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SISTEMA DE GESTION Y EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS
ING. ELVA BENGOA PEREZ
GERENTE TECNICO Y DE OPERACIONES APSA SUCURSAL DE PERÚ
Contenido de la Presentación
1. Introducción a la Gestión de Pavimentos
2. Auscultación de Pavimentos
3. Predicción del Comportamiento de Pavimentos
4. Evaluación de Alternativas de Intervención
1. Introducción a la Gestión de Pavimentos
• Conceptos Básicos – Elementos Viales
• Definición de Niveles de Servicio
• Gestión de Pavimentos
Elementos Viales
Conjunto de componentes físicos de la vía, tales como pavimento, bermas,
cunetas, obras de drenaje, elementos de seguridad vial, etc
Sección transversal típica para carretera con una calzada de dos carriles, en poblaciones rurales Fuente: MTC, Manual de Carreteras, Diseño Geométrico, 2018
Valor del Patrimonio Vial
Es en torno al pavimento que se generan y asocian los mayores costos. Entre
un 70 – 80% del costo de la infraestructura vial está asociada al pavimento,
AASHTO, “Transportation Asset Management Guide”, 2002
Distribución Porcentual del Valor Actual de la Red en sus Diferentes Elementos (TNM, 2005Fuente: TNM, 2005
79.68%
0.07%
0.52% 1.81%11.24% 4.53%
2.14%
Calzada y Estruct. Pav imento Drenaje Longitudinal
Drenaje Transv ersal Obras de Arte
Otras Estructuras Seguridad y Señ.Horizontal
Señalización Vertical
Niveles de Servicio
✓Indicadores que califican y cuantifican el estado de servicio de una vía
✓Se utilizan como límites admisibles hasta los cuales pueden evolucionar su
condición superficial, funcional, estructural, y de seguridad.
✓Los indicadores son propios a cada vía y varían de acuerdo a factores
técnicos y económicos dentro de un esquema general de satisfacción del
usuario (comodidad, oportunidad, seguridad y economía) y rentabilidad de
los recursos disponibles.
Contratos por Niveles de Servicio
✓Actividades de Conservación Rutinaria
✓Actividades de Conservación Periódica
✓Obras fuera de programa y/o emergencias
✓Duración: Tiempo de contrato con Componente de Nivel de Servicio
.
Co
nd
ició
n d
el P
avim
en
to Mantenimiento Preventivo ($)
Recapado ($$)
Reconstrucción ($$$-$$$$)
Reducción de Gasto en
Recapado/Reconstrucción
Años (Tráfico) Fuente: Pavement Management System, Peter Sebaaly, PROVIAL 2016
Sistema de Gestión de Infraestructura Vial
Herramienta Analítica para la evaluación técnica y económica de:
✓Inversiones en construcción y conservación de infraestructura
✓Políticas de precios y regulación
Objetivo Principal:
✓Utiliza información confiable y criterios de decisión dentro de una
estructura organizada para la elaboración de un Programa de
Infraestructura rentable.
