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Julio/Agosto 2010
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La interfaz vehículo-pavimento

El Comité E17 de ASTM y su trabajo con las normas

Cuando el caucho se encuentra con la carretera -o la pista- allí es donde el comité técnico de ASTM International marca la diferencia en la seguridad. Es una interfaz crítica para la seguridad de las personas que viajan por las carreteras. Es una interfaz crítica para el despegue y el aterrizaje seguros de un avión. Y es una interfaz que ha sido el centro de atención de uno de los comités de ASTM International durante 50 años.

El Comité E17 de ASTM sobre Interfaz pavimento-vehículo ha desarrollado normas para determinar cuan lisas son las superficies de pavimento, cuanto agarre puede lograr un vehículo en una curva o al detenerse. Entre las normas consagradas y de uso más común del grupo hay métodos para medir la resistencia al deslizamiento y el perfil de un vehículo en un camino o de un avión en una pista de aterrizaje. Más recientemente, el Comité E17 ha tenido en cuenta la necesidad de recolectar, comparar y archivar datos acerca del movimiento del tránsito, y ahora ha comenzado a tratar el ruido generado en la interfaz neumático/pavimento.

Una buena interfaz pavimento-vehículo tiene gran importancia, según los miembros del E17. “Ya sea en las carreteras o en los aviones que utilizan pistas de aterrizaje, brinda al público viajero un mejor margen de seguridad, en particular en condiciones climáticas adversas”, explicó Thomas Yager, ingeniero investigador principal retirado de la National Aeronautics and Space Administration, de Hampton, Virginia y miembro de larga data de ASTM.

La conexión carretera-neumático

La conexión crítica entre los neumáticos del vehículo y la carretera pueden probarse y entenderse mejor con las normas del E17. Acerca de este atributo, el actual presidente del E17, Kevin McGhee, dijo: “La capacidad de caracterizar la resistencia al deslizamiento en cualquier dirección es la cosa más esencial que hace el E17 por la seguridad.” McGhee es científico principal asociado en el Departamento de Transporte de Virginia y miembro de ASTM desde 1997.

El Comité E17 define la resistencia al deslizamiento como "la capacidad de una superficie recorrida de evitar la pérdida de tracción de los neumáticos (E867)” y un documento fundamental del E17 normaliza un procedimiento familiar para hacerlo. El ASTM E274, Método de prueba para medir la resistencia al deslizamiento de superficies pavimentadas utilizando un neumático de tamaño completo, detalla cómo medir la resistencia al deslizamiento del pavimento con un medidor bloqueador de rueda y un neumático de prueba especial. "El E274 es una norma que define la operación de ese remolque de arrastre”, agregó Yager. “Es un dispositivo que brinda mediciones puntuales de la fricción a velocidad constante.” El remolque de deslizamiento incluye una manguera con una boquilla con la cual se echa un chorro de agua frente a un neumático de tamaño completo con nervaduras de prueba (E501) o liso (E524) especificado según las características de comportamiento como resistencia a la tracción, módulo, gravedad específica y elongación.

Entonces puede compararse información sobre la fricción del pavimento proveniente de diversos medidores junta con mediciones de textura superficial utilizando otra norma del E17, la E1960, Práctica para calcular el índice internacional de fricción de una superficie de pavimento, que fue desarrollada en el Experimento Internacional de la PIARC (Asociación mundial de caminos) para comparar y armonizar mediciones de textura y resistencia al deslizamiento. J.J. Henry, de Huntingdon, Pensilvania, que es un veterano miembro de ASTM y del E17 y que participó en el trabajo de la PIARC, indicó que el índice fue elaborado para armonizar los dispositivos que miden la fricción en el pavimento mojado. El índice incluye parámetros que informan la fricción húmeda calibrada y la constante de velocidad de la fricción en pavimento húmedo.

El índice permite a los profesionales de las carreteras comparar los caminos internacionalmente. “Ya sea con un medidor de deslizamiento fijo en los Estados Unidos y un bloqueador de rueda en Arabia Saudí y un medidor del coeficiente de fuerza lateral en Alemania, si medimos la textura en cada lugar con los datos de fricción podemos transformar todos los números en el mismo índice, el Índice de Fricción Internacional", dijo Frank Holt, vicepresidente de desarrollo de negocios para Dynatest International, Westland, Michigan, miembro y expresidente del E17. Las comparaciones de los resultados de la fricción pueden llevar a una mejor mezcla de diseños y a reducir los costos de mantenimiento de los caminos.

