COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE COSTA RICA CONGRESO CIC-2010 SAN JOSÉ, COSTA RICA. OCTUBRE 2010 DIAGNÓSTICO DE LA RED VIAL CANTONAL PAVIMENTADA Sharline López Ramírez Unidad de Gestión Municipal LanammeUCR, Costa Rica sharline.lopezramirez@ucr.ac.cr RESUMEN: Para aplicar un sistema de gestión de pavimentos adecuado y fundamentado técnicamente es indispensable contar con un inventario y un diagnóstico actualizado de la red. El diagnóstico es fundamental, ya que este describe el estado en el que encuentra. Para realizar un diagnóstico es necesario ejecutar una serie de tareas que se desarrollan en torno a la recolección, síntesis y análisis de datos para ser transformados en información. Esta información procesada en un sistema de información geográfico que permite analizar la red de una manera más integral. Para la red vial cantonal pavimentada se ha realizado una evaluación que describa el estado funcional y estructural de estas, mediante la aplicación de pruebas de campo y ensayos de laboratorio. El diagnóstico es una herramienta útil con que cuentan las agencias de transportes, en este caso en particular las municipalidades, este les permite conocer el estado actual de la red y planificar la intervenciones que requiere la red, con el fin de mejorar paulatinamente su estado. ABSTRACT: To apply an appropriate and technically sustained pavement management system is essential to have an inventory and an up-to-date diagnostic of the road network. The diagnosis is fundamental, since it describes the network s condition. To make a diagnosis of the road network, it is necessary to perform a series of tasks that occur on the collection, synthesis and analysis of data to be transformed into information. Using a geographic information system enables a more comprehensive way to analyze the road netwok. The paved cantonal roads have been evaluated with field and laboratory tests for describing their functional and structural condition. The diagnosis is an useful tool available for transport agencies, particularly for the municipalities of Costa Rica, allows them to know the current state of the network and plan the interventions requires network, in order to gradually improve their roads PALABRAS CLAVES: gestión; pavimentos; diagnóstico; red vial cantonal.
INTRODUCCIÓN Costa Rica cuenta con una de las redes de caminos y carreteras más densa de América Latina, posee más de 35 000 km., de los cuales cerca del 80% (aproximadamente 28.455 km) son parte de la red vial cantonal (RVC), la cual es administrada por las municipalidades. Para los municipios es un reto administrar de manera eficiente los recursos de los que disponen para su mantenimiento y rehabilitación de la RVC, es por esto que es necesario contar con herramientas y procedimientos que faciliten una adecuada gestión y maximicen los beneficios de la inversión que se realiza. La aplicación de un sistema de administración de pavimentos es fundamental en la gestión, en él se establece la metodología y procedimientos a seguir en el proceso de planificación, diseño, ejecución y mantenimiento de las obras de infraestructura vial. Entre los insumos básicos para desarrollar un sistema de administración de pavimentos se encuentra el inventario, el cual consiste en conocer el tipo de red, longitud y las características generales de esta. Otro componente fundamental es el diagnóstico de la red, ya que es necesario conocer no sólo sus características, si no el estado en el que se encuentra. La metodología que se describe en el presente artículo ha sido aplicada para determinar el diagnóstico general de la red vial pavimentada de las principales vías en distintos cantones urbanos. El diagnóstico se basa en la ejecución de diferentes acciones agrupadas en tres etapas fundamentales: recolección, síntesis y análisis de los datos para generar información. RECOLECCIÓN DE DATOS Es necesario contar con una base de datos actualizada, para poder realizar un diagnóstico que refleje el estado real de las rutas en estudio. La recolección de los datos se enfoca en obtener información que permita describir el comportamiento del tránsito, la condición funcional y estructural del pavimento, los cuales se agrupan en cuatro grandes áreas, mostradas en la Figura 1. Figura 1. Datos necesarios para el diagnóstico
La medición del tránsito se realiza con conteos manuales o por medio del uso de contadores automáticos, sobre las rutas más representativas de la red municipal, las cuales normalmente incluyen las más transitadas. Es importante que estos conteos se realicen considerando el tipo de vehículos, para poder determinar el porcentaje de vehículos pesados que transitan sobre esta. La evaluación de la condición funcional se realiza aplicando la metodología VIZIR y realizando la medición del Índice de Regularidad Internacional (IRI). VIZIR es una metodología francesa que evalúa el estado de las vías por medio de la auscultación visual, utilizando una escala de 1-7, donde 1 representa una vía en muy buenas condiciones y 7 una ruta en pésimo estado. Considera el tipo de daño (deformaciones y fisuras), así como la gravedad y la extensión de estos. Uno de los productos más importantes al realizar esta evaluación es el inventario de los drenaje y su estado, ya que la guía utilizada para realizarla posee un apartado para la descripción de estos elementos tan importantes. El IRI mide la regularidad superficial, mediante el cálculo matemático del perfil longitudinal de la huella, este valor se encuentra estrechamente relacionado con el confort del usuario, el costo de operación de los vehículos y la vida útil de la vía. El equipo utilizado para medirlo es el perfilómetro inercial láser, el cual es un equipo de alta tecnología con el que cuenta el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (Lanamme). El