Sistema de Gestión de Pavimentos
Es una herramienta analítica que permite tomar mejores decisiones, técnicas
y económicas, para el mantenimiento , rehabilitación y reconstrucción del
Pavimento
Fuente: Pavement Management System, PMS, Hudson
Sistema de Gestión de Pavimentos
Gestión de Pavimentos
Equipo Especialista
- Ingenieros PMS
- Ingenieros
- Técnicos
Base de Datos
- Inventarios
- Indices de Condición
- Mediciones
Seleccionar Mejor Alternativa
para cada Tramo
Principal Objetivo: Utilizar información confiable y criterios de decisión
dentro de una estructura organizada, para producir un programa de
infraestructura rentable
Gestión de Pavimentos
Daños en Pavimento
- Tipos
- Severidad
- Causas
Intervención
- Mantenimiento Preventivo
- Recapado
- Reconstrucción
Seleccionar Mejor Alternativa
para cada Tramo
Sistema de Gestión de Pavimentos
Principal Objetivo: Utilizar información confiable y criterios de decisión
dentro de una estructura organizada, para producir un programa de
infraestructura rentable
Limitaciones
✓Requisitos de cumplimiento niveles de servicio (vacíos contractuales,
manejo estadístico de la medición, parámetros de acuerdo al tipo de vía
evaluada, otros)
Sistema de Gestión de Pavimentos
Limitaciones
✓Incertidumbre en la definición de qué hacer, cuándo y dónde (estructura
continua) - Protocolos de Medición – Caracterizar el Comportamiento
Sistema de Gestión de Pavimentos
Limitaciones
✓Modelar el efecto de varias actividades de mantenimiento que se van
realizando en el pavimento
Sistema de Gestión de Pavimentos
Limitaciones
✓El éxito de la Gestión depende de la correcta identificación del niveles
Sistema de Gestión de Pavimentos
Fuente: Congreso Internacional HDM-4 2017, Mauricio Salgado
Planteamiento Original PMS
Datos Modelos Comportamiento Deterioros
Tráfico
Costos
Criterios de
Decisión
Alternativas de
Intervención
Fricción
Implementación
Fuente: Progress Assessment of PMS, Hudson R. and Hass R. , ICMPA 2011
2. Auscultación de Pavimentos
• Evaluación Estructural • Evaluación Funcional• Definición de Sectores Homogéneos• Integración de la Información
Evaluación Estructural
✓Técnica que proporciona un conocimiento detallado del estado de los
pavimentos: Se evalúa la capacidad de soporte y parámetros de resistencia
de las diversas capas, su integridad física y estructural
✓Permite estimar el número de solicitaciones de tránsito que la estructura
de pavimento admitirá antes de producirse la falla
✓Monitoreo de su comportamiento a través del tiempo y programar el
mantenimiento a través de Ensayos Destructivos y No Destructivos
Evaluación con Deflectómetro de Impacto
✓Realiza ensayos no destructivos – Evaluación in-situ
✓Aplica una carga controlada y de magnitud variable que simula el paso de un
vehículo (ASTM D4694 y 4695)
✓Mide deflexiones absolutas (cuenco de deflexiones), obtiene el valor de MR
de la subrasante y de todas las capas (retroanálisis, AASHTO 93; ASTMD 5858)
Evaluación Deflectómetro de Impacto Liviano
Aplicación Evaluación Estructural
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
0+00
0
1+00
0
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0
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0
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0
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0
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0
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00
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00
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00
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28+0
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29+0
00
30+0
00
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32+0
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33+0
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34+0
00
35+0
00
36+0
00
37+0
00
38+0
00
39+0
00
40+0
00
41+0
00
42+0
00
43+0
00
44+0
00
45+0
00
46+0
00
Defle
xion
Máx
ima,
µm
Punto Kilométrico [Km]
km 0+000 a 46+000 Deflexiones Iniciales
2015
2016
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
0+00
0
1+00
0
2+00
0
3+00
0
4+00
0
5+00
0
6+00
0
7+00
0
8+00
0
9+00
0
10+0
00
11+0
00
12+0
00
13+0
00
14+0
00
15+0
00
16+0
00
17+0
00
18+0
00
19+0
00
20+0
00
21+0
00
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00
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00
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00
25+0
00
26+0
00
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00
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00
29+0
00
30+0
00
31+0
00
32+0
00
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00
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00
35+0
00
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00
39+0
00
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00
41+0
00
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00
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00
44+0
00
45+0
00
46+0
00
MR
retr
oaná
lisis
(MPa
)
Punto Kilométrico [Km]
km 0+000 - km 46+000
Inicial20152016MR Promedio InicialMR Promedio 2015
Seguimiento en el Tiempo de Capacidad Estructural
Evaluación Funcional
✓La condición Funcional se asocia únicamente con las características
superficiales del pavimento. Aunque una estructura colapsada
estructuralmente inducirá también problemas funcionales y por lo general
de mayor severidad.
