Proyecto Forever Open Road: Carreteras que se limpian, iluminan y reparan solas…

Que el estado de las carreteras españolas va a peor no es ningún secreto. Según el último informe de la Asociación Española de Carreteras (AEC) –realizado en 2013-, la situación de nuestra red viaria se encuentra en los mismos niveles de 1985. Y llegados a este punto llega la pregunta del millón: Si la DGT cada vez recauda más dinero en multas que supuestamente van destinadas a la prevención de accidentes y a mejorar el estado de las carreteras, ¿por qué esto no mejora?

Todos hemos circulado por tramos de autopista que se lo ponen difícil hasta a los SUV. Es más, personalmente ya ni recuerdo la carretera de Valencia sin obras. Y eso por no hablar de las carreteras secundarias, esas mal iluminadas con señalización contradictoria y desactualizada en las que al abuelo le baila samba la dentadura postiza incluso con Algasiv. Eso sí, ahí está San Pegasus haciéndonos una bonita foto para la posteridad cuando inocentemente superamos los 120 km/h.

Pero más allá de esta breve reflexión vamos a proponer soluciones. Siempre nos quedará el consuelo de que un gran equipo de personas trabaja eficazmente por nuestra seguridad, por ello, vamos a hablaros del proyecto Forever Open Road (FOR), el cual engloba tanto las carreteras inteligentes como la recarga de vehículos eléctricos o la integración de la tecnología de comunicación inteligente (TIC) entre las aplicaciones del usuario, el vehículo, los servicios de gestión del tráfico y la explotación de carreteras.

Para conseguirlo, ha sido necesaria la creación de un consorcio de organizaciones de investigación de todo el mundo, incluyendo el Laboratorio de Investigación del Transporte de Reino Unido (TRL), una organización que desarrolla, prueba y ayuda a implementar nuevas estrategias y tecnologías en el ámbito de los transportes. Demos un repaso los aspectos más interesantes de este gran proyecto de colaboración.

El nacimiento del proyecto FOR

Actualmente, hay alrededor de 30 millones de vehículos circulando por nuestras carreteras, una cifra que indudablemente irá en aumento de aquí a 10 años a medida que se expanda la población y el país salga de la recesión, entre muchas otras variables. Como resultado, cabría esperar que el deterioro de la red viaria aumente, la velocidad media de circulación disminuya, los atascos se conviertan en rutina y las obras predominen en infinidad de carreteras; lo que se traduce en un tiempo medio de viaje superior e imposible de predecir. Y todo ello en una sociedad en la que el tiempo brilla por su ausencia. Suena como una receta para el desastre.

Por ello, hace unos siete años, el investigador Bob Collis del TRL tuvo una visión: las carreteras que nunca se cierran, las carreteras que mantienen el tráfico en movimiento. En 2010 se las ingenió para convencer a organizaciones similares de todo el mundo, naciendo así el proyecto FOR. Una idea visionaria que a la luz de los recientes avances en las tecnologías autónomas, la conectividad del vehículo, la energía solar, la comunicación inalámbrica y la evolución de las técnicas y los materiales de construcción de carreteras, está ganando impulso real.

«Yo lo llamo el camino de quinta generación», dice Collis. «Las primeras carreteras eran pistas que fueron pavimentadas para protegerlos de la lluvia. Hace unos 200 años, fueron cubiertas de asfalto para hacerlos más suave y más resistente. En la década de 1930 vimos las primeras autopistas y ahora estamos en la fase de pruebas de la próxima generación: las carreteras inteligentes. Carreteras más duras y más adaptables, carreteras que pueden hacer multitud de cosas para autorepararse y autoalimentarse para influir directamente en el comportamiento del vehículo».

El Foro Central de Europa para la Investigación de Carreteras (FEHRL) es el organismo que ha asumido el liderazgo y la motivación necesarias para hacer real este programa de investigación, el cual gira en torno a tres grandes objetivos: las carreteras adaptables, las carreteras automatizadas y las carreteras resistentes al cambio climático. Dicho proyecto se desarrolla en cuatro fases:

• Fase 1: Desarrollo de concepto – completa en el año 2010
• Fase 2: El ámbito de investigación y desarrollo – completa en el año 2011
• Fase 3: Desarrollo de los tres objetivos – completa en el año 2013
• Fase 4: Proyectos de demostración y seguimiento – desde 2013 en adelante

Carreteras que se regeneran solas

Mientras tanto, en Holanda, el equipo de Erik Schlangen continúa trabajando en el proyecto de la regeneración por inducción. Para conseguirlo, este investigador se apoya en un curioso componente presente en nuestras cocinas, la lana de acero que se emplea en los estropajos.

Al  mezclar las fibras de acero con el hormigón e introducirlas en una máquina de inducción, el campo magnético de ésta lo calienta, ablandándose al alcanzar los 85 grados de forma que las grietas se funden. En un laboratorio, con pequeñas cantidades, parece sencillo, pero, ¿cómo se aplicaría en la carretera?

