Textura de la carretera

El perfilógrafo es un dispositivo que se utiliza para medir la rugosidad de la superficie del pavimento. A principios del siglo XX, los perfilógrafos eran dispositivos de rodadura de baja velocidad (por ejemplo, reglas de rodadura ). Hoy en día, muchos perfilógrafos son sistemas avanzados de alta velocidad con un sensor de altura láser combinado con un sistema inercial que crea un plano de referencia a gran escala. Lo utilizan equipos de construcción o consultores certificados para medir la rugosidad de las redes viales en servicio, así como antes y después del fresado de crestas y la aplicación de capas de pavimento . Los perfilógrafos modernos son instrumentos totalmente computarizados.

Los datos recopilados por un perfilógrafo se utilizan para calcular el Índice Internacional de Rugosidad (IRI), que se expresa en pulgadas/milla o mm/m. Los valores de IRI van desde 0 (equivalente a conducir sobre una placa de vidrio) hasta varios cientos de pulgadas/milla (una carretera muy rugosa). El valor de IRI se utiliza para la gestión vial con el fin de monitorear la seguridad y la calidad de las carreteras. ^{[ 2 ]}

Muchos perfilógrafos viales también miden la pendiente transversal , la curvatura , la pendiente longitudinal y el ahuellamiento del pavimento . Algunos perfilógrafos toman fotos o videos digitales mientras perfilan la carretera. La mayoría de los perfilógrafos también registran la posición mediante tecnología GPS . Otra opción de medición común son las grietas . Algunos sistemas de perfilografía incluyen un radar de penetración terrestre , utilizado para registrar el espesor de la capa de asfalto . ^{[ 3 ]}

Otro tipo de sistema de perfilografía se utiliza para medir la textura superficial de una carretera y su relación con el coeficiente de fricción y, por lo tanto, con la resistencia al deslizamiento . La textura del pavimento se divide en tres categorías: megatextura, macrotextura y microtextura. Actualmente, la microtextura no se puede medir directamente, excepto en un laboratorio. La megatextura se mide utilizando un método de perfilado similar al que se usa para obtener los valores IRI, mientras que la macrotextura es la medición de las variaciones individuales de la carretera dentro de un pequeño intervalo de unos pocos centímetros. Por ejemplo, una carretera con grava extendida sobre una capa de sellado asfáltico tendrá una macrotextura alta, y una carretera construida con losas de hormigón tendrá una macrotextura baja. Por esta razón, el hormigón a menudo se ranura o se rugosiza inmediatamente después de su colocación en la base de la carretera para aumentar la fricción entre el neumático y la carretera.

El equipo para medir la macrotextura actualmente consta de un láser de medición de distancia con un tamaño de punto extremadamente pequeño (< 1  mm) y sistemas de adquisición de datos capaces de registrar elevaciones espaciadas a 1  mm o menos. La frecuencia de muestreo suele ser superior a 32  kHz. Los datos de macrotextura se pueden utilizar para calcular la parte de la fricción dependiente de la velocidad entre los neumáticos de un automóvil típico y la superficie de la carretera, tanto en condiciones secas como mojadas. La microtextura también afecta a la fricción.

La fricción lateral y la pendiente transversal son las fuerzas de reacción clave que mantienen un vehículo en una posición lateral estable al tomar una curva, mientras está sujeto a las fuerzas externas derivadas de la velocidad y la curvatura. La pendiente transversal y la curvatura se pueden medir con un perfilógrafo de carretera y, en combinación con mediciones relacionadas con la fricción, se pueden utilizar para identificar curvas con peralte inadecuado , lo que puede aumentar el riesgo de accidentes de tráfico.

