Comparacion tecnica y_economica

Sostenibilidad y Durabilidad

1

“Análisis Comparativo de las Alternativas de Pavimentación”

4to Congreso Iberoamericano de Pavimentos de Concreto

Por: Mario Rafael Becerra Salas

Guayaquil, junio 2012


2

1.- Introducción

2.- Conceptos Básicos

3.- Metodología

4.- Guía AASHTO 93

5.- Valores Asumidos

6.- Estratigrafía del Tránsito

7.- Soporte Subrasante

8.- Diseños equivalentes

9.- Partidas (US$)

10.- El Pavimento de Concreto en Cifras

11.- Comparación Costos Iniciales Asfalto – Concreto

12.- Conclusiones

Análisis Comparativo de las

Alternativas de Pavimentación


3

- 29 MM personas:

- 50% Sierra / 30% área

- 40% Costa / 10% área

- 10% Selva / 60% área

2011

-140,000 KM: red total

- 15,000 KM: pavimentados

1.- Introducción

1.285.215,60 km²

2016

- 20,000 KM pavimentados

11%

14%

http://es.wikipedia.org/wiki/Km%C2%B2


4

Solución al transporte

¿Qué es el pavimento?

2.- Conceptos Básicos

Factor de

competitividad país

Activo de la nación

Estructura de carga


5

Pavimento es la estructura formada por un conjunto de capas

sobre el suelo de fundación de un camino, destinada a facilitar y hacer más confortable y seguro el tránsito de vehículos.

Clases de pavimentos:

• Flexibles: la capa superior es asfáltica

• Rígidos: la capa superior es concreto

• Intertabrados: Adoquines

¿Qué es el pavimento?


6

•Comportamiento Funcional:

Aspectos que afectan a la calidad de rodadura, comodidad y

seguridad de los usuarios (serviciabilidad).

Deterioros superficiales y deformaciones

•Comportamiento Estructural:

Fallas sobrevienen por insuficiencia en la capacidad de

resistir las solicitaciones de tránsito.

Agrietamiento por fatiga

¿Qué se espera de un pavimento?


7

… A lo largo de la vida útil


8

Diferencias entre los Pavimentos

Tipos de Pavimentos


9

Pavimentos Flexibles

• Capas granulares (con o sin estabilización) de base y subbase

• Capas de rodadura asfáltica: concreto o tratamiento

asfalto

berma

base

subbase

zona de tránsito

subrasante (terreno de cimentación)

estructura pavimento


10

Pavimentos Rígidos

• Poseen capa de rodadura de concreto

• Usualmente sin base

• Hay distintos tipos dependiendo del diseño y de la existencia de armaduras

de refuerzo

concreto

berma

subbase

zona de tránsito

subrasante (terreno de cimentación)

estructura pavimento


11

1924. Av. Venezuela - Bellavista.


12

1968. Vía Expresa - Lima


13

2000. Vías Urbanas


14

El Metropolitano 2008 - 2009

2010. El Metropolitano


15

Avaliação de Alternativas Evaluación de Alternativas:

OFERTA VS DEMANDA

Recolección de Datos

Evaluación del Proyecto

Planteamiento de Alternativas

Diseño Preliminar

Reconstrucción

Restauración

Reciclaje

Tratamiento Superficie

Factores no

Monetarios

Selección de las

alternativas preferidas

Diseño Final

Construcción

Costeo Ciclo de Vida


16

Parte III: Desarrollo del Caso

El punto de vista cambia todo


17

Tipos de evaluación económica

Evaluación Privada: RENTABILIDAD DEL PROYECTO

Destinada a evaluar la rentabilidad de un proyecto de inversión desde el punto de

vista de una entidad privada

Analiza flujos de ingresos (peajes, pagos por contratos) vs. egresos a cargo del

privado (costos de construcción y/o conservación).

Incidencia del costo financiero de obtención del capital de trabajo.

