Diagnóstico de la Red Vial Cantonal Pavimentada.

COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE COSTA RICA
CONGRESO CIC-2010
SAN JOSÉ, COSTA RICA. OCTUBRE 2010
DIAGNÓSTICO DE LA RED VIAL
CANTONAL PAVIMENTADA
Sharline López Ramírez
Unidad de Gestión Municipal
LanammeUCR, Costa Rica
[email protected]
RESUMEN:
Para aplicar un sistema de gestión de pavimentos adecuado y fundamentado técnicamente es
indispensable contar con un inventario y un diagnóstico actualizado de la red. El diagnóstico es
fundamental, ya que este describe el estado en el que encuentra.
Para realizar un diagnóstico es necesario ejecutar una serie de tareas que se desarrollan en torno
a la recolección, síntesis y análisis de datos para ser transformados en información. Esta información
procesada en un sistema de información geográfico que permite analizar la red de una manera más
integral. Para la red vial cantonal pavimentada se ha realizado una evaluación que describa el estado
funcional y estructural de estas, mediante la aplicación de pruebas de campo y ensayos de laboratorio.
El diagnóstico es una herramienta útil con que cuentan las agencias de transportes, en este caso
en particular las municipalidades, este les permite conocer el estado actual de la red y planificar la
intervenciones que requiere la red, con el fin de mejorar paulatinamente su estado.
ABSTRACT:
To apply an appropriate and technically sustained pavement management system is essential to
have an inventory and an up-to-date diagnostic of the road network. The diagnosis is fundamental,
since it describes the network’s condition.
To make a diagnosis of the road network, it is necessary to perform a series of tasks that occur on the
collection, synthesis and analysis of data to be transformed into information. Using a geographic
information system enables a more comprehensive way to analyze the road netwok. The paved
cantonal roads have been evaluated with field and laboratory tests for describing their functional and
structural condition.
The diagnosis is an useful tool available for transport agencies, particularly for the
municipalities of Costa Rica, allows them to know the current state of the network and plan the
interventions requires network, in order to gradually improve their roads
PALABRAS CLAVES: gestión; pavimentos; diagnóstico; red vial cantonal.
INTRODUCCIÓN
Costa Rica cuenta con una de las redes de caminos y carreteras más densa de América Latina,
posee más de 35 000 km., de los cuales cerca del 80% (aproximadamente 28.455 km) son parte de la
red vial cantonal (RVC), la cual es administrada por las municipalidades.
Para los municipios es un reto administrar de manera eficiente los recursos de los que disponen
para su mantenimiento y rehabilitación de la RVC, es por esto que es necesario contar con herramientas
y procedimientos que faciliten una adecuada gestión y maximicen los beneficios de la inversión que se
realiza.
La aplicación de un sistema de administración de pavimentos es fundamental en la gestión, en él
se establece la metodología y procedimientos a seguir en el proceso de planificación, diseño, ejecución
y mantenimiento de las obras de infraestructura vial. Entre los insumos básicos para desarrollar un
sistema de administración de pavimentos se encuentra el inventario, el cual consiste en conocer el tipo
de red, longitud y las características generales de esta. Otro componente fundamental es el diagnóstico
de la red, ya que es necesario conocer no sólo sus características, si no el estado en el que se encuentra.
La metodología que se describe en el presente artículo ha sido aplicada para determinar el
diagnóstico general de la red vial pavimentada de las principales vías en distintos cantones urbanos. El
diagnóstico se basa en la ejecución de diferentes acciones agrupadas en tres etapas fundamentales:
recolección, síntesis y análisis de los datos para generar información.
RECOLECCIÓN DE DATOS
Es necesario contar con una base de datos actualizada, para poder realizar un diagnóstico que
refleje el estado real de las rutas en estudio. La recolección de los datos se enfoca en obtener
información que permita describir el comportamiento del tránsito, la condición funcional y estructural
del pavimento, los cuales se agrupan en cuatro grandes áreas, mostradas en la Figura 1.
Figura 1. Datos necesarios para el diagnóstico
La medición del tránsito se realiza con conteos manuales o por medio del uso de contadores
automáticos, sobre las rutas más representativas de la red municipal, las cuales normalmente incluyen
las más transitadas. Es importante que estos conteos se realicen considerando el tipo de vehículos, para
poder determinar el porcentaje de vehículos pesados que transitan sobre esta.
