Predicción de la temperatura de los firmes de carretera a través de parámetros climáticos

摘要

Las propiedades físicas de los materiales que conforman el firme tienen una alta sensibilidad a los cambios de temperatura. Estos cambios en las propiedades físicas de los materiales, alteran el comportamiento de la estructura. La predicción precisa del perfil de temperaturas del firme es de gran utilidad en su diseño y dimensionamiento, lo que ha originado una ingente cantidad de estudios e investigaciones desde los años 60 hasta la actualidad. De la revisión de éstos, se aprecian dos enfoques en cuanto a la modelización de las temperaturas del firme, el primero consiste en obtener un modelo matemático capaz de predecir la distribución de la temperatura del firme en función del tiempo a partir de las ecuaciones del balance energético y la conducción del calor; en el segundo se obtiene un modelo de regresión, un modelo probabilístico, en el que a través de datos empíricos de temperatura de los firmes y datos climáticos, se relaciona la temperatura en el firme con los parámetros climáticos seleccionados. En este trabajo se han abordado dos estudios, el primero de ellos es la validación de dos algoritmos desarrollados en base a las ecuaciones de balance energético para el cálculo de las temperaturas extremas, máximas y mínimas, en la superficie del firme y a diferentes profundidades; y el segundo se centra en el desarrollo de un modelo probabilístico a través de los datos obtenidos en la Pista de Ensayo de Firmes del CEDEX, el denominado Modelo CEDEX. El objetivo ha sido relacionar la temperatura en el firme con las variables climáticas de temperatura ambiente y radiación solar, para obtener un método sencillo de predicción de la temperatura del firme a través de datos fácilmente accesibles.%The physical properties of the materials that make up the pavement structure have a highly sensitivity to the temperature changes. These changes in the physical properties of the materials affect the performance and life span of the structure. The accuracy of the pavement temperature profile predictions is very useful in the dimensional design of them, so that it has been conducted a huge amount of researches and studies from the 60's until nowadays. After reviewing the most of them, it has indeed been noticed two pavement model approaches: the first one tries to estimate the temperature distribution in a pavement structure by using mathematical models based on energy balance equations and heat conduction equation; the second one is to obtain a regression model, probabilistic model, through field measurements of pavement temperatures and other climatic parameters in order to relate among them. This paper presents two research studies: the first study was the validation of two algorithms developed to predict the maximum and minimum pavement temperatures not only at the pavement surface, but also at different depths inside the structure; the second one was focus on the development of a probabilistic pavement temperature model by means of the data collected in the CEDEX Test Track, called Modelo CEDEX. The main goal was to relate the pavement temperature to the climatic parameters of air temperature and global radiation to obtain a method for predicting pavement temperatures through easily available data.