Director del Departamento de Firmes y Pavimentos de Eptisa

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1 SISTEMAS DE GESTIÓN DE FIRMES: ROAD MANAGEMENT SYSTEM Autor DAVID ALMAZÁN CRUZADO Director del Departamento de Firmes y Pavimentos de Eptisa GIANNI ROVITO SCANDIFFIO Consultor Independiente

2 RESUMEN La gestión del patrimonio viario español no es empresa fácil. En tiempos donde existen problemas de financiación y tesorería, conocer el estado de los activos de una carretera es fundamental para poder establecer la estrategia de inversión más eficiente posible. Los activos principales de una carretera son sus trazados, sus firmes, sus equipamientos y sus singularidades. El conocimiento cualitativo y cuantitativo de estos activos permite establecer estrategias de inversión eficientes, optimizando los recursos materiales y económicos. Para llevar a cabo esta labor existen en el mercado aplicaciones informáticas, a partir de herramientas GIS, que facilitan al gestor de la infraestructura la toma de decisiones en cuanto al cuándo, dónde, cómo y porqué realizar una determinada actuación sobre una infraestructura. Dentro de estas aplicaciones se han implementado sistemas de gestión de firmes que permiten simular distintos escenarios de inversión, en función de los umbrales establecidos en los Pliegos de los Contratos para el cumplimiento de indicadores, y a partir de modelos de comportamiento de firmes previamente definidos. En tiempos donde la conservación de nuestro patrimonio viario es una obligación, pero también lo es la austeridad, y por tanto la planificación y la optimización de recursos, se antoja igualmente necesario el empleo de estos Sistemas de Gestión y Mantenimiento de Activos de Carreteras. 1.- INTRODUCCIÓN Los objetivos básicos que se persiguen cuando se planifica, proyecta, construye y explota una carretera son que ésta sea durable, cómoda y segura, y que sus costes de conservación y mantenimiento sean los mínimos imprescindibles. Para ello es preciso saber qué hay que conservar, en qué estado actual está cada uno de los elementos a conservar, qué operaciones de conservación y en qué periodos y plazos de tiempo deberían realizarse para garantizar los objetivos mencionados en el párrafo anterior. Para dar respuesta a estas preguntas, se ha desarrollado una aplicación informática a modo de herramienta de ayuda para la gestión de la explotación, soportada por una gran base de datos, la cual se alimenta a partir de la toma de datos de campo, a saber: Inventario de Activos: se necesita conocer tanto las características de cada uno de los elementos como su localización geográfica exacta. Inventario de eventos o acciones: Accidentalidad, Atenciones a la Vialidad Invernal y Acciones de Uso y Defensa.

3 Gestión de Mantenimiento: capacidad para controlar y planificar tanto las actividades periódicas programadas como las incidencias que necesitan una intervención inmediata Módulo de Gestión de Firmes. Esta aplicación proporciona una solución integral que permite dar respuesta a todos estos requerimientos, adaptándose a las necesidades concretas de cada gestor de infraestructura, ofreciendo los siguientes beneficios: Disponer de un inventario de activos geo-referenciado, garantizando la integridad entre la información gráfica y alfanumérica. Disponer de herramientas de consulta que permitan conocer el estado tanto de las infraestructuras como de las incidencias ocurridas. Gestionar las tareas de mantenimiento y atención a incidencias teniendo en cuenta la localización geográfica de las mismas permitiendo optimizar los desplazamientos necesarios en la generación de órdenes de trabajo. Inventariar todos eventos e incidencias ocurridos (accidentalidad, vialidad, uso y defensa). Controlar el coste generado por tareas de mantenimiento preventivo y correctivo realizadas sobre un activo determinado o sobre un grupo de activos durante un período. Simular y determinar las necesidades de actuación de firmes en el tiempo, en base al estado de los indicadores pre-fijados con el fin de optimizar las inversiones. Figura 1. Aplicación de ayuda a gestión de incidencias Para llevar a cabo el desarrollo de esta aplicación, previamente es necesario realizar una toma de datos en campo, que consistiría, por una parte, en el inventario de las características físicas, geométricas y de equipamiento de la

