El asfalto inteligente 'made in Spain' que guía tu coche y mantiene la carretera sin baches

Casi todo es inteligente o susceptible de serlo. Hay móviles, relojes, altavoces o lavadoras: cualquier dispositivo que nos permita cierto grado de interacción o de control digital lleva ya ese adjetivo. A una mayor escala, están las ciudades inteligentes, en las que todo está conectado para ofrecer servicios mejores y más eficientes, desde el riego de los jardines hasta los semáforos. Y siempre podemos huir de ellas en coches cada vez más inteligentes y autónomos. Pero ¿hacia dónde vamos? ¿También hay carreteras inteligentes?

Estamos en ello. De hecho, para avanzar en la conducción autónoma no vendría mal interactuar con el entorno, algo más fácil en las ciudades que cuando salimos a la carretera. Probablemente, en el futuro, una vía de estas características será algo distinto a lo que hoy en día podemos imaginar, pero es el momento de diseñarlas. A eso se dedican en el Laboratorio de Ingeniería de la Construcción de la Universidad de Granada (LABIC-UGR) y con mucho éxito: acaban de ganar el Premio Internacional a la Innovación en Carreteras Juan Antonio Fernández del Campo, de la Fundación Española de la Carretera. Lo curioso es que el proyecto galardonado no hay luces ni conexión a internet. La clave está en la composición del pavimento.

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En los últimos años, los investigadores de este grupo han apostado, entre otras cosas, por la experimentación con materiales asfálticos mecanomutables. A la mezcla convencional con la que se pavimentan las carreteras, le añaden "una serie de partículas que son susceptibles de ser activadas o modificadas mediante la acción de campos magnéticos o de ondas de radiofrecuencia", explica a Teknautas el ingeniero Fernando Moreno Navarro. Estos elementos ferromagnéticos (pueden ser de hierro u otro tipo de metal que tenga propiedades electromagnéticas) permiten que los vehículos, al pasar, puedan obtener información e incluso puedan cambiar momentáneamente algunas características de la vía.

Desde hace tiempo, los ingenieros buscan nuevos materiales inteligentes para las infraestructuras de ingeniería civil. "El problema es que el hecho de incorporar sensores, cables o tecnología en el asfalto común es muy complicado, genera una serie de disrupciones en la construcción", comenta el experto. Además, electrificar y conectar las carreteras implica costes muy elevados. Por eso, "pensamos en desarrollar materiales inteligentes de forma pasiva, es decir, que sean inertes y actuemos sobre ellos. En función de cómo intervenimos desde fuera, pueden responder de una manera u otra", añade. Las partículas ferromagnéticas que contienen estos asfaltos están desordenadas, pero cuando se ven afectadas por un campo magnético tienden a alinearse, formando una estructura interna dentro del material. Este cambio "sirve de refuerzo", comenta Moreno Navarro, "modifican las propiedades mecánicas del asfalto en términos de rigidez o resistencia, lo que ayuda a soportar mejor las cargas de tráfico".

El problema es que ese mecanismo no se puede mantener siempre activado. Su funcionamiento se parece al de los músculos humanos. "Los boxeadores aprietan el abdomen cuando les van a golpear, no pueden estar todo el rato en tensión. Pues bien, este concepto es muy parecido, podríamos activar el campo magnético justo cuando viene la carga del vehículo para poder soportarla y después se relajaría", señala el ingeniero. Salvo que una vía soporte un tráfico continuo e intenso, la mayor parte del tiempo no interesa que el asfalto esté rígido, puesto que existen otros movimientos de dilatación o contracción (por cambios de temperatura) que requieren cierta flexibilidad para evitar que el material quiebre. Por eso, la aplicación de este sistema para este uso cobra sentido, especialmente en lugares concretos, como las pistas de un aeropuerto. "Podrías activarlo de manera controlada, justo cuando van a recibir el impacto del avión que despega o aterriza", apunta. La deformación del pavimento está provocada por la carga que tiene que soportar, pero al aportar la rigidez suficiente en el momento clave, se resuelve el problema en gran medida, prolongando su vida útil.