Evaluación Social: BENEFICIOS VS COSTOS DE LA POBLACIÓN

Analiza la rentabilidad social de un proyecto, y debería tener en cuenta todos los

costos involucrados

Incorpora el análisis de los costos de operación vehicular y tiempos de viaje


18

Objetivos de las 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


19

Período de análisis:

Lapso durante el cual se evalúan y cuantifican los flujos de costos y beneficios.

Puede coincidir o no con el período de diseño de un camino, o con la vida útil

estimada

Tasa de descuento:

Indicador de rentabilidad mínima que debería tener un proyecto. Usualmente 10%

en evaluación social para Perú

Relacionado con el costo del dinero

Valor residual:

Valor de la infraestructura al finalizar el período de análisis

Diferencia entre costo de una infraestructura nueva, y costo de llevar la

infraestructura existente a que quede como nueva

A TOMAR EN CUENTA


20

Valor Actualizado Neto (VAN)

Descuenta en forma anual los costos y beneficios, en función de la tasa “t” de

descuento adoptada y del año “i” que se esté analizando

VAN = Si { BNi(m,n) / (1+t) i }

Una alternativa es rentable si VAN > 0

Flujos en los años iniciales sufren descuentos menores que en años más distantes en el

tiempo

La alternativa más conveniente será aquella que tenga mayor VAN de beneficios

respecto a la Alternativa Base, si no hay restricciones presupuestarias

INDICADORES


21

Co

sto

s

Costo Inicial

Costo de Rehabilitación

Costo de Mantenimiento

Valor Residual

Años

Co

sto

s

VPN

Años

Ciclo de Vida Evaluación Económica


22

Custo Iniciais

- Costumbre: falta de

conocimiento. En

Latinoamérica no podemos

equivocarnos.

- Tecnología de construcción

- No interiorizamos que el

Diesel cuesta cada vez más

- Situación nacional (visión a

corto plazo)

Hablamos de Sostenibilidad, LCCA, pero …

Mitos y Paradigmas


23

Nuestro Público

Administradores de

las Obras:

Entidades

Públicas y Privadas.

Diseñadores y

Constructores:

Empresas dedicadas

al diseño y construcción

de pavimentos y vías.

Usuarios

de las Vías:

Público en general

que usa tanto

transporte privado

como público.

El cambio, romper la inercia


24

Co

sto

s

Costo Inicial



Valor Residual

Años

Co

sto

s

VPN

Años

El problema es más que una

fecha, es un flujo


25

¿Qué tipo de pavimento es mejor?

- Son tecnologías que se complementan, y deben

competir

Para el beneficio de todos


26

Innovaciones desde el punto de vista de diseño, especificaciones y supervisión


27

PAV EXISTENTE

PASAJUNTAS

LINEA GUIA

VACIADO

TEXTURIZADO

CORTADO

SELLADO

Innovaciones desde el punto de vista de la construcción


28

Innovaciones de procesos, instituciones


29

Apertura de mente


30

El costo inicial


31

¿Cuál es más barato en términos de costo inicial?


32

- Se desarrollan escenarios, para diferentes

solicitaciones de tránsito y suelos.

- Los escenarios estarán sujetos a las mismas

consideraciones climáticas.

- Se diseñan alternativas de pavimentos de

concreto y asfalto equivalentes.

-Se analizan los resultados de los costos de

construcción para los pavimentos de concreto

y asfalto.

3.- Metodología


33

- Variable: paquetes estructurales equivalentes, costo inicial de construcción,

costo total en el tiempo de vida útil

S1 S2 S3 S1 S2 S3

TCD1

TCD2

TCD3

TCD4

TCD5

TCD6

num. Veh pes x día /

CBR Subrasante

Asfalto Concreto

Espesores de Carpetas de Rodadura (mm)

Matriz de Comparación


34

4.- AASHTO 93


35

Pérdida de Serviciabilidad


36

(AASHO, 1961)


37 (AASHO, 1961)


38

MEPDG Software

10. Observações


39


40

Vista General

Juntas longitudinales

Juntas transversales

Subrasante

Subbase o base

Texturizado

Rugosidad Diseño del espesor

Barras de transmisión

Materiales del concreto

Barras de amarre

JPCP


41

- Mismas condiciones climáticas

- Pavimentos de 2 carriles, uno por sentido

- Sección típica de 3.6 metros de ancho de carril

- AASHTO 93:

