contreras c

7/21/2019 Contreras c

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1. INTRODUCCIN.


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CAPTULO 1: INTRODUCCIN.

Hoy en da el pavimento asfltico es la alternativa de uso mayoritario en la infraestructura

vial chilena, razn por la cual es importante conocer y estar al tanto de nuevos avances quepermitan incrementar la vida til y la calidad de l. Es por este motivo que en los ltimos aos se

ha puesto mucho nfasis en profundizar ms acerca del conocimiento de los materiales y mezclas

que componen la estructura de pavimento.

Como consecuencia de que el ligante asfltico es un material muy susceptible a las

variaciones trmicas, es necesario que los ensayos utilizados para clasificarlo indiquen

condiciones especficas de temperatura. Contrario a esto, los mtodos ms utilizados en nuestro

pas para la clasificacin de ligantes asflticos se efectan bajo condiciones arbitrarias, las cualesno necesariamente representan lo ocurrido en terreno y adems no miden propiedades bsicas o

de comportamiento del producto.

Frente a esta situacin es que surge la necesidad de implementar un sistema que determine

adecuadamente las caractersticas fundamentales del material, que defina los requisitos mnimos

de asfalto en cuanto a sus propiedades reolgicas y a las temperaturas a las que estar expuesto

durante su vida til. As nace la idea de implementar las especificaciones SUPERPAVE, creadas

por el programa SHRP (Strategic Highway Research Program) que en espaol se define como el

Programa Estratgico de Investigacin de Carreteras, desarrollado entre 1987 y 1993 en los

Estados Unidos.

SUPERPAVE (SUperior PERformance Asphalt PAVEments) incluye nuevas

especificaciones para asfalto y agregado, un nuevo mtodo de diseo para mezclas asflticas en

caliente y un modelo de prediccin del comportamiento de pavimentos asflticos. En l los

ligantes son clasificados dentro de un rango de temperatura en el cual el pavimento poseera

propiedades fsicas adecuadas, para asegurar as un buen comportamiento frente a las formas de

falla asociadas a la calidad del ligante. Por ende, es importante el determinar las temperaturas

extremas a las cuales estar sometido el pavimento asfltico de acuerdo a su ubicacin

geogrfica.

1.1. ANTECEDENTES GENERALES.


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El principal objetivo de este trabajo es caracterizar la variable temperatura de los

pavimentos asflticos. Para ello se realizar un estudio en diversas ciudades de Chile,

comprendidas en el tramo Santiago y Los ngeles, a modo de establecer una sectorizacin de

acuerdo a temperaturas, para la posterior recomendacin de un ligante asfltico de acuerdo a la

clasificacin SUPERPAVE.

Tambin se analizar la relacin existente entre el relieve chileno que presenta el sector en

estudio y la eleccin de un cierto tipo de ligante asfltico, identificndose aquellas ciudades que

presentan un comportamiento trmico diferente al que debiera presentar de acuerdo a su

ubicacin geogrfica (ej: Chilln).

Por ltimo, se considerar una recomendacin especfica para vas de trnsito lento y/o muy

pesados (ej: corredores del Transantiago).

Para cumplir con los objetivos mencionados en primera instancia se efectuar la

recopilacin de informacin climatolgica de Estaciones meteorolgicas de Chile situadas en la

zona de estudio, aplicando posteriormente las ecuaciones SUPERPAVE para transformar los

datos a temperatura de pavimento.

A continuacin se asignar un grado de desempeo PG (Performance Grade), que indicar

el rango de temperaturas admisibles en el cual el pavimento presentara propiedades fsicas

adecuadas, de acuerdo a las condiciones del sector.

Es importante mencionar que esta investigacin se realiz para las caractersticas del sector

en estudio, por lo que no es recomendable la extrapolacin para el resto de Chile, ya que las

variables que influyen en la temperatura del pavimento, principalmente la temperatura del aire,

depende de factores caractersticos de cada regin como los son: la latitud, el clima, la geografa,

etc.

Es vital el reconocer que existen limitantes para la aplicacin de las ecuaciones

SUPERPAVE en nuestro pas, dado que stas han sido establecidas de acuerdo a condiciones del

1.2. OBJETIVOS.

1.3. ALCANCES.


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Hemisferio Norte, especficamente de Estados Unidos y Canad. Para corroborar esto, en el

futuro ser necesario realizar mediciones en terreno.

Como se mencion anteriormente, en una primera etapa se efectuar un catastro de todaslas estaciones meteorolgicas comprendidas en el sector Santiago y Los ngeles, que presenten

registros de temperaturas ambientales. Debido a la poca continuidad existente en el registro de

datos, ser necesario imponer ciertas condiciones que permitan obtener una mayor cantidad de

informacin.

Una vez hecho esto, se determinar mediante las ecuaciones SUPERPAVE la temperatura

del pavimento, asignando posteriormente un grado PG especfico de acuerdo a las condiciones de

la zona.

Finalmente se representar esta informacin en un mapa, donde se recomendar el uso de

un ligante asfltico de acuerdo a una ubicacin geogrfica.

El presente trabajo est compuesto principalmente por una serie de captulos que permitirn

en forma gradual ir conociendo el Mtodo SUPERPAVE, con el objetivo final de la realizacinde un mapa donde se recomienda a partir de las condiciones caractersticas de una zona (clima,

latitud, etc.) un tipo de ligante a utilizar.

Buscando cumplir los objetivos, como partida se tiene en el CAPTULO 2 una explicacin

general de lo que pretende realizar la nueva normativa SUPERPAVE, con sus especificaciones y

ensayos de laboratorio para simular las diversas condiciones a las que se ver expuesto un

pavimento asfltico durante su vida til. Aqu tambin se hace alusin a un mtodo de transicin

(o Mtodo SIMPLIFICADO) para pases en vas de desarrollo, el que se basa en pruebas

efectuadas en equipos de costos menores que los originales de SHRP.

En el CAPTULO 3 se hace un reconocimiento de la zona comprendida entre las ciudades

de Santiago y Los ngeles, identificndose fenmenos como el relieve y el clima de Chile. En

base a este ltimo se explican los diversos factores que tienen influencia en l y se visualiza los

1.4. METODOLOGA.

1.5. ESTRUCTURA DEL ESTUDIO.


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distintos tipos existentes a lo largo del pas, dando especial nfasis a los pertenecientes al sector

deseado.

En el CAPTULO 4 se pretende realizar una validacin de los resultados obtenidos

mediante el mtodo SHRP estableciendo una comparacin con el modelo nacional de estimacin

de temperaturas de pavimento denominado PROSECA. Se parte estudiando en forma ms

detallada el Mtodo SUPERPAVE, identificndose las distintas etapas caractersticas de l. A

continuacin se hace una breve mencin de lo que pretende conseguir el modelo PROSECA a

modo de entender los parmetros involucrados. Planteados estos dos puntos, se procede a

establecer la relacin existente entre los resultados de ambas normativas fundamentndonos en

resultados obtenidos en una memoria hecha con anterioridad [Ref. 1]. Posteriormente se hace la

aplicacin del mtodo SUPERPAVE a cada una de las zonas estudiadas, identificndose

situaciones extraordinarias que pudieran darse en el sector, como lo son comportamientostrmicos discordantes con los de su entorno y aumento del PG producto de altos volmenes de

trnsito. Para este ltimo propsito, se estudiar ciertas Rutas caractersticas a lo largo del tramo

abarcado en esta memoria.

El CAPTULO 5 est enfocado principalmente en la confeccin del mapa de

recomendacin de uso de ligantes con la informacin obtenida de estaciones meteorolgicas

ubicadas en el sector. Para efectuar una correcta zonificacin se superponen las condiciones de

relieve y climas de la zona, generndose reas de comportamiento similares en lo referente a

temperaturas. Una vez identificados dichos sectores se procede a notificar el PG a usar.

Finalmente es posible visualizar a que espacio pertenecen en nuestro mapa las Rutas

significativas consideradas, y notificar el nuevo ligante a ocupar.

Como ltimo aspecto, en el CAPTULO 6 se establecer las conclusiones pertinentes a

cada una de las labores efectuadas en este trabajo


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2. ANTECEDENTES TERICOS.


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CAPTULO 2: ANTECEDENTES TERICOS.

Cuando una mezcla asfltica es usada como carpeta en un pavimento asfltico, est sujeta a

mltiples acciones que terminan con la vida til de la misma. Estas acciones son entre otras el

trfico y el clima. Los daos producidos en las carpetas asflticas son conocidos como

deformaciones permanentes (rutting), agrietamiento por fatiga y agrietamiento trmico. Todosestos daos estn asociados en mayor escala a las caractersticas finales de la mezcla asfltica

cuando forma parte del pavimento y a las caractersticas constitutivas de la misma.

El elevado nmero de aplicaciones de cargas o la poca resistencia de la mezcla a resistir los

esfuerzos cortantes inducidos al pavimento, puede dar origen a deformaciones permanentes. Para

controlar este tipo de deformaciones son recomendadas caractersticas granulomtricas

apropiadas y asfaltos que acten adecuadamente ante las temperaturas a las que est expuesto un

pavimento.

El agrietamiento por fatiga es causado en un pavimento por factores que ocurren

simultneamente, se pueden destacar: cargas pesadas repetidas, pobres caractersticas de drenaje

del pavimento, alta deflexin del pavimento y mezclas asflticas muy rgidas entre otros.

Adicionalmente, es influenciado por deficiencias en los mtodos de diseo del pavimento y

mtodos inadecuados de construccin.

El agrietamiento trmico es observado regularmente en zonas donde el clima genera

temperaturas muy bajas. Este puede deberse a la utilizacin de ligantes asflticos muy duros, los

cuales son propensos a la contraccin de la carpeta asfltica, en tiempos fros.

Como consecuencia que las molculas del asfalto se encuentran sostenidas por dbiles

estructuras moleculares, pueden ser destruidas por calentamiento o por esfuerzos cortantes; esto

proporciona al asfalto, sus caractersticas viscoelsticas.

El comportamiento reolgico del asfalto depende de la temperatura del asfalto y de la

duracin de la carga. A altas temperaturas y/o cargas lentas el asfalto se comporta como un

lquido viscoso, cuya viscosidad vara con las condiciones especficas de carga y temperatura.

A bajas temperaturas y/o cargas rpidas el asfalto se comporta como un slido elstico,

cuya rigidez depende de las condiciones especficas de temperatura y carga.


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A temperaturas intermedias el asfalto se comporta como un material viscoelstico. Este

comportamiento se caracteriza por una respuesta combinada ante carga, con una componente

viscosa y una componente elstica.

