BASES GRANULARES RECICLADAS Y/O ESTABILIZADAS EN CONSTRUCCION DE ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS AEROPORTUARIOS.
Por: Karen Valentina Jara (Ingeniera Civil). – Mauricio Ortiz (Ingeniero Civil)
CONTEXTO
Cada año la infraestructura aeroportuaria se vuelve más relevante en el desarrollo de las economías a niveles internacional, nacional y regional. Diversas son las publicaciones que relacionan de manera directa variables macroeconómica como el Producto Interno Bruto con la cantidad de operaciones aéreas realizadas y/o la cantidad de pasajeros o toneladas de mercancías transportadas por avión por kilómetro.
De acuerdo a lo anterior, es deseable que la cantidad de operaciones aéreas que se realizan anualmente, vayan en aumento, lo que daría indicios de una economía saludable y en crecimiento. Este ha sido más o menos el escenario de Chile en las últimas dos décadas (con excepción de los años post pandemia por Covid), en donde se ha observado cómo esta variable de medición de la actividad aeronáutica ha mostrado tasas de crecimiento de manera permanente.
Esta situación impone a las estructuras de los pavimentos aeroportuarios de la red primaria nacional, la necesidad de cumplir con los más altos estándares de funcionamiento, de manera que estén siempre en las mejores condiciones y así cumplir con la normativa de seguridad operacional necesaria para autorizar su uso.
Lamentablemente, una mayor cantidad de operaciones implica que las tasas de deterioro de los pavimentos aumenten, provocando la aparición de grietas, fisuras, desconches, etc., los que además de ser focos de producción de FOD (sigla en inglés para Foreing Object Debris) los cuales pueden provocar la ocurrencia de incidentes, accidentes o al menos generar cuantiosos daños en partes sensibles de las aeronaves, también denotan una pérdida de la capacidad resistente de las estructuras de pavimento para soportar las cargas de peso de las aeronaves. En la ocurrencia de este tipo de situaciones, la autoridad requiere elaborar proyectos tendientes a recuperar la condición de funcionamiento del pavimento, ya sea a través de la construcción de una estructura de pavimento completamente nueva o bien proponer un proyecto de mejora o de conservación de la estructura de pavimento afectada, tomando una decisión en base a las condiciones de funcionamiento que hayan sido proyectada para ese aeropuerto.
Hoy los principales materiales de construcción para conformación de las carpetas de rodadura en pavimentación son las losas de hormigón y las carpetas de mezclas asfálticas. Sin embargo, cualquiera sea la estructura de pavimento propuesta, esta requiere la materialización de otras capas subyacentes capaces de distribuir las cargas de peso en el suelo de fundación, siendo necesaria la construcción de capas granulares del tipo Base o Subbase, las que básicamente corresponden a la producción de áridos que cuentan con un determinado tamaño y forma, según los requerimientos de cada proyecto.
Sin embargo y como es sabido, el árido no es una materia prima que se utilice solo en la construcción de pavimentos, es materia prima para la industria de la construcción en general y está involucrada en todo tipo de infraestructura, por lo que su producción y uso no controlados, ha llevado a que este material escasee en los sitios autorizados que existen en diversas regiones del país, propiciando la extracción desde sitios no autorizados, con las debidas consecuencias medioambientales que esto podría significar.
BASES GRANULARES RECICLADAS Y/O MEJORADAS
Por décadas la forma más rápida (y probablemente más fácil) de mejorar las características mecánicas de las estructuras de pavimento, fue su remoción y la reconstrucción de estas con características físicas diferentes, como por ejemplo estructuras con mayores espesores o utilizando materiales diferentes, que se adecuaran mejor a los nuevos requerimientos del proyecto. Esta forma de proceder implica dos cosas, por una parte se generan áridos que muchas veces fueron enviados a botaderos como desechos del proceso constructivo, y por otra parte, la necesidad de producir nuevo material granular para conformar la nueva estructura de pavimento. Por cualquiera sea el lado que se mire, hoy vemos esta situación como parte de un compromiso medioambiental importante.
La metodología de reciclado de bases granulares (o también considerada como estabilizado de bases granulares) aplicada por la Dirección de Aeropuertos, apunta a reutilizar las capas granulares superiores de estructuras de pavimentos asfalticos existentes, mediante la adición de emulsión asfáltica en frio, compactando y recolocando, labores que son realizadas en el sitio del proyecto, reutilizando esta capa mejorada, como base de soporte de una nueva carpeta de rodado (la que generalmente corresponde a una nueva carpeta de mezcla asfáltica).
