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CAPITULO 6
COMPARACION DE ALTERNATIVAS DE CONSERVACION
A continuación se procede a la evaluación de las alternativas de conservación que se
estudiarán en el proyecto. La primera parte de este capitulo, se dedicará a la definición de
las acciones de conservación que integran la alternativa base, ya que, como se vio antes, el
optar por la alternativa base no significa “no hacer nada”. En este caso se incluirán dos
tareas que son realizadas a cualquier tipo de pavimento asfáltico como conservación
mínima: El sellado de grietas y el bacheo.
Una vez definida la alternativa base, se procede a la primera evaluación de alternativas,
que consiste en buscar la mejor opción para lograr la reposición de la capa de desgaste. Para
esto se compararán tres tareas de conservación que son: riego de sello, mortero asfáltico y
microcarpeta .Entre ellas se escogerá la alternativa más conveniente en términos de
conservación y en términos monetarios.
La segunda evaluación de alternativas está enfocada hacia la conservación periódica y se
refiere a la comparación de las siguientes tareas: microcarpeta y sobrecarpeta. Como en el
caso anterior, se evaluarán las opciones y se identificará la alternativa más eficiente.
Finalmente, se realizará un análisis orientado a determinar la factibilidad de la
rehabilitación de los tramos utilizando pavimento de concreto hidráulico, para lo cual se
comparará esta alternativa con una de conservación periódica a base de sobrecarpetas.. La
reconstrucción en concreto es una estándar de mejora que servirá para definir una de las
alternativas, la cual incluirá una conservación programada para pavimentos de concreto
hidráulico que es el sellado de juntas.
Cabe hacer notar que, en la práctica profesional, los estándares de conservación pueden
incluir acciones en los tres rubros anteriores, es decir, reposición de la capa de desgaste,
93
conservación periódica y reconstrucción. Sin embargo, en este caso y a solicitud del
expresa del IMT, se trató de evaluar el comportamiento separado de las distintas tareas
consideradas dentro del HDM-4 para cada uno de estos rubros, a fin de utilizar los
resultados de este análisis como insumo para una mejor formulación de los estándares
definitivos.
Las evaluaciones anteriores se realizarán usando datos obtenidos de mediciones de
campo o fuentes documentales para los siguientes indicadores: IRI, profundidad de roderas,
clima, diseño geométrico y TDPA. Los datos de deflexiones se obtuvieron de números
generados por un algoritmo que toma datos de otras autopistas y genera medidas
aproximadas a la realidad del tramo a evaluar.
Un aspecto muy importante a considerar es la definición de los costos a usar. Ya en
secciones anteriores se había mencionado la diferencia entre los aspectos financieros y
económicos, sin embargo, a continuación se anexan las definiciones usadas por el HDM-4
para los costos financieros y los económicos.
Costos Financieros: Son los precios de mercado de los productos a usar y de las técnicas
empleadas en las tareas de conservación.
Costos Económicos: Son el valor real de los costos de oportunidad de los recursos y son
encontrados al quitar las distorsiones como impuestos, subsidios y otros costos de los
precios de mercado. (ISOHDM Technical Secretariat V3, 2003).En nuestro caso, los costos
económicos se calcularán de manera aproximada quitando a los costos de mercado el
Impuesto al Valor Agregado (IVA), considerando un IVA de 15 %.
94
6.1 Formulación de la Alternativa base para el tramo Km. 32+858 al 43+000, sentido 1
Para la alternativa base se considerarán las siguientes tareas que ya se habían
mencionado: bacheo y sellado de grietas. Estas dos tareas son las más comúnmente
ejecutadas como mantenimiento de rutina de los pavimentos asfálticos.
6.1.1 Sellado de grietas
El sellado de grietas se utiliza para rellenar grietas individuales y prevenir la entrada de
agua o de materiales tales como arena, rocas o deshechos. Esta tarea permite la corrección
de grietas transversales, longitudinales, de reflexión y de bloque. Antes de aplicar el sellado
de grietas éstas deben ser limpiadas de impurezas. El sellado es más efectivo si se aplica
bajo temperaturas moderadas, como puede ser en otoño o primavera y si se efectúa
inmediatamente después de la formación de las grietas.
Figura 6.1 Ejemplo de grietas longitudinales.
95
Figura 6.2 Ejemplo de grietas transversales.
Figura 6.3 Ejemplo de grietas de reflexión.
El HDM-4 incluye una tarea que es el equivalente al sellado de grietas, a la cual denomina
“crack sealing”. En la definición de la alternativa base, los parámetros de esta tarea
quedaron como sigue:
• Tipo de Intervención: Correctiva
• Intervención: Grietas estructurales a lo ancho>=10 % (es decir, aplicar cuando el
agrietamiento estructural alcance el 10% del área del pavimento)
96
• Regularidad máxima: 16 IRI
• Costos Unitarios: Los definidos en la tabla 6.1.
Tabla 6.1 Costos unitarios del sellado de grietas
Acción Costo económico Costo financiero
Sellado de grietas $ 180 por metro cuadrado $ 210 por metro cuadrado
6.1.2 Bacheo
El bacheo es un método común para el tratamiento de áreas con daños localizados. Las
reparaciones pueden ser profundas y extenderse desde la superficie de rodamiento hasta la
subbase, o parciales, las cuales no abarcan toda la profundidad del pavimento existente.
El bacheo profundo es necesario cuando la sección entera del pavimento esta dañada. La
mayoría de las veces, la base o la subbase contienen material en mal estado y éste es el
origen del problema, por lo cual es necesario reparar a profundidad. El material de bacheo
puede ser cualquier mezcla asfáltica en caliente o en frío, como mortero o lechada asfáltica.
Típicamente, las mezclas en caliente son usadas para bacheo permanente y las mezclas en
frío para bacheos temporales o de emergencia.
