¿Qué es el Índice de Regularidad Internacional (IRI)?

El Índice de Regularidad Internacional (IRI) es una escala de rugosidad que un modelo de cuarto de vehículo calcula a partir de un perfil de carretera medido. IRI es la forma corta de Índice de Regularidad Internacional. El Banco Mundial definió la escala a partir de investigaciones anteriores de Estados Unidos (NCHRP). La Experiencia Internacional de Rugosidad de Caminos, realizada en Brasilia en 1982, llevó a la escala.

El IRI se diseñó para ser relevante, transferible y estable en el tiempo. Puede medirse con una amplia gama de equipos, porque solo necesita un perfil. En Estados Unidos, la FHWA lo convirtió en el estándar de los datos de rugosidad del Sistema de Monitoreo del Rendimiento de Carreteras (HPMS). ASTM E1926 y AASHTO R 43 dan el cálculo.

Cómo se calcula el IRI

La entrada es un perfil longitudinal, es decir, la altura del pavimento a lo largo de una huella de rueda. El análisis del IRI simula un modelo de cuarto de vehículo sobre ese perfil. El modelo consta de un resorte de neumático, una masa de eje, un resorte y un amortiguador de suspensión, y una masa de carrocería. Se llama Golden Car. La velocidad simulada es de 80 km/h (49,7 mph).

El Golden Car tiene cuatro parámetros fijos. Divida cada uno entre la masa suspendida (la masa de la carrocería):

La simulación da la velocidad a la que la suspensión se comprime y se extiende. El IRI es el promedio del valor absoluto de esa velocidad a lo largo de la longitud del perfil. Este promedio se llama pendiente rectificada promedio:

IRI = (1 / L) x integral of |axle velocity - body velocity| dt

L es la longitud del perfil, y las velocidades del eje y de la carrocería son las velocidades verticales de las masas no suspendida y suspendida. El resultado es una pendiente, así que las unidades son m/km, mm/m o in/mi. La conversión es 1 m/km = 63,36 in/mi. Un pavimento liso da un IRI bajo.

Las reglas del HPMS añaden tres detalles. Los puntos del perfil están separados no más de 6 in. Las longitudes de onda mayores de 300 ft se filtran. El IRI se informa para secciones de 0,1 mi. La FHWA indica que el IRI se ve sobre todo afectado por longitudes de onda de unos 2,4 m y 15,4 m.

IRI, MRI y HRI

En estricto sentido, el IRI describe una huella de rueda, a menudo la derecha. Algunas agencias miden las dos huellas y promedian los dos valores de IRI. Ese promedio es el índice medio de calidad de marcha (MRI). El índice de calidad de marcha de medio vehículo (HRI) aplica el mismo análisis al promedio de los dos perfiles. El HRI es menor que el MRI. En carreteras de asfalto, Sayers encontró que el HRI es de unos 0,8 del IRI. Revise qué índice usa un informe antes de comparar dos valores.

Cómo se mide el IRI

El IRI se calcula a partir de un perfil, así que la medición es una medición de perfil. La FHWA enumera estos dispositivos:

• Perfilómetros inerciales de alta velocidad. Un vehículo lleva un acelerómetro, sensores láser y un dispositivo de medición de distancia. Son exactos y repetibles. Recogen datos a velocidad de autopista sin cerrar un carril. No pueden recoger datos exactos a baja velocidad, por debajo de unas 15 a 20 mph.
• Perfilómetros inerciales ligeros. Usan la misma tecnología en un vehículo pequeño. Las agencias los usan en obra nueva, incluido el hormigón que todavía no puede soportar tránsito.
• Perfilómetros caminados y nivelación con mira. Dan perfiles exactos, pero son lentos. Las agencias usan los perfilómetros caminados para calibrar los perfilómetros inerciales.
• Instrumentos de tipo respuesta. Un vehículo con un medidor de carretera (roadmeter) mide la respuesta. Estas lecturas no son estables en el tiempo y dependen del vehículo. Necesitan calibración a la escala del IRI.

Una regla recta y un perfilógrafo no dan un IRI. La regla recta muestra solo desviaciones locales. El perfilógrafo da el índice de perfil (PI), que es otro estadístico. Su «in/mi» tiene poco en común con el in/mi del IRI. Un láser puntual puede leer la textura del hormigón con estriado como rugosidad, así que la FHWA recomienda un láser de línea en el hormigón texturado.

AASHTO y ASTM publican las normas de apoyo. La AASHTO M 328 es la especificación del perfilómetro, la R 56 certifica los sistemas de perfilado y la R 57 cubre su operación. La ASTM E950 cubre la medición de un perfil con un perfilómetro inercial. Para la aceptación de construcción, las agencias suelen certificar el equipo cada año y certificar al operador.

