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Consultoría: “Capacitación en el Manejo del HDM IV para Evaluación de Proyectos de Infraestructura Vial”

Ing. Fernando Abraham

Curso HDM4 Introducción

12/01/2012

¿Qué es HDM-4? Un instrumento analítico para la evaluación técnica y económica de inversiones y mantenimiento de caminos.

¿Porqué se usa? Porque permite administrar y gestionar las redes viales de modo de minimizar los costos globales de transporte.

¿Cómo opera? Calcula el deterioro y los efectos del mantenimiento para una serie de alternativas de mantenimiento. Calcula los costos de operación de vehículos en función del estado del camino. Determina los costos anuales cada una de las alternativas de mantenimiento definidas y evalúa las mismas.

Consideraciones generales 12/01/2012

1988

Proyecto piloto HDM III.

1989 – 1995 Estudio y propuestas no institucionalizadas (HDM III). 1993 – 1998 Uso institucional y plan quinquenal de obras (HDM III). 1998 - 2004 Uso institucional, plan quinquenal e interfase HDM III

con SIPLA y GIS.

2002 - 2004 Incorporación de HDM 4 a nivel de proyectos y

programas.

2003 - 2005 Elaboración de Plan de obras 2005 - 2009 con HDM 4 y

su utilización como sistema de gestión.

HDM en Uruguay 12/01/2012

Existe un conocimiento generalizado de lo que es HDM pero en pocos países hay con un conocimiento total del potencial y limitaciones del modelo. En algunos países su uso se restringe a aplicaciones particulares (principalmente para analizar indicadores económicos de proyectos específicos). En menor grado (en algunos casos no sistemáticamente) se utiliza en definir prioridades de programación a nivel de la red de carreteras. Sus resultados son usados como entradas en el desarrollo de planes generales de transporte

Uso de HDM en Latinoamérica 12/01/2012

Disponibilidad y calidad de los datos requeridos por HDM Ausencia sistemas de inventario vial. Falta de equipos de auscultación y personal capacitado en el área. Falta de precios de referencia para obras de inversión y mantenimiento. No disposición de procedimientos de actualización de precios económicos. Deficiencia de la información relativa a la flota vehicular. Localización y vinculación dentro de la institución en que opera La localización del personal del HDM varía entre la unidad planificación y la unidad de mantenimiento La no conexión entre planificación, diseño y ejecución afecta a menudo el uso de HDM La aplicación de HDM requiere equipos interdisciplinarios (economistas & ingenieros)

Uso de los resultados para la toma de decisiones La toma de decisiones no se basa en los resultados que arrojan las herramientas analíticas. Los resultados raramente son convertidos en indicadores de desempeño y planificación útiles para la toma de decisión. Los problemas que afectan el uso del modelo están arraigados en limitaciones institucionales y falta de demanda sistemático.

Problemas que Afectan el Uso de HDM 12/01/2012

Todavía HDM no está percibido como necesidad por autoridades que toman decisiones, debido a que no exigen herramientas analíticas para apoyar sus políticas. Hay una orientación para proyectos específicos y una perspectiva de ingeniaría. Al sector público le falta el conocimiento crítico y su uso se ve como un costo.

A menudo es visto como requisito del Banco Mundial y no se considera usarlo de una manera sistemática.

Dificultades para la Institucionalización 12/01/2012

Fortalecer la función de planificación de las agencias del carreteras.

Incorporar del uso más amplio del Modelo HDM a un sistema de gestión de carreteras para la elaboración, seguimiento y actualización de un programa de obras junto con el desarrollo necesario de otras herramientas de apoyo a la decisión. Disponer de equipos de auscultación (o servicios) procurando la colección más sistemática de datos . El sector público debe adoptar procedimientos sistemáticos de trabajo usando HDM lo que redundaría en que otros sectores se vean incentivados para desarrollar procesos sistemáticos para la colección de los datos, calibración, y aplicación de HDM.

Pautas para acciones futuras 12/01/2012

Curso HDM4 Institucionalización

12/01/2012

Asistir en la toma de decisiones. Establecer un mecanismo estándar de optimización de recursos.

Lograr que la implementación del modelo sea sostenible, económica y apropiada. Independizar la asistencia a la toma de decisiones del apoyo externo. Incorporar el procedimiento establecido a la rutina institucional de la agencia.

Objetivos de la Institucionalización 12/01/2012

Definir ubicación jerárquica y recursos de la estructura operativa. Establecer objetivos claros para la estructura operativa. Implementar el modelo. Establecer procedimientos de trabajo sistematizados. Definir claramente el producto resultante del uso del modelo.

Procedimientos para la institucionalización 12/01/2012

Debe estar en el área de planificación y vinculada a: Mantenimiento Estudios y proyectos Dirección ejecutiva de la agencia Ejecución y seguimiento

Recursos humanos formado por equipos multidisciplinarios capacitados en el uso del modelo. Recursos físicos y operativos que garanticen la disponibilidad de información. Los recursos deben ser acordes a las exigencias y resultados esperados de modo de poder cumplir con el nivel de requerimientos establecidos.

Definir ubicación jerárquica y recursos de la estructura operativa 12/01/2012

Definir claramente el mecanismo de toma de decisiones y el modo en que incide el HDM. Establecer los requerimientos que se harán a nivel de proyecto, programa y red. Definir los reportes y prestaciones que se brindarán al resto de la áreas de la organización y todo lo referido a la divulgación de la información generada. El cumplimiento de lo anteriormente establecido asegura que la herramienta sea de utilidad a la Agencia y su operación no se convierta en un fin en sí mismo.

Establecer objetivos claros para la estructura operativa 12/01/2012

Adoptar las medidas de modo que se pueda disponer de la información requerida por el HDM a nivel de:

Características físicas de la red (geometría, estructura etc.) Estado (fallas, rugosidad, deflexión, adherencia, etc.) Información de tráfico (TPDA, composición de la flota, tasas de crecimiento etc.) Costos de obras y mantenimiento Costos de insumos vehiculares Elementos para el cálculo de los costos económicos (o sociales)

Sistematizar en el mayor grado posible el manejo y actualización de la información antes mencionada. La implementación debe hacerse por etapas:

Nivel 1: Aplicación básica (ingresar parámetros mas críticos) Nivel 2: Calibración primaria (calibrar los parámetros más importantes) Nivel 3: Calibración en detalle (estudios y seguimientos de evolución de parámetros a nivel local)

Implementar el modelo 12/01/2012

Establecer procedimientos institucionales que asistan en la toma de decisiones en lo referido a proyectos, programas y la red vial, requiriendo indicadores de gestión económicos de sensibilidad etc.

Difundir los mecanismos de toma de decisiones en toda la estructura de la Agencia Vial. Definir en forma detallada la información, el formato de la misma y los tiempos en que deberá ser presentada. requerimientos para presentar un proyecto requerimientos para presentar un programa de obras

Establecer procedimientos de trabajo sistematizados. 12/01/2012

Disponibilidad y calidad de los datos requeridos por HDM

Ausencia sistemas de inventario vial. Falta de equipos de auscultación y personal capacitado en el área. Falta de precios de referencia para obras de inversión y mantenimiento. No disposición de procedimientos de actualización de precios económicos. Deficiencia de la información relativa a la flota vehicular.

Localización y vinculación dentro de la institución en que opera

La localización del personal del HDM varía entre la unidad planificación y la unidad de mantenimiento La no conexión entre planificación, diseño y ejecución afecta a menudo el uso de HDM La aplicación de HDM requiere equipos interdisciplinarios (economistas & ingenieros)

Uso de los resultados para la toma de decisiones

La toma de decisiones no se basa en los resultados que arrojan las herramientas analíticas. Los resultados raramente son convertidos en indicadores de desempeño y planificación útiles para la toma de decisión. Los problemas que afectan el uso del modelo están arraigados en limitaciones institucionales y falta de demanda sistemático.

Definir claramente el producto resultante del uso del modelo 12/01/2012

Todavía HDM no está percibido como necesidad por autoridades que toman decisiones, debido a que no exigen herramientas analíticas para apoyar sus políticas. Hay una orientación para proyectos específicos y una perspectiva de ingeniaría. Al sector público le falta el conocimiento crítico y su uso se ve como un costo.

A menudo es visto como requisito del Banco Mundial y no se considera usarlo de una manera sistemática.

Dificultades para la Institucionalización 12/01/2012

Fortalecer la función de planificación de las agencias del carreteras. Incorporar del uso más amplio del Modelo HDM a un sistema de gestión de carreteras para la elaboración, seguimiento y actualización de un programa de obras junto con el desarrollo necesario de otras herramientas de apoyo a la decisión. Disponer de equipos de auscultación (o servicios) procurando la colección más sistemática de datos . El sector público debe adoptar procedimientos sistemáticos de trabajo usando HDM lo que redundaría en que otros sectores se vean incentivados para desarrollar procesos sistemáticos para la colección de los datos, calibración, y aplicación de HDM .

Pautas para acciones futuras

12/01/2012

Conceptos económicos Curso HDM4

12/01/2012

• Se justifica la ejecución del proyecto?- Tiene mayores beneficios que costos? • Cual es la mejor inversión, tenemos un juego de alternativas a comparar? • ¿Si el presupuesto es limitado, cual es el criterio de priorización de las distintas alternativas? • ¿Cuándo debería el camino ser Reconstruido o rehabilitado? • ¿Qué estándares y frecuencia de conservación deberían ser usados? • ¿Debería utilizarse la construcción por etapas? • ¿Se requieren inversiones complementarias?

Preguntas y Decisiones 12/01/2012

• Los costos y Beneficios son medidos en términos monetarios • La construcción del camino y los gastos de mantenimiento son comparados con estimaciones de Beneficios directos y primarios que van a usuarios del camino • Los Beneficios Secundarios son por lo general ignorados • Los precios económicos son considerados usando precios constantes • Los gastos y los beneficios son pronosticados sobre el horizonte de tiempo de planificación (por lo general entre 10 y 20 años) • Los futuros beneficios son descontados en el tiempo utilizando una tasa de descuento (por lo general 12% - costo de oportunidad ) • Los gastos y beneficios son comparados usando criterios de decisión como Valor Presente Neto (VAN), Tasa Interna de Retorno (TIR), etc.

Componentes de Análisis Económico 12/01/2012

• Adaptación de los precios de mercado sin considerar Impuestos, subsidios, Regulaciones, etc. • Utiliza la tasa de descuento del costo de oportunidad del capital, no la tasa de mercado financiera • Si la tasa de cambio es supervalorada, entonces valora más las Importaciones y Exportaciones

• Si el % de desempleo es alto, entonces la Mano de obra no calificada se valora menos que la tasa de mercado • Si hay una escasez entonces la Mano de obra calificada puede ser valorada en más que la tasa de mercado

Precios Económicos 12/01/2012

• Administración • Mano de obra • Equipo • Materiales • Tierra (expropiaciones)

Costos del Proyecto 12/01/2012

• Reducción costos de operación vehicular (VOC) • Combustible y lubricantes • mantenimiento del vehículo • depreciación e interés • sobrecostos • Reducción tiempo de viaje • conductores, pasajeros y bienes • • • • •

Disminución de gastos de mantenimiento del camino Disminución del índice de accidentes Generación de Tráfico Efectos ambientales positivos Cambio del valor de bienes transportados

Efectos Primarios 12/01/2012

• Producción y Salida agrícola

• Servicios • Producción y Salida industrial • Comportamiento de consumidor • Valores de tierra

Efectos Secundarios 12/01/2012

• El análisis económico debería ser diseñado de forma de maximizar los beneficios netos • Evitar considerar en los beneficios exógenos superposición de primarios y secundarios (p.ej aumentos de valores de tierra añadidos a disminución de costos de transporte) • La aproximación al exceso de consumidor debería ser adecuado (en una economía absolutamente competitiva)

Análisis Económico 12/01/2012

• El análisis económico implica una comparación de escenarios “con y sin" proyecto • Los pronósticos son analizados en función del tráfico, condición del camino, VOC y mantenimiento del camino para AMBOS escenarios

• El escenario "Sin" proyecto (es decir con un mantenimiento mínimo) puede dar un resultado antieconómico para la sociedad • Distintos escenarios de inversión son analizados para encontrar la mejor solución • El escenario de inversión óptimo es el que determina los máximos beneficios netos económicos

Comparaciones Económicas 12/01/2012

• Tráfico normal: el tráfico existente y el crecimiento que ocurriría sobre el mismo camino, con y sin la inversión • Tráfico Inducido: Tráfico derivado de otro camino o modo de transporte al camino de proyecto a consecuencia de la inversión

• Tráfico generado: nuevo tráfico inducido por la inversión

Categorías de Tráfico 12/01/2012

Beneficios totales

Ahorro de los costos de operación del tráfico normal

=

+

Costo

Beneficios adicionales del tráfico Generado

C1

C2 Curva de Demanda

T1

T2

Tráfico

Aproximación al excedente del consumidor 12/01/2012

Beneficios del Tráfico Normal : ViajesN * d1 * (VOC1- VOC2) Beneficios tráfico inducido: ViajesD * ((d1 * VOC1)-(d2*VOC2)) Beneficios Tráfico Generado: viajesG * d2 * (VOC1- VOC2)/2

d1 VOC1 VOC2

= long. camino existente d2 long. nuevo camino = costo de operación veh. por km sin inversión = costo de operación veh. por km con inversión

VOC Los datos se relacionan con cada sección del camino y su condición en aquel tiempo

Estimación de Beneficios 12/01/2012

• Valor presente neto NPV = (B1- C1)/(1 + r) + (B2- C2)/ (1 + r)2 + …+ (Bn- Cn)/(1 + r )n

• Tasa interna de retorno Es la Tasa, variable (r) soluciones de la ecuación tal que NPV = 0 B1, B2…Bn = Beneficios años 1, 2 … n

C1, C2…Cn = Costos años 1, 2 …. n r = Tasa de descuento n = Período de análisis

Indicadores Económicos 12/01/2012

• Relación Beneficio Neto/ Inversión R = NPV/ C = NPV/Ci Rendimiento obtenido por cada dolar

• Beneficio del primer año (luego de la obra) BPA= (B1- C1) / Ci B1 , C1 = Beneficio y Costo en el 1er año luego de la construcción Ci = Inversión total Criterio para determinar el tiempo oportuno de las inversiones

Indicadores Económicos 12/01/2012

Periodo análisis 0

A0

PV(A0) = A0

1 2 3

4 5

A5

PV(A5) = A5 / (1 + i ) ^ 5

6 7

PV(Aj) = Aj / (1+ i ) ^ j PV(Aj) = Valor presente para Aj Aj = Cantidad para año j i = Tasa descuento j = Año

Valor Presente 12/01/2012

1.00 0.89 0.80 0.71 0.64 0.57 0.51 0.45 0.40 0.36

en Año 1

en

Año 1 = Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 = Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 1 0 =

1.00

en

Año 15 =

0.20

en Año 1

1.00

en

Año 20 =

0.12

en Año 1

1.00

en

1.00

en

1.00

en Año 1

en Año 1

Valor Presente al 12.0% de Descuento 12/01/2012

•

La tasa de descuento es la tasa de oportunidad del capital del sector publico, ie. la tasa de retorno en inversiones marginales del sector publico

•

La tasa de descuento a ser usada será definida por la autoridad de planificación responsable por el proyecto

•

El Banco Mundial tradicionalmente no calcula la tasa de descuento para cada proyecto, pero ha utilizado 10 a 12 por ciento para reflejar el costo de oportunidad del capital en países en desarrollo

Tasa de Descuento 12/01/2012

Tasa de Descuento y Intereses 12/01/2012

Discount Rate (i) 12.0% Investments Profits or or Year Costs Benefits a b c

Discount Rate (i)

Present Net Value Benefits Factor d = c-b e = 1/(1+i)^a

Present Value f = d*e -10000 5804 2392 2135 3178

0 1 2 3 4

10000 0 0 0 0

0 6500 3000 3000 5000

-10000 6500 3000 3000 5000

Total

10000

17500

7500

1.0000 0.8929 0.7972 0.7118 0.6355

3508 NPV =

3508

IRR =

29.3%

Net Present Present

0.0% 3.0% 6.0% 9.0% 12.0% 15.0% 18.0% 21.0% 24.0% 27.0% 30.0% 33.0% 36.0% 39.0% 42.0% 45.0% 48.0%

7500 6326 5281 4347 3508 2752 2068 1447 881 365 -109 -544 -944 -1315 -1657 -1975 -2271

Valor Presente Neto (VPN) = Valor Actual Neto (VAN)

Valor Presente Neto & Tasa Interna de Retorno 12/01/2012

• El Valor Presente Peto (VPN) de una alternativa de proyecto relativa a la alternativa sin proyecto es la suma de los beneficios o costos anuales netos descontados. • Los Tasa Interna de Retorno (TIR) es la tasa de descuento en la que VPN es cero.

