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COMPARATIVO PAVIMENTOS ENTRE FLEXIBLE Y RIGIDO SEGUN EL INVIAS
Tipo: Apuntes
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El presente proyecto de titulación pretende dar a conocer un análisis comparativo entre un pavimento rígido y uno flexible utilizado como alternativa en la pavimentación la ruta Santa Elvira – El Arenal en la comuna de Valdivia, basándose en el comportamiento que tienen cada uno de estos, partiendo de la base de que las dos alternativas, son soluciones satisfactorias para el proyecto de pavimentación, y centrando el análisis en dos factores preponderantes; Por un lado, el factor económico, en el cual está involucrado el valor inicial de cada alternativa, junto con el de conservación y rehabilitación de éstos durante un ciclo de vida determinado. Por otro lado, se expone el factor el funcional, mediante el cual se verificará cuál de los dos pavimentos es el más apropiado.
El proyecto se basa en una investigación descriptiva, presentando las características de los pavimentos rígidos y flexibles, así como sus análisis de costo, sus ventajas y desventajas, siendo el principal método de trabajo, la recolección de datos, consultando diferentes tipos de documentos, libros y tesis, tanto en medios físicos como digitales.
Los pavimentos son elementos estructurales que intervienen en la construcción de la red vial de cada país; Dentro de los mismos podemos encontrar los pavimentos flexibles, los cuales están compuestos por las capas de sub-rasante, sub-base, base y carpeta asfáltica; cada capa una cumple con una función específica. Al llevarse a cabo un proyecto de pavimento flexible, se tiene como punto de partida el proceso de diseño del mismo, el cual se auxilia de dos normativas muy reconocidos dentro de ésta área, como lo son el método AASHTO y el Manual de Carreteras del Ministerio de Obras Públicas de Chile. Posterior al diseño, se realiza la ejecución del mismo, etapa dentro de la cual se muestran las distintas aplicaciones que tienen los pavimentos flexibles.
La Mezcla Asfáltica sin lugar a duda, es uno de los materiales más versátiles y universales para la construcción de pavimentos en el mundo, debido a la gran variedad de propiedades y características que este material posee. Puede utilizarse como ligante con agregados, tanto en caliente como en frío, y también se puede usar para producir mezclas sin estructura de agregado pétreo.
La Mezcla Asfaltica puede dar como resultado mezclas muy estables, rígidas, flexibles, duras o frágiles, lo que permite dar solución a gran cantidad de problemas de construcción de pavimentos, y también soluciones de impermeabilizaciones y protección de superficies. Desde que se descubrió la mezcla asfaltica se han producido logros importantes en el ámbito de la construcción, por ejemplo las plantas asfálticas, lugar donde se elaboran las mezclas bituminosas que cubren longitudes de terreno transformadas en carpetas de rodadura. De igual importancia, es el mantenimiento de la red vial pavimentada, realizándose obras como la recuperación y estabilización con emulsión asfáltica y haciéndose mención de los diferentes tipos de fallas que afectan a este tipo de pavimentos.
Por otro lado, se encuentran los pavimentos rígidos, los cuales pueden estructurarse por la capa de sub- rasante, base y losa de hormigón. Para el pavimento rígido, se trabajaron las mismas tres etapas mencionadas para el pavimento flexible. Inicialmente se tiene la etapa de diseño, que incluye el método AASHTO, procediendo a su ejecución, donde se mencionan todos los aspectos que intervienen en el proceso de construcción. Además, se debe tomar en cuenta la preparación de la rasante, la construcción de la base y sub-base, llegándose así a los trabajos de preparación previos a la pavimentación con
hormigón rígido. Seguidamente, se entra en detalle sobre la mezcla de hormigón y todo lo que conlleva su fabricación; finalizando con la colocación, terminación, texturizado y curado del hormigón.
