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19 de mayo de 2017 | por: Equipo Comunicación | 0 comentarios

¿Hacia dónde vamos?… Pasado, presente y futuro de las vías terrestres

Desde los caminos Persas hasta nuestros días, las vías terrestres han conducido algo más que el tráfico, han conducido “el desarrollo” y a hasta el “triunfo” de quienes asumen su lado estratégico. A pesar de los abrumadores avances tecnológicos, las “Insustituibles” vías terrestres continúan siendo el camino a la VICTORIA.

Los caminos, carreteras, autopistas, han tenido un papel indiscutiblemente protagonista en el desarrollo de la humanidad. Hoy día, su importancia es innegable y de las vías terrestres depende la circulación de la inmensa mayoría de los bienes y servicios. Sin importar en que se base la economía de un país, el transporte por caminos es: el líder mundial.

Breve historia de las vías terrestres

Algunos historiadores ubican en Mesopotamia, cerca del año 4.000 A.C., el invento de la rueda. También a ellos se les atribuye la primera red de caminos que alcanzó la longitud de 2.900 kilómetros y unía a las principales ciudades persas. Esta red de caminos se mantuvo en uso hasta el año 300 A.C. cuando los chinos construyeron la primera gran obra vial con la Ruta de la Seda, que unía a China con el Oriente Medio. En esos tiempos, los romanos desarrollaron una inmensa red de caminos que, en las primeras etapas unieron Roma con las regiones del sur de Italia, entre las que se encontraba la famosa Vía Apia (año 312 A.C.), llamada así en honor de su constructor Apio Claudio.

En estas primeras etapas, los ejércitos romanos contaban con avanzadas armas de guerra que les garantizaban la victoria. Estas armas tenían el inconveniente de su alto peso y de su excesivo volumen, por ende de su difícil traslado. La solución a este problema la trajo la construcción de las primeras carreteras pavimentadas, las cuales tenían un espesor entre 90 y 120 centímetros y estaban compuestas por tres capas de piedras ensambladas desde las más gruesas en la parte inferior hasta las más finas en la parte superior, con una última capa de piedras encajada en la superficie de rodamiento. Estos pavimentos permitían el tránsito de los pesados armamentos de guerra, aún en los tiempos lluviosos.

La aparición de las carreteras pavimentadas permitió que los ejércitos romanos mostraran una increíble capacidad para movilizar los pesados pero muy eficientes aparatos de guerra, así que las vías terrestres se puede afirmar que fueron el “arma secreta” de su éxito en las guerras de expansión y conquista hacia el Norte de África y Asia. Luego de la derrota de los Persas (año 450 A.C.), los romanos construyeron la carretera que unió a Cádiz con la Ruta de la Seda China, con lo que regresó el móvil original de las vías terrestres: “el comercio”. Este tramo vial, complementó una carretera de aproximadamente 7.500 kilómetros que unió a Europa con China. La red de Carreteras de los Romanos alcanzó los 80.000 kilómetros y consistía en 29 calzadas que partían desde Roma y cubría todas las provincias importantes conquistadas, incluyendo Gran Bretaña, de allí el famoso dicho: ”todos los caminos conducen a Roma”.

                                                                                                         Vías Terrestres                                                        

Aun cuando el invento de la rueda marca el principio del tránsito masivo, los primeros caminos fueron hechos antes de su aparición al desramar tramos de vegetación para facilitar el tránsito. Se descartó que fueran los animales de carga los que marcaban estos pasos porque estudios revelaron que los animales tienden a no repetir el camino, por lo tanto, la intervención humana fue la que definió las rutas. Este hecho se evidencia en los primeros caminos americanos donde los Incas del Perú dejaron una extensa red de caminos que cruzaron todos los Andes. En estos complejos caminos, los Incas construyeron hasta cortes en roca sólida a media ladera de las montañas, evidentemente para permitirles la circulación a través de la difícil topografía andina. Vale la pena resaltar que los Incas no conocieron la rueda sino hasta la llegada de los españoles para la conquista de América después del año 1.500 D.C.

El aumento de tamaño y densidad de las ciudades y la necesidad de comunicación con otras regiones, fue el móvil para masificar la construcción de caminos. Las carreteras fueron los primeros signos de una civilización avanzada. Según la Ley Romana, toda persona tenía derecho a circular por las calzadas, pero su mantenimiento era responsabilidad de los habitantes del distrito por el que pasaba, por lo que, con la caída del Imperio Romano, la autoridad central desapareció y la falta de mantenimiento hizo que la red de caminos romanos comenzara a desaparecer.

