¿Qué son las Pruebas de Fricción en Pistas?

Una prueba de fricción en pista es un estudio que mide la fricción de la superficie de una pista con un dispositivo continuo de medición de fricción autohumectante (CFME). La FAA escribe el nombre como equipo continuo de medición de fricción. El dispositivo recorre la pista y registra un coeficiente de fricción, escrito Mu (μ), a lo largo de la longitud de la pista. Puede ser autónomo, o un vehículo puede remolcarlo.

Qué mide la prueba

El dispositivo humedece el pavimento delante del neumático de prueba. Las boquillas dan una profundidad de agua uniforme de 1 mm (0,04 in). La FAA dice que el pavimento mojado siempre da los valores de fricción más bajos, así que la prueba muestra el peor caso. EASA describe el valor como una indicación del estado de la textura, de los contaminantes y del drenaje de la superficie bajo el neumático. El valor es un coeficiente de fricción dinámica, porque el dispositivo fuerza cierto movimiento relativo entre el neumático y el pavimento. Cuánto movimiento hay depende del dispositivo.

Dispositivos

El Mu Meter mide la fricción por fuerza lateral. Tiene dos ruedas de prueba que giran libremente, colocadas en ángulo con la dirección de marcha. Un vehículo lo arrastra sobre el pavimento a velocidad constante y con una carga constante. ASTM E670 es su método de ensayo. Otros dispositivos frenan el neumático de prueba con un deslizamiento fijo. El Norsemeter RUNAR, por ejemplo, trabaja con un deslizamiento fijo del 16 %.

EASA enumera nueve dispositivos en su tabla de niveles de fricción, más abajo. Un operador puede usar un dispositivo que no esté en la tabla. El dispositivo debe correlacionarse con al menos uno de los que sí figuran en la tabla. La FAA calificó sus dispositivos en pruebas de correlación en el Wallops Flight Facility de la NASA.

La especificación de rendimiento de la FAA para un dispositivo pide estas características:

• Un registro continuo de la fricción a lo largo de toda la pista, menos las distancias de arranque y de parada.
• Promedios para cada segmento de 150 m (500 ft) y para cada tercio de la pista.
• Velocidades de prueba de 65 y 95 km/h, con una tolerancia de 5 km/h.
• Un sistema autohumectante con una profundidad de agua de 1 mm y un caudal dentro del 10 %.
• Resultados repetidos en cada segmento de 150 m dentro de dos desviaciones estándar de ±0,06 Mu.
• Un neumático de prueba liso, sin dibujo, para que el desgaste de la banda no afecte al resultado.

Textura y qué reduce la fricción

Dos escalas de textura fijan la fricción de una pista mojada. El Anexo 14 describe ambas.

• Microtextura es la textura de las piedras individuales. El ojo apenas la distingue. Es la parte principal de la resistencia al deslizamiento a baja velocidad.
• Macrotextura es la textura entre las piedras. El ojo puede juzgarla de forma aproximada. Tiene el mayor efecto en el drenaje a alta velocidad.

Los depósitos de caucho en la zona de toma de contacto enmascaran la microtextura, y no tienen por qué reducir la macrotextura. El pulido del agregado elimina la microtextura. EASA nombra tres causas de pérdida de fricción: los depósitos de caucho, el pulido de la superficie y un drenaje deficiente. Un pavimento que se siente liso al tacto carece de microtextura. El Anexo 14 recomienda una profundidad media de textura de al menos 1,0 mm para una superficie nueva.

Requisitos

El Anexo 14 de OACI exige que el Estado fije un nivel mínimo de fricción. El aeródromo debe mantener una pista pavimentada en o por encima de este nivel. Debe medir la fricción periódicamente con un CFME autohumectante y documentar los resultados. La frecuencia debe ser suficiente para mostrar la tendencia de la superficie. El personal que mide la fricción debe estar capacitado. Si una pista cae por debajo del nivel mínimo de fricción, el aeródromo debe tomar medidas correctivas y debe notificar a los usuarios.

