Adherencia en pavimentos flexibles
25
ADHERENCIA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES IBAGUÉ ‐ 2011 DAINOBER ESTEBAN TRUJILLO JOHN FREDDY CARO SOLER UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ASIGNATURA PAVIMENTOS IBAGUÉ 2011
Transcript of Adherencia en pavimentos flexibles
ADHERENCIA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES
IBAGUÉ ‐ 2011
DAINOBER ESTEBAN TRUJILLO
JOHN FREDDY CARO SOLER
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
ASIGNATURA PAVIMENTOS
IBAGUÉ
2011
ii
ADHERENCIA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES
IBAGUÉ ‐ 2011
DAINOBER ESTEBAN TRUJILLO
JOHN FREDDY CARO SOLER
Trabajo Primer Corte
ASIGNATURA PAVIMENTOS
Ingeniero: OSCAR ANDRES OVIEDO VERA
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
ASIGNATURA PAVIMENTOS
IBAGUÉ
2011
iii
TABLA DE CONTENIDO
TABLA DE CONTENIDO _____________________________________________________ iii
LISTA DE TABLAS _________________________________________________________ iv
LISTA DE FIGURAS ________________________________________________________ v
1. INTRODUCCION _____________________________________________________ 6
2. FACTORES QUE AFECTAN A LA ADHERENCIA DEL NEUMÁTICO AL PAVIMENTO __ 7
a. SUPERFICIE DEL PAVIMENTO _________________________________________________ 7
Condición geométrica ________________________________________________________________ 7
Naturaleza del árido _________________________________________________________________ 7
Cantidad de asfalto __________________________________________________________________ 8
Textura Superficial ___________________________________________________________________ 8
Presencia de agua en el Pavimento _____________________________________________________ 9
Presencia de contaminantes __________________________________________________________ 10
3. VARIABLES ASOCIADAS A LA PROVISION DE SEGURIDAD EN PAVIMENTOS. ____ 11
a. LA TEXTURA ______________________________________________________________ 11
b. LA RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO __________________________________________ 12
c. LA FRICCIÓN ______________________________________________________________ 13
d. LA FACTORES QUE DETERMINAN LA VARIABILIDAD DE LA FRICCIÓN ________________ 14
e. MEDICION DE INDICADORES _________________________________________________ 15
Equipos y Especificaciones de Ensayes __________________________________________________ 16
Medición de Textura: ________________________________________________________________ 17
4. TRÁNSITO _________________________________________________________ 18
a. VELOCIDAD DEL VEHICULO __________________________________________________ 18
Clasificación de la vía y peso del vehículo _______________________________________________ 18
Neumáticos _______________________________________________________________________ 18
Presión de Inflado __________________________________________________________________ 18
Tipo de neumático __________________________________________________________________ 19
5. CONCLUSIONES ____________________________________________________ 24
6. BIBLIOGRAFIA ______________________________________________________ 25
iv
LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Factores que afectan el factor de fricción (Lees, 1978 y Kennedy et al, 1990). ................................. 15
Tabla 2: Indicadores de Textura y fricción ........................................................................................................ 16
Tabla 3: Equipos de medición de Textura (PIARC, 1995; ASTM, 1997). ........................................................... 16
Tabla 4: Características Generales de Equipos de medición de Fricción (PIARC, 1995; ASTM, 1997; Wallman
et al, 2001). ....................................................................................................................................................... 17
v
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Clasificación del perfil según AIPCR ..................................................................................................... 8
Figura 2: Contacto entre el neumático y el pavimento mojado ......................................................................... 9
Figura 3: Tipos de Textura de un pavimento (PIARC, 1995; Highways Agency, 1999a). .................................. 12
Figura 4: Fricción en Función de la proporción de traslación sin rotación (Lamm et al, 1999). ....................... 12
Figura 5: Diagrama Vectorial de Fuerza de Fricción (Adaptado de OCDE, 1984). .......................................... 13
Figura 6: Inscripciones y características de los tipos de neumáticos. .............................................................. 19
6
1. INTRODUCCION
Una de las principales características que debe cumplir un pavimento, se refiere a disponer de una superficie
que asegure una buena adherencia con los neumáticos en todo instante y especialmente en zonas de
frenado , curvas y cuando el pavimento se encuentra mojado, lo cual es fundamental para la seguridad de
los usuarios.