Desde el año 2020 la Dirección de Aeropuertos ha propuesto proyectos de conservación de estructuras de pavimento en los aeropuertos Chacalluta de Arica, Diego Aracena de Iquique, Mataveri de Rapa Nui, María Dolores de Los Ángeles y en el aeródromo Eulogio Sánchez (conocido como Aeródromo de Tobalaba) en la región Metropolitana. Para esto, desde el año 2019, la Dirección de Aeropuertos cuenta con la Especificación Técnica General N°47 para “Producción de Bases Recicladas en Frio y Estabilizadas con Emulsión Asfáltica In Situ”. En ella se establecen condiciones o requerimientos para las distintas etapas del proceso de conformación de las bases recicladas, pasando por la evaluación del material granular o agregado existente en el sitio del proyecto, el diseño de la mezcla propiamente tal, cuáles son las máquinas y equipos requeridos, el proceso de construcción de la base y los controles de calidad que deben ser aplicados.
El método Faarfield de diseño de pavimentos utilizado en los proyectos de los aeropuertos nacionales, está basado en la metodología propuesta por la Federal Aviation Administration (FAA) de Estados Unidos, el que se basa en diversos parámetros como por ejemplo, los tipos de aeronaves que operan en el aeropuerto, la cantidad de operaciones que se espera que realicen en un determinado periodo y las capacidades resistentes de los materiales a utilizar en la conformación de los pavimentos y el suelo de fundación, medido a través de los módulos de rigidez, módulo de reacción o el índice de soporte california (CBR). De esta forma, para cada uno de los cinco proyectos antes mencionados, se realizó una comparación entre una estructura de pavimento con base reciclada y una estructura “normal” sin base reciclada, la que hubiera requerido necesariamente la producción de nuevo material de base granular.
En todos los casos, la capa de base ubicada justo debajo de la carpeta asfáltica vio reducido su espesor, mientras que las capas inferiores fueron conformadas con el mismo material existente. Esta situación significó un ahorro importante en la necesidad de producción de áridos para cada proyecto. En promedio, los espesores de base granular reciclada y mejorada con emulsión implicaron una reducción de espesor de más de 15 cm (Tabla N°1), mientras que la producción de material granular, en promedio significó menores requerimientos de producción de material de 71% (Tabla N°2).
Estas reducciones de espesor fueron posibles con el mejoramiento de la capacidad de soporte de la base de los pavimentos, al reutilizar y estabilizar con emulsión asfáltica los materiales existentes. Para el diseño en Faarfield se modelan estas capas como “flexible” y se asigna un módulo de 2.000 MPa (a 15°C).
En la práctica, se alcanzó una capacidad resistiva mayor a la considerada en el diseño Faarfield, en promedio se registraron módulos de 3.869 MPa (considerando todos los proyectos mencionado) un mejoramiento de un 93% en el módulo de rigidez de las bases diseñadas (Tabla N°3). Solamente, en el caso del proyecto para el Aeródromo de Tobalaba, se midió en terreno un módulo de rigidez menor de 1.846 MPa., en todos los otros casos los módulos de rigidez fueron más altos, alcanzando un máximo de 6.138 MPa para el proyecto del Aeródromo Ma. Dolores de Los Ángeles.
CONCLUSIÓN
Los proyectos de pavimentación aeroportuaria cada día son más relevantes, en virtud de la necesidad de mantener la continuidad de las operaciones aéreas. No obstante y de manera natural, las estructuras de pavimentos sufren degradación por efecto del uso y el clima principalmente. Estos deben estar en óptimas condiciones de funcionamiento, de esta forma se propicia que tanto despegues como aterrizajes se realicen con altos porcentajes de seguridad operacional, disminuyendo la probabilidad de accidentes e incidentes.
Junto a lo anterior, la situación medioambiental global impone la obligación ética de proponer proyectos de infraestructura sustentables, que impliquen la utilización de la menor cantidad posible de recursos naturales no renovables.
En este sentido, el uso de áridos reciclados se vislumbra como una alternativa interesante para la industria de la construcción en general y en específico para la industria aeronáutica, permitiendo la mejora de las capacidades soportantes de las estructuras de pavimentos, haciendo uso de materiales existentes en el sitio del proyecto, dado que la pérdida de las propiedades iniciales o el agotamiento de una estructura de pavimento, no implica el agotamiento de los materiales que la componen.