Megacamiones, ¿qué son y qué tipo de carreteras necesitan?

Los megacamiones y duotráilers llevan años abriéndose paso por las autopistas europeas, y antes de eso por las norteamericanas. Su gran tamaño hace que el coste unitario de transporte (los euros por kilogramo transportado) se reduzca notablemente. De ahí su uso creciente. Pero este peso supone un reto para la infraestructura, que puede llegar a sufrir desperfectos e incluso daño estructural.

Cuanta más masa tiene un vehículo, mayores son los esfuerzos transmitidos al firme, así como a elementos estructurales como las pilas en el caso de puentes o los muros de contención cuando observamos una carretera en una ladera. Es por eso que los camiones de grandes dimensiones han de estar regulados y normalizados, y por lo que a menudo se veta su uso en algunas infraestructuras.

¿Qué son los megacamiones y otros vehículos grandes?

Los vehículos de grandes dimensiones han circulado por todo tipo de carreteras durante décadas. En muchas ocasiones transportando un peso para el que la vía no estaba pensada, como es el caso del transporte mediante vehículo especial de la pala de un aerogenerador. Pero incluso estos casos puntuales llevan aparejados un profundo estudio previo y un concienzudo mantenimiento posterior.

La gran dificultad a nivel mecánico es la de convertir estas marchas puntuales de transporte especial en una autorización para la circulación frecuente de vehículos de grandes dimensiones. Entre estos dos usos existe un salto conceptual importante porque en el segundo caso los esfuerzos mecánicos sobre la infraestructura han de ser analizados para el largo plazo.

Los megacamiones son, como su nombre indica, grandes camiones de hasta 25,25 metros de longitud y hasta 60 toneladas, generalmente formados por una cabeza tractora con remolque fijo de 7,8 metros y uno adicional de 13,60 metros. Resulta evidente que, simplemente debido a sus dimensiones, no podrán circular por algunas vías con giros demasiado cortos.

Pero desde hace un tiempo estos megacamiones se han quedado pequeños al lado de otros algo mayores llamados “duotráilers”. El duotráiler usa dos remolques de 13,60 metros y puede llegar a pesar en su conjunto hasta 70 toneladas. La diferencia con el megacamión “tradicional” no es excesiva, pero sin duda la vía no nota.

El peso del vehículo requiere cálculos en las infraestructuras

Los bocetos de abajo, simplificados para hacer más comprensible el gráfico, muestran alguno de los esfuerzos derivados de la circulación de camiones. Son aplicables a todo tipo de vehículos, pero cobran especial relevancia cuando hablamos de megacamiones. Su peso amplifica los esfuerzos, y no todas las vías están adecuadas a ellos.

La primera imagen muestra una carretera de montaña con un muro de contención por la que circula un camión. En azul podemos ver cómo el peso de distribuye en vertical sobre el firme, y este a su vez comprime las capas inferiores. El esfuerzo en vertical es el más fácil de visualizar y al que todos los lectores están acostumbrados. Pero en este caso tiene una consecuencia añadida.

También en la primera imagen podemos observar cómo el muro de carga está realizando un esfuerzo horizontal por mantener la carretera en su lugar (rojo). A mayor peso sobre la misma, mayor será la carga horizontal que trata de abrir el muro hacia fuera. De ahí que los tirantes sujeten los muros en esta dirección, y que sus tensores penetren varios metros en la roca, cosiendo el muro.

Con los megacamiones, estos esfuerzos mecánicos aumentan de intensidad al aumentar el peso por eje y por tanto la tensión que cada metro cuadrado de muro de carga tiene que aguantar. Este es uno de los motivos por los que estos grandes vehículos no pueden circular por todas las carreteras. Estas han de resistir todo tipo de esfuerzos, no solo el peso sobre el asfalto.

Esfuerzos horizontales en movimiento

Además del esfuerzo estático por el mero hecho de tener peso, el cálculo de la infraestructura se complica sobremanera debido a los esfuerzos dinámicos. Es decir, los esfuerzos derivados de vehículos pesados en movimiento. Si estos son excesivos, pueden causar daño sobre el asfalto e incluso sobre los elementos estructurales, como es el caso del puente de la segunda imagen.

Cuando un vehículo está en movimiento, también imprime esfuerzos sobre el asfalto en la dirección de avance, como ya vimos en otro artículo: comprime el firme justo tras las ruedas y tensa el firme justo delante de ellas. A mayor masa y velocidad, más esfuerzo, y estos pueden ser notables.

Pensemos por un segundo en un camión sencillo de dos ejes con una distancia entre ejes de 8 metros (arriba, sin escala). Justo antes de que la primera rueda llegue a un punto del firme, este se tensa a la velocidad de avance del vehículo, y se comprime una fracción de segundo después una vez la primera rueda ha pasado. Un tercio de segundo después y el segundo eje repite el proceso.

Todos estos esfuerzos horizontales, que sobre el asfalto son de tipo “tracción/compresión”, se transmiten a elementos estructurales como columnas, pilares o pilas, como es el caso del croquis con el puente. En rojo, sobre la estructura de hormigón armado que liga el tablero horizontal del puente con las pilas, podemos ver cómo se transmite dicho esfuerzo, que ahora es un cortante.

A mayor velocidad y masa de los vehículos que circulan por el puente, mayores serán los cortantes, que actúan como cizallas y pueden causar graves daños estructurales si exceden de forma prolongada las tensiones admisibles.

¿Qué necesita una vía para admitir megacamiones?

Una respuesta concisa a esta pregunta sería: un cálculo que demuestre que se cumple con las especificaciones. Claro, que esto podría atribuirse a cualquier tipo de infraestructura y sobrecarga. En el caso del pavimento, por enfocarnos en la capa externa de la infraestructura, la diferencia puede entenderse cuando observamos el pavimento para pistas de aterrizaje.

Formalmente hablando, a nivel de cálculo, uso y esfuerzos esperables, el pavimento de una pista de aterrizaje es virtualmente idéntico al de una carretera. Las diferencias, que definen todo tipo de estrategias constructivas y materiales, son las cargas aplicadas. Dicho de otro modo: si un camión pesase 420 toneladas, necesitaría circular por un pavimento como el de un aeropuerto.

Por descontado no existen dichos camiones, y los duotráilers “solo” llegan a las 70 toneladas, lo que hace factible adaptar el pavimento de las autopistas a estos nuevos vehículos más pesados que los camiones convencionales. Y, en ocasiones, no hacer ningún cambio más allá de esperar acortar la vida útil del firme. Esto permite, en muchos casos, admitir la circulación de camiones de 70 toneladas y analizarlo como una cuestión de amortización de la infraestructura.

Dicho esto, el asfalto no es el único componente de la vía, como hemos visto arriba. Del mismo modo que el gálibo determina por qué vías puede o no pasar determinado vehículo, el peso máximo por eje determina qué autopistas quedan vetadas a megacamiones y duotráilers. De ahí que solo los veamos circular por autopistas y no por caminos.

Sí es de esperar que, a medida que mejoran las técnicas constructivas y materiales de las vías más simples, veamos circular más megacamiones por ellas, del mismo modo en que vimos cómo los camiones convencionales ganaban terreno a los puertos de montaña.