- Confiabilidad de 90%

- Índice de Ser. final = 2.0

- Tipos de suelo 3, 10 y 25% de CBR

- Subbase de 30 cm. (40% CBR)

- Base de 15 cm. (80% CBR), sólo para el

pavimento de asfalto

5.- Valores Asumidos


42

- Pavimento de asfalto: - PEN 60/70 - Ser Inicial = 4.2 - Ds = 0.45 - a1, a2 y a3 = 0.44, 0.14, 0.11 - Cd1, Cd2, Cd3 = 1.2, 1.0, 0.80 - Pavimento de concreto: - MR = 45 Kg/cm2 - Ser Inicial = 4.5 - Ds = 0.35 - Cd1 = 1.2 - J = 3.2


43

-Se ha adoptado los siguientes niveles de tránsito para carril de diseño, en

función del TMDA:

- T1: 150 vehículos pesados

- T2: 450 vehículos pesados

- T3: 1,350 vehículos pesados




Se considera una calzada de 02 carriles, con factor de distribución de 0.5,

con una tasa de crecimiento de 3% y una vida útil de 30 años

6.- Estratigrafía del Tránsito


44

Se ha adoptado los siguientes niveles de tránsito para carril de diseño de

la tabla adjunta, en base a los vehículos tipo de la FHWA.

Tránsito asumido


45

Se ha adoptado los siguientes niveles de tránsito para carril de diseño de la

tabla adjunta, en base a los vehículos tipo de la FHWA, por cada 1,000

vehículos pesados.

Carga (tn)Cantidad de

EjesCarga (tn)

Cantidad de

EjesCarga (tn)

Cantidad de

Ejes

16 30 39

15 28 36 1

14 26 33 1

13 24 5 30 3

12 22 14 27 6

11 4 20 28 24 10

10 12 18 56 21 16

9 21 16 94 18 19

8 37 14 129 15 15

7 66 12 131 12 14

6 125 10 126 9 15

5 613 8 137 6 25

4 282 6 159

3 228 4 164

Total 1388 1043 125

Ejes simples Ejes dobles Ejes triples


46

- Se considera una calzada de 02 carriles

- Factor de distribución de 0.5

- Tasa de crecimiento de 3%

- Vida útil de 30 años.

ESALS carril de diseño

Asfalto Concreto Asfalto Concreto

TF TF ESALS ESALS

T1 150 1.039 1.831 1,353,599 2,384,740

T2 450 1.030 1.752 4,026,048 6,845,227

T3 1350 1.025 1.605 12,019,585 18,814,196

T4 2250 1.020 1.641 19,932,874 32,054,962

T5 3750 1.021 1.540 33,235,456 50,156,948

T6 4550 1.018 1.540 40,226,094 60,857,097

N° Veh

pesados

TMDA

Clase


47

-Se ha adoptado tres tipos de

suelo

- Malo CBR =3%

- Medio CBR = 10%

- Bueno CBR = 25%

7.- Soporte Subrasante

Asfalto Concreto

MR (Mpa) K eq (Mpa/m)

3% 28.4 44.72

10% 64.7 78.35

25% 121.2 112.85

CBR


48


49

Se presentan a continuación los diseños equivalentes obtenidos.

Base (80%) = 15 cm.

Subbase (40%) = 30 cm.

MAC = PEN 60/70

Base (80%) = 0 cm.

Subbase (40%) = 30 cm.

