VOLUMEN III ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE LAS ALTERNATIVAS DE PAVIMENTACIÓN

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1 VOLUMEN III ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE LAS ALTERNATIVAS DE PAVIMENTACIÓN

2 1. INTRODUCCIÓN 1.- INTRODUCCIÓN La selección de alternativas es un proceso iterativo en la que los conocimientos de ingeniería y las herramientas financieras se unen para obtener la evaluación que indique la mejor opción de pavimentación para un camino. Sin embargo, esta buena práctica no siempre ocurre, eliminándose la alternativa de pavimento de concreto, por diversos factores que se analizan a continuación: 1.1 En el mundo: - Historia de los materiales: aunque el concreto es el material de construcción más utilizado en el mundo, su uso en la construcción es muy diverso. Hecho que no ocurre con el asfalto, que se ha enfocado en la construcción de caminos desde sus orígenes. - Evolución del transporte: el desarrollo de las redes viales en el mundo está relacionado al desarrollo de los medios de comunicación, y especialmente al de los neumáticos. Por lo tanto, es innegable que por la tecnología de construcción de pavimentos de épocas pasadas, el pavimento menos confortable al tránsito ha sido el de concreto. - Evolución de la tecnología de construcción: es innegable que los procesos constructivos de los pavimentos de concreto en épocas pasadas originaban malestar en el usuario de la vía, debido al generoso espesor y sello de las juntas transversales utilizado, haciendo el camino recién pavimentado poco confortable. Otro factor es la poca importancia en la obtención de una rugosidad (IRI) adecuada, originada principalmente por la construcción de paños o losas en damero, cuya técnica fue utilizada con la finalidad de optimizar el uso del encofrado, afectando los niveles entre paños continuos. - Criterio de vida útil: anteriormente no se diseñaba para periodos de vida prolongados, siendo el costo de construcción el mayor indicador para tomar una elección relativa al tipo de pavimento a ejecutar. - El precio relativo: el asfalto tenía un precio muy inferior al del concreto. 2

3 1. INTRODUCCIÓN 1.2 En el Perú - Implicancias mundiales: se reflejaron en el Perú del siglo XX. - Obras emblemáticas puntuales: la Av. Venezuela (1924) y la Vía Expresa (1946), son hitos en la construcción de pavimentos de concreto en el Perú. Entre ellos se crea una brecha de conocimientos y falta de equipos para considerar al pavimento de concreto como una alternativa factible y viable. Actualmente esto está cambiando, la introducción de tecnología de construcción equivalente y el valor relativo de precios entre el asfalto y concreto, así como el pensamiento de progreso a largo plazo, han hecho que el mundo acepte al concreto como una alternativa de pavimentación. Por ejemplo, Estados Unidos cuenta con el 30% de sus autopistas en concreto; Chile con el 10%, Bolivia con el 20% y Argentina con el 5%. Por todas estas razones y siendo el Perú un país que en su balanza comercial importa petróleo (materia prima del asfalto) funcionarios y ejecutivos responsables de la inversión pública y privada empiezan a confiar en el concreto como alternativa de pavimentación Variacion Porcentual del Precio de Asfalto Vs. Concreto 2.00 Variacion Asfalto Concreto Años 3