Calificaciones para carreteras

Las reglas federales de Estados Unidos califican el pavimento de carreteras por IRI. La regla se aplica al Sistema Nacional de Carreteras. Los estados informan el IRI en pulgadas por milla, para secciones de 0,1 mi, y el IRI se calcula según AASHTO R43-13.

La calificación del IRI es una entrada. Para una sección de asfalto, la calificación general también usa las calificaciones de agrietamiento y ahuellamiento. Para una sección de hormigón con juntas, usa agrietamiento y escalonamiento. Una sección es Buena solo si todas sus calificaciones son Buenas.

El IRI en la construcción de carreteras

Las agencias usan el IRI para aceptar pavimento nuevo. La FHWA da valores aceptables típicos para pavimentos nuevos de carreteras: de 52 a 66 in/mi para asfalto y de 57 a 72 in/mi para hormigón. El valor depende de la agencia y del tipo de instalación.

Una encuesta de 2014 encontró métricas de regularidad basadas en el IRI en 39 estados para asfalto nuevo y en 23 estados para hormigón nuevo. Muchos estados pagan al contratista un incentivo por un IRI bajo y aplican una penalización por uno alto. Los límites que exigen corrección antes de la aceptación suelen estar entre 60 y 150 in/mi. La FHWA indica que las correcciones suelen ser solo por rugosidad localizada. La mayoría de los estados también verifican la rugosidad local con una regla recta. Un límite típico es una desviación de 3,2 a 6,4 mm en una regla recta de 3 a 4,9 m.

El IRI y otras medidas

• PSI. El índice de servicio actual (PSI) es una escala de 0 a 5 del ensayo de la AASHO de finales de la década de 1950. Predice la calificación de calidad de marcha que daría un panel de evaluadores. Algunas agencias todavía correlacionan los datos de rugosidad con el PSI, pero la FHWA indica que el PSI está quedando en desuso. Sayers señaló en 1989 que no existe una escala estándar de rugosidad para el PSI. Paterson derivó una conversión aproximada de IRI a PSI a partir de varias fuentes.
• PCI. El Índice de Condición del Pavimento califica el deterioro visible de 0 a 100. La ASTM D5340 indica que el PCI no es una medida directa de la rugosidad. Un pavimento necesita una medición de perfil para obtener un IRI.
• Boeing Bump Index. El método de aeródromos que describe la siguiente sección.

El IRI en aeródromos

El IRI es una medida de carreteras. La AC 150/5380-9 de la FAA indica que la industria de carreteras define la rugosidad por la calidad de marcha de un pasajero. Para un avión, la AC define la rugosidad por la fatiga de las partes del avión. También cuenta los efectos en la operación segura, como la vibración en cabina y las fuerzas g altas. La AC añade que la incomodidad de un pasajero dura solo unos segundos. No es la base de la rugosidad de aeródromo.

La AC agrupa la rugosidad de aeródromo en dos tipos. Un bache de evento único es un cambio aislado de elevación en una longitud de 100 m o menos. La rugosidad de perfil es una serie de desviaciones que hacen que un avión responda de forma que aumenta la fatiga, reduce la frenada o dificulta la operación de cabina.

La AC no fija límites de IRI. Usa el método Boeing Bump. Una regla virtual une dos puntos del perfil de pista, separados hasta 120 m. El método compara la altura del bache con su longitud frente a tres zonas:

El software ProFAA de la FAA calcula el Boeing Bump Index (BBI). Un BBI menor que 1,0 está en la zona aceptable. El intervalo de estudio estándar de la FAA es de 0,25 m. El uso de la AC es obligatorio en los proyectos que pagan con fondos AIP o PFC.

La AC 150/5380-9 también advierte sobre los perfilómetros inerciales que aplican un filtro pasa alto. El filtro puede cambiar el BBI, porque el BBI usa perturbaciones más largas que el IRI. La AC no recomienda esos perfilómetros para trabajos con BBI. La AC 150/5320-6G dice que los perfiles deben evaluarse con ProVAL o ProFAA.

La guía de la UE tampoco usa el IRI. GM1 ADR.OPS.C.010(b)(2) da alturas aceptables, tolerables y excesivas para una irregularidad de la superficie de pista de una longitud dada. Por encima del límite aceptable, la guía prevé una acción de mantenimiento. Entre los límites tolerable y excesivo, la corrección es obligatoria. Por encima del límite excesivo, la zona de pista justifica el cierre.

GM1 ADR-DSN.B.090(a) considera alcanzable para la capa de rodadura terminada una verificación con regla recta de 3 m, sin desviación mayor que 3 mm.

Un estudio de pavimento de TarmacView califica el deterioro visible según ASTM D5340. No calcula un IRI.