4 carretera, y por otra, en la auscultación de los parámetros funcionales y estructurales del firme, necesarios para alimentar el módulo de gestión de firmes. 2.- INVENTARIO DE CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, GEOMÉTRICAS Y DE EQUIPAMIENTO. Para la realización del Inventario de características físicas, geométricas y de equipamientos, se procederá a la toma de datos en campo, mediante el empleo de equipos dinámicos. Los datos alfanuméricos que formarán cada uno de los registros informáticos que se deban implementar, contendrán como mínimo, los siguientes campos: CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS, donde habrían de incorporarse los datos de radios de curvatura, rasante, pendientes, peraltes, distancias de visibilidad, número de carriles y ancho de plataforma. Figura 2. Visor de imágenes de la carretera implementado en la aplicación COORDENADAS U.T.M., para geo-referenciar los activos se obtendrán mediante sistema G.P.S. diferencial vía satélite, con el fin de alcanzar la mejor precisión posible. MEDICION DE GALIBOS, a nivel de estructuras, túneles, pórticos y banderolas. INVENTARIO DEL EQUIPAMIENTO DE LA VÍA: Los elementos a inventariar se dividirán en elementos puntuales (caso por ejemplo de señales verticales) y en elementos de tramo (caso de barreras metálicas con P.K. de inicio y fin), y serían los siguientes: Señalización horizontal Señalización vertical Balizamiento y Seguridad vial Zonas de Servicio, Descanso, Estacionamiento y Recreo

5 Figura 3. Inventario de activos INVENTARIO DEL SINGULARIDADES E INCIDENCIAS: Hitos, Túneles, Pasos superiores e inferiores, Enlaces e intersecciones. Mediante la aplicación de Gestión de Ayuda a la Explotación, todas las operaciones de inventario, conservación, mantenimiento y gestión de incidencias quedarían cubiertas, a excepción de la conservación extraordinaria de firmes, que se valora en función del comportamiento del mismo a largo plazo. Este último aspecto se gestiona a partir del módulo de gestión de firmes. 3.- MÓDULO DE GESTIÓN DE FIRMES. En los últimos años se han desarrollado aplicaciones que, basadas en las campañas de auscultación y en experiencias anteriores, son capaces de predecir el modelo de comportamiento o la evolución de un determinado tipo de firme. Qué duda cabe que en esta ardua tarea influyen multitud de factores, aunque los más importantes son el tráfico, el tipo de firme, el tipo de explanada, las condiciones de drenaje y el clima, además de las campañas visuales y de auscultación funcional y estructural. De esta forma se ha desarrollado un modelo de evolución, implementado en una aplicación GIS, que tiene en consideración todos esos parámetros, de manera que permite de una forma rápida, objetiva y sistemática simular en el tiempo diferentes políticas o estrategias de conservación seleccionando las más beneficiosas. En esencia este Sistema de Gestión de Firmes permite:

6 - Considerar conjuntamente para todos los parámetros de la red, las posibles estrategias de conservación extraordinaria durante el periodo de tiempo deseado. - Valora económicamente cada una de estas estrategias de manera que el Cliente siempre podrá seleccionar la que le resulte más beneficiosa en cada momento y en el periodo de tiempo deseado. Este Sistema de Gestión de Firmes consta de los siguientes elementos: - Una base de datos donde se analizan los diferentes parámetros de auscultación tomados en campo, incluida la inspección visual, y por supuesto el tráfico. - Una base de datos que incluya los costes unitarios de las posibles actuaciones de firme a llevar a cabo, en dependencia de la estrategia elegida - Un subsistema de simulación compuesto por diferentes modelos de comportamiento que permita predecir la evolución de cada tramo de red en función de la estrategia seguida. - Un subsistema de análisis que permita valorar el coste de cada una de las estrategias considerada - Un subsistema de consultas que optimice y seleccione la opción más ventajosa para el cliente. En el desarrollo de este proceso será imprescindible definir los parámetros y umbrales que caracterizan el estado del firme, tanto funcional como estructuralmente, así como su toma de datos en campo. Al menos se deberá obtener información de deflexiones, IRI, CRT, textura, inspección visual (determinación de tramificación por patologías) y toma de testigos. Foto 3. Junta longitudinal entre carriles abierta Foto 1. Fisuración localizada en malla gruesa. Rodada izquierda de carril derecho FOTO 3 FOTO FOTO 2 Foto 2. Cuarteos y hundimientos en rodada derecha de carril derecho Figura 4. Ejemplo de tramificación de patologías de firme, mediante inspección visual