El procedimiento para bacheo es bien conocido y comprende los siguientes pasos:
1.- Remover el agua y los deshechos del bache.
2.- Dar una forma cuadrada a las orillas del bache, de tal manera que los lados queden
verticales y mantengan una posición adecuada de contacto en todos los lados.
97
3.- Aplicar el material de bacheo en la superficie cuadrada formada en el paso anterior.
4.- Compactar el material vertido partiendo del centro hasta los lados.
En las figuras 6.4 y 6.5 (Fuente: http://training.ce.washington.edu/WSDOT/) se pueden
apreciar los bacheos parciales y los profundos.
Figura 6.4 Ejemplo de bacheo parcial.
Figura 6.5 Ejemplo de bacheo profundo.
98
El HDM-4 incluye una tarea equivalente al bacheo, la cual se denomina “Patching”. Para el
caso analizado, los parámetros de esta tarea se definieron como sigue:
• Tipo de Intervención: Correctiva
• Intervención: Baches >=10 por Km(es decir, aplicar cuando el número de baches
llegue a 10 por kilómetro)
• Regularidad máxima: 16 IRI
• Costos Unitarios: Los de la tabla 6.2.
Tabla 6.2 Costos unitarios del bacheo
Acción Costo económico Costo financiero
Sellado de grietas $ 300 por metro cuadrado $ 345 por metro cuadrado
6.1.3 Análisis de resultados:
A fin de evaluar los efectos de la conservación mínima o de rutina, la alternativa base se
comparó contra una alternativa sin tareas de conservación, es decir, contra la alternativa de,
efectivamente, “no hacer nada”. Como se aprecia en la gráfica de regularidad media por
tramos (figura 6.6), el efecto del mantenimiento de rutina es reducir el deterioro acelerado
del pavimento, aunque este tipo de mantenimiento no evita el aumento sostenido de la
irregularidad, ya que ninguna de las tareas consideradas en la alternativa base corrige este
defecto ni contribuye a elevar la capacidad estructural del pavimento.
Cabe mencionar que estas tareas se incluirán en todos los estándares de las alternativas
por evaluar en los siguientes incisos y no sólo en la alternativa base, ya que se
99
sobreentiende que este mantenimiento debe realizarse siempre por tratarse de un
mantenimiento básico.
Los resultados de la figura 6.6 corresponden a uno de los segmentos que integran el tramo
comprendido entre los cadenamientos 32+858 y 43+000, sentido 1, y se incluyen a manera
de ejemplo, ya que se obtuvieron resultados muy similares para todos los segmentos del
tramo.
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alt1Alternativa base
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.6 Gráfico de regularidad media por tramos para la alternativa base,
segmento 32+858 - 43+000, Sentido 1
6.2 Evaluación de alternativas para la reposición de la capa de desgaste en el tramo
32+858 - 43+000 sentido 1
Esta primera evaluación se hará usando un análisis de proyecto con la alternativa base
anteriormente definida y tres alternativas: riego de sello, microcarpeta y mortero asfáltico.
100
Cada una de las alternativas anteriores se definió a partir de un estándar con el mismo
nombre y éstos, a su vez, incluyen una tarea con las acciones que tiene el programa en su
listado y que simulan el riego de sello, microcarpeta y mortero asfáltico, respectivamente.
Aparte de estas tareas, en cada estándar se incluyen las acciones de conservación de la
alternativa base, es decir, el bacheo y sellado de grietas, que funcionan como
mantenimiento de rutina.
6.2.1 Riego de sello
Un riego de sello es una aplicación ligera de una emulsión asfáltica ligeramente diluida a
la superficie de un pavimento. Los riegos de sello son baratos y pueden proporcionar
flexibilidad a un pavimento existente. Pueden ser útiles para posponer por uno o dos años
máximo la ejecución de una acción de rehabilitación como la construcción de una
sobrecarpeta. El riego de sello es recomendable para carreteras poco transitadas y que se
puedan cerrar por 4 o 6 horas para que la emulsión alcance la resistencia de diseño.
El HDM-4 tiene definida una acción que es igual al riego de sello, es la tarea: ”surface
dressing”. El estándar se elaboró incluyendo dicha tarea con los siguientes parámetros.
• Tipo de Intervención: Correctiva
• Material de capa de rodadura: Doble tratamiento superficial.
• Espesor de nuevo pavimento (espesor de la capa): 25 mm
• Coeficiente de resistencia en estación seca: 0.2 (el usual para este tipo de
tratamientos).
101
• Intervención: Desprendimiento >= 5, Área total dañada>= 5%
• Regularidad máxima: 16 IRI.
En las tablas 6.3 y 6.4 se muestran los costos unitarios asociados con la aplicación de un
riego de sello. Estos datos corresponden a estimaciones del IMT.
Tabla 6.3 Costos unitarios del riego de sello
Acción Costo económico Costo financiero
Riego de sello $ 20 por metro cuadrado $ 23 por metro cuadrado
Tabla 6.4 Costos de trabajos preparatorios:
Acción Costo económico Costo financiero
Bacheo $ 300 por metro cuadrado $ 345 por metro cuadrado
Reparación de bordes $ 420 por metro cuadrado $ 480 por metro cuadrado
Sellado de fisuras $ 180 por metro cuadrado $ 210 por metro cuadrado
6.2.2 Mortero Asfáltico
Una aplicación de mortero asfáltico consiste en la colocación de una mezcla homogénea
de asfalto emulsificado, agua, agregado fino bien graduado y un sellador mineral que tiene
una apariencia cremosa cuando es aplicado. Los morteros asfálticos son usados para
rellenar los defectos existentes en la superficie de un pavimento o también como trabajo
preparatorio de otra acción de conservación. Existen tres graduaciones de agregados básicas
para un mortero asfáltico:
102
Tipo 1 (fino): Este tipo de agregado tiene la graduación mas fina (la mayoría de los tamaños
menores a 2.36 mm), y es usado para rellenar una superficie pequeña de agrietamientos,
dando una protección delgada al pavimento. Algunas veces este tipo de mortero asfáltico es
usado como trabajo preparatorio para una sobrecarpeta y, generalmente, se aplica a
pavimentos con un tráfico bajo.