A mitad del siglo XVII, el gobierno francés instituyó un sistema para reforzar el trabajo local en las carreteras y con este método construyó aproximadamente 24.000 km de carreteras principales. Más o menos al mismo tiempo, el Parlamento francés instituyó un sistema de conceder franquicias a compañías privadas para el mantenimiento de las carreteras, permitiendo a las compañías que cobraran un peaje o cuotas por el uso de las mismas.

Durante las tres primeras décadas del siglo XIX se desarrollaron métodos de pavimentación que se basaron exclusivamente en la combinación de capas de agregados pétreos. Estas combinaciones de capas y agregados, que partieron de los diseños Romanos, evolucionaron en manos del Ingeniero Inglés John Metcalf. Estos primeros diseños de Metcalf fueron perfeccionados, hacia finales del siglo XIX, por los ingenieros británicos, Thomas Telford y John Loudon McAdam y el Ingeniero francés, Pierre-Marie-Jérôme Trésaguet. El sistema de Telford implicaba cavar una zanja e instalar base de roca pesada para para el apoyo de la vía. Estas bases se construían en el centro de la vía para que la carretera se inclinara hacia los bordes permitiendo el desagüe (bombeo).

La parte superior (o rodamiento) de la carretera de Telford consistía en una capa de 15 cm de piedra triturada y compactada. Por su parte, el método de McAdam sostenía que la tierra bien drenada soportaría cualquier carga, de modo que McAdam sugería solo la construcción de la capa final de piedra triturada. Ésta se colocaba directamente sobre una base de tierra que se elevaba del terreno circundante para asegurarse de que desplazara el agua. El sistema de McAdam, más sencillo, se adoptó en casi todas partes de Europa, sin embargo, las bases de tierra de las carreteras macadamizadas no soportaron los pesos de los camiones que se utilizaron en la I Guerra Mundial. Como resultado, para construir carreteras de carga pesada se adoptó el sistema de Telford, ya que proporcionaba una mejor distribución de la carga sobre el suelo subyacente. El declive de las carreteras tuvo lugar en el periodo de expansión del ferrocarril en la última mitad del siglo XIX y principios del siglo XX. Es en este periodo donde se introduce el ladrillo y el asfalto como pavimento para las calles de las ciudades.

Las vías terrestres de la era moderna

El inicio de la construcción de vías terrestres en la forma como hoy las conocemos, se dio hacia finales del siglo XIX con los pavimentos Macadam y Telford. Para el año 1824, en los Champs Elisees de Paris se utilizaron trozos de asfalto provenientes de lagos asfálticos franceses. Esta fue la primera pavimentación asfáltica de la cual se tenga conocimiento. En 1870, el profesor de la Universidad de Columbia Edward J. de Smedt, un inmigrante belga, inventó el pavimento asfáltico, al que llamó “Hoja de Pavimento Asfáltico” (Sheet Asphalt Pavement). La primera calle pavimentada con esta técnica fue William Street en Newark, New Jersey, Estados Unidos, en julio de 1870. Esta técnica se conoció también con el nombre de Asfalto Francés pues el ligante asfáltico se importó de los lagos asfálticos de Francia.

Cinco años después, se construyeron cerca de 45.000 metros cuadrados de pavimentos asfálticos con la misma técnica mejorada. Este asfalto provino de lagos asfálticos en Trinidad & Tobago. Para el año 1900, todos los pavimentos asfálticos que se construyeron en los Estados Unidos fueron preparados con asfalto de los Lagos asfálticos de Trinidad y Bermudez en Venezuela. En los albores del siglo XX, Frederick J. Warren patentó la “Bitulithic Mix” que viene a constituir el primer concreto asfáltico mezclado en caliente (Hot Mix Asphalt, HMA). Esta mezcla fue utilizada por primera vez en Topeka, Kansas, USA en el año 1910, abriendo así el camino para los pavimentos asfálticos de la actualidad.

Mientras eso sucedía con los pavimentos asfálticos, los pavimentos de hormigón se fueron desarrollando en paralelo. Con el mismo origen: “estabilizar el funcionamiento de los caminos de piedra ensamblada”, el primer pavimento de hormigón del que se tenga registro fue construido en Inverness, Escocia en 1865. Entre ese año y 1870, en Escocia se construyeron varios caminos con hormigón que aún se mantienen en funcionamiento en nuestros días.

Mientras tanto, la Avenida de la Corte o Court Avenue en el casco central de Bellefontaine, Ohio, fue la primera calle pavimentada con hormigón en Estados Unidos. Esto sucedió en 1891 y aún existe en nuestros días. Ha sido galardonada con diversos premios y ha sido objeto de estudios minuciosos que la han catalogado como uno de los más grandes aportes al desarrollo del transporte en el mundo. En 1975, este pavimento fue galardonado como “Hito Histórico Nacional de la Ingeniería Civil” en Estados Unidos. El pavimento original tenía 15 centímetros de espesor construido en dos capas de agregado duro de manera de que los caballos no desgastaran la superficie.

La primera capa de 10 centímetros utilizó concreto confeccionado con 1 parte de cemento y 5 parte de agregados de tamaño máximo 1-1/2” y una relación agua-cemento de 0,60. La capa superior de 5 centímetros se construyó con una mezcla de 3 partes de cemento con 5 partes de arena con tamaño máximo de piedra 1/2” y una relación agua-cemento de 0,45. Al pavimento se la hicieron marcas de 1/4” de ancho a manera de texturizado, para evitar que los caballos resbalaran. El pavimento se curó utilizando una capa de 5 centímetros de arena húmeda por un período de dos semanas.

                                                                                                                                                                    Vías Terrestres

El hormigón utilizado para estos pavimentos fue preparado en mezclas secas, trasladado en furgones hasta el sitio de la obra y humedecido en sitio. Por supuesto, las tiras de pavimento fueron encofradas previamente. Este método de preparación del hormigón constituyó una de las más grandes limitaciones para la construcción de los pavimentos.

Mientras que el equivalente a 1 bache de una planta de asfalto actual se tomaba 4 horas para ser preparado, la misma cantidad en hormigón podía llevarse todo un día debido a la selección de agregados para alcanzar una granulometría continua, limitante que solo existió en las primeras mezclas de hormigón y no en las de asfalto que utilizaban agregados integrales. Por este motivo los esfuerzos se concentraron en vencer esta barrera y así se desarrolló el hormigón premezclado (Ready Mix). La primera carga de hormigón premezclado se logró en Baltimore, Maryland, Estados Unidos en 1913. La idea de que el hormigón pudiera ser mezclado en una planta y luego enviado a la obra para su colocación, revolucionó la industria del hormigón.

En el siglo XX se construyeron grandes vías. En Italia se construyó la primera autopista en la década de 1920, en Alemania con la inauguración de la primera vía “Exclusiva para Vehículos” entre Bonn y Colongne, se da inicio a la construcción de vías con características especiales. Incluso, en Alemania existió una reglamentación para el diseño de estas vías en las cuales no se permitía la circulación de peatones, bicicletas ni de vehículos impulsados por animales, estas vías debían tener dos sentidos separados por una isla central, un mínimo de dos canales en cada sentido sin intersecciones y sus incorporaciones o desincorporaciones debían ser por el canal derecho. Además debían poseer hombrillos (shoulders) para estacionamiento de emergencia y por seguridad. Estas vías fueron posteriormente conocidas como Autobahn. En España se construyó la primera autopista de peaje en la década del 1960.

En Estados Unidos, el 31 de octubre de 1913 se inauguró la “Lincoln Highway”. Fue la primera ruta para automóviles que atravesó los Estados Unidos. Partió desde Times Square en la ciudad de Nueva York y terminó en Lincoln Park, en San Francisco. La idea de construir la Lincoln Highway fue concebida por Carl G. Fisher (1874-1939), un hombre de negocios de Indiana que tenía una venta de bicicletas.

La idea original de Fischer era construir esta vía con fondos privados, para lo cual pretendía conseguir 10 millones de dólares para proveer a las comunidades que atravesaba la ruta con los materiales necesarios para su construcción. Su principal problema fue la negativa de Henry Ford a aportar fondos para esa obra pues él era fiel creyente de que el Gobierno era a quién le correspondía construir las vías. Con menos dinero, el proyecto fue redimensionado y cubrió solamente la selección de la ruta y algunas mejoras puntuales, sin embargo, el primero de julio de 1913, un convoy compuesto por 17 carros y 2 camiones salió de Indiánapolis para seleccionar la mejor ruta hacia la Costa Oeste, llegando a San Francisco 34 días después. La ruta, que solo tuvo algún tipo de pavimento en la mitad de su trayecto, alcanzó la cantidad de 5.454 kilómetros y fue anunciada ese mismo verano, se le nombró en honor al Presidente Abraham Lincoln, siendo el primer monumento con su nombre. Se puede encontrar más información en www.lincolnhighwayassoc.org.

