Del pavimento diseñado al pavimento construido

Paul Garnica Anguas

Diez recomendaciones para que las especificaciones hablen el mismo idioma que el diseño

En el blog anterior planteamos una afirmación deliberadamente incómoda:

La carretera nunca lee la memoria de cálculo.

Podemos realizar un extraordinario diseño mecanicista, calcular esfuerzos y deformaciones, establecer módulos para cada capa y estimar una vida estructural de veinte o treinta años.

Pero el pavimento no responderá a los números escritos en nuestra memoria.

Responderá a lo que realmente construyamos.

Por eso quisiera avanzar ahora hacia una pregunta mucho más práctica:

¿Qué tendríamos que hacer para que el pavimento que diseñamos se parezca realmente al que construimos?

Mi respuesta es sencilla de expresar, aunque bastante más difícil de implementar:

Tenemos que cerrar el ciclo entre diseño, especificaciones, construcción, verificación y aceptación.

Y para conseguirlo necesitamos evolucionar gradualmente desde especificaciones basadas predominantemente en materiales y procedimientos hacia especificaciones orientadas al desempeño.

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1. Empezar por identificar las hipótesis estructurales que no podemos perder

Antes de redactar una especificación deberíamos preguntarnos:

¿Qué propiedades de esta capa son indispensables para que el diseño funcione?

Si nuestro análisis supone:

• 3,000 MPa para la mezcla asfáltica;

• 300 MPa para la base;

• 200 MPa para la subbase;

• 100 MPa para la subrasante;

esos números no deberían desaparecer cuando termina el diseño.

Deberían convertirse en objetivos verificables de desempeño, considerando naturalmente que los materiales son variables y que un módulo no es necesariamente una constante única e inmutable.

La especificación debería establecer la conexión:

parámetro de diseño → propiedad requerida → variable constructiva que la controla → método de verificación → criterio de aceptación.

Ese es el primer puente entre el modelo y la carretera.

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2. No eliminar las especificaciones tradicionales: complementarlas

Aquí conviene evitar otro extremo.

Una especificación por desempeño no significa abandonar:

• granulometría;

• plasticidad;

• equivalente de arena;

• desgaste Los Ángeles;

• contenido de asfalto;

• densidad;

• compactación;

• temperatura;

• espesores.

Todos estos controles siguen siendo importantes.

Pero debemos reconocer su verdadera función.

En muchos casos son indicadores indirectos de aquello que realmente queremos conseguir.

Por ejemplo:

100 % de compactación no es el objetivo estructural final.

Lo que buscamos es una capa:

• suficientemente rígida;

• uniforme;

• estable;

• durable;

• poco susceptible a humedad;

• capaz de desarrollar el comportamiento supuesto en el diseño.

La compactación es un medio.

El desempeño es el objetivo.

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3. En la subrasante: dejar de conformarnos con el CBR

Probablemente uno de los ejemplos más claros sea la subrasante.

Podemos especificar:

CBR ≥ 5 %

y

compactación ≥ 95 %.

Pero si el diseño mecanicista utilizó un determinado módulo resiliente, deberíamos preguntarnos:

¿Qué evidencia tenemos de que esa subrasante realmente desarrollará ese comportamiento?

El propio capítulo plantea el caso de una subrasante que cumple CBR y compactación pero carece incluso de especificaciones sobre control de humedad.

Una especificación más orientada al desempeño debería considerar, según la importancia del proyecto:

• humedad de compactación;

• variabilidad espacial;

• capacidad de soporte;

• sensibilidad a humedad;

• rigidez esperada;

• uniformidad de la plataforma.

Y cuando la subrasante natural no pueda proporcionar el comportamiento requerido, la solución debería ser explícita:

mejorarla, estabilizarla o sustituirla.

No simplemente esperar que en campo aparezca mágicamente el módulo utilizado en el cálculo.

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4. En bases y subbases: controlar aquello que realmente gobierna su comportamiento

En los materiales granulares ocurre algo parecido.

Una base puede cumplir perfectamente:

• granulometría;

• abrasión;

• plasticidad;

• compactación,

y aun así presentar un comportamiento estructural inferior al esperado.

¿Por qué?

