Establecimiento de la Estrategia Óptima de Conservación en una carretera en función de la evolución de las deflexiones y

el IRI, teniendo en cuenta los Gastos para los Usuarios

Manuel José Palacios Mira

E.T.S. Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de

Ciudad Real

¿Es posible determinar la Estrategia óptima de conservación?

¿Merece la pena para la administración gestora no invertir lo suficiente en conservación? ¿Debe el usuario formar parte de la toma de decisiones en conservación de carreteras?

ÍNDICE

1. Necesidad de planificar la conservación

2. Planteamiento del Problema.

3. Definición de Variables.

4. Generación del Modelo.

5. Resultados

6. Planificación

7. Conclusiones.

1. NECESIDAD DE PLANIFICAR LA

CONSERVACIÓN

Gran red de Infraestructuras:

Vertebran el Territorio.

Gran valor Patrimonial.

Difícil Situación Económica.

Disminución de presupuestos destinados a Conservación.

Inversiones en Conservación insuficientes en España.

Estado deficiente de firmes de manera general.

Necesidad Inexcusable de planificar las Inversiones de

Conservación

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Sistema de Gestión

de firmes

Comportamiento teórico de las

capas del firme

Auscultación e Inspección visual

Modelo de previsión del

Estado del Firme

Ciclos de Conservación para

Año Horizonte

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Concepto de Índice de Estado

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Concepto de Índice de Estado

Expresión porcentual que defina el estado actual y la

evolución de un firme, en función de las variables que

influyan en el deterioro de una carretera.

3. DEFINICIÓN DE VARIABLES

Inspección visual

1. Climatología

2. Tráfico

3. Deflexiones

4. CRT

5. IRI

INSPECCIÓN VISUAL

A priori método modesto De los más Eficaces

Método más utilizado en Sistemas de Gestión de la

Conservación.

Desventaja: Posibilidad de defectos ocultos.

Ventaja: Defectos visibles completamente fiables.

Objetivos:

Detección, Identificación y Cuantificación de defectos.

Apoyo del Planteamiento de Estrategias de Gestión.

Prever la evolución en el futuro.

3.1 CLIMATOLOGÍA

Elemento de gran importancia en condiciones

extremas:

Hielo-Deshielo: Deterioros en bases y subbases.

Exposición Solar: Envejecimiento Superficie Rodadura.

Humedad: Pérdida de la Capacidad Soporte.

“COEFICIENTE AMBIENTAL” del HDM (Banco

Mundial)

f(Temperatura, Humedad)

3.2 TRÁFICO

FUNDAMENTAL en la evolución del Estado del

Firme.

Necesario un Estudio de Tráfico realista.

Daño de vehículos ligeros INSIGNIFICANTE frente al

de vehículos pesados.

3.3 Coeficiente de Rozamiento

Transversal(CRT)

Marca la necesidad de actuaciones superficiales en

corto – medio plazo.

No utilizado en el estudio:

Dificultad de obtención de datos.

Soluciones de Rehabilitación Integral solucionan

posibles problemas.

3.4 DEFLEXIONES

Medida relacionada con la Capacidad Estructural.

Tradicionalmente de los más utilizados.

Planificación de Campañas

Obtención de mediciones anuales

Previsión de Evolución de las Deflexiones

3.4 DEFLEXIONES

Estudio realizado para la N-420 entre Ciudad Real y Puertollano (P.K. 160+415 – 187+740).

Datos Disponibles: 2007, 2011 y 2012.

Curvas de evolución de la deflexión para los 84 tramos homogéneos por carril.

Obtención de Ecuación de 2º Grado aplicable a cada Tramo(Estadísticamente).

3.4 DEFLEXIONES

3.5 Índice de Regularidad Internacional

(IRI)

Cálculo de Costes para el Usuario

Realización de Campañas de medición

Falta de datos en Carretera de Estudio

3.5 Índice de Regularidad Internacional

(IRI)

Evolución del IRI (Modelo HDM)

4.GENERACIÓN DEL MODELO

1. Planteamiento del modelo

2. Planteamiento de Estrategias

3. Cálculo de Costes

4.1 Planteamiento del modelo

Expresión de Índice de Estado

Expresión porcentual que defina el estado actual y la

evolución de un firme en función de las variables que influyan

en el deterioro de una carretera.

4.1 Planteamiento del modelo

Factor Deflexiones:

Numero estructural Modificado

Necesidad de expresión que determine la capacidad

estructural del firme.

Expresión porcentual.

Aplicación de condiciones de contorno coherentes.

4.1 Planteamiento del modelo

Factor Deflexiones:

Numero estructural Modificado

4.1 Planteamiento del modelo

Factor Tráfico:

Establecimiento de la vida del Firme actual:

Vida Inicial

Vida Actual

Expresión que represente la evolución de la vida del firme

en función de la IMD de pesados.

Establecimiento de Porcentaje Vida del Firme año a año

Actualización anual (por carril)

4.1 Planteamiento del modelo

Factor Tráfico:

Evolución anual de la vida del firme en valor porcentual

4.1 Planteamiento del modelo

Factor Clima:

Coeficiente Ambiental HDM (Banco Mundial).

Expresión porcentual que establezca una degradación del

firme en función de la climatología de la zona.