El comité también es responsable de las normas que caracterizan la rugosidad de un camino, que representa una diferencia en la comodidad al conducir y en última instancia la seguridad. “En un camino rugoso puede perderse el control", explicó Holt, quien agregó que el Banco Mundial, con sede central en Washington, D.C., utiliza la rugosidad como factor en sus decisiones para la financiación de recuperación de pavimentos internacionalmente. Una de las pruebas del E17 para medir la rugosidad es el E1274, Método de prueba para medir la rugosidad del pavimento con un perfilógrafo, un dispositivo con múltiples ruedas que registran los baches en el camino en un determinado tamaño. El E1364, Método de prueba para medir la Rugosidad de los caminos mediante el método del nivel estático se utiliza por lo general para validar otros métodos de medición del perfil. El E17 también especifica los remolques utilizados para medir la respuesta del vehículo a la rugosidad del camino (E1215) y el formato de los datos para los perfiles de pavimento (E2560). Otro medidor de la rugosidad está normalizado en E950/E950M, Método de prueba para medir el perfil longitudinal de las superficies recorridas con una referencia de perfil inercial establecido con un acelerómetro.

Control de pistas de aterrizaje

Debido a que los transbordadores espaciales de los EE. UU. realizan sus vuelos finales este año, los científicos e ingenieros controlarán y volverán a controlar las pistas de aterrizaje para medir la fricción y determinar la condición de la pista. Los procedimientos se basan en normas del E17 tal como el E1859, Método de prueba para las mediciones del coeficiente de fricción entre el neumático y el pavimento utilizando una técnica de deslizamiento variable, que utiliza una serie de mediciones de fuerza de fricción de una rueda de ensayos frenada a medida que se la arrastra sobre una superficie de pavimento.

Las pruebas de fricción en la pista de aterrizaje se toman a 3-5 m de su centro, ascendiendo por un lado y luego hacia abajo por el otro, según Yager, de modo que el software del equipo produzca tres valores que representan cada tercio de la pista. Entonces, los pilotos saben en dónde hay acumulaciones de caucho debido a los aterrizajes previos. Yager indicó, "la acumulación de caucho reduce la textura y por lo tanto el comportamiento de la fricción" y los pilotos pueden planear los aterrizajes según los valores de las mediciones de fricción del vehículo en tierra.

Los ensayos de lectura continuos como el E2340, Método de prueba para medir la resistencia al deslizamiento de los pavimentos y otras superficies transitadas, también brindan una manera de registrar la resistencia al deslizamiento a lo largo de un recorrido y determinar promedios para segmentos de prueba específicos.

El desafío particular del invierno (hielo y nieve) y sus efectos sobre la fricción en al pista de aterrizaje, llevaron a un proyecto plurianual de colaboración entre Transport Canada, la Administración Federal de la Aviación (FAA) de los EE. UU., la NASA y ASTM International: el Programa conjunto de medición de la fricción en las pista de aterrizaje en invierno (Joint Winter Runway Friction Measurement Program). Muchos gobiernos norteamericanos y europeos y grupos de la industria participaron en el trabajo, y miles de ensayos con diversos tipos de equipos y procedimientos llevaron a metodologías para armonizar los resultados. La ASTM E2100, Práctica para calcular el índice internacional de fricción de las pistas de aterrizaje, brinda una herramienta a los operadores de aeropuertos y a la comunidad de la aviación para ayudar a evaluar las condiciones de la pista de aterrizaje.

Henry explicó: "El uso de diferentes tipos de equipo de medición ha causado confusión". Esto es particularmente cierto al reportar las condiciones de la pista, ya que los números de los diferentes dispositivos utilizados en los aeropuertos no tienen la misma escala. El índice internacional de fricción en pistas de aterrizaje es un intento de armonizar el informe."

Para las evaluaciones de mantenimiento de verano, los operadores pueden utilizar la E2666, Práctica para las correlaciones de los valores Mu de los equipo de medición continua para determinar los niveles de mantenimiento a ser utilizados en aeropuertos, que brinda un índice de nivel de fricción unificado para armonizar la salida del dispositivo y así lograr una mejor comprensión por parte de los usuarios.

Yager indicó que la E2666 fue simplemente un paso más en el trabajo de normas sobre fricción en pistas de aterrizaje del E17. Agregó que la FAA solicitó procedimientos para el personal que opera los equipos de medición continua de la fricción, para garantizar que los operadores cuentan con la información necesaria para el mantenimiento de la pista.

El trabajo en curso del E17 sobre normas para ser utilizadas por la industria aérea, las agencias de gobierno y las organizaciones de aviación está enfocado ahora en la WK5710, Guía para las Mediciones de fricción en pista de aterrizaje en aeródromos, que describe los procedimiento de medición utilizados para evaluar las pistas de aterrizaje nuevas, repavimentadas o con la superficie tratada, y puede tener o no tener caucho o contaminantes producidos por el clima en ellas.

