraídas de la obra, a la sistemática de ensayo propuesta. La tercera se basa en la aplicación del modelo sobre otra tipología de materiales y procedimiento de ensayo, específicamente, las utilizadas típicamente en obras de rehabilitación en Cataluña (España).

Autor:

José Julián Rivera, Doctor Ingeniero de LeMAC, centro de investigaciones viales dependiente de la Universidad Tecnológica Nacional-Facultad Regional La Plata y la Comisión de Investigaciones Científicas de la provincia de Buenos Aires (Argentina)