Segn los investigadores del programa SHRP, las propiedades medidas de los ligantes

asflticos mediante los ensayos SUPERPAVE, pueden ser relacionadas directamente con su

comportamiento en servicio por principios de ingeniera. Los ensayos se realizan a las

temperaturas que se encuentran los pavimentos asflticos en servicio, para proveer mejor

comportamiento del mismo en regiones climticas especficas. Bsicamente la estructura del

pavimento, el diseo de la mezcla y las propiedades de la carpeta tal como fue construida junto

con las propiedades del ligante, determinan el comportamiento del pavimento durante su vidatil. Por esto, el mtodo busca principalmente la seleccin adecuada de los ligantes asflticos en

funcin del clima y la carga.

SUPERPAVE intenta mejorar el comportamiento de los asfaltos para evitar que contribuya

a producir en los pavimentos deformaciones permanentes, agrietamiento por fatiga y

agrietamiento por bajas temperaturas. Para conseguir este objetivo es que se realizan una serie de

ensayos.

2.1.1. Equipos y Ensayos.

Existen una serie de ensayos dependiendo de los objetivos que se desean cumplir.

2.1.1.1. Viscosmetro Rotacional Brookfield (RV).

Durante la construccin de la mezcla asfltica se requiere manejar el cemento asfltico a

temperaturas que permitan su bombeo. Estas temperaturas deben ser tales que el asfalto pueda ser

inyectado en el tambor mezclador y sea capaz de cubrir uniformemente las partculas deagregado. Para este propsito se utiliza el RV.

El RV cuenta con el sistema Thermosel y permite evaluar la trabajabilidad del asfalto

(mediante la determinacin de la viscosidad) frente a temperaturas comprendidas entre los 60 C

y 200 C. Los valores medidos mediante este procedimiento se utilizan para desarrollar

2.1. MTODO SUPERPAVE.


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diagramas temperatura viscosidad, los que son utilizados para estimar las temperaturas de

mezclado y compactacin a utilizar durante el diseo de las mezclas asflticas en caliente.

Este equipo determina la viscosidad rotacional mediante la medicin del torque necesario

para mantener una velocidad rotacional constante de un eje cilndrico que gira sumergido en una

muestra termostticamente controlada. Este torque est directamente relacionado a la viscosidad

del ligante. Vale la pena destacar que es aplicable a una extensa diversidad de asfaltos, tanto

modificados como no modificados.

El RV permite medir las propiedades del asfalto en su estado lquido (Newtoniano).

Figura 2.1. Viscosmetro Rotacional Brookfield (RV).

2.1.1.2. Remetro de Corte Dinmico (DSR).

El DSR es utilizado para caracterizar el comportamiento viscoelstico (no Newtoniano)

de las carpetas asflticas. El remetro aplica un patrn sinusoidal de tensiones de corte sobre una

muestra asfltica (de dimensiones de 1 mm de espesor por 25 mm de dimetro de 2mm de

espesor por 8 mm de dimetro), midiendo su respuesta (deformacin) entre platos metlicos

paralelos, donde uno de ellos oscila con respecto al otro a frecuencia y amplitudes de

deformacin rotacional preseleccionadas. La respuesta del asfalto presenta un patrn de la misma

frecuencia pero de distinta amplitud, desfasada en el tiempo. Dicha muestra es mantenida a la

temperatura de ensayo mediante calentamiento y enfriamiento de los platos superior e inferior.

Comparando ambos patrones se obtienen dos importantes parmetros reolgicos del

asfalto:

1. Mdulo de Corte Dinmico (G*): que es un indicador de la rigidez o resistencia del

ligante asfltico a la deformacin por esfuerzos de corte.


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2. Angulo de Fase (): que es un indicador de las cantidades relativas de deformaciones

elstica (recuperable) y viscosa (no recuperable).

Ambos parmetros permiten determinar la resistencia a la deformacin de corte de un

ligante asfltico, adems de otras propiedades que tienen directa relacin con ellos. Son

sumamente dependientes de la temperatura y de la frecuencia de carga (10 rad/s).

El DSR est pensado para determinar las propiedades visco-elsticas (no Newtonianas) de

los ligantes asflticos para requerimientos de especificacin. Adems es apropiado para

materiales tanto en estado original como envejecido y no es aplicable a ligantes asflticos que

contengan material particulado de dimensiones mayores a los 250 m, ni a aquellos que

presenten valores de G* fuera del rango entre los 100 Pa y los 10 MPa (obtenidos usualmente con

temperaturas entre los 5 C y 85 C).

Figura 2.2. Remetro de Corte Dinmico (DSR).

Durante los tres primeros aos de servicio, y especialmente en perodos calurosos, la

mezcla es propensa a sufrir ahuellamiento, el cual se define como la acumulacin de pequeas

deformaciones no recuperables en la mezcla.

Para minimizar la contribucin del asfalto al ahuellamiento se exige que ste tenga una alta

rigidez frente a temperaturas de servicio elevadas y que presente un comportamientopredominantemente elstico. As para controlar el ahuellamiento, SUPERPAVE exige que:

G* /sen () > 2.20 kPaen el rango alto de temperaturas de servicio, en muestras envejecidas

previamente en RTFO.

Por otro lado, tras varios aos de servicio el asfalto alcanzar una condicin de

envejecimiento de largo plazo, por lo cual su rigidez habr aumentado. En esta etapa el


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ahuellamiento ya no es un modo de falla probable, sino ms bien es posible que se presenten

problemas asociados al comportamiento slido-frgil del asfalto, como agrietamiento por fatiga y

agrietamiento trmico.

Para prevenir el desarrollo de grietas por fatiga SUPERPAVE exige que:

G* sen () < 5000 kPaen el rango alto de temperaturas de servicio, en muestras envejecidas

previamente en RTFO y PAV.

2.1.1.3. Remetro de Viga de Flexin (BBR).

Como consecuencia de que los ligantes asflticos son rgidos a bajas temperaturas, en algn

punto a lo largo del estado de tensiones se exceder la resistencia del material provocando grietas

en la capa asfltica.

Las pruebas realizadas en la viga de flexin describen como se comportar la carpeta

asfltica frente a bajas temperaturas, ms como un slido elstico.

El BBR mide la deflexin en el punto medio de una viga de ligante asfltico que se

encuentra simplemente apoyada, la cual es sometida a una carga constante aplicada durante 240 s

y a temperatura controlada (relacionada con la temperatura experimentada por el pavimento en el

rea geogrfica en la cual se considera usar). Dos parmetros son evaluados con el ensayo BBR:

1. El valor m:que es una medida de cmo la rigidez del asfalto cambia en funcin de lascargas aplicadas y corresponde a la pendiente de la curva generada por el logaritmo de la

rigidez versus el logaritmo del tiempo.

2. La rigidez o fluencia en flexin (S): que es una medida de cmo el asfalto resiste la

constante aplicacin de cargas.

El ensayo opera en un rango de temperaturas desde los 36 C hasta los 22 C, siendo

aplicable a materiales con valores de rigidez en flexin entre 20 MPa y 1 GPa y adems pueden

ser utilizados materiales en estado original o envejecido.

La rigidez o la deformabilidad flexural en creep describen la respuesta tensin

deformacin - tiempo de ligantes asflticos frente a bajas temperaturas dentro del rango de

respuesta viscoelstica lineal.


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Para minimizar la tendencia al agrietamiento trmico SUPERPAVE controla lo siguientes

aspectos:

S < 300 MPa, valor-m =d log(S(t)) /d log(t) 0.3en muestras envejecidas en RTFO y PAV.

Figura 2.3. Remetro de Viga de Flexin (BBR).

2.1.1.4. Ensayo de Traccin Directa (DTT).

El DTT permite determinar la deformacin y tensin de falla en ligantes asflticos

sometidos a velocidad de deformacin constante con bajas temperaturas, contenidas dentro del

rango entre 6 C hasta 36 C, en las cuales el asfalto muestra un comportamiento quebradizo.

Para la prueba se deben confeccionar probetas vaciando ligante asfltico en un molde

adecuado para ello. Para poder traspasar el esfuerzo de traccin desde la mquina de ensayo a la

probeta de ligante se utilizan dos terminales plsticos hechos de polimetilmetacrilato, a los cualesel asfalto se adhiere en forma fcil. Un transductor de desplazamiento mide la elongacin de la

probeta al ser estirada a una tasa constante de 1 mm/minuto, registrndose la carga mxima

alcanzada, la deformacin de falla y tensin de falla.

El DTT fue desarrollado para ligantes asflticos a temperaturas en las cuales muestran una

falla frgil o frgil dctil, producindose esta cuando surge una fractura en la probeta; una falla

dctil se genera cuando la probeta simplemente se alarga sin generar la fractura. En ningn caso

esta prueba es aplicable en temperaturas donde se produce una falla por fluencia dctil.

Vale la pena destacar que este ensayo slo se requiere cuando los resultados obtenidos en

BBR no son totalmente satisfactorios.


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Para minimizar la tendencia al agrietamiento trmico SUPERPAVE controla los siguientes

aspectos:

300 Mpa < S < 600 Mpa, valor-m < 0.3 y > 0.01en muestras envejecidas en RTFO y PAV.

Figura 2.4. Ensayo de Traccin Directa (DTT).

2.1.1.5. Horno de Pelcula Delgada Rotatoria (RTFO).

Los ligantes asflticos envejecen ante todo debido a dos diferentes mecanismos: la prdida

de aceites contenidos en el asfalto mediante procesos de volatilizacin y por la reaccin con el

oxgeno presente en el medio ambiente (oxidacin). Durante la fabricacin de la mezcla asfltica

en la planta en caliente y la colocacin de esta, los ligantes asflticos envejecen debido a las altas

temperaturas y al aire involucrado en el proceso. El RTFO es usado para simular esta forma de

envejecimiento.

As, este ensayo es usado para medir el efecto de la continua exposicin al calor y a la

circulacin de aire en una pelcula en movimiento de materiales asflticos semislidos. Dicha

muestra se calienta en un horno durante 75 minutos a una temperatura de 163 C. Los efectos de

este tratamiento se determinan en base a mediciones de las propiedades del asfalto antes y

despus del ensaye.

El RTFO sirve principalmente para dos propsitos:

1. Proveer y envejecer los productos asflticos para ser usados en futuros ensayos o para la

determinacin de propiedades fsicas.

2. Determinar la cantidad de masa asociada a las prdidas voltiles desde el asfalto durante

la prueba.


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Figura 2.5. Horno de Pelcula Delgada Rotatoria (RTFO).

2.1.1.6. Envejecimiento en Recipiente Presurizado (PAV).

Despus que el pavimento asfltico es construido y abierto al trfico, el envejecimiento

continuar principalmente por la oxidacin provocada por la accin de temperaturas. Para simular

esta clase de envejecimiento en servicio al largo plazo, SHRP desarroll el PAV.