Esta adherencia pavimento neumático o resistencia al deslizamiento va disminuyendo en el tiempo por
efecto del pulimiento causado por el tránsito, llegando a constituirse en un importante indicador del
comportamiento del pavimento. Un parámetro importante en la adherencia es el coeficiente de fricción.
Este coeficiente se puede cuantificar físicamente mediante un factor que resulta de la relación entre la
fuerza de fricción desarrollada en la interface de un neumático impedido de rodar con el pavimento y el
peso sobre el neumático. Debido a la importante influencia del agua en esta propiedad, los distintos
métodos han optado por normalizar los ensayos en condiciones de pavimento mojado, velocidad y tipo de
neumáticos (HRB, 1972).
Existen distintos procedimientos de ensayos para determinar la resistencia al deslizamiento.
Dentro de los más conocidos a nivel internacional se encuentran: el SCRIM, Mu Meter y Grip Tester para
mediciones continúas de alto rendimiento; y el Péndulo TRRL para medidas puntuales de bajo rendimiento.
Estos dispositivos en general sirven para caracterizar la resistencia al deslizamiento a medianas velocidades
(50 km/hr).
7
2. FACTORES QUE AFECTAN A LA ADHERENCIA DEL
NEUMÁTICO AL PAVIMENTO
Cuando uno se pregunta cuáles deben ser las propiedades principales para que un pavimento sea
considerado seguro, una de las primeras ideas es que posea una buena adherencia con los neumáticos.
Esto es importante a lo largo de toda la superficie del pavimento, sobretodo en zonas de frenado, curvas o
donde exista presencia de agua. Sin embargo esta adherencia no depende únicamente del pavimento, sino
también de las características del tránsito y del clima.
Los factores más importantes que afectan la adherencia entre el neumático y el pavimento son los
siguientes:
En la superficie del pavimento: como la condición geométrica, la naturaleza del árido, la cantidad de asfalto,
la textura superficial, la presencia de agua en el pavimento, la presencia de contaminantes (polvo, caucho),
entre otros.
En el tránsito, como la velocidad del vehículo, la clasificación de la vía y del peso de los vehículos y los
neumáticos.
En el clima, como la variación de la temperatura.
a. SUPERFICIE DEL PAVIMENTO
CONDICIÓN GEOMÉTRICA
La fricción de un pavimento está distribuida en sentido longitudinal y transversal. Por tal motivo se debe
tener cuidado con la adherencia en muchos puntos de la superficie del pavimento.
Al momento del diseño geométrico de la vía se toma en cuenta este problema, asumiendo un factor de
fricción admisible que representa a la fuerza de fricción con respecto a la velocidad.
NATURALEZA DEL ÁRIDO
El desgaste y el pulimento que afectan directamente a la adherencia entre el neumático y el pavimento se
deben a la naturaleza y forma del árido. Los agregados que tienen superficies lisas pueden ser recubiertos
con una película de asfalto, pero la película se adherirá de modo más efectivo a superficies rugosas.
8
Las gravas naturales, tales como las de río, generalmente tienen una textura superficial lisa, partículas
redondeadas y generalmente tienen baja resistencia al pulido.
Las gravas trituradas producen frecuentemente una textura superficial rugosa al cambiar la forma de las
partículas.
La resistencia al desgaste de un agregado depende de la rigidez, debiendo estar constituida por minerales de
cierta dureza. Una mezcla de componentes duros con suaves es lo más adecuado.
CANTIDAD DE ASFALTO
El exceso de asfalto disminuirá el roce entre el neumático y el pavimento al ocasionar exudación del mismo.
TEXTURA SUPERFICIAL
La textura superficial es la característica geométrica de la superficie de rodado formada por áridos y asfalto
en unión. Se define como “la geometría más fina del perfil longitudinal de una carretera” (Archútegi et al,
1996)1.
Es una característica que debe tener la carpeta de rodadura para alcanzar un nivel de seguridad en su
resistencia al patinaje ya sea al momento del frenado, controlando al vehículo en zona de curvas o en
distintas maniobras que el conductor se vea obligado a realizar. Según la AIPCR (1995) la textura superficial
se clasifica en Megatextura, Macrotextura y Microtextura, que dependen de la longitud de onda.