Para obtener una respuesta firme, factible y, sobretodo, creíble, en 2010 se construyeron en Vlissingen –Holanda- 400 metros de autopista utilizando el método de Schlangen. Según afirma el propio investigador, “cada cuatro años le pasamos por encima una enorme máquina de inducción, lo que permite que desaparezcan los pequeños desperfectos mientras los agujeros mayores son reparados desde su aparición. Eso sí, el precio del asfalto sube un 25%”.

Al trabajo de Schlangen se une el del Dr. Henk Jonkers, denominado Bioconcrete. Al contrario de lo que ocurre con la propuesta de la inducción, en este caso el hormigón no se funde, sino que dispone de todo un ‘ejército’ de bacterias a su servicio. El proyecto de Jonkers es en realidad parte de un programa más amplio para estudiar el potencial de auto-sanación de plásticos, polímeros, compuestos, asfalto y metales, así como el hormigón. Su trabajo combina el hormigón, un cultivo de bacterias del género Bacillus –capaces de permanecer en estado latente cerca de 200 años– y unas bolitas de arcilla que contienen lactato de calcio, nitrógeno y fósforo para servir de nutrientes a las esporas bacterianas.

Cuando la estructura de hormigón está dañada y el agua comienza a filtrarse por las grietas que aparecen, las esporas de la bacteria germinan al entrar en contacto con el agua y los nutrientes. Tras haber sido activadas, las bacterias comienzan a alimentarse del lactato de calcio, consumiendo con ello oxígeno y transformando el lactato de calcio soluble en piedra caliza insoluble. La piedra caliza se solidifica en la superficie agrietada y con ello sella la superficie. Para que os situéis, se imita el proceso por el cual las fracturas de los huesos en el cuerpo humano son reparadas por células osteoblásticas que mineralizan para volver a formar el hueso.

Además, el consumo de oxígeno durante la conversión bacteriana del lactato de calcio a la piedra caliza supone una ventaja adicional. El oxígeno es un elemento esencial en el proceso de corrosión del acero, por lo tanto, cuando la actividad bacteriana lo consume, aumenta la durabilidad del acero empleado en las construcciones de hormigón reforzado. El proyecto de Jonkers todavía no ha sido demostrado sobre una carretera, pero sí se ha probado en un edificio en la ciudad holandesa de Breda, cuyas grietas desaparecieron en un par de semanas.

Como es lógico, también nos encontramos con alguna que otra desventaja, concretamente con dos: la arcilla es mucho más débil que el agregado normal ya que las bolitas de arcilla comprenden un 20% del volumen del hormigón y esto debilita el compuesto en un 25%, reduciendo significativamente su resistencia a la compresión; y el coste de la auto-sanación es aproximadamente el doble del hormigón convencional, situado alrededor de € 80 euros por metro cúbico. Por ello, el equipo de Delft está trabajando en el desarrollo de una versión mejorada y más económica del compuesto, aunque si tenemos en cuenta que la vida útil de la estructura se puede ampliar en un 30%, la duplicación en el coste real del proyecto actual permite ahorrar mucho dinero a largo plazo.

Aunque ninguno de los proyectos está todavía listo para producirse en serie, la publicación ‘Las carreteras del siglo XXI’, del Ministerio de Tráfico de Berlín, asegura que los sistemas autorreparables deberían empezar a probarse en 2020 y, para 2030, las carreteras inteligentes deberían estar disponibles en buena parte de la red de carreteras de Alemania.

Carreteras con autolavado

Otra de las ideas curiosas en el ámbito de las carreteras inteligentes es la capacidad de éstas para limpiarse por sí mismas. Para ello se utilizaría una superficie ultralisa fabricada con un material hidrófobo que repela el agua. Un método muy similar al empleado en Corea del Sur, donde el Gobierno propuso utilizar el agua no potable para mantener la ciudad en buen estado.

De esta forma, el agua contaminada puede reciclarse para ser utilizarla en beneficio público, activándose el sistema únicamente a ciertas horas para evitar derroches innecesarios a la vez que se reduce la temperatura del asfalto para prevenir roturas y grietas en el mismo. La principal diferencia entre la propuesta coreana y la de FOR residiría en el empleo de sal en el agua.

Mientras los coreanos optan por añadir sal al agua para evitar la formación de placas de hielo, los holandeses proponen la introducción –bajo la superficie de la carretera- de unos tubos que contienen un líquido especial capaz de calentarse con el sol. Por la noche, el calor sería liberado durante ocho horas para mantener la carretera libre de hielo. Alternativamente, el líquido podría ser enfriado para prevenir los daños causados por el calor extremo del verano.