EASA Part-ADR.OPS impone las mismas obligaciones. Su AMC da valores para cada dispositivo y velocidad de prueba:

Los valores dependen del dispositivo, así que un valor de un dispositivo no es comparable con un valor de otro. La Tabla 3-2 de la FAA añade un tercer nivel, un nivel de diseño para superficies nuevas. Para un Mu Meter es 0,72 a 65 km/h y 0,66 a 95 km/h.

Cómo se realiza un estudio

• Un estudio completo usa dos velocidades, 65 km/h y 95 km/h.
• La grabación empieza a 150 m del umbral a 65 km/h y a 300 m a 95 km/h. Esto da al vehículo espacio para acelerar. Termina a una distancia parecida del extremo opuesto, para que el vehículo pueda detenerse.
• En pistas con tráfico solo de fuselaje estrecho, la pasada se hace a 3 m a 5 m del eje. Para tráfico mixto, las pasadas son a 3 m y a 6 m.
• La superficie de la pista está seca, y el sistema autohumectante añade el agua.
• El operador compara cada resultado con estudios anteriores de la misma pista y con el mismo dispositivo.

La pista no puede usarse con aeronaves mientras dura la prueba. La FAA indica al operador que elija un momento que moleste lo menos posible al tránsito aéreo.

Cómo leer el resultado

Un solo valor no nombra una causa. EASA dice que no se puede extraer una capacidad única del resultado. El operador puede deducir ciertas cualidades cuando el mismo dispositivo mide la misma superficie. EASA relaciona las dos velocidades con las causas:

• Valores bajos a 65 km/h indican una microtextura menos expuesta, por cubierta de caucho o por agregado pulido.
• Valores bajos a 95 km/h indican acumulación de caucho junto con un drenaje deficiente. A alta velocidad la película de agua puede hacerse tan gruesa que la microtextura no llega al neumático.
• Valores bajos a alta velocidad también indican menos macrotextura. La macrotextura forma canales de escape para el agua en volumen.

EASA indica que un estudio en pista seca no puede detectar encharcamientos ni roderas. La película autohumectante no los muestra. Charcos de apenas unos 3 mm pueden causar hidroplaneo cuando los aviones que aterrizan los encuentran a alta velocidad. La FAA dice que un dispositivo autohumectante no puede mostrar el potencial de hidroplaneo. Indica al operador que revise la superficie durante la lluvia y que anote la posición y la profundidad de las zonas encharcadas. La FAA dice que una profundidad media de agua de más de 3 mm en 152 m exige corrección. El operador devuelve la zona deprimida a la pendiente transversal estándar.

Con qué frecuencia probar

La OACI y EASA no dan un intervalo fijo. EASA indica que el operador debe considerar los movimientos de chorro por extremo de pista, el peso de la aeronave, el tipo y la antigüedad de la superficie, y el clima. La guía de la FAA da un mínimo para cada extremo de pista:

La FAA dice que hay que evaluar cada extremo de pista por separado. Si el 20 % o más de la mezcla de aeronaves es de fuselaje ancho, el operador debe usar el nivel inmediatamente superior. Cada pista para aviones a reacción debe evaluarse al menos una vez al año.

Después de un resultado bajo

EASA dice que una medición igual o inferior al nivel de planificación de mantenimiento activa un estudio completo. El estudio cubre la textura, los contaminantes y el drenaje en el tercio de pista afectado. Comprueba que la textura expuesta pueda marcar el caucho del neumático y que el agua drene del pavimento. El inspector busca estos puntos:

• microtextura expuesta, al tacto, si el caucho o el pulido cubren 100 m de la zona que usan los aviones
• macrotextura
• ranuras abiertas, dentro de los límites de su diseño
• capa porosa de fricción que drena según su diseño
• pendientes por encima de los valores mínimos de diseño

El Anexo 14 exige mantenimiento correctivo, para que la fricción no caiga por debajo del mínimo. Un tramo de pista de unos 100 m puede ser significativo para el mantenimiento o la notificación. La FAA da estas pautas, que se basan en segmentos de 500 ft (152 m):

• Por debajo del nivel de planificación pero por encima del mínimo durante 500 ft, con segmentos vecinos en o por encima del nivel de planificación: sin acción correctiva. Vigilar con estudios periódicos.
• Por debajo del nivel de planificación durante 1000 ft (305 m) o más: investigar la causa y la extensión, y tomar medidas correctivas.
• Por debajo del mínimo durante 500 ft, con segmentos vecinos por debajo del nivel de planificación: tomar medidas correctivas de inmediato, una vez conocida la causa.