FIGURA 1: CLASIFICACIÓN DEL PERFIL SEGÚN AIPCR
1 ACHUTEGUI, F CRESPO DEL RÍO, R SÁNCHEZ, B Y SÁNCHEZ, I. “LA MEDIDA DE LA RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO Y DE LA
TEXTURA. PANORÁMICA INTERNACIONAL”. RUTAS, (53), 21 ‐ 29. ESPAÑA.1996.
9
PRESENCIA DE AGUA EN EL PAVIMENTO
Cuando el pavimento se encuentra seco, la superficie de contacto entre el neumático y el pavimento es
mucho mayor que cuando una superficie tiene presencia de agua. Las condiciones existentes en la superficie
de contacto entre el neumático y el pavimento mojado es la siguiente:
FIGURA 2: CONTACTO ENTRE EL NEUMÁTICO Y EL PAVIMENTO MOJADO
Como se aprecia en la figura 2 la superficie de contacto entre el neumático y el pavimento se divide en tres
zonas:
Zona 1: El agua es evacuada progresivamente por los dibujos de la goma y por la macrotextura del
pavimento, la fricción es prácticamente nula.
Zona 2: Es esta parte queda una cantidad de agua a evacuar y el neumático empieza a tener contacto con las
irregularidades del pavimento.
Zona 3: El neumático está en contacto seco, la adherencia está desarrollada en esta verdadera zona de
contacto.
Al aumentar el espesor de la película de agua, la zona 3 se vería disminuida, aumenta la zona 1 y por tanto
se reduce la adherencia.
Para que el agua se pueda eliminar con una mayor rapidez que la que podría evacuar el dibujo del
neumático se requiere de una macrotextura gruesa.
10
En la zona 3 y parte de la zona 2 se requiere de una microtextura áspera de tal manera que logre atravesar la
película delgada de agua y produzca puntos secos de contacto. El hidroplaneo es conocido como la pérdida
de control de un conductor debido al espesor de la película de agua que se encuentra la calzada debido a
que los neumáticos pierden contacto con la superficie del pavimento. Esto se debe principalmente a la
presencia de texturas muy finas que no dan tiempo de evacuar el pavimento. El hidroplaneo es una de las
características que más pueden afectar a los usuarios, ésta depende principalmente de:
‐ La velocidad y el peso del vehículo,
‐ Las características y estado de los neumáticos,
‐ La macrotextura del pavimento y de espesor del agua sobre elpavimento.
PRESENCIA DE CONTAMINANTES
La presencia de mucho polvo o tierra hará que la porosidad que presenta el pavimento se termine, por lo
que la adherencia entre el neumático y el pavimento se verá disminuida. Por otro lado, si hubiera presencia
de caucho sobre el pavimento hará que se pierda adherencia también.
11
3. VARIABLES ASOCIADAS A LA PROVISION DE SEGURIDAD EN
PAVIMENTOS.
El tratamiento de las variables que se relacionan con la seguridad vial en la gestión de pavimentos es
complejo, debido a que no solo intervienen las propiedades superficiales del pavimento, sino que además la
resultante de la interacción del pavimento con el neumático de los vehículos. Debido a esto, es necesario
considerar en su conjunto las tres variables que determinan la oferta de seguridad de un pavimento:
Textura, Resistencia al Deslizamiento y Fricción.
a. LA TEXTURA
La Textura es una propiedad física del pavimento. Se define como “la geometría más fina del perfil
longitudinal de una carretera” (Achútegi et al, 1996). Se clasifica según la PIARC2 (1995) en Megatextura,
Macrotextura y Microtextura de acuerdo a su longitud de onda y frecuencia espacial (ver Figura 3).
La Megatextura, corresponde a la mayor longitud de onda. En general se encuentra más cercana a la
rugosidad. Usualmente no es considerada una variable significativa en la provisión de seguridad (Descornet,
1989)3.
La Macrotextura, proporciona los intersticios necesarios para el escurrimiento del agua por el pavimento, de
modo tal que la película de agua que sirve de fase entre el neumático y el pavimento, mantenga un cierto
espesor que permita el contacto entre neumático y pavimento (Highways Agency, 1999a).