En las figura 6.7 (http://training.ce.washington.edu/WSDOT/), se muestra el tipo de
agrietamiento que puede corregir un mortero asfáltico
Figura 6.7 Agrietamiento de piel de cocodrilo
Tipo 2 (General): Es más grueso que el tipo 1 y el tamaño máximo es de 6.4 mm. Es usado
para tratar pavimentos con desprendimientos severos. Este tipo es el más común de todos.
En la figura 6.8 (http://training.ce.washington.edu/WSDOT/), se ilustra el desprendimiento
de material en una carpeta.
Figura 6.8 Desprendimiento severo de agregados en un pavimento
103
Tipo 3 (Grueso): Es el que contiene un agregado más grueso y es usado cuando se observan
daños severos en la superficie de rodamiento. Se usa para rellenar depresiones que pueden
acumular agua y hacer que los vehículos puedan patinarse. En la Figura
6.9((http://training.ce.washington.edu/WSDOT/), ) se muestra un caso de este tipo de
depresiones
Figura 6.9 Depresiones a lo largo de la carretera
El HDM-4 contiene una acción de conservación llamada “Slurry Seal”, la cual es el
equivalente del mortero asfáltico. Los parámetros introducidos en la definición de la tarea
son:
• Tipo de Intervención: Correctiva
• Material de capa de rodadura: Doble tratamiento superficial.
• Espesor de nuevo pavimento: 10 mm.
• Coeficiente de resistencia en estación seca: 0.2.
• Intervención: Área total dañada >=5%,
• Regularidad máxima: 16 IRI
• Costos unitarios: Los definidos en la tabla 6.5.
104
Tabla 6.5 Costos unitarios de mortero asfáltico
Acción Costo económico Costo financiero
Mortero asfáltico $20 por metro cuadrado $23 por metro cuadrado
6.2.3 Microcarpetas
Las microcarpetas no incluyen un diseño estructural exhaustivo y generalmente
contribuyen muy poco si no es que nada a la capacidad estructural del pavimento. Las
microcarpetas son generalmente carpetas de 12.5 mm a 40 mm que son usadas para:
• Mejorar la calidad de rodadura.
• Corregir defectos superficiales menores.
• Mejorar las condiciones de seguridad como drenaje y adherencia de los
neumáticos.
• Mejorar la apariencia.
Las microcarpetas pueden variar en su grosor dependiendo de las condiciones de tránsito o
el tipo de uso. En la figura 6.10 se muestra la aplicación de una microcarpeta
Figura 6.10 Colocación de una microcarpeta.
105
El HDM-4 incluye una tarea equivalente a la Microcarpeta, la cual se denomina : Thin
Overlay Para el caso en estudio, sus parámetros quedaron como sigue:
• Tipo de Intervención: Correctiva
• Material de la capa de rodadura: Mezcla Bituminosa
• Espesor del nuevo pavimento: 40 mm
• Coeficiente de resistencia en estación seca: 0.2
• Intervención: IRI>= 3.5
• Regularidad máxima: 16 IRI
• Costos unitarios: Lo indicado en las tablas 6.6 y 6.7.
Tabla 6.6 Costos de la microcarpeta
Acción Costo económico Costo financiero
Microcarpeta $ 42 por metro cuadrado $ 48.3 por metro cuadrado
Tabla 6.7 Costos de los trabajos preparatorios
Acción Costo económico Costo financiero
Bacheo $ 300 por metro cuadrado $ 345 por metro cuadrado
Reparación de bordes $ 420 por metro cuadrado $ 480 por metro cuadrado
6.2.4 Análisis de resultados
En las figuras 6.11 y 6.12 se presentan las gráficas de regularidad media por tramos para
dos de los segmentos en los que se subdividió el tramo 32+858 - 43+000. Para el resto de
los segmentos se obtuvieron resultados muy similares. Como se aprecia en estas gráficas, la
microcarpeta parece ser la opción más conveniente desde el punto de vista técnico, ya que
106
esta acción, además de corregir defectos de la superficie de rodamiento (como el riego de
sello y el mortero asfáltico), disminuye también la irregularidad del pavimento y, con tres
intervenciones a lo largo de 20 años, logra mantener el IRI por debajo de 4
aproximadamente. Este comportamiento de la microcarpeta podría ser engañoso, ya que se
comprobó que el modelo HDM-4 considera un incremento en la capacidad estructural del
pavimento en cada aplicación de la microcarpeta, cosa que en la práctica común no sucede.
Como ya se ha mencionado, en general se asume que las microcarpetas son elementos no
estructurales, y que sólo corrigen defectos superficiales de la capa de rodadura. Sin
embargo, esto sólo se tomará en cuenta para hacer un análisis más profundo de estos
resultados en el futuro y, por el momento, se considerará a la microcarpeta como la mejor
opción entre las 3.
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alternativa baseMicrocarpetaMortero asfalticoRiego de sello
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.11 Gráfico de regularidad media por tramos, segmento 32+858 - 32+978,
sentido 1, aplicando las alternativas de microcarpeta, mortero asfáltico y riego de
sello.
107
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alternativa baseMicrocarpetaMortero asfalticoRiego de sello
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.12 Gráfico de regularidad media por tramos, segmento 38 +250 - 43+000,
sentido 1, aplicando las alternativas de microcarpeta, mortero asfáltico y riego de
sello.
6.2.5 Resumen del análisis económico
En la tabla 6.8 se muestra el resumen de los resultados obtenidos mediante el análisis
económico.
Tabla 6.8 Resumen del análisis económico.