La FAA añade una regla para una pista nueva de reactores con ranuras cortadas con sierra o con un recrecido de capa porosa de fricción. El valor medio de cada segmento de 500 ft no debe ser inferior al nivel de diseño.

Eliminación del caucho

El caucho es el contaminante más persistente. Aparece en las zonas de toma de contacto y puede cubrir toda la textura superficial. La FAA enumera cuatro métodos de eliminación: agua a alta presión, productos químicos, impacto de alta velocidad y desbaste mecánico. Después de la eliminación, el operador debe volver a medir la fricción. Los valores deben estar dentro del 10 % de los valores del centro no contaminado de la pista. Una inspección visual no puede juzgar el resultado. La FAA sugiere que el contrato de eliminación pague según la prueba CFME final. También da una frecuencia orientativa de eliminación:

EASA también enumera las demás medidas de mitigación. El retexturado o el recrecido resuelven el pulido. El reperfilado resuelve el drenaje deficiente.

Ranuras y capa porosa de fricción

Una ranura cortada a través de la pista da al agua de lluvia un camino corto para salir de debajo del neumático. El Anexo 14 indica que las ranuras aceleran el drenaje. La FAA encontró que una superficie ranurada mantiene un nivel alto de fricción cuando está mojada. El operador debe medir de vez en cuando la profundidad y el ancho de las ranuras. Cuando el 40 % de las ranuras tiene 3 mm de profundidad o menos, en 457 m, las ranuras ya no evitan bien el hidroplaneo. La FAA pide restaurar una profundidad y un ancho de ranura de 6 mm.

Una capa porosa de fricción (PFC) es una capa delgada de asfalto de granulometría abierta, de 25 mm a 40 mm de espesor. El agua de lluvia la atraviesa y se drena hacia el lateral. La FAA encontró que un nivel alto de fricción se mantiene en una PFC a lo largo de toda la longitud de la pista. Los depósitos de caucho pueden tapar los huecos, y entonces el agua no puede drenar a través de la capa. Cuando el caucho tapa los huecos, la FAA dice que es imposible eliminarlo sin dañar seriamente la capa. Por eso la FAA recomienda no usar PFC en pistas con más de 91 llegadas diarias de turborreactores por extremo de pista. EASA indica al operador que compruebe que la PFC drena según su diseño.

La fricción no es la acción de frenado

Los valores de fricción no se usan para informar las condiciones de la superficie. Un informe de condición de pista indica el código de condición de pista de la matriz de evaluación. EASA solo permite valores de fricción para apoyar una subida o una bajada de ese código, de forma comparativa. El Anexo 14 recomienda que el aeródromo no informe mediciones de fricción sobre contaminantes distintos de la nieve y el hielo compactos. Las mediciones sobre nieve suelta y aguanieve no son fiables.

Una pista es resbaladiza cuando está mojada y las pruebas muestran una fricción degradada en una parte significativa. Un estudio de fricción es uno de los métodos que pueden demostrarlo. Otros son las observaciones del personal de mantenimiento, los informes repetidos de pilotos y el análisis del rendimiento de frenado. El Anexo 14 exige que la información sobre una pista resbaladiza esté disponible.

Inspección visual

Una inspección visual no puede reemplazar una prueba de fricción. Sí encuentra acumulación de caucho y encharcamientos. La FAA añade que las inspecciones visuales son esenciales para los problemas de drenaje, el desgaste de las ranuras y los fallos estructurales. Cuando el operador no usa un dispositivo, EASA le indica que evalúe las pendientes, la textura y el drenaje en todo el pavimento. El operador también busca depósitos de caucho, pulido del agregado y la cantidad de textura expuesta en la zona que usan las ruedas de los aviones. TarmacView no mide la fricción. Un estudio con dron de grietas y deterioros complementa la prueba y no la reemplaza.