Fotografía 1: el programa de Monty Hall: tres puertas que ocultan dos cabras y un coche
INTUICIONES Y FIRMES DE CARRETERAS
La heurística de la estructura requiere el conocimiento intuitivo de su etopeya resistente y la de los materiales que la constituyen.
Eduardo Torroja (1899-1961)
Gerd Gigerenzer (Wallersdorf, 1947) es un psicólogo del instituto Max Planck de Berlín, autor de un interesante libro titulado “Decisiones instintivas. La inteligencia del inconsciente”, donde defiende que el recurso a la intuición constituye una estrategia racional y, con frecuencia, exitosa. En sus propias palabras, la mente se adapta y economiza al basarse en el inconsciente, en reglas generales y en facultades evolucionadas. Más información, incluso más pensamiento, no siempre es mejor, y menos puede ser más.
Gigerenzer muestra las ventajas de lo que denomina un grado beneficioso de ignorancia con diversos estudios: en uno de ellos encontró que los universitarios alemanes respondían con más acierto que los estadounidenses la pregunta de si Detroit tiene más o menos población que Milwaukee; en otro, que unas amas de casa eran capaces de efectuar, repetidamente, mejores inversiones bursátiles que un grupo de estudiantes del último curso de una facultad de ciencias económicas, quienes, a su vez, superaron los resultados obtenidos por varios reconocidos expertos. Estos y otros ejemplos le llevan a concluir que un cierto grado de desconocimiento permite tomar decisiones acertadas utilizando un número de criterios muy reducido (la heurística del reconocimiento, en los dos estudios citados) y sin necesidad de sopesar cuidadosamente los beneficios de todas las alternativas posibles con arreglo a sus respectivas probabilidades (Gigerenzer, 2007).
Según Gigerenzer, pues, la intuición puede llegar superar el pensamiento más racional, seguramente sorprendiendo a quienes hemos sido educados para basar nuestras decisiones en resultados de cálculos. O, tal vez no tanto, si recordamos que nuestro maestro de maestros, Eduardo Torroja, parece compartir ideas similares cuando nos propone concebir y trazar las estructuras prescindiendo de todo lo accesorio y, en especial, de todo lo que representa un proceso o un valor numérico. Refiriéndose siempre a una intuición experimentada, a un fondo intuitivo resultado de un poso íntimo de estudios y experiencias, en “Razón y ser de los tipos estructurales”, Torroja sostiene que el ingeniero debe intuir cómo trabajan las estructuras y cuál sería su forma de rotura porque el cálculo no es más que una herramienta para prever si las formas y dimensiones de una construcción son aptas para soportar las cargas a que ha de estar sometida (Torroja, 1976).
Descendiendo ahora (nunca mejor dicho) al ámbito de los firmes y los pavimentos podemos preguntarnos: ¿cuánto o cuándo valen aquí las decisiones instintivas de Gigerenzer o la intuición experimentada de Torroja? Diseñando, construyendo y rehabilitando firmes de carreteras ¿hacemos uso, consciente o inconscientemente de algún tipo de corazonada? De estas cuestiones pretendo tratar a continuación reconociendo, por supuesto, mi osadía. Sin embargo, y para mi tranquilidad, creo que no discreparé tanto de los ilustres Torroja y Gigerenzer como de quienes parecen prescindir de los posos íntimos o de los fundamentos reclamados por estos mismos autores para intuir con ciertas posibilidades de éxito.
1. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DE FIRMES
Insistiendo en su defensa de la intuición, Eduardo Torroja mantiene que, además de estudiar la teoría y el desarrollo de los cálculos, hay que meditar y experimentar hasta llegar a sentir como algo propio, natural y congénito los fenómenos de tensión y deformación. Y aquí tengo que manifestar mis primeras dudas, cuando se trata de dimensionar firmes de carreteras, porque después bastantes años de meditaciones y experimentos, y de haber calculado algunos cientos de secciones, sigo siendo incapaz de alcanzar esa manera de sentir. Aunque es posible que mi falta de imaginación sea la primera causa (sospecho que mi esposa estará bastante de acuerdo con esta idea), el caso es que me veo demasiado lejos de intuir los fenómenos de tensión y deformación, o las formas de rotura de una estructura de firme, con la misma claridad y convicción con que se prevé la caída de una piedra en el espacio o el impulso ineluctable que empuja la flecha al salir del arco de la ballesta (Torroja, 1976)
Supongo que estas dificultades también deben de tener algo que ver con la complejidad de los materiales bituminosos frente a la simpleza del hormigón, el acero u otros elementos constructivos a los que se aplica la teoría de la resistencia de materiales. Además, al contrario que las estructuras de hormigón y acero, las constituidas por capas bituminosas presentan un comportamiento muy dependiente de la temperatura y del tiempo de aplicación de las cargas, y una respuesta visco-elasto-plástica evolutiva muy afectada por las condiciones de contorno (clima, características de la explanada, condiciones de drenaje en el conjunto firme, grado de unión entre sus capas, etc.). Sin duda, las distribuciones de tensiones y deformaciones en el seno de un firme, elástico en el mejor de los casos, y habitualmente asimilado a un macizo multicapa de Burmister, situado sobre un espacio semi-infinito de Boussinesq, son menos intuitivas que las que se dan en una estructura asimilable a un conjunto de piezas prismáticas, una de cuyas dimensiones es predominante.