Alternativa VPN (en millones de
pesos)
VPN/Costo TIR
Riego de Sello 10.351 17.406 Sin solución
Mortero asfáltico 148.624 23.030 85.7
Microcarpeta 314.454 47.337 274.0
108
De acuerdo a los indicadores económicos, se detecta una ventaja de la microcarpeta en
todos ellos, por lo que, a reserva de verificar los resultados de la evaluación técnica, es fácil
elegirla como la opción más viable de las tres.
6.3 Evaluación de alternativas para realizar conservación periódica en el tramo
32+858 - 43+000,sentido1
En esta evaluación se trabajarán dos opciones de mantenimiento periódico: Sobrecarpeta
para IRI >= 5 y la ya mencionada microcarpeta para IRI>=3.5. A continuación se incluye
una descripción de la sobrecarpeta y posteriormente los parámetros definidos en el HDM-4
para ella. Los parámetros de la microcarpeta y toda la información referente a ella se
mantuvieron igual que en el caso anterior.
6.3.1 Sobrecarpetas
Las sobrecarpetas se utilizan para aumentar la capacidad estructural de los pavimento,
por lo tanto suelen considerarse como una acción de rehabilitación.
El HDM-4 incluye una tarea equivalente a la sobrecarpeta tradicional, a la cual identifica
como “Overlay Dense-graded Asphal”t y, en esta evaluación, sus parámetros quedaron
como sigue:
• Tipo de Intervención: Correctiva
• Material de la capa de rodadura: Mezcla Bituminosa
• Espesor del nuevo pavimento: 100 mm
• Coeficiente de resistencia en estación seca: 0.2
109
• Intervención: IRI>= 5
• Regularidad máxima: 16 IRI
• Costos Unitarios: Los incluidos en las Tablas 6.9 y 6.10.
Tabla 6.9 Costo de la sobrecarpeta
Acción Costo económico Costo financiero
Sobrecarpeta $ 59.1 por metro cuadrado $ 68 por metro cuadrado
Tabla 6.10 Costos de trabajos preparatorios:
Acción Costo económico Costo financiero
Bacheo $ 300 por metro cuadrado $ 345 por metro cuadrado
Reparación de bordes $ 420 por metro cuadrado $ 480 por metro cuadrado
6.3.2 Análisis de resultados
Al revisar las gráficas de regularidad media por tramos para los segmentos del tramo
32+858 - 43+000, se observó que casi todos ellos tienen el mismo comportamiento. En las
figuras 6.13 y 6.14 se muestran las gráficas obtenidas para dos de los segmentos. La
alternativa de la sobrecarpeta admite una elevación del IRI durante los primeros 6 años ,
antes de que se ejecute la acción, la cual produce una reducción del IRI a un valor menor a
2 en el año 2011. A partir del año siguiente el IRI comienza a incrementarse de nuevo,
aunque de manera más moderada, para llegar a un valor cercano a 4 en el año 2024. La
110
alternativa basada en microcarpetas se aplica desde el principio, por lo que produce valores
de IRI inferiores en los primeros años, para después desarrollarse casi a la par de la
alternativa basada en la sobrecarpeta. La efectividad de la sobrecarpeta, comparada con las
microcarpetas, es notoria, ya que con una sola aplicación logra niveles que la microcarpeta
logra con 2. Al revisar la tabla de estado anual de la carretera para pavimentos bituminosos
(asfálticos), se observa que la sobrecarpeta provoca un aumento significativo de la
capacidad estructural del pavimento (medida con el número estructural) en relación con la
microcarpeta, la cual, de hecho, como se mencionó en el ejercicio anterior, no debería tener
ningún aporte estructural.
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alternativa baseMicrocarpetaSobrecarpeta
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.13 Gráfico de regularidad media por tramos, segmento 38 + 073 - 38+250,
sentido 1, aplicando las alternativas sobrecarpeta y microcarpeta.
111
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alternativa baseMicrocarpetaSobrecarpeta
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.14 Gráfico de regularidad media por tramos, segmento 33 + 920 - 34+260,
sentido 1, aplicando las alternativas de sobrecarpeta y microcarpeta
6.3.3 Análisis económico
En la tabla 6.11 se resumen los resultados del análisis económico de las alternativas de
conservación periódica.
Tabla 6.11 Resumen del análisis económico
Alternativa VPN (en millones de
pesos)
VPN/Costo TIR
Microcarpeta 314.454 47.337 274.0
Sobrecarpeta 275.922 88.657 660
112
Al revisar los indicadores económicos, se encuentra una ventaja de la microcarpeta sobre
la sobrecarpeta en el VPN , sin embargo, en lo que respecta a la relación beneficio/Costo o
VPN/Costo, se ve una clara ventaja de la sobrecarpeta, lo cual significa una mayor eficacia
de la inversión vinculada a esta alternativa. De acuerdo con lo expuesto en capítulos
anteriores en cuanto a la efectividad de los indicadores económicos, se elige a la
sobrecarpeta como la opción más viable.
6.4 Análisis de factibilidad para la rehabilitación del tramo 32+858 - 43+000
utilizando pavimento de concreto hidráulico
Como parte de este análisis se evaluarán dos alternativas. La primera implica la no
sustitución del pavimento asfáltico, y su conservación periódica mediante la colocación de
una sobrecarpeta para IRI >= 5. La segunda se definirá a partir de un estándar de mejora
que consiste justamente en la reconstrucción de pavimentos asfálticos utilizando concreto
hidráulico, y en esta misma alternativa se incluirá un estándar de conservación apropiado
para pavimentos rígidos. La inclusión de este último estándar de conservación se debió a
que, en varias corridas de prueba, pudo observarse que la reconstrucción en concreto
hidráulico producía resultados demasiado favorables en cuestión económica, ya que una vez
aplicado, no se le tenía que dar ningún mantenimiento, siendo que para cualquier
pavimento de concreto hidráulico, se tiene que aplicar periódicamente un sellado de juntas,
como mínimo.