La Microtextura proporciona el contacto directo entre el neumático y el pavimento y por tanto está
directamente asociada a la resistencia al deslizamiento (Achútegi et al, 1996; Tighe et al 2000). Depende
exclusivamente de las características del agregado y de su susceptibilidad al desgaste producido por el
contacto con el neumático.
En la Figura 3, se esquematizan las características geométricas de la textura, las longitudes de onda
asociadas a cada tipo y combinaciones de micro y macrotextura que pueden aplicarse aun pavimento.
2 PIARC. “EXPERIMENTO INTERNACIONAL AIPRC DE COMPARACIÓN Y ARMONIZACIÓN DE LAS MEDIDAS DE TEXTURA Y
RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO”. COMITÉ TÉCNICO C.1. FRANCIA. 1995.
3 DESCORNET, G. “A CRITERION FOR OPTIMIZING SURFACE CHARACTERISTICS”. TRANSPORTATION RESEARCHRECORD 1215.
173 – 177. ESTADOS UNIDOS. 1989.
12
FIGURA 3: TIPOS DE TEXTURA DE UN PAVIMENTO (PIARC, 1995; HIGHWAYS AGENCY, 1999A).
b. LA RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO
La resistencia al deslizamiento (Skid Resistance), puede definirse como la fuerza desarrollada cuando un
neumático está impedido de deslizar por una superficie. Como concepto, representa la interacción entre el
neumático de un automóvil y el pavimento, sin considerar la demanda de fricción producto de las
aceleraciones tangenciales y/o transversales a las que se ve sometido un automóvil. Es un concepto que
describe el fenómeno a nivel local. En la Figura 4, se muestra la forma característica de la variación de la
resistencia al deslizamiento durante el proceso de frenado.
FIGURA 4: FRICCIÓN EN FUNCIÓN DE LA PROPORCIÓN DE TRASLACIÓN SIN ROTACIÓN (LAMM ET AL, 1999)4.
4 LAMM, R PSARIANOS, B Y MAILAENDER, T. “HIGHWAY DESIGN AND TRAFFIC SAFETY ENGINEERINGHANDBOOK”. 1ST
EDITION. MCGRAW HILL. ESTADOS UNIDOS. 1999.
fMAX: Valor máximo de fricción. Corresponde
al valor disponible en condiciones extremas
de conducción.
fG: Es el valor que corresponde a la
resistencia al deslizamiento que se produce
cuando existe traslación sin rotación (Wheel
slip).
13
El fenómeno de la resistencia al desplazamiento y deslizamiento involucra siempre al menos a dos cuerpos
insertos dentro de un medio. Físicamente, ésta interacción toma sentido en un estado de movimiento
relativo entre ambos cuerpos, surgiendo entonces un cuarto aspecto a considerar en el análisis: la velocidad
de circulación. La relación entre estos factores, determinará si los neumáticos del automóvil rotan y se
trasladan, rotan, o sólo se trasladan (se deslizan). De estos factores, es más factible que sean controlados
aquellos asociados al tipo de neumático y a las características del pavimento. Dado que el tipo de neumático
es un aspecto asociado a la tecnología del automóvil, la atención se centra en las características del
pavimento que determinan la oferta de fricción.
c. LA FRICCIÓN
La fricción como fenómeno físico posee la misma definición que la resistencia al deslizamiento. Sin embargo,
se constituye en una extensión de esta última al considerar el proceso de conducción y el efecto combinado
de las aceleraciones tangencial y longitudinal a la que está sometido un automóvil al circular por una
carretera. Esta descrita a través del coeficiente de fricción (o factor de fricción), medido como la razón entre
la fuerza de fricción y una fuerza normal originada por el peso.
La fuerza de fricción tiende a impedir el movimiento del vehículo llegando a un valor máximo
correspondiente a: F ≤!FMAX = fM x Q; En donde FMAX es la fuerza de fricción máxima, expresada como el
producto del coeficiente de fricción máxima (fM) por el peso (Q) del vehículo. En un plano horizontal, la
fuerza de fricción F puede expresarse en términos vectoriales como se muestra en Figura 5.
FIGURA 5: DIAGRAMA VECTORIAL DE FUERZA DE FRICCIÓN (ADAPTADO DE OCDE, 1984)5.
