Patrones de daño en el pavimento debido a la pintura empleada en la demarcación horizontal

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PATRONES DE DAÑO EN EL PAVIMENTO

DEBIDO A LA PINTURA EMPLEADA EN LA

DEMARCACIÓN HORIZONTAL

Carlos Andrés Mora León

Universidad de Los Andes

Proyecto de Grado

Dirigido por:

Silvia Caro Spinel, Ph. D

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TABLA DE CONTENIDOS

TABLA DE CONTENIDOS 2

LISTA DE FIGURAS 4

LISTA DE TABLAS 5

1. INTRODUCCIÓN 7

2. OBJETIVOS 8

2.1. OBJETIVO GENERAL 8

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 8

3. METODOLOGÍA 9

4. ANTECEDENTES Y MARCO TEÓRICO 11

4.1. MATERIALES/CLASIFICACIÓN Y TIPOS DE PINTURAS 11

4.2. SEGUIMIENTO REALIZADO EN LA LOCALIDAD DE USAQUÉN (BOGOTÁ) 11

4.3. DEMÁS MATERIAL BIBLIOGRÁFICO 12

5. SEGUIMIENTO SIMULTANEO Y CONTINUO A VÍAS Y DEMARCACIÓN 13

5.1. TRAMOS SELECCIONADOS Y REGISTRO INICIAL 13

5.1.1. TRAMO 1 13

5.1.2. TRAMO 2 15

5.1.3. TRAMOS 3 Y 4 16

5.1.4. TRAMO 5 17

5.1.5. TRAMO 6 18

5.1.6. TRAMO 7 19

5.1.7. TRAMO 8 20

5.1.8. TRAMO 9 21

5.2. REGISTRO FINAL 22

5.2.1. TRAMO 1 22

5.2.2. TRAMO 2 23

5.2.3. TRAMO 3 Y 4 23

5.2.4. TRAMO 5 26

5.2.5. TRAMO 6 27

5.2.6. TRAMO 7 27

5.2.7. TRAMO 8 28

5.2.8. TRAMO 9 29

6. ANÁLISIS RESULTADOS 30

6.1. RECOPILACIÓN DE OPINIONES DE EXPERTOS. 30

6.2. CLASIFICACIÓN 31

6.2. EVOLUCIÓN DE LOS DAÑOS 35

6.2.1. TRAMO 1 35

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3

6.2.3. TRAMO 3 37

6.2.4. TRAMO 4 38

6.2.5. TRAMO 5 40

6.2.6. TRAMO 6 41

6.2.7. TRAMO 7 42

6.2.8. TRAMO 8 43

6.2.9. TRAMO 9 44

6.3. PATRONES DE DAÑO 45

6.4. DAÑOS A LO LARGO DEL TIEMPO. 48

6.5. ANCHO DE LA DEMARCACIÓN VS DISTANCIA ENTRE FRACTURAS. 49

6.6. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE FRACTURAS/FISURAS. 50

6.7. TIEMPO PROMEDIO DE APARICIÓN DE UNA FISURA. 50

6.8. AFECTACIÓN DE CADA PINTURA Y “MEJOR” PINTURA 51

6.9. POSIBLES SOLUCIONES 51

7. CONCLUSIONES Y COMENTARIOS FINALES 53

8. BIBLIOGRAFIA 55

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4

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Ubicación Tramo 1 ... 14

Figura 2. Tramo 1. ... 14

Figura 3. Entorno del Tramo 1 ... 14

Figura 4. Ubicación Tramo 2. ... 15

Figura 6. Entorno del Tramo 2. ... 15

Figura 7. Ubicación Tramo 3 y 4 ... 16

Figura 27. Tramo 1 Mayo 2014. ... 22

Figura 29. Tramo 3 Enero 2013. ... 24

Figura 30. Tramo 3 Octubre 2013. ... 24

Figura 32. Tramo 4 Octubre 2013. ... 25

Figura 38. Tramo 9 Febrero 2014. ... 29

Figura 40. Estado de vía bueno con demarcación buena. ... 32

Figura 41. Estado de vía bueno con demarcación regular. ... 32

Figura 42. Estado de vía bueno con demarcación mala. ... 33

Figura 43. Estado de vía regular con demarcación buena. ... 33

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5

Figura 45. Estado de vía regular con demarcación mala. ... 34

Figura 46. Estado de vía malo con demarcación regular. ... 35

Figura 47. Estado de vía mala con demarcación mala. ... 35

Figura 48. Evolución de daños Tramo 1. ... 36

Figura 57. Patrón de daño pintura base acuosa. ... 46

Figura 58. Patrón de daño Pintura Termoplástica. ... 47

Figura 59. Patrón de daño Pintura Plástica en Frio. ... 48

Figura 60. Ancho vs distancia. ... 49

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Propiedades iniciales Tramo 1. ... 14

Tabla 4. Propiedades iniciales Tramo 4 ... 17

Tabla 10. Propiedades finales Tramo 1. ... 23

Tabla 11. Datos Fracturas 1. ... 23

Tabla 13. Datos Desprendimientos Tramo 2. ... 23

Tabla 15. Datos Fracturas Tramo 3. ... 25

Tabla 23. Datos Desprendimiento Tramo 7. ... 28

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6

Tabla 28. Tipo de Pintura por tramo ... 31

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7

1. INTRODUCCIÓN

Según el Foro Económico Mundial (2013) la infraestructura vial es indicador fundamental en el desarrollo y competitividad de un país. No obstante, el estado de la red vial nacional es muy inferior al necesario u óptimo; según el INVIAS (2013) para en el 2013 el 75,1% de la red vial nacional estaba pavimentada, de la cual el 18,9% estaba en muy buen estado, 32,4% estaba en buen estado, 27% regular, 20,5% mal estado y 1,2% en muy mal estado.

Aunque se presenten a veces contradicciones entre un informe y otro por cambiar los límites de cada criterio, se considera mal estado si el índice de condición presente (PCI) del pavimento es igual o menor de 25, regular entre 26 y 55, Bueno entre 56 y 100 (IDU,2014).