En esta parte es conveniente mencionar que los estándares de trabajo se dividen en dos
tipos: estándares de conservación y estándares de mejora. Hasta el momento se han
utilizado solamente estándares de conservación. La diferencia entre las dos es que los
estándares de mejora conllevan una modificación de la estructura del pavimento, es decir,
113
que no sólo afectan las condiciones de la capa de rodadura, sino que pueden modificar la
base, subbase, etc, o incluso proponer un nuevo trazo de la carretera.
En este caso se aplicará una sobrecarpeta de concreto hidráulico con juntas. Este es el
tipo de carpeta hidráulica más utilizada, ya que la existencia de las juntas permite controlar
las deformaciones del pavimento ante los esfuerzos de contracción/expansión sin necesidad
de utilizar concreto armado, el cual evidentemente resultaría más costoso. Cabe mencionar,
sin embargo, que en la mayoría de los pavimentos de concreto hidráulico con juntas se
colocan entre las mismas unas barras de acero conocidas como “pasajuntas”, las cuales
tienen como función asegurar la adecuada transferencia de carga entre las losas que se
forman al ranurar el concreto.
A continuación se presentan las características de la alternativa de reconstrucción y
conservación para concreto hidráulico.
6.4.1 Rehabilitación con sobrecarpeta de concreto hidráulico
Una sobrecarpeta de concreto hidráulico en un pavimento asfáltico es una alternativa de
rehabilitación relativamente nueva y viable para pavimentos flexibles. El pavimento
sobreencarpetado ofrece un grosor razonable, es duradero y por consecuencia tiene una
capacidad estructural muy aceptable. Aunque existen algunos riesgos, como la falta de
soporte para la nueva capa de rodadura, las sobrecarpetas de concreto hidráulico son muy
efectivas en casi todas las aplicaciones. En los Estados Unidos, se han usado con éxito en
carreteras interestatales, carreteras estatales, aeropuertos, etc. Existen dos tipos de
reconstrucciones con concreto hidráulico: sobrecarpetas no adheridas y adheridas.
114
Sobrecarpetas no adheridas: Este tipo de sobrecarpeta no tiene ningún vínculo con la
carpeta anterior. Como no hay ningún material o estructura que lo una a la nueva
sobrecarpeta, el pavimento existente funcionará solamente como una base de la nueva capa
de concreto. Por lo general la sobrecarpeta es desplantada directamente sobre la superficie
de la carpeta asfáltica, después de haber removido y limpiado la superficie. Normalmente,
la nueva carpeta trabaja en forma adecuada si los baches no son mayores a dos pulgadas, de
lo contrario, se sugiere rellenarlos o taparlos.
La ventaja más apreciable de la sobrecarpeta de concreto hidráulico no adherida, es que
requiere una mínima preparación de la superficie. De cualquier manera, el grosor mínimo
de una sobrecarpeta es de 125-175 mm, el cual es recomendado según las normas de la
Guía AASHTO 1993.
Sobrecarpetas adheridas: Este tipo de sobrecarpetas se adhieren intencionalmente al
pavimento asfáltico existente con un mortero asfáltico o una lechada, para crear una sección
homogénea. La sección homogeneizada actúa como una sola capa que es más gruesa que la
sola sobrecarpeta, y por lo tanto reduce los esfuerzos de tensión hasta en ½ de los esfuerzos
en las orillas y ¼ de los esfuerzos en las esquinas. Los espesores van de 50 mm a 175 mm ,
pero pueden ser mayores para carreteras con altos volúmenes de tránsito. Las carpetas con
espesores de entre 50 mm ya 100 mm son llamadas ultradelgados. La principal ventaja de
las sobrecarpetas adheridas, es que pueden ser más delgadas que las sobrecarpetas no
adheridas, por el comportamiento anteriormente descrito. En las figuras 6.15, 6.16 y 6.17
(http://training.ce.washington.edu/WSDOT/), se muestran ejemplos de este tipo de
acciones de conservación.
115
Figura 6.15 Foto de sobrecarpeta no adherida.
Figura 6.16 Pavimento con juntas a 3.7m
Figura 6.17 Pavimento con juntas a cada 1.2 m.
116
El HDM-4 se incluye una tarea en los estándares de mejora para pavimentos asfálticos
llamada “Upgrading”. Los siguientes datos son los que se consideraron para la creación del
estándar.
Datos generales
• Tipo de capa de rodadura: Bituminosa (asfáltica)
• Tipo de mejora: “Upgrading”.
• Duración: 1 año.
• Tipo de intervención: Programada.
Diseño
• Tipo de tráfico: Four lane road.
• Tipo de carretera: Primary or trunk.
• Nuevo tipo de pavimento: JPCP con pasadores (Jointed Plain Concrete).
• Factor de ajuste de longitud: 1
• Incremento en anchura: 0m.
• Numero de carriles adicionales: 0.
Intervención
• Programación: Empezar en el año 2005.
Pavimento
• Espesor: 210 mm.
• Tipo de base: Estabilizada con asfalto Es una modelación aproximada, ya que el
HDM-4 no incluye la opción de que la base sea un pavimento asfáltico existente.
• Espesor : 100 mm.
117
• Módulo: 20000 MPa.
• Permeable: No.
• Tipo de explanada (subrasante): Granular.
• K,(módulo de reacción de la subrasante): 54 MPa/m.
En la tabla 6.12 se presentan los costos de la rehabilitación del pavimento con concreto
hidráulico, los cuales también fueron proporcionados por el IMT.
