Evaluación de carreteras con el TSD
Paul Garnica Anguas Ingeniero civil con doctorado en Geomecánica. Director general del Centro de Investigación, Innovación y Desarrollo en Infraestructura y Seguridad Vial.
La gestión de la infraestructura vial es un tema crucial para el desarrollo económico y social de cualquier país. Las carreteras, como arterias de comunicación, tienen una función esencial en la conectividad, el transporte de bienes y personas y el crecimiento de las comunidades. En este contexto, el uso de tecnologías avanzadas como el deflectómetro de velocidad del tráfico (traffic speed deflectometer, TSD) se están convirtiendo en una herramienta clave para mejorar la gestión de pavimentos y optimizar recursos. En el presente artículo se abordan los fundamentos de la tecnología TSD, su impacto en la evaluación estructural de carreteras y su aplicación en proyectos de rehabilitación y mantenimiento. Además, se analizan las mejores prácticas para implementar esta tecnología en un sistema de gestión vial eficiente.
La gestión vial enfrenta múltiples retos derivados del envejecimiento de la infraestructura, el aumento del tráfico vehicular y la limitación de recursos financieros. En este panorama, se hace necesario contar con herramientas que permitan una evaluación precisa y rápida del estado estructural de las carreteras para priorizar intervenciones.
Algunas de las limitaciones de los métodos tradicionales incluyen ensayos destructivos costosos y lentos y la dependencia de datos puntuales que no reflejan el estado global de un pavimento.
Ante ello, se hacen necesarias tecnologías innovadoras no destructivas, como el TSD, que ofrecen una visión más completa del desempeño de los pavimentos, además de mayor precisión en la detección de áreas críticas para la rehabilitación.
Red Nacional de Caminos
La Red Nacional de Caminos (RNC) es la representación cartográfica digital y georreferenciada de la infraestructura vial de México con alta precisión y escala de gran detalle; es el resultado de un esfuerzo interinstitucional entre la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes (SICT), el Instituto Mexicano del Transporte (IMT) y el Instituto Nacional de Estadística y Geometría (Inegi). La RNC integra el total de la red pavimentada y la mayor parte de los caminos no pavimentados de México; las principales vialidades de las localidades urbanas y rurales con las que se conectan; vías fluviales y marítimas donde se transbordan vehículos y, adicionalmente, servicios de interconexión de transporte como aeropuertos, puertos, estaciones de ferrocarril, aduanas, puentes y túneles, la geolocalización de infraestructura asociada, sitios de interés para turismo, culturales, de esparcimiento y destinos diversos, entre otros. En el transcurso del año 2024, el Inegi integró y certificó la versión 2024 de la RNC, para que finalmente, el IMT y la SICT realizaran la validación final de esta y su aprobación para su liberación. El resultado final se resume en las siguientes cifras: 179,536 km pavimentados, de los cuales 51,311 km son de carreteras federales (con 11,174 km de carreteras de cuota), 104,040 km de carreteras estatales y 24,185 km otros (municipales, particulares); además, 209,223 km vialidades urbanas e infraestructura de enlace y 527,319 km de caminos no pavimentados, lo que arroja una longitud total de la RNC de 916,078 km (carreteras pavimentadas más vialidades/enlaces, más caminos no pavimentados).
La evaluación de la red pavimentada a través de índices de desempeño para elaborar los planes de conservación ha sido una labor que no se ha podido estabilizar en tiempo real –se invierte mucho tiempo en el manejo y operación de datos en gabinete–; por ello, por ejemplo, el dato más actualizado en las plataformas de la SICT sobre la evolución del estado físico de la red carretera federal libre de peaje es de 2019 a 2022 (figura 1).
Fundamentos del TSD
Con una red de carreteras bastante extensa en México, es esencial obtener datos precisos en poco tiempo, así como superar los retos relacionados con la correlación entre las condiciones funcionales y las estructurales de los pavimentos, ya que los métodos de inspección tradicionales tienen complicaciones en el procesamiento de datos completos e integrados. Esto da lugar a posibles ineficiencias y desajustes en la elaboración de soluciones de conservación de pavimentos.
El deflectómetro de velocidad del tráfico es una herramienta de evaluación no destructiva diseñada para medir las deflexiones de un pavimento bajo una carga simulada en movimiento (figura 2). Esta tecnología combina sensores de alta precisión con sistemas GPS para generar un perfil continuo de las condiciones estructurales de una carretera.
Como principio de operación, el TSD utiliza un láser doppler para medir las deformaciones de la superficie del pavimento bajo una carga móvil (figura 3).
Los datos recolectados se analizan para identificar fallas estructurales y calcular el módulo de elasticidad del pavimento.
Comparado con otros métodos, el TSD ofrece ventajas como la obtención de datos continuos a velocidades de tránsito normales; mayor seguridad al evitar interrupciones en el tráfico y reducción de costos operativos.
Algunas de sus limitaciones son la alta inversión inicial que requiere y la necesidad de personal capacitado para la interpretación de los resultados.
Aplicaciones del TSD en la gestión vial
El uso del TSD ha demostrado ser efectivo en diferentes escenarios de evaluación y mantenimiento de pavimentos. A continuación, se presentan las principales aplicaciones:
Evaluación estructural de redes viales: identificación de áreas con baja capacidad estructural y generación de mapas de deflexión para la toma de decisiones.