Concreto Mr = 45 Kg/cm2

8.- Diseños equivalentes

3% 10% 25% 3% 10% 25%

150 127 76.2 50.8 170 170 160

450 152.4 101.6 63.5 210 200 190

1350 190.5 127 88.9 240 240 230

2250 203.2 139.7 114.3 270 260 250

3750 228.6 165.1 127 290 280 270

4550 241.3 177.8 139.7 290 280 280


CBR Subrasante

Asfalto Concreto



50

Carpeta asfáltica de 4 pulgadas es equivalente a Carpeta de

concreto de 20 centímetros, para un nivel de tránsito y

soporte de suelos dados

Base (80%) = 15 cm

Subbase (40%) = 30 cm

MAC = PEN 60/70

Base (80%) = 0 cm

Subbase (40%) = 30 cm

Concreto Mr = 45 Kg/cm2

PULGADAS MM

1.00 25.40

1.50 38.10

2.00 50.80

2.50 63.50

3.00 76.20

3.50 88.90

4.00 101.60

4.50 114.30

5.00 127.00

5.50 139.70

6.00 152.40

6.50 165.10

7.00 177.80

7.50 190.50

8.00 203.20

8.50 215.90

9.00 228.60

9.50 241.30

10.00 254.00

10.50 266.70

11.00 279.40

11.50 292.10

12.00 304.80

12.50 317.50

13.00 330.20

13.50 342.90

14.00 355.60

14.50 368.30

15.00 381.00

3% 10% 25% 3% 10% 25%

150 127 76.2 50.8 170 170 160

450 152.4 101.6 63.5 210 200 190

1350 190.5 127 88.9 240 240 230

2250 203.2 139.7 114.3 270 260 250

3750 228.6 165.1 127 290 280 270

4550 241.3 177.8 139.7 290 280 280


CBR Subrasante

Asfalto Concreto



51

Espesores Carpeta Asfáltica (mm)

127

152.4

190.5203.2

228.6241.3

76.2

101.6

127139.7

165.1177.8

50.863.5

88.9

114.3127

139.7

150 450 1350 2250 3750 4550

Tránsito (Veh pesados / día)

Es

pe

so

res

(m

m)

3%

10%

25%

Evolución Asfalto


52

Espesores Carpeta de Concreto (mm)

170

210

240

270

290 290

170

200

240

260

280 280

160

190

230

250

270280

150 450 1350 2250 3750 4550

Tránsito (Veh pesados / día)

Es

pe

so

res

(m

m)

3%

10%

25%

Evolución Concreto


53

3.6

1

ESPESOR

(mm)

Carpeta Asfáltica en

Caliente PEN 60/70 190.5

Base Negra Nivelante 0

Base granular 150

Sub-base 300

Relleno común 0

Total 640.5

DESCRIPCIÓN DE LA CAPA UNIDAD CANTIDAD PU $/. COSTO $ X ML

Corte a nivel de subrasante M3 2.3058 2.95 6.79

Eliminación Material

exedente M3 2.76696 10.77 29.80

Nivelación y compactación de

la Subrasante M2 3.6 0.97 3.50

Base Granular M2 3.6 3.86 13.90

Sub-base M2 3.6 6.75 24.30

Carpeta Asfáltica en Caliente

PEN 60/70 M3 0.6858 144.04 98.78

Riego de Liga M2 3.6 1.19 4.29

Imprimación M2 3.6 1.25 4.49

$185.85

CONSTRUCCION INICIAL

TRAMO

Ancho de Calzada (m)

Nro de calzadas

DESCRIPCIÓN DE LA CAPA

Total costo x ml x calzada

Asfalto 9.- Partidas


54

Concreto

3.6

1

ESPESOR

(mm) Long.(Km) 50000

Carpeta de Concreto

MR = 45 240 Junta cada 4.5

Acero Corrugado (m) 0.8

Base granular 0 Espaciamineto 0.8

Sub-base 300 Acero liso (m) 0.45

Relleno común 0 Espaciamineto 0.3

Total 540

DESCRIPCIÓN DE LA CAPA UNIDAD CANTIDAD PU $/. COSTO $ X ML

Corte a nivel de subrasante M3 1.944 2.95 5.73

Eliminación Material exedenteM3 2.3328 10.77 25.13

Nivelación y compactación de

la Subrasante M2 3.6 0.97 3.50

Sub-base M2 3.6 6.75 24.30

Concreto MR 45 M3 0.864 85.71 74.06

PavimentadoM3 0.864 3.55 3.06

Alisado, acabado M3 0.864 0.80 0.69

Curado de juntas M2 3.6 0.33 1.18

Canastillas con Dowels y

barras de amarre M3 0.864 14.67 12.67

Corte de Juntas ML 1.3 1.25 1.63

Sellado de Juntas 2.0X1.0 cm ML 1.3 1.18 1.54

$153.47Total costo x ml x calzada

CONSTRUCCION INICIAL

TRAMO

Ancho de Calzada (m)