De forma paralela, Bogotá D.C. se ha vuelto uno de los tres focos principales de desarrollo en el país, siendo los otros dos focos Cali (Valle del Cauca) y Medellín (Antioquia), generando de esta forma un triángulo de comercio y desarrollo. A lo largo de los años la situación de la malla vial en Bogotá se ha vuelto crítica debido al vertiginoso crecimiento de la población, impulsado principalmente por la buena situación económica del país (FMI, 2013). El perímetro formado por este triángulo son 848.85km aproximadamente (Google Maps, 2014); sin embargo la distancia real que se debe recorrer son 1344km aproximadamente (LasDistancias, 2014). Eso significa que actualmente el comercio en general recorre 1,58 veces más kilómetros que si hubiera una vía en línea recta debido principalmente a la difícil topografía del país.

Con base en este contexto, es indudable asegurar el estado de la malla vial dado que es fundamental para la productividad del país y su competitividad internacional.

Por consiguiente, asegurar la vida útil y nivel de servicio del pavimento que presenta una condición aceptable de tránsito es primordial. No obstante, esta tarea es difícil debido a que depende en muchas variables (aleatorias) de alta incertidumbre como: el tráfico, calidad y homogeneidad de los materiales usados en la construcción de vías, la calidad de la subrasante, entre otras.

De igual forma se ha observado que en algunas oportunidades la pintura empleada para la demarcación horizontal deteriora, desgasta, degrada y agrieta la carpeta de rodadura. Situación que termina por afectar el número de años o ejes estándar que soportaría la estructura de pavimento en otras condiciones, acortado su vida útil y acelerando la disminución de su nivel del servicio.

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2. OBJETIVOS

A continuación se describen los objetivos de este proyecto de grado.

2.1. Objetivo general

Identificar y explicar los patrones de daño en las superficies de pavimentos que se originan por la existencia la demarcación horizontal, y que son causados por los diferentes tipos de pintura. Dicho proceso de identificación y explicación se espera lograr a través de un seguimiento exhausto, continuo y cuantificable, que incluya el estudio de casos de estructuras con diferentes estados de deterioro en vías con diferentes tipos de pinturas.

2.2. Objetivos específicos

• Realizar un seguimiento del estado de las vías clasificadas como objeto de

estudio.

• Determinar los patrones de daño de los tipos de pintura analizados.

• Establecer la relación entre el tiempo de servicio y los daños causados.

• Establecer relaciones entre el ancho y la distancia de los patrones de

fracturación que se inician y evolucionan en la demarcación.

• Establecer si existe una relación entre la propagación del número de

fracturas/fisuras con el tráfico vehicular.

• Determinar el tiempo promedio que toma una fractura en la demarcación

en convertirse en fisura en el pavimento.

• Establecer el grado de afectación que sufre un pavimento por la selección

de un tipo específico de pintura.

• Determinar cuál de los tipos de pinturas es más recomendable para evitar

procesos de fisuración en el pavimento

• Identificar probables causas y soluciones de los patrones de daño

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3. METODOLOGÍA

Dada los ambiciosos objetivos planteados para este proyecto, se realizó un cronograma, para la realización adecuada de las diferentes actividades a ejecutar y se establecieron varias etapas en las cuales se debía cumplir cada uno de los objetivos específicos.

En la primera etapa se realizó una revisión de la bibliografía existente acerca de la demarcación horizontal (o pinturas) en general; a partir de la cual se tomó como base el proyecto de grado de Juan Pablo Solano (Solano, 2012). En dicho documento se explica los tipos de pinturas usadas en la demarcación horizontal de vías en el país, así como las características y la metodología de aplicación y demás especificaciones técnicas. Luego la revisión llevó a estudiar el proyecto de grado de Germán Darío Ramírez Vidales (Ramírez, 2013), donde se efectuó un seguimiento y diagnóstico en la localidad de Usaquén en Bogotá, a partir de la cual se realizó un análisis del estado de la demarcación en Enero y Mayo del 2013, para finalmente comentar y dar opiniones personales.

En consecuencia, en la segunda fase de este proyecto se llevó a cabo una auscultación visual y posteriormente se escogieron diversas vías que cumplieran conjuntamente los tres estados en los cuales puede estar la demarcación: Nueva

(sin fisuras ni grietas), Usada (pocas fisuras y gritas) y con Desgaste avanzado

(grietas longitudinales y fisuras que pasen al pavimento); de forma tal que se pudiera observar el avance de cada estado con el fin de asociarlo con los posibles patrones de daño.

La tercera etapa residió en el seguimiento de la demarcación horizontal y estado de las vías bajo estudio a través de un registro fotográfico y escrito. Este proceso consistió en la medición continua de las características geométricas de la demarcación junto con la longitud y patrones de daño (en caso de existir) durante más de ocho meses.

La última etapa consistió en la recopilación de opiniones, e ideas de expertos para la identificación, formulación y clasificación de los patrones de daño, a partir de la cual se realizó un análisis de las probables y principales causas que pueden llevar al desgaste temprano por demarcación horizontal.

Finalmente se propusieron posibles soluciones con base en las causas, patrones y efectos secundarios que afectaron la vía y por supuesto en el estado de la demarcación horizontal, de tal forma que de ahora en adelante sea posible

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10 emplear este proyecto para el mejoramiento de las actividades de demarcación horizontal con el fin de garantizar realmente el adecuado servicio y vida útil del pavimento. Se pretende que la investigación realizada sea base para la construcción y desarrollo de conocimiento en un área poco estudiada de la ingeniería de pavimentos.

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4. ANTECEDENTES Y MARCO TEÓRICO

4.1. Materiales/clasificación y Tipos de Pinturas

Según el manual de señalización de Colombia (Ministerio de Transporte, 2004), la señalización horizontal se clasifica de acuerdo a los siguientes grupos:

• Marcas longitudinales

• Marcas transversales

• Marcas de bordillos y sardineles

• Marcas de objetos

Según la norma técnica Colombiana NTC 4744 (Anexos), las pinturas usadas en el país son principalmente las siguientes:

• Pinturas a base de agua: son también conocidas como pinturas acrílicas en

base de agua. Tienen como principal ventaja que son diluibles en ésta. Adicionalmente, las pinturas son fáciles de aplicar y no necesitan de equipo o herramientas especializadas para su empleo. Sin embargo, su vida útil no es muy extensa(aproximadamente un año) por lo que tiende a durar poco en relación con otro tipo de pinturas. (Solano, 2012)

• Termoplásticos: es una pintura seca que se funde a altas temperaturas

(360°C) para permitir una adecuada manejabilidad y adherencia al pavimento. Su ventaja radica en la durabilidad, que está estimada entre 2 y 5 años dependiendo de los factores externos. Una dificultad es que requiere de maquinaria especializada, conocida como “fusor”, para calentar los termoplásticos y proceder con su aplicación. (Solano, 2012)

• Plástico en frío: “son pinturas que utilizan polímeros acrílicos y

monómeros acrílicos reticulables” (Solano, 2012). Estos componentes poliméricos (A y B) una vez inyectados brindan ciertas características especiales a la pintura que funciona muy bien en contra de la abrasión. Por ejemplo, dichos componentes la hacen ideal para carreteras porque adicionalmente, la pintura resiste el calor y la luz ultravioleta de manera efectiva.