Figura 1: distribución de tensiones normales y de corte en una interfase situada a 2,5 cm de profundidad, de K=100 MPa/mm y sometida a la solicitación indicada (Ortiz et al., 2020)
La representación gráfica de la figura 1, por ejemplo, puede resultarnos muy lógica cuando la observamos con cierto detenimiento, pero ¿podemos intuirla sin necesidad de cálculos? ¿o utilizarla para anticipar el efecto de modificar la rigidez de una interfase en la posición y el valor de las tensiones máximas, normales o de corte, en ese mismo plano horizontal? ¿podemos prever dónde y bajo qué solicitación fallará antes esa sección? Probablemente debamos responder negativamente a casi todas estas preguntas; difícilmente podremos reservar los cálculos para comprobar que no van a superarse las tensiones o las deformaciones admisibles en un lugar concreto después de haber intuido, con suficiente precisión, el estado tenso-deformacional del conjunto del firme.
La figura 2 puede servir como segundo ejemplo. Con frecuencia es utilizada para facilitar una comprensión intuitiva de la importancia de contar con una buena adherencia entre las capas de un firme. Pero si recurrimos a la experiencia (y a un programa de cálculo de firmes capaz de distinguir diferentes grados de unión entre las capas bituminosas), encontraremos que, además de la distinta disposición sobre sus respectivos soportes, existen otras importantes diferencias que cuestionan la calidad de esta analogía: ni la respuesta de un firme corresponde nunca a las condiciones extremas representadas por la unión perfecta de sus capas (izquierda) o el libre deslizamiento en las interfases (derecha), ni el efecto de la condición de las interfases es acumulativo, como se sugiere con la imagen de la derecha, sino todo lo contrario; además, este efecto disminuye con la profundidad hasta casi desaparecer, en la práctica, para las interfases situadas a más de 15 cm de la superficie. En consecuencia, cualquier estimación de la influencia del grado de adherencia de las interfases en la deflexión bajo la carga, en la tensión o en la deformación a tracción en la fibra inferior de cualquier capa bituminosa (y, por supuesto, en la vida a fatiga del firme) basada en este tipo de modelos, carece de validez.
En relación con los efectos del grado de unión de las capas bituminosas me temo que las intuiciones, incluso las intuiciones experimentadas, nos sirven apenas para comprender que el riego de adherencia es más importante en las interfases bituminosas superficiales que en las más profundas, que con ligantes más viscosos y dotaciones estrictas se obtienen uniones más rígidas y un trabajo más solidario del conjunto del firme, o para adivinar que las interfases están más solicitadas cuanto mayor es la diferencia de módulos entre las capas unidas. En definitiva, parece bien dudoso que, proyectando secciones de firme, los cálculos puedan reservarse para la comprobación final de un dimensionamiento intuitivo.
Figura 2: analogía de la viga simplemente apoyada
Con los procedimientos constructivos pueden darse situaciones similares. Si, como hemos visto, la intuición es muy poco útil para estimar los efectos de un determinado riego de adherencia, o de su ausencia, ¿cómo es posible seleccionar correctamente las mejores alternativas sin efectuar comprobaciones analíticas? Sin embargo, es eso, exactamente, lo que hacemos cuando, por ejemplo, descartamos la opción de producir en central una mezcla reciclada en frio con emulsión aplicando la regla general “reciclar in situ es mejor que reciclar en central”. Esta afirmación, mientras no esté sustentada en cálculos, tiene el mismo valor que una simple corazonada, pues no es difícil encontrar casos en que bastan las ventajas de usar una solución compatible con la aplicación de un riego de adherencia (una mayor durabilidad del firme rehabilitado, entre ellas) para compensar la diferencia de coste entre reciclar en central o hacerlo in situ (Ortiz, 2022).
Creo que las intuiciones también suelen fallar, en especial las no muy experimentadas (me alivia recuperar la coincidencia con Eduardo Torroja), cuando se trata de delimitar el campo de aplicación de ciertas técnicas de construcción o rehabilitación. Así, los riegos con gravilla, aunque no las lechadas bituminosas, han sido proscritos de las vías de alta capacidad porque, instintivamente, sólo son aptos para las vías de baja intensidad de tráfico. Tal vez algunos ingenieros consideran que en autopistas y autovías no pueden aceptarse riesgos relacionados con eventuales proyecciones de árido, ni arcenes con acumulaciones de gravilla como las que se ven en carreteras de la red secundaria. Contradiciendo ese tipo de intuiciones, sin embargo, los riegos con gravilla resultan ser de aplicación más sencilla, requieren menos dotación de ligante, son más estables, presentan menores desprendimientos y no dan lugar a la formación de cordón lateral alguno, precisamente, en las vías con mayor intensidad de tráfico. Tal vez pueda recuperarse esta técnica de rehabilitación en las vías de alta capacidad (donde fue utilizada con éxito en los años 70 y 80 del siglo pasado) si en la selección de alternativas se recurre más al cálculo y a la experiencia, y menos a las decisiones instintivas.
Y algo similar podría decirse respecto a las capas de rodadura de mezclas bituminosas. En muchos casos, las soluciones consideradas menos resistentes o cohesionadas (capas ultrafinas, mezclas drenantes, mezclas en frio…) se comportan mejor, incluso mejor que las soluciones convencionales, en las vías de alta intensidad de tráfico, donde no existen curvas de radios reducidos, ni zonas sometidas a elevadas fuerzas de frenado o aceleración, ni libre acceso desde las fincas colindantes, y se disponen sobre capas de base y explanadas de mayor calidad.
Si te interesa, puedes seguir aquí con la segunda parte: