LanammeUCR medirá en tiempo real la humedad de los pavimentos a través de estación meteorológica

La primera estación se colocó en un tramo de la ruta entre La Abundancia y Florencia en San Carlos

El Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad de Costa Rica (LanammeUCR), medirá en tiempo real  la humedad en los suelos en un tramo de la carretera que va de La Abundancia a Florencia en San Carlos, a través de una estación meteorológica compacta por un periodo de un año que comprende de diciembre 2020 a diciembre 2021, este análisis contribuiría a obtener información valiosa del efecto que tienen los cambios de humedad en el desempeño de los pavimentos  de Costa Rica.

El estudio de las condiciones climáticas forma parte de un proyecto de investigación de la Unidad de Investigación en Infraestructura y Transporte (UIIT) del Programa de Infraestructura del Transporte (PITRA), denominado “El programa de Desempeño de Pavimentos a Largo Plazo de Costa Rica (DPLP-CR)”.

A través del proyecto DPLP-CR se pretende profundizar en el análisis y conocimiento del comportamiento de los pavimentos construidos en nuestro país, al darles un seguimiento a lo largo de los años. Para esto se busca abarcar la mayor cantidad de secciones de carretera y parámetros posibles y realizar un análisis con un alto nivel de detalle de los tramos seleccionados. Dentro de los parámetros a analizar se incluyen: auscultación visual, tráfico vehicular de la zona, clima, espesores de las capas que componen la estructura de pavimento y la caracterización de sus materiales, así como ensayos de desempeño como: deflectometría de impacto (FWD), índice de regularidad (IRI), fricción por medio del GRIP Number. Además, para el caso de pavimentos nuevos que a futuro puedan ser incorporados al proyecto, dado que es a largo plazo, también se plantea la posibilidad de instalar instrumentación para el monitoreo de respuestas en sitio (temperatura del pavimento, deformaciones unitarias, y presión estática).

El ingeniero Eliécer Arias, de la UIIT y quien está a cargo del proyecto, explicó que el tramo seleccionado para la primera estación meteorológica ya cuenta con la instrumentación necesaria que permite ir midiendo todas las variables seleccionadas dentro del DPLP-CR.

Arias comentó, que una de las interrogantes que se busca aclarar con la estación meteorológica y sensores instalados, es cómo las variables climáticas afectan a los pavimentos, y más específicamente cómo varía la humedad en suelos en tiempo real, algo que se medirá por primera vez en tiempo real. Ya que, aunque dentro del laboratorio el LanammeUCR se implementó una cámara ambientadora que simula las condiciones climáticas de campo (precipitación, temperatura, radiación UV) al Simulador de Vehículos Pesados (HVS por sus siglas en inglés) -con el que se realizan ensayos a escala natural-, era necesario poder acceder a información en el campo y en tiempo real, para poder hacer la comparación de los resultados obtenidos tanto en laboratorio como en campo. Además, en esta estación también posee  un sensor para medir radiación ultravioleta (UV), variable que incide en el desempeño de los pavimentos, principalmente en la oxidación de las mezclas asfálticas.

“El equipo para el monitoreo remoto de variables climáticas es ensamblado a medida, en función de las necesidades planteadas y objetivos del proyecto. Posee compatibilidad con los equipos anteriores y esta creado para ser instalado sobre algunos sitios de la red vial nacional de Costa Rica, con diferentes regímenes de humedad y temperatura. Permite captura de datos climáticos de interés y a la vez posee compatibilidad con otros sensores utilizados, como sensores de humedad para materiales que componen la estructura del pavimento, al equipo se puede acceder de forma remota y se puede bajar la información para ir viendo y midiendo los resultados diariamente”, dijo Arias.

Dentro de los primeros informes generados y asociados a esta investigación se indica que la variación estacional de módulos afecta las capacidades soportantes de todas las capas del pavimento debido a los cambios de temperatura, humedad y precipitación,  y está relacionada directamente de las propiedades geotécnicas del suelo (Gutiérrez & Arce, 2005). La determinación de la variación de los factores meteorológicos que alteran las propiedades mecánicas de los materiales se puede realizar por medio de estaciones meteorológicas en algunos tramos seleccionados, las cuales son capaces de medir los cambios meteorológicos y transferir estos datos de manera automática. “Lo más valioso de estas mediciones locales, es contar con equipos que puedan registrar variables climáticas y la vez capturar mediciones de humedad en los suelos, para evaluar la relación que existe entre las variables y generar modelos que puedan ser utilizados en otros tramos. Además, el Instituto Meteorológico Nacional (IMN) cuenta con muchas estaciones de monitoreo continuo que pueden aportan información muy valiosa al respecto. Por lo que dicha información, permite caracterizar cada sección de pavimentos”, se explica en los informes.

Durante este año 2021 se colocará una segunda estación meteorológica en uno de los tramos ya instrumentados que se ubica en la ruta 1 específicamente en Cañas. Y se proyecta que en los próximos años se pueda complementar el proyecto del DPLP-CR y hacer estas mismas mediciones en tiempo real en diferentes tramos de rutas nacionales, que tienen diversas características y climas particulares y propios de nuestro país.