Priorización de intervenciones: uso de los datos del TSD para clasificar tramos críticos que requieren rehabilitación inmediata.
Diseño de rehabilitaciones: incorporación de los resultados del TSD en modelos mecanísticos para optimizar diseños de refuerzo estructural.
Monitoreo continuo: implementación de programas de monitoreo para evaluar el desempeño de las carreteras tras intervenciones.
Una de las recientes experiencias en el uso del TSD está documentada en Brasil, concretamente por el Departamento Nacional de Infraestructura de Transportes (DNIT), que a lo largo de cuatro meses inspeccionó aproximadamente 12,600 km de carreteras federales. Los primeros análisis arrojaron una gran coherencia entre los datos de los vehículos tradicionales y los adquiridos con el TSD. La plataforma de lectura de datos continuos y en tiempo real enriqueció aún más las capacidades de gestión; esto hizo más intuitiva la interpretación de datos para la definición de las condiciones estructurales, con lo que aumentó la productividad y la precisión en la elaboración de los planes de conservación.
El reto del TSD está en mejorar las mediciones que actualmente se hacen con equipos de deflectometría de impacto, como el FWD. La mayor diferencia entre los dos equipos reside en la densidad de información, considerando la adquisición continua de datos del TSD, lo que hace complejo el proceso de comparación con el FWD. Mientras que el FWD es capaz de producir unos 80 km/carril/día, la evaluación realizada por el DNIT alcanzó una media de 235 km/carril/día en el tramo piloto, pero con conclusiones para lograr fácilmente los 500 km/carril/día, una vez que se conoce el funcionamiento del equipo.
En noviembre y diciembre de 2022, también en Brasil, se llevaron a cabo estudios específicos en segmentos de carretera midiendo con el FWD a una separación de 40 m por donde circularía el TSD. El objetivo de estas mediciones fue comparar los resultados de las deflexiones entre el FWD y el TSD; se demostró la eficacia del TSD en la obtención de datos estructurales en autopistas federales como sustituto de FWD para su uso en el sistema de gestión de pavimentos de la autoridad local.
Para realizar la evaluación estructural, el TSD dispone de pesos que permiten aplicar hasta 10 t sobre el eje de la vía.
En la figura 4 se muestran los datos de deflexión máxima de dos segmentos piloto con un total de 125 km de datos, aproximadamente. La forma de comparar los resultados fue utilizando la media móvil para los dos conjuntos con diferentes periodos de análisis, con una compilación de 25 puntos para el FWD y 100 puntos para el TSD. Para no tener muchas diferencias en el procesamiento de los datos –porque el TSD levanta continuamente, con aglomerados mínimos a cada 10 metros, y el FWD golpea el pavimento cada 40 metros de distancia–, las curvas de medias móviles se construyeron con segmentos de 1.00 km. Como puede observarse, los dos segmentos muestran un comportamiento con dispersiones diferentes, porque el número de puntos de datos del TSD es superior al de FWD. Sin embargo, al comparar segmentos de 1.00 km, las dos curvas muestran un comportamiento similar a lo largo de la carretera en los dos segmentos analizados.
La obtención de una mayor cantidad de información estructural, al tratarse de un estudio continuo, permitirá a los gestores disponer de más información para elegir las mejores alternativas para el mantenimiento de las carreteras.
La reducción de los tiempos de las inspecciones (figura 5) es un beneficio del uso de la tecnología TSD que sin duda arroja beneficios económicos. Sobre la experiencia de Brasil, el DNIT ha publicado la norma DNIT 440/2023-PRO, que establece las directrices para la realización de levantamientos con equipos de levantamiento funcional y estructural continuo.
Importancia del valor logístico en la gestión vial
La infraestructura vial no es tan solo un medio de transporte; es un elemento clave en la eficiencia logística de un país. Una gestión vial enfocada en maximizar el valor logístico puede generar beneficios significativos en la competitividad y el desarrollo económico, como la reducción de costos de transporte, pues las carreteras en buen estado disminuyen el consumo de combustible y el desgaste vehicular y, al haber menos retrasos por mantenimiento, se reduce el costo de operación de flotas. Se optimiza la movilidad, ya que una infraestructura bien gestionada mejora la conectividad entre centros de producción y mercados y brinda mayor fluidez en corredores logísticos clave. Por último, hay un impacto en la seguridad y sustentabilidad: se reducen accidentes si hay pavimentos en buen estado y las mejores prácticas en gestión vial contribuyen a una logística más sustentable.
Conclusiones
El uso del deflectómetro de velocidad del tráfico representa un avance significativo en la evaluación y gestión de carreteras. Su capacidad para proporcionar datos precisos y continuos permite optimizar recursos, priorizar intervenciones y garantizar una infraestructura vial de calidad. Adicionalmente, integrar un enfoque logístico en la gestión vial permite potenciar la eficiencia del transporte, reducir costos y mejorar la competitividad económica. A medida que esta tecnología se integre más ampliamente en los sistemas de gestión vial, se espera una transformación en la manera de planificar y ejecutar proyectos de mantenimiento y rehabilitación
Referencias
Departamento Nacional de Infraestructura de Transportes, DNIT (2023). Análisis preliminar del uso del iPAVe (vehículo inteligente de evaluación del pavimento) en la gestión de carreteras. Brasilia.