Valor Presente Neto & Tasa Interna de Retorno 12/01/2012

1. Si el VPN es positivo, para la tasa del descuento escogida, entonces la alternativa es aceptable. 2. Si el VPN es negativo, para la tasa del descuento escogida, entonces la alternativa es inaceptable. 3. Si el VPN es cero, para la tasa del descuento escogida, entonces la alternativa es indiferente a la alternativa sin proyecto.

Regla de Decisión del VPN 12/01/2012

8000

NPV at 12% Discount Rate

Net Present Value (M$)

6000

4000

Internal Rate of Reurn

2000

0 0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

-2000

-4000 Discount Rate (%)

Tasa Interna de Retorno 12/01/2012

10000

Net Present Value (M$)

8000

NPV at 12% Discount Rate

6000

4000

Internal Rate of Reurn

2000

0 0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

-2000

-4000 Discount Rate (%)

Tasa Interna de Retorno y VPN 12/01/2012

Year 0 1 2 NPV at 12% IRR #1 IRR #2

Net Benefits -500 1150 -660 0.64 10% 20%

Multiple Rates of Return 2.00

0.00

Discount Rate 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% 18% 20% 22% 24% 26% 28% 30%

NPV -10.0 -6.9 -4.4 -2.5 -1.0 -0.0 0.6 0.9 0.9 0.6 0.0 -0.8 -1.8 -3.0 -4.4 -5.9

Net Present Value (M$)

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

-2.00

-4.00

-6.00

-8.00

-10.00

-12.00 Discount Rate (%)

Tasas de Retorno Múltiples 12/01/2012

Year 0 1 2 NPV at 12% IRR

Net Benefits 200 300 350 747 #NUM!

No Rate of Return 900 800

NPV 850.0 830.5 812.1 794.5 777.8 762.0 746.9 732.5 718.7 705.6 693.1 681.1 669.6 658.6 648.0 637.9

Net Present Value (M$)

700 Discount Rate 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% 18% 20% 22% 24% 26% 28% 30%

600 500 400 300 200 100 0 0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

Discount Rate (%)

Ninguna Tasa de Retorno 12/01/2012

Tasa Financiera 12.0%

Año a 0 1 2 3 4

Tasa Reinversión 12.0%

Valor Valor Flujo Beneficio Presente Neto Futuro fondos Neto de los costos de Beneficios Modificado d = c-b Costos al año 0 Beneficios al año 4 -10000 6500 3000 3000 5000

TOTAL

7500

NPV = TIR

3508 29.3%

TIR M

20.7%

10000 0 0 0 0

10000 0 0 0 0 10000

0 6500 3000 3000 5000

0 9132 3763 3360 5000

-10000 0 0 0 21255

21255 3508 20.7%

Tasa Interna de Retorno Modificada 12/01/2012

Alternative A - Base Investments Profits or or Year Costs Benefits 0 1

8 0

0 16

Alternative B - Base Investments Profits or or Year Costs Benefits 0 1

100 0

0 120

Alternative B - Alternative A Investments Profits or or Year Costs Benefits 0 1

92 0

0 104

Net Benefits -8 16

Net Benefits -100 120

Net Benefits -92 104

Present Value Factor 1.00 0.89

Present Value Factor 1.0000 0.8929

Present Value Factor 1.0000 0.8929

Present Value NPV = 6.3 -8.0 IRR = 100.0% 14.3 MIRR = 100.0% B/C = 1.79

Present Value NPV = -100.0 IRR = 107.1 MIRR = B/C =

7.1 20% 20% 1.07

Present Value NPV = -92 IRR = 93 MIRR = B/C =

0.86 13% 13% 1.01

Tasa de Retorno Incremental 12/01/2012

120

100

Alternative B

Benefits

80

60

40

20

Alternative A 0 0

20

40

Beneficios X Costos

60

80

100

120

Costs

12/01/2012

Beneficios Netos X Costos 12/01/2012

• Comparando alternativas de proyecto, el Valor Presente Neto (VPN) es usado para seleccionar la alternativa optima (alternativa con mayor VPN)

• La Tasa Interna de Retorno (TIR) o la razón B/C no son recomendados para comparar alternativas de un proyecto Proyecto

VPN de Alternativas 0.0 3.7 6.7 5.5

Alternativa Optima: Mayor NPV

Comparación Económica de Alternativas 12/01/2012

• Comparando la prioridad económica de diferentes proyectos, se recomienda usar el indicar económico: razón VPN por Inversión

Proyectos

Alternativa Escogida

VPN/Inversión

Refuerzo

8.4

Sello

5.2

Refuerzo

2.1

P R I O R I D A D

Listar Proyectos por Prioridad Económica 12/01/2012

Características y Aplicaciones Curso HDM4

12/01/2012

• Instrumento analítico para la evaluación técnica y económica de: • Inversiones en obras y mantenimiento de carreteras. • Regulación y tarifas del transporte.

• Relaciones físicas y económicas derivadas de un extenso estudio sobre el deterioro de los caminos, y efecto del mantenimiento e inversión en los caminos, y costos de operación de vehículos.

Características del Modelo 12/01/2012

• Pavimento Flexible - Formación de Estrategias • • • • •

M&R y Refuerzo 4 cm cada 8 años (Programada) M&R y sellado al 10% área dañada y refuerzo de 5 cm cuando la rugosidad = 3,5 IRI (Respuesta) M& R y Reconstruir cuando IRI = 6 (Respuesta) Mantenimiento rutinario y Bacheo 100%

• No Pavimentado - Formación Estrategias • M&R y perfilados cada 180 días • M&R y pavimentar camino de grava • M&R y Recargo de grava

Alternativas de la Agencia 12/01/2012

• Evaluación Económica • Evaluación Técnica • Evaluación Institucional • Evaluación Financiera • Evaluación Comercial • Evaluación Social • Evaluación Ambiental

Evaluación de Alternativas 12/01/2012

• Disminuir los Costos de Operación de Vehículos • Ahorros en el Tiempo de Pasajeros y Carga • Disminuir los Accidentes • Estimular el Desarrollo Económico • Mejorar la Comodidad y la Conveniencia • Integración más Efectiva

Beneficios del Transporte 12/01/2012

•

Tecnología de vehículos y de neumáticos en relación a costo de operación de vehículos no refleja vehículos modernos.

•

HDM-III no considera: • • • • • • •

•

Congestión del tráfico (versión anterior a 1995) Pavimentos rígidos Muchos tipos de pavimentos flexibles Textura del pavimento y resistencia al Rozamiento Condiciones de helada-deshelé Seguridad de tráfico Impactos medio ambientales

Software para el DOS

Limitaciones del HDM-III 12/01/2012

•

Pavimentos • • • • •

•

Rango más amplio de pavimentos flexibles Pavimentos rígidos de hormigón Más opciones de mantenimiento Efectos de drenaje Efectos de climas con heladas

Usuarios de la Carretera • • • • • •

Nuevos tipos de vehículos Características de vehículos modernos Tráfico no-motorizado Efectos de congestión Accidentes Emisiones & Consumo de Energía

Mejoras Técnicas del HDM-4 12/01/2012

•

Ambiente Windows 95/98/NT • Uso fácil • Diferentes niveles de datos de entrada

•

Tres Módulos de Aplicación • Evaluación de Proyectos • Programación a nivel de la red vial • Planificación a nivel de la red vial

•

Mejor enlace con un Sistema de Administración de Pavimentos.

Mejoras del Software del HDM-4 12/01/2012

• Calcula el deterioro y los efectos del mantenimiento en caminos pavimentados o no pavimentados, para una serie de alternativas de mantenimiento especificadas por el usuario del programa • Calcula los costos de operación de vehículos en función del estado del camino • Determina los costos anuales del gobierno y de los usuarios para cada una de las alternativas de mantenimiento definidas • Evalúa las alternativas de mantenimiento, produciendo la comparación económica de las alternativas

Principales Funciones del HDM-4 12/01/2012

• El modelo no hace una asignación de trafico en una red de caminos. • El modelo no asigna un costo a impactos ambientales como emisiones y ruido. • El modelo no esta hecho para condiciones urbanas (paradas/partidas). • El modelo no evalúa pavimentos empedrados y de adoquines.

Limitaciones del HDM-4 12/01/2012

•

Planificación • Apoyar analíticamente la justificación de inversiones • Pronosticar futuras necesidades financieras y físicas para preservar la red vial • Determinar estrategias de mantenimiento en función de los recursos disponibles

•

Aplicaciones Técnicas • • • •

•

Determinar alternativas óptimas de mantenimiento Determinar umbrales económicos para mejoras en caminos Comparar alternativas de diseño y mantenimiento Calcular el tipo y la extensión del deterioro de los caminos

Aplicaciones Económicas • Calcular el costo del uso de la vía y atribución de daños a la vía, en estudios de determinación de impuestos en el sector de transporte • Determinar peso por ejes y configuraciones óptimas • Determinar los efectos de modernizar la flota de vehículos

Usos Importantes del HDM-4 12/01/2012

Respuesta a la Crisis El sistema es operado con poco o sin mantenimiento hasta la crisis: a) reparos de emergencia interrumpen el sistema b) grandes trabajos de restauración y reconstrucción

Respuesta a la Condición / Estudio Financiero Normas físicas son definidas en relación a: a) necesidades técnicas observadas, b) niveles de servicio aceptables, y c) recursos disponibles

Eficiencia Técnica y Económica

Normas técnicas y funcionales son elegidas con objetivo minimizar el costo total del transporte en la sociedad

Modos de administrar pavimentos 12/01/2012

Condición

12

Condición

10

-Rugosidad m/km -Defectos superficiales -N° Estructural

Condición

8 6 4 2 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Año 12 10

Condición

8

- Condición Actual - Estimativa de Deterioro

6 4 2 0 0

Beneficios a la Sociedad

Vida remanente 2

4

6

8

10

12

14

16

18

12 10 8

Condición

6 4 2 0 0

2

4

6

8

10 Año

12

14

16

18

- Condición Actual - Estimativa de Deterioro - Efectos Mantenimiento - Costo de Operación de Vehículos

Valor Presente Neto (al 12%)

Año

120 100 80 60 40 20 0 0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Costo de la Agencia (al 12%)

Eficiencia Técnica y Económica

12/01/2012

•

Costos de Gobierno • Construcción • Mantenimiento

•

Costos de los Usuarios de la Carretera • Costos de Operación de Vehículos • Tiempo de Pasajeros y Carga • Accidentes

Costos totales para la sociedad 12/01/2012

- Terreno - Suelos - Lluvias - Diseño geométrico - Diseño de pavimento

- Deterioro del Camino (diseño de pavimento, tránsito, tiempo, clima) - Normas de Mantenimiento

Mantenimiento Construcción

Otros - Volumen de tránsito - Diseño geométrico - Estado de la superficie - Velocidades de los vehículos - Tipo de vehículos, edad

Costos del Usuario

- Accidentes - Demoras - Contaminación ambiental

Costos totales para la sociedad 12/01/2012

Costos Totales de la Sociedad

Costos del Usuario

Costos de la Agencia Mejorar Estándar

Costos Totales para la Sociedad 12/01/2012

Infraestructura

Usuarios

Agencia

m3

horas

litros

Consumo de Recursos x Costos Unitarios = Costos de la Sociedad

Minimizar Consumo de Recursos 12/01/2012

Costos Financieros (o de Mercado)

•

No reflejan el valor real de la Sociedad

Costos Económicos (o Sociales)

•

Control Gubernamental Impuestos Subsidios Regulaciones Inflación Rápida Moneda sobre-evaluada

• •

Relación de Precios de Cuenta (RPC) = CE / CF

Costos Financieros y Económicos 12/01/2012

Flujo de vehículos

Geometría, Condición del Camino

Características del Vehículo

CONSUMO

VELOCIDAD Combustible y Lubricantes Neumáticos Mantenimiento y Partes Tripulación Depreciación e Interés Tiempo de Pasajeros y Carga

Modelo de Costos de los Usuarios 12/01/2012

Humedad, Temperatura Edad

Trafico, Carga

Pavimento Materiales, Espesores Grietas Peladuras Baches Roderas Rugosidad

Modelo de Deterioro de Caminos 12/01/2012

VOC por vehículo-km (U$S)

2.00 1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 2

6

9

13

16

20

Rugosidad (IRI) Auto

Cam. Medio

Cam . Artic.

Costo de Operación de Vehículos 12/01/2012

5000 veh/día Usuarios

300 veh/día 50 veh/día Usuarios Usuarios Agencia Agencia

Distribución de Costos bajo Mantenimiento Optimo

Agencia 12/01/2012

• Evaluación de estrategias a medio y largo plazo: 5 o 15 años • Resultados: • Distribución del programa por red vial o región (rutinario, periódico, rehabilitación, etc.) • Cantidades aproximadas de costos y beneficios • Resultado del desempeño • Opciones de desarrollo identificadas

Evaluación de la red a largo plazo 12/01/2012

• Programa Anual de 2-3 años preparada para cada red vial, dentro de los recursos presupuestarios

• Resultados: • proyectos individuales identificados en el programa, red vial & región • estimativas de costos y beneficios

Evaluación a nivel de la Red

Evaluación de la red a mediano y corto plazo 12/01/2012

• Comparación de alternativas de proyecto, justificación económica: • estudios de pre-factibilidad • estudios de factibilidad

•

Definición de normas y políticas de la agencia: • Niveles de servicio • Trabajos recomendados • Momentos de actuación

Evaluación de Proyectos 12/01/2012

1 - Justificar proyectos 2 - Formular proyectos 3 - Pronosticar necesidades de mantenimiento 4 - Planificar (largo plazo) y Programar (corto y mediano plazo) inversiones en la red vial (corto y mediano plazo) 5 - Generar estándares técnicos 6 - Definir políticas

Aplicaciones del HDM-4 12/01/2012

Política Actual - Reponer la grava cuando el espesor es menor que 50mm - Mantenimiento de rutina

Camino de Grava

- Perfilado cada 90 días Proyecto Propuesto - Pavimentar el camino de grava - Después de pavimentar: mant. rutinario, bacheo 100% de los baches, y sellado cuando el área de fisuras sea mayor que 20%

1 - Justificar Proyectos 12/01/2012

Periodo de Evaluación = 20 años Tasa de Descuento = 12.00 % Tasa

Construcción Valor Interna Longitud Mantenimiento Usuarios Sociedad Presente Retorno (km) Alt Costos Costos Costos Neto (%) 100.0

BASE PROJ

2.71 9.28

26.7 17.0

29.4 26.2

3.2

17.1

El proyecto se justifica económicamente?

Comparación de Alternativas 12/01/2012

Perfilado cada 180 días Perfilado cada 90 días

Camino de Grava

Perfilado

cada 60 días

Perfilado

cada 30 días

Perfilado

cada 15 días

Perfilado

cada 7 días

Pavimentar

in 2001

Pavimentar

in 2002

Pavimentar

in 2003

Pavimentar

in 2004

2 - Formular Proyectos 12/01/2012

15 días

Net Present Value at 12%

6

7 días

30 días

5 4 3

2004 2003

60 días

2002 2001

2 1

90 días

0 -1 -2 -3

180 días

-4 0

2

4

6

8

10

Present Value of Agency Costs at 12%

Cual es la estrategia optima?

Frontera de Eficiencia Económica 12/01/2012

Base - Mantenimiento de Rutina

Camino Pavimentado en Buen Estado

1-

Mantenimiento de Rutina Bacheo 100% de los baches Reconstrucción al IRI > 8.0

2-

Mantenimiento de Rutina Bacheo 100% de baches Resello al área dañada > 10% Reconstrucción al IRI > 8.0

3-

Mantenimiento de Rutina Bacheo 100% de baches Refuerzo 5.0 cm al IRI > 4.0 Mantenimiento de Rutina Bacheo 100% de baches Refuerzo 8.0 cm al IRI > 4.0

4-

3 - Pronosticar Necesidades de Mantenimiento 12/01/2012

Rugosidad (IRI m/km)

12 10 8

BASE 1 2 3 4

6 4 2 0 0

5

10

15

20

25

Año

Progresión de Rugosidad 12/01/2012

Recapado 5 cm (3)

Net present Value (at 12%)

120

Recapado 8 cm (4)

100 Sellado al 10% (2)

80 60

Bacheo (1)

40 20 0

BASE 0 5

10

15

20

25

30

Agency Costs (at 12%)

Cual son las necesidades de mantenimiento del camino?

Frontera de Eficiencia Económica 12/01/2012

•

Cuales son los recursos necesarios para mantenimiento y desarrollo de la red?

•

Como la agencia debe distribuir los recursos necesarios?

•

Cual es el programa óptimo si existen restricciones presupuestarias?