Porque su módulo efectivo también depende de:

• estado de esfuerzos;

• humedad;

• naturaleza y cantidad de finos;

• densidad;

• confinamiento;

• uniformidad;

• calidad de apoyo;

• drenaje.

Su capítulo señala precisamente la influencia directa de compactación, humedad y calidad de los finos sobre el módulo resiliente efectivo.

Por tanto, una especificación moderna debería combinar calidad del material + proceso constructivo + respuesta conseguida.

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5. En mezclas asfálticas: pasar de “la mezcla cumple” a “la mezcla funciona”

Aquí el cambio conceptual puede ser todavía mayor.

No basta con que la mezcla tenga:

• granulometría correcta;

• contenido adecuado de ligante;

• PG apropiado;

• propiedades volumétricas dentro de especificación.

La pregunta estructural es:

¿La mezcla colocada en la carretera tendrá la rigidez, resistencia a fatiga y resistencia a deformación permanente que necesita nuestro diseño?

Para aproximarnos a ello debemos controlar cuidadosamente:

• fórmula de trabajo;

• temperaturas de producción y compactación;

• densidad en campo;

• vacíos;

• segregación;

• uniformidad;

• espesores;

• adherencia entre capas.

Y, dependiendo de la importancia del proyecto, incorporar ensayos de desempeño relacionados con:

rigidez, fatiga, susceptibilidad al agua y deformación permanente.

El laboratorio debe dejar de ser únicamente el lugar donde aprobamos una receta.

Debe ayudarnos a demostrar que estamos produciendo el comportamiento que necesitamos.

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6. El espesor construido debe tratarse como una variable estructural

Esta cuestión parece obvia, pero merece enfatizarse.

Si diseñamos una carpeta de 10 cm, una base de 25 cm y una subbase de 25 cm, el comportamiento estructural corresponde a esa geometría.

No aproximadamente.

El problema es que pequeñas variaciones aparentemente inocuas pueden combinarse.

Menor espesor.

Menor módulo.

Mayor humedad.

Peor interfaz.

Mayor tránsito.

Cada desviación puede parecer aceptable individualmente.

Pero el pavimento trabaja como sistema.

La suma de pequeñas desviaciones puede convertirse en una gran desviación estructural.

Por eso las tolerancias deberían analizarse también por su consecuencia sobre el desempeño, no solamente por su conformidad geométrica.

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7. Verificar uniformidad, no solamente valores promedio

Este punto me parece fundamental.

Supongamos que una base cumple en promedio el módulo requerido.

Excelente.

Pero una carretera no trabaja con promedios.

Si tenemos sectores con rigidez muy elevada y otros considerablemente más débiles, tendremos una estructura heterogénea.

Y los deterioros suelen comenzar precisamente donde existen discontinuidades.

Por eso las especificaciones por desempeño deberían incorporar progresivamente conceptos como:

• variabilidad;

• dispersión;

• homogeneidad;

• sectores débiles;

• percentiles de aceptación.

La pregunta ya no debería ser únicamente:

¿Cuál fue el promedio?

Sino:

¿Qué tan uniforme fue lo que construimos?

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8. Medir respuesta estructural durante y después de la construcción

Si hacemos un diseño mecanicista, parece razonable incorporar alguna forma de verificación mecánica.

No necesariamente tenemos que realizar los ensayos más sofisticados en cada kilómetro.

Podemos establecer diferentes niveles de control dependiendo de:

• importancia de la carretera;

• tránsito;

• riesgo;

• tipo de material;

• criticidad estructural.

Herramientas como ensayos de rigidez in situ, dispositivos de deflexión ligera, mediciones de deflexión u otras técnicas pueden ayudarnos a responder una pregunta fundamental:

¿La estructura que estamos construyendo se comporta aproximadamente como aquella que modelamos?

Su capítulo ya propone que densidad, humedad y, cuando sea posible, rigidez in situ formen parte de la verificación de compatibilidad entre construcción e hipótesis de diseño.

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9. Introducir el concepto de tramo de prueba como calibración diseño–construcción

Antes de construir cientos de kilómetros bajo determinadas hipótesis, podemos construir una sección controlada y aprender de ella.

El tramo de prueba debería servir para establecer relaciones entre:

material → humedad → compactación → procedimiento → respuesta mecánica.

No simplemente para demostrar que el equipo puede compactar.