Este mtodo est diseado para simular el envejecimiento (por oxidacin) acelerado que

ocurre en ligantes asflticos durante la vida de servicio del pavimento, mediante aire presurizado

(a 2.10 MPa) y temperaturas elevadas.

Para poder efectuar este ensayo se necesita una muestra de asfalto previamente envejecida

en un Horno de Pelcula Delgada Rotatoria (RTFO), muestra que se colocar en bandejas de

acero inoxidable para ser envejecida a la temperatura deseada (segn el grado del ligante

asfltico) durante un tiempo aproximado de 20 horas.

De esta manera, las propiedades fsicas del ligante asfltico son medidas para determinar su

estado tras varios aos de servicio.

Figura 2.6. Envejecimiento en Recipiente Presurizado (PAV).


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2.1.2. Grado Asfltico.

Una de las principales diferencias entre las especificaciones tradicionales para asfalto y las

del mtodo SUPERPAVE, se refiere a que en este ltimo los resultados de los ensayos se

mantienen constantes, variando solamente las temperaturas. Es decir, distintos grados asflticos

cumplen con las mismas propiedades fsicas pero a distintas temperaturas.

El grado asfltico se designa como PG XX -YY, donde:

PG: Performance Grade o Grado de Desempeo.

XX: Temperatura mxima promedio del pavimento (medida a 20 mm de profundidad).

YY: Temperatura mnima superficial del pavimento.

Los valores de XX e YY se determinan en base a registros histricos de temperatura

considerando un factor de confiabilidad.

De esta manera, el comportamiento de un determinado grado asfltico queda determinado

por las exigencias que SUPERPAVE impone. La Figura 2.7 muestra un diagrama que relaciona

cada ensayo del mtodo con la caracterstica que mide y la condicin en que se debe ensayar la

muestra.

Figura 2.7. Ensayos del Mtodo SUPERPAVE.


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En la Tabla 2.1 se resumen las especificaciones SUPERPAVE, indicando las temperaturas

de ensayo para los niveles de ligante definidos.

Surge as la necesidad de determinar las temperaturas caractersticas del ligante asfltico en

funcin de las condiciones climticas del sector donde se ubicar, para de este modo identificar el

PG adecuado.


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Debido al alto costo que tienen asociados los ensayos del mtodo SUPERPAVE es que se

ha estado buscando procedimientos alternativos.

Tras variados estudios, se ha logrado desarrollar un mtodo el cual es representativo parapases en vas de desarrollo [Ref. 4], el cual considera una serie de ensayos.

2.2.1. Ensayos.

Existen los siguientes, dependiendo de los objetivos que se desean alcanzar.

2.2.1.1. Ensayo de Penetracin.

Este ensayo permite determinar la dureza de materiales bituminosos slidos y semislidos,

midiendo la distancia que una aguja normalizada penetra verticalmente a una muestra de asfalto

en condiciones especficas de temperatura, carga y tiempo. Cuando no se mencionan otras

condiciones se determina la penetracin normal, la cual es realizada a una temperatura de 25 C,

calentando la muestra en un bao de agua termostticamente controlada, con la aguja cargada con

100 g y un tiempo de aplicacin de carga de 5 segundos. Para realizar esta medicin se utiliza la

unidad dcima de milmetro.

Este ensayo se utiliza como medida de la consistencia, donde altos valores de penetracinindican consistencias ms blandas.

Figura 2.8. Ensayo normal de Penetracin.

2.2. MTODO SIMPLIFICADO.


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2.2.1.2. Punto de Fragilidad de Fraass.

Este mtodo permite determinar el punto de fragilidad de los materiales bituminosos de

consistencia slida o semislida, por medio del aparato Fraass.

En el ensayo se somete una pelcula de material, en condiciones especficas, a ciclossucesivos de flexin a temperaturas decrecientes. Se define as el Punto de Fragilidad de Fraass

como la temperatura a la cual, debido a la consistencia adquirida por el material bituminoso, se

observa la primera fisura o rotura en la superficie de la pelcula.

Figura 2.9. Aparato de Fraass.

2.2.1.3. Punto de Ablandamiento con el Aparato de Anillo y Bola.

Los asfaltos son materiales termoplsticos y se establece entonces un punto de

ablandamiento, determinado por la temperatura a la que alcanza un determinado estado de

fluidez. Los asfaltos de diferentes tipos reblandecen a diferentes temperaturas y son posibles de

determinar mediante este ensayo.

El ensayo consiste en llenar de asfalto fundido un anillo de dimensiones normalizadas,

dejndose enfriar a temperatura ambiente. Se ensambla el aparato con los anillos, el termmetro y

la gua para centrar las bolas. Se llena el vaso con agua destilada a 5 C y se colocan con una

pinza las bolas en cada una de la guas. A continuacin se calienta el bao de modo tal que la

temperatura del agua suba a velocidad constante. As se anota la temperatura en el momento en

que la bola de acero toca la placa inferior, siendo esta la temperatura de punto de ablandamiento.


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Figura 2.10. Aparato de Anillo y Bola.


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3. RECONOCIMIENTO DE LA ZONA EN ESTUDIO.


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CAPTULO 3: RECONOCIMIENTO DE LA ZONA EN ESTUDIO.

La Repblica de Chile, ubicada al sur del continente americano, presenta una geografa

muy particular, donde es posible encontrar un relieve conformado principalmente por cuatrotipos: Planicies Litorales, Cordillera de la Costa, Depresin Intermedia y Cordillera de Los

Andes, que estructuran las caractersticas fisiogrficas de las zonas del pas.

Las Planicies Litorales corresponden al relieve plano que se extiende junto a la playa. Se

localizan entre el Ocano Pacfico por el oeste y la Cordillera de la Costa por el este, entre el

lmite norte del pas hasta la isla de Chilo. Se caracterizan por ser elevadas, muy estrechas y

cortadas por acantilados en el norte, interrumpidas por acantilados en la zona central y muy

anchas al sur del pas.

La Cordillera de la Costa define a los paos y alineamientos que sobresalen del

nivelamiento general de la pampa. Se inicia al sur de la ciudad de Arica, formando una cadena

montaosa alta y continua en el norte, confundindose con encadenamientos transversales; en la

zona central es longitudinal y comienza a declinar en altitud; al sur del Bo Bo vuelve a aumentar

levemente sus cimas, recibiendo incluso el nombre de Cordillera de Nahuelbuta. A medida que

va avanzando en latitud comienza a perder su homogeneidad, desmembrndose, hasta que

finalmente se hunde en los canales australes.

La Depresin Intermedia corresponde al sector bajo de la superficie terrestre y se encuentra

rodeada de relieves montaosos o ms altos. Se extiende entre la Cordillera de la Costa por el

oeste y la Cordillera de Los Andes por el este desde el extremo norte hasta el valle de Relongav.

Se caracteriza por ser rida en el norte y ms frtil en el rea austral. Su extensin como rasgo

continuo facilita el asentamiento de gran parte de la poblacin nacional.

La Cordillera de Los Andes es un cordn montaoso relativamente joven, con algunas

particularidades que hacen variar su fisonoma y declinar en altitud mientras avanza en latitud.

Corresponde a la principal forma de relieve chileno. Sus caractersticas cambian segn el rea

observada: en el norte dominan las depresiones de los salares, donde se presenta la cumbre ms

alta del pas el Nevado Ojos del Salado con 6893 m de altura. La proyeccin como rasgo

permanente la perfila incluso en el territorio antrtico, donde se conoce como Antartandes.

3.1. RELIEVE DE CHILE.


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3.1.1. Identificacin del Relieve en el tramo en estudio.

En la realizacin de este estudio es vital el poder establecer una correlacin entre una

ciudad del pas y el ligante asfltico a utilizar en funcin de caractersticas principalmente

climticas; siendo importante para esto el identificar el grado de incidencia que presenta el

relieve frente al comportamiento de las temperaturas para los diversos lugares en estudio.

Con la finalidad de cumplir este objetivo es que se ha confeccionado un mapa dnde se

muestra a que tipo de relieve pertenecen las zonas consideradas para esta memoria.


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Figura 3.1. Mapa del Relieve de Chile y sector en estudio.


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Dentro de los elementos climticos, la temperatura depende principalmente del efecto

directo de la radiacin solar. Siendo sta el elemento ms significativo para una clasificacin o

descripcin de un tipo de clima, razn por la cual su distribucin temporal como espacial reviste

gran importancia.

La temperatura es el elemento del clima que se ve afectado principalmente por las

condiciones locales de la composicin de la atmsfera. Siendo as, que la insolacin sufre

variaciones notables en distancias muy reducidas influyendo en el comportamiento trmico.

En el campo espacial la temperatura se ve modificada segn la latitud, a travs de la

insolacin, la cual ser de mayor o menor magnitud dependiendo de la incidencia de los rayos

solares sobre la superficie de la Tierra. Es as como en la zona ecuatorial la insolacin es mayor e

ir disminuyendo a medida que aumenta en latitud.

Otro agente del cual depende la temperatura, es el relieve, el cual incide directamente en el

comportamiento trmico modificando su distribucin, manifestndose ste en mayor o menor

grado segn la altitud y forma orogrfica, el que adems altera la incidencia de los rayos solares

en sus vertientes, as como tambin determina la duracin de la insolacin diaria.

Las isolneas que manifiestan el comportamiento trmico en Chile, acusan una defleccin

tpica cuando pasamos de una zona ubicada en la parte costera hacia aquellas ubicadas en los

valles interiores del pas. Esto se explica, a que el agente moderador del mar acta atenuando el

efecto de radiacin solar en las zonas costeras, de modo que en verano stas presentan

temperaturas inferiores y en invierno mayores que aquellas ubicadas hacia el interior del pas.

En Chile, las temperaturas disminuyen gradualmente de norte a sur, y el efecto moderador

del mar hace que aquellas zonas ubicadas en las cercanas del sector costero mantengan una

amplitud trmica muy baja en el da y la noche.

La insolacin es mayor en el extremo norte y va disminuyendo a medida que se acerca al

extremo sur; por su lado, la vertiente norte del relieve costero y andino recibe una mayor cantidad

de insolacin por su exposicin a los rayos solares. Por otro lado, la temperatura presenta

variaciones hacia el interior del pas, desde oeste a este en donde el factor predominante es la

3.2. EL CLIMA DE CHILE.


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altura, observndose procesos de inversin trmica, es decir, en vez de disminuir la temperatura

con la altura, sta aumenta.

