DISEÑO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS ASFALTICOS PARA AEROPUERTOS EN ZONAS DE ALTURA

Por Pablo del Aguila Camineros SAC-PERU Camineros Consulting Engineers – USA Asociación de Ingeniería Aeroportuaria del Perú Septiembre, 2011

ALCANCES DE LA PRESENTACION

• IMPORTANCIA DEL TEMA • CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES • RELACION CAUSA‐EFECTO • ASPECTOS DE DISEÑO • ASPECTOS CONSTRUCTIVOS • RECOMENDACIONES IMPORTANCIA DEL TEMA

• ES UN PROBLEMA DE LOS PAISES ANDINOS • PERU, BOLIVIA, ECUADOR, COLOMBIA • SE EMPEZO A ESTUDIAR HACE 20 AÑOS • AVANCES EN PAVIMENTOS CARRETEROS • AVANCES EN PAVIMENTOS AEROPORTUARIOS • NUEVOS PROYECTOS Y CONCESIONES

CORDILLERA DE LOS ANDES CORDILLERA DE LOS ANDES

CORDILLERA DE LOS ANDES CORDILLERA DE LOS ANDES

CORDILLERA DE LOS ANDES CORDILLERA DE LOS ANDES Los picos mas altos por país • ARGENTINA – Aconcagua: (6,952m). Provincia de Mendoza. – Ojos del Salado (6,891m). Puna de Atacama – Monte Pissis (6,792m) – Cerro Mercedario (6,770m) – Cerro Bonete (6,759m). Puna de Atacama • BOLIVIA – Nevado Sajama: (6,542m) – Illimani: (6,438m) – Ancohuma: (6,427m) – Illampu: (6,368m) (5,750m) – Huayna Potosi: (6,088m)

CORDILLERA DE LOS ANDES Los picos mas altos por país • CHILE – Ojos del Salado: (6,891m) – Nevado Tres Cruces: (6,629m) – Llullaillaco: (6,739m) – Tres Cruces Central: (6,629m) – Incahuasi: 6,621m) • COLOMBIA – Ritacuba Blanco: (5,410m) – Nevado del Huila: (5,365m) – Nevado del Ruiz: (5,321) – Nevado del Quindío: (5,215m) – Galeras: (4,276m) CORDILLERA DE LOS ANDES Los picos mas altos por país • ECUADOR – Chimborazo: (6,268m) – Cotopaxi: (5,897m) – Cayambe: (5,790) – Antisana: (5,752m) – El Altar: (5,320m) • PERU – Huascarán: (6,768m) – Yerupaja: (6,635m) – Siula Grande: (6,344m) – Yerupaja Chico: 6,089m) – Artesonraju: (6,025m)

CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES La formación de la Cordillera de los Andes, determinó la actual configuración geográfica del territorio, dando origen a las tres grandes regiones: • La Costa o Rivera del mar, de relieve plano o ligeramente ondulado, en la parte occidental de nuestro territorio; • La Sierra región Andina, conformado por la Cordillera de los Andes (Valles y Altiplano) • La Selva, Llano o Región Amazónica. CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES A la Cordillera de los Andes se debe: • La existencia de 5 pisos climáticos en la región: • El clima de la región Yunga, que es templado cálido; • El de la región Quechua, que es templado, con lluvias regulares durante el verano. • El de la región Suni que es templado‐frío; • El de la región Puna que es frío; y • El de la Janca o Cordillera, que es frígido/glacial.

CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES A la Cordillera de los Andes se debe: • La existencia de 5 pisos climáticos en la región: • El clima de la región Yunga (500‐2,300 msnm), que es templado cálido; • El de la región Quechua (2,300‐3,500 msnm), que es templado, con lluvias regulares durante el verano. • El de la región Suni (3,500‐4,000 msnm) que es templado‐ frío; • El de la región Puna (4,000‐4,800 msnm) que es frío; y • El de la Janca o Cordillera (> 4,800 msnm), que es frígido/glacial. CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES (BOLIVIA)

CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES (PERU) CARACTERISTICAS MEDIOAMBIENTALES A la Cordillera de los Andes se debe: • La disminución de la temperatura, la humedad y la presión atmosférica, con la altitud. • Temperatura: = ‐ 6C/1,000 m • Humedad Relativa: baja sustancialmente • Presión Atmosférica: Al nivel del mar: 760 mm Hg ‐ En las partes de mayor altitud baja a la mitad. La densidad de la Atmósfera es menor  La radiación solar es mayor. • Todos estos factores tienen una influencia directa en el comportamiento de los pavimentos.

INFRAESTRUCTURA • PERU • Aeropuerto de Cajamarca • Aeropuerto de Anta • Aeropuerto de Jauja • Aeropuerto de Ayacucho • Aeropuerto de Andahuaylas • Aeropuerto de Arequipa • Aeropuerto de Cusco • Nuevo Aeropuerto de Cusco (En proyecto) • Aeropuerto de Juliaca INFRAESTRUCTURA • BOLIVIA • Aeropuerto de El Alto (La Paz) • Aeropuerto de Cochabamba • Aeropuerto de Tarija • Aeropuerto de Potosí (Pista de Aterrizaje) • Aeropuerto de Oruro (En Proyecto) • Aeropuerto de Uyuni (Pista de Aterrizaje)

FENOMENOS METEOROLOGICOS • TEMPERATURA Las zonas de altura se caracterizan por tener temperaturas cíclicas extremas diarias (muy bajas durante la noche y muy altas durante el día) • GRADIENTE TERMICO Debido a que son cuerpos negros (Black Body) y la elevada radiación solar los pavimentos acumulan calor y llegan a temperaturas por encima del punto de ablandamiento del asfalto (> 50C). Durante la noche la temperatura superficial cae por debajo de cero (hasta ‐25C). El gradiente es 60‐75C. FENOMENOS METEOROLOGICOS DIA 1 DIA 2 Temp.Ambiente

