Miércoles, 10 Noviembre 2021 00:00

MAPA DE GRADO DE DESEMPEÑO PARA LA ZONA CLIMÁTICA DE LOS VALLES Y LLANOS DE BOLIVIA

RESUMEN 

El presente trabajo contribuye en un paso más para la implementación del sistema SUPERPAVE para  la evaluación y selección de ligante asfáltico en Bolivia, el cual surge como una necesidad de  considerar factores climáticos para el diseño de mezclas asfálticas, ya que el País cuenta con una  gran diversidad de zonas climáticas, debido a la gran diferencia de alturas de una zona a otra, teniendo  una diferencia de altura entre ambas zonas de hasta 1600 metros aproximadamente, con condiciones  climáticas variables los cuales afectan directamente en los pavimentos de las carreteras. El primer paso fue recopilar una base de datos diarios de temperatura del aire de las estaciones  meteorológicas existentes en las zonas de estudio, con un periodo continuo de 20años, para  posteriormente por el sistema de selección y clasificación mediante gráficas de correspondencia se  tengan una base de datos operables. 

Por medio de un software de Sistemas de Información Geográfica se generan mapas de temperaturas  del aire con los datos operables clasificados, seguidamente aplicando los algoritmos del sistema SHRP  y LTPP se desarrolla el mapa de Grado de Desempeño para las dos zonas de estudio que son Los  Valles y Llanos de Bolivia de acuerdo a una división política por provincias. 

INTRODUCCIÓN 

La región en estudio comprende la totalidad de  los Valles y Llanos de Bolivia compuesta por los  departamentos de: Cochabamba, Chuquisaca,  Tarija, Pando, Beni y Santa Cruz. 

Uno de los métodos utilizados para la selección  de ligantes asfálticos de acuerdo al grado de  desempeño es el método Superpave, de interés  para el presente trabajo. 

El primer paso para el empleo del sistema  SUPERPAVE es definir un mapa PG o mapa de  desempeño, que divide un territorio en zonas  climáticas de acuerdo al grado de desempeño  requerido en cada área bajo un nivel de  confianza esperado, para esto se emplean los  algoritmos SHRP y LTPP que transforman la  temperatura estimada del aire en temperatura  que alcanza la superficie del pavimento, en  base a parámetros de longitud y altura nos  permite determinar el grado de desempeño PG  requerido para cada zona climática. 

El grado PG determina un rango de  temperaturas entre las cuales este ligante  asfáltico tendrá un rendimiento óptimo, es decir  alcanzará su periodo de vida útil en las condiciones de serviciabilidad y desgaste o  envejecimientos esperados para los cuales  fueron diseñados, por ejemplo, un PG 64-22  indica que ese asfalto rendirá de forma óptima  de una temperatura máxima de 64 grados  centígrados a una mínima de -22 grados  centígrados. 

Figura 1. Parámetros de grado de desempeño 

Teniendo en cuenta que la nueva normativa de  evaluación de ligantes asfálticos Superpave,  AASHTO M-332 establece que además de  tomar en cuenta factores climáticos para la  selección del ligante asfáltico, se debe  considerar los factores de tráfico en la zona de  estudio, donde se someterá al ligante asfáltico  al ensayo de MSCR (Multi Stress Creep  Recovery) para determinar la recuperación  elástica del asfalto una vez expuestos a la carga  y descarga continua. Debido a esto, es  trascendental tener establecido el factor  climático como primer paso a la nueva  normativa de evaluación de ligantes asfálticos  AASHTO M332. 

METODOLOGÍA 

Datos. - Para el presente proyecto se  recopilaron una base de datos climáticos de un  total de 97 estaciones meteorológicas ubicados  en la zona de los Valles y Llanos de Bolivia, las  cuales deben contar con registros de  temperaturas diarias del aire continua durante  los últimos 20 años (2017). 

La base de datos climáticos recopilados es de  851292 datos en total para las 97 estaciones  proporcionado por el Servicio Nacional de  Meteorología e Hidrología SENAMHI. 

Modelado. - Para modelar los mapas de  temperatura se utilizó un software de sistemas  de información geográfica (GIS), con los datos operables obtenidos anteriormente se modela  los mapas de la temperatura del aire, tanto  máximas como mínimas. 

Para una mayor representación de la  temperatura del aire en la zona de estudio, se  emplearon los valores de los isotermas que  envuelven la zona de estudio, las cuales se  modifican de acuerdo a datos de las estaciones  meteorológicas por las que pasan los  isotermas, de este modo se modela un mapa  que representa de forma más adecuada las  temperaturas del aire. 

Se emplea la aplicación de los algoritmos  Superpave SHRP y LTPP para modelar las  temperaturas del pavimento, teniendo como  datos constantes los diferentes niveles de  confiabilidad y la profundidad del pavimento de  20mm.  

Para el modelado del mapa de temperatura de  pavimento, previamente se obtuvo la  temperatura del aire, la latitud y la desviación  estándar, todo esto en modelos Ráster,  posteriormente se procede al cálculo  empleando los algoritmos de SHRP y LTPP,  para diferentes grados de confiabilidad,  obteniendo un modelado la temperatura de pavimento. 

RESULTADOS 

Se logra modelar un mapa clasificado por su grado de desempeño de los modelos SHRP y  LTPP para diferentes niveles de confiabilidad  como ser 50%, 85% y 98% de acuerdo a una  división política por provincia. 

Figura 2. Mapa PG, modelo SHRP

Figura 3. Mapa PG, modelo LTPP 

Los grados de desempeño a baja temperatura  del pavimento utilizando los modelos SHRP y  LTPP a diferentes niveles de confiabilidad  fueron significativamente diferente, donde la  temperatura mínima determinado por el método 

LTPP llega a ser muy conservador. 

El grado de desempeño para temperaturas  altas que demanda los resultados para ambos  modelos, coinciden con la temperatura máxima  de pavimento de 70ºC. el cual podría  incrementar considerando los factores de  tráfico. 

Se recomienda para un posterior trabajo hacer  un estudio minucioso con las temperaturas  intermedias del pavimento debido al clima  cálido de la zona de los Llanos de Bolivia.

Proyecto de Grado, UAGRM- Ramos Morales Alvaro (2019). Determinación del ligante asfáltico óptimo de acuerdo a su grado  de desempeño para la zona climática de los valles y llanos en Bolivia.

 

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