3.2.1. Factores del Clima en Chile.

3.2.1.1. Latitud.Extendindose Chile continental entre los 19 S y los 55 S se puede distinguir en primera

instancia dos grandes regiones separadas aproximadamente por el paralelo 30 S. Al norte una

regin con deficiencia de precipitaciones y al sur otra caracterizada por la alternancia de perodos

secos y con cielos despejados y perodos con lluvias, nubosidad y mal tiempo, provocada por el

paso de los sistemas frontales y ciclones extratropicales. Existe una franja intermedia en el Chile

continental, que debido a los desplazamientos latitudinales de los regmenes de la circulacin

general se encontrarn en el rgimen seco en la estacin de verano y sometida al rgimen de los

vientos oestes en las estaciones invernales. En general, dentro de la regin de los oestes la

frecuencia e intensidad de las manifestaciones frontales aumentarn hacia el sur, con la excepcin

del extremo austral del pas en donde existir un leve descenso de las precipitaciones en invierno

al quedar ms al sur de la faja de mayor actividad ciclnica.

De este modo la latitud determina primero el rgimen de vientos de gran escala: predominio

de vientos de componente sur en la parte norte del pas, viento suroeste en una faja que va desde

la latitud de Rancagua a la de Concepcin y vientos del oeste en la parte austral de Chile, delparalelo 60 hasta los polos se encuentra la regin de los vientos polares del este, separados de los

oestes por la zona del frente polar. Por otra parte la latitud ejerce una influencia capital sobre el

rgimen de temperatura y su causa, la insolacin. La duracin del da por ejemplo no es igual

sobre todo el globo, depende de la latitud y de la estacin del ao.

Por otro lado el ngulo de incidencia de los rayos solares ser siempre mayor en las

regiones tropicales con el consecuente mayor calentamiento neto de las latitudes bajas. As en

general la temperatura media disminuye desde regiones tropicales hacia los polos.

3.2.1.2. Relieve.

El relieve modifica la distribucin de insolacin debido a tres hechos. Primero por la

altitud, ya que cuanto ms elevado el lugar, menor es el espesor de atmsfera que la radiacin

debe cruzar; segundo altera el ngulo de incidencia de los rayos solares haciendo que las laderas


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se vean favorecidas en mayor o menor grado segn la hora del da y su orientacin y, tercero,

modifica la duracin de la insolacin diaria al ocultar prematuramente el sol en las tardes y

demorar su salida en las maanas.

Estas influencias sobre la insolacin no se hacen sentir ntegramente en las temperaturas del

aire debido a que ste al ser calentado por el suelo inicia movimientos de conveccin que lo

mezclan. Sin embargo, cuando se trata de un enfriamiento el aire ms fro (ms denso) se ubica

en las partes ms bajas de la superficie, en donde permanece estancado. El ejemplo tpico de tal

situacin lo provoca un enfriamiento radiativo nocturno que trae consigo las temperaturas

mnimas en los fondos de los valles. El resultado de este fenmeno es que lugares resguardados

estn sometidos a temperaturas mnimas muy rigurosas en tanto que las localidades altas tienen

un rgimen trmico diario ms homogneo, haciendo que incluso las temperaturas medias sean

mayores en estos ltimos.

El relieve tambin influye en los vientos. Las grandes cadenas montaosas, por obstruccin

directa, canalizan los grandes flujos atmosfricos, acentuando, por ejemplo, en el valle central la

constancia de vientos del sur y extendindolos a regiones que de otro modo deberan mostrar

vientos del suroeste. A este efecto se deben agregar otros de explicacin ms elaborada. La

diferencia de insolacin ya mencionada de las laderas provoca la alternancia de las brisas de valle

y montaa: vientos que desde el centro del valle soplan hacia las laderas en las horas de

insolacin y el drenaje de aire fro hacia el fondo del valle en la noche.

La Cordillera de la Costa, la Depresin Intermedia y la Cordillera de los Andes constituyen

una sucesin de relieves de poderosa influencia sobre la precipitacin. Esta brusca elevacin del

litoral en el norte del pas hace que la delgada capa de aire hmedo y relativamente fro que

existe bajo la inversin de subsidencia afecte slo a una estrecha faja costera, quedando el

interior del pas dominado por la masa superior seca y estable. Por otro lado, la presencia de

cumbre andina impide el libre acceso hacia Chile de las masas de aire tropicales que se generan

en el sur del Brasil y sobre el Atlntico, y modifica la evolucin normal de los sistemas

ciclnicos o retarda su avance con las consiguientes repercusiones para la regin prxima y al

oeste de la cordillera.


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3.2.1.3. Proximidad del Mar.

La diferencia de comportamiento trmico de los ocanos y continentes se puede sintetizar

en una gran inercia trmica de las masas de agua, es decir, una reaccin muy lenta a los cambios

de insolacin jugando as un papel de reguladores frente a las variaciones diarias y estacionales

de la temperatura. Retardan y atenan los valores extremos. Es importante tener presente que laaccin reguladora se extiende por el transporte de masas de aire desde las regiones ocenicas

hacia las continentales de modo que en las regiones de los oestes en ausencia de obstculos

orogrficos la influencia martima ser sentida en mayor intensidad y ms al interior en las costas

occidentales que en las orientales.

3.2.2. Clasificaciones Climticas de Chile.

Se realiza una clasificacin climtica de Chile segn los criterios usados por Fuenzalida en

la publicacin Climatologa de Chile, la cual se basa en la clasificacin emprica de Copen en

la que cada clima se define segn sus valores medios anuales, mensuales de temperatura y

precipitacin.


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Figura 3.2. Mapa del Clima de Chile y sector en estudio.


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De la imagen anterior es posible apreciar los diferentes climas existentes en la zona

comprendida entre Santiago y Los ngeles (indicado como regiones Metropolitana, VI, VII y

VIII). Dada la gran importancia que ejerce el clima en esta memoria, es necesario conocer las

caractersticas que identifican a cada uno de sus tipos.

3.2.2.1. Clima Templado Clido.

Este clima se presenta aproximadamente a partir desde los 32 S. Se caracteriza por una

estacin seca bien establecida lo que se presenta en los meses de verano, las precipitaciones son

de origen frontal y se registran en perodos de otoo invierno alcanzando incluso en algunas

zonas hasta los meses de primavera. Las precipitaciones registradas en verano suelen ser de

origen convectivo y en forma de tormentas las que ocasionalmente suelen ser muy violentas,

aunque por su rareza e irregularidad no aportan al promedio con valores significativos.

La duracin de la estacin seca ha permitido dividir estos climas siguiendo la cantidad de

meses que mantiene su perodo seco: de 7 a 8 meses secos, de 4 a 5 y menos de 4 meses.

La temperatura registra valores significativos en su amplitud anual en todas las zonas

ubicadas en los Valles Centrales, no as en los lugares ubicados en la zona Costera donde la

accin del mar modera estas amplitudes trmicas presentando valores relativamente poco

significativos.

A lo largo del pas es posible encontrar cuatro tipos de este clima con ciertos factores

determinantes. A continuacin se menciona cada uno de ellos.

a) Clima Templado Clido con estacin seca prolongada (7 a 8 meses) y gran nubosidad.

Este clima lo encontramos desde Pichidangui a los 32 S por la costa hasta las

proximidades de Pichilemu 34 S.

Las caractersticas que definen este clima es la baja amplitud trmica producto de la

proximidad del mar el cual es un agente es un agente moderador de esta variable y los registros

de temperatura que muestran una amplitud trmica anual de no ms de 6.0 C, con una

temperatura promedio anual entre 12.0 C y 14.0 C.


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La nubosidad caracterstica es la del anticicln del pacfico sur, siendo tambin esta zona la

ltima en sentir su accionar.

La humedad atmosfrica es alta en estas regiones alcanzando valores entre un 80% y un

89% como promedio anual.

El rgimen pluviomtrico registra sus mayores concentraciones entre los meses de Mayo y

Agosto con valores no superiores a los 450 mm.

b) Clima Templado Clido con estacin seca prolongada (7 a 8 meses).

La ubicacin geogrfica de este clima abarca desde los 32 S aproximadamente por el norte

hasta la altura de Linares 35 S por el sur, a travs de los valles interiores.

Las caractersticas son similares a las registradas en el clima templado clido con lluvias

invernales y estacin seca prologada de 7 a 8 meses, con la diferencia que la nubosidad no es

muy persistente en las zonas bajo este tipo de clima y las temperaturas registran mayores

amplitudes anuales. Como ejemplo, tenemos Santiago que alcanza valores de 21.0 C en verano y

8.5 C en invierno, con un promedio anual de 14.4 C.

El rgimen pluviomtrico es bsicamente de origen frontal el que presenta incremento en

los meses entre Mayo y Agosto, registrando un valor climatolgico anual entre 300 mm y 600mm.

La circulacin es predominante del suroeste, registrndose en horas de la maana vientos

calma, para en horas de la tarde pasar a predominar los vientos del suroeste con intensidades de

aproximadamente 18 km/h como promedio.

c) Clima Templado Clido con estacin seca (4 a 5 meses).

Se extiende desde la costa aproximadamente de los 35 S hasta los 37 S constituyendo una

franja que abarca hasta el sector cordillerano por el este desde un poco ms all de los 32 S hasta

poco antes de los 37 S.

Las caractersticas trmicas bajo este clima presentan hacia la zona costera un rgimen

moderado con amplitudes bajas, producto de la proximidad del mar. Es as como la zona de


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Concepcin registra una amplitud de slo 7.5 C, con un valor climatolgico anual de 12.2 C. La

zona intermedia bajo este clima presenta caractersticas propias del valle central, con

temperaturas que alcanzan un promedio anual de 12.7 C y con una amplitud algo mayor que en

la costa.

La humedad atmosfrica para el sector costero es relativamente alta producto de la

influencia martima registrando un valor climatolgico anual sobre el 80%, siendo ms baja en el

Valle Central.

El rgimen pluviomtrico es de origen ciclnico alcanzando valores climatolgicos anuales

por sobre los 1000 mm. La mayor concentracin de precipitacin se registra entre los meses de

Abril y Octubre y en algunas zonas abarca hasta el mes de Noviembre.

d) Clima Templado Clido con estacin seca corta (menos de 4 meses).

A continuacin del clima templado clido con estacin seca de 5 a 4 meses y hasta

aproximadamente los 38 S se encuentra este tipo de clima. Lo define una franja que va por el

sector costero desde los 37 S hasta aproximadamente los 38 S, extendindose en forma

latitudinal hasta la Cordillera de los Andes desde los 36 S hasta los 38 S.

