¿qué es el cuenco de deflexión?

El cuenco de deflexión, obtenido con un deflectómetro de impacto, proporciona mucha y valiosa información acerca del pavimento (especialmente en caso de pavimentos flexibles), permitiendo evaluar mediante técnicas diversas (cálculo inverso o análisis de su forma a través de diversos parámetros) el estado de cada una de las capas que lo constituyen así como del cimiento sobre el que se apoya. Pero ¿sabemos en realidad qué es y cómo se obtiene el cuenco de deflexión?

El principio de medida de un deflectómetro de impacto, para la obtención del cuenco de deflexión, es relativamente sencillo y conocido por todos: se aplica un impacto sobre el pavimento por medio de la caída libre de una carga sobre un sistema de amortiguación, que a su vez está colocado sobre una placa de carga que reparte las tensiones, y por medio de unos sensores (geófonos o sismómetros) se mide la deformación vertical de la superficie (deflexión) bajo el punto de aplicación de la carga y a unas distancias determinadas del mismo (habitualmente en seis u ocho puntos más, dependiendo del equipo y de las características del trabajo). El conjunto de dichas deflexiones registradas es lo que se denomina cuenco de deflexión.

Hasta aquí, todo parece bastante sencillo. Aparentemente, lo que se registra es la deformación del pavimento (o de forma más precisa, de su superficie) en el momento de la aplicación de la carga. Existe la tendencia a definir el cuenco de deflexión como una respuesta ante la aplicación de una carga estática, como si el impacto provocase una deformación instantánea que es registrada por los sensores como una fotografía. Dicho de otro modo, cuando representamos el cuenco de forma gráfica, podemos pensar que dicha deformación es la que experimenta el pavimento bajo la aplicación de una carga permanente en el tiempo. Intuitivamente, es lo que se puede observar en esta animación de Steve Muench, obtenida del sitio web Pavement Interactive (cuya visita recomiendo en la página principal del blog):

En algunos documentos he llegado a ver definido el cuenco como la línea de influencia de la deflexión; si bien desde un punto de vista teórico, considerando el pavimento como un sistema multicapa elástico, homogéneo y lineal, efectivamente el cuenco de deflexión coincidiría con dicha linea de influencia (en el caso, como he dicho, de considerar una carga estática desplazándose a lo largo de la alineación de los sensores, siendo consciente de la incongruencia que supone expresarlo de ese modo), en el ensayo real dichas condiciones no se dan, y no está de más recordar que una línea de influencia muestra gráficamente la forma en que el movimiento de una carga unitaria a lo largo de una estructura influye en cierto efecto mecánico en la misma (en este caso, en la deflexión de la superficie en un punto concreto). En este sentido, el lector más experimentado en equipos de auscultación se habrá dado cuenta de que la línea de influencia se puede obtener con un curviámetro, pero no con un deflectómetro de impacto, y un cuenco de deflexión se puede obtener con un deflectómetro, pero no con un curviámetro.

No obstante, tampoco es el caso; la realidad es que cuando se aplica un impacto sobre la superficie del pavimento, lo que ocurre es más parecido a lo que todos hemos experimentado al dejar caer una piedra sobre la superficie del agua en un estanque en calma. La carga, al caer sobre el sistema de amortiguación, transmite dicho impacto en forma de pulso a la placa de carga, que a su vez distribuye la tensión al pavimento creando un frente de onda de deformaciones recuperables, extendiéndose y atenuándose desde el punto de aplicación.

Lo que registran los sensores del deflectómetro son los valores máximos de la deformación, los picos del frente de onda en cada punto. De aquí podemos extraer una primera conclusión: el cuenco de deflexión no es ni una deformada real 'estática' en el sentido en que solemos entenderlo, ni una línea de influencia, sino que es el registro de una secuencia espacial de máximos del frente de onda. Parece sencillo comprender que cuando en un sensor alejado del punto de aplicación de la carga se registra el máximo de la deformación, hace ya algunos instantes que dicho pico se ha producido en el sensor bajo la carga, tal y como se observa en la figura inferior. Una vez más, aparece aquí el concepto de la viscoelasticidad de las mezclas bituminosas: el tiempo 'de retraso' entre picos para los correspondientes sensores depende de qué componente predomina, si la elástica o la viscosa.

¿Cuál es la consecuencia? Pues que evidentemente, lo que conocemos como el cálculo inverso de pavimentos, a partir del cual podemos obtener la valiosa información sobre el estado estructural de que hablaba al principio, no es más que un artificio de cálculo pseudo-estático, con el objetivo de recopilar los parámetros necesarios para abordar la rehabilitación de un pavimento.

Como suele decirse del cerebro humano y su capacidad, el hecho de registrar únicamente los valores máximos de la deflexión supone despreciar del orden del 99% de la información que puede proporcionar un deflectómetro de impacto.

No considerar esta información puede estar detrás de las diferencias que habitualmente suelen encontrarse entre los resultados obtenidos en los ensayos con deflectómetro de impacto respecto a los correspondientes ensayos de laboratorio, de las dificultades clásicas para obtener buenos ajustes en el cálculo, o pese a haberlos alcanzado, de los resultados poco razonables que se consiguen en algunos casos.