La fricción total en el plano horizontal resulta de la distribución entre los cuadrados de las fricciones en
sentido radial y tangencial. Este resultado muestra que un vehículo que se desplaza por un eje arbitrario,
demandará en cada punto de su trayectoria una cantidad de fricción lateral y tangencial, las cuales
5 OCDE “SKID RESISTENCE”. ROAD SURFACE CHARACTERISTICS: THEIR INTERACTION AND THEIR OPTIMISATION.ROAD
TRANSPORT RESEARCH. 16 – 53. ESTADOS UNIDOS. 1984.
14
combinadas deben ser inferiores a un valor máximo que resulta de la interacción neumático ‐ pavimento
bajo ciertas condiciones. Una expresión que da una mejor estimación de la relación entre los coeficientes de
fricción es la relación elíptica de Krempel (Lamm et al, 1999). Dicha relación expresa que la reserva de
fricción del pavimento está distribuida en los sentidos radial y transversal.
Ec. 1
Debido a la dificultad de cálculo de fRMAX, usualmente se estima en forma indirecta, asumiendo
proporcionalidad con la fricción transversal. La relación expresada en la ecuación 1, es el fundamento
teórico del análisis y selección de valores de fricción para el diseño geométrico, específicamente para la
aplicación del modelo de distancia de visibilidad de parada (asociado a fricción longitudinal) y al de
estabilidad dinámica (asociado a fricción tangencial).
En el diseño geométrico, se asume un factor de fricción admisible que representa el efecto de la fuerza de
fricción con respecto a la velocidad. Como hipótesis, se asume que éste es invariante en el tiempo e
independiente del pavimento. Esta hipótesis si bien simplifica el problema, en el proceso de conducción
puede inducir al usuario a percibir erróneamente las aceleraciones laterales, lo cual se traduce en un
aumento del riesgo de accidentes o incidentes, dada la sensibilidad de los conductor de no ‐ diseño a la
fricción lateral en curvas horizontales (Dimitropolus et al, 1998)6.
El factor a emplear en el diseño debe por un lado considerar las características superficiales del pavimento y
por otro asegurar una reserva de fricción de modo que en los sentidos radial y tangencial no se produzca
deslizamiento por falta de fricción. Esta última consideración, se fundamenta en la expresión de Krempel
(Ecuación 1) y es válida tanto para estimar valores de fricción máxima, como para especificar valores para el
diseño.
d. LA FACTORES QUE DETERMINAN LA VARIABILIDAD DE LA
FRICCIÓN
La fricción varía a lo largo de la vida útil o de diseño de un pavimento. Entre los aspectos que determinan
esta variabilidad se cuentan el tipo de pavimento, características de los agregados, humedad del pavimento,
estado y tipo de neumáticos, velocidad, peso del vehículo, presencia de contaminantes, condición
geométrica, las variaciones estacionales del clima, nivel de precipitaciones, entre otras (Lees, 1978; Kennedy
et al, 1990; Hass et al, 1994; Highways Agency, 1999a)7. Estos factores condicionan las variaciones de las
características superficiales del pavimento en diferentes ventanas de tiempo, lo cual debe ser considerado al
implementar procesos de medición. En la Tabla 1, se muestra una síntesis del efecto de algunas de las
variables citadas sobre el valor del factor de fricción.
6 DIMITROPOLUS, I Y KANELLAIDIS, G. “HIGHWAY GEOMETRIC DESIGN: THE ISSUE OF DRIVING BEHAVIOURVARIABILITY”. 1ST
INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON HIGHWAY GEOMETRIC DESIGN. 41 – 1. AGOSTO/SEPTIEMBRE 1995. BOSTON. 1998. 7 HIGHWAYS AGENCY. “DESIGN MANUAL FOR ROADS AND BRIDGES“. HD 36/99. 1999A.