En la actualidad, por uno u otro motivo los caminos (principalmente los más transitados), se ven deteriorados por muchos factores, como la accidentada topografía del terreno y el desgaste propio producido por la circulación vehicular. Por este motivo, el análisis comparativo que se realizará, tiene como principal objetivo demostrar la calidad que tienen las mezclas asfálticas y el hormigón, como material utilizado en la construcción de pavimentos, demostrando como el costo de su producción es preponderante al momento de optar por alguno de los dos, y conociendo sus principales características. Por otro lado, se conocerán sus virtudes y sus defectos, tratando de enfocarse en la Ruta Santa Elvira – El Arenal y contextualizando las dificultades que aquí se presentan.
Los caminos pavimentados se ven sometidos desde su puesta en servicio y a lo largo de toda su vida útil, a diversos procesos de deterioro y fallas tales como ahuellamiento, grietas e incluso baches. Es por esto, y dada la necesidad de optimizar los recursos que se emplean en el diseño, ejecución y conservación de los mismos, por parte de la Dirección de Vialidad del Ministerio de Obras Públicas, se pretende realizar un análisis comparativo entre el pavimento flexible y el rígido, con el objetivo de definir criterios que permitan saber cuál de los dos tiene un mejor comportamiento funcional y económico, para las diferentes rutas interurbanas de nuestra región, esperando incrementar su servicio y reduciendo los costes de rehabilitación en un futuro.
Se debe considerar que una carretera o ruta es una vía de dominio y uso público, proyectada y construida fundamentalmente para la circulación de vehículos livianos y pesados. La importancia de las carreteras radica en que son la columna vertebral del transporte, y su construcción y mantenimiento se pueden volverse estratégicos. Sin embargo, a pesar de su gran importancia, el diseño y la construcción de carreteras requiere de grandes inversiones, por lo que, para su construcción, son obras que deben ser analizadas cuidadosamente a fin de lograr estructuras que sean técnicamente realizables, funcionales y económicamente factibles.
Las carreteras y caminos constituyen una importante fracción del patrimonio público y privado del país, que posibilita la ocupación y explotación del territorio, además de permitir la comunicación de sus habitantes. La insuficiencia de recursos, sumado a la ausencia de conservación eficiente y eficaz, pueden provocar con el tiempo perdidas sustantivas del patrimonio vial. A continuación, se presenta un esquema dónde se resume y entrelazan los principales tópicos que se desarrollan en el estado del arte para generar claridad al momento de la exposición de las materias:
de los países de América Latina y el Caribe invirtieron una porción importante de los recursos estatales en la construcción de grandes redes viales. Estos recursos provenían en su mayor parte de los impuestos recaudados, pero también de préstamos nacionales e internacionales. Señalan que el objetivo de este gigantesco esfuerzo consistía en crear una base sólida para el desarrollo económico y social de aquellos países. El resultado observado, a principio de los años noventa, es que por falta de conservación adecuada, el estado de la mayoría de los caminos era regular o deficiente, con una tendencia que
apuntaba hacia un deterioro acelerado, llegando incluso al fin de su vida de diseño mucho antes de lo previsto.
Basados en esta realidad, proponen un reenfoque en la gestión de conservación de las redes viales, sobre todo en materias de organización y financiamiento. Entre otros, proponen adoptar métodos y herramientas similares a los que se emplean en las empresas privadas; una de esas herramientas es la evaluación periódica de los activos de la empresa, o en este caso, del patrimonio nacional de caminos.
Posteriormente en el año 1999, Almonte realizo una adopción de la propuesta metodológica, en realidad de nuestro país, en función de las características de los caminos y por sobre todo a los recursos de información que dispone la Dirección de Vialidad del Ministerio de Obras Públicas de Chile, organismo encargado de la administración y conservación de la red nacional. Dentro de este organismo, el encargado de la ejecución y conservación de la red vial, es la Dirección de Vialidad del Ministerio de Obras Públicas, siendo esta red de gran importancia en desarrollo social y económico de nuestro país.
En la década del 2000, Fernández (2002) logro establecer una metodología consolidad para la evaluación del valor patrimonial vial, a través de un programa computacional que automatiza el procedimiento de cálculo del valor patrimonial.
