Implementacion de Politicas de Pavimentos en Concesiones, Empleado El Doftware Hdm4

Congreso Internacional deXIV Infraestructura Vial& Expo Vial y TransporteLima, 21 y 22 de Agosto 2015

INSTITUTO DE LA CONSTRUCCIÓN Y GERENCIA – ICGe-mail: [email protected] / Web: www.construcción.org

XIV Congreso Internacional de Infraestructura Vial

“Implementación de políticas de pavimentos en concesiones,

empleando el software HDM4”

Por: Mario Rafael Becerra Salas

Ciudad de Lima, 22 de Agosto 2015

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1.- Introducción



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3El HDM4 versión 2.09

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4El HDM4 versión 2.09

¿Para qué Sirve?



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5¿Qué alternativa es mejor?

Recolección de Datos

Evaluación del Proyecto

Planteamiento de Alternativas

Diseño PreliminarReconstrucción Restauración Reciclaje Tratamiento Superficie

Factores no

Monetarios (LCCA)

Selección de las alternativas preferidas

Diseño Final

Construcción

Costeo Ciclo de Vida (LCCA)

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6Viabilidad del proyecto

Desde una perspectiva social: costos sociales y tasa social 9% (Perú)

Es una comparación entre los BENEFICIOS A LA SOCIEDAD: AHORROS respecto a una línea base SIN PROYECTO

Ahorros en tiempos de viaje y costos de



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7Viabilidad del proyecto

… y los COSTOS ASOCIADOS A LA IMPLEMENTACIÓN DEL PROYECTO, teniendo en cuenta que incluso la alternativa SIN PROYECTO debe ser mantenida.

Construcción, rehabilitación, mantenimiento

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8Indicadores utilizados

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Proyecto vial – Alternativa base

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Proyecto vial – Alternativa base



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Cost

os

Costo InicialCosto de Rehabilitación

Costo de Mantenimiento

Valor ResidualAños

Cos

tosValor presente de costos

Años

Análisis en el periodo estimado COSTOS

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Cost

os

Beneficios

Años

Cos

tosValor presente de beneficios

Años

Análisis en el periodo estimado BENEFICIOS

- Ahorros en tiempos de viaje

- Ahorros en costos de operación vehicular

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13 Evaluaciones

• Evaluación Social: busca maximizar el beneficio social, expresado como ahorros en costos de usuarios de la carretera (operación vehicular, tiempos de viaje, seguridad, impacto ambiental)

• Evaluación Privada: busca maximizar la rentabilidad producida por cobro de peaje frente a costos por M&R

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14 El HDM4 versión 2.09

También para Implementación de

Políticas de Mantenimiento



• Modelos de Deterioro Pavimentos Flexibles

• Efectos de la conservación en Pavimentos Flexibles

• Modelos incorporados para Pavimentos de Concreto

• Caminos no Pavimentados

• Modelos actualizados de Costos de Usuarios

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Modelos de predicción

Modelos de predicción



• Los modelos están estructurados empíricamente

• Los deterioros individuales han sido modelados por separado

• Relaciones son incrementales (anuales)

dY = K a0 f(X1, X2, X3, etc)

• Modeladas en forma secuencial hacia la rugosidad

• Las intervenciones de mantenimiento se aplican, si corresponde, al final de cada año

Introducción a los modelos de deterioro

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Varios deterioros modelados en el orden siguiente:Agrietamiento

Peladuras

Baches

Rotura de borde

Ahuellamiento

Rugosidad

Profundidad de textura

Resistencia al deslizamiento

Área Dañada

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Introducción a los modelos de deterioro



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2.- Efectos en la conservación de pavimentos flexibles

Clasificación de Trabajos

Conservación

– Rutinaria• Bacheo, Reparación de bordes• Drenaje, Sellado de grietas y

fisuras

– Periódica• Tratamientos preventivos• Rehabilitación• Reconstrucción

– Especial• Emergencias• Mantenimiento Invernal

Desarrollo

– Mejoramientos• Ensanche• Realineamiento• Trabajos fuera de la calzada

– Construcción• Cambio de estándar• Nuevos tramos

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Trabajos de conservación

Clase Tipo Actividad / Tratamiento Mantenimiento Rutinario

Rutinario sobre el pavimento

Bacheo, reparación de borde, sellado de grietas, reposición puntual de grava, reparación de bermas, etc.

Drenaje Reparacion y limpieza de dispositivos de drenaje

Rutinaria Miscelánea

Control de vegetación, demarcaciones, señalización

Mantenimiento Periodico:

Tratamientos Preventivos

Riego de neblina, rejuvenecimientos

Programado y Correctivo

Restauraciones Superficiales

Revestimientos superficiales, lechada asfáltica, reposicion de grava

Rehabilitacion Refuerzos, fresados con reposición, relleno de huella

Reconstruccion Parcial o Total Actividades Especiales

Emergencia Remoción de escombros, reparaciones y limpiezas, remoción debida a accidentes de tránsito, etc.

Invernales Despeje de nieve, esparcido de sales o arena, etc

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Trabajos de Desarrollo

Clase Tipo Actividades/OperacionesEnsanche Ensanche parcial, adición de

carriles

Mejoramientos

Realineamientos Mejoras geométricashorizontales y verticales,mejoras en intersecciones

Fuera de lacalzada

Adición o mejora de bermas,adición de carriles para vehicu-los no motorizados, mejoras endrenes laterales, etc.