Los perfilómetros de pavimento (también conocidos como perfilógrafos , como los utilizados en la famosa prueba de carretera AASHO de 1958-1960 ) emplean un láser de medición de distancia (suspendido aproximadamente a 30  cm del pavimento) en combinación con un odómetro y una unidad inercial (normalmente un acelerómetro para detectar el movimiento del vehículo en el plano vertical) que establece un plano de referencia móvil al que se integran las distancias del láser. La compensación inercial hace que los datos del perfil sean más o menos independientes de la velocidad que tuviera el vehículo perfilómetro durante las mediciones, bajo el supuesto de que el vehículo no realice grandes variaciones de velocidad y que esta se mantenga por encima de 25  km/h o 15  mph. El sistema de perfilómetro recoge datos a velocidades normales de autopista, muestreando las elevaciones de la superficie a intervalos de 2 a 15  cm (1 a 6  pulgadas), y requiere un sistema de adquisición de datos de alta velocidad capaz de obtener mediciones en el rango de kilohercios.

Los datos recopilados por un perfilómetro se utilizan para calcular el Índice Internacional de Rugosidad (IRI), que se expresa en pulgadas/milla o milímetros/metro. Los valores de IRI oscilan entre 0 (equivalente a conducir sobre una superficie lisa como un cristal) y varios cientos de pulgadas/milla (una carretera muy rugosa). El valor de IRI se utiliza en la gestión vial para supervisar la seguridad y la calidad de las carreteras.

Muchos perfiladores de carreteras también miden la pendiente transversal , la curvatura , la pendiente longitudinal y el ahuellamiento del pavimento . Algunos perfiladores toman fotos o videos digitales mientras perfilan la carretera. La mayoría también registra la posición mediante tecnología GPS . Otra opción de medición bastante común son las grietas . Algunos sistemas de perfilometría incluyen un radar de penetración terrestre , que se utiliza para registrar el espesor de la capa de asfalto .

Otro tipo de perfilómetro se utiliza para medir la textura superficial de una carretera y su relación con el coeficiente de fricción y, por lo tanto, con la resistencia al deslizamiento . La textura del pavimento se divide en tres categorías: megatextura, macrotextura y microtextura. Actualmente, la microtextura no se puede medir directamente, excepto en un laboratorio. La megatextura se mide utilizando un método de perfilado similar al que se usa para obtener los valores IRI, mientras que la macrotextura es la medición de las variaciones individuales de la carretera dentro de un pequeño intervalo de unos pocos centímetros. Por ejemplo, una carretera con grava extendida sobre una capa de sellado asfáltico tendrá una macrotextura alta, y una carretera construida con losas de hormigón tendrá una macrotextura baja. Por esta razón, el hormigón a menudo se ranura o se rugosiza inmediatamente después de su colocación en la base de la carretera para aumentar la fricción entre el neumático y la carretera.

El equipo para medir la macrotextura actualmente consta de un láser de medición de distancia con un tamaño de punto extremadamente pequeño (< 1  mm) y sistemas de adquisición de datos capaces de registrar elevaciones espaciadas a 1 mm o menos. La frecuencia de muestreo suele ser superior a 32  kHz. Los datos de macrotextura se pueden utilizar para calcular la parte del coeficiente de fricción que depende de la velocidad entre los neumáticos de un automóvil típico y la superficie de la carretera. La macrotextura también proporciona información sobre la diferencia entre la fricción en carreteras secas y mojadas. Sin embargo, la macrotextura no se puede utilizar para calcular un coeficiente de fricción relevante, ya que la microtextura también afecta a la fricción.

La fricción lateral y la pendiente transversal son las fuerzas de reacción clave que mantienen un vehículo en una posición lateral estable al tomar una curva, a pesar de estar sometido a fuerzas de excitación derivadas de la velocidad y la curvatura. Dado que la fricción depende en gran medida de la macrotextura y la textura, la pendiente transversal, así como la curvatura, pueden medirse con un perfilómetro de carreteras. Por ello, estos dispositivos son muy útiles para identificar curvas con peralte inadecuado que pueden suponer un riesgo para los vehículos.