Las temperaturas bajo este clima no son alteradas en la zona ubicada en el litoral, la

influencia del mar sigue ejerciendo su carcter moderador, por lo que la amplitud trmica anual

es bastante regular y de bajo valor, en cambio en las zonas ubicadas ms hacia el este por el valle

central presentan valores de una amplitud de aproximadamente 9.0 C y un valor climatolgico

anual cercano a los 11.5 C. El mes ms fro registra un valor promedio de aproximadamente

7.0 C y el ms clido cercano a los 16.0 C.

Las precipitaciones presentan registros significativos entre los meses de Marzo a

Noviembre, inclusive en algunas zonas desde Marzo a Diciembre. Los valores climatolgicos

anuales van desde los 1400 mm hasta poco ms de los 1500 mm.

3.2.2.2. Clima Templado Lluvioso.

Despus de los climas templados clidos con lluvia suficiente desde aproximadamente los

38 S al sur es posible distinguir este tipo de clima.


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La caracterstica principal de este tipo de clima es la ausencia de algn mes seco,

mostrando una distribucin de las precipitaciones casi uniforme durante todos los meses del ao.

La visita en forma peridica de sistemas frontales la mayora de los das produce un

registro continuo de lluvias durante todo el ao y cuando las perturbaciones dejan de hacer sentir

su accionar aparecen las inestabilidades propias de estos sistemas, dando origen nuevamente a

precipitaciones y perodos muy cortos con cielos despejados, siendo esta una caracterstica casi

permanente de nubosidad durante todo el ao bajo este clima.

La situacin caracterstica de este tipo de clima permite distinguir: un clima templado

lluvioso con influencia mediterrnea y luego donde el valor mximo de agua cada invernal no se

presenta muy bien definido, un clima templado fro de costa occidental. Para continuar por la

zona costera hacia el sur en donde las caractersticas trmicas que se presentan son muy bajas y

permiten distinguir un clima de Tundra y por ltimo la baja concentracin de lluvias del sector

andino y trasandino con relacin a las regiones distantes de stas permiten distinguir un clima de

estepa.

A lo largo del tramo es posible encontrar un tipo de este clima, que se menciona a

continuacin.

a) Clima Templado Lluvioso con influencia mediterrnea.

Despus de los climas templados con lluvias suficientes se ubica geogrficamente este

clima, que se extiende por el norte desde poco ms all de los 38 S hasta las proximidades de

Castro ubicada poco antes de los 42 S.

La distribucin de las precipitaciones es continua durante todo el ao alcanzando valores

climatolgicos anuales de hasta 2000 mm aproximadamente. Aunque en los perodos de verano

presenta valores relativamente bajos en relacin a los meses de invierno, no es posible distinguiruna estacin seca ya que como promedio en las zonas ubicadas bajo este clima las precipitaciones

registran valores que fluctan entre 50 y 120 mm.

Las temperaturas presentan caractersticas de baja amplitud anual con un valor cercano a

los 9.0 C, registrando en los perodos clidos temperaturas promedio de aproximadamente


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16.0 C y en perodos de invierno de casi los 7.0 C. La temperatura media anual oscila entre los

10.0 C y los 11.0 C.

La circulacin del aire registra en horas de la maana vientos predominantes del suroeste en

los meses de verano con intensidades de hasta 18 km/h, pero en los meses de invierno esta

situacin cambia registrando vientos de predominante calma.

La humedad atmosfrica es bastante alta producto de la proximidad del mar, alcanzando

valores entre un 83% y 85% como promedio anual, un 90% en perodos fros y un 77% en los

perodos clidos.


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4. APLICACIN DEL MODELO PREDICTOR DE TEMPERATURA DE

PAVIMENTO.


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CAPTULO 4: APLICACIN DEL MODELO PREDICTOR DETEMPERATURA DE PAVIMENTO.

Es importante establecer las diferencias existentes entre ambos modelos a modo de validar

los resultados obtenidos mediante las ecuaciones de SUPERPAVE. A continuacin se describen

ambos mtodos.

4.1.1. Modelo SUPERPAVE.

Este modelo clasifica los ligantes por grado de Performance o desempeo, designado por

PG XX YY, donde XX indica la temperatura mxima promedio del pavimento (a 20 mm de

profundidad) e YY indica la temperatura mnima superficial del pavimento. Los valores XX e

YY se determinan en base a registros histricos de temperatura y considerando un factor de

confiabilidad.

4.1.1.1. Grado del Ligante Asfltico.

La nueva especificacin SUPERPAVE establece una seleccin de ligantes asflticos de

acuerdo a las temperaturas a las que se ver sometido el pavimento durante su vida til. Por otra

parte, las propiedades fsicas requeridas (Creep, G*, , etc.) son las mismas para todos los grados

de ligantes asflticos, diferencindose en la temperatura a la cual se deben cumplir dichasexigencias.

En la Tabla 4.1 se muestran los distintos ligantes asflticos establecidos en el mtodo

SUPERPAVE, recordando que la clasificacin es del tipo PG XX -YY.

Tabla 4.1. Grados del Ligante Asfltico de acuerdo a SUPERPAVE.

XX - YY46 -34, -40, -46

52 -10, -16, -22, -28, -34, -40, -46

58 - 10, -16, -22, -28, -34, -40

64 -10, -16, -22, -28, -34, -40

70 -10, -16, -22, -28, -34, -40

76 -10, -16, -22, -28, -34

PG

82 -10, -16, -22, -28, -34

4.1. ANALISIS DE LOS MODELOS SUPERPAVE Y PROSECA.


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Vale la pena mencionar que los grados PG 76 y 82 son utilizados exclusivamente para

incluir cargas detenidas, a velocidades bajas o a excesivo trnsito.

4.1.1.2. Base de Datos.

Para la confeccin de este trabajo se cuenta con informacin de 38 estacionesmetereolgicas distribuidas a lo largo del tramo comprendido entre las ciudades de Santiago y

Los ngeles, siendo estas las siguientes:

Colina. Santiago Pudahuel. Santiago Quinta Normal. Santiago Los Cerrillos. Chorombo. La Platina.

Melipilla. Ro Clarillo. Paine. Longovilo. Alhu Graneros. Hidango. Machal. Ro Cipreses. Parrn. Puente Arqueado. El Romero. Pichilemu. San Fernando. Paredones. Laguna Torca. Curic General Freire. Quivolgo. Constitucin. Vilches. Curepto.

Armerillo. Chanco. Laguna Invernada. Yerbas Buenas. Cauquenes. Parral. Chilln Bernardo OHiggins. Concepcin Carriel Sur.


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Bellavista Universidad Concepcin. Polcura. Los ngeles Mara Dolores.

En el ANEXO A se entregan las ubicaciones de las estaciones meteorolgicas.

4.1.1.3. Confiabilidad.

En las especificaciones SUPERPAVE la confiabilidad es el porcentaje de probabilidad

asociado a un ao singular en que la temperatura real no exceder a la de diseo. Al tomar como

ejemplo la estacin Santiago Pudahuel, las temperaturas mximas del aire alcanzaron un

promedio de 34,6 C y una desviacin estndar de 1,0 C. En un ao promedio existe un 50% de

probabilidad de que el valor determinado sobrepase los 34,6 C. Sin embargo, hay un 2% de

probabilidad de que la temperatura exceda los 36,7 C, siendo as que la temperatura de diseo de

36,7 C otorga un 98% de confianza. Estos valores se pueden apreciar en la Tabla 4.2.

Tabla 4.2. Resumen condicin Estacin Santiago Pudahuel.

Variable Unidad ValorT max [ C] 34,6 [ C] 1,0

T 50% [ C] 34,6T 98% [ C] 36,7

(OBS: estos valores son extrados del ANEXO B)

4.1.1.4. Conversin a Temperatura de Pavimento.

Frente a la necesidad de determinacin de temperaturas de pavimento, el programa SHRP

propone ecuaciones que la relacionan con la temperatura del aire. Estas expresiones matemticas

han sido deducidas a partir de modelos de flujo de calor y ajustadas en base a mediciones de

temperaturas de pavimentos en Norteamrica.

Para determinar la exigencia de temperatura mxima en el pavimento se cuenta con la

siguiente expresin:

T1= 0,9545 * (Tmax 0,00618 * L2+ 0,2289 * L + 42,2) 17,78

Donde:

T1: Temperatura mxima caracterstica del pavimento a 20 mm de profundidad, en C.


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T max : Temperatura mxima caracterstica del aire (mayor media mvil de las temperaturas

mximas diarias en 7 das consecutivos), en C.

L : Latitud del lugar considerado, en grados sexagesimales.

En que T maxes una variable aleatoria normal estimada con registros de al menos 20 aos.

Para el clculo de la temperatura mnima caracterstica del pavimento se propuso

inicialmente utilizar la mnima absoluta en un ao como variable aleatoria normal, esto result

ser muy conservador. Posteriormente, durante el programa LTPP, se recomend usar:

T2= 0,859 * Tmin+ 1,7

Donde:

T2: Temperatura mnima caracterstica del pavimento, en C.

T min: Temperatura mnima absoluta anual del aire, en C.

En que T mintambin corresponde a una variable aleatoria normal, estimada en 20 aos.

La finalidad de este modelo es determinar, con una confiabilidad dada, las temperaturas

extremas a las cuales estar sometido el ligante asfltico durante su vida til, por lo que es vlida

slo para las condiciones atmosfricas de un determinado lugar.

Para contar con un mayor nmero de estaciones, a modo de obtener un resultado msrepresentativo de la realidad, se decidi ocupar dos grupos de registros; es as como se tienen

datos entre 1983 y 2004 y registros entre 1966 y 1987, analizando para ambos casos 22 aos de

observacin. Tambin se utilizaron registros meteorolgicos que cuentan con informacin de

menos de 20 aos.

Al no existir la posibilidad de obtener todo lo recopilado en un ao, fue imposible

determinar la media mvil de 7 das consecutivos para el caso de la temperatura mxima

caracterstica del aire. Se opt entonces por utilizar la temperatura mxima anual del aire,

reconociendo que si bien no se est en el ptimo, se llegaran a resultados sobreestimados. Para el

caso de la temperatura mnima anual del pavimento, no hubo problemas.


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4.1.2. Modelo PROSECA (Plan De Control y Seguimiento de Pavimentos Asflticos).

En 1984 el MOP encarg a la Universidad de Chile y a la Universidad Catlica de Chile la

creacin de sistemas de gestin de pavimentos, de hormign y de asfalto respectivamente, con el

fin de predecir en el momento oportuno la ejecucin de conservaciones y el tipo de solucin a

materializar de modo de optimizar la inversin de recursos.