4 2. NECESIDAD DE UNA EVALUACIÓN A NIVEL DE PAVIMENTOS EQUIVALENTES Existen paradigmas cuando se abarca el tema de comparación de costos entre las alternativas pavimentación de asfalto y concreto que limitan el empleo del concreto como solución vial. Por mencionar un ejemplo, cuando se obtiene un expediente de diseño y factibilidad de un proyecto de pavimentación por lo general éste no cuenta con el análisis comparativo asfalto - concreto necesario para tomar una acertada decisión. La pregunta obvia en esta situación es Por qué no se ha considerado el concreto en el análisis? La respuesta es en la mayoría de los casos por el elevado costo de construcción. La siguiente pregunta lógicamente es Qué tan elevado es el costo del pavimento de concreto con respecto al asfalto? Es en este punto en el que las respuestas son muy dispersas. Las encuestas realizadas muestran valores que oscilan desde 40% hasta más del 100%, todas sin un sustento técnico adecuado. Se espera desde luego que el valor de comparación asfalto - concreto no sea el acertado, debido a la brecha tecnológica y de conocimientos referida al uso del concreto para soluciones viales. Lo que sí se reconoce es que el pavimento de concreto dura más, mucho más. Tiene una durabilidad que supera la vida útil esperada. Existen obras como la Av. Venezuela, con más de ochenta años, y la Vía Expresa, con más de cincuenta años en excelente estado que verifican esta premisa. Es necesario, por lo tanto, cerrar la brecha tecnológica y de conocimiento para obtener los beneficios de la mejor alternativa de pavimentación, ya sea asfalto o concreto, donde aplique, con un sustento técnico actualizado. 4

5 3. COMPARACIÓN TÉCNICO ECONÓMICO EN LAS ALTERNATIVAS DE PAVIMENTACIÓN Se empleará la metodología AASHTO 93 para realizar el diseño de pavimentos equivalentes, tanto para asfalto como para concreto, utilizados para la comparación. El análisis se ha realizado variando los dos factores de diseño más importantes: el tránsito y el suelo de cimentación. Para el caso del tránsito se ha considerado evaluar el carril de diseño para valores de 150, 450, 1350, 2250, 3750 y 455 vehículos por día, para la obtención de los Ejes Equivalentes. Para el caso del suelo se han asumido tres tipos de subrasantes de acuerdo al CBR (%): 3, 10 y 25%. Consideraciones Generales - Pavimento de dos carriles, uno por sentido. - Diseño de 20 años. - Partidas referidas a febrero Ancho de carril de 3.6 metros. - Coeficientes AASHTO 93: confiabilidad de 90%, índice de servicialidad final de 2.0. Pavimento de Asfalto - Subbase granular de 30cm de espesor (CBR 40%). - Base granular de 15cm de espesor (CBR 80%). - PEN 60/70. - Índice de servicialidad inicial de Desviación estándar de Coeficientes estructurales: 0.44, 0.14 y 0.11 para la carpeta, base y subbase respectivamente. - Coeficientes de drenaje: 1.2, 1.0 y 0.8 para la carpeta, base y subbase respectivamente. Pavimento de Concreto - Subbase granular de 30cm de espesor (CBR 40%). - Módulo de rotura a flexión de 45kg/cm Índice de servicialidad inicial de Desviación estándar de Coeficiente de drenaje de Factor J de 3.2. Una vez obtenidos los pavimentos equivalentes se evaluarán económicamente para obtener el costo de construcción y mantenimiento para cada alternativa. 5

6 4. EVALUACIÓN TÉCNICA Los resultados obtenidos para los espesores de carpeta de rodadura de los pavimentos equivalentes de asfalto y concreto se muestran en la siguiente matriz: Espesores de Carpetas de Rodadura (mm) # veh pes x día / Asfalto Concreto CBR Subrasante 3% 10% 25% 3% 10% 25% La evolución de los diseños, según las características de tránsito y suelo de cimentación se visualizan mejor en los siguientes gráficos: Espesores Carpeta Asfáltica (mm) Espesores (mm) % 10% 25% Tránsito (Veh pesados / día) 4550 Espesores Carpeta de Concreto (mm) Espesores (mm) % 10% 25% Tránsito (Veh pesados / día) 4550 Como se puede observar los pavimentos de asfalto son más susceptibles a la variación del tipo de suelo. 6