4 – Planificación y Programación de Inversiones en la Red Vial 12/01/2012

Alternativas L a comparar M

G

F

P

H

Red de Carreteras Restricciones Presupuestarias

Modulo de Optimización

Programa Optimo Bajo Restricciones Presupuestarias

Restricciones Presupuestarias 12/01/2012

Rugosidad en 1998 < 3.5 IRI 28%

> 5.0 IRI 64%

3.5 < IRI < 5.0 8%

Diagnostico de la Red Vial 12/01/2012

Costos de operación vehicular ($/vehículo-km) 35,0 30,0 25,0 Car Wagon Bus S. Truck M. Truck H. Truck

20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Rugosidad (IRI)

Diagnostico Costos de los Usuarios 12/01/2012

Costos de Mantenimiento 30 cm Gran. Base / 25 cm AC

30 cm Gran. Base / 20 cm AC

Reconstrucción 30 cm Gran. Base / 15 cm AC

25 cm Overlay

20 cm Overlay

Recapados estructurales

15 cm Overlay

13 cm Overlay

7.5 cm Overlay

Recapados funcionales

5 cm Overlay

30 mm TST

Sellados funcionales

25 mm DST

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Costos Financieros (Miles de $/km)

Diagnostico Costos de la Agencia 12/01/2012

Bueno Regular Malo Muy malo < 3.5 IRI 3.5 < IRI < 5.0 5.0 < IRI < 7.0 > 7.0 IRI <5% 5-25% >25% <5% 5-25% >25% <5% 5-25% >25% <5% 5-25% >25% 368 438 22 98 90 214 105 21 10 36 86 179 315 15 20 63 87 126 38 117 156 61 64 15 46 1286 463 256 0 138 276 0 97 213 15 0 46 46% 17% 9% 0% 5% 10% 0% 3% 8% 1% 0% 2% 72% 15% 11% 2%

Total 368 648 472 592 710 2790

% 13% 23% 17% 21% 25%

Bueno Regular Malo Muy malo < 3.5 IRI 3.5 < IRI < 5.0 5.0 < IRI < 7.0 > 7.0 IRI Superficie Tráfico(TPDA) <5% 5-25% >25% <5% 5-25% >25% <5% 5-25% >25% <5% 5-25% >25% Tratamineto < 1000 132 66 476 125 754 Bituminoso 1000 - 3000 22 71 47 1206 3000 - 5000 13 211 18 232 5000 - 7000 15 46 37 331 > 7000 49 25 69 14 616 Total 0 0 49 132 15 25 0 216 758 0 241 3139 % 0% 0% 1% 3% 0% 1% 0% 5% 17% 0% 5% 69% 1% 4% 21% 74%

Total 1553 1346 474 429 773 4575

% 34% 29% 10% 9% 17%

Superficie Carpeta asfáltica

Tráfico(TPDA) < 1000 1000 - 3000 3000 - 5000 5000 - 7000 > 7000 Total %

Diagnostico de Clases de Carreteras 12/01/2012

Superficie Carpeta Asfáltica

Trafico (TPDA) <5% < 1000 01 - 3 1000 - 3000 03 - 7 3000 - 5000 03 - 3 5000 - 7000 03 - 5 > 7000 03 - 3

Superficie Trafico (TPDA) <5% Tratamiento < 1000 Bituminoso 1000 - 3000 3000 - 5000 5000 - 7000 > 7000 -

Bueno < 3.5 IRI 5-25% >25% 01 - 3 02 - 5 02 - 1 04 - 5 04 - 5 04 - 3 04 - 3

<5% -

Bueno < 3.5 IRI 5-25% >25% 04 - 1

Regular 3.5 < IRI < 5.0 <5% 5-25% >25% 01 - 7 04 - 3 05 - 1

Presupuesto Anual (M$) Añor 1 Año 2 Año 3 Año 4 132 132 132 132

Regular 3.5 < IRI < 5.0 5-25% >25% 04 - 5 03 - 3 05 - 3 04 - 3 04 - 1 05 - 3

Año 5 132

Year 6 132

<5% -

Malo 5.0 < IRI < 7.0 5-25% >25% 05 - 3 05 - 1 05 - 3 12 - 3 12 - 3

<5% -

Malo 5.0 < IRI < 7.0 5-25% >25% 04 - 5 04 - 7 04 - 3 04 - 3 04 - 3 04 - 3 04 - 1 06 - 1 -

Net Present Value M$ 5,404

Catalogo de Solución por Nivel de Presupuesto 12/01/2012

Valor presente de Beneficios Netos (M$) 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0

0

20

40

60

80

100

120

140

Presupuesto anual (M$/Año)

Consecuencias a la Sociedad 12/01/2012

Escenario: 132 M$ por año 100% 8.5

90%

Rugosidad promedio (IRI)

80%

7.5

6.5

60%

Malo

50% 5.5 40% 4.5

30% 20%

3.5

Rugosidad Promedio (IRI)

Condición de la red (%)

70%

10% 0%

2.5 1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

Consecuencias para la Red Vial 12/01/2012

Regular Bueno Prom.. IRI

Escenario Presupuestal Anual 22.2

44.4

Período: Años 7 a 20

66.6

Período: Años 1 a 6

99.9

133.2

0.0

500.0

1000.0

1500.0

2000.0

2500.0

Presupuesto por Período (M$)

Consecuencias a la Agencia 12/01/2012

Costos Usuarios (M$) 5,000 4,500 4,000 3,500

Proyecto 132 M$/Año

3,000 2,500 2,000

Sin Proyecto

Ahorro: 3.375 M$

1,500 1,000 500 0

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Consecuencias para los Usuarios 12/01/2012

Rugosidad promedio de la Red (IRI)

Escenarios de inversión Anual

9

22

8

44

7

6 67 5 89 4

132

3

2 1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Años

Apoyo a Definición del Presupuesto 12/01/2012

Escenario de inversión: 132 M$ por Año Inversión 1-6 km (M$) 25 mm DST 390 3.4 30 mm TST 203 3.0 5 cm Overlay 501 42.2 7.5 cm Overlay 1386 144.2 13 cm Overlay 376 66.6 15 cm Overlay 353 56.2 30 cm Gran . Base / 15 cm AC 331 106.4 30 cm Stab. Base / 8 cm AC 801 170.4 15 cm Gran . / 5 cm AC 1978 116.0 Total 6319 780.0 Recapado y tratamientos funcionales 2480 220.8 Reconstrucción y recapado estructural 3839 558.2 Total 6319 780.0 Pavimento - Carpeta asfáltica 2352 270.0 Pavimento - Tratamientos bituminosos 3967 510.0 Total 6319 780.0

Inversión anual km (M$) 65 0.6 34 0.6 84 0.7 231 24.0 63 11.2 59 9.4 55 18 134 28.4 330 19.4 1053 132.0 413 37.0 640 95.0 1053 132.0 392 45.0 661 87.0 1053 132.0

Apoyo a la Distribución de Recursos 12/01/2012

Apoyo a la Definición del Programa de Trabajo 12/01/2012

Net Present Value at 12%

12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 100

Traffic (ADT) 200

300

400

Cual es el umbral de trafico optimo para pavimentar el camino?

5 - Generar Estándares Técnicos 12/01/2012

Estructura, Datos de entrada y Procesos Curso HDM4

14/12/11

• Espacio de trabajo • Carpetas HDM-4 • Opciones de importación - exportación

Introducción 14/12/11

Datos de Entrada Opciones de Aplicación Configuración

Espacio de trabajo 14/12/11

Carpetas del HDM-4

- Las carpetas se asemejan a carpetas de Windows, pero estas carpetas no son realmente carpetas de Windows, son componentes del “Espacio de Trabajo” HDM-4. - El “espacio de trabajo” HDM-4 es un Banco de Datos que contiene datos de entrada, opciones de aplicación y datos de configuración para un estudio con el HDM-4.

Carpetas del HDM-4 14/12/11

Exportar o Importar

Archivos Dbase

Uno puede exportar o importar cada tipo de información a archivos en formato Dbase.

Archivos .DBF son utilizados para conectar HDM-4 con Sistemas de Administración de Pavimentos o Excel

Opciones de Exportar y Importar 14/12/11

• Datos de entrada • Redes de Carreteras • Parque de vehículos • Estándares de trabajo • Estándar de conservación • Estándar de mejoras • Costos por defecto • Opciones de Aplicación • Proyecto • Programas • Estrategias

• Configuración

Estructura del Espacio de trabajo 14/12/11

Redes de Carreteras 14/12/11

Datos de tramo (Definición) 14/12/11

Datos de tramo (Estado) 14/12/11

Parque de Vehículos 14/12/11

Características de Vehículos 14/12/11

Características básicas 14/12/11

Costos económicos 14/12/11

Estándar de conservación 14/12/11

Estándar de conservación 14/12/11

Estándares de mejoras 14/12/11

Estándares de mejoras 14/12/11

Costos por defecto 14/12/11

Definición del Proyecto 14/12/11

Selección del tramo 14/12/11

Especificar alternativas 14/12/11

Directorio de la ejecución de análisis - El “Directorio de ejecución de análisis” contiene todos los archivos de salida referentes a una evaluación con HDM-4 para producir informes o exportarlos.

Analizar proyectos 14/12/11

Ejecución del Análisis 14/12/11

Generación de informes 14/12/11

Informe: Evolución rugosidad 14/12/11

Resumen análisis Económico 14/12/11

Definición del Programa 14/12/11

Asignación estándares 14/12/11

Definición del Programa 14/12/11

Asignación estándares 14/12/11

Generación del Programa 14/12/11

Optimización Presupuestal 14/12/11

Definición de la Estrategia 14/12/11

Configuración 14/12/11

Opciones de manejo Curso HDM 4

12/01/2012

Uno por Estudio HDM-4 HDM-4 Espacio de trabajo - Datos de Entrada - Opciones de Aplicaciones - Configuración

HDM-4 Directorio de corrida de datos - Generación de informes

Evaluaciones HDM-4

Opcionalmente uno por Evaluación HDM-4

Estructura de Archivos HDM-4 12/01/2012

Datos de Configuración

Programa Trabajo

Inventario Mediciones

4

Calibración PMS

Proyectos Informes Especiales

HDM-4

Enlazando HDM-4 y Sistemas Externos 12/01/2012

Formato del Archivo de la Red 12/01/2012

Ejemplo del Archivo de la Red 12/01/2012

Caminos

Valores por Defecto

Calibración

Esquema del Enlace 12/01/2012

ENTRADAS

SALIDAS Plan Estratégico a Largo Plazo

Inventario Caminos Condición Caminos HDM4

Datos Trafico

Inventario Puentes Condición Puentes

DATABASES

HDM-4

Programa de Trabajo Anual

Evaluación de Proyectos Detallada Políticas Estándares Estudios Diseño

El Papel del HDM-4 en un Sistema de Gestión de Pavimentos 12/01/2012

•

Análisis por Sección: Se definen alternativas para cada sección. El análisis determina la alternativa óptima para cada sección. VPN se calcula para cada alternativa de la sección. El análisis por Secciones no apoya ni nuevas secciones ni tráfico desviado.

• Análisis por Proyecto: Se definen alternativas para cada proyecto. Cada alternativa define los trabajos para cada sección. El análisis determina la alternativa óptima para las secciones como un grupo. VPN se calcula para cada alternativa (es decir para el grupo de secciones). El Análisis por Proyecto permite el análisis de nuevas secciones y tráfico desviado.

Análisis por Sección o Proyecto 12/01/2012

Road Sections Section A Section B Section C Section D Section E Road Sections Section A Section B Section C Section D Section E

1 (base) Routine Routine Routine Routine Grading

1 0 0 0 0 0

Definition of Section Alternatives 2 3 4 5 Resealing Resealing Overlay Overlay Reconstruction Widening Resealing Overlay Widening Realignment Regravelling Paving Section Alternatives Results 2 3 4 NPV A2 NPV B2 NPV B3 NPV C2 NPV C3 NPV C4 NPV D2 NPV D3 NPV D4 NPV E2 NPV E3

5

NPV D5

Cada sección se evalúa individualmente y puede tener cualquier número de alternativas. HDM-4 produce VPN para cada sección alternativa utilizado para encontrar la alternativa óptima.

Análisis por Secciones 12/01/2012

Road Sections Section A Section B Section C Section D Section E

Project

1 (base) Routine Routine Routine Routine Grading

1 0

Definition of Project Alternatives 2 3 4 Resealing Overlay Reconstruction Resealing Overlay Reconstruction Overlay Reconstruction Widening Overlay Widening Realignment Regravelling Paving Widening Project Alternatives Results 2 3 NPV 2 NPV 3

4 NPV 4

Análisis de secciones del camino juntas como un paquete considerando alternativas de proyecto como la unidad para realizar el análisis económico. HDM-4 producen un VPN para cada proyecto-alternativa.

Análisis por Proyecto 12/01/2012

Road Sections Section A Section B Section C Section D New Section

Project

Definition of Project Alternatives 1 2 3 Routine Resealing Resealing Routine Resealing Resealing Routine Resealing Resealing Routine Resealing Resealing Bypass X Bypass Y Project Alternatives Results 1 2 3 0 NPV 2 NPV 3

Análisis que involucra nuevas secciones y el tráfico desviado sólo puede realizare usando el Análisis por Proyecto.

Análisis por Proyecto 12/01/2012

Redes de Caminos

Un Camino

Flotas de Vehículos

Estándares

Algunos Vehículos Proyecto

Algunos Estándares

Proyectos 12/01/2012

Redes de Caminos

Flotas de Vehículos

Estándares

Algunos Vehículos Red de Caminos

Programa

Algunos Estándares

Presupuesto

Programas 12/01/2012

Redes de Caminos

Flotas de Vehículos

Estándares

Algunos Vehículos Clases de Caminos

Estrategia

Algunos Estándares

Presupuesto

Estrategias 12/01/2012

Proyectos, Programas y Estrategias Evaluación Varios Optimización Crea Especificaciones Utiliza Caminos Generación Tipo de de la red Matriz Estandares Análisis Repres. HDM-4 o Clases de De Programa Con restricción Red del usuario Sin restricción Económico Presupuestal Existente de Red Opción caminos Proyectos Si - por Sección No - Ciclo de vida Ninguna Si No - por Proyecto

Programas

Si

- por Sección

Si

Estrategias

Si

- Por Sección

Si

- Ciclo de vida- Maximiza NPV - Programa de previsión Multianual - Ciclo de vida - Maximiza NPV - Maximiza IRI - Minimiza costos para objetivo IRI

Si

No

Si

Si

12/01/2012

• Se especifican dos o más alternativas que comprenden diferente mantenimiento y/o trabajos de mejora para cada sección, con una alternativa designada como ‘Alternativa Base '. • Se calculan los beneficios de las otras alternativas, durante un periodo del análisis especificado, comparando los flujos de costos económicos en cada año con la Alternativa Base.

Evaluación del Ciclo-de-vida 12/01/2012

• El método ‘Programa de previsión Multianual’ es una simplificación de análisis del ciclo-de-vida basada en la comparación de las dos siguientes alternativas:

- aplicar el trabajo periódico asignado (refuerzo, sello, etc.) en un periodo del presupuesto; - o pospone el trabajo periódico al primer año después del periodo del presupuesto.

Evaluación “Programa de previsión Multianual” 12/01/2012

IRI Periodo de Presupuesto Postergar la Inversión Investir ahora

Beneficios de la Inversión

Años Periodo de Presupuesto: ejemplo 1, 2 o 3 años

Evaluación “Programa de previsión Multianual” 12/01/2012

• Maximizar VPN. Opción que utiliza el método de evaluación del VPN/Costo incremental. HDM-4 seleccionan la combinación de opciones de inversión en las secciones que aumentan al máximo el VPN para la red entera, sujeto que la suma de la inversión financiera este menos que el presupuesto disponible. • Maximizar dIRI. Para el maximizar la mejora de la condición de red, la reducción de rugosidad (dIRI) se usa en lugar de VPN.

• Minimizar Costos para Alcázar un IRI Designado. La rugosidad deseada media en el periodo de análisis se especifica para cada sección. La optimización se reduce a una selección simples de las opciones de trabajos para cual la rugosidad media en el periodo de análisis es igual a o este por debajo del IRI designado y tiene el total más bajo de costos financieros.