Tabla 6.12 Costo de la rehabilitación concreto
Acción Costo económico Costo financiero
Reconstrucción en concreto $ 9,000,000 por km $ 10,350,000 por Km
6.4.2 Sellado de juntas
El sellado de juntas es una acción básica de conservación para pavimentos de concreto ,
y se debe de realizar de manera periódica. En este caso el pavimento esta diseñado con
juntas, que como se había dicho antes, permiten la correcta transmisión de cargas Los
materiales de sellado se utilizan para rellenar las juntas y grietas con el objeto de prevenir la
entrada de agua o de otras sustancias no compresibles .La mayoría de los sellos de los
pavimentos rígidos se colocan durante la construcción, sin embargo, tienen una vida
limitada. Un sello asfáltico vertido en caliente puede durar entre 3 y 5 años si su aplicación
fue adecuada. Los sellos de silicón se comportan bien por periodos de 10 años en carreteras
y los sellos compresibles pueden durar entre 15 y 20 años.
En las figuras 6.18 y 6.19(se muestran fotografías del sellado de juntas.
118
Figura 6.18 Sellado de juntas.
Figura 6.19 Sellado de juntas (acercamiento).
El HDM- contiene una acción que simula el sellado de juntas a la que denomina “Joint
Sealing”. Se encuentra entre los estándares de conservación para pavimentos de hormigón
(concreto hidráulico). Los parámetros para la creación del estándar relativo a la reposición
del sello fueron los siguientes:
119
• Tipo de Intervención: Programada
• Material de la capa de rodadura: Hormigón
• Intervención: 1 año.
• Regularidad máxima: 16 IRI
• Costos Unitarios: Los de la tabla 6.13.
Tabla 6.13 Costo del sellado de juntas
Acción Costo económico Costo financiero
Sellado de juntas $ 200 por metro cuadrado $ 230 por metro cuadrado
6.4.3 Análisis de resultados
Nuevamente, se obtuvieron resultados muy similares para los diferentes segmentos en los
que se dividió el tramo. Por lo que se refiere a la irregularidad, en las figuras 6.20 y 6.21 se
muestran los gráficos de regularidad media por tramos que corresponden a los segmentos
38+073 - 38+250 y 38+858 - 38+978. En estos gráficos se puede observar un
comportamiento sobresaliente de la rehabilitación con concreto hidráulico, pues a partir del
año de la ejecución de esta acción y con el mantenimiento considerado, el IRI se sostiene
con muy poca variación hasta el final del año 2024. Para el segmento 38+073 - 38+25, los
valores de IRI obtenidos para la rehabilitación en concreto hidráulico mantienen valores de
IRI que van desde el 2.5 obtenido a partir de su construcción hasta un 3.9 al final del año
2024 , lo cual nos muestra un comportamiento bastante aceptable para un periodo tan largo.
En el caso de la alternativa de conservación del pavimento existente a base de
sobrecarpetas, se observa un mejor comportamiento del pavimento a partir del año en que
120
se aplica la acción (año 2012) , siendo necesaria una sola intervención de esta tarea y con
un costo mas bajo que la reconstrucción con concreto hidraulico. Desde el punto de vista
técnico, la sobrecarpeta parece ser una mejor opción, ya que las dos alternativas requieren
una sola aplicación y la sobrecarpeta mantiene un mejor nivel de servicio por 12 años, al
mismo tiempo que es una opción mas barata.
Se hace notar que, en el tramo 32+858 al - 43+000, existen segmentos como el ilustrado
en la figura 6.21 (38+858 - 38+978) para los cuales la alternativa de rehabilitación con
concreto hidráulico podría no haberse considerado, ya que tienen un valor inicial de IRI
muy bajo (aproximadamente 2.5 para este segmento). Sin embargo, aún en estos casos, se
observó un comportamiento similar de las alternativas analizadas, tanto en el aspecto
técnico como en el económico.
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alternativa baseReconstrucci=n enconcretoSobrecarpeta
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.20 Gráfico de regularidad media por tramos, segmento 38+073 - 38+250,
sentido 1, evaluación de la rehabilitación con concreto.
121
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alternativa baseReconstrucci=n enconcretoSobrecarpeta
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.21 Gráfico de regularidad media por tramos, segmento 38+858 - 38+978,
sentido 1, evaluación de la rehabilitación con concreto.
6.4.4 Análisis económico La tabla 6.14 contiene los resultados del análisis económico de estas alternativas en el
tramo 32+858 al - 43+000.
Tabla 6.14 Resumen del análisis económico
Alternativa VPN (en millones de
pesos)
VPN/Costo TIR
Sobrecarpeta 275.922 39.412 660.0
Rehabilitación con
concreto hidráulico
572.812 4.389 59.9
122
La decisión a tomar en este caso no es sencilla ya que, el VPN generado por la
alternativa de rehabilitación con concreto resulta más de 100% mayor con respecto al de la
alternativa de mantener el pavimento asfáltico. Sin embargo, la relación beneficio/costo
refleja una ventaja de 10 veces a favor de la conservación basada en sobrecarpetas. Esto se
puede explicar en parte por la diferencia de costos de las acciones, y en segundo, por la
efectividad de la sobrecarpeta reflejada en el IRI, a partir del año 2012. Si el estándar de las
sobrecarpetas se hubiera definido con un criterio de intervención más exigente (IRI < 5), la
primera sobrecarpeta se habría aplicado a una edad mas temprana, eliminando la ventaja de
la reconstrucción durante los primeros años, y aunque la sobrecarpeta se hubiera aplicado 2
veces, habría sido más económica y al mismo tiempo más efectiva.
Con todo lo anterior se decide que la opción mas conveniente es la sobrecarpeta .
6.5 Alternativa base para el tramo Km 106+000 al 116+000, Sentido 1
6.5.1 Resultados de la aplicación de la alternativa
La alternativa base de este tramo, contiene los mismos estándares de conservación que la
del tramo anterior y, por ende, genera un comportamiento de IRI muy parecido,
caracterizado por un crecimiento sostenido y sin cambios bruscos (figura 6.22). Lo único
que varía en este caso es el uso de una red de carreteras distinta, que ahora se refiere al
tramo 106+000 - 116+000 , el cual, como se verá en el reconocimiento visual, presenta
condiciones mas desfavorables en todos los aspectos.