La Universidad Catlica se enfoc en el desarrollo de modelos de deterioro de pavimentos

asflticos, los cuales se calibraron gracias a la instalacin de 18 zonas testigos ubicadas entre

Antofagasta y Osorno, elegidas de modo de representar distintas condiciones climticas, niveles

de trnsito y estructuras usadas en Chile. Tanto los datos recopilados como los modelos

desarrollados son parte constituyente del sistema computacional GIMP (Gestin Integral de

Mantencin de Pavimentos).

El trabajo efectuado puede dividirse en ocho actividades:

1. Implementacin y evaluacin de 18 tramos testigo.

2. Creacin de un banco de datos de la construccin.

3. Desarrollo de programas computacionales para la determinacin de indicadores

representativos del estado actual del pavimento y su transferencia a bases de datos.

4. Desarrollo de un modelo de clima.

5. Desarrollo de un modelo estructural.6. Calibracin de modelos de deterioro superficial.

7. Definicin de umbrales de intervencin.

8. Implementacin de las bases del sistema GIMP en computadores personales.

El modelo de clima desarrollado estudia la temperatura de las capas asflticas en valores

medios de un ciclo diario y el efecto de la humedad estacional en el comportamiento de las capas

granulares y del suelo de fundacin. Para ello ubica en cada tramo testigo termocuplas en la

superficie del pavimento y cada 5 cm hacia abajo, adems siguiendo la norma AASHTO T 256,

se coloca una termocupla en un orificio tapado con glicerina a 4 cm de profundidad (medida

representativa de la temperatura del pavimento) y otra para medir la temperatura ambiental a la

sombra.


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Posteriormente se procedi a realizar campaas de medicin en grupos de Zonas Testigo en

un da de cada estacin del ao, registrndose las temperaturas medidas por termocuplas en su

mayora entre las 9:00 y las 19:00 horas. En algunos casos se hicieron mediciones continuas

durante 24 horas, de las que adems se pudo obtener las temperaturas mnimas de ese da en las

distintas profundidades del pavimento.

Todo esto genera un modelo que se aplica a un da y lugar en particular, donde las variables

de entrada son:

1. Latitud del lugar y da del ao:para el clculo de la radiacin solar extraterrestre en funcin

del tiempo t = 0:00 a 23:00 horas, y la duracin del medio da solar (D).

2. Horas de sol del da considerado: para calcular la fraccin de radiacin que llega a la

superficie de la Tierra.

3. Temperatura media del da considerado:para el clculo de las temperaturas ambientales decada hora segn la curva promedio de la zona y de la estacin del ao correspondiente.

En el ANEXO F se indican mayores aspectos de este modelo.

4.1.3. Autenticidad de resultados obtenidos mediante el mtodo SUPERPAVE.

El modelo PROSECA ha sido calibrado a las condiciones climticas de Chile en los

sectores donde se cuenta con zonas testigo, pero est orientado a la prediccin de condiciones

trmicas medias, originadas en el uso de informacin meteorolgica que promedia das fros y

clidos como tambin nublados y despejados.

Las ecuaciones del modelo SHRP estn adaptadas al clima de Estados Unidos y Canad,

los que no necesariamente presentan las mismas condiciones que los climas de Chile en variables

fijadas implcitamente en las ecuaciones, por esto el mtodo puede no representar adecuadamente

el estado trmico de los pavimentos nacionales en los perodos de mxima y mnima temperatura.

Utilizando los registros de temperatura obtenidos por Jaime Fandez Constenla [Ref. 1]

para el mtodo PROSECA y SUPERPAVE, se proceder a hacer una comparacin de los

resultados obtenidos para la temperatura del pavimento a modo de apreciar cuan certeros son

dichos valores. Estos registros se entregan en el ANEXO G.


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En base a los grficos mostrados en el ANEXO G, se puede decir que se generan curvas

prcticamente paralelas, resultando que:

1. Nivel de confianza del 50%.

Pendiente PROSECA = 0,7958 C mxima del pavimento / C mxima del aire

Pendiente SHRP = 0,9899 C mxima del pavimento / C mxima del aire2. Nivel de confianza del 98%.

Pendiente PROSECA = 0,7366 C mxima del pavimento / C mxima del aire

Pendiente SHRP = 0,9100 C mxima del pavimento / C mxima del aire

As, el modelo PROSECA difiere slo en una constante con el modelo norteamericano, la

que depende en distinta magnitud de sus variables y que en el modelo SHRP estn prefijadas. La

posibilidad de manejar mayor cantidad de parmetros de entrada toma gran importancia cuando

se presentan variaciones climticas a igual latitud, las que no slo afectan la temperatura mximadel aire sino que tambin se manifiestan en la nubosidad, amplitud trmica y en casos particulares

la fecha de ocurrencia de ellas.

De acuerdo a esto, es posible decir que es muy factible que los resultados obtenidos en este

trabajo sean representativos de lo que sucede en la realidad, salvo aquellos casos en que uno se

encuentre en el lmite de temperatura mxima y al llevarse a resultados en PROSECA obligue a

aumentar en un nivel el grado del PG. En todo caso, es recomendable la verificacin en terreno

de los resultados obtenidos en esta memoria.

El clculo asociado a la variable de temperatura del aire se realiz con datos extrados de

las estaciones meteorolgicas mencionadas anteriormente, existiendo dos tipos de registros:

desde el ao 1983 hasta el 2004, y desde 1966 hasta 1987. Con dichos valores se efectuaron los

clculos necesarios para obtener el promedio de temperatura y desviacin estndar asociado, para

las mximas y mnimas temperaturas apreciadas. Posteriormente se determin la temperatura del

aire asociada a los niveles de confianza del 50% y 98%. Estos valores se puede observar en los

ANEXOS B, C, D Y E.

4.2. APLICACIN DEL MTODO SUPERPAVE DE ACUERDO A LOS REQUISITOSDE CADA UNA DE LAS ZONAS ESTUDIADAS.


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Una vez logrados estos objetivos es posible aplicar las ecuaciones del mtodo

SUPERPAVE, las cuales permitirn determinar el grado del ligante asfltico a utilizar de acuerdo

a los requisitos del sector y al nivel de confianza deseado. Cumpliendo con este procedimiento se

obtienen los valores mostrados en las Tablas 4.3 y 4.4, donde:

T max: Temperatura mxima caracterstica del aire.

T min: Temperatura mnima absoluta anual del aire.

T1: Temperatura mxima caracterstica del pavimento.

T2: Temperatura mnima caracterstica del pavimento.


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Tabla 4.3. Temperaturas Caractersticas del pavimento con un 50% de confianza.

EstacinT max[ C ]

T min[ C ]

Latitud[ ]

T1[ C ]

T2[ C ]

Colina 35,03 -3,64 33,22 56,68 -1,42

Santiago Pudahuel 34,61 -4,00 33,38 56,25 -1,73

Santiago Quinta Normal 34,56 -1,92 33,43 56,20 0,05Santiago Los Cerrillos 34,65 -2,08 33,48 56,28 -0,09

Chorombo 33,65 -3,29 33,52 55,32 -1,12

La Platina 32,68 -3,12 33,57 54,38 -0,98

Melipilla 35,35 -1,50 33,68 56,91 0,41

Ro Clarillo 33,60 -2,41 33,72 55,23 -0,37

Paine 34,70 -2,50 33,77 56,27 -0,45

Longovilo 35,71 -3,52 33,93 57,21 -1,33

Alhu 36,93 -3,66 34,05 58,35 -1,45

Graneros 32,07 -3,47 34,07 53,70 -1,28

Hidango 31,93 -1,17 34,10 53,56 0,69

Machal 34,56 -3,24 34,17 56,07 -1,08

Ro Cipreses 33,63 -4,07 34,27 55,16 -1,79

Parrn 32,25 -4,50 34,27 53,84 -2,17

Puente Arqueado 33,50 0,13 34,28 55,03 1,81

El Romero 30,13 -0,27 34,35 51,81 1,47

Pichilemu 29,17 0,00 34,35 50,88 1,70

San Fernando 33,38 -2,24 34,58 54,86 -0,22

Paredones 29,73 -3,21 34,65 51,36 -1,06

Laguna Torca 33,80 -0,60 34,75 55,23 1,18Curic General Freire 34,03 -3,62 34,97 55,41 -1,41

Quivolgo 31,90 -2,42 35,32 53,31 -0,38

Constitucin 28,18 0,68 35,33 49,75 2,28

Vilches 29,08 -5,77 35,60 50,55 -3,26

Curepto 32,38 -0,86 35,63 53,71 0,96

Armerillo 35,33 -0,20 35,70 56,50 1,53

Chanco 27,55 -1,02 35,70 49,08 0,82

Laguna Invernada 32,56 -5,39 35,73 53,85 -2,93

Yerbas Buenas 34,70 -3,80 35,75 55,89 -1,56Cauquenes 36,30 -2,86 35,80 57,41 -0,76

Parral 34,48 -3,86 36,13 55,60 -1,62

Chilln Bernardo O' Higgins 35,57 -3,89 36,57 56,55 -1,64

Concepcin Carriel Sur 29,14 -1,35 36,77 50,37 0,54

Bellavista Universidad Concepcin 30,58 -1,32 36,78 51,74 0,56

Polcura 34,18 -4,16 37,32 55,06 -1,88

Los ngeles Mara Dolores 35,09 -5,40 37,40 55,91 -2,94


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46

Tabla 4.4. Temperaturas Caractersticas del pavimento con un 98% de confianza.