En este caso, el campo magnético se podría inducir mediante una sencilla bobina bajo el asfalto, pero para otros usos ni siquiera sería necesario, ya que la acción puede proceder del paso de los propios vehículos. Así lo han pensado para limpiar las carreteras de hielo y nieve en invierno: una máquina quitanieves puede interactuar con las partículas del asfalto mediante la corriente de Foucault, el mismo mecanismo que utilizan las cocinas de inducción. "Podemos inducir corrientes de Foucault de distinta intensidad en función de la cantidad de partículas que tengamos e incrementar la temperatura del pavimento a nuestra voluntad para evitar la formación de hielo o nieve o para aplicar tratamientos de cierre de grietas o de recuperación de propiedades del material", relata el ingeniero. En lugar de llevar cuchillas y sal, un vehículo quitanieves podría ir provisto de una plancha que, pasando a pocos centímetros de la superficie, iría calentando el asfalto.

Leyendo la carretera

La densidad de partículas también puede marcar un uso muy diferente para este asfalto inteligente: establecer un código que puede ser leído e interpretado desde los coches. Un determinado nivel de dosificación de estos elementos ferromagnéticos podría ofrecer datos útiles y precisos: por ejemplo, que estás circulando por el carril derecho y la velocidad está limitada a 70 kilómetros por hora. El vehículo que circula por él lee estos datos como si fueran un código de barras o un QR. De hecho, sería más preciso compararlo con las etiquetas de radiofrecuencia (RFID) que ponemos a las maletas en los aeropuertos y sirven para transportarlas de manera automatizada. Para hacer esa lectura, los coches solo tendrían que llevar un sensor como los que se utilizan en la playa para la detección de metales.

¿Por qué esto sería útil e incluso clave para seguir avanzando hacia la conducción autónoma? Porque es fundamental posicionar correctamente al vehículo y toda ayuda es importante. Los nuevos vehículos ya corrigen automáticamente la trayectoria siempre que sean capaces de leer la calzada. "Hoy en día, el posicionamiento es por GPS a nivel satelital, mientras que a nivel local se logra por cámaras y sensores ópticos. Funcionan bien, pero pueden fallar cuando la pintura está desgastada o si hay niebla, lluvia intensa o nieve. Ese es un hándicap para saltar del nivel 3 al 4", explica Moreno Navarro en referencia a la conducción autónoma, "es fundamental tener una señal independiente de lo que haya sobre la calzada".

Después de una década de pruebas de laboratorio con resultados excelentes, este puede ser uno de los primeros usos reales de esta invención del LABIC-UGR. Los investigadores cuentan con dos patentes y con el interés empresarial, ya que trabajan codo con codo en varios proyectos con las principales constructoras a nivel nacional. No obstante, esta vez son las administraciones públicas, dueñas de las infraestructuras viarias, las que deberían dar el paso si están interesadas. ¿El factor económico puede ser un problema? Frente a un asfalto convencional, esta opción incrementaría los costes, "por eso hablamos de aplicaciones puntuales", reconoce el ingeniero, entre las que destacarían los aeropuertos, los puertos de montaña o el acceso a estaciones de esquí, por ejemplo. En determinados casos, la amortización sería rápida. No obstante, también es posible que en algunos trayectos interese impulsar la conducción automática y esta apuesta resulte más que interesante.

En cualquier caso, están trabajando en reducir los costes buscando fórmulas para hacer un poco más barata la mezcla de asfalto que propone este proyecto. Por ejemplo, "las partículas ideales serían de hierro carbonilo, porque tienen una medida muy concreta para la codificación, pero estamos estudiando el uso de fibras metálicas procedentes neumáticos usados", comenta.

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Cambiar el modelo

Triunfe o no su propuesta, los científicos del LABIC-UGR tienen claro que ha llegado la hora de romper el modelo de construcción de carreteras que ha imperado durante más de un siglo, no solo por exigencias tecnológicas, sino también medioambientales. El proceso consiste en extraer materiales de una cantera y mezclarlos con betún procedente del petróleo a altas temperaturas, con la consiguiente emisión de gases y consumo de energía. Cuando el asfalto termina su vida útil se procede a su demolición y acaba en el vertedero.

Como alternativa, este equipo de la Universidad de Granada ha desarrollado anteriormente otro tipo de asfalto, llamado MASAI (acrónimo de Materiales Asfálticos Sostenibles Automatizados e Inteligentes). La idea es reutilizar material demolido de la propia carretera deteriorada, añadir otros productos locales y mejorar prestaciones mecánicas del pavimento con polímeros reciclados (plásticos derivados del petróleo) o polvo de neumáticos. Una gran ventaja es que se puede fabricar a menor temperatura. Además, el proyecto incluye sensores para controlar datos de tráfico y del estado del firme. La sostenibilidad de esta iniciativa ha hecho que Andalucía haya logrado captar 100 millones de euros de fondos europeos para rehabilitar sus carreteras.