7 5. EVALUACIÓN ECONÓMICA A continuación se presenta el modelo económico utilizado para la comparación. En el ejemplo se comparan paquetes equivalentes con espesores de 101mm de asfalto y 200mm de concreto. CONSTRUCCIÓN INICIAL DESCRIPCIÓN DE CAPA Base negra nivelante Base granular Subbase Relleno común TOTAL DESCRIPCIÓN DE CAPA Corte a nivel de subrasante Eliminación material excedente Carpeta Asfáltica en Caliente PEN 60/70 Riego de liga Base granular Subbase Imprimación TOTAL costo x ml x calzada UNIDAD ESPESOR (mm) Carpeta Asfáltica en Caliente PEN 60/ TRAMO Ancho calzada (m) Nro de calzadas CANTIDAD PU S/. COSTO X ML S/. CONSTRUCCIÓN INICIAL DESCRIPCIÓN DE CAPA Carpeta de Concreto MR = 45 Base granular Subbase Relleno común TOTAL DESCRIPCIÓN DE CAPA UNIDAD Corte a nivel de subrasante Eliminación material excedente Concreto Mr 45 Pavimentado Alisado, acabado y curado Subbase Barras long. Corrugadas kg Corte de juntas transversales Sellado de juntas 2.0x1.0 cms Dowells lisos Canastilla ml TOTAL costo x ml x calzada Ancho calzada (m) Nro de calzadas ESPESOR Long (Km) (mm) CANTIDAD PU S/. COSTO X ML TRAMO Junta cada 4.50 A. Corrugado C (m) 0.80 Cada 0.80 A. liso (m) 0.45 Cada S/. Con esta herramienta se han obtenido los resultados, considerando pavimentos equivalentes. Adicionalmente, se ha considerado la siguiente política de conservación para ambos casos: PAV. FLEXIBLE PERIODICIDAD: 5 AÑOS TRAMO I Espesor del tratamiento: Espesor original DESCRIPCIÓN DE CAPA UNIDAD CANTIDAD PU S/. COSTO S/. X ML Fresado y eliminación Riego de liga Recapeo m PAV. RÍGIDO PERIODICIDAD: 5 AÑOS TRAMO I % tratamiento de juntas 50% DESCRIPCIÓN DE CAPA UNIDAD CANTIDAD PU S/. COSTO S/. X ML Concreto Mr Corte de juntas transversales ml Sellado de juntas 2.0 x 1.0 cms ml

8 6. RESULTADOS Y CONCLUSIONES 6.1 Resultados Para alternativas con valores de Subrasante con valores de CBR de 3% el asfalto resulta más costoso en términos de construcción, es decir costo inicial. Como puede visualizarse en la siguiente figura: Subrasante CBR 3% 700 CBR 3% S/. X m lineal Asfalto Concreto 150 VP 450 VP 1350 VP 2250 VP 3750 VP 4550 VP Para alternativas con valores de Subrasante con valores de CBR de 10% el asfalto y el concreto generan valores similares en términos de construcción, sin embargo, a partir de los 2000 vehículos por día el concreto resulta ventajoso en construcción inicial. Subrasante CBR 10% 600 CBR 10% 550 S/. X m lineal Asfalto Concreto 150 VP 450 VP 1350 VP 2250 VP 3750 VP 4550 VP

9 6. RESULTADOS Y CONCLUSIONES Para alternativas con valores de Subrasante con valores de CBR de 25% el asfalto resulta ventajoso en términos de construcción, sin embargo, a partir de los 5000 vehículos por día el concreto obtiene valores similares en construcción inicial. 500 Subrasante CBR 25% CBR 10% S/. X m lineal Asfalto Concreto 150 VP 450 VP 1350 VP 2250 VP 3750 VP 4550 VP Conclusiones - Las alternativas de asfalto y concreto son tecnologías complementarias, en algunos casos una será mejor que la otra y viceversa. - Existen mitos en relación al pavimento de concreto, paradigmas relacionados con su confort, con su construcción y con sus costos iniciales. Estos mitos deben superarse para beneficio del país. - En términos de valores relativos de costos de construcción, ambas tecnologías de pavimentación están en el orden de +/- 15%. - Considerando el mantenimiento como costo adicional, en periodos de 20 y 30 años el ahorro en costos totales es de 30% a favor de la alternativa de concreto. 9

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