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12 Igualmente es importante referenciar el trabajo ejecutado por German Ramírez (2013), quien en su proyecto de grado realizó un seguimiento a las diferentes vías principales de la localidad de Usaquén en la ciudad de Bogotá.

Dicho proyecto pudo determinar durante los cuatro meses analizados (Enero a Mayo del 2013), si bien no se obtuvo los resultados esperados, se realizó un inventario y control a algunas vías de la localidad y se determinó que Usaquén tiene deficiencias en demarcación horizontal. La información presentada en dicho documento fue una base fundamental para escoger los tramos en el presente proyecto de grado presentado.

4.3. Demás material bibliográfico

Un punto de análisis previo a la definición completa de la metodología del proyecto fue realizar una revisión bibliográfica del fenómeno a estudiar. A partir de dicha revisión se encontraron recomendaciones para la aplicación y mantenimiento de la demarcación en función de la superficie de rodadura del pavimento analizado.

Con base en la bibliografía consultada, se puede concluir que para una rodadura de mezcla asfáltica es muy recomendable la aplicación de pinturas termoplásticas y plásticas en frío dada su durabilidad. Sin embargo, su aplicación requiere equipos especializados y su costo es muy superior a las demás (Sanhueza y Olmos, s.f.). En la sección de Anexos al final del presente documento se encuentran las tablas proporcionadas en el informe original realizado por Sanhueza y Olmos.

De igual forma, se buscó información respecto al impacto socio-económico de este fenómeno. Como resultado de dicha búsqueda, se encontró un estudio sobre la correlación que puede existir entre una deficiente demarcación horizontal con la probabilidad que ocurra un accidente de tránsito. Específicamente, se encontró que existe fuerte relación entre la reflectividad de la demarcación con la probabilidad de un accidente. No obstante, no se tiene evidencia estadística suficiente para argumentar que la demarcación siempre es un factor que promueve dicho suceso. (Smadi y IHRB, 2010). Por consiguiente, dicha investigación se tendrá como un entorno realista, que procure contextualizar algunos problemas de seguridad vial que ocurren frecuentemente. En este sentido, es importante destacar que se deben realizar los esfuerzos necesarios para promover una mayor durabilidad y reflectividad de la demarcación. No obstante, aquella demarcación no debería en ningún caso perjudicar el correcto desempeño del pavimento.

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5. SEGUIMIENTO SIMULTANEO Y CONTINUO A VÍAS Y

DEMARCACIÓN

5.1. Tramos seleccionados y Registro inicial

Con el fin de determinar los patrones de daño, las posibles causas y demás implicaciones en el tránsito y estado la vía, se expondrá a continuación el registro inicial que se realizó en cada sitio de análisis escogido. Se presenta evidencias fotográficas al inicio del proyecto –Octubre de 2013- y al final del proyecto –Mayo de 2014-, para así poder obtener conclusiones acerca de la evolución, daño y consecuencias asociadas con el fenómeno de estudio.

Para lograr el anterior objetivo es imperativo en definir algunos conceptos utilizados en el presente documento con el fin de hacer fácil su comprensión:

• Fractura: Es la representación de la degradación de la pintura empleada

como demarcación horizontal, que se representa en quiebres transversales al flujo en la pintura sin necesaria afectación en el pavimento.

• Fisura o grieta: Es la representación del desgaste del pavimento, que en

este caso será asociada con el traspaso de fracturas de la demarcación hacia el pavimento.

• Desprendimiento: Es la representación de la degradación de la pintura

empleada como demarcación horizontal, que se representa en perdida de material (similar al daño por humedad en pavimentos) sin necesaria afectación en el pavimento.

Habiendo aclarado dichos conceptos se procede a mostrar los resultados de la búsqueda realizada correspondiente a los 9 tramos mostrados a continuación:

5.1.1. Tramo 1

El primer lugar de análisis fue en la carrera 15 entre calle 119 y 122, costado oriental (sur-norte). En este tramo transitan normalmente automóviles, motos y camiones pequeños C2 y pocos C3. En la Figura 1, mostrada a continuación, se puede observar (en azul) el tramo con mayor precisión.

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14 Figura 1. Ubicación Tramo 1

Figura 2. Tramo 1. Figura 3. Entorno del Tramo 1

En las Figuras 2 y 3 se muestra el registro inicial y la ubicación de la zona de interés. Se determinaron las siguientes propiedades iniciales de la vía y de la demarcación: (Tabla 1).

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15 5.1.2. Tramo 2

El siguiente lugar de análisis fue en la calle 114 con carrera 11 (el divisor entre sentidos de la calle). En el cual transita normalmente automóviles, motos y pocos camiones C2. En la Figura 4, se puede observar en azul el tramo con mayor precisión.

Figura 4. Ubicación Tramo 2.

Figura 5. Tramo 2. Figura 6. Entorno del Tramo 2.

En las Figuras 5 y 6 se muestra el registro inicial y la ubicación de la zona de interés. Así mismo, la tabla 2 resume la geometría de la vía y el estado de su demarcación horizontal.

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5.1.3. Tramos 3 y 4

Los siguientes lugares de análisis fueron: 3) la Carrera 11 con la Calle 112, 4) junto con el puente que a finales del 2013 fue abierto. En la Figura 7, se puede observar en azul el tramo con mayor precisión.

Figura 7. Ubicación Tramo 3 y 4

En las Figuras 8, 9, 10 y 11 se muestra el registro inicial y la ubicación de la zona de interés y las tabla 3 y 4 muestran las características geométricas de la vía y el estado de su demarcación horizontal.