La evaluación de la condición funcional se realiza aplicando la metodología VIZIR y realizando
la medición del Índice de Regularidad Internacional (IRI). VIZIR es una metodología francesa que
evalúa el estado de las vías por medio de la auscultación visual, utilizando una escala de 1-7, donde 1
representa una vía en muy buenas condiciones y 7 una ruta en pésimo estado. Considera el tipo de daño
(deformaciones y fisuras), así como la gravedad y la extensión de estos. Uno de los productos más
importantes al realizar esta evaluación es el inventario de los drenaje y su estado, ya que la guía
utilizada para realizarla posee un apartado para la descripción de estos elementos tan importantes.
El IRI mide la regularidad superficial, mediante el cálculo matemático del perfil longitudinal de
la huella, este valor se encuentra estrechamente relacionado con el confort del usuario, el costo de
operación de los vehículos y la vida útil de la vía. El equipo utilizado para medirlo es el perfilómetro
inercial láser, el cual es un equipo de alta tecnología con el que cuenta el Laboratorio Nacional de
Materiales y Modelos Estructurales (Lanamme).
El equipo utilizado para evaluar las vías municipales es el deflectómetro de impacto (FWD, por
sus siglas en inglés) el cual es propiedad del Lanamme, sin embargo, esta evaluación se puede realizar
por medio de algún otro tipo de deflectómetro. La medición de la deflexión del pavimento se encuentra
estrechamente relacionada con la capacidad estructural de una carretera, es decir, con su capacidad para
soportar las cargas de tránsito, cabe mencionar que a mayor deflexión del pavimento ante una carga
dada menor su capacidad para soportar la cargas aplicada.
Un diagnóstico completo debe contener información respecto a la estructura del pavimento,
para esto se realizan sondeos (cielos abiertos) mediante los cuales se determina las capas que los
componen y los espesores correspondientes. Además se realiza la prueba de CBR en sitio para conocer
la resistencia de la subrasante al esfuerzo cortante y se recolecta una muestra de esta para realizarle
pruebas de laboratorio con el objetivo de clasificar el tipo de suelo según sus propiedades.
SÍNTESIS Y ANÁLISIS DE DATOS
Los datos por si solos no generan información, estos deben ser sintetizados y analizados para
que puedan ser interpretados. Todos los datos recolectados pasan por un proceso de análisis, a partir del
cual se determina el estado en el que se encuentran las rutas analizadas.
Los conteos son agrupados en volumen de tránsito por hora y por clase de vehículos. Se procura
que los conteos se realicen al menos durante 24 horas continuas, sin embargo, debido a las limitantes
que se presentan en ciertos municipios, los conteos se realizan durante un periodo menor. Para
completarlos y poder estimar el tránsito promedio diario anual (TPDA) a partir de estos datos, se hace
uso de la teoría de factores de expansión, la cual consiste en aplicar al conteo factores que ajustan el
valor dependiendo de las horas de conteo que se realizaron (factores de expansión horarios), el día en el
que se realizó (factor de expansión diario) y el mes del año (factor de expansión mensual), estos
factores son generados a partir de conteos completos, con los cuales es posible determinar el efecto que
ejerce la hora, día y mes en el que se realiza el conteo.
A partir de la distribución vehicular de los conteos realizados y el uso de factores camión
generados para Costa Rica, es posible determinar la cantidad de ejes equivalentes (ESAL’s), los cuales
representan las repeticiones normalizadas de carga que recibe el pavimento anualmente, información
fundamental para realizar un diseño adecuado de rehabilitación o intervención para una ruta, según sus
solicitaciones de carga.
Los valores de IRI son categorizados tomando como base un estudio realizado en el 2008 por la
unidad de investigación del LanammeUCR (Informe de Proyecto UI-PE-03-08). Fue necesario
realizarle una modificación a la escala generada para la evaluación de la nacional, ya que la condición
de la regularidad en las vías municipales se encuentra en peor estado que en las vías nacionales, una
gran cantidad de los kilómetros evaluados hasta ahora poseen un IRI igual o superior a 10 m/km
Para la categorización de las deflexiones es necesario conocer el tipo de estructura que compone
el pavimento, ya que la clasificación de las deflexiones obtenidas dependen del tipo de base (base
granular o estabilizada con cemento) y del volumen vehicular, mientras mayor sea la cantidad de
vehículos que transitan en una ruta mayor debe ser su capacidad, la clasificación utilizada, al igual que
la del IRI, fue generada a partir de un estudio realizado por el Lanamme años anteriores (Informe de
Proyecto UI-PE-03-08). Es importante recalcar que la información de la estructura que compone el
pavimento (generada a partir de los sondeos), al igual que los conteos vehiculares son fundamentales
para poder clasificar los datos recolectados por el deflectómetro.