15
TABLA 1: FACTORES QUE AFECTAN EL FACTOR DE FRICCIÓN (LEES8, 1978 Y KENNEDY ET AL, 19909).
e. MEDICION DE INDICADORES
En el proceso de medición se debe considerar la naturaleza de las variables a medir: Por un lado, que la
textura de un pavimento es una propiedad física del mismo y, como tal, puede ser medida mediante un
proceso estandarizado que garantice la repetibilidad de la medición. Por otro, la resistencia al deslizamiento
y la fricción son un fenómeno físico en el que interactúan tres elementos: las propiedades físicas del
pavimento, una interface o medio y el vehículo. Por lo tanto, la variabilidad temporal y espacial del
pavimento, el trazado y el proceso de conducción mismo deben ser considerados, con el fin de obtener un
índice representativo de un segmento de un camino o carretera y para alguno de los propósitos antes
señalados. En la Tabla 2, se presenta una descripción de indicadores asociados a cada tipo de variable.
En cada caso, los indicadores son estimados en función del equipo que se utilice para medirlos. Por lo tanto,
es necesario que en cada caso exista una condición estándar de experimentación que permita realizar
mediciones precisas, estadísticamente hablando.
Otro aspecto necesario de considerar es la variabilidad temporal y espacial de los indicadores. Es necesario
definir un tamaño muestral que permita identificar sitios de medición, frecuencia de medición y longitud de
sitios de medición, tal que exista representatividad estadística de los datos y, a la vez, que permita describir
claramente el fenómeno que se está analizando. Estos aspectos se analizan a continuación.
8 LEES, G. “SKID RESISTENCE OF BITUMINOUS AND CONCRETE SURFACING”. CHAPTER 6. PELL, P (ED). DEVELOPMENTS IN
HIGHWAY PAVEMENTS ENGINEERING. 219 – 285. 1ST EDITION. APPLIEDSCIENCE. LONDON. 1978. 9 KENNEDY, C YOUNG, A Y BUTLER, I. “MEASUREMENT OF SKIDDING RESISTENCE AND SURFACE TEXTUREAND THE USE OF
RESULTS IN THE UNITED KINGDOM”. MEYER, W Y REICHERT, J (EDS.) FIRSTINTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SURFACE
CHARACTERISTICS ASTM STP 1031. 505 – 511. JUNE1988. PHILADELPHIA. ESTADOS UNIDOS. 1990.
16
TABLA 2: INDICADORES DE TEXTURA Y FRICCIÓN
FUENTE: DOCUMENTO ANTECEDENTES PARA LA INSPECCION Y DISEÑO DE ESPECIFICACIONES DE TEXTURA,
RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO Y FRICCION EN PAVIMENTOS
EQUIPOS Y ESPECIFICACIONES DE ENSAYES
Las técnicas de medición de los indicadores resumidos en Tabla 3, están asociadas al tipo de equipo
empleado. La textura puede medirse mediante métodos volumétricos o perfilométricos, en tanto que la
resistencia al deslizamiento y la fricción, requieren el uso de equipos que permitan reflejar las condiciones
de interacción en presencia y ausencia de aceleraciones laterales.
TABLA 3: EQUIPOS DE MEDICIÓN DE TEXTURA (PIARC, 1995; ASTM, 1997).
FUENTE: DOCUMENTO ANTECEDENTES PARA LA INSPECCION Y DISEÑO DE ESPECIFICACIONES DE TEXTURA, RESISTENCIA AL
DESLIZAMIENTO Y FRICCION EN PAVIMENTOS
17
MEDICIÓN DE TEXTURA:
La microtextura puede medirse mediante dos técnicas. Una mediante el Péndulo Británico o SRT (Skid
Resistence Tester) o mediante técnicas de procesamiento de imágenes. La macrotextura púede estimarse
aplicando métodos de tipo: (a) Volumétrico como el Método de la Mancha de Arena, regulado por la norma
ASTM E965; (b) Métodos indirectos, basados en el uso de perfilómetros; (c) Medición directa, basada en
equipos móviles o estacionarios de medición de textura tales como el equipo MTM (Mini Texture Meter). En
Tabla 4, se muestra un resumen de las técnicas y/o equipos de medición, el principio de medida, y la norma
asociada al ensaye.
MEDICIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN LONGITUDINAL
Los equipos de medición de este indicador se basan en el principio de bloque de rueda sin esviaje. La
estimación puede realizarse en forma directa utilizando equipos del mismo tipo de los empleados para la
medición de fricción transversal. También se puede medir en forma indirecta mediante la estimación del
factor de arrastre, que corresponde a la razón entre la deceleración máxima de frenado y la aceleración de
gravedad. El valor obtenido, la constante de frenado, refleja el valor de fricción longitudinal requerida para
un bloque del 100 % de rueda, justo en el instante en que comienza el deslizamiento.
MEDICIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN TRANSVERSAL
Los equipos para medir la resistencia al deslizamiento está basado en el principio de bloqueo de rueda. El
valor del coeficiente se estima como el 15 % del valor máximo de coeficiente de frenado. La medición de
fricción transversal, se aplica considerando una rueda bloqueada esviada entre 15 y 20 grados respecto del
eje de desplazamiento, de modo tal que el coeficiente de fricción sea cercano al valor máximo.
Estos principios son los aplicados en equipos tales como SCRIM, MU – Meter y GRIP Tester, que permiten
medir a una velocidad entre 20 y 140 Km./h. En Tabla 4 se muestran las características generales de estos
equipos.
TABLA 4: CARACTERÍSTICAS GENERALES DE EQUIPOS DE MEDICIÓN DE FRICCIÓN (PIARC, 1995; ASTM, 1997; WALLMAN ET AL,
2001).
FUENTE: DOCUMENTO ANTECEDENTES PARA LA INSPECCION Y DISEÑO DE ESPECIFICACIONES DE TEXTURA,
RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO Y FRICCION EN PAVIMENTOS
18
4. TRÁNSITO
a. VELOCIDAD DEL VEHICULO
A medida que la velocidad aumenta existe la tendencia a una disminución del rozamiento debido a que
disminuye el área de contacto entre el neumático y el pavimento.
CLASIFICACIÓN DE LA VÍA Y PESO DEL VEHÍCULO
Esto está relacionado con la categoría de la vía. El tipo y volumen de tráfico que circule por la vía influirá en
el desgaste del pavimento. Mientras mayor sea la carga, mayor será el desgaste del pavimento y por ende,
las características adecuadas para una textura superficial correcta, disminuirán.
NEUMÁTICOS
Los neumáticos de un automóvil, y el aire que los llena constituyen el único contacto con el pavimento.
Dado que el tipo de neumático es un aspecto asociado a la tecnología del automóvil, en el presente trabajo
sólo se mencionarán sus características principales y algunos tipos de neumáticos especialmente diseñados
para evacuar el agua y resistir el deslizamiento.
PRESIÓN DE INFLADO
La presión de inflado de los neumáticos depende de las especificaciones dadas en cada automóvil. Son muy
pocos los usuarios que utilizan correctamente la presión de inflado y siempre tienden a inflar más la llanta
de lo especificado. Este es un problema muy grave ya que la fricción entre la superficie del neumático y la
superficie del pavimento disminuirá si el neumático posee una gran presión de inflado debido a que habrá
menor área de contacto.
Por este motivo, para que haya una adecuada adherencia neumático – pavimento, es de vital importancia
que las autoridades creen conciencia de ello y regulen el tema.
19
TIPO DE NEUMÁTICO
Los neumáticos lisos tendrán menor adherencia con el pavimento que los neumáticos con dibujos ya que los
neumáticos con dibujos hacen que el agua evacue más rápido sobre la superficie de contacto.
El tipo de neumático es importante ya que son los encargados de asegurar la adherencia y la amortización
de las imperfecciones del pavimento, siendo fundamentales para la seguridad.
Todos los neumáticos vienen con unas inscripciones grabadas. Estas definen gran parte de sus
características, las cuales generalmente son:
FIGURA 6: INSCRIPCIONES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS TIPOS DE NEUMÁTICOS.
P: Pasajero (automóvil de turismo). Si aparece LT se trata de un vehículo de carga ligero (light truck).
215: Ancho del neumático (mm). Se mide con la presión máxima de inflado y sin carga alguna.
65: Neumático radial. Si aparece B significa que esta construido con capas circulares. Si aparece D está
construido en forma diagonal.
15: Diámetro de la llanta (pulg.)
Para darnos una idea de cómo deben ser los dibujos adecuados para una buena adherencia de los
neumáticos con el pavimento a continuación se presentarán los tipos de neumáticos de la empresa
Goodyear diseñados específicamente para obtener esta característica.10
10 CFR. CATÁLOGOS GOODYEAR: 2003
20
LLANTAS PARA AUTOMÓVIL CONVENCIONAL Y RADIAL.