Opciones de Optimización 12/01/2012

BENEFICIOS A4

A5

A3

dVPN/dCosto A2

Mínimo Valor Permitido de dVPN/dCosto

Zona de Frontera de Eficiencia defecto = 95%

defecto = 0, min 0

COSTOS

Optimización 12/01/2012

BENEFICIOS A4

A5

A3 A2 B3

B4

B1 B2

A1

A, B - Secciones 1,2,3,.. - Distintas Alternativas

Prioridad por dVPN/Costo 1. B1 2. A1 3. A2 4. A3 5. B3 6. A4 7. A5

COSTOS

Método de VPN/Costo Incremental 12/01/2012

Sección 1 Opción

A B C Sección 2 Opción A B C

Costo

VPN

2 5 7

4 7 8

Costo 1 3 5

VPN 3 6 8

Ejemplo de VPN/Costo Incremental Dos Secciones - Tres Opciones 12/01/2012

9

C

8

C

7

B

6

B

5 4

A

3

A

2 1

dVPN/dCosto

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

Costo Sección 1

Sección 2

Ejemplo de VPN/Costo Incremental Frontera de Eficiencia de Secciones 12/01/2012

Network Section Option Cost NPV Section Option Cost NPV Cost NPV 1 A 2 4 2 A 1 3 3 7

1

1

1

A

A

B

1 C * Mayor NPV

2

2

5 7

4

4

7 8

2

2

2 2

B

C

C C

3

5

5 5

6

8

8 8

5

7

10 12

dNPV/dCost Section 1: A to B Section 1: A to C Section 2: A to B Section 2: A to C

1.0 0.8 1.5 1.3

Section 1: A to B Section 1: A to C Section 2: B to C *

1.0 0.8 1.0

Section 1: A to B Section 1: A to C

1.0 0.8

Section 1: B to C

0.5

10

12

15 16

Ejemplo de VPN/Costo Incremental Secuencia de Opciones 12/01/2012

18 16

1-C, 2-C

14

1-B, 2-C

12

1-A, 2-C

10

1-A, 2-B

8 6

1-A, 2-A

4 2 0 0

2

4

6

8

10

12

14

Costo Red Vial

Ejemplo de VPN/Costo Incremental Frontera de Eficiencia de la Red 12/01/2012

Modelos de Costos de los Usuarios Ing. Marcelo Krugman – Curso HDM 4

12/01/2012

• Modelo de costo de operación • Módulo de velocidades • Módulo de congestión • Módulo de deterioro

• Modelo de costo del valor tiempo • Modelo de costos de accidente

Modelos de Costos de los Usuarios 12/01/2012

Costo de Operación de Vehículos

• • • • • • • •

Consumo del combustible Consumo de lubrificantes Desgaste del neumático Tiempo de la tripulación Mano de obra del mantenimiento Repuestos del mantenimiento Depreciación Interés

Costos del Valor del Tiempo

• Tiempo de los pasajeros • Tiempo de la carga

Costos de Accidente

• Mortales • Heridos • Solo daños

Modelos de Costos de los Usuarios 12/01/2012

Trafico Motorizado

• • • • • • • • • • • • • •

Motocicleta Automóvil pequeño Automóvil medio Automóvil grande Vehículo de Entrega ligero Vehículo de Carga ligero Camión ligero Camión medio Camión pesado Camión articulado Mini-autobús Autobús ligero Autobús medio Autobús pesado

Trafico No-Motorizado

• Bicicleta • Carro de Animales • Carromato • Peatón

Vehículos Representativos 12/01/2012

      

Condición de la superficie Geometría Banquinas, intersecciones, drenaje Capacidad, variantes, nuevos tramos Control del Trafico, control de acceso Separación de usuarios en vehículos veloces y lentos Políticas y regulaciones

Posibles Cambios 12/01/2012

Características del Camino y Vehículos

Velocidad del Vehículo

Cantidades Físicas

Costos Unitarios

Costo de los Usuarios de Vehículos

Velocidades y Cantidades Físicas 12/01/2012

Componente Combustibles

Cantidades (por vehículo-km) litros

Lubrificantes Neumáticos

litros

% de neumático nuevo

Tiempo Tripulación

horas

Tiempo Pasajero

horas

Mano de Obra Mant.

horas

Tiempo de la Carga

horas

Repuestos.

% de vehículo nuevo

Depreciación

% de vehículo nuevo

Interés

% de vehículo nuevo

Cantidades Físicas 12/01/2012

Velocidades en flujo libre son calculadas usando un modelo mecanistico y de comportamiento en función de las siguientes velocidades limites. • VDRIVEu and VDRIVEd = velocidades en subidas y bajadas limitada por la pendiente y la potencia del motor • VBRAKEu and VBRAKEd = velocidades en bajadas limitada por la pendiente y la potencia de freno • VCURVE = velocidad limitada por la curvatura • VROUGH = velocidad limitada por la rugosidad • VDESIR = velocidad deseada sobre condiciones ideales

Módulo de Velocidades Flujo Libre 12/01/2012

EXP( ^2/2) Vu = --------------------------------------------------------1 1/ 1 1/ 1 1/ 1 1/ 1 1/ (------) +(------) +(------) +(------) +(------) VDRIVEu VBRAKEu VCURVE VROUGH

VDESIR

EXP( ^2/2) Vd = --------------------------------------------------------1 1/ 1 1/ 1 1/ 1 1/ 1 1/ (------) +(------) +(------) +(------) +(------) VDRIVEd VBRAKEd VCURVE VROUGH

VDESIR

V = 2 / ( 1/Vu + 1/Vd ) Vu = Velocidad libre en bajada Vd = Velocidad libre en subida V = Velocidad libre en dos direcciones  = Sigma Weibull parámetro  = Beta Weibull parámetro

Velocidades en Flujo Libre 12/01/2012

300

Speed (km/h)

250 VBRAKE

200

VROUGH

VCURVE

150

VDRIVE

100

VDESIR

50

Velocidad

0 2 Curvatura = 25 grados/km Pendiente = - 3.5 %

3.2

4.4

5.6

6.8

8

9.2 10.4 11.6

Roughness (IRI m/km)

Velocidad Libre - Rugosidad 12/01/2012

300 VCURVE

Speed (km/h)

250 200

VROUGH

150 VBRAKE

100 VDESIR VDRIVE

50 Velocidad

0 -10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

Gradient (%) Rugosidad = 3 IRI m/km Curvature = 25 grados/km

Velocidad Libre - Pendientes 12/01/2012

300

Speed (km/h)

VBRAKE

250

200 VROUGH

150

VDRIVE VCURVE

100 VDESIR

50

Velocidad

0 0

500

Curvature (degrees/km) Rugosidad = 3 IRI m/km Pendiente = - 3.5 %

Velocidad Libre - Curvatura 12/01/2012

Fuerza de conducción Resistencia a pendiente Resistencia al aire Resistencia al rodamiento

- Potencia del Motor - Peso Bruto - Pendiente - Densidad del Aire - Coeficiente Aerodinámico - Area frontal Proyectada - Tipo de neumático - Numero de ruedas

- Rugosidad - Profundidad de textura - % tiempo con nieve - % tiempo cubierto con agua

VDRIVE 12/01/2012

Para subidas, VBRAKE es infinito Para bajadas, VBRAKE depende de la longitud de la pendiente. Cuando la longitud excede un valor critico, los frenos son utilizados para retardar la velocidad.

- Potencia del Motor - Peso Bruto - Pendiente - Densidad del Aire - Coeficiente Aerodinámico - Area frontal Proyectada - Tipo de neumático - Numero de ruedas

- Rugosidad - Profundidad de textura - % tiempo con nieve - % tiempo cubierto con agua - Numero de subidas mas bajadas

VBRAKE 12/01/2012

VCURVE es calculada función del radio de curvatura. VCURVE = a0 * R ^ a1 R = Radiode curvatura R = 180,000/(*max(18/ ,C)) C = Curvatura horizontal

a0 y a1 = Parámetros de regresión

VCURVE 12/01/2012

VROUGH es calculada función de la rugosidad.

VROUGH = ARVMAX/(a0 * RI)

RI = Rugosidad ARVMAX = Máxima velocidad rectificada media a0 = Coeficiente de regresión

VROUGH 12/01/2012

VDESIR es calculada función del ancho del camino, fricción lateral, fricción del trafico no-motorizado, velocidad limite, y control de la velocidad limite.

VDESIR = min (VDESIR0, PLIMIT*ENFAC) PLIMIT = Velocidad limite ENFAC = Factor de control de velocidad VDESIR0 = Velocidad deseada sin una velocidad limite VDESIR0 = VDES * XFRI * XNMT * VDESMUL

XFRI, XNMT = factores de fricción lateral y TNM VDESMUL = factor multiplicador VDES = Velocidad deseada base

VDESIR 12/01/2012

VDES = Velocidad deseada base función del ancho del camino

Velocidad base deseada (km/hr)

250

200

150

100

50

0 0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

Ancho caminmo (m)

VDESIR 12/01/2012

• Calcular velocidades de flujo libre para cada tipo de vehículo • Calcular los siguiente parámetros para cada periodo del año según la distribución horaria de tráfico correspondiente: • Flujo en PCSE/hr (carro pasajero espacio equiv.) • Velocidad del vehículo (Modelo de Velocidad capacidad) • Ciclos de cambios de velocidad (Ruido de la aceleración) • Costos de operación de vehículos • Costos del tiempo

Calculo de costos de operación 12/01/2012

Para considerar distintos niveles de congestión del trafico a diferentes horas del día, y en diferentes días de la semana y en el año, HDM-4 considera el numero de horas por año (periodo de flujo de trafico) donde diferentes flujos de trafico son aplicables. Períodos de flujo Pico Flujo medio Flujo

Flujo bajo Flujo mínimo Siguiente al Pico

Numero de Horas en el Año

Módulo de Congestión Periodos de Flujo de Tráfico 12/01/2012

El usuario define:

a) El numero de periodos de flujos de trafico, que es el numero de periodos en que el total de las horas del año es dividido. b) El numero de horas en cada periodo de flujo de trafico, la cual la suma es igual a 8760 (HRYR). c) Volumen Horario (HV) en cada periodo de flujo de trafico, que es expresada como fracción del TMD.

O d) El porcentaje del trafico anual en cada periodo de flujo de trafico (PCNADT), la cual la suma es igual a 100. En este caso, HDM-4 calcula el volumen horario (HV) para cada periodo, teniendo que HV = 365 * PCNADT / 100 / HRYR

Periodos de Flujo de Tráfico 12/01/2012

Para modelar los efectos de congestión, el flujo de trafico mixto es convertido vehículos estándar equivalentes. La conversión es basada en el concepto de „carro pasajeros espacio equivalente‟ (PCSE), que toma en cuenta solamente por el espacio relativo ocupado por cada vehículo, y HDM-4 toma en cuenta explícitamente las diferentes velocidades de los varios vehículos en el flujo de trafico. Motorcycle Small Car Medium Car Large Car Light Delivery Vehicle Light Goods Vehicle Four Wheel Vehicle Light Truck

0.50 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.30

Medium Truck Heavy Truck Articulated Truck Mini-bus Light Bus Medium Bus Heavy Bus Coach

1.40 1.60 1.80 1.20 1.40 1.50 1.60 1.70

Carro Pasajeros Espacio Equivalente (PCSE) 12/01/2012

Longitud

Espacio

Espacio (m)

PCSE 12/01/2012

Para considerar la reducción de velocidades debido a la congestión, el modelo de “tres-zonas” es adoptado. Velocidad (km/hr)

S1 S2 S3

Sult

Qo

Qnom

Qult

Flujo veh/hr

Modelo Flujo-Velocidad 12/01/2012

Qo = el flujo hasta donde las interacciones de trafico son bajas Qnom = capacidad nominal Qult = capacidad ultima para un flujo estable Snom = velocidad en capacidad nominal (0.85*velocidad mínima) Sult = velocidad a capacidad ultima S1, S2, S3…. = velocidades libres de lo varios vehículos

Parámetros por Tipo de Carretera Tipo carretera Carretera carríl simple Carretera Intermedia Carretera dos carriles Carret. ancha 2 carriles Carretera 4 carriles

Ancho (m) < 4.0 4.0 to 5.5 5.5 to 9.0 9.0 to 12.0 >12.0

Qo/ Qult 0.0 0.0 0.1 0.2 0.4

Qnom/ Qult Qult (PCSE/h/lane) 0.70 600 0.70 900 0.90 1400 0.90 1600 0.95 2000

Sult (km/h) 10 20 25 30 40

Modelo Flujo-Velocidad 12/01/2012

• Interacción de vehículos debido a: • volumen - capacidad • fricción lateral • trafico no-motorizado • rugosidad & geometría del camino • comportamiento del chofer • Afecta el consumo de combustible & costos de operación

Efectos de Fluctuaciones de la Velocidad 12/01/2012

• Combustible: • Función de las potencia de tracción, velocidad del motor, y factores de eficiencia • Lubricantes • Función consumo de combustible • Neumáticos • Función ecuaciones para todos los vehículos y coeficientes de calibración actualizados • Mantenimiento y consumo de repuestos • Respuesta lineal para todos los vehículos, algunos de ellos sensible a la rugosidad (auto y ómnibus)

Consumos 12/01/2012

• Costos de Accidentes • Índice de accidentes por tipo de carretera • Costos de accidentes con fatalidades, heridos, y solo daños materiales • Efectos al Medio Ambiente • Emisiones (hydrocarbonos, NOx, ...) • Balance energético de los Trabajos • Efecto de la acelaración

Modelos de Accidentes y Medio Ambiente 12/01/2012

Modelos de Accidentes y Medio Ambiente 12/01/2012

• Definida como la desviación estándar de aceleraciones akp = (atkp2 + ank2)0.5 • akp

ruido de aceleración total, en m/s2

• atkp ruido de aceleración debido a la interacción de los vehículos función de la razón flujo capacidad • ank ruido de aceleración debido a comportamiento del chofer, características del camino, fricción lateral, trafico no-motorizado y rugosidad

Ruido de la Aceleración 12/01/2012

Deterioro de Pavimentos Bituminosos Curso HDM 4

12/01/2012

Mezcla Bituminosa

Base Granular Base Bituminosa Firme Bituminoso Base Estabilizada

Tratamiento Superficial

• • • •

• Mezcla Bituminosa abierta en caliente • Mezcla Bituminosa densa en caliente compactado • Mezcla Bituminosa Betún -caucho • Polímero de bitumen modificado • Mezcla bituminosa en frío • • • • •

Capa sellada Relleno superficial bituminoso doble Relleno superficial bituminoso sencillo Lechada asfáltica Riego de niebla

Tipos de Base y Tipos y Materiales de Superficies 12/01/2012

Tipo de Superficie

Tipo de Base

Tipo de Pavimento

Mezcla Bituminosa (AM)

Base Granular (GB) Base Bituminosa (AB) Firme Bituminoso (AP) Base Estabilizada (SB)

AMGB AMAB AMAP AMSB

Tratamiento Superficial Base Granular (GB) (ST) Base Bituminosa (AB) Firme Bituminoso (AP) Base Estabilizada (SB)

STGB STAB STAP STSB

Tipos de Pavimentos Para el Análisis en HDM-4 12/01/2012

1998 (STAP)

Lechada asfáltica de 10 mm

1994 (AMAP)

Refuerzo con Mezcla Bituminosa de 50 mm

1988 (AMGB)

Mezcla Bituminosa de 50 mm

Base Granular de 200 mm

Sub-base Granular de 150 mm

Explanada (CBR 8%)

Tipos de Base y Superficie en el Tiempo 12/01/2012

• Deterioro Superficial • Fisuración • Desprendimiento de áridos • Baches • Rotura de Borde * • Deterioro de Deformaciones • Roderas (ahuellamiento) • Rugosidad (regularidad) • Deterioro de Textura Superficial • Textura * • Rozamiento * • Deterioro del Drenaje • Drenaje * * Incorporado en HDM-4

Formas de Deterioro en HDM-4 12/01/2012

• Área Total Fisurada: Suma de áreas rectangulares que circunscriben el daño (fisuras lineares son asignadas un ancho de 0.5 m), expresada como un porcentaje de la área de la calzada. • Fisuración Estructural • Fisuras Estrechas (1-3 mm ancho) • Fisuras Anchas (> 3 mm ancho) • Fisuración Termal (térmica) • Área de Desprendimiento de Áridos: área de la perdida de material de la superficie, expresada como un porcentaje de la área de la calzada.

Deterioro Superficial 12/01/2012

• Numero de Baches: Numero de baches por kilómetro expresados en términos de el numero de baches con un tamaño ‘estándar de área de 0.1 m2. Un bache es definido como una cavidad abierta en la superficie con al menos 150 mm de diámetro y 25 mm de profundidad. • Área con Rotura de Borde: Pierda de material bituminoso superficial (y posibles materiales de la base) del borde del pavimento, expresada en metros cuadrados por km. HDM-4 asigna una profundidad de 100 mm a los baches y a la rotura de borde

Deterioro Superficial 12/01/2012

• Profundidad Media de Roderas: Deformación permanente asociada al trafico el las capas del pavimento que, se canalizan en el trayecto de las ruedas, se acumula sobre el tiempo, expresada como la profundidad máxima abajo de una regla de 2 m colocada transversalmente al trayecto de las ruedas. • Rugosidad (regularidad): Desviación de la superficie de una superficie realmente plana con características de dimensión que afectan la dinámica de los vehículos y la calidad del viaje, expresada en el Índice Internacional de Rugosidad, IRI (m/km).