Figura 8. Tramo 3.

Figura 10. Entorno del Tramo 3.

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Tabla 3. Propiedades iniciales Tramo 3. Tabla 4. Propiedades iniciales Tramo 4

5.1.4. Tramo 5

El siguiente lugar de análisis fue en la calle 106 con carrera 13A (el divisor entre carriles de la calle), en la cual transitan normalmente automóviles, motos y pocos camiones C2 y C3. En la Figura 12, mostrada a continuación, se puede observar en azul el tramo con mayor precisión.

En las Figuras 11 y 12 se muestra el registro inicial y la ubicación de la zona de interés y la tabla 5 muestra las características geométricas de la vía y el estado de su demarcación horizontal.

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Tabla 5. Propiedades iniciales Tramo 5.

5.1.5. Tramo 6

El siguiente lugar de análisis fue en la calle 104 con carrera 17A (el divisor entre sentidos de la calle), por la cual transitan normalmente automóviles, motos y pocos camiones C2, C3 y C2S2. En la Figura 15, se puede observar en azul el tramo con mayor precisión.

En las Figuras 14 y 15 se muestra el registro inicial y la ubicación de la zona de interés y la tabla 6 registra las propiedades geométricas de la vía y su demarcación horizontal.

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5.1.6. Tramo 7

El siguiente lugar de análisis fue en la carrera 17ª con calle 106 (el divisor entre sentidos de la calle), en el cual transitan normalmente automóviles, motos y pocos camiones C2, C3 y C2S2. En la Figura 18, se puede observar en azul el tramo con mayor precisión.

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5.1.7. Tramo 8

El siguiente lugar de análisis fue en la calle 106A con carrera 19A (el divisor entre sentidos de la calle), por la cual normalmente transitan automóviles, motos y pocos camiones C2 y C3. En la Figura mostrada 21, se puede observar en azul el tramo con mayor precisión.

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5.1.8. Tramo 9

El siguiente lugar de análisis fue en la calle 114 con carrera 22 (el divisor entre sentidos de la calle), en la cual transitan normalmente automóviles, motos y pocos camiones C2, C3, C2S2, C3S2, entre otros. En la Figura 24, mostrada a continuación se puede observar en azul el tramo con mayor precisión.

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5.2. Registro final

Con el fin de representar claramente el cambio en los tramos analizados se mostrará las secciones en el último periodo analizado.

5.2.1. Tramo 1

El primer tramo de análisis fue en la carrera 15 entre 119 y 122 costado oriental (sur-norte). En este tramo se puede evidenciar un claro desgaste, tanto en rugosidad, como en reflectividad y finalmente se puede advertir que él número de fracturas sobre la demarcación aumenta considerablemente, algunas de ellas incluso se pasan al pavimento. (Ver figura 27, Tablas 10 y 11)

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Tabla 10. Propiedades finales Tramo 1. Tabla 11. Datos Fracturas 1.

5.2.2. Tramo 2

El segundo tramo de análisis fue en la calle 114 con carrera 11 (costado occidental). A partir del cual se puede evidenciar: perdida de partículas de pintura por desprendimiento, definición de algunas líneas oblicuas en dichas secciones de desprendimiento, e igualmente pérdida de tonalidad de la pintura. Sin embargo, no se observa un desgaste o afectación en el pavimento. (Ver figura 28, Tablas 12 y 13)

Figura 28. Tramo 2 Mayo 2014.

Tabla 12. Propiedades finales Tramo 2. Tabla 13. Datos Desprendimientos Tramo 2.

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El tercer y cuarto tramo de análisis correspondieron a la zona de la carrera 11 con Calle 112 (costado occidental), en los cuales se percibió un fraccionamiento de la demarcación (tramo3) y una completa perdida de la pintura (tramo 4)

En el proyecto de grado de Solano (2012) se estudió el tramo 3 durante un periodo de 4 meses. En consecuencia, se tiene un amplio registro fotográfico de la vía, y es preciso mencionar que a diferencia del tramo 3, el tramo 4 solamente tuvo carga vehicular desde diciembre de 2013.

Seguidamente, se determinó el comportamiento del tramo 3 y se concluyó que desde Enero a Mayo se generó una gran cantidad de fracturas en la pintura, sin afectación sobre el pavimento; ocho meses después (Octubre 2013 a Mayo 2014) no existe rastro de la demarcación y el pavimento continua en perfectas condiciones.

Análogamente, el tramo 4 fue construido y demarcado el mismo día que el tramo 3. No obstante, presenta la etapa de fracturación antes de abrir paso vehicular. Sin embargo cabe mencionar que no se observa degradación de la demarcación al mismo ritmo que en el tramo 3. (Ver figuras 29, 30, 31, 32 y 33, Tablas 14, 15, 16 y 17)

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25 Figura 31. Tramo 3 Mayo 2014. Figura 32. Tramo 4 Octubre 2013.

Tabla 14. Propiedades finales Tramo 3.

Tabla 15. Datos Fracturas Tramo 3.

Tabla 16. Propiedades finales Tramo 4.

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5.2.4. Tramo 5

El quinto tramo de análisis fue en la Calle 106 con carrera 13A (costado norte). Se confirma el previsto aumento del número de fracturas en la pintura, acompañado de una intensificación de la severidad del daño, tanto en grosor como en el número de las fracturas en la pintura. Asimismo, se identificó la aparición de fracturas longitudinales y la evidencia de fisuras en el pavimento. (Ver Figura 34 y Tablas 18 y 19)

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5.2.5. Tramo 6

El sexto tramo de análisis fue en la Calle 104 con carrera 17ª (costado norte). En la Figura 35, se demuestra un leve deterioro en la pintura del pavimento. A pesar de dicha degradación en reflectividad y pulimiento de la superficie de la demarcación, es importante mencionar que en este caso se presenta algunas fracturas en la pintura, su concepción es por un posible calcado de fisuras previamente existentes por la anterior pintura. (Ver Figura 35 y Tablas 20 y 21)

Tabla 20. Propiedades finales Tramo 6. Tabla 21. Datos Fracturas Tramo 6.