✓Complementa a la evaluación estructural (ambas evaluaciones determinan
la calidad del pavimento), esta evaluación determina el grado de confort y
seguridad que el pavimento proporciona al usuario
Inspección Visual de Daños
✓Es una técnica que proporciona el conocimiento detallado del estado de
los pavimentos.
✓Permite efectuar el monitoreo de su comportamiento a través del tiempo
(se complementa con mediciones no destructivas y destructivas).
✓Permite programar el mantenimiento de los pavimentos de una forma
racional y más económica.
Detección y Registro de Daños
✓Manual, con cuadrillas de Inspección (tiempo, sesgo del inspector; uso de
dispositivos electrónicos, GPS)
Croquis de Auscultación Pavimento de Concreto, Metodología SHRP
Detección y Registro de Fallas
✓Automatizada con Video o Fotografías de Alta Resolución de la Superficie
del Pavimento. Incorpora cierto grado de automatización en la captura y/o
análisis de datos. Alto rendimiento.
Laser Crack Measurement System (LCMS), www.pavemetrics.com
Detección y Registro de Daños
Aplicación Registro de Daños
Registro de Evaluación PCI (Pavement Condition Index)
Evaluación Funcional – Medición de IRI
✓El IRI (Índice de Rugosidad Internacional) es un indicador estadístico de la
irregularidad superficial del pavimento, representa la diferencia entre el
perfil longitudinal teórico (IRI=0) y el perfil longitudinal real existente.
✓Resume matemáticamente el perfil longitudinal de la superficie del
camino en una huella, representando las vibraciones inducidas por la
rugosidad del camino en un auto de pasajeros típico
Evaluación Funcional – Medición de IRI
✓Se emplea un modelo matemático que simula la suspensión y masas de
un vehículo tipo, circulando por un tramo de una vía a una velocidad
determinada (Quarter Car Simulation). Mido el perfil y calculo el IRI
Esquema de Modelo de Medición del IRI (Ref. Sayers M. and Karamihas, S. 1998)
Equipo para la Medición del IRI
Clase Equipo
Clase I: Perfilómetros de Precisión
Perfilómetros Láser montados en vehículos
Perfilómetros manuales (por ejemplo TRL beam, Face Dipstick/ROMDAS Z-250, ARRB Walking Profiler)
Clase II: Otros tipo de Perfilómetros (medición de perfil de menor precisión)
Perfilógrafos, perfilómetros ópticos e inerciales. Acelerómetros verticales
Clase III: Para estimar IRI mediante ecuaciones de correlación
Roadmaster, ROMDAS, Roughmeter, integrador de irregularidades TRL
Clase IV: Para estimar IRI mediante índices subjetivos
Sistemas de clasificación de códigos clave, inspección visual
ASTM E 950
Aplicación - Medición del IRI
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
0+00
02+
000
4+00
06+
000
8+00
010
+000
12+0
0014
+000
16+0
0018
+000
20+0
0022
+000
24+0
0026
+000
28+0
0030
+000
32+0
0034
+000
36+0
0038
+000
40+0
0042
+000
44+0
0046
+000
48+0
0050
+000
52+0
0054
+000
56+0
0058
+000
60+0
0062
+000
64+0
0066
+000
68+0
0070
+000
72+0
0074
+000
76+0
0078
+000
80+0
0082
+000
84+0
0086
+000
88+0
0090
+000
92+0
0094
+000
96+0
0098
+000
100+
000
102+
000
104+
000
106+
000
108+
000
110+
000
112+
000
114+
000
116+
000
118+
000
120+
000
122+
000
124+
000
126+
000
128+
000
130+
000
132+
000
134+
000
136+
000
138+
000
140+
000
IRI m
/km
PROGRESIVA Km 000+000 - Km 139+350
DV. CERRO DE PASCO - HUÁNUCO - TINGO MARÍA - EMP. PE-5N (PUENTE PUMAHUASI)TRAMO II: KM 000+000 - KM 139+350 - FAJA 3
IRI 2015 IRI Admisible Carpeta IRI Admisible Sello IRI Promedio IRI 2014
