Tendencias Científicas
Las desviaciones y otras imperfecciones presentes en las carreteras desembocan en un importante gasto extra de combustible. Imagen: Mehdi Akbarian - Creative Commons.
La utilización de pavimentos más rígidos en las carreteras de Estados Unidos permitiría una disminución en el consumo de combustible de los vehículos de alrededor del 3%, según un estudio desarrollado por ingenieros civiles del MIT. La reducción en el consumo se traduciría en una cifra de 15,6 mil millones de dólares (12,4 mil millones de euros), de acuerdo a los precios actuales del petróleo.
El estudio es el primero en utilizar modelos matemáticos en lugar de experimentos viales para observar el efecto de la desviación del pavimento en el consumo de combustible de los vehículos en las carreteras estadounidenses. En cuanto a emisiones de CO2, la investigación concluye que la reducción podría llegar a los 46,5 millones de toneladas métricas.
Los resultados y detalles del estudio se han difundido a través de una nota de prensa del MIT, y también mediante un artículo publicado en el medio especializado Science Daily. Asimismo, un artículo sobre este tema ya ha sido aceptado para su publicación a finales de este año en la revista especializada Transportation Research Record.
El trabajo fue liderado por los especialistas del MIT Franz-Josef Ulm y Mehdi Akbarian, y concluye que cuando un neumático se desplaza sobre el pavimento y sufre desviaciones debido a distintas imperfecciones, la energía se disipa y el vehículo debe efectuar un mayor esfuerzo para avanzar, generando un aumento en el consumo de combustible.
El estudio es el primero en utilizar modelos matemáticos en lugar de experimentos viales para observar el efecto de la desviación del pavimento en el consumo de combustible de los vehículos en las carreteras estadounidenses. En cuanto a emisiones de CO2, la investigación concluye que la reducción podría llegar a los 46,5 millones de toneladas métricas.
Los resultados y detalles del estudio se han difundido a través de una nota de prensa del MIT, y también mediante un artículo publicado en el medio especializado Science Daily. Asimismo, un artículo sobre este tema ya ha sido aceptado para su publicación a finales de este año en la revista especializada Transportation Research Record.
El trabajo fue liderado por los especialistas del MIT Franz-Josef Ulm y Mehdi Akbarian, y concluye que cuando un neumático se desplaza sobre el pavimento y sufre desviaciones debido a distintas imperfecciones, la energía se disipa y el vehículo debe efectuar un mayor esfuerzo para avanzar, generando un aumento en el consumo de combustible.
Ahorro de recursos y menor impacto ambiental
La desviación en los neumáticos puede compararse con el efecto que se produce al caminar sobre la arena en la playa. Con cada paso, los pies se hunden en la arena y requieren que el peatón gaste más energía que cuando se camina sobre una superficie dura.
En las carreteras, hasta un aumento del 1% en el consumo de combustible deja una huella ambiental importante.
Pavimentos más rígidos, que pueden ser obtenidos mediante la optimización de las propiedades del material o el aumento del espesor de las capas de asfalto, lograrían disminuir las desviaciones y reducir la huella ambiental, traduciéndose además en un importante ahorro de dinero y en cuanto a recursos energéticos.
Considerando que resulta imposible hallar tramos de carreteras con idénticas condiciones que permitan generalizar el impacto del pavimento sobre el consumo de combustible mediante pruebas empíricas y experimentos viales, los ingenieros civiles del MIT emplearon modelos matemáticos y análisis estadísticos para obtener una mayor precisión en los datos obtenidos.
El nuevo estudio define los parámetros básicos que influyen en el análisis del pavimento, como el grosor y la rigidez, a partir de datos provenientes de 5.643 secciones representativas de las carreteras norteamericanas, originados por la Federal Highway Administration (Administración Federal de Carreteras).
La desviación en los neumáticos puede compararse con el efecto que se produce al caminar sobre la arena en la playa. Con cada paso, los pies se hunden en la arena y requieren que el peatón gaste más energía que cuando se camina sobre una superficie dura.