En este punto se entregar información relacionada con la longitud de la red vial nacional que administra
Es importante conocer (en mayor o menor escala), datos relacionados con la pavimentación en el sector donde se pretende realizar esta propuesta. Es por ello, que en la Tabla 1, se informa la longitud de la red vial nacional, según Región y tipo de la carpeta de rodadura. Además, se entrega la distribución porcentual de la red a nivel nacional según tipo de carpeta.
Por otro lado, en la Figura 2 se puede apreciar claramente que en todas las regiones de Chile, la solución básica supera ampliamente la red pavimentada. De forma específica, se puede decir que en la Región de Los Ríos (dónde se va a aplicar esta propuesta), es una de las regiones de Chile donde los caminos pavimentados son menos de la mitad que los no pavimentados.
Figura 2 : Distribución de la Red Pavimentada, Solución Básica y No Pavimentada Fuente: Red Vial Nacional, Dimensionamiento y Características. Departamento de Gestión Vial. 2012
Otro aspecto importante a considerar, son los caminos que presentan doble calzada, que en caso de la Región de Los Ríos, son únicamente los que se encuentran concesionados.
Tabla 2: Longitud de Dobles Calzadas según Región y Tipo de Carpeta de Rodadura Dic 2012 (en Km.) Región Asfalto Hormigón Total I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII R.M. XIV XV
17, 49, 24, 277, 291, 98, 155, 308, 191, 107, 0, 0, 453, 76, 17,
0, 1, 0, 11, 33, 36, 45, 86, 54, 26, 2, 8, 110, 57, 0,
17, 51, 24, 288, 324, 134, 200, 395, 245, 134, 3, 8, 564, 133, 17, Total 2.070.06 474,76 2.544, Fuente: Red Vial Nacional, Dimensionamiento y Características. Departamento de Gestión Vial. 2012
El avance en la pavimentación de los caminos que forman parte de la red vial de nuestro país, es muestra de una política de estado que ya desde años, considera fundamental la inversión pública en el mejoramiento de los caminos, en la Tabla y Figura 3 se contrasta la evolución de los caminos pavimentados y los no pavimentados en los últimos años.
Tabla 3: Evolución de caminos pavimentados v/s caminos no pavimentados- 1990-2012 (en Km.)
Fuente: Red Vial Nacional, Dimensionamiento y Características. Departamento de Gestión Vial. 2012
En la Figura 3, se observa que en el periodo de tiempo comprendido en la muestra, la brecha entre la red pavimentada y la no pavimentada se va acortando, pero lo hace una forma no muy significativa, por lo que aun en el año 2012 la longitud de los caminos no pavimentados supera ampliamente a los caminos pavimentados, esto deja entrever que pese a la fuerte inversión económica impulsada por los gobiernos en las últimas décadas aún resta una gran tarea por desarrollar.
Año Pavimentados No Pavimentados Total 1990 1991 1993 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
10.758, 11.000, 12.350, 12,379, 13.049, 13.415, 14.389, 14.972, 15.463, 16.056, 16.463, 16.551, 16.785, 16.967, 17.205, 17.256, 17.557, 17.609, 18.147, 18.436, 18.642,
68.834, 68.592, 66.941. 66.653, 66.019, 65.662, 64.809, 64.381, 64.056, 63.548, 63.658, 63.953, 63.886, 63.683, 63.489, 63.271, 62.885, 60.815, 59.616, 59 .166, 58.929,
79.593, 79.593, 79.292, 79.032, 79.068, 79.077, 79.199, 79.353, 79.520, 79.604, 80.121, 80.504, 80.672. 80.651, 80.694, 80.528, 80.443, 78.242, 77.763, 77.603, 77.571,
Donde:
(1): Longitud total de calzadas de caminos pavimentados a diciembre de 2008. En los tramos con doble calzada, se consideran las longitudes de la calzada derecha e izquierda en forma independiente.
(2): Longitud que se considera los tramos de menos de 1 km., tramos en construcción, en conservación o caminos concesionados.
(3): Longitud de calzadas de caminos pavimentados posibles de evaluar.
(4): Longitud de calzadas pavimentadas a las cuales se le realizó la Inspección Visual.