Deterioro Superficial 12/01/2012

• Textura: Profundidad media de textura de la superficie del camino expresada como el cociente de un volumen de material como la arena y el área del material distribuido en forma circular en la superficie. • Indicación de la macrotextura del pavimento. • Rozamiento: Resistencia al rozamiento expresado como el coeficiente de fuerza tangencial (SDF) a 50 km/h medido usando el “Sideways Force Coefficient Routine Investigation Machine” (SCRIM). • Indicación de la microtextura del pavimento.

Deterioro de Textura Superficial 12/01/2012

En HDM-4 se incorporan estas características que afectan la funcionalidad del pavimento. Adherencia entre neumático y determinado principalmente por: •

Microtextura

•

Macrotextura

pavimento

esta

Textura Superficial y Resistencia al Rozamiento 12/01/2012

Corresponde a la textura presente en la superficie del agregado pétreo. Calizas se pulen con más facilidad que agregados de origen granítico. La Microtextura es un indicador de la adherencia del neumático con el pavimento a bajas velocidades. Se puede determinar mediante equipos:

•Scrim (50 km/hr) •Péndulo Británico

Microtextura 12/01/2012

Corresponde a la textura producida entre los huecos de los agregados en la superficie del pavimento.

La Macrotextura es un indicador de la adherencia del neumático con el pavimento a altas velocidades. Se determina mediante el ensayo de la mancha de arena.

Macrotextura 12/01/2012

SCALE OF TEXTURE

SURFACE A

B

MACRO

MICRO

COARSE

HARSH

T D~ 2mm

SFC 50 ~ 0.6

COARSE

POLISHED

T D~ 2mm

SFC 50 ~ 0.4

FINE

C

T D~ 0.35mm FINE

D

T D~ 0.35mm

HARSH

SFC 50 ~ 0.6 POLISHED

SFC 50 ~ 0.4

Macrotextura y Microtextura 12/01/2012

Área de Fisuras

Roderas

t

t

1

1

Tiempo Ingreso Agua

Tiempo Baja resistencia

Deformación mayor

Superficie Irregular Rotura Bordas

Superficie Irregular

RUGOSIDAD

Mas Agrietamiento

Desgaste

Baches Parches Parches

Mecanismos de Interacción

12/01/2012

International Roughness Index IRI m/km

Pavimentado Bueno

No Pavimentado Bueno Pavimentado Malo No Pavimentado Malo

Bump Integrator Trailer TRRL BI mm/km

Quarter-car Index Index

Present Serviceability Index

QI counts/km

PSI

0

0

0

5.0

1

700

13

4.2

2

1400

26

3.5

3

2200

40

3.0

4

3000

50

2.4

5

3800

65

2.0

6

4700

80

1.7

8

6500

100

1.2

10

8300

130

0.6

12

10000

156

0

16

14000

210

20

18000

260

24

22000

310

BI = 360 IRI^1.12 QI = 13 IRI SI = 5 e^(-0.18 IRI)

IRI = 0.0032 BI^0.89 IRI = QI / 13 IRI = 5.5 ln (5.0/SI)

Escalas de la Rugosidad 12/01/2012

Entrar pavimento, aporte estructural, condición, edad en año inicial

En un año

Calcular tráfico y carga

Calcular deterioro superficial anual Calcular incremento en rugosidad

Mantenimiento programado? N

S

Mantenimiento de respuesta? N

Bacheo? N

S

Calcular efectos del Mantenimiento

S

Calcular condición, edad, aporte estructural al final del año

Secuencia del Deterioro Anual 12/01/2012

Rugosidad al final del año Incremento de rugosidad durante año de evaluación

RIb

RI

Rugosidad al comienzo del año

Año de evaluación

RIa

RIb = RIa + IRI

Cambio Anual de Rugosidad 12/01/2012

Rugosidad al final del año

Incremento de rugosidad durante año de evaluación Rugosidad al comienzo del año

IRI

IRIb

IRIa

dIRIoper

IRIa1 = IRIa0 + IRI0 + IRIoper0

Efectos del Mantenimiento

Efectos del Mantenimiento 12/01/2012

ΔRI = Kgp [ΔRIs + ΔRIc + ΔRIr + ΔRIt ] + ΔRIe donde ΔRI

cambio total de la rugosidad durante el año analizado

Kgp

factor de calibración del progreso de la rugosidad

ΔRIs ΔRIc ΔRIr ΔRIt

cambio en la rugosidad debido al deterioro estructural cambio en la rugosidad debido a la fisuración cambio en la rugosidad debido a las roderas cambio en la rugosidad debido a los baches

ΔRIe

cambio en la rugosidad debido al medioambiente

Cambio Anual de Rugosidad 12/01/2012

ΔRIe = m * Kgm * RIa donde ΔRIe Ria m Kgm

cambio en la rugosidad debido al medioambiente rugosidad al comienzo del año analizado coeficiente medioambiental factor de calibración del componente medioambiental

Cambio en la Rugosidad Debido al Medio Ambiente 12/01/2012

ΔRIs = a0 exp (m * Kgm * AGE3) * (1 + SNPKb)-5 * YE4 donde ΔRIs a0 m Kgm AGE3 SNPKb YE4

cambio en la rugosidad debido al deterioro estructural coeficiente coeficiente medioambiental factor de calibración del componente medioambiental edad del firme desde su último refuerzo (rehabilitación), reconstrucción o nueva construcción (años) número estructural ajustado del firme debido a la fisuración al final del año número anual de ejes equivalentes (millones/carril)

Cambio en la Rugosidad debido al Deterioro Estructural 12/01/2012

•

El aporte estructural de un camino bituminoso es caracterizado por por el numero estructural ajustado SNPS = SNBASUS + SNSUBAS + SNSUBG SNBASU = contribución de la superficie y base SNSUBA = contribución de la sub-base SNSUBG = contribución de la explanada S = estación

•

El calculo del SNP tiene un factor que reduce, debido a un incremento en el espesor por la contribución de la sub-base y explanada, para que el aporte estructural de pavimentos con gran espesor no sea sobre estimada

Aporte Estructural del Pavimento 12/01/2012

Numero estructural (AASHTO) Contribución de la explanada función del CBR (HDM-III)

Factor que reduce SNP con incremento en el espesor (HDM-4)

Resistencia del Pavimento 12/01/2012

•

El promedio anual SNP usado en el modelo es derivado de el SNP de la estación seca (SNPd) la relación entre el SNP en la estación seca y húmeda (SNPw/SNPd), y la duración de la estación seca

SNP = fs* SNPd fs = función de SNPw / SNPd y duración de la estación seca SNPw / SNPd = función de Factor drenaje, precipitación, deterioro superficial •

Efectos del drenaje en el aporte estructural de un pavimento es modelado a través de cambios en el factor de drenaje DF [1 excelente - 5 muy malo]

Efectos Estaciónales y de Drenaje en SNP 12/01/2012

•

Drenaje: Condición del drenaje (excelente, bueno, regular, malo o muy malo), que define el factor de drenaje.

Deterioro del Drenaje 12/01/2012

• SNd = 0.0394 * a*h • SNPd = SNd + contribución de sub-base y explanada • SNP = fs * SNPd • SNPk = SNP - dSNPK SNPK = Numero estructural ajustado SNP = Numero estructural incluyendo efectos estaciónales y drenaje dSNPK = Reducción en el numero estructural por el agrietamiento

Numero Estructural Ajustado 12/01/2012

Deflexión Benkelman

si base no es cementada SNPk = 3.2 DEF^-0.63 si base es cementada SNPk = 2.2 DEF^-0.63

si base no es cementada DEF = 6.5 SNPk^-1.6 si base es cementada DEF = 3.5 SNPk^-1.6 Numero Estructural Ajustado

Estimación del Numero Estructural por Deflexión de Viga Benkelman 12/01/2012

• Características Generales • Realiza ensayos no destructivos • Aplica una carga controlada y de magnitud variable que simula el paso de un vehículo • Mide deflexiones absolutas. • Operación automática

Estimación del Numero Estructural por Deflexión de Deflectómetro de Impacto ó Falling Weight Deflectometer ( FWD ) 12/01/2012

Modelos de deterioro son del tipo incremental: ACRAb Fin de año

=

ACRAa

+

D ACRA

comienzo de año

incremento

Este concepto es aplicado para el resto de los modelos (baches, desprendimiento de áridos, roderas, etc.)

Modelo de Fisuración 12/01/2012

• Fisuración Estructural: Es la fisuración asociada con la carga y la edad/medio ambiente

• Fisuración Termal Transversal: Es generalmente causado por un grande cambio en la temperatura diaria o en condiciones de heladas/deshielo, y por lo tanto solo ocurre en ciertos climas Para cada tipo de fisuración, existen ecuaciones separadas para calcular el tiempo de iniciación y la progresión de la fisuración

Modelo de Fisuración 12/01/2012

% Fisuras

• Cada tipo de Fisuración tiene una fase de inicio y progresión

Fase de inicio

Fase de progresión

Modelo de Fisuración

t (años)

12/01/2012

ICA = Kcia{CDS2*a0exp[a1SNP+a2(YE4/SN2)] + CRT}  

 





ICA inicio de Fisuración, en años CDS indicador de defectos de construcción SNP numero estructural ajustado YE4 numero anual de ejes equivalentes millones/carril Kcia factor de calibración del inicio de fisuración CRT tiempo de demora de la fisuración debido a la conservación (en años)

Inicio de la Fisuración 12/01/2012

• CRP: Demora de progreso de la fisuración debido a tratamiento preventivo • Kcpa: Factor de calibración del progreso de la fisuración

Progreso de la Fisuración 12/01/2012

Se produce solo a partir de la formación de fisuras y pérdida de áridos.

- Fisuras anchas > 20% - Pérdida de áridos > 30% A partir de esta condición, se produce un tiempo para el inicio de baches (IPT) IPT = f(espesor superficie, calidad construcción, tránsito, precipitación)

Modelo de Baches Inicio de Baches 12/01/2012

Está determinada por:

Aumento de fisuras Aumento de pérdida de áridos Extensión de baches existentes

Modelo de Baches Progreso de Baches 12/01/2012

• Roderas (ahuellamiento) es definido como la deformación permanente o no recuperable relacionada al tráfico en el pavimento. •

El modelo de roderas es basado en cuatro componentes de deformación: • Densificación inicial • Deformación estructural • Deformación plástica • Desgaste por neumáticos con clavos

Modelo de Roderas 12/01/2012

Rut Depth

Structural Deterioration - With Cracking

Densification - No Cracking

Initial Densification (First Year)

Age

Progreso de Roderas 12/01/2012

Factor de calibración

Modelo de Deterioro

Kf Kddf Kcia Kciw Kcpa Kcpw Kcit Kcpt Krid Krst Krpd Krsw

Relacion estacion humeda/seca SNP Factor de Drenaje Inicio Total de Grietas Estructurales Inicio Total de Grietas Anchas Progresión Total de Grietas Estructurales Progresión Total de Grietas Anchas Inicio Grietas Térmicas Transversales Progresión Grietas Térmicas Transversales Ahuellamiento - Densificación Inicial Ahuellamiento - Deterioro Estructural Ahuellamiento - Deformación Plástica Ahuellamiento - Desgaste Superficial

Factores de Calibración del HDM-4 12/01/2012

Factor de calibración

Modelo de Deterioro

Kvi Kvp Kpi Kpp Keb Kgm Kgp Ktd Ksfc Ksfcs

Inicio de Pérdida de Aridos Progresión de Pérdida de Aridos Inicio de Baches Progresión de Baches Quiebre de Borde Coeficiente Ambiental de la Rugosidad Progresión de la Rugosidad Profundidad de la Textura Resistencia al Deslizamiento Resistencia al Deslizamiento-Efecto Velocidad

Factores de Calibración del HDM-4 (Cont.) 12/01/2012

Iniciación Fisuración 100 Porcentaje Area fisurada

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

5

10

15

20

Años Kci = 1.00

Kci = 1.80

Kci = 0.55

Factor de Calibración del Inicio de Fisuración 12/01/2012

Progresión Fisuración 100

Porcentaje Area fisurada

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

5

10

15

20

Aaños Kcp = 1.0

Kcp = 2.0

Kcp = 0.4

Factor de Calibración de Progreso de la Fisuración 12/01/2012

Deterioro de Pavimentos de Hormigón Curso HDM 4

12/01/2012

• JPCP: Jointed Plain Concrete Pavement without dowels (Hormigón Simple con Juntas sin barras) • JPCP with dowels (con barras)

• JRCP: Jointed Reinforced Concrete Pavement (Hormigón con Juntas Reforzado) • CRCP: Concrete Reinforced Concrete Pavement (Hormigón Continuamente Reforzado)

Pavimentos de Hormigón Incorporados en el HDM-4 12/01/2012

Largo de Losa 3 - 6 m

Losa

Trabazón por Fricción Intergranular

Base

Hormigón Simple con Juntas (JPCP), sin Barras de Traspaso de Carga 12/01/2012

Largo de Losa 3 - 6 m

Barras

JPCP con Barras 12/01/2012

10 - 20 m

Losa

Barras

Base Malla de alambres soldados (0,1 - 0,2 %)

Hormigón con Juntas y Reforzado (JRCP) 12/01/2012

0,5 - 2 m

Espaciamiento de Grietas

Losa

Base Armadura de Refuerzo 0,6 - 0,8 % Area

Hormigón Continuamente Reforzado (CRCP) 12/01/2012

 Escalonamiento de Juntas  Agrietamiento Transversal  Deterioro de Juntas

(“Spalling”)  Rugosidad (IRI)

Indicadores de Condición Seleccionados para JPCP y JRCP 12/01/2012

 Fallas

– Hundimientos Locales – Deterioros locales  Rugosidad (IRI)

Indicadores de Condición seleccionados para CRCP 12/01/2012

Distress modes modelled in HDM-4 No. 1

Distress mode Cracking

Units of measurement

Pavement surface type

Percent of slabs cracked

JP

Number per mile

JR

2

Faulting

inches

JP and JR

3

Spalling

Percent of spalled joints

JP and JR

4

Failures

Number per mile

CR

5

Serviceability loss

Dimensionless

JR and CR

6

Roughness

Inches per mile (or m/km)

JP, JR and CR

Modos de Falla 12/01/2012

El escalonamiento es causado por la perdida de finos bajo una losa y el correspondiente incremento de estos mismos finos en las losas contiguas A este flujo de finos se le llama “pumping” o bombeo de finos y es causado por la presencia de altos niveles de humedad libre bajo las losas cuando estas llevan alta intensidad de trafico pesado Los efectos del alabeo, tanto térmico como inducido por gradientes de humedad, así como la falta de pasadores de transferencia de carga entre las losas aumenta el bombeo de finos

Escalonamiento de Juntas 12/01/2012

Temperatura + Humedad + +Secado deConstrucción Construcción Temperatura + Humedad Alabeo de

Agua

Carga en Losa de Aproximación

Movimiento Lento del Agua

Desarrollo del Escalonamiento entre losas (1 de 2) 12/01/2012

Desarrollo del Escalonamiento entre losas (2 de 2) 12/01/2012

Escalonamiento de Juntas 12/01/2012

Medición de Escalonamiento 12/01/2012

• Tránsito (ESALs)

Escalonamiento

=

f

• Espesor de Losas • Espaciamiento entre Juntas • Tipo de Transferencia de Carga • Diámetro de las Barras de T.C. • Módulo Elasticidad del Hormigón • Módulo Elasticidad del Acero • Módulo de Reacción Subrasante • Tipo de Subrasante y Base • Tipo de Banquinas • Rango de Temperatura Anual • Drenaje

Modelo de Escalonamiento de Juntas Transversales (JPCP) 12/01/2012

Sin Barras

Escalonamiento

Con Barras

Sin Barras, con Drenes y Banquinas de Hormigón

ESAL

Escalonamiento de Juntas JPCP y JRCP 12/01/2012

El agrietamiento transversal ocurre por los altos niveles de esfuerzo que se presentan en las losas siguiendo las leyes de fatiga que gobiernan su comportamiento Estos esfuerzos son causados como un efecto combinado del alabeo térmico, el alabeo inducido por gradientes de humedad y por las cargas del trafico

Agrietamiento 12/01/2012

Gradiente Térmico [ºC/cm]

Gradientes Térmicos Medidos en Verano. 21 Zonas Testigo 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 -0,10 -0,20 -0,30 -0,40 -0,50 -0,60 -0,70 -0,80 -0,90 -1,00 00:00