Nro de calzadas

DESCRIPCIÓN DE LA CAPA


55

8.- Pavimento de concreto em cifras

% Precio Pavimentos

Mov. De Tierra,

$58.53, 37%

Acero, $15.77, 10%

Pav. y otros, $8.49,

5%

Concreto, $73.37,

48%

10.- El pavimento de concreto


56

Costos US$. X ml de carril de pavimento (3.6 m de ancho)

3% 10% 25% 3% 10% 25%

150 149.3 115.762 101.14 123.534 123.534 119.166

450 163.922 134.678 108.451 141.006 136.638 132.27

1350 185.855 149.3 123.073 153.473 153.473 149.131

2250 193.166 156.611 141.989 174.124 169.5 164.876

3750 207.788 171.233 149.3 183.372 178.748 167.215

4550 215.099 144.004 156.611 183.372 178.748 178.748

Matriz de costos de construcciónen US ($)


CBR Subrasante

Asfalto Concreto

11.- Matriz de Comparación de Costos


57

CBR 3%

0

50

100

150

200

250

0 1000 2000 3000 4000 5000

Vehículos

Co

sto

X m

l

Asfalto Concreto


58

CBR 10%

0

50

100

150

200

0 1000 2000 3000 4000 5000

Vehículos

Co

sto

X m

l

Asfalto Concreto


59

CBR 25%

0

50

100

150

200

0 1000 2000 3000 4000 5000

Vehículos

Co

sto

X m

l

Asfalto Concreto


60

Comparação custos iniciais

RELACION PRECIO CONCRETO / PRECIO ASFALTO

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

150 450 1350 2250 3750 4550

Tránsito (veh pesados / día)

Re

lac

ión

P C

on

cre

to /

P A

sfa

lto

CBR 3%

CBR 10%

CBR 25%


61

1.- Para diseños equivalentes el concreto es altamente competitivo en valor

inicial de construcción:

- El concreto es una alternativa innegable para suelos con CBR iguales o

inferiores a 10%.

- Para suelos con CBR entre 10% y 25% ambas soluciones resultan

equivalentes en términos de costos de construcción, sin embargo el concreto

resulta mejor a partir de los 2000 Vehículos pesados por día.

-El asfalto es más competitivo a medida que el suelo mejora, es decir para la

opción del suelo con CBR > 25%, sin embargo a medida que el tránsito

aumenta se acorta la brecha, siendo 4500 Vehículos pesados por día un buen

indicador para pensar en pavimentos de concreto.

12.- Conclusiones


62

2.- A mayores solicitaciones de tránsito el pavimento de concreto es mas

eficiente en costos de construcción, por lo que destaca en soluciones para

redes viales.

3.- A lo largo de la vida útil del pavimento, se presentan ahorros, en costos

totales, que superan el 30% a favor de la alternativa de concreto en

TODOS los escenarios.


63

Sin embargo, además de construir hay que …

“Consiste en la planificación,

ejecución y control de acciones

de mantenimiento aplicadas en el

tiempo con el objetivo de

mantener un nivel de servicio

adecuado tanto funcional como

estructural”


64

Importancia del mantenimiento

Cuando los caminos están en una pobre condición, cada $ “ahorrado” en la

conservación cuesta:

- US$ 3 para los usuarios del camino por costos de operación vehicular

- US$ 2 para la administración del camino en la rehabilitación


65

Co

sto

s

Costo Inicial



Valor Residual

Años

Co

sto

s

VPN

Años

Ciclo de Vida Evaluación Económica


66 66

Mario Becerra Salas [email protected]

Muchas gracias

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