GPS2
Neumático con gran poder de agarre y reducción de hidroplaneo en pistas mojadas. Su construcción sistema
“envelope” fortalece el costado y ofrece resistencia a impactos.
GPS3 SPORT
Neumático radial con un agresivo diseño de tres canales longitudinales formando 4 ribs ligados radialmente
con bloques orientados a la zona de los hombros cuyos canales terminan en la zona alta de los costados,
incorpora además el nuevo concepto exclusivo de Goodyear denominado BUBBLE BLADE, que permite vía
las burbujas cóncavas y convexas conectar los bloques para un mejor agarre.
GT70
21
Neumático que permite mayor confort y agarre con las pistas, de buen desempeño en superficies mojadas,
debido a la conexión de los canales centrales y los bloques direccionados en la zona de los hombros.
LLANTAS HIGH PERFORMANCE:
EAGLE F1 GSD3
Excelente diseño Ultra High Performance que combina su alto desempeño a un exclusivo estilo de
neumático para los vehículos más modernos y deportivos del mundo automovilístico. El diseño
unidireccional con canales alargados en forma de “V” garantiza un drenaje eficaz de agua, excelente frenada
en piso mojado.
22
EAGLE NCT5
Las nervaduras transversales mejoradas y hombros en forma de bloques dan un mejor agarre a la pista para
un mejor control. Las nervaduras longitudinales dispersan el agua, previniendo el hidroplaneo.
EAGLE NCT3
Sus amplios surcos circunferenciales le otorgan una excelente resistencia al hidroplaneo y una rápida
respuesta al volante debido a sus canales centrales en su banda de rodamiento.
23
LLANTAS PARA CAMIÓN:
G358/LHS
Su banda de rodamiento con láminas (siping) da una mejor tracción en pisos mojados y su diseño con surcos
profundos permite un mayor kilometraje y menor costo por kilómetro.
TRAILERA CT‐217
Las barras transversales de gran profundidad dan un gran agarre e inmejorable tracción. Tiene un diseño
mixto de surcos longitudinales, para uso en cualquier posición y es apropiado para ser usado en carretera.
24
5. CONCLUSIONES
El factor más importante que afecta a la resistencia al deslizamiento entre el neumático y el
pavimento es la textura superficial. Si existe una adecuada textura superficial significa que puede
combatir a los demás factores que la afectan.
Para poder tener una idea de los resultados de los diferentes ensayos alrededor del mundo, es
necesario estudiar el Índice de Fricción Internacional, ya que éste armoniza y se puede comparar
sus resultados.
Es importante conocer las normas internacionales para evaluar la textura superficial, ya que la
experiencia permite tener una idea de cómo evalúan en otros países este tema.
25
6. BIBLIOGRAFIA
1. AEPO INGENIEROS CONSULTORES. 2003. Introducción a la auscultación de
Firmes (http://www.aepo.es/ausc/publ/auscultacion.pdf )
2. AEPO INGENIEROS CONSULTORES. 2003.
(http://www.aepo.es/ausc/ejem/pre.pdf)
3. CRESPO, Ramón. 1999. Jornadas sobre la calidad en el proyecto y la construcción
de carreteras. Barcelona: AEPO Ingenieros Consultores.
(http://www.aepo.es/ausc/publ/calidad.pdf)
4. DE SOLMINHAC, Hernán y ECHAVEGUREN, Tomás. 2003. Antecedentes para la
inspección y diseño de especificaciones de textura, resistencia al deslizamiento y
fricción en pavimentos.
http://www.udec.cl/~provial/trabajos_pdf/35HernandeSolminihacResistenciaad
eslizamiento.pdf
5. MASTRAD: QUALITY AND TEST SYSTEM. 2003
(http://www.mastrad.com/griptest.htm )
6. ROCO, Víctor; FUENTES, Claudio y VALVERDE, Sergio. 2003. Evaluación de la
resistencia al deslizamiento en pavimentos chilenos
(http://www.udec.cl/~provial/trabajos_pdf/33VictorRocoResistenciaDeslizamien
to.pdf)