Carreteras con sensores

El objetivo de Collis es la construcción de carreteras por módulos, de forma que una sección dañada pueda ser rápida y fácilmente reemplazada. El propio pavimento controla su estado a través de una serie de sensores capaces de detectar baches y grietas del subsuelo, transmitiendo dicha información a un centro de control. A su vez, estos mismos sensores recibirán información de los coches que, a medida que pasan por la carretera dañada, son capaces de reportar los movimientos adversos de las ruedas y la suspensión.

Pero dichos sensores no sólo serán capaces de monitorear la salud de la carretera, junto con el clima y las condiciones del tráfico, sino que también serán capaces de cambiar el comportamiento de los vehículos que pasan por ella. Imaginemos que ha habido un accidente en cadena, los sensores de la carretera podrían comunicar este hecho al resto de coches y, a su vez, influir sobre sus sistemas de dirección, frenado, suspensión y gestión del motor para evitar un mal mayor.

Asimismo, también podrían influir en el comportamiento general de un coche a lo largo de un viaje, teniendo en cuenta las condiciones de inclinación y estado de la superficie de la carretera. Por supuesto, esta idea se relaciona directamente con la del coche conectado: se estima que de cara a 2020, uno de cada cinco vehículos a nivel mundial -un cuarto de mil millones de coches- tendrá una conexión inalámbrica.

Carreteras que brillan en la oscuridad

Con el objetivo de ahorrar energía prescindiendo de alumbrado público, desde Holanda nos proponen utilizar una superficie muy reflectante en las carreteras del futuro. Esta superficie permanecería inactiva en ausencia de tráfico pero, sin embargo, al detectar la presencia de automóviles a través de los sensores de Collis, las líneas delimitadoras de los carriles permanecen iluminadas.

Puede parecer prometedor y, de hecho, lo es, pero tras su reciente prueba en un tramo de 600 metros de carretera en la ciudad de Oss (Países Bajos), las conocidas como ‘líneas brillantes’ –absorben la luz durante el día y lo liberan por la noche hasta 8 horas– pusieron en evidencia a sus creadores, los cuales no contaron con un factor: las carreteras no se limpian solas (pero podrían hacerlo, como ya hemos visto).

Durante el día, la pintura de los carriles no absorbía correctamente la luz solar a causa de la suciedad, evitando que los carriles se cargasen correctamente y, por las noches, éstos no brillaban de manera uniforme, además de resultar poco fiables durante la temporada de lluvias.

Asfalto de paneles solares

Junto a la anterior idea se baraja otro proyecto similar: la autoalimentación energética de las carreteras. Los cerebritos de Delft están probando una superficie hecha de células solares que podría alimentar a toda clase de servicios, desde los paneles luminosos hasta la próxima generación de iluminación de carreteras por LED. Estos LED se utilizan actualmente para delimitar carriles, pero también podrían cambiar de color para señalizar cuando un coche está viajando demasiado cerca del de enfrente.

Proyectos muy similares, basados en la implantación sobre el asfalto de paneles fotovoltaicos, iluminación y señalización LED, ya se encuentran en fase de pruebas tanto en Holanda como en Estados Unidos. El primero de ellos, denominado SolaRoad, estará en funcionamiento durante cinco años en la N203 de Krommenie, siendo instalada en un carril bici. En el caso de Estados Unidos, las Solar Roadways de Scott Brusaw por el momento no han sido testadas, aunque el ingeniero espera que vean la luz en fase experimental a corto plazo.

Pero vayamos un poco más lejos, ¿y si convertimos las carreteras en centrales eléctricas? Pues utilizando una serie de generadores diminutos (PEG) que convierten la energía mecánica en energía eléctrica podría conseguirse. Los PEG estarían conectados a la red y la potencia eléctrica podría ser utilizada para multitud de fines, incluso recargar coches eléctricos. Propuestas similares a esta pasan por la recolección de energía recuperando el calor de las ruedas al frenar, pero resultan menos viables.

Por el contrario, merece la pena mencionar la propuesta del Laboratorio de Investigación del Transporte, desde donde están considerando introducir en el asfalto bobinas de alambre. Dichas bobinas crearían un campo magnético entre ellas y una bobina situada en los coches eléctricos, permitiendo a éstos que se recarguen durante los viajes gracias a la transferencia de energía inalámbrica (WPT), sin necesidad de estar conectados a una toma de corriente. El sistema WPT de bobinas ya se está probando en Corea del Sur y, por el momento, parece funcionar bastante bien.

«La transferencia de energía inalámbrica inmediata es uno de los retos principales a los que se enfrentan los vehículos eléctricos. Sin embargo, siendo realistas, no espero que esta tecnología sea implementada antes de 2020, aunque sin duda habrá ensayos reales en Reino Unido antes de esa fecha» afirma Denis Naberezhnykh, jefe del proyecto en el TRL.

Fuentes: Ingenia online, Autocar, IGN, FEHRL, TRL