Análisis de ciclo de vida comparativo de pavimentos en la Ciudad de México

Abstract

El objetivo de este trabajo de tesis es cuantificar y analizar los impactos ambientales de tres distintos métodos de tratamientos de rehabilitación de carpetas asfálticas propuestos para las vialidades de la red primaria de la Ciudad de México (CDMX) y compararlos con el procedimiento actual para determinar la factibilidad de la introducción de alternativas distintas de rehabilitación con base en un enfoque de Análisis de Ciclo de Vida (ACV), basado en las Normas ISO 14040 y 14044. El cumplimiento de este objetivo busca el mejoramiento en la eficiencia y el desempeño ambiental de los procesos de obras en la CDMX, trabajando así, hacia los objetivos de desarrollo sostenible planteados por Naciones Unidas y favoreciendo la economía circular. Cada uno de los cuatro distintos métodos de rehabilitación analizados en este documento se denominan escenarios. El Escenario Base (cero) representa la forma actual de rehabilitación de carpetas en la CDMX: un fresado parcial de la carpeta asfáltica y reencarpetado de siete centímetros de profundidad, mientras que los otros tres escenarios plantean métodos alternos como propuestas para la sustitución del proceso actual. Estos tres escenarios propuestos se describen a continuación. Escenario 1: fresado total de la carpeta asfáltica y su remplazo, considerando un espesor de quince centímetros como representativo de las vialidades de la red primaria de la CDMX. Escenario 2: un reciclado en frío (Full Depth Reclamation) y Escenario 3: un reciclado en caliente (Hot In-place Recycling) y reemplazo de la capa superior de la carpeta asfáltica por medio de paneles de calentamiento por quema de gas propano. La Unidad Funcional se define como la rehabilitación de la carpeta asfáltica de 1 km-carril de vialidad principal de la Ciudad de México con 3.5 metros de ancho, sin curvas, salidas o incorporaciones y durante un período de estudio de 30 años. El alcance de los sistemas toma en cuenta todo el Ciclo de Vida de la rehabilitación de la carpeta: desde la primera extracción de materias primas, hasta la última remoción y disposición final del material residual de la carpeta 30 años después, tomando como punto de partida para todos los escenarios la existencia previa de una vialidad con daños en toda la profundidad de la carpeta asfáltica. De los cuatro sistemas evaluados se observó que el Escenario Base obtuvo el peor desempeño ambiental para todas las categorías de impacto evaluadas, debido principalmente a su corta vida útil, como consecuencia de las grietas profundas que persisten debajo de la carpeta asfáltica cuando se realiza el fresado parcial. El escenario con los menores impactos ambientales resulta ser el Escenario 3, reciclaje en caliente, gracias a la maquinaria de alta especialización que es capaz de unificar varias labores en un solo equipo. Adicionalmente, se realizan dos análisis de sensibilidad para evaluar los cambios que presentan los cuatro escenarios, el primero considerando un reciclaje parcial de la capa asfáltica fresada y el segundo para evaluar el impacto ambiental en el Escenario 2: reciclaje en frío al modificar la dosificación de cal empleada en dicho escenario. De estos análisis de sensibilidad se concluye que el reciclaje parcial mejora de manera significativa el desempeño ambiental del Escenario Base, y en menor cantidad a los otros tres escenarios evaluados. Por otra parte, se observó que la dosificación de la cal genera un impacto significativo en el desempeño ambiental del Escenario 2, sin la cual su impacto a la categoría de cambio climático disminuye aproximadamente a la mitad. Finalmente, se realizó un análisis económico de las distintas alternativas, evaluados por medio de la metodología del Análisis de Costos de Ciclo de Vida, usando el procedimiento propuesto por la Alianza de Pavimento Asfáltico de los Estados Unidos, con el cual se concluye que el escenario con los mayores costos a largo plazo es el Escenario Base, pero es preferido por las autoridades de la CDMX por tener bajos costos a corto plazo (menor a 6 años).