ConstrucciónCambio deestándar

Cambio del tipo de superficie derodadura

Nuevo tramo Dualización de una secciónexistente, nueva sección

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Criterios de intervención

Programados• Intervalos de tiempo predefinidos• Momentos preestablecidos de aplicación

Por Condición de Respuesta• Condición del Pavimento• Resistencia del Pavimento• Edad de la capa de rodadura• Velocidades de los vehículos• Volúmenes o Cargas del Tránsito• Tasas de Accidentes

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3.- Metodología



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Metodología

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Se debe revisar el diseño nuevo a evaluar o el estado del pavimento existente, a fin de verificar si con las cargas de tránsito proyectadas, el pavimento se comportará satisfactoriamente o requiere intervención en el año cero.

La empresa administradora de la red vial debe revisar el abanico de actividades de intervención que maneja actualmente y detectar aquellas que podría implementar sin problemas.

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Metodología


Se debe conocer el efecto que tendrá cada tipo de intervención en el comportamiento del pavimento. Es decir, tomando en consideración que el proceso de deterioro de los pavimentos es progresivo: Inicia con fisuras y baches, rotura de borde, envejecimiento de la mezcla asfáltica, se dañan estructuralmente las capas del pavimento y todo afecta el IRI incrementándolo, el concesionario debe escoger qué actividades implementará para solucionar cada tipo de deterioro.



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Metodología


Para establecer las políticas de conservación vial utilizando el software HDM4 versión 2.08, intervienen: el conocimiento y juicio experto de los gestores viales, los parámetros contractuales de la concesión, que serán las actividades que gatillarán ciertas actividades y las iteraciones producto de las múltiples corridas del software, que arrojarán posibles juegos de actividades.

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Metodología


Se debe iniciar la modelación del problema ingresando la siguiente información: Configuración, Flota Vehicular y Red de Carreteras. Esta información puede ser parcial pues no se requieren los costos de operación vehicular asociados para que el HDM4 proyecte el deterioro de los tramos que forman parte de la Red de Carreteras.



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Metodología


Se debe pre establecer políticas de conservación, según lo indicado.

Como sugerencia se plantea considerar las siguientes intervenciones y los efectos que ellas tendrán en los pavimentos:

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Metodología

• Mantenimiento Rutinario (sólo para fines de costeo, pues no se aplica en la calzada)

• Mantenimiento Básico: Sellado de Fisuras, Reparación de Borde y Bacheo, que planificados anualmente ayudan a retrasar los otros deterioros.

• Rejuvenecedores, actúan sobre la mezcla asfáltica aplazando su rigidización.

• Fog Seal y Slurry Seal, devuelven las características de fricción inicial al pavimento. Estás se pueden programar en un año determinado, después de una intervención mayor tipo fresado y recapeo, o sobrecarpetas de mezcla.

• Cape Seal, mantiene los parámetros de fisuración bajos. Además, retrasa algo el incremento del IRI. Se puede fijar a partir de un % máximo de fisuras a controlar.

• Tratamientos Superficiales, ayudan al restablecimiento del IRI.• Fresado y Recapeo, y Sobrecarpeta, mejoran la capacidad estructural

(SN), y el IRI. Estas actividades se sugiere implementarlas a partir de valores límite de IRI.



31 Simulación Herramienta

Proyecto


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Pavimento Asfáltico


Efectos de tránsito y clima, sin Mantenimiento



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Como se puede inferir de la primera corrida HDM4, si el contrato deconcesión indica que el IRI debe ser < 3.5 m/km durante el periodo deconcesión, entonces podemos ver que en el año 2028 el pavimentoflexible necesitaría una intervención intermedia o mayor para cumplir conel parámetro máximo.

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Analicemos ahora qué sucede si al pavimento lo sometemos aintervenciones básicas: sellado de fisuras y parchado en intervalosanuales.



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Analicemos ahora qué sucede si al pavimento lo sometemos aintervenciones básicas: sellado de fisuras y parchado en intervalosanuales.

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Como se puede observar, la implementación del sellado de fisuras y bacheo, retrasa del2028 al 2029 la necesidad de intervención para mantener el IRI dentro de losparámetros contractuales. Además, mejora los indicadores de fisuras y bachesrespectivamente.



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No obstante, el mantenimiento básico planificado no es suficiente para mantener los valores de IRI según el contrato. Por ello, se hace imprescindible realizar alguna intervención mayor, probemos con el Fresado y Recapeo de 30 mm. Además, si se quiere mantener las fisuras, se puede aplicar un Cape Seal para mejorar las condiciones



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¿Se cumplen las condiciones de IRI < 3.5 y los parámetros de % de fisuras y baches, entre otros?

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El IRI está dentro del rango, la actividad de Fresado y Recapeo de 30 mm se aplica en el 2030



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La política de mantenimiento sugerida, basado en el uso del software HDM4 2.08, para este caso en particular, sería:

Mantenimiento Básico Anual: sellado de fisuras y bacheoCape Seal, debido a que el total de agrietamiento superó el 10% del área. Se da en el 2025Fresado y Reposición de 30 mm en el 2030, debido a que se superó el valor de IRI > 3.5 m/km. Ver vista 11

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Ejemplo: Pavimento Asfáltico




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Ejemplo: Pavimento Asfáltico


El HDM4 es una herramienta muy versátil, y útil para laimplementación de una política referencial de conservación vial.

La política estimada por el HDM4 2.08 es referencial, pues sirve deapoyo al ingeniero experto pero se debe recordar que es solamenteuna herramienta.

Por supuesto, como casi todo en ingeniería, no existe una políticaúnica de solución, existen “candidatas” a ser elegidas, basándose entemas varios como: el flujo de caja de la concesión, la disponibilidadde recursos (mano de obra y equipos) del concesionario,conocimiento, experiencia y costos.

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Contacto


Para cualquier consulta respecto al empleo del HDM4 versión 2.08 se puede visitar la web www.flujolibre.comExiste además un foro en Linkedin: HDM4 en español

Muchas GraciasMario Rafael Becerra Salas

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