5.2.6. Tramo 7

El séptimo tramo de análisis se encuentra ubicado en la Carrera 17A con calle 106 (costado oriental). Es fácilmente comprobable el deterioro en la demarcación ya que se puede identificar el menoscabo de la reflectividad y el continuo desprendimiento de partículas adheridas con pintura. Es importante precisar que el pavimento solamente registra dos fisuras, ocasionadas por el calcado de fisuras presentes en el pavimento por la anterior demarcación. (Ver Figura 36 y Tablas 22 y 23)

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28 Figura 36. Tramo 7 Mayo 2014.

Tabla 22. Propiedades finales Tramo 7. Tabla 23. Datos Desprendimiento Tramo 7.

5.2.7. Tramo 8

El octavo tramo de análisis fue en la Calle 106A con carrera 19ª (costado norte). En el tramo mencionado se puede acreditar al desprendimiento de material como la principal causa de deterioro en el pavimento. Se debe prestar atención al desprendimiento de material puesto que presenta un comportamiento similar al de daño por humedad. Es primordial hacer énfasis nuevamente, en que este tipo de pintura parece no promover la creación de fracturas en la pintura ni fisuras en el pavimento. (Ver Figura 37 y Tablas 24 y 25)

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5.2.8. Tramo 9

El noveno tramo de análisis fue en la Calle 114 con carrera 22. Dicho tramo tuvo una serie de sucesos diferente al resto de tramos antes mencionados, debido a que en el mes de Febrero de 2014 fue realizada una reparación a la pintura. La reparación se puede observar comparando las Figuras mostradas a continuación.

Pese al cambio causado por la reparación, se puede evidenciar en Febrero un comportamiento similar a las demás demarcaciones del mismo tipo de pintura (plástica en frio), comenzando, igualmente por un deterioro en la pintura por desprendimiento, seguido de un incremento en la perdida de material conforme para el tiempo.

Sin duda se logra observar dos tonos de pintura entre los tramos. El primero, es un tono más claro con evidente estado de desgaste y desprendimiento; el segundo, es un tono amarillo más opaco correspondiente a la capa nueva, con muy bajo porcentaje de desprendimiento frente al total de la demarcación. (Ver Figuras 38 y 39 y Tablas 26 y 27)

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30 Figura 39. Tramo 9 Mayo 2014.

6. ANÁLISIS RESULTADOS

6.1. Recopilación de opiniones de expertos.

Se realizó una intensa búsqueda de personas dispuestas a compartir la información con la mayor anonimidad posible, y se logró hablar con dos personas. La primera persona trabaja en una empresa de señalización vial. La segunda, de identidad reservada que igualmente trabaja en una empresa de señalización vial.

A través de las entrevistas llevadas a cabo, una parte por teléfono y otra en persona, se aclararon dudas acerca del conocimiento general de las pinturas, se determinaron las razones de las pinturas que tienen mayor demanda y los efectos secundarios que han observado a lo largo de los años.

Se percibió que el conocimiento de ambas personas está especializado en los materiales que componen la mezcla de cada pintura. Sin embargo, frente a temas de desempeño y afectación al pavimento muestran desinterés y reticencia.

No obstante, se logró la identificación plena de las pinturas utilizadas en cada tramo estudiado. Asimismo, basado en los años de experiencia y conocimiento adquirido de los especialistas, se logró cuantificar el estado de cada demarcación

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31 basado en el registro fotográfico. A continuación se señalará el tipo de demarcación utilizada por cada tramo.

Tabla 28. Tipo de Pintura por tramo

6.2. Clasificación

Se estableció un sistema de clasificación cuantificable que represente el estado de las vías de una manera sencilla y de fácil comprensión. Una vía puede tener un buen estado con buen, regular, y mal estado de la demarcación, asimismo la vía puede estar en un estado regular o malo con buen, regular, y mal estado de la demarcación. Generando así nueve posibles estados considerados en la clasificación.

Sin embargo, dada la ambigüedad de las clasificaciones (i.e., buen, regular y malo estado de vía y demarcación) se procede a explicar e ilustrar cada posible estado.

Un buen estado de la vía corresponderá a condiciones en las cuales no se presenten daño(s) que impidan el flujo normal a la velocidad de diseño, y sin cambiar igualmente la seguridad del tramo. Adicionalmente, un estado de demarcación bueno comprenderá aquellas demarcaciones donde la pintura no presenta ninguna fractura, fisura, o algún tipo de desprendimiento en la demarcación (Ver Figura 40).

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32 Figura 40. Estado de vía bueno con demarcación buena.

Luego, un buen estado de la vía corresponderá a condiciones en las cuales no se presenten daño(s) que impidan el flujo normal a la velocidad de diseño, y sin cambiar igualmente la seguridad del tramo. Por su parte, un estado regular de la demarcación equivaldrá a las condiciones donde se presenten algunas fracturas, o fisuras, y hasta algún tipo de desprendimiento en la demarcación pero que no afecta la estructura de pavimento (Ver Figura 41).

Figura 41. Estado de vía bueno con demarcación regular.

Análogamente, un buen estado de vía representará las condiciones antes mencionadas; no obstante, en este caso las demarcaciones ya presentan fracturas, o fisuras, y/o algún tipo de desprendimiento importante, el cual crea condiciones que afectará el desempeño y capacidad estructural del pavimento. (Ver Figura 42).

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33 Figura 42. Estado de vía bueno con demarcación mala.

Un estado regular de la vía concierne a aquellas vías donde existan alguno(s) daño(s) suficientes para entorpecer el flujo normal a la velocidad de diseño, incrementando la rugosidad y cambiando la seguridad vial del tramo. Ahora bien, un estado de demarcación bueno comprende aquellas demarcaciones donde la pintura no presenta ninguna fractura, fisura, o algún tipo de desprendimiento en la demarcación (Ver Figura 43).

Figura 43. Estado de vía regular con demarcación buena.

Similarmente, un estado regular de la vía representará las condiciones antes mencionadas. Sin embargo, un estado regular de la demarcación corresponderá cuando existan algunas fracturas, y fisuras, o algún tipo de desprendimiento en la demarcación sin que afecte la estructura de pavimento (Ver Figura 44).

(34)

34 Figura 44. Estado de vía regular con demarcación regular.

Finalmente, un estado regular de la vía representará las condiciones antes mencionadas y un estado malo de demarcación atañerá aquellas que presenten fracturas, o fisuras, y/o algún tipo de desprendimiento importante, lo cual crea condiciones que afectan el desempeño y capacidad estructural del pavimento (Ver Figura 45).

Figura 45. Estado de vía regular con demarcación mala.

Un mal estado de vía se presenta cuando existen daño(s) suficientes para disminuir la velocidad vehicular hasta casi cero, trayendo consigo problemas de todo tipo, como congestión y seguridad vial, accidentes entre vehículos, y de salud e higiene. Ahora bien, es impetuoso mencionar que la existencia de un estado de demarcación bueno o regular es improbable ya que el tiempo de vida útil de cada uno es muy diferente, y es mucho más probable que la demarcación haya desaparecido antes de la falla del pavimento. Por lo tanto a continuación se

(35)

35 muestran ejemplos de cuales podría ser un mal estado de vía con un regular y mal estado de demarcación.

Figura 46. Estado de vía malo con demarcación regular.

Figura 47. Estado de vía mala con demarcación mala.

6.2. Evolución de los daños

La evolución de los daños será presentada en formato de doble columna, de tal forma se puede percibir los cambios en el periodo de estudio y hacer fácil su comparación. Por ejemplo, la evolución de un mes (ej. Octubre) al siguiente (ej. Noviembre) será la figura inferior, y en caso de acabarse la columna será la primera figura de la columna situada a la derecha.

6.2.1. Tramo 1

(36)

36 Diciembre

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

Figura 48. Evolución de daños Tramo 1.

6.2.2. Tramo 2

(37)

37 Diciembre

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

6.2.3. Tramo 3

(38)

38 Diciembre

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

(39)

Octubre

Noviembre

Diciembre

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

(40)

40

6.2.5. Tramo 5

Octubre

Noviembre

Diciembre

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

(41)

41

6.2.6. Tramo 6

Octubre

Noviembre

Diciembre

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

(42)

42

6.2.7. Tramo 7

Octubre

Noviembre

Diciembre

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

(43)

43

6.2.8. Tramo 8

Octubre

Noviembre

Diciembre

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

(44)

44

6.2.9. Tramo 9

Octubre

Noviembre

Diciembre

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

(45)

45

6.3. Patrones de Daño

Habiendo analizado la evolución de los tramos analizados, se determinó el patrón de daño de cada tipo de pintura. Estos patrones varían dependiendo de diversas variables, principalmente el tipo de la pintura, seguido del personal utilizado en la preparación, clima tanto al momento de pintar como durante su vida útil; y finalmente el volumen de tráfico al cual cada tramo esta expuesto.

Tabla 29. Tipo de Pintura por tramo 2

Ahora bien, se procedió a analizar los tramos del mismo tipo. Con el fin de poder agrupar, cuantificar y optimizar el análisis se crearon 3 categorías: la primera está compuesta por los tramos 3 y 4, que presentan pintura de base acuosa; la segunda categoría comprende los tramos 1, 5 y 7 que poseen pintura termoplástica; finalmente la tercera categoría “plástica en frío” está compuesta por los tramos 2, 6, 8 y 9. En consecuencia se procede a explicar cada patrón de daño, sustentado bajo imágenes.

Las pinturas de base acuosa (tramos 3 y 4) tienen el siguiente patrón de daños:

• Inicialmente se generan fisuras transversales al flujo vehicular,

acompañado de desprendimiento de material.

• Luego se acelera el ritmo de desgaste hasta que desaparece la

demarcación.

• Posteriormente se nota un pequeño rastro de una huella que a primera

vista es irreconocible.

Igualmente se puede afirmar que este tipo de pinturas no crean una afectación significativa en el pavimento ya que son acrílicas, y según un entrevistado es la pintura que más demanda tiene debido a su bajo costo y fácil aplicación. Sin embargo, el periodo de vida útil está estimado entre 8 meses y un año, y la garantía solo cubre los primeros 4 meses, lo cual hace que esta opción sea ineficiente.

Dicha huella se ve representada luego de varios meses en un a aparición de cabezas duras (ver la recopilación mostrada a continuación).

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46 Figura 57. Patrón de daño pintura base acuosa.

En segunda instancia se analizaron las pinturas termoplásticas (tramos 1, 5 y 7). Este tipo de pinturas está compuesta por dos capas. La primera es una base de imprimación negra cuyo objetivo es ayudar a la transferencia de carga entre el vehículo-demarcación-pavimento. Cabe anotar que dicha base a veces es opcional, dado que depende del criterio y requerimientos del proyecto. Por otro lado, la segunda capa está compuesta de diferentes componentes, como el polvo base, micro-partículas de vidrio, y algunos agentes de adhesión y protectores.

El proceso de colocación en obra requiere maquinaria especializada para poder calentar el polvo a 360°C. Si bien se da garantía para dos años su precio es más elevado que la pintura acrílica desestimulando a los constructores a usar continuamente dicha pintura.

El patrón de daño para las pinturas termoplásticas es:

• Primero, se generan fracturas oblicuas y algunas transversales en la

demarcación.

• Luego se acelera la aparición del número de fracturas vertiginosamente,

posteriormente el ancho de cada fractura se ensancha hasta que se observa el pavimento.

(47)

47

• En consecuencia, se crean micro-fracturas longitudinales entre las

fracturas iniciales hasta que se observa un “sendero” en la mitad de la demarcación.

• Finalmente, luego de que la concentración de esfuerzos (cortantes) haya

degradado suficiente el pavimento, se crean fisuras en la misma dirección y tamaño de la fractura. (ver la recopilación mostrada a continuación).

Figura 58. Patrón de daño Pintura Termoplástica.

Por último, se analizaron las pinturas plásticas en frío (tramos 2, 6 8 y 9). Estas pinturas están compuestas principalmente por dos componentes, A y B los cuales son resinas. Las demás propiedades químicas y físicas son secreto comercial; no obstante, dichos componentes se encargan de proteger, promover y conservar la adhesión con el pavimento.

Este tipo de pinturas son interesantes, ya que proveen la resistencia de una pintura termoplástica pero no requiere necesariamente de equipos especializados. Sin lugar a dudas son más caras que las pinturas en base de agua y un poco más baratas que las termoplásticas, por dicha razón son la segunda pintura con mayor demanda. El proceso de colocación en obra requiere únicamente personal capacitado para esparcir correctamente la pintura o alguna máquina automática de inyección.

(48)

48 El patrón de daño para las pinturas plásticas en frío es singular e interesante:

• Primero, su color se vuelve algunos tonos más opaco.

• Luego, empieza un deterioro por partículas (no en bloque), debido a que

se observa que la pintura pierde adherencia y dichas partículas saltan de forma similar al daño por humedad.

• Finalmente, se observa que la velocidad de desprendimiento de material

se acelera y cada vez de pierde mayor cantidad de demarcación. A pesar de dicho problema, es menester señalar que no desencadena (en la mayoría de los casos) fisuras o algún otro daño al pavimento. (ver la recopilación fotográficamostrada a continuación).

Figura 59. Patrón de daño Pintura Plástica en Frio.

6.4. Daños a lo largo del tiempo.

Como primer punto se debe mencionar que cada tramo es independiente debido a que no fueron construidos en mismas condiciones ni con los mismos materiales y en especial tienen condiciones de carga diferentes. Por consiguiente los daños encontrados únicamente son comparables con pavimentos que presenten por lo menos condiciones similares.

(49)

49 Ahora bien, en el tramo 1 se pudo observar que durante ocho meses que la demarcación creó cuatro (4) fisuras en el pavimento, las cuales actualmente están afectando la capacidad estructural del tramo y, por consiguiente terminarán perjudicando su desempeño y en consecuencia a las personas y empresas que hacen uso de este tramo. Se debe señalar que el deterioro es progresivo y corregir dichas fisuras podrá asegurar el cumplimiento del número de camiones/vida útil al cual fue diseñado el pavimento.

De forma similar, a partir de la evolución del tramo 2 se puede concluir que durante el periodo de evaluación de ocho meses la demarcación creó desprendimiento de material sin afectar al pavimento. Dicho desprendimiento de pintura no sólo es mucho menos agresivo con el pavimento sino que igualmente su implementación es constructivamente más fácil y más económica.

En los tramos 3 y 4, se identificó que la pintura de demarcación de base acuosa tiene baja durabilidad; sin embargo, ésta no afecta significativamente el pavimento. La vida útil de dicha pintura fue de 8 meses. Si bien no afecta el pavimento su duración es ineficiente, ya que repintar varias veces es más caro que utilizar una pintura plástica en frío.

En el tramo 5 (pintura termoplástica) se llevó a cabo la identificación del patrón de daño que tiene mayor impacto en el pavimento, en dicho tramo se observó el traspaso de una fractura de la demarcación a la serie de fisuras en el pavimento.

En los tramos 6, 8 y 9 se confirmó que el patrón de daños de las pinturas plásticas en frío es idéntico, y las variantes radican en el tráfico al cual se somete, ya el fenómeno de desprendimiento es el mismo y cambia únicamente la área afectada.

6.5. Ancho de la demarcación vs distancia entre fracturas.

Durante la inspección de los tramos, se identificó que existe una posible relación entre el ancho de la demarcación y la distancia de las fracturas. A continuación se analizará dicha hipótesis, basados en los tramos que presentaron fracturas (1, 3, 4 y 5).

Figura 60. Ancho vs distancia.

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50 Como se puede observar en la anterior imagen se presenta fracturas en promedio cada 13,84cm, lo cual es 15,3% más grande que el ancho de la demarcación. No obstante es curioso y singular, que las fracturas formen casi cuadrados.

Esto puede deberse a que la tensión que soporta la demarcación antes de la fractura representa un área casi cuadrada y cuando la distancia es mayor al ancho, es probable que se fracture por allí.

Por lo tanto se puede afirmar que las primeras fracturas que aparecen en la demarcación probablemente estarán espaciadas un 1,153 veces el ancho.

6.6. Velocidad de propagación de fracturas/Fisuras.

Como se pudo percibir en el tramo 4, antes de la apertura al tráfico vehicular en Diciembre de 2013, ya existían fracturas en la demarcación, por lo tanto se puede afirmar que las primeras fracturas son resultado del clima y cambios de temperatura en el pavimento. Luego, es fundamental cuantificar la velocidad a la cual las fracturas se propagan una vez el clima las propicia. En consecuencia, se analizaron los tramos 1 y 4 que presentan dicho comportamiento.

El registro fotográfico otorgó una evidencia esencial para concluir que en el tramo 1 solo se necesitaron cuatro meses desde la aparición de la fractura (Febrero, a Mayo de 2014) para fraccionar la demarcación y fisurar el pavimento de la manera que muestra la Figura 27.

Se crearon siete (7) fracturas y cuatro (4) grietas en el pavimento a lo largo de cuatro meses. Sin embargo, la velocidad de propagación de fracturas es de 7 fracturas/mes, mientras que la velocidad de propagación de fisuras es de 4 fisuras/3meses. Esto se debe a que es mucho más sencillo fracturar la demarcación que convertir los esfuerzos cortantes en una fisura en el pavimento.

De forma semejante, en tramo 4 se necesitaron 2 meses desde la aparición de la fractura (Abril a Mayo de 2014) para fraccionar la demarcación y profundizar la fisura de la manera que la Figura 33 ilustra. En este tramo se crearon seis (6) fracturas y cuatro (4) grietas en el pavimento a lo largo de dos meses. Similarmente la velocidad de propagación de fracturas es de 6 fracturas/mes, mientras que la velocidad de propagación de fisuras es de 4 fisuras/mes. El desempeño y comportamiento de la demarcación fue agravado por la fisura inicial que existía desde la construcción, por dicho motivo las propiedades de la demarcación pudieron ser más drásticas que las normales (como lo ilustra el tramo 3).

6.7. Tiempo promedio de aparición de una fisura.

Teniendo en cuenta que la propagación de una fractura es un fenómenos que depende tanto del estado estructural del pavimento, como de los materiales

(51)

51 utilizados en su construcción, y el clima, entre otros; es difícil responder a la pregunta ¿En cuánto tiempo una fractura genera una fisura en el pavimento?

Sin embargo, teniendo en cuenta los análisis realizados en este proyecto se concluyó que, sí la pintura es termoplástica el tiempo promedio aproximado sería

4 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠 ±1 𝑚𝑒𝑠 dependiendo del tráfico y la afectación que sufra por el clima dicho tramo.