EstacinT max[ C ]

T min[ C ]

Latitud[ ]

T1[ C ]

T2[ C ]

Colina 36,97 -5,47 33,22 58,53 -3,00

Santiago Pudahuel 36,69 -6,62 33,38 58,24 -3,98

Santiago Quinta Normal 36,52 -3,68 33,43 58,07 -1,46Santiago Los Cerrillos 36,53 -4,02 33,48 58,07 -1,75

Chorombo 35,23 -5,30 33,52 56,82 -2,86

La Platina 34,51 -4,68 33,57 56,13 -2,32

Melipilla 36,97 -3,63 33,68 58,46 -1,42

Ro Clarillo 36,35 -4,43 33,72 57,86 -2,10

Paine 36,32 -4,62 33,77 57,82 -2,27

Longovilo 37,44 -6,42 33,93 58,86 -3,82

Alhu 39,15 -5,83 34,05 60,47 -3,31

Graneros 33,73 -4,91 34,07 55,29 -2,52

Hidango 33,91 -3,29 34,10 55,46 -1,12

Machal 37,05 -5,26 34,17 58,44 -2,82

Ro Cipreses 36,05 -6,32 34,27 57,47 -3,73

Parrn 32,98 -8,28 34,27 54,54 -5,41

Puente Arqueado 37,83 -3,18 34,28 59,16 -1,03

El Romero 33,02 -1,57 34,35 54,56 0,35

Pichilemu 31,12 -2,17 34,35 52,75 -0,17

San Fernando 34,50 -4,05 34,58 55,93 -1,78

Paredones 31,60 -5,14 34,65 53,15 -2,72

Laguna Torca 36,46 -3,09 34,75 57,77 -0,95Curic General Freire 35,55 -5,69 34,97 56,86 -3,19

Quivolgo 37,18 -4,12 35,32 58,35 -1,84

Constitucin 34,27 -2,10 35,33 55,56 -0,11

Vilches 32,00 -9,06 35,60 53,34 -6,08

Curepto 36,33 -4,05 35,63 57,47 -1,78

Armerillo 39,91 -3,40 35,70 60,88 -1,22

Chanco 32,00 -3,02 35,70 53,33 -0,90

Laguna Invernada 37,27 -8,06 35,73 58,35 -5,22

Yerbas Buenas 37,66 -6,63 35,75 58,72 -3,99Cauquenes 39,47 -6,21 35,80 60,43 -3,63

Parral 37,06 -6,57 36,13 58,07 -3,94

Chilln Bernardo O' Higgins 38,58 -6,50 36,57 59,42 -3,89

Concepcin Carriel Sur 33,29 -3,03 36,77 54,34 -0,90

Bellavista Universidad Concepcin 35,00 -3,14 36,78 55,97 -1,00

Polcura 36,54 -7,55 37,32 57,31 -4,78

Los ngeles Mara Dolores 40,40 -8,17 37,40 60,98 -5,32


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47

Para la seleccin del ligante asfltico se debe utilizar la Tabla 2.1 que contiene las

especificaciones SUPERPAVE. Para explicar la seleccin del tipo de ligante, se realiza una

ejemplificacin.

De la Tabla 4.5 se aprecia que para un nivel de confianza del 50%, la estacin de Santiago

Pudahuel presenta una Temperatura mxima caracterstica del pavimento (T1) de 56,25 C, y una

Temperatura mnima caracterstica del pavimento (T2) de -1,73 C. As se puede deducir, a partir

de la Tabla 2.1, que como T1es menor a 58 C se ocupar un PG 58. Para este tipo de ligante

existen diversas posibilidades para la temperatura mnima y como en nuestro caso T2es mayor

que -10 C, se utilizar el tipo -10. As entonces se tiene un ligante del tipo PG 58 -10.

Tabla 4.5. Resumen condicin Estacin Santiago Pudahuel con un 50% de confianza.

Estacin T1[ C ] T2[ C ]

Santiago Pudahuel 56,25 -1,73

(OBS: Esta Tabla corresponde a un extracto de la Tabla 4.3.)

Realizando el procedimiento mencionado recientemente es posible calcular los distintos

ligantes asflticos asociados a las estaciones metereolgicas estudiadas, para los niveles de

confianza del 50% y 98%. Estos resultados se muestran en las Tablas 4.6 y 4.7.


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48

Tabla 4.6. Determinacin Ligante Asfltico con un 50% de confianza.

Estacin PG

Colina 58 -10

Santiago Pudahuel 58 -10

Santiago Quinta Normal 58 -10Santiago Los Cerrillos 58 -10

Chorombo 58 -10

La Platina 58 -10

Melipilla 58 -10

Ro Clarillo 58 -10

Paine 58 -10

Longovilo 58 -10

Alhu 58 -10

Graneros 58 -10

Hidango 58 -10

Machal 58 -10

Ro Cipreses 58 -10

Parrn 58 -10

Puente Arqueado 58 -10

El Romero 52 -10

Pichilemu 52 -10

San Fernando 58 -10

Paredones 58 -10

Laguna Torca 58 -10Curic General Freire 58 -10

Quivolgo 58 -10

Constitucin 52 -10

Vilches 52 -10

Curepto 58 -10

Armerillo 58 -10

Chanco 52 -10

Laguna Invernada 58 -10

Yerbas Buenas 58 -10Cauquenes 58 -10

Parral 58 -10

Chilln Bernardo O' Higgins 58 -10

Concepcin Carriel Sur 52 -10

Bellavista Universidad Concepcin 52 -10

Polcura 58 -10

Los ngeles Mara Dolores 58 -10


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49

Tabla 4.7. Determinacin Ligante Asfltico con un 98% de confianza.

Estacin PG

Colina 64 -10

Santiago Pudahuel 64 -10

Santiago Quinta Normal 64 -10Santiago Los Cerrillos 64 -10

Chorombo 58 -10

La Platina 58 -10

Melipilla 64 -10

Ro Clarillo 58 -10

Paine 58 -10

Longovilo 64 -10

Alhu 64 -10

Graneros 58 -10

Hidango 58 -10

Machal 64 -10

Ro Cipreses 58 -10

Parrn 58 -10


El Romero 58 -10

Pichilemu 58 -10

San Fernando 58 -10

Paredones 58 -10

Laguna Torca 58 -10Curic General Freire 58 -10

Quivolgo 64 -10

Constitucin 58 -10

Vilches 58 -10

Curepto 58 -10

Armerillo 64 -10

Chanco 58 -10


Yerbas Buenas 64 -10Cauquenes 64 -10

Parral 64 -10

Chilln Bernardo O' Higgins 64 -10

Concepcin Carriel Sur 58 -10

Bellavista Universidad Concepcin 58 -10

Polcura 58 -10



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50

Observando los valores de las Tablas 4.6 y 4.7 es posible decir que existen casos donde se

obtiene un mismo PG para ambos niveles de confianza, mientras que en otros se sube un grado

ms producto de variaciones que se producen en los estimadores estadsticos.

Como consecuencia de esto, se confeccionar el mapa de recomendacin para la utilizacin

de ligantes asflticos para un nivel de confianza del 98%, dado que representa en forma ms

fidedigna lo que ocurre en la realidad (slo est asociado a un nivel de error del 2%).

4.3.1. Temperaturas mximas superiores al entorno.

Es de importancia para este estudio el poder reconocer aquellas estaciones meteorolgicas

que presentan temperaturas por sobre lo usual del sector en el cual se encuentran emplazadas.

Para ello, se ha hecho un estudio estadstico con los registros de temperaturas con que se cuenta,

explicndose en detalle lo desarrollado.

En primera instancia, se orden las diversas estaciones participantes de acuerdo al tipo de

clima en el que est ubicada, utilizando para esto la clasificacin climatolgica establecida en el

CAPITULO 3 y especialmente la Figura 3.2. Efectundose esto se han podido apreciar los

resultados expuestos en la Tabla 4.8.

Vale la pena mencionar que como las temperaturas asociadas al 98% de confiabilidad son

ms representativas de la realidad, se trabajar con dichos valores al momento de efectuar este

anlisis.

4.3. IDENTIFICACIN DE LOS CASOS SINGULARES EN LA ZONA.


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51

Tabla 4.8. Clasificacin Climatolgica de las Estaciones Meteorolgicas.

Estacin Tipo de Clima

Colina

Santiago Pudahuel

Santiago Quinta NormalSantiago Los Cerrillos

ChoromboLa PlatinaMelipillaRo ClarilloPaine

Longovilo

AlhuGranerosHidangoMachalRo CipresesParrnPuente Arqueado

El Romero

Pichilemu

San FernandoParedones

Laguna TorcaCuric General FreireQuivolgoConstitucinVilchesCureptoArmerilloChancoLaguna InvernadaYerbas BuenasCauquenesParralChilln Bernardo O' HigginsConcepcin Carriel SurBellavista UniversidadConcepcinPolcuraLos ngeles Mara Dolores


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52

En base a esta clasificacin, con los datos registrados en los ANEXOS B Y C, es posible

determinar la temperatura promedio asociada a cierto tipo de clima y la desviacin estndar de

dicha muestra. Se establecer como una temperatura que exceda a la de su entorno, aquella que

cumpla:

T

( T

prom

+ 2*

) = T adm

Donde:

T: Temperatura mxima caracterstica de la estacin.

T prom : Temperatura mxima promedio de las estaciones para un mismo clima.

: Desviacin estndar.

T adm : Temperatura admisible. Equivale a la suma de la temperatura mxima promedio y dos

veces la desviacin estndar de las estaciones pertenecientes a un mismo clima.

Se asume dicho criterio ya que al momento de graficar los registros existentes para un

perodo de 22 aos se genera una serie de puntos, donde la recta representada por la temperatura

promedio pasa aproximadamente por el centro de ella. Como es necesario establecer aquellos

valores que se escapan del comportamiento general, se establece la condicin lmite establecida

por una nueva recta, la resultante de la suma entre la temperatura promedio y dos veces la

desviacin estndar. De este modo, cualquier registro de temperatura que se encuentre por sobre

la recta de temperatura admisible para un cierto tipo de clima ser un valor eliminable (ya que no

sera representativo del fenmeno).

Al desarrollarse esto, se obtienen los resultados que se muestran.

4.9. Templado Clido con estacin seca prolongada de 7 a 8 meses y gran nubosidad.

EstacinT

[ C ]

Pichilemu 31,12

Tprom

31,12

Al existir solamente una estacin meteorolgica no es posible aplicar el criterio, ya que el

factor desviacin no existe.


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53

4.10. Templado Clido con estacin seca prolongada de 7 a 8 meses.

EstacinT

[ C ]

Colina 36,97Santiago Pudahuel 36,69

Santiago Quinta Normal 36,52Santiago Los Cerrillos 36,53Chorombo 35,23Melipilla 36,97Paine 36,32Longovilo 37,44Alhu 39,15Hidango 33,91

Puente Arqueado 37,83

El Romero 33,02Paredones 31,60

Laguna Torca 36,46T prom 36,05 2,00T adm 40,04

4.11. Templado Clido con estacin seca corta menos de 4.

EstacinT

[ C ]

Concepcin Carriel Sur 33,29

Bellavista Universidad Concepcin 35,00

Polcura 36,54

Los ngeles Mara Dolores 40,40T prom 36,31 3,031T adm 42,37


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54

4.12. Templado Clido con estacin seca de 4 a 5 meses.

EstacinT

[ C ]

La Platina 34,51

Ro Clarillo 36,35

Graneros 33,73Machal 37,05

Ro Cipreses 36,05

Parrn 32,98

San Fernando 34,50

Curic General Freire 35,55

Quivolgo 37,18

Constitucin 34,27

Vilches 32,00

Curepto 36,33Armerillo 39,91

Chanco 32,00

Laguna Invernada 37,27

Yerbas Buenas 37,66

Cauquenes 39,47

Parral 37,06

Chilln Bernardo O' Higgins 38,58T prom 35,92 2,31

T adm 40,54

Se puede apreciar que bajo ningn caso las temperaturas de las estaciones sobrepasan al

valor T admisible; por ende, se puede llegar a decir que si bien las temperaturas por fenmenos

particulares del sector presentan valores superiores a los de su entorno (en algunos casos), no

representan situaciones que se arranquen del comportamiento general de su tipo de clima.