4.1 Planteamiento del modelo

Factor Clima:

Evolución anual de la expresión de deterioro por

climatología.

4.1 Planteamiento del modelo

Ecuación Definitiva del Índice de Estado:

Análisis de sensibilidad para determinar los

coeficientes de ponderación.

Condiciones de contorno para fijar la curva (la

carretera nunca estará al 100% del Índice).

Planteamiento de una curva aplicable a los tramos

homogéneos en función de su deflexión.

4.1 Planteamiento del modelo

Ecuación Definitiva del Índice de Estado:

4.2 PLANTEAMIENTO DE ESTRATEGIAS

Agrupación de Tramos Homogéneos (84 por carril

en carretera de estudio) en Tramos con soluciones

similares TRAMO DE TRABAJO

Estrategia: Planteamiento de la frecuencia de

actuación de rehabilitación necesaria.

5 Estrategias Distintas (Años entre actuaciones de

rehabilitación):

OBTENCIÓN ESTRATEGIA ÓPTIMA POR TRAMO DE

TRABAJO

4.2 PLANTEAMIENTO DE ESTRATEGIAS

• Estrategia cada 7 años: Se compone de

actuaciones de rehabilitación de 5 cm.

Implica 4-5 actuaciones en 30 años.

Estrategia “puramente preventiva”.

• Estrategia cada 12 años: Compuesta de

recrecimientos de 8 cm en cada

actuación de rehabilitación. Implica 2-3

actuaciones en 30 años.

4.2 PLANTEAMIENTO DE ESTRATEGIAS

• Estrategia cada 14 años años: El recrecimiento de éstas rehabilitaciones es de 10 cm. Hace necesarias entre 2 y 3 actuaciones.

• Estrategia cada 16 años: Compuesta de

recrecimientos de 12 cm. Se hacen

necesarias 2 rehabilitaciones.

4.2 PLANTEAMIENTO DE ESTRATEGIAS

• Estrategia cada 18 años: Compuesta

de recrecimientos de 14 cm. Se hacen

necesarias 2 rehabilitaciones.

Estrategia “puramente curativa”.

4.3 CÁLCULO DE COSTES

COSTES PARA EL TITULAR DE LA CARRETERA

COSTES PARA EL USUARIO

4.3 CÁLCULO DE COSTES

COSTES PARA EL TITULAR DE LA CARRETERA

Costes Conservación Ordinaria:

Mantenimiento de la carretera en condiciones necesarias de

vialidad, seguridad y comodidad.

Definido como:

1800 €/Km para toda la calzada (Año 1).

3600 €/Km para toda la calzada (Año 8).

Crecimiento Lineal.

4.3 CÁLCULO DE COSTES

COSTES PARA EL TITULAR DE LA CARRETERA

Costes Conservación Extraordinaria (Rehabilitación):

Evaluación mediante presupuesto de actuación:

Importancia Inspección Visual Costes de Fresado (30-35%)

Unidades de Obra de mayor entidad económica

4.3 CÁLCULO DE COSTES

COSTES ORDINARIOS

+

COSTES EXTRAORDINARIOS

COSTES PARA EL TITULAR DE LA CARRETERA

4.3 CÁLCULO DE COSTES

COSTES PARA EL USUARIO

“Módulo de Costes Operativos de Vehículos” HDM-IV

Coeficientes “a”: f(Características Físicas y Mecánicas del

Vehículo, Tipo de vía, Combustible, Lubricantes, Neumáticos)

5. RESULTADOS

• COSTES PARA EL TITULAR DE LA CARRETERA

• COSTES PARA EL USUARIO

5. RESULTADOS

Costes Titular de Carretera (Tramo de ejemplo):

Generalmente Estrategia Óptima: Estrategia Cada 12 años

Aumento de Costes para el Titular de la carretera al dilatar

actuaciones.

5. RESULTADOS

Costes Usuario (Tramo de ejemplo):

Estrategia Óptima: Estrategia cada 7 años.

Aumento de los Costes para el Usuario al dilatar

actuaciones.

5. RESULTADOS

Selección Estrategia Óptima

Estrategia Cada 12 años

AHORRO DEL 15% COSTES PARA EL TITULAR DE LA CARRETERA

SOBRECOSTE DEL 1% PARA EL USUARIO

6. PLANIFICACIÓN

Tabla de Planificación

“Picos” de inversión no son realistas en la situación

económica actual

Necesidad de optimizar más la solución

6. PLANIFICACIÓN

Costes planificados año a año

6. PLANIFICACIÓN

Tabla de Planificación optimizada

Inversiones distribuidas en función de las necesidades

de cada tramo.

“Suavizado” de inversiones anuales

6. PLANIFICACIÓN

Costes planificados año a año optimizados

7. CONCLUSIONES

Gran Importancia de Inspección Visual en

Planificación de Conservación.

Con campañas de Auscultación planificadas y

Trabajo de datos se ha podido determinar la

Estrategia Óptima y evaluar Costes y Ahorro.

Dilatación de rehabilitaciones y Deterioro en las

Infraestructuras NO es económicamente la

SOLUCIÓN ÓPTIMA.

Importancia del USUARIO: Debe formar parte de la

toma de decisiones.

MUCHAS GRACIAS

POR SU ATENCIÓN