Las pruebas de laboratorio realizadas al material de subrasante, tales como límites de
consistencia, gravedad específica y granulometría, así como los datos de CBR en sitio, permiten
describir el tipo de suelo, su clasificación según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos
(SUCS) y AASHTO y la resistencia al cortante.
Una vez analizada la información se determinan tramos homogéneos, como última etapa del
análisis de la información. Los tramos homogéneos consisten en unidades discretas con características
similares de uno más parámetros en toda su longitud. Estas unidades son definidas mediante métodos
estadísticos. Además se realiza el cálculo para determinar diferentes parámetros que los caractericen,
un ejemplo de esto es el valor promedio y la desviación estándar de los valores de IRI y la
deflectometría para cada uno de ellos.
Toda la información es procesada en un sistema de información geográfico (SIG), cuyo objetivo
es generar bases de datos georeferenciadas que faciliten el análisis a nivel de red de las vías en
cuestión. El objetivo general de este proceso de análisis es obtener una herramienta que muestre la
condición real de la red de una manera visual, que facilite la definición de la estrategia a seguir por
parte de la municipalidad encargada para mejorar la condición de la misma paulatinamente.
PRODUCTOS IMPORTANTES Y SUS APLICACIONES
Contar con una base de datos que describa la red que se está administrando es un insumo de
particular importancia para los municipios, ya que, en general, estos cuentan con poca información
acerca del estado y la estructura de las vías que conforman el cantón.
Esta metodología se ha aplicado a diferentes municipios, sobre rutas cantonales pavimentadas,
lo que ha permitido conocer el estado en el que se encuentran actualmente. Información importante
que puede ser utilizada por los administradores de la red para definir las necesidades de mantenimiento
y rehabilitación de la red en estudio, ya que esta información fundamenta técnicamente las
intervenciones que se realizan sobre las vías.
Además el poder analizar la información en unidades discretas, tramos homogéneos, es una
herramienta útil para generar planes de inversión a mediano (planes quinquenales) y largo plazo, ya que
esto permite al municipio determinar y realizar el tipo la intervención adecuada sobre una longitud
definida, lo que facilita la planificación.
CONCLUSIONES
La gestión de la infraestructura vial es una herramienta que las agencias de transportes, deberían
aplicar para desarrollar y ejecutar de una manera ordenada y planificada proyectos que mejoren el
estado de las vías, propiciando con esto un mayor desarrollo social y económico para el país.
Una base de datos actualizada que describa el estado de la red es el inicio para realizar una
gestión adecuada, sin embargo, para lograrlo de manera efectiva es necesario que los encargados de su
aplicación cuenten con el apoyo de la institución en la que se encuentran y que el criterio técnico
prevalezca, al tratar de cumplir las metas políticas que tenga cada municipio entorno al servicio que
pretende brindar a los usuarios de su red.
Es importante que el municipio actualice las bases de datos con las que se cuenta y que realice
retroalimentación al sistema, como un método de control y evaluación de las inversiones que se
realizan y de la gestión que se está aplicando.
REFERENCIAS
• Badilla, G (2009). “Determinación de la regularidad superficial del pavimento,
mediante el cálculo del Índice de Regularidad Internacional (IRI)”. Revista
Infraestructura Vial. Vol.11, número 21.
• Costa Rica (Octubre, 2007). Ley No. 8603: Modificación de la ley de simplificación y
eficiencia tributarias para segurar el giro oportuno de los recursos aprobados en las leyes
de presupuestos de la república destinados a garantizar la máxima eficiencia de la
inversión pública en reconstrucción y conservación óptima de la red vial costarricense.
San José, Costa Rica: La Gaceta.
• Costa Rica. (Julio, 2006). Ley No. 8114: Ley de Simplificación y Eficiencia Tributarias.
San José, Costa Rica: La Gaceta.
• LanammeUCR, Informe Proyecto N° UI-PE-03-08, Variaciones a los rangos de
clasificación de la red vial nacional de Costa Rica, Unidad de Investigación, Año 2008.
• López, S (2009). Sistema piloto de administración de pavimentos en la Municipalidad
de Belén, Heredia. Tesis de Licenciatura en Ingeriría Civil, Universidad de Costa Rica,
San José, Costa Rica.
• Solminihac, H (1998). Gestión de Infraestructura Vial.Chile: Editorial de la
Universidad Católica de Chile: Primera Edición.
• Unidad de Investigación en Infraestructura Vial (2008). “Variaciones a los Rangos
para la Clasificación Estructural de la Red Vial Nacional de Costa Rica”. (Informe Nº
UI-PC-03-08). San José, Costa Rica: Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos
Estructurales, Universidad de Costa Rica.