Información del tránsito

Un ingeniero de tránsito en carreteras determina el control de tránsito en las intersecciones tal como los tiempos de las señas de tránsito para el movimiento seguro y eficiente de los vehículos, y se realizan estudios de tránsito con este fin así como para el diseño, planificación y análisis del sistema de carreteras. El Subcomité E17.52 del E17 sobre Monitoreo de tránsito desarrolla normas para ayudar a recoger información de tránsito de alta calidad. Por ejemplo, los ingenieros de tránsito pueden utilizar ahora la ASTM E2667-09, Práctica estándar para la Obtención de datos del tránsito en movimiento que gira en intersecciones, para realizar estudios de tránsito.

El fin último es la seguridad y el flujo eficiente de vehículos. "Un uso clave de los datos del tránsito es medir la exposición o el potencial de colisiones de tránsito. Los análisis de accidentes consideran el volumen de tránsito en el lugar y las tasas de colisiones miden la cantidad de colisiones por distancia recorrida por vehículo,” explicó Ralph Gillmann, quien lidera el Equipo de comportamiento del sistema de autopistas, Oficina de información de políticas de carreteras, Administración Federal de Carreteras de los EE. UU., Washington, D.C. Agregó que el uso de estos datos puede servir para mejorar la gestión y las operaciones del transporte.

Los encargados de las carreteras pueden utilizar la ASTM E2300, Especificación para dispositivos de monitoreo del tránsito en carreteras, para ayudar a elegir los equipos según sus necesidades de recolección de datos. La norma presenta los requerimientos de desempeño para ayudar a garantizar que dichos sensores harán el trabajo. Este equipo utiliza un elemento que convierte, por ejemplo, un impulso en un tubo neumático en el pavimento en una señal eléctrica y utiliza componentes electrocutarse para amplificar la señal. La señal luego es procesada y se transforma en datos que cuentan los vehículos en un camino en particular o registran su velocidad, el carril que ocupan y los giran que hacen.

Una nueva norma en desarrollo, la WK25280, Práctica para obtener datos fidedignos de monitoreo del tránsito en carreteras, da un paso más en el proceso para ayudar a manejar la recolección de datos en el campo a través de la evaluación, aceptación, resumen e informe con el fin de garantizar la coherencia y la transparencia.

Otro subcomité del E17, el E17.54 sobre Servicios al usuario de datos archivados, considera el modo de guardar y recuperar datos sobre el tránsito recogidos por sistemas de transporte inteligentes (ITS por sus siglas en inglés). El subcomité brinda pautas con tres normas: la E2259, Guía para archivar y recuperar datos generados por ITS; la E2468, Práctica para metadatos para el respaldo de los sistemas de gestión de datos archivados, y más recientemente, la E2665, Especificación para archivar datos de monitoreo generado por ITS.

Ruido en las carreteras

El Comité E17 está considerando ahora el tema del ruido neumático/pavimento de los vehículos en las carreteras, según indicaron Yager y McGhee, ya que se está tornando en una prioridad alta en algunas comunidades en los EE. UU., en las que se han construido barreras para el sonido que lo desvíen de las áreas residenciales. McGhee destacó que por encima de 35 mph (METRICTK), el ruido proviene de la conexión neumático pavimento. Hay grupos estudiando el diseño de las bandas de rodamiento de los neumáticos y los posibles cambios en la mezcla del pavimento para reducir los niveles de ruido, y el Subcomité E17.43 sobre Medición y evaluación de ruido relacionado con el pavimento está liderando al E17 en cuanto a normas para este sector. Una práctica borrador, laWK26025, Medición del ruido neumático/pavimento utilizando el método Intensidad del Sonido A Bordo (OBSI por sus siglas en inglés), tratará la medición del ruido neumático-pavimento utilizando ese método, que se vale de un grupo de sofisticados micrófonos montados en los neumáticos y una escala logarítmica para simular la audición humana.

Palabras finales

Los diversos intereses profesionales dentro del Comité E17, que se coordina con otros grupos de ASTM International como los Comités C01 sobre Cemento, C09 sobre Concreto y agregados del concreto y F09 sobre Neumáticos, produce normas que son la base de los métodos utilizados por las agencias del gobierno, los aeropuertos, el ejército, los fabricantes de aeronaves, los fabricantes de vehículos, los fabricantes de equipos y los ingenieros consultores. Holt dijo: “Tengo la oportunidad única de ver una gran cantidad de las normas que redactamos implementadas en todo el mundo. Las normas de ASTM son respetadas porque hay un grupo de grandes usuarios que trabajan duro para producir normas de calidad.”

Damos la bienvenida a todos los interesados en participar en el trabajo del Comité E17. La próxima reunión del comité se celebrará del 5 al 8 de diciembre en Nueva Orleans, Lousiana. Para obtener más información, contacte a Daniel Smith, gerente de personal del E17, ASTM International (teléfono: 610-832-9727).