(6): Longitud de calzadas pavimentadas que se evaluaron, ya que se contaba con datos de inspección visual e IRI.
Tabla 5: Longitud de Evaluación para Estado Red Vial No pavimentada según Región
Región Longitud No Pavimentada (Km.)
Longitud Pavimentada (Km.)
Porcentaje Evaluado (%) XV I II III IV V R.M. VI VII VIII IX XIV X XI XII
1.585, 2.343, 3.862, 6.046, 3.372, 1.786, 1.553, 2.340, 5.845, 7.137, 10.462, 2.385, 6.025, 2.794, 2,912.
1.112., 2.130, 3.237, 2.937, 2.584, 506, 473, 2.103, 5.545, 4,933, 10.100, 860, 4.675, 839, 2.668,
70 91 84 49 69 28 30 90 95 69 97 36 78 30 92 TOTAL 60.815,87 44.702,01 74 Fuente: Red Vial Nacional, Dimensionamiento y Características. Departamento de Gestión Vial. 2012
Para realizar el cálculo del patrimonio, el Departamento de Gestión utiliza el programa computacional PATVIAL, para procesar la información perteneciente a la red vial de cada región de Chile. Este software requiere el ingreso de toda la información contenida en el inventario de la red pavimentada, estado de
la red pavimentada, características y estado de la red no pavimentada, puentes, túneles, concesiones, nuevos precios y cantidades de obra para mejoramiento de caminos y construcción nueva.
Luego, actualiza y clasifica la información ingresada y modificada en la fase previa. Una vez definidos los precios que se usaran en la evaluación, se procede a clasificar las redes viales pavimentadas y no pavimentadas por separado. En esta fase se obtienen los valores patrimoniales de todos los componentes del patrimonio vial.
Una vez determinado el valor del patrimonio vial para la red evaluada, el programa permite extrapolar dichos resultados al total de la red vial existente. Además es posible calcular el patrimonio de la red concesionada, los puentes y túneles considerando para ello el costo de reposición nuevo.
A continuación se detallan los resultados obtenidos por el Departamento de Gestión, de acuerdo a la información correspondiente a la red vial de cada región. Los valores aquí expuestos fueron exportados desde el programa PATVIAL, y luego ingresados a una planilla de Microsoft Excel, cuyo resultado se muestra en la Tabla 6.
Tabla 6: Valor en Dólares (US$) del Patrimonio Vial Actual Año 2009, según Región.
Región Pavimentados (US$)
No Pavimentados (US$)
Concesiones (US$)
Puentes (US$)
Túneles (US$)
TOTAL (US$) XV I II III IV V R.M. VI VII VIII IX XIV X XI XII
181.524. 419.079. 961.803. 455.297. 544.007. 520.925. 370.056. 320.310. 670.932. 896.070. 631.225. 267.266. 657.342. 204.605. 512.396.
301.405. 454.890. 727.803. 1.068714. 655.516. 361.270. 332.064. 499.925. 1.312.963. 1.378.698. 2.375.049. 555.077. 1.456.543. 862.022. 810.101.
0 0 0 0 369.278. 785.773. 3.318.670. 324.380. 371.990. 585.730. 405.160. 181.520. 261.089. 0 0
7.339. 3.218. 6.627. 11.039. 76.616. 112.119. 68.328. 145.739. 193.680. 332.331. 218.416. 92.737. 151.879. 61.464. 18.461.
0 0 17.364. 0 44.254. 296.356. 337.062. 3.722. 0 0 99.150. 0 0 5.255. 0
490.268. 877.187. 1.713.598. 1.535.051. 1.689.673. 2.076.445. 4.226.184. 1.294.078. 2.549.467. 3.192.830. 3.729.000. 1.096.602. 2.526.855. 1.133.347. 1.340.959. TOTAL 7.612.844.534 13.151.949.026 6.403.594.090 1.499.999.169 803.165.880 29.471.552. Fuente: Red Vial Nacional, Dimensionamiento y Características. Departamento de Gestión Vial. 2012