Entre 1910 y 1950 se comenzó a entender el comportamiento de los pavimentos. Se lograron avances en los métodos de cálculo a través de las primeras pistas de ensayo en los experimentos de Pittsburg (1921-1922) y el camino de prueba de Bates, Ilinois (1922-1923). Allí se midieron por primera vez los comportamientos comparativos de los pavimentos de hormigón vs asfalto, los beneficios de las juntas longitudinales y los bordes de espesores aumentados, el uso de juntas, la transferencia de cargas y otros parámetros del comportamiento de los pavimentos.

En 1926, el Prof Harald M. Westergaard (1888-1950) de la Universidad de Ilinois, publicó una fórmula para determinar los esfuerzos y las deformaciones en los pavimentos de hormigón. Luego y para comprobar la fórmula del Prof. Westergaard, el Buró de Carreteras Públicas de la FHWA condujo pruebas a lo largo de cuatro años que derivaron en la publicación del Manual de “Diseño Estructural de Pavimentos de Hormigón”. Las premisas del Prof Westergaard fueron: soporte uniforme (superficie de apoyo completamente plana y perfecta), una sola losa (sin transferencia de carga), la carga la transmite un eje sencillo, unicapa (una sola capa de pavimento), dimensiones de las losas infinitas (losas sin bordes) y fundación semi-infinita.

Partiendo de los experimentos de Pittsburg y Bates, pasando por la AASHO Road Test de Ilinois (1958-1962) hasta la MNRoad Test (1994-Actualidad), se han incorporado al repertorio de diseño de pavimentos diversos métodos con características particulares. Iniciando con los métodos Mecanístico-Empírico de diseño basado en los primeros caminos de prueba de Estados Unidos hasta los métodos analíticos de la actualidad, la durabilidad, la seguridad y el confort han ido acompañando el desarrollo de las Vías Terrestres.

¿Hacia dónde vamos?

La tecnología ha permeado hacia todas las áreas de nuestra vida cotidiana y los pavimentos no son la excepción. En lo que a materiales concierne, las nuevas barreras a vencer son la durabilidad de los pavimentos y la velocidad de construcción. Métodos de diseño avanzados, rehabilitación con sobrecapas diseñadas, las mejoras tecnológicas en los métodos constructivos, mejoras en los materiales y los sistema de prefabricado han marcado a los pavimentos de la actualidad.

Ya somos testigos de los sistemas de nivelación inalámbrica que nos ofrecen una inigualable precisión en los niveles de rugosidad (Roughness), más y mejores sistemas de control digital incorporados a las máquinas pavimentadoras, mejor entendimiento de las capacidades de los materiales que se utilizan incorporando modificadores para favorecer las características críticas en cada caso, la utilización de diferentes materiales en una sola solución, nuevos productos y nuevos diseños de mezclas nos llevan a pavimentos de mejor calidad y de mayor durabilidad. En pavimentos de asfalto, ya son factibles períodos de vida que superan los 50 años con las Carreteras Perpetuas norteamericanas. En los pavimentos de hormigón ya se habla de períodos de vida de 70 años o más.

                                                                                                                                               El futuro de las vías terrestres

El siglo XXI será el siglo de los “Pavimentos Inteligentes”. Con la puesta en funcionamiento en Holanda de la primera Carretera Inteligente (2013), marca el hito de la incorporación de nuevas tecnologías. Esta carretera se ilumina por sí sola mediante la incorporación de los materiales que retienen la luz solar y fosforescencia, iluminan el paso nocturno de los vehículos.

La vía informa sobre detalles como el estado de la superficie de rodaje e incluso dispondrá de un canal para recargar, por inducción, los coches eléctricos. En el futuro cercano, seremos testigos de la integración progresiva de nuevos “Sistemas Inteligentes” cuando el Internet de las Cosas facilite la comunicación Carreteras-Vehículos-Ciudades-Smartphones, dándole entrada a los vehículos autónomos y una reducción espectacular del número y la gravedad de los accidentes de tráfico, proporcionándonos gran comodidad en los desplazamientos por las vías terrestres.

Conclusiones

Después de repasar 6.000 años de la historia de las vías terrestres, podemos con certeza afirmar que, la Ingeniería de Pavimentos es “el arte de moldear materiales que no entendemos completamente, en formas que no podemos analizar con precisión, para soportar fuerzas que no podemos evaluar, de tal manera que la comunidad en general no tenga posibilidades de sospechar nuestra ignorancia”…. Y el camino continúa …

Autor: Carlos Ovidio, profesor del Máster en Diseño, Construcción y Mantenimiento de Carreteras y del Curso de Pavimentos Flexibles, Rígidos y Reciclado de Firmes

Máster en Diseño, Construcción y Mantenimiento de Carreteras

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