7 Una vez tomados los parámetros que definen el estado del firme, se establecerán unos modelos de evolución de los mismos, con objeto de estimar su comportamiento conjunto a lo largo del tiempo. Figura 5. Modelo de evolución del tráfico Posteriormente los resultados obtenidos en campo, una vez interpretados, se compararán con los umbrales límites de cada parámetro, de manera que el módulo de gestión de firmes de la aplicación determine la necesidad de actuación. Para ello se han desarrollado dos modelos de evolución de firmes: uno que implementa los condicionantes de la Instrucción 6.3-IC y otro modelo alternativo que optimiza los tratamientos de firme. Denominacion C16 Calzada Izquierda Ancho calzada 8 Tramificación Coeficiente de Variación Deflexion 0.2 Longitud maxima del tramo 500 Longitud mínima del tramo 100 Coeficiente de Variación Deflexion zonas singulares 0.65 Tráfico IMDp (intensidad media diaria vehiculos pesados) 500 Factor crecimiento anual trafico pesado 1% Tipo de firme SF Metodologia a aplicar Eptisa Parametros metodología Primer refuerzo --> 6.3 -IC (Normativa Española) Capa de rodadura a emplear Delgada (M/F) Parametros metodología Primer refuerzo --> EPTISA Capa de rodadura a emplear Delgada (M/F) Indice fatiga acumulada (daño %) 30% Años de durabilidad del refuerzo (periodo diseño) 10 Modelo Evolución Numeros de Años 3 Indice de fatiga acumulada del modelo evolucion 40% Figura 6. Cuadro de mando para la entrada de datos en el modelo de gestión de firmes

8 Figura 7. Tramificación comparativa de deflexiones antes (2014) y después (2016) de rehabilitación de firme Figura 8. Gráfico que estudia la necesidad de rehabilitación superficial y que permite la comparativa con estado del firme en años sucesivos, según modelo de evolución Una vez aplicados ambos modelos el usuario estará en condiciones de determinar qué actuaciones son las más indicadas para cada tramo de la red, cual es el momento más idóneo para realizarla y cuál es su coste.

9 Finalmente, tras sucesivas simulaciones con distintos escenarios y una vez elegida la estrategia de inversión, se obtienen las partidas presupuestarias anuales destinadas a la conservación de los firmes. Se adjunta un ejemplo de estrategia de firmes para la puesta a cero, así como las previsiones a lo largo del tiempo (Figura 9). Por último, cabe destacar que el módulo de gestión de firmes es muy versátil, de manera que es fácilmente adaptable a los Pliegos que rigen los contratos y a las necesidades del Cliente. Figura 9. Estrategia de inversión para obras de primera inversión (puesta a cero) en base a los resultados de las campañas de campo Figura 10. Ejemplo de plan de inversiones de firme a largo plazo

10 Beneficios Actualizados (Millón ) Beneficios acumulados ( ) Línea de tendencia año Figura 11. Gráfico de beneficios acumulados a lo largo del tiempo 4.- CONCLUSIONES Dado que será difícil que la inversión en conservación de carreteras alcance las cotas de los últimos años, se antoja de vital importancia la necesidad de optimizar, priorizar y aplicar las técnicas más eficientes de ingeniería de conservación y mantenimiento. La implementación de aplicaciones de ayuda a la gestión de la explotación, como la expuesta, permitirá a la empresa gestora de la infraestructura, conseguir alargar la vida útil de la carretera con la mínima inversión, así como controlar los costes asociados a dicha gestión.

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