02:00

04:00 Medición

06:00

08:00

10:00

Día Despejado

12:00

14:00

Tiempo [hh:mm] Día Nublado Parcial

16:00

18:00

20:00

22:00

Día Nublado

Gradientes Térmicos y Alabeo 12/01/2012

00:00

Alabeo Cóncavo: 12/01/2012

Alabeo Convexo: 12/01/2012

Combinación de Alabeo Convexo y Carga de Borde:

Tensión Combinada 12/01/2012

Combinación de Alabeo Cóncavo y Carga de Esquina:

Tensión Combinada 12/01/2012

Agrietamiento Longitudinal 12/01/2012

Agrietamiento de Esquina 12/01/2012

Agrietamiento Transversal 12/01/2012

Agrietamiento Longitudinal 12/01/2012

Tránsito (ESALs) • Espesor de Losa • Espaciamiento entre Juntas • Módulo de Elasticidad Hormigón • Módulo de Ruptura del Hormigón • Gradiente Térmico del Hormigón • Modulo de Reacción Subrasante • Tipo de Berma • Erosionabilidad de la Base 

Agrietamiento Transversal

=

f

Modelo de Agrietamiento Transversal JPCP 12/01/2012

Influencia de la Longitud de las Losas

L1 > L2 > L3

% losas agrietadas

L1

L2

L3 ESAL

Agrietamiento Transversal en JPCP 12/01/2012

El “spalling” de las juntas transversales es el agrietamiento o rompimiento del extremo de la losa hasta un máximo de 60cm desde la junta. Las causas principales del “spalling” de las juntas transversales puede ser:

•Presencia de materiales incomprimibles •Desintegración del concreto bajo altos niveles de carga del trafico •Consolidación inapropiada del concreto en la junta •Diseño o construcción inadecuada del sistema de transferencia de carga (dovelas)

“Spalling” o Resquebrajamiento de juntas 12/01/2012

“Spalling” o Resquebrajamiento de Juntas 12/01/2012

Desconche de juntas 12/01/2012

Deterioro de Juntas

=

f

• Edad

• • • • • •

Tipo de Sello Indice de Congelamiento Dias con más de 32 °C Espaciamiento entre Juntas Existencia de Barras Protección contra corrosión

Modelo de Deterioro de Juntas en JPCP y JRCP 12/01/2012

% juntas deterioradas

Influencia del tipo de sello

Sello líquido en caliente

Sin sello Sello preformado

Edad

Deterioro de Juntas Transversales 12/01/2012

Las fallas localizadas incluyen el desprendimiento y rotura del acero de refuerzo y el resquebrajamiento de las grietas transversales Estas fallas son causadas por los altos esfuerzos de tensión inducidos tanto en el concreto como en el acero de refuerzo por las cargas del trafico y por cambios en los factores ambientales El numero de fallas se predice como una función de: •Espesor de la losa •Porcentaje del acero de refuerzo •ESALs acumulados •Tipo de base

Fallas en Pavimentos CR 12/01/2012

Es una evaluación subjetiva de los usuarios de la calidad de rodaje que exhibe el pavimento (varia desde 0 para extremadamente malo hasta 5 para extremadamente bueno) Para pavimentos JR, el cambio en el PSR se calcula como una función del agrietamiento, el “spalling” y el escalonamiento Para pavimentos CR, el cambio en el PSR se calcula como una función del espesos de la losa, los ESALs acumulados y la edad del pavimento

Índice de Serviciabilidad Presente (PSI) 12/01/2012

Para pavimentos de hormigón JP, la rugosidad se calcula como una función del escalonamiento, el resquebrajamiento y el agrietamiento Para pavimentos de concreto JR y CR, la rugosidad se calcula como una función del PSR

Rugosidad 12/01/2012

Modulo de elasticidad del concreto, Ec Modulo de rotura (“rupture”) del concreto, MR28 El coeficiente térmico de expansión del concreto,  El coeficiente de contracción al secado (“Drying shrinkage”) del concreto,  El modulo de Poisson del concreto,  El modulo de elasticidad, Es, del acero de las dovelas El modulo de elasticidad de la base, Ebase El modulo de reacción de la subrasante, KSTAT

Propiedades de los Materiales 12/01/2012

=

f

IRI

IRI

• IRIo • Grietas Transversales • Juntas Deterioradas • Escalonamiento Acumulado

IRIo

ESAL

Rugosidad (IRI) en JPCP 12/01/2012

Condición Estructural / Funcional

Edad o Tránsito

Modelación de la 2ª Fase 12/01/2012

Pavimento Original

Pavimento Rehabilitado

Condición Estructural / Funcional

Segunda Fase Primera Fase

Mejora debida a la Rehabilitación

Condición Mínima Aceptable Condición Terminal

Edad o Tránsito

Condición del Pavimento 12/01/2012

Restauracion

Carpeta Ligada de Concreto

Condicion Estructural o Functional

Carpeta Desligada de Concreto Reconstruccion

Evaluacion Minima Aceptable

Edad o Trafico

Temporalidad en la Rehabilitación del Pavimento 12/01/2012



Valores de arranque para la actividad El punto (valor) en que una técnica de rehabilitación comienza a ser apropiada y eficiente en costo.



Valores límites El punto (valor) en que una técnica de rehabilitación deja de ser apropiada o eficiente en costo.



Entre los valores de arranque y los valores límite, una técnica de rehabilitación es tanto apropiada como eficiente en costo.

Oportunidad en la Rehabilitación (Valores de oportunidad y límites) 12/01/2012

•Preventivas: •Restauración de transferencia de carga •Colocación de bermas •Colocación de drenes longitudinales •Sellado de juntas •Correctivas: •Reemplazo de losas •Reparación de espesor completo •Reparación de espesor parcial •Cepillado con diamante

Actividades de Restauración 12/01/2012

• Objetivos: Mejorar globalmente condición estructural y funcional del pavimento • Recapado de Hormigón Adherido • Recapado de Hormigón No Adherido •

Capa intermedia entre pavimento existente y losas de recapado

• (No existen modelos de comportamiento de recapados de asfalto sobre pavimentos de hormigón)

Actividades de Rehabilitación 12/01/2012

Escalonam. Promedio (in)

JPCP

0.40

Modelación 1ª fase 0.35

Reemplazo Losas

Losas Agrietadas [%]

0.30 0.25

JPCP

90%

0.20

Modelo 1ª fase

80%

Escalonamiento de Juntas

0.15

40% RDL

70%

40 % Losas Reemplazadas

0.10

60%

0.05

ESAL [MM]

0.00 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

50%

40%

Agrietamiento Transversal

30%

40 %Reposición de Losas

20%

10%

ESALs [MM]

0% 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Modelos de Segunda Fase 12/01/2012

45

50

• Objetivos: Ajustar modelos de predicción del deterioro a datos locales de pavimentos de hormigón • Calibración según disponibilidad de datos: • Sin datos disponibles: uso de factores obtenidos de fuentes externas • (Ej. Base de Datos SHRP-LTPP, FHWA) • Con datos disponibles: obtención de factores

propios Nivel Nacional:  Nivel Regional:  Nivel de Proyecto: 

Factores globales Factores regionales Factores locales

Calibración 12/01/2012

Están diseñadas específicamente para reparar o prevenir la repetición de algunas fallas.

Aunque no aumentan necesariamente la capacidad estructural de un pavimento, sí extienden su vida útil en dos o más veces.

Técnicas de Cepillado 12/01/2012

•Cepillado •Reparación de espesor parcial •Reparación de espesor completo •Colocación de barras de transferencia de cargas •Resello de juntas •Tratamiento de grietas

Técnicas de Restauración - Manutención 12/01/2012

Consiste en el Cepillado superficial (desbaste) mediante discos diamantados, corrigiendo irregularidad del pavimento dejando una superficie lisa y más suave al tránsito. Antes de Cepillado

Después de Cepillado

Cepillado o Diamond Grinding 12/01/2012

Principio de funcionamiento de la máquina 12/01/2012

Cabezal de corte de la Cepilladora 12/01/2012

• Aumenta Vida Útil del Pavimento • por disminución de Cargas Dinámicas

• Costo menor que Refuerzo con Asfalto • Se realiza sólo en la pista necesaria (no es forzoso aplicarlo en pistas adyacentes)

• No altera los sistemas de drenaje ni rasantes • Soluciona:  Escalonamiento y Deformaciones - IRI  Mejora escurrimiento de aguas y Patinaje (disminuyen accidentes)  Disminuye el spray detrás de los vehículos

Ventajas del Cepillado 12/01/2012

Reparación de espesor parcial: Corrigen las fallas de la superficie y deterioro de juntas y/o grietas en el tercio superior de la losa de hormigón.

Técnicas de Restauración - Manutención 12/01/2012

Reparación de Espesor Parcial (REP) 12/01/2012

Reparación de Espesor Parcial (REP) 12/01/2012

Reparación de espesor completo: Reparar losas agrietadas y juntas deterioradas, se reemplaza solo la parte afectada. Losa agrietada : es la que tiene más de 3 grietas de media a alta severidad, que cortan la losa completamente separándola en trozos

Técnicas de Restauración - Manutención 12/01/2012

Reemplazo de un trozo de losa 12/01/2012

Reemplazo de un trozo de losa 12/01/2012

Reemplazo de un trozo de losa 12/01/2012

Reemplazo de un trozo de losa 12/01/2012

Colocación de barras de transferencia de cargas: Restaurar la transferencia de cargas en las juntas y grietas transversales

Técnicas de Restauración - Manutención 12/01/2012

TC 

1  100(%) 2

Transferencia de carga 12/01/2012

L=x

U=0

Transferencia de Cargas Nula

L=x

U=x

Transferencia de Cargas Óptima

Colocación de Barras de Traspaso de Cargas 12/01/2012

Proceso de colocación de barras 12/01/2012

Proceso de colocación de barras 12/01/2012

Proceso de colocación de barras 12/01/2012

Resello de juntas: Minimizar la infiltración de agua e incompresibles al sistema de juntas

Técnicas de Restauración - Manutención 12/01/2012

Resello de Juntas 12/01/2012

Tratamiento de grietas: Minimizar la infiltración de agua e incompresibles y evitar así el deterioro futuro de la grieta

Técnicas de Restauración - Manutención 12/01/2012

Tratamiento de grietas 12/01/2012

Aplicación : Tratamiento de grietas 12/01/2012

Cepillado: recupera zonas específicas de pavimento más rápido menos interrupciones de tránsito y más cortas en tiempo más barato que colocar nueva capa de rodadura prolonga vida útil de los pavimentos reduce la rugosidad reduce las cargas dinámicas previene y demora recurrencia de deterioros (corrige la causa y no sólo el síntoma)

Conclusiones 12/01/2012

Cepillado: restablece las condiciones originales de construcción (incluso las mejora) reduce la necesidad de reparaciones mayores y más costosas Es más rentable mantener que reconstruir por cada dólar invertido en mantenimiento preventivo apropiadamente programado, se ahorran 3 a 4 dólares en costos de rehabilitación futura.

Conclusiones 12/01/2012

Deterioro de Caminos No Pavimentados Curso HDM 4

12/01/2012

Caminos No Pavimentados Con Buena Ingeniaría y Drenaje 12/01/2012

Rugosidad, IRI

25.0 20.0

Rugosidad función de: - Tráfico - Perfilados - Materiales - Lluvia - Geometría

Rugosidad Máxima

15.0

10.0 5.0

Espesor de Grava, mm

0.0

Rugosidad Mínima 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Años

250

Grava función de: - Tráfico - Materiales - Lluvia - Geometría

200 150 100 50 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Años

Rugosidad y Espesor de Grava 12/01/2012

25.0

20.0

Perfilados c/1095 Días

15.0

10.0 5.0 0.0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12

Año

13

14

15 16

17

18

Rugosidad, IRI

Rugosidad, IRI

Perfilados c/ 365 Días

100 TMD

25.0

20.0

10.0 5.0 0.0

19 20

10 TMD

15.0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12

Años

13

14

15 16

17

18

19 20

25.0

Perfilados c/365 Días

20.0 5.0 15.0 0.0 10.0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12

Años

13

14

15 16

17

18

Rugosidad, IRI

Rugosidad, IRI

25.0

19 20

20.0 15.0 10.0 5.0 0.0

15.0

Perfilados c/30 Días

10.0 5.0 0.0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12

Años

13

14

15 16

17

18

19 20

25.0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12

Años

13

14

15 16

17

18

19 20

Rugosidad, IRI

Rugosidad, IRI

25.0 20.0

100 TMD

20.0

400 TMD

15.0 10.0 5.0 0.0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12

Años

13

14

15 16

17

18

19 20

Rugosidad Mínima y Máxima 12/01/2012

35

No grading

30

Average IRI (m/km)

25

Grading 2 per year 20

Grading 4 per year

15

10

Grading 12 per year

5

0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

AADT

Rugosidad Promedio 12/01/2012

Perdida de Material: Efectos de la Lluvia y Tráfico 12/01/2012

Perdida e Material: Efectos de la Lluvia y Terreno 12/01/2012

Caminos No Pavimentados Sin Buena Ingeniaría y Drenaje 12/01/2012

• El modelo de deterioro de caminos no pavimentados del Highway Development and Management Model (HDM-4) es hecho primordialmente para caminos con buena ingeniaría y drenaje de grava o tierra.

Modelo Deterioro 12/01/2012

Alto Trafico atención principal en el tráfico normal

Bajo Trafico (No Pavimentados) atención en - tráfico normal - transitabilidad - desarrollo económico (tráfico generado) - incertidumbre - población servida - importancia de la carga - servicios sociales

Atención en Caminos de Alto y Bajo Trafico 12/01/2012

Deterioro de Caminos No Pavimentados Segundo HDM-4 12/01/2012

Traffic (ADT) 25 25 25 25 25 25 25

Frequency of Gradings (months) 1 3 6 9 12 18 24

Lateritic Gravel Semi-arid Environment Flat & Rolling & Level Hilly Mountainous Terrain Terrain Terrain 4.0 4.2 4.4 6.0 6.5 7.1 8.3 9.1 10.0 9.7 10.7 11.8 10.8 11.8 13.1 12.3 13.4 14.9 13.2 14.5 16.1

Grava

Earth Road Semi-arid Environment Flat & Rolling & Level Hilly Mountainous Terrain Terrain Terrain 2.8 3.0 3.3 5.0 5.6 6.3 7.4 8.2 9.3 8.8 9.8 11.1 9.8 10.9 12.3 11.2 12.4 14.0 12.1 13.4 15.1

Tierra

Efecto de Propiedades de los Materiales 12/01/2012

Valido para caminos no pavimentados con buena ingeniería y buen mantenimiento (buen drenaje). Por lo tanto: Mayor lluvia lleva a menor rugosidad Caminos de tierra (suelos mas finos) tienen menor rugosidad de caminos de ripio (grava) Mayor % de camiones lleva a menor rugosidad En la practica, la condición de los caminos pueden ser diferente de lo que es calculado por los modelos HDM

Estimativas de Rugosidad de HDM-III/HDM-4 para Caminos No Pavimentados 12/01/2012

Calibración del Modelo HDM-4 12/01/2012

Días Por Año

Días Por Año

Con Transitabilidad

Sin Transitabilidad Directa

- Diferente Longitud - Diferente Rugosidad - Diferente Velocidades Mayores Costos del Transporte

Periodos Durante el Año 12/01/2012

Criterios Sociales

Criterios Técnicos

Criterios Económicos

Criterios de Opinión Local

Criterios de Eficiencia de la Inversión

Población Servida, en número de habitantes por km Índice de Pobreza, en porcentaje de población pobre en el municipio Numero de Servicios de Salud y Educación . Clasificación Funcional del Tramo Transitabilidad, en número de días que el camino no es transitable . Trafico Nivel de Potencial Económico (Bajo, Medio o Alto) . Importancia Municipal del Tramo Importancia Provincial del Tramo . Población Servida por Monto de Inversión Valor Presente Neto por Monto de Inversión .

Ejemplos de Indicadores Multi-Criterio 12/01/2012

Caso Estudio Mantener Camino Pavimentado Curso HDM 4

12/01/2012

Alternativa 1 - Mantenimiento de Rutina

Alternativa 3 - Mantenimiento de Rutina - Bacheo 100% - Sello 12mm al 20% de Daños

Alternativa 2 - Mantenimiento de Rutina - Bacheo 100%

Camino en Buen Estado

Alternativa 4 - Mantenimiento de Rutina - Bacheo 100% - Refuerzo 5 cm al 4.0 IRI

Alternativa 5 - Mantenimiento de Rutina - Bacheo 100% - Refuerzo 8 cm al 4.0 IRI

Escenario 1 - Camino en Buen Estado 12/01/2012

Características del Camino Nombre del Tramo

3000 AADT / 2.0 IRI

Longitud (km)

10

ID del Tramo

RD2A

Ancho Calzada (m)

7

Tipo vel/cap

Two Lane

Ancho Arcen (m)

1

Modelo de Tráfico

Inter-urban

Dirección Tráfico

Two-way

Zona Climática

Sub-humid/Subtropical-hot

Número de Carriles

2

Clase de Carretera

Primary

Ultima Renov. Super.