Dicha conclusión surgió del análisis de los tramos 1 y 5, donde el tramo 1 presentó fracturas en la demarcación en febrero de 2014 y para mayo de 2014 el pavimento poseía fisuras. Similarmente, el tramo 5 reveló fisuras en febrero de 2014 cinco meses después de haber manifestado fracturas en la demarcación.

6.8. Afectación de cada pintura y “mejor” pintura

La afectación de cada pintura al pavimento es independiente dado que cada una está compuesta por diferentes materiales y su interacción con el pavimento es por consiguiente diferente. Sin embargo, se ha demostrado que la pintura de base acuosa o acrílica tiene baja afectación con el pavimento.

La pintura termoplástica presenta las condiciones necesarias para afectar gravemente la capacidad estructural del pavimento, generando fisuras transversales y longitudinales que podrían acelerar y crear otros daños como pérdida de resistencia y piel de cocodrilo anticipadamente (por agua en capas granulares) y el ahuellamiento estructural.

Finalmente, la pintura plástica en frío es la que mejor desempeño ha presentado dado que no genera nuevas fisuras y desprende únicamente la demarcación. Adicionalmente esta cuenta con una vida útil superior a la acrílica y parece ser la mejor pintura dentro de las tres evaluadas por un amplio margen.

Sin lugar a dudas aún presentando un precio superior a la acrílica, la pintura plástica en frío provee la duración requerida para las vías con pavimentos flexibles y la afectación al pavimento es mínima o inexistente puesto que no presenta degradación de la rodadura y por consiguiente, no hay que preocuparse por los efectos secundarios de la demarcación.

6.9. Posibles soluciones

Como fue señalado la utilización de pinturas termoplásticas provee un riesgo al nivel de servicio y a la capacidad estructural del pavimento. Sin embargo, si por alguna razón se escogió dicha pintura para un proyecto en particular, se podría hacer un control preventivo en la creación de fisuras.

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52 Cabe resaltar que el control de fisuras se debe hacer continuamente, y con responsabilidad, dado que el sellado de fisuras con emulsión asfáltica en el pavimento únicamente asegurará que el pavimento falle por las fisuras creadas por la demarcación.

No obstante, se considera mejor solución en los aspectos económicos, ingenieriles y de administración utilizar otro tipo de pintura (acrílica o plástica en frío) que no perjudique la capacidad estructural del pavimento y provea

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53

7. CONCLUSIONES Y COMENTARIOS FINALES

Luego de ocho meses de trabajo, se lograron identificar los patrones de daño de los diferentes tipos de pinturas, determinando así que existe grandes diferencias en el desempeño del pavimento dependiendo de la pintura escogida. A continuación se mencionarán algunas conclusiones finales.

Primero, se determinó que los solventes que componen las pinturas termoplásticas tienden a dañar el pavimento. Dicha posibilidad radica posiblemente en la temperatura a la cual se deben aplicar dichos componentes

(360°C) y en la química o composición de los mismos. Se llegó a dicha conclusión

puesto que los componentes se calientan a un punto superior al de inflamación del asfalto, lo cual podría ser la causa principal de desgaste de el área demarcada, especialmente el contorno. Consecuentemente el área demarcada tendrá una afectación inicial y será entonces susceptible al daño por fricción entre la demarcación y el pavimento.

Segundo, se realizó un exhausto y continuo seguimiento al estado de varios tramos de vía y de su demarcación, los cuales fueron imprescindibles para la adecuada identificación de los patrones de daño. Simultáneamente se efectuó un seguimiento a las condiciones de las vías en cuanto a clima, sucesos extraños (construcción de un edificio) etc., con el fin de entender las condiciones a las cuales fue sometida la vía y la pintura de demarcación y durante los análisis poseer toda la información para realizar correctamente los juicios ejecutados.

Tercero, se identificaron y explicaron los patrones de daños de cada pintura. Para la pinturas de base acuosa se observó que primero se fractura (posiblemente por efectos del clima) y luego sufre un incremento de fracturas en la demarcación hasta perder completamente la pintura por adhesión. Las termoplásticas en cambio sufren un proceso distinto, primeramente se fracturan (por la acción combinada de clima y tráfico), luego se crean fracturas longitudinales que finalmente se transfieren al pavimento como una fisura. Por último, las plásticas en frío presentará una pérdida de tonalidad, siendo más opacas; y luego comienzan con un proceso de desprendimiento progresivo de la pintura. En el primer y último caso no se generan daños significativos sobre el pavimento, mientras que la termoplástica afecta la durabilidad del mismo.

Cuarto, se obtuvieron los resultados esperados durante el proyecto. Se identificó una relación promedio de 1,153 veces entre el ancho y la distancia de las fracturas en la demarcación, se determinó que la velocidad de propagación de

(54)

54 fracturas está entre 6-7 fracturas por mes y la velocidad de propagación de fisuras está entre 4-12 fisuras por mes. Análogamente el tiempo promedio de aparición de una fisura es de 4 meses más o menos un mes. Sin embargo es importante aclarar que dichos resultados dependen del tipo de pintura usado.

Por otro lado, la afectación y recomendación de cada pintura permite utilizar el proyecto llevado a cabo por Smadi y IHRB (2010) en la cual se determinó que es probable que la demarcación juegue un papel fundamental en los accidentes de tránsito. En consecuencia, se concluyó que en el caso de las pinturas termoplásticas, aún cuando tienen propiedades reflectantes, generan una gran afectación al pavimento por lo que no se justifica su uso. En contraparte, las pinturas de base acuosa presentan una medida temporal, ya que luego de 8 meses no habrá pintura y según el estudio la cantidad de accidentes aumentará.

En último lugar, las pinturas plásticas en frío proveen una solución apropiada dado que su resistencia es superior a cualquier otra, y no tiene perjuicio alguno sobre el pavimento. Esta condición genera un aumento en la utilidad por su empleo, dado el ahorro en recurrencia de instalación (base acuosa) o el ahorro por mantenimiento del pavimento (termoplástica).

(55)

55

8. BIBLIOGRAFIA

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consideraciones sobre su impacto en la durabilidad de las vías. Proyecto

(57)

57

10. ANEXOS

ANEXO 1

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(59)

59 ANEXO 2

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(61)

61 ANEXO 3

TABLAS DE RECOMENDACIONES MATERIAL BIBLIOGRÁFICO. (Sanhueza & Olmos,

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