123
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alt1Alternativa base
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.22 Gráfico de regularidad media por tramos para la alternativa base,
segmento 106+000 – 107+000.
6.5.2 Variación del tiempo de intervención para bacheo. Una prueba extra para el estándar de bacheo, consistió en la variación del tiempo de
intervención para esta acción en un tramo de carretera. En este caso no se modifica
propiamente el estándar de bacheo, sino un parámetro incluido en las características de la
red de carreteras.
Puesto que el tiempo de intervención para bacheo se define en las redes de carreteras, se
crearon tramos de prueba similares a los segmentos que definen el tramo 106+000 –
116+000, variando el tiempo de intervención .Los tramos de prueba definidos fueron P1 S1
Km. 106+000 al 107+000 y P1 S1 Km. 107+000 al 108+000, con un tiempo de
intervención de 6 meses; P2 S1 Km. 106+000 al 107+000 y P2 S1 Km. 107+000 al
124
108+000, con un tiempo de intervención de 4 meses, y así sucesivamente hasta llegar al
tramo P6 S1 Km. 106+000 al 107+000 y el P6 S1 Km. 107+000 al 108+000 con un periodo
de intervención menor a dos semanas. Se aplicaron dos estándares mínimos de
conservación que ya se encontraban en la base de datos del programa, y que incluyen un
riego de sello junto con un sellado de grietas. La descripción detallada de dichos estándares
no se incluirá en este apartado, pues no es el objetivo del mismo, sino que simplemente se
reportarán los resultados de las evaluaciones.
Hay que hacer notar que se tuvieron que elaborar nuevos segmentos y no nuevos
estándares, ya que el tiempo de intervención es una característica de la red de carreteras, por
lo menos de acuerdo con el HDM-4, y no una característica de las tareas de conservación.
Resultados
Después de analizar el tiempo de aparición de los baches, se notó que la variación del
tiempo de intervención no influye en el tiempo de aparición de los mismos, y que sólo se
alcanza a disminuir el número de baches, sin embargo, el año de aparición es muy similar
en todos los casos. Por lo tanto, la variación del tiempo de aplicación sólo genera un factor
de reducción en el número de baches que se producen.
6.6 Evaluación de alternativas para la reposición de la capa de desgaste en el tramo
106+000 - 116+000 Sentido 1
Los estándares de conservación de esta evaluación de alternativas son los mismos que se
utilizaron en el apartado 6.2 de este trabajo, ya que lo único que cambia es la red de
carreteras usada. Se procede entonces al análisis de resultados.
125
6.6.1 Análisis de resultados
Esta evaluación produce resultados muy similares a los de la evaluación 6.2 . El mortero
asfáltico desarrolla valores de IRI igualmente entre 5 y 8, y se aplica cada 2 años
aproximadamente. Sin embargo, el IRI crece gradualmente, y el deterioro estructural del
pavimento es inevitable. Por otro lado, la microcarpeta se comporta de manera muy
parecida a la evaluación del apartado 6.2. El riego de sello muestra un comportamiento muy
similar al de la alternativa base. Nuevamente, se obtuvieron resultados muy similares para
todos los segmentos del tramo, como puede apreciarse en las gráficas de las figuras 6.23 y
6.24.
Figura 6.23 Gráfico de regularidad media por tramos, segmento 107+000 - 108+200,
sentido 1, aplicando las alternativas de microcarpeta, mortero asfáltico y riego de
sello.
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alternativa baseMicrocarpetaIRI>=3.5Mortero asfÓlticoRiego de sello
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
126
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alternativa baseMicrocarpetaIRI>=3.5Mortero asfÓlticoRiego de sello
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.24 Gráfico de regularidad media por tramos, segmento 108+280 - 109+000,
sentido 1, aplicando las alternativas de microcarpeta, mortero asfáltico y riego de
sello.
6.6.2 Análisis económico
En la tabla 6.15 se concentran los resultados del análisis económico realizado para este
caso.
Tabla 6.15 Resumen del análisis económico
Alternativa VPN (en millones de
pesos)
VPN/Costo TIR
Riego de sello 0 0 Sin solución
Mortero asfáltico 180.280 28.916 96.2
Microcarpeta 390.763 41.700 379.3
127
De acuerdo a los resultados, la microcarpeta es la mejor opción en todos los aspectos. Por
lo que se elegirá esta opción como la más adecuada, reiterando que, en estudios posteriores,
será necesario profundizar en las consideraciones utilizadas por el HDM-4 para modelar
este tipo de acciones.
6.7 Evaluación de alternativas para realizar conservación periódica en el tramo
106+000 - 116+000 , Sentido 1
6.7.1 Análisis de resultados
En esta evaluación, se tuvo cierta dificultad para identificar la mejor opción desde el punto
de vista técnico al consultar los gáaficos de regularidad media por tramos. Como en este
tramo los valores de IRI son más altos que en el tramo anterior, prácticamente ambas
acciones se aplican en los primeros años. Con referencia a las figuras 6.25 y 6.26, la
alternativa de la sobrecarpeta genera mejores valores de IRI en los 8 años posteriores a la
primera aplicación, sin embargo, luego viene un periodo de ventaja de la microcarpeta
producida por una tercera aplicación, ya que la sobrecarpeta sólo ha sido aplicada una vez.
La sobrecarpeta es una mejor alternativa a lo largo de 9 años aproximadamente y es
aplicada en 2 ocasiones a lo largo de 20 años. Como conclusión se podría decir que las
sobrecarpetas generan mejores resultados desde el punto de vista técnico, o sea una mayor
eficacia cuando se aplica periódicamente, y en este caso esto se produce gracias a los
elevados valores iniciales de IRI en el tramo.