Debería convertirse en una pequeña calibración de campo del diseño.

Si allí descubrimos que el módulo esperado no se alcanza razonablemente, tenemos una oportunidad extraordinaria:

corregir antes de producir masivamente el problema.

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10. Cambiar la filosofía de aceptación: de “cumple/no cumple” a “¿qué desempeño construimos?”

Probablemente éste sea el cambio más difícil.

Nuestra cultura contractual funciona extraordinariamente bien con respuestas binarias:

Cumple.

No cumple.

Pero la ingeniería real es mucho más continua.

Supongamos que diseñamos para un determinado módulo y obtenemos consistentemente uno menor.

La pregunta no debería ser únicamente si todavía estamos dentro de cierta tolerancia contractual.

Deberíamos preguntar:

¿Qué consecuencia tiene esa desviación sobre la respuesta y la durabilidad del pavimento?

Hoy podemos hacerlo.

Podemos introducir las propiedades realmente obtenidas en nuestro modelo estructural y recalcular:

• deformaciones críticas;

• daño;

• deflexiones;

• durabilidad esperada.

Entonces la aceptación deja de ser solamente documental.

Se convierte en una evaluación de consecuencia estructural.

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Una matriz sencilla puede cambiar nuestra manera de especificar

Para cada capa podríamos obligarnos a completar cinco preguntas:

Elemento	Pregunta
Diseño	¿Qué propiedad supuse?
Especificación	¿Qué debo exigir para conseguirla?
Construcción	¿Qué variables debo controlar?
Verificación	¿Cómo demostraré que la conseguí?
Desempeño	¿Qué hago si el resultado real es diferente?

Si no podemos contestar alguna de ellas, probablemente exista una ruptura entre diseño y construcción.

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No todas las carreteras necesitan el mismo nivel de sofisticación

También debemos ser prudentes.

No tendría sentido exigir el mismo nivel de caracterización y control para:

• una carretera rural de bajo tránsito,

• una autopista concesionada,

• un corredor de carga pesada,

• una pista aeroportuaria.

La intensidad de la especificación por desempeño debería ser proporcional a:

riesgo + tránsito + inversión + consecuencias de falla.

Eso también es ingeniería.

No se trata de medir todo.

Se trata de medir aquello que realmente importa.

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El cambio más profundo quizá no sea técnico

Tenemos tecnología suficiente para hacer gran parte de esto.

El verdadero reto puede ser institucional.

Necesitamos que:

el diseñador conozca la obra;
el constructor comprenda las hipótesis del diseño;
el laboratorio entienda qué propiedad está intentando garantizar;
el supervisor evalúe desempeño y no solamente documentos;
y el responsable de conservación conozca qué estructura recibió.

En otras palabras:

Necesitamos dejar de administrar diseño, construcción y conservación como mundos separados.

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Reflexión final

Quizá durante demasiado tiempo hemos pensado que un buen proyecto termina cuando entregamos una excelente memoria de cálculo.

No.

Ahí apenas comienza.

Un diseño de pavimento debería entenderse como una cadena:

DISEÑAR → ESPECIFICAR → CONSTRUIR → MEDIR → VERIFICAR → ACEPTAR → CONSERVAR

Y cada eslabón debería responder al anterior.

Si diseñamos con módulos, pero nunca verificamos comportamiento;

si calculamos espesores, pero aceptamos desviaciones sin analizar su consecuencia;

si hablamos de fatiga y deformación permanente, pero nuestras especificaciones nunca verifican esos mecanismos;

entonces existe una desconexión entre la sofisticación de nuestro diseño y la realidad de nuestra construcción.

Por eso quizá debamos cambiar nuestra definición de un proyecto exitoso.

Un buen diseño no es aquel que demuestra en la computadora que el pavimento funcionará.

Es aquel que establece también cómo vamos a construirlo, medirlo y demostrar que aquello que pusimos sobre la carretera conserva razonablemente las propiedades con las que lo diseñamos.

Porque la carretera nunca sabrá qué módulo escribimos en la memoria de cálculo.

Nunca conocerá nuestro porcentaje de confiabilidad.

Nunca verá nuestras gráficas de deformaciones.

Simplemente responderá a aquello que realmente construimos.

Y ése es, finalmente, el único pavimento que importa.