2000

Trafico

Medium

Geometría

Straight and Level

Tipo Capa de Rodadura

Bituminous

Calidad Rodadura

Good

Tipo de Pavimento

Asphalt Mix on Granular Base

Estado Rodadura

New

Adecuación Estructural

Good

Textura Superficial

Good

Calidad Construcción

Good

Trafico Motorizado

3000

Ultima reconstrucción

Trafico No-motorizado

0

O construcción

Año del Trafico

2003

2002

Características del Camino 12/01/2012

Vehicle Vehicle Price Name ($) A - Car 7000 B - Pickup 9000 C - Bus 55000 D - Light Truck 20000 E - Medium Truck 30000 F - Heavy Truck 60000 G - Articulated Truck 80000 H - Bicycle 75 I - Rickshaw 130 J - Animal Cart 180 K - Pedestrian 0 L - Motorcycle 2500

Tire Fuel Oil Labor Crew Over_ Work Leisure Cargo Price Price Price Cost Cost heads Interest Time Time Time ($) ($/L) ($/L) ($/H) ($/H) ($/Year) (%) ($/H) ($/H) ($/H) 60.0 0.4 1.5 2.2 0.0 0.0 12.0 1.9 0.5 0.0 60.0 0.4 1.5 2.2 0.0 0.0 12.0 1.9 0.5 0.0 275.0 0.3 1.5 2.2 3.0 0.0 12.0 1.2 0.3 0.0 275.0 0.3 1.5 2.2 3.0 0.0 12.0 0.0 0.0 0.1 275.0 0.3 1.5 2.2 3.0 0.0 12.0 0.0 0.0 0.1 275.0 0.3 1.5 2.2 3.0 0.0 12.0 0.0 0.0 0.1 375.0 0.3 1.5 2.2 3.0 0.0 12.0 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 12.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 12.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 12.0 0.0 0.0 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 30.0 0.4 1.5 2.2 0.0 0.0 12.0 0.0 0.0 0.0

Características de los Vehículos 12/01/2012

Composición y Crecimiento del Trafico Composición

Incremento

Inicial

Anual (%)

Vehículo

(%)

desde 2001

A - Car

50

4

B - Pickup

20

4

C - Bus

7

3

D - Light Truck

9

3

E - Medium Truck

8

3

F - Heavy Truck

5

3

G - Articulated Truck

1

3

Composición Flota de Vehículos 12/01/2012

No. Código

Nombre del Estándar de Conservación

1

R

R

2

RB

R+B

3

TS12

R+B+Tratamiento 12 mm al 20% Área

4

R540

R+B+Refuerzo 5.0 cm al 4.0 IRI

5

R840

R+B+Refuerzo 8.0 cm al 4.0 IRI Nombre de la

Criterio de

No. Código

Tarea

Intervención

1

R

Drenaje

Anual

2800

3500

2

R

Drenaje

Anual

2800

3500

B

Bacheo

Baches>=1 no./km

12.80

16.00

R

Drenaje

Anual

2800

3500

B

Bacheo

Baches>=1 no./km

12.80

16.00

TS

Simple Tratamiento Superficial

Área dañada total>=20%

2.86

3.57

R

Drenaje

Anual

2800

3500

B

Bacheo

Baches>=1 no./km

12.80

16.00

R5

Refuerzo con Mezcla Bit. Densa

Rugosidad>= 4.0 IRI

13.71

17.14

R

Drenaje

Anual

2800

3500

B

Bacheo

Baches>=1 no./km

12.80

16.00

R8

Refuerzo con Mezcla Bit. Densa

Rugosidad>= 4.0 IRI

17.14

3

4

5

Estándares de Conservación

Costo Económico

Costo Financiero

12/01/2012

21.43

Nombre de la

Estándar de

Alternativa

Conservación

No.

del Tramo

Asignado

Año

1

Alternativa Base

R

2003

2

Alternativa Bacheo

R+B

2003

3

Alternativa 12 mm

R+B+Tratamiento 12 mm al 20% Área

2003

4

Alternativa 5 cm

R+B+Refuerzo 5.0 cm al 4.0 IRI

2003

5

Alternativa 8 cm

R+B+Refuerzo 8.0 cm al 4.0 IRI

2003

Alternativas de Proyecto 12/01/2012

Alternativas RM de 2003 a 2020 P100 de 2003 a 2020

ST20 de 2003 a 2020

Estándares RM: RM

- Manutención de Rutina

P100: RM + P100% - Manutención de Rutina - Bacheo 100% ST20: RM + P100% + Reseal 12 mm at 20% Area

a 2020

O540: RM + P100% + Overlay 5 cm at 4.0 IRI

R840 de 2003 a 2020

O840: RM + P100% + Overlay 8 cm at 4.0 IRI

R540 de 2003

Trabajos

- Manutención de Rutina - Bacheo 100% - Sello 12 mm a 20%

- Manutención de Rutina - Bacheo 100% - Refuerzo 5 cm a 4 IRI

- Manutención de Rutina - Bacheo 100% - Refuerzo 8 cm a 4 IRI 12/01/2012

Alternativas

RM de 2003 a 2020

RE80 de 2031 a 2020

Estándares

RM: RM

Trabajos

- Manutención de Rutina

RE80: RM + P100% + Reconstruction at 8 IRI

- Manutención de Rutina - Bacheo 100% - Reconstrucción al 8 IRI

ST20: RM + P100% + Reseal 12 mm at 20% Area

- Manutención de Rutina - Bacheo 100% - Sello 12 mm al 20% Area

O540: RM + P100% + Overlay 5 cm at 4.0 IRI

- Manutención de Rutina - Bacheo 100% - Refuerzo 5 cm at 4 IRI

Estándares Combinados

ST20 de 2003 a 2010 y O540 de 2011 a 2020

12/01/2012

Paved / 3000 AADT / 2.0 IRI 18.0 16.0

Roughness (IRI)

14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Year Base

Patc

12mm

5 cm

8 cm

Progresión de Rugosidad 12/01/2012

Paved / 3000 AADT / 2.0 IRI 120.0

All Cracks Area (%)

100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Year Base

Patc

12mm

5 cm

8 cm

Progresión de Área de Grietas 12/01/2012

Paved / 3000 AADT / 2.0 IRI

Adjusted Structural Number (#)

5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Year Base

Patc

12mm

5 cm

8 cm

Progresión del Numero Estructural 12/01/2012

Paved / 3000 AADT / 2.0 IRI

Road Agency Capital Costs

14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Year Base

Patc

12mm

5 cm

8 cm

Costos de la Agencia 12/01/2012

Paved / 3000 AADT / 2.0 IRI

MT Vehicle Operating Costs

60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Year Base

Patc

12mm

5 cm

8 cm

Costos de los Usuarios 12/01/2012

Paved / 3000 AADT / 2.0 IRI 100.0 90.0

Total Society Costs

80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Year Base

Patc

12mm

5 cm

8 cm

Costos de la Sociedad 12/01/2012

5% Margin

Paved / 3000 AADT / 2.0 IRI

40.0

Net Present Value

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

Present Value of Agency Costs Base

Patc

12mm

5 cm

8 cm

Frontera de Eficiencia 12/01/2012

Paved / 3000 AADT / 2.0 IRI 9.0

Average Roughness (IRI)

8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

Present Value of Agency Costs Base

Patc

12mm

5 cm

8 cm

Rugosidad Promedio 12/01/2012

Roughness (IRI - m/km) Total area of cracking (%) Ravelled area (%) Number of potholes (No./km) Edge break area (m2/km) Mean rut depth (mm) Texture depth (mm) Skid resistance (SCRIM 50km/h) Road construction

Good Fair Poor Condition Condition Condition 2 4 6 0 5 15 0 10 20 0 0 5 0 10 100 0 5 15 0.7 0.5 0.3 0.5 0.4 0.35 2003 1997 1990

Escenario 2 - Camino en Regular Estado 12/01/2012

Project Alternative No. Name 1 Base Alternative

Maintenance Standard Assignment RM+P100 RM+P100%+Overlay 8.0 cm at 4.0 IRI

Year 2003 2013

2

Patching

RM+P100

2003

3

12mm Reseals

RM+P100+Reseal 12 mm at 20% Area

2003

4

5 cm Overlays

RM+P100+Overlay 5.0 cm at 4.0 IRI

2003

5

8 cm Overlays

RM+P100%+Overlay 8.0 cm at 4.0 IRI

2003

Alternativas de Proyecto Alternativa Base = Mínimo 12/01/2012

Paved / 3000 AADT / 4.0 IRI 18.0 16.0

Roughness (IRI)

14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Year Base

Patc

12mm

5 cm

8 cm

Progresión de Rugosidad 12/01/2012

5% Margin

Paved / 3000 AADT / 4.0 IRI

30.0

Net Present Value

20.0 10.0 0.0 0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

-10.0 -20.0 -30.0 -40.0

Present Value of Agency Costs Base

Patc

12mm

5 cm

8 cm

Frontera de Eficiencia 12/01/2012

Paved / 3000 AADT / 4.0 IRI

Average Roughness (IRI)

12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

Present Value of Agency Costs Base

Patc

12mm

5 cm

8 cm

Rugosidad Promedio 12/01/2012

Project-Alternatives 8 cm Overlays

12 mm Reseals 5 cm Overlays 8 cm Overlays

at 4 IRI after 2013

Patching

at 20% area

at 4 IRI

at 4 IRI

1 1500 AADT / 2.0 IRI

0.00

0.9

1.2

0.6

0.0

2 1500 AADT / 4.0 IRI

0.00

-6.7

-0.8

-0.7

-1.2

3 1500 AADT / 6.0 IRI

0.00

-13.3

0.5

10.2

11.2

4 3000 AADT / 2.0 IRI

0.00

-15.2

0.2

0.7

0.1

5 3000 AADT / 4.0 IRI

0.00

-35.0

11.6

20.7

20.4

6 3000 AADT / 6.0 IRI

0.00

-35.8

20.9

50.3

50.4

7 6000 AADT / 2.0 IRI

0.00

-73.4

0.9

6.3

6.2

8 6000 AADT / 4.0 IRI

0.00

-80.8

72.5

105.4

104.3

9 6000 AADT / 6.0 IRI

0.00

-80.8

78.5

155.1

156.8

Catalogo de Soluciones 12/01/2012

Caso de Estudio Pavimentar Camino de Grava Curso HDM 4

Caso Sin Proyecto

- Mantenimiento de rutina - Perfilados cada 180 días - Recargo con grava cuando < 50 mm

Caso Con Proyecto

Camino de Grava con 300 AADT

El Escenario

- Pavimentar en 2000 y después de pavimentar - Mantenimiento de rutina - Bacheo - Sello cuando are dañada >20 %

18.0

16.0

Replace Gravel at 50 mm

Rugosidad (IRI)

14.0 12.0

Alternativa 1 con 1 estandar

10.0 8.0 6.0

Paving

4.0

Alternativa 2 con 2 estándares

Reseal at 20% damaged area

2.0 0.0 2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

años Caso sin proyecto

Caso con proyecto

Deterioro del Camino y Alternativas y Estándares

Sin proyecto

Comparación de Alternativas

Años 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Agency User Costs + Costs 0.15 4.47 0.15 5.01 0.76 5.24 0.15 4.85 0.15 5.28 0.15 5.51 0.67 5.74 0.15 5.69 0.15 6.21 0.15 6.47 0.76 6.73 0.15 6.67 0.15 7.28 0.76 7.58 0.15 7.52 0.15 8.20 0.76 8.54 0.15 8.47 0.76 9.23 0.15 9.17 Present Value at 12%

Con proyecto Society = Costs 4.62 5.16 6.00 5.00 5.44 5.67 6.41 5.84 6.36 6.62 7.49 6.82 7.43 8.35 7.67 8.35 9.30 8.62 9.99 9.32 51.53

Agency User Costs + Costs 16.00 4.80 0.28 2.69 0.28 2.79 0.28 2.90 0.28 3.00 0.28 3.12 0.28 3.24 0.28 3.36 0.28 3.49 0.28 3.62 0.28 3.76 0.28 3.91 0.28 4.06 0.28 4.23 0.28 4.39 2.28 4.58 0.28 4.77 0.28 4.97 0.28 5.17 -6.12 5.39 Present Value at 12%

Society = Costs 20.80 2.97 3.07 3.18 3.28 3.40 3.52 3.64 3.77 3.90 4.04 4.19 4.34 4.51 4.67 6.86 5.05 5.25 5.45 -0.73 47.61

Valor Presente Neto (VPN) Años 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Costos Costos Beneficios Sociedad - Sociedad = Netos 4.62 20.80 -16.18 5.16 2.97 2.19 6.00 3.07 2.93 5.00 3.18 1.83 5.44 3.28 2.15 5.67 3.40 2.27 6.41 3.52 2.89 5.84 3.64 2.20 6.36 3.77 2.59 6.62 3.90 2.72 7.49 4.04 3.45 6.82 4.19 2.63 7.43 4.34 3.09 8.35 4.51 3.84 7.67 4.67 2.99 8.35 6.86 1.49 9.30 5.05 4.25 8.62 5.25 3.37 9.99 5.45 4.53 9.32 -0.73 10.05 Valor Presente al 12% 51.53 Valor Presente al 12% 47.61 VPN12% 3.92

Costos Totales de la Sociedad Gravel Road (300 MT AADT) 25.0

Total Society Costs

20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

-5.0

Year Base

2001

0

0

0

Without Generated Traffic

NPV12%

Discount Rate (%) 5% 6% 7% 8% 9% 10% 11% 12% 13% 14% 15% 16% 17% 18% 19% 20% 21% 22%

NPV 19.84 16.60 13.76 11.28 9.09 7.16 5.44 3.92 2.57 1.36 0.27 -0.71 -1.59 -2.40 -3.12 -3.78 -4.39 -4.94

25.00

20.00

Net Present Value (M$)

Net Benefits -16.18 2.19 2.93 1.83 2.15 2.27 2.89 2.20 2.59 2.72 3.45 2.63 3.09 3.84 2.99 1.49 4.25 3.37 4.53 10.05 3.92

With Generated Traffic

15.00

10.00

5.00

0.00 0%

5%

15%

20%

-5.00

IRR

-10.00

NPV IRR

10%

Discount Rate (%)

15.3%

Tasa Interna de Retorno (TIR)

25%

Generated Traffic Due to Decrease in Transport Costs Transport Costs

Consumer Surplus

COST1

COST2

Elasticidad de Demanda del Transporte

ADT1 Normal Traffic

Generated Traffic Due to Decrease in Transport Costs

ADT2

Traffic

In

Tráfico Normal = 300 ADT y Tráfico Generado = 50 ADT Sin Costo Trafico normal Projecto Agencia costos usuario 2.54 49.00 Con Costo Projecto Agencia 17.69

Costo Beneficios -15.15

Trafico normal costos usuario 29.92

Tráfico generado costos usuario

+Trafico normal + Tráfico generado = Beneficios Beneficios usuarios Beneficios usuarios Netos 19.07 1.59 5.51

Beneficios de los usuarios por tráfico Generado = 19.07 / 300 / 2 * 50 = 1.59 Unidad del Beneficio Tráfico Generado = Mitad de la Unidad del Beneficuio tráfico normal

Ejemplo de Beneficios de Trafico Generado

5% Margin

Gravel Road (300 MT AADT)

14.0

Net Present Value

12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Present Value of Agency Costs Base

120

90 D

60 D

30 D

Frecuencia Optima de Perfilados (Gráfico de Frontera de Eficiencia)

Gravel Road (300 MT AADT)

Average Roughness (IRI)

14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Present Value of Agency Costs Base

120

90 D

60 D

30 D

Frecuencia Optima de Perfilados (Gráfico de Rugosidad Media)

5% Margin

Gravel Road (300 MT AADT)

4.5 4.0

Net Present Value

3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

Present Value of Agency Costs Base

2001

2002

2003

2004

Momento Optimo de Pavimentar (Gráfico de Frontera de Eficiencia)

Caso Estudio: Ensanchar Camino Congestionado Curso HDM 4

Alternativa 1 - Rehabilitar en 2005 - Refuerzo 5 cm al 3.5 IRI Alternativa 2 - Rehabilitar en 2000 - Refuerzo 5 cm al 3.5 IRI