128
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alternativa baseMicrocarpetaIRI>=3.5Sobrecarpeta IRI>=5
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.25 Gráfico de regularidad media por tramos, segmento 106+000 - 107+000,
sentido 1, aplicando las opciones de sobrecarpeta y microcarpeta.
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alternativa baseMicrocarpetaIRI>=3.5Sobrecarpeta IRI>=5
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.26 Gráfico de regularidad media por tramos, segmento108+200 - 108+280,
sentido 1, aplicando las alternativas de sobrecarpeta y microcarpeta.
129
6.7.2 Análisis económico
La tabla 6.16 resume los resultados del análisis económico
Tabla 6.16 Resumen del análisis económico.
Alternativa VPN (en millones de
pesos)
VPN/Costo TIR
Microcarpeta 390.763 41.700 379.3
Sobrecarpeta 376.473 43.488 342.4
Después de observar los indicadores económicos y las gráficas de evolución del IRI, se
concluye que este caso de análisis resulta el más complicado para la selección de la mejor
alternativa de conservación. En el VPN, la microcarpeta presenta una ligera ventaja con
respecto a la sobrecarpeta, y en la relación VPN/Costo la sobrecarpeta presenta una ventaja
igualmente pequeña. Lo que quiere decir que en cuestión de rentabilidad ambas opciones
son muy similares. El único factor a resaltar para tomar la decisión, es lo que se había
comentado anteriormente acerca del incremento en el número estructural que el HDM-4
considera para los pavimentos tratados con microcarpetas. Con la experiencia que se tiene
acerca de los comportamientos de las sobrecarpetas y las microcarpetas, se elige entonces la
opción de sobrecarpeta , pues el mejoramiento estructural del pavimento gracias a la
microcarpeta es mas bajo de lo que considera el programa y, teniendo esto en cuenta , los
costos de los usuarios no se reducirían en los montos calculados por el programa, por lo que
el beneficio económico seria menor, y finalmente, lo anterior se podría ver reflejado en
todos los indicadores . Por lo tanto se elige a la sobrecarpeta como la mejor alternativa de
conservación.
130
6.8 Análisis de factibilidad para la rehabilitación del tramo 106+8000 - 116+000
utilizando pavimento de concreto hidráulico.
6.8.1 Análisis de resultados
En esta evaluación se da un comportamiento parecido al del caso anterior. Dado
el elevado IRI inicial, y de acuerdo con los gráficos de regularidad mostrados en las
figuras 6.27 y 6.28, la sobrecarpeta se aplica al inicio del segundo año, y genera valores de
IRI inferiores a los producidos por la rehabilitación en concreto, durante 11
años aproximadamente. Al final del año 2022 se realiza una segunda intervención con
sobrecarpeta, sin embargo, se sabe la diferencia de costos entre una y otra alternativa y
lo poco que afecta esto en los costos finales. Esto podría arrojar resultados satisfactorios
de la sobrecarpeta al final del análisis, lo cual, sin embargo, se juzgará al revisar los
indicadores económicos correspondientes.
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alternativa baseReconstrucci=n enconcretoSobrecarpetaIRI>=5
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.27 Gráfico de regularidad media por tramos, segmento 108+200 - 108+280,
sentido 1, evaluación de la rehabilitación con concreto.
131
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Alternativa baseReconstrucci=n enconcretoSobrecarpetaIRI>=5
Año
Reg
ular
idad
Med
ia (m
/km
)
Figura 6.28 Gráfico de regularidad media por tramos, segmento 109+000 - 116+000,
sentido 1, evaluación de la rehabilitación con concreto.
6.8.2 Análisis económico
En la tabla 6.17 se presenta el resumen de los resultados del análisis económico.
Tabla 6.17 Resumen del análisis económico
Alternativa VPN (en millones de
pesos)
VPN/Costo TIR
Rehabilitación con
concreto hidráulico
298.442 2.319 32.4
Sobrecarpeta 376.473 43.488 342.4
Finalmente, como se anticipaba en el análisis de las gráficas de IRI, se aprecia en los
indicadores económicos una clara ventaja de la sobrecarpeta sobre la rehabilitación con
132
concreto, y aunque esto no se esperaba como resultado final, se considerará a la
sobrecarpeta como la opción más conveniente.
6.9 Fotografías del reconocimiento visual hecho en los tramos 32+858 -
43+000 y 106+000 - 116+000.
A continuación se incluyen las imágenes obtenidas durante el reconocimiento visual
hecho a los tramos, las cuales ayudaron en el proceso de segmentación de los mismos y en
la mejor valoración del estado del pavimento.
Las fotografías se obtuvieron con la cooperación del Ing. Roberto Hernández , quien
trabaja en el Instituto Mexicano del Transporte, y que colaboró en gran medida para
obtener las fotografías mas representativas y que aportaran mayor información acerca de
los tramos.
Figura 6.29 Fotografía del tramo 32+858 - 43+000, sentido 1.
133
Figura 6.30 Fotografía del tramo 32+858 - 43+000, sentido 1.
Figura 6.31 Fotografía del tramo 32+858 - 43+000, sentido 1.
134
Figura 6.32 Fotografía del tramo 32+858 - 43+000, sentido 1.
Figura 6.33 Fotografía del tramo 32+858 - 43+000, sentido 1.
135
Figura 6.34 Fotografía del tramo 32+858 - 43+000, sentido 1.
Figura 6.35 Fotografía del tramo 106+000 - 116+000, sentido 1.
136
Figura 6.36 Fotografía del tramo 106+000 - 116+000, sentido 1.
Figura 6.37 Fotografía del tramo 106+000 - 116+000, sentido 1
137
Figura 6.38 Fotografía del tramo 106+000 - 116+000, sentido 1
Figura 6.39 Fotografía del tramo 106+000 - 116+000, sentido 1
138
Figura 6.40 Fotografía del tramo 106+000 - 116+000, sentido 1
139