30

20

10

0

--1010 GRANIZO --2020

661212 18 0066 12 Horas

FENOMENOS METEOROLOGICOSGRAFICO 1 CARRETERA LA PAZ-COTAPATA ESTACION METEOROLOGIA AYO AYO GRAFICO TEMPERATURAS MAXIMAS Y MINIMAS

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 -5.0 -10.0 -15.0 -20.0 TEMPERATURA AMBIENTE (Centígrados) AMBIENTE TEMPERATURA -25.0 123456789101112 MESES T.MAX.1989 T.MIN.1989 T.MAX.1990 T.MIN.1990 T.MAX.1991 T.MIN.1991 T.MAX.1992 T.MIN.1992 T.MAX.1993 T.MIN.1993 T.MAX.1994 T.MIN.1994 T.MAX.1995 T.MIN.1995 T.MAX.1996 T.MIN.1996 T.MAX.1997 T.MIN.1997 T.MAX.1998 T.MIN.1998 T.MAX.1999 T.MIN.1999 T.MAX. 2000 T.MIN. 2000 T.MAX. 2001 T.MIN. 2001 T.MAX. 2002 T.MIN. 2002 T.MAX.2003 T.MIN. 2003 FENOMENOS METEOROLOGICOS

Oruro

Calor absorbido y Retenido por el pavimento

FENOMENOS METEOROLOGICOS • VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO Además del gradiente térmico, otro factor nocivo que se produce en la altura es la velocidad de enfriamiento. Si se considera que el gradiente térmico que afecta a la carpeta llega a los 60C, produciéndose el pico térmico superior aproximadamente a las 3 p.m. y el pico térmico inferior a la 3 a.m., se tendrá que la velocidad de enfriamiento será de ‐5C/h. SUR VERSUS NORTE A diferencia de los fenómenos de congelamiento prolongado que se producen en los países del hemisferio norte (EE.UU., Canadá, Europa), y que generan el fisuramiento de las capas asfálticas debido a que estas alcanzan la tensión de ruptura a muy bajas temperaturas (‐35°C), en las zonas de altura los períodos de congelamiento son muy cortos, por lo que no se produce un enfriamiento excesivo del pavimento, sino mas bien ciclos repetitivos diarios y muy rápidos de calentamiento‐ enfriamiento en lapsos relativamente breves, generándose, como se ha visto, gradientes térmicos elevados y alternancia de esfuerzos tensión‐compresión al interior de la masa asfáltica, que provocan finalmente su falla por fatiga térmica.

RELACION CAUSA‐EFECTO

NORTE ZONAS ALTURA RELACION CAUSA‐EFECTO

RELACION CAUSA‐EFECTO RELACION CAUSA‐EFECTO

FACTORES A CONSIDERAR PARA EL DISEÑO/MANTENIMIENTO DE LOS PAVIMENTOS EN ZONAS DE ALTURA CARGAS DE TRAFICO

TEMPERATURA BAJA GRADIENTE TERMICO

VIENTO VELOCIDAD DE RADIACION SOLAR ENFRIAMIENTO OXIGENO (AIRE) OXIGENO (AGUA) AGREGADOS DE MALA CALIDAD

ASFALTO DE CALIDAD DUDOSA SUELOS DE MALA CALIDAD (RESILIENTES) DISEÑO DE PAVIMENTOS

• LOS METODOS CONVENCIONALES PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS AEROPORTUARIOS NO APLICAN PARA EL CASO DE ZONAS DE ALTURA • EL DISEÑO DE PAVIMENTOS DEBE EFECTUARSE TOMANDO EN CONSIDERACION LOS EFECTOS DEL CLIMA EN LA DURABILIDAD Y PERFORMANCE DE LOS PAVIMENTOS ASFALTICOS • GENERALMENTE EL USO DE ESPESORES MAYORES DE CARPETA Y ASFALTOS MODIFICADOS CON POLIMEROS AYUDAN A SUPERAR LOS PROBLEMAS

CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS

• CLASIFICAR LOS ASFALTOS POR GRADO DE PERFORMANCE AYUDA PARA CONSIDERAR LOS EFECTOS DEL CLIMA (CRITERIO CANADIENSE) • LAS RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS EN BASE A LA TECNOLOGIA SUPERPAVE (CRITERIO DE LA LINEA DE MAXIMA DENSIDAD) AYUDAN A OBTENER FORMULAS MAS TRABAJABLES Y PAVIMENTOS DE MAYOR DURABILIDAD. • DEFINITIVAMENTE EL EMPLEO DE ASFALTOS MODIFICADOS CON POLIMEROS CONLLEVA A INCREMENTAR LA RESISTENCIA A LA FATIGA TERMICA Y RETARDAR EL ENVEJECIMIENTO DE LOS PAVIMENTOS. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• EXISTE UNA PORCION IMPORTANTE DE INFRAESTRUCTURA AEROPORTUARIA QUE CORRESPONDE A LA REGION SUDAMERICANA, UBICADA EN ZONAS DE ALTURA • ESTA INFRAESTRUCTURA ES AFECTADA EN MAYOR O MENOR GRADO POR LA PROBLEMATICA EXPLICADA QUE ATENTA CONTRA SU DURABILIDAD Y PERFORMANCE, Y POR LO TANTO A LA SEGURIDAD DE LAS OPERACIONES. • ES NECESARIO PROMOVER INICIATIVAS A NIVEL DE LAS ORGANIZACIONES PARA RECONOCER LA NECESIDAD DE DESARROLLAR UNA TECNOLOGIA APROPIADA PARA EL TRATAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA.

Gracias!

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