En las carreteras, hasta un aumento del 1% en el consumo de combustible deja una huella ambiental importante.
Pavimentos más rígidos, que pueden ser obtenidos mediante la optimización de las propiedades del material o el aumento del espesor de las capas de asfalto, lograrían disminuir las desviaciones y reducir la huella ambiental, traduciéndose además en un importante ahorro de dinero y en cuanto a recursos energéticos.
Considerando que resulta imposible hallar tramos de carreteras con idénticas condiciones que permitan generalizar el impacto del pavimento sobre el consumo de combustible mediante pruebas empíricas y experimentos viales, los ingenieros civiles del MIT emplearon modelos matemáticos y análisis estadísticos para obtener una mayor precisión en los datos obtenidos.
El nuevo estudio define los parámetros básicos que influyen en el análisis del pavimento, como el grosor y la rigidez, a partir de datos provenientes de 5.643 secciones representativas de las carreteras norteamericanas, originados por la Federal Highway Administration (Administración Federal de Carreteras).
Un nuevo enfoque
La información también incluye detalles sobre los materiales utilizados en los pavimentos, además de la cantidad, tipo y peso de los vehículos que usan las carreteras. Los investigadores han calculado y estudiado asimismo las características del área de contacto de los neumáticos del vehículo con el pavimento.
Según Ulm y Akbarian, los efectos de las imperfecciones en el pavimento de las carreteras son responsables de un consumo extra promedio de combustible de alrededor de 7.000 a 9.000 galones por milla a nivel anual. De esta forma, este exceso en el consumo de combustible podría reducirse a través de distintas mejoras en las propiedades básicas del asfalto, del concreto y de otros materiales utilizados para construir las carreteras.
Los expertos creen que se está malgastando el combustible, ya que el diseño del pavimento se ha basado únicamente en la minimización de los costes iniciales más que en el rendimiento de las carreteras. Tampoco se consideró en su momento el impacto ambiental de los pavimentos sobre la base de las variaciones en las condiciones externas.
En resumen, los ingenieros civiles del MIT concluyeron que ahora es posible incluir los impactos ambientales, optimizar el comportamiento del pavimento y, finalmente, desarrollar un modelo de costes para mejorar el diseño del pavimento de la forma más económica posible, reduciendo el impacto ambiental y obteniendo un mejor desempeño estructural, lo cual significará una disminución en el consumo de combustible.
La información también incluye detalles sobre los materiales utilizados en los pavimentos, además de la cantidad, tipo y peso de los vehículos que usan las carreteras. Los investigadores han calculado y estudiado asimismo las características del área de contacto de los neumáticos del vehículo con el pavimento.
Según Ulm y Akbarian, los efectos de las imperfecciones en el pavimento de las carreteras son responsables de un consumo extra promedio de combustible de alrededor de 7.000 a 9.000 galones por milla a nivel anual. De esta forma, este exceso en el consumo de combustible podría reducirse a través de distintas mejoras en las propiedades básicas del asfalto, del concreto y de otros materiales utilizados para construir las carreteras.
Los expertos creen que se está malgastando el combustible, ya que el diseño del pavimento se ha basado únicamente en la minimización de los costes iniciales más que en el rendimiento de las carreteras. Tampoco se consideró en su momento el impacto ambiental de los pavimentos sobre la base de las variaciones en las condiciones externas.
En resumen, los ingenieros civiles del MIT concluyeron que ahora es posible incluir los impactos ambientales, optimizar el comportamiento del pavimento y, finalmente, desarrollar un modelo de costes para mejorar el diseño del pavimento de la forma más económica posible, reduciendo el impacto ambiental y obteniendo un mejor desempeño estructural, lo cual significará una disminución en el consumo de combustible.
Inicio
Enviar a un amigo
Versión para imprimir
Compartir
Nuevo avance permitirá convertir el agua en combustible
CIENCIA ON LINE