equipo utilizado para evaluar las vías municipales es el deflectómetro de impacto (FWD, por sus siglas en inglés) el cual es propiedad del Lanamme, sin embargo, esta evaluación se puede realizar por medio de algún otro tipo de deflectómetro. La medición de la deflexión del pavimento se encuentra estrechamente relacionada con la capacidad estructural de una carretera, es decir, con su capacidad para soportar las cargas de tránsito, cabe mencionar que a mayor deflexión del pavimento ante una carga dada menor su capacidad para soportar la cargas aplicada. Un diagnóstico completo debe contener información respecto a la estructura del pavimento, para esto se realizan sondeos (cielos abiertos) mediante los cuales se determina las capas que los componen y los espesores correspondientes. Además se realiza la prueba de CBR en sitio para conocer la resistencia de la subrasante al esfuerzo cortante y se recolecta una muestra de esta para realizarle pruebas de laboratorio con el objetivo de clasificar el tipo de suelo según sus propiedades. SÍNTESIS Y ANÁLISIS DE DATOS Los datos por si solos no generan información, estos deben ser sintetizados y analizados para que puedan ser interpretados. Todos los datos recolectados pasan por un proceso de análisis, a partir del cual se determina el estado en el que se encuentran las rutas analizadas. Los conteos son agrupados en volumen de tránsito por hora y por clase de vehículos. Se procura que los conteos se realicen al menos durante 24 horas continuas, sin embargo, debido a las limitantes que se presentan en ciertos municipios, los conteos se realizan durante un periodo menor. Para completarlos y poder estimar el tránsito promedio diario anual (TPDA) a partir de estos datos, se hace uso de la teoría de factores de expansión, la cual consiste en aplicar al conteo factores que ajustan el valor dependiendo de las horas de conteo que se realizaron (factores de expansión horarios), el día en el que se realizó (factor de expansión diario) y el mes del año (factor de expansión mensual), estos factores son generados a partir de conteos completos, con los cuales es posible determinar el efecto que ejerce la hora, día y mes en el que se realiza el conteo.
A partir de la distribución vehicular de los conteos realizados y el uso de factores camión generados para Costa Rica, es posible determinar la cantidad de ejes equivalentes (ESAL s), los cuales representan las repeticiones normalizadas de carga que recibe el pavimento anualmente, información fundamental para realizar un diseño adecuado de rehabilitación o intervención para una ruta, según sus solicitaciones de carga. Los valores de IRI son categorizados tomando como base un estudio realizado en el 2008 por la unidad de investigación del LanammeUCR (Informe de Proyecto UI-PE-03-08). Fue necesario realizarle una modificación a la escala generada para la evaluación de la nacional, ya que la condición de la regularidad en las vías municipales se encuentra en peor estado que en las vías nacionales, una gran cantidad de los kilómetros evaluados hasta ahora poseen un IRI igual o superior a 10 m/km Para la categorización de las deflexiones es necesario conocer el tipo de estructura que compone el pavimento, ya que la clasificación de las deflexiones obtenidas dependen del tipo de base (base granular o estabilizada con cemento) y del volumen vehicular, mientras mayor sea la cantidad de vehículos que transitan en una ruta mayor debe ser su capacidad, la clasificación utilizada, al igual que la del IRI, fue generada a partir de un estudio realizado por el Lanamme años anteriores (Informe de Proyecto UI-PE-03-08). Es importante recalcar que la información de la estructura que compone el pavimento (generada a partir de los sondeos), al igual que los conteos vehiculares son fundamentales para poder clasificar los datos recolectados por el deflectómetro. Las pruebas de laboratorio realizadas al material de subrasante, tales como límites de consistencia, gravedad específica y granulometría, así como los datos de CBR en sitio, permiten describir el tipo de suelo, su clasificación según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) y AASHTO y la resistencia al cortante. Una vez analizada la información se determinan tramos homogéneos, como última etapa del análisis de la información. Los tramos homogéneos consisten en unidades discretas con características similares de uno más parámetros en toda su longitud. Estas unidades son definidas mediante métodos estadísticos. Además se realiza el cálculo para determinar diferentes parámetros que los caractericen, un ejemplo de esto es el valor promedio y la desviación estándar de los valores de IRI y la deflectometría para cada uno de ellos. Toda la información es procesada en un sistema de información geográfico (SIG), cuyo objetivo es generar bases de datos georeferenciadas que faciliten el análisis a nivel de red de las vías en cuestión. El objetivo general de este proceso de análisis es obtener una herramienta que muestre la condición real de la red de una manera visual, que facilite la definición de la estrategia a seguir por parte de la municipalidad encargada para mejorar la condición de la misma paulatinamente. PRODUCTOS IMPORTANTES Y SUS APLICACIONES Contar con una base de datos que describa la red que se está administrando es un insumo de particular importancia para los municipios, ya que, en general, estos cuentan con poca información acerca del estado y la estructura de las vías que conforman el cantón. Esta metodología se ha aplicado a diferentes municipios, sobre rutas cantonales pavimentadas, lo que ha permitido conocer el estado en el que se encuentran actualmente. Información importante que puede ser utilizada por los administradores de la red para definir las necesidades de mantenimiento
y rehabilitación de la red en estudio