Camino en Malo Estado con 15,000 TMD y 6.5 m de Ancho

Alternativa 3 - Ensanchar a 7.5 m - Refuerzo 5 cm al 3.5 IRI

Alternativa 4 - Ensanchar a 9.0 m - Refuerzo 5 cm al 3.5 IRI

Alternativa 5 - Ensanchar a 14.0 m - Refuerzo 5 cm al 3.5 IRI

Escenario 1 - Camino con 15,000 TMD

North Region Roads Section Section Name Congested Paved Road Length (km) Section ID C3A Width (m) Speed flow Two Lane Shoulder (m) Traffic Flow Commuter Flow Direction Climate Sub-humid/Subtropical-hot Number of Lanes Class Primary Last Surfacing Traffic High Geometry Straight and Level Surface Bituminous Ride Quality Pavement Asphalt Mix on Granular Base Surface Condition Structural Adequacy Good Surface Texture Construction Good Motorized AADT 15000 Last reconstruction or Non-motorized AADT 0 new construction Traffic Year 2000

Características del Camino

100 6.5 1 Two-way 2 1989

Poor Poor Slippery

1989

No.Code Maintenance Standard Name 1 P100 R.M. + P 100% 2 O535 R.M. + P 100% + Overlay 5.0 cm at 3.5 IRI Economic Work Work Work Cost No.Code Operation Intervention ($) 1 RM Shoulder Repair Every Year 1,275/km PA Patching Potholing>=0 no./km 8.5/m2 2 RM Shoulder Repair Every Year 1275/km PA Patching Potholing>=0 no./km 8.5/m2 O5 Overlay Dense-graded Asphalt Roughness> 3.5 IRI 8.5/m2

No.Code 1 R000 2 R005 3 W075 4 W090 5 W140

Improvement Standard Name Rehabilitation in 2000 Rehabilitation in 2005 Widening to 7.5 m in 2000 Widening to 9.0 m in 2000 Widening to 14.0 m in 2000

Construction Duration (years) 1 1 1 2 3

Financial Cost ($) 1,500/km 10/m2 1500/km 10.0/m2 10.0/m2

Economic Financial Cost Cost ($/km) ($/km) 170,000 200,000 170,000 200,000 297,500 350,000 425,000 500,000 850,000 1,000,000

Estándares de Mantenimiento y Mejoramiento

Project Alternative No. Name 1 Base Option

Maintenance/Improvement Standard Assignment R.M. + P 100% Rehabilitation in 2005 R.M. + P 100% + Overlay 5.0 cm at 3.5 IRI

2

Reha Rehabilitation

Rehabilitation in 2000 2000 R.M. + P 100% + Overlay 5.0 cm at 3.5 IRI 2001

3

W075 Widening to 7.5 m

Widening to 7.5 m in 2000 2000 R.M. + P 100% + Overlay 5.0 cm at 3.5 IRI 2001

4

W090 Widening to 9.0 m

Widening to 9.0 m in 2000 2000 R.M. + P 100% + Overlay 5.0 cm at 3.5 IRI 2001

5

W140 Widening to 14.0 m Widening to 14.0 m in 2000 2000 R.M. + P 100% + Overlay 5.0 cm at 3.5 IRI 2001

Alternativas de Proyecto

Year 2000 2005 2006

Project Alternative No. Name

Traffic Flow Pattern

Condition After Works Hourly Speed Flow Flow Capacity (% AADT) Type (pcse/lane/hr) Friction

1 Base Option

Commuter

13%

Two Lane

1300

0.8

2 Rehabilitation

Commuter

13%

Two Lane

1300

0.8

3 Widening to 7.5 m Commuter

13%

Two Lane

1400

1.0

4 Widening to 9.0 m Commuter

13%

Wide Two Lane

1600

1.0

5 Widening to 14.0 m Commuter

13%

Four Lane

2000

1.0

Características de Congestión

Volumen Horario = fracción del TMD

Flujo

Periodos Pico

Próximo al Pico Flujo Medio

Próximo a Bajo Flujo Bajo

Numero de Horas en el Año

Distribución del Flujo de Trafico

- Modelo de Tres Zonas de Congestion - Indice de Accidentes

Speed (km/hr) S1 S2

S3

Sult Qo

Qnom

Relación Flujo - Velocidad

Qult

Flow veh/hr

Velocidad (km/hr)

4 Carriles

2 Carriles

2 Carriles Anchos

Flujo veh/hr

Relaciones Flujo - Velocidad

Fricción Lateral

Frontera de Eficiencia

Rugosidad Media

Razón Flujo Capacidad en el Periodo Pico

Velocidad de la Flota Promedio

Efectos del Ruido de Aceleración

Caso Estudio: Evaluar Red por Clases de Caminos Curso HDM 4

- Evaluar cada camino individualmente

Evaluar Caminos

Función de los Recursos Disponibles: - Trabajos para cada camino y - Caminos ordenados por prioridad económica

- Evaluar una matriz representativa de los caminos Evaluar Clases de Caminos

Opciones para Evaluar la Red

• Reduce el numero de evaluaciones • Genera un catalogo de soluciones con trabajos recomendados clase de camino • Es mas fácil definir las estrategias a evaluar para cada caminos

Ventajas de Matriz Representativa

Condición C - Concreto Asf. Bueno

1500 3000 6000

Reg.

Malo

C1A

C1B

C1C

C2A

C2B

C2C

1,2,3 - Trafico

A,B,C - Condición C3A

C3B

C3C

Good Fair Poor Condition Condition Condition Roughness (IRI - m/km) 2 4 6 Total area of cracking (%) 0 5 15 Ravelled area (%) 0 10 20 Number of potholes (No./km) 0 0 5 Edge break area (m2/km) 0 10 100 Mean rut depth (mm) 0 5 15 Texture depth (mm) 0.7 0.5 0.3 Skid resistance (SCRIM 50km/h) 0.5 0.4 0.35 Road age 1999 1994 1989

Códigos de Identificación

• Obras programadas a un Intervalo Fijo • Refuerzo cada 12 años • Refuerzos cada 15 años • Sellos cada 6 años

• Obras respuesta al Estado • Refuerzo al IRI > 3.5 IRI • Refuerzo al IRI > 4.0 IRI • Sellos al > 20% de daños

• Programar primera obra periódica y después mantener la carretera con obras respuesta al estado

Tipos de Obras

Condición

Bueno

Reg.

Malo

1500

C1A

C1B

C1C

3000

C2A

C2B

C2C

6000

C3A

C3B

C3C

- Sello 12 mm

- Sello 12 mm - Refuerzo 5 cm

- Refuerzo 8 cm - Refuerzo 5 cm

Trabajos en 2001, 2002, 2003 o 2004 y después refuerzos de 5.0 al 3.5 IRI

Primera Obra Periódica

Alternativas

P100 de 2001 a 2010

Estándares

Trabajos

P100: RM + P100%

- Mantenimiento de Rutina - Bacheo 100%

RE80: RM + P100% + Reconstrucción al 8.0 IRI

- Mantenimiento de Rutina - Bacheo 100% - Reconstrucción al 8 IRI

y

RE80 de 2011 a 2020

Alternativa Sin Proyecto (Base)

Alternativas

Estándares

Trabajos

P100: RM + P100%

- Mantenimiento de Rutina - Bacheo 100%

O5YE: RM + P100% + Yearly Overlay 5 cm

- Mantenimiento de Rutina - Bacheo 100% - Refuerzo 5.0 cm Anual

O535: RM + P100% + Overlay 5 cm at 3.5 IRI

- Mantenimiento de Rutina - Bacheo 100% - Refuerzo 5.0 cm al 3.5 IRI

P100 de 2001 a 2002 y O5YE en 2003 y O535 de 2004 a 2020

Alternativa de Proyecto Típico (O503) Refuerzo 5.0 cm en 2003 (año 3 del periodo de evaluación)

VAN (M $)

Alternativa Bueno

Reg.

Malo

0

4

14

3000

4

15

101

6000

7

206

250

Bueno

Reg.

Malo

1500

Base

O503

O800

1500

3000

ST03

O501

O800

6000

ST03

O500

O800

VAN/ Inversión (M$)

TIR (%)

Bueno

Reg.

Malo

1500

0

0.6

1.4

61

3000

2.0

2.2

10.3

109

6000

3.5

29.4

25.5

Bueno

Reg.

Malo

1500

NA

25

32

3000

26

40

6000

41

76

Programa Optimo

Alternative

Net Present Value (M$) Works Years 1 to 4 (M$)

Base ST03 ST03

O503 O501 O500

O800 O800 O800

0.0 4.2 4.2 15.3 7.4 205.9 Network Total

13.8 0.0 7.0 100.6 2.1 7.0 250.0 2.1 7.0 601.6 Network Total

9.8 9.8 9.8 54.6

Base ST02 ST02

O503 ST00 O500

O800 O800 O800

0.0 4.2 4.1 13.7 7.4 205.9 Network Total

13.8 0.0 7.0 100.6 2.1 2.1 250.0 2.1 7.0 599.8 Network Total

9.8 9.8 9.8 49.7

Base ST02 ST02

ST01 ST00 ST00

O800 O800 O800

0.0 3.3 4.1 13.7 7.4 200.5 Network Total

13.8 0.0 2.1 100.6 2.1 2.1 250.0 2.1 2.1 593.5 Network Total

9.8 9.8 9.8 39.9

Base ST02 ST02

Base ST00 ST00

Base O800 O800

0.0 0.0 4.1 13.7 7.4 200.5 Network Total

0.0 0.0 0.0 100.6 2.1 2.1 250.0 2.1 2.1 576.4 Network Total

0.0 9.8 9.8 28.0

Base ST02 ST02

Base ST00 ST00

Base Base O800

0.0 0.0 4.1 13.7 7.4 200.5 Network Total

0.0 0.0 0.0 0.0 2.1 2.1 250.0 2.1 2.1 475.7 Network Total

0.0 0.0 9.8 18.2

Restricción de Recursos

Frontera de Eficiencia de la Red

Indicadores de Condición

Curso HDM 4

• Area Carreteras Condición Estructural: Deflección y Número Estructural Cuadro•II-3-1. Niveles de servicio – Indicador Deflexión Rango de Tránsito Nivel de Servicio IMDA > 1000 Alto Medio Bajo 400 < IMDA < 1000 Alto Medio Bajo IMDA < 400 Alto Medio Bajo

Rango Deflexión Media (mm) Dm< 0,52 0,52 0,62 Dm< 0,72 0,72 0,87 Dm< 1,20 1,20 1,50 Cuadro II-3-2. Niveles de servicio – Indicador Número Estructural P= 8.2 TON p= 80 PSI

Mezcla asfáltica

e = 19 P= 8.2cmTON E = 5600 kg/cm2 p= 80 PSI

t

 = 0,3

Base granular

e = 20 cm E = 1500 kg/cm2  = 0,35

N Subbase granular

Subrasante

e = 20 cm E = 750 kg/cm2  = 0,35

v N

E = 335 kg/cm2  = 0,4

D = Dk

t 8.2

Rango de Tránsito Nivel de Servicio IMDA > 1000 Alto Medio Bajo 400 < IMDA < 1000 Alto Mezcla Medio asfáltica Bajo Base IMDA < 400 Alto granular Medio Subbase Bajo granular

Subrasante

v 8.2

Rc= Rck

Indicadores de Condición

Rango Número Estructural NS > 4,25 3,75 3,35 e = 19 cm 2,90 2,20 e = 20 cm 1,9 < NS < 2,20 NS < 1,90 e = 20 cm

a CB R

a

CBR

a

i i i

• Area Carreteras • Condición Funcional: Indice de Rugosidad • Condición Superficial Nivel de Servicio Alto Medio Bajo

Nivel de Servicio Alto Medio Bajo

Agrietamientos (%) Área = 0% 0% < Area < 1% Area > 1%

Rugosidad Media (m/km IRI) Rug < 2,80 2,80 < Rug < 4,0 Rug > 4,0

Nivel de Servicio Alto Medio Bajo

Ahuellamiento (mm) Área < 10 mm 10 mm < Area < 20mm Area > 20 mm

Nivel de Servicio Alto Medio Bajo

I.E.S. IES > 80 60 < IES < 80 IES < 60

Indicadores de Condición

Nivel de Servicio Alto Medio Bajo

Baches (%) Área = 0% 0% < Area < 0.2% Area > 0.2%

• Area Carreteras • Condición de Seguridad : Microtextura y Macrotextura

N

Nivel de CFTServicio =  = N/R Coef. Frición Transv Alto CFT > 0,50 R Medio 0,35 < CFT < 0,50 VBajo CFT < 0,35 

Nivel de Servicio Alto Medio Bajo

Indicadores de Condición

Prof. Textura (mm) Prof Tex > 0,60 mm 0,40 mm
• Drenaje Lateral

• • • • • • • •

Condición Cualititiva y Funcional -Tipo de drenaje Indice de Funcionamiento Drenaje (IFD) Totalmente alineado y vinculado: su condición funcional varía de………1 - 3 Alineado a la capa: su condición funcional varía de………………………1 - 3 En forma de V - dura :su condición funcional varía de ……………….…..1 - 4 En forma de V – suave: su condición funcional varía de…………………1,5 - 5 Superficial – duro: su condición funcional varía de.……………………….2 -.5 Superficial – suave: su condición funcional varía de……………….……..2 -.5 Sin drenaje, pero necesario :su condición funcional varía de……………3 - 5 Sin drenaje, pero no necesario: su condición funcional se valora……….1

Indicadores de Condición

• Drenaje Lateral Condición Funcional • El buen y libre escurrimiento del agua sobre la superficie de la cuneta • Profundidad adecuada > 50 cm de la cuneta • Limpieza de la superficie de drenaje, sin obstrucciones ( material acumulado o vegetación) que altere su sección normal • revestimientos de las cunetas deberán presentarse sin hierros a la vista, daños en el hormigón o elementos sueltos metálicos • El tiempo que la base necesita para drenar el 50% de la saturación del agua.

Nivel de Servicio Alto Medio Bajo

Indicador Cond. Funcional IFD <= 2 2 <= IFD <= 3 IFD > 3

Indicadores de Condición

Recomendaciones y Conclusiones Finales Curso HDM 4

Hacer factible la implementación a corto, mediano y largo plazo del modelo HDM-4 en sus distintos usos en el MEF mediante la Dirección General de Programación Multianual (DGPM) y MTC en coordinación con las distintas Unidades. El proceso de implementación de una herramienta con las características del HDM-4 será un proceso gradual en el que pueden distinguirse varias “etapas evolutivas”, a saber: Aplicación básica (ingreso de parámetros más críticos y definición de pautas de trabajo). Calibración primaria (calibración de los parámetros más importantes, de modo de mejorar la precisión). Calibración en detalle (realización de estudios y seguimientos de evolución de parámetros a nivel local, para lograr el máximo nivel de precisión)

Recomendaciones

En el Caso del MTC la etapa uno esta culminada con el inventario existente, que debe ser actualizado periódicamente, de modo de crear condiciones que aseguren la disponibilidad de la información necesaria para aplicar correctamente el modelo y desarrollar los mecanismos institucionales que impulsen el uso de los resultados.

Recomendaciones

Desde hace varios años el MTC y MEF han venido trabajando en labores de planificación de las inversiones en la red vial nacional a su cargo. La tarea ha permitido generar una importante experiencia y la formación de equipos técnicos que conocen su labor.

En el transcurso de estos años ha habido momentos en los que se ha podido disponer de mayores recursos y otros en los que los recursos no han alcanzado para cubrir las necesidades mínimas. En la actualidad la gran carencia que se identifica es la falta de información completa, actualizada y/o confiable, lo que determina que el producto resultante del uso de cualquier modelo de planificación no sea totalmente creíble.

Conclusiones Finales

El uso de información errónea y antigua conduce inexorablemente a resultados incorrectos. Como consecuencia de esto se genera el descrédito de la tarea de planificación, que en distinta medida alcanza a las personas involucradas, la institución y hasta las herramientas utilizadas. El descrédito de la tarea conduce a una visión negativa y la consecuencia inmediata es su descenso en la escala de prioridades a la hora de asignar recursos, producto de lo cual “la espiral descendente” continúa, ya que en adelante se contarán con menores recursos y se generarán peores productos.

Conclusiones Finales

Revertir una situación de estas características demanda una fuerte y sostenida decisión jerárquica, así como un compromiso del equipo de trabajo con el cumplimiento de metas bien definidas en contenido y plazo de ejecución.

El personal participante del Curso reúne las condiciones para llevar adelante esta labor y plantear metas alcanzables para la primera etapa de la implementación. Este personal viene trabajando en estos temas hace bastante tiempo en los trabajos de planificación sin una coordinación adecuada. En función de todo lo expuesto, se considera posible y deseable impulsar una mejora del modo de gestión de la red vial nacional, procurando alcanzar el objetivo de minimizar el costo total del transporte para la sociedad.

Conclusiones Finales