Integración de la Información
✓Sistema Integrado de Relevamiento
Sistema de relevamiento, Hawkeye Systems, ARRB, www.arrb.com.au
Integración de la Información
Sistema de relevamiento, Hawkeye Systems, ARRB, www.arrb.com.au
3. Predicción del Comportamiento de Pavimentos
• Modelos de predicción
Fuente: Curso Diseño y Evaluación de Pavimentos, Guillermo Thenoux
Modelos de Predicción
✓Son expresiones matemáticas que predicen el estado del pavimento en el
tiempo y los efectos del mantenimiento (Guía de Diseño MEPDG AASHTO
2008)
✓Surgen a partir de desarrollos empíricos y/o mecanicistas
Desarrollos Empíricos:
✓Base de datos real
✓Gran cantidad de información
✓No es aplicable a pavimentos en condiciones diferentes
Modelos de Predicción
Desarrollos Mecanicistas:
✓Datos de pavimentos existentes más caracterización de cada una de las capas del
pavimento
✓Conceptos mecanicistas, tensiones y deformaciones críticas
Policies to Extend the Life of Road Assets, ITF Research Reports 2018
Metodología de Calibración
✓Obtener modelos de predicción
ajustados, realistas
✓Variables incidentes:
• Clima
• Tipo y forma de carga
• Materiales
• Técnicas constructivas
✓Diferencias entre datos observados y
estimados:
• Errores en datos observados
• Errores en datos estimados
• Aplicación fuera del espacio de inferencia
original
• Aleatoriedad comportamiento de
materiales y estructuras
4. Evaluación de Alternativas de Intervención
• Técnicas y Estrategias de Conservación
• Definición de Plan de Conservación
Técnicas y Estrategias de Conservación
✓Técnica de Conservación
• Acción aplicada al pavimento con el objeto de mejorar una característica específica del mismo
(regularidad, deterioro superficial, fricción, etc)
✓Estrategias de Conservación de Infraestructura
• Conjunto de técnicas de conservación aplicadas al pavimento con el objeto de mejorar su condición
funcional y/o estructural
✓Políticas de Conservación
• La política de conservación define cómo se van a aplicar en el tiempo las estrategias o técnicas de
Conservación (Intervenciones Preventivas y Reactivas)
Estándares de Conservación
ANTECEDENTES Y ENSAYOS
•Año de Construcción
•Tránsito acumulado a la fecha de estudio
•Características del diseño del Pavimento
•Evaluación Superficial
•Evaluación Estructural
•Calicatas y Ensayos de Laboratorio
ESTRATEGIAS DE CONSERVACION
•Sello de grietas con mortero
•Sello de grietas con elastómero
•Sellos arena
•Lechada Asfáltica
•Bacheo
•Recapado Asfáltico
POLITICAS DE CONSERVACION
•No se aceptan grietas de e> 6mm
•Cero huecos
•IRI < 3.5 m/km
•No se acepta exudación de asfalto
•Grietas de severidad e>3mm se acepta máximo 10% por km
ESTANDARES DE CONSERVACION
•Sello de grietas con elastómero para e<3mm
•>10% grietas e>3mm, sello
•Lechada asfáltica para condición generalizada de grietas
•Si IRI >3.5 m/km, recapado
•Bacheo anual
Sistema HDM-4 – Análisis de Proyecto
✓Predice el comportamiento de la red de carreteras en función de:
Volúmenes y cargas de tránsito
Resistencia del pavimento de las carreteras
Estándares de Conservación
Modelos de Predicción
Propuesta del Plan de Conservación
CONCLUSIONES
✓Sistematizar información registrada
✓Necesidad de implementar gestión del mantenimiento de pavimentos
✓Análisis experto
✓Intervenciones programadas en el tiempo, lugar y solución adecuadas
✓Valor del Patrimonio Vial (Asset Management)
✓Infraestructura resiliente bajo un enfoque de reducción del riesgo de
desastres y adaptación