4.3.2. Incremento del grado del Ligante Asfltico.

De acuerdo a lo estudiado con anterioridad se pudo apreciar que el ligante asfltico est

asociado directamente a fenmenos como lo son: el clima, la latitud, etc. Existen otras situaciones

que tambin son muy influyentes en la determinacin del PG y es por este motivo que deben ser

consideradas. Al hablar as se hace referencia exclusivamente al volumen y la velocidad del

trnsito.


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55

De acuerdo a las especificaciones SUPERPAVE planteadas en la Ref. 1, existen cuatro

posibles situaciones:

1. Frente a cargas lentas se debe incrementar un nivel la temperatura alta (TA) de la

graduacin.

2. Frente a cargas estticas incrementar TA dos niveles.3. Para volumen de trnsito medio, incrementar TA un nivel.

4. Para volumen de trnsito alto, incrementar TA dos niveles.

Estas condiciones deben ser consideradas para la eleccin de la temperatura alta del grado

del ligante asfltico. Tambin se debe tener claro que no existen condiciones para el caso de la

eleccin de la temperatura mnima.

Como el tramo considerado en este estudio es extenso, se consideran slo algunas de las

Rutas ms importantes dentro de la zona y aquellas calles donde circular Transantiago. En la

Tabla 4.13 se indican las Rutas que se analizarn.

Tabla 4.13. Rutas consideradas para el estudio de trfico.

Regin Considerada Nomenclatura Nombre camino Rol

Metropolitana A Santiago San Antonio 78

SextaBCD

LongitudinalEl Manzano Las CabrasSan Fernando Pichilemu

566

I - 50

SptimaEF

LongitudinalSan Javier Constitucin

5L - 30 M

OctavaGH

LongitudinalConcepcin Lota

5160

Para el anlisis se considera el Trnsito Medio Diario Anual (TMDA) entre ciertos puntos

establecidos dentro de las Rutas. Como criterio se plantea lo siguiente:

1. Se considerar un nivel de trfico bajo si:

TMDA < 1000 [vehculos / da]

2. Se considerar un nivel de trfico medio si:

1000 [vehculos / da] TMDA 8000 [vehculos / da]

3. Se considerar un nivel de trfico alto si:

TMDA > 8000 [vehculos / da]


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56

A continuacin se visualiza el trnsito para cada uno de las vas mencionadas

anteriormente. Estos valores se extrajeron de la Ref. 16.

Tabla 4.14. Determinacin TMDA para camino A de Regin Metropolitana.

Estacin Control Nombre camino Rol

13 - 030 - 01 - 123

CaminoDe/aLugar

Santiago San AntonioSantiago San AntonioSanta Adriana 1 Km El Monte

78

Trnsito Medio Diario Anual 10181

Tabla 4.15. Determinacin TMDA para camino B de Sexta Regin.


06 - 001 - 02 - 123

CaminoDe/aLugar

LongitudinalRancagua2 Km Graneros

5


Tabla 4.16. Determinacin TMDA para camino C de Sexta Regin.


06 - 013 - 01 - 1

23

Camino

De/aLugar

El Manzano Las Cabras

El ManzanoBif. El Manzano 18 Km L. Cab.

66


Tabla 4.17. Determinacin TMDA para camino D de Sexta Regin.


06 - 005 - 01 - 123

CaminoDe/aLugar

San Fernando PichilemuSan FernandoCndor Apalta

I - 50



57/108

57

Tabla 4.18. Determinacin TMDA para camino E de Sptima Regin.


07 - 112 - 01 - 123

CaminoDe/aLugar

LongitudinalDirectoCruce San Javier

5


Tabla 4.19. Determinacin TMDA para camino F de Sptima Regin.


07 - 051 - 01 - 123

CaminoDe/aLugar

San Javier ConstitucinSan JavierCruce Constitucin

L 30 M


Tabla 4.20. Determinacin TMDA para camino G de Octava Regin.


08 - 004 - 01 - 123

CaminoDe/aLugar

LongitudinalChillnBifurcacin Concepcin

5


Tabla 4.21. Determinacin TMDA para camino H de Octava Regin.


08 - 055 - 01 - 123

CaminoDe/aLugar

Concepcin LotaDirectoAcceso sur Puente Nuevo Bo Bo

160


Utilizando el criterio establecido anteriormente para clasificar los niveles de trnsito, seobtienen los resultados mostrados en la siguiente tabla.


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58

Tabla 4.22. Determinacin de niveles de trnsito.

Regin Nombre camino Rol TMDANivel

TrnsitoAccin

Metropolitana Santiago San Antonio 78 10181 Alto Subir TA 2 niveles

SextaLongitudinal

El Manzano Las CabrasSan Fernando Pichilemu

566

I - 50

1707668976018

AltoMedioMedio

Subir TA 2 nivelesSubir TA 1 nivelSubir TA 1 nivel

SptimaLongitudinal

San Javier Constitucin5

L - 30 M65124682

MedioMedio

Subir TA 1 nivelSubir TA 1 nivel

OctavaLongitudinal

Concepcin Lota5

1601022931782

AltoAlto

Subir TA 2 nivelesSubir TA 2 niveles

Dados los grandes flujos circulantes por las Rutas, es necesario subir el grado del ligante,

siendo en unos casos un aumento de un nivel y en otros de dos. Esta condicin se debe aplicar

posteriormente de determinar el PG asociado a una cierta zona, verificando ciertamente que dichaRuta pertenezca a esa rea.


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59

5. CONFECCIN DEL MAPA.


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60

CAPTULO 5: CONFECCIN DEL MAPA.

En este captulo se procede a realizar la sectorizacin de acuerdo al tipo de ligante asfltico

a utilizar en el tramo comprendido entre las ciudades de Santiago y Los ngeles. Lasectorizacin se basa principalmente en las condiciones de relieve y clima de la zona, parmetros

que se encuentran directamente vinculados con el comportamiento trmico. As, se procede en

primera instancia a la identificacin del relieve existente (de acuerdo a la Figura 3.1) y de los

diversos tipos de climas comprendidos en la zona (Figura 3.2).

Posteriormente se renen aquellas estaciones meteorolgicas comprendidas dentro de una

misma zona, generada por las caractersticas del relieve y clima, y se le asigna un nmero que

permite visualizar en una tabla anexa el grado del ligante asfltico a ocupar.

Por ltimo, se identifica el nuevo ligante a usar en las Rutas analizadas.

Para efectuar un buen mapa con los datos obtenidos, es necesario estudiar detalladamente

las diversas posibilidades existentes, a modo de establecer una zonificacin detallada y

representativa de lo que acontece en la realidad.

Buscando alcanzar dichos objetivos es que se han efectuado ciertas consideraciones que

permiten hacer una caracterizacin de los diversos sectores componentes de cada una de las

regiones en estudio. Es as como en primera instancia se identifican los diversos tipos de relieves

existentes, mostrados en la Figura 5.1.

Dado que la zona climtica tambin influye para establecer los lmites de ciertos sectores,

es que tambin se identifica, en la Figura 5.2, los tipos de climas que se encuentra en la zona.

5.1. GENERALIDADES.

5.2. PROCEDIMIENTOS.


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61

Figura 5.1. Relieve en zona de estudio.


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62

Figura 5.2. Clima en zona de estudio.


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63

Superponiendo los dos mapas anteriores, que muestran los lmites establecidos para el

clima y el relieve, se generan sectores que por geografa debieran tener comportamientos

similares con respecto a sus registros de temperatura. Posteriormente se procede a estudiar caso a

caso los PG calculados a modo de reunir en una misma rea, aquellos que tengan valores

similares y aislar los que no. Efectuando esta labor es posible entonces confeccionar un Mapa deRecomendacin para el uso de Ligantes Asflticos mediante la normativa SUPERPAVE.

Es importante destacar que dicho mapa se efecta para el nivel de confianza del 98% ya

que se obtienen parmetros ms representativos de lo que ocurre en la realidad (existe solamente

un 2% de error asociado en la determinacin de la temperatura).

Desarrollando los procedimientos indicados, se confecciona en la Figura 5.3 el mapa con la

sectorizacin segn el tipo de ligante asfltico que se debe usar.

En la Tabla 5.1 se entrega el detalle del grado PG del ligante segn el sector.

5.3. MAPA DE RECOMENDACIN DE USO DE LIGANTES ASFLTICOS SEGNCLASIFICACIN SUPERPAVE, APLICADO AL TRAMO COMPRENDIDO ENTRE

SANTIAGO Y LOS NGELES.


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Figura 5.3. Mapa de Recomendacin de uso de Ligantes Asflticos segn clasificacin

SUPERPAVE, aplicado al tramo comprendido entre Santiago y Los ngeles (98% conf).


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Tabla 5.1. Especificaciones del Mapa.

Nmero del sector Estaciones Meteorolgicas PG

Chorombo 58 -10

MelipillaLongovilo

64 -10

ColinaSantiago Pudahuel

Santiago Quinta NormalSantiago Los Cerrillos

64 -10

Paine 58 -10

Alhu 64 -10

La Platina 58 -10

Ro Clarillo 58 -10

Pichilemu 58 -10

HidangoEl Romero

Paredones

58 -10


GranerosParrn

San Fernando58 -10

Machal 64 -10

Ro Cipreses 58 -10

Laguna Torca 58 -10

Quivolgo 64 -10

ConstitucinCureptoChanco

58 -10


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66

Tabla 5.1. Especificaciones del Mapa.

Nmero del sector Estaciones Meteorolgicas PG

Cauquenes 64 -10

Curic General FreireVilches

58 -10

ArmerilloYerbas BuenasParral

64 -10


Concepcin Carriel SurBellavista Universidad Concepcin

58 -10

Chilln Bernardo OHiggins 64 -10


Polcura 58 -10

La zona achurada representa aquellos sectores en los que no se cuenta con ningn tipo de

registro.

Teniendo presente las 24 zonas existentes en el tramo comprendido entre las regiones

Metropolitana y Octava, es posible identificar aquellas Rutas en que se analiz el nivel de trnsito

mediante el parmetro denominado TMDA, con la finalidad de actualizar el ligante asfltico a

usar en esos tramos en particular.

Los nuevos PG para esas Rutas se pueden apreciar en la siguiente tabla.


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Tabla 5.2. Actualizacin del Ligante Asfltico para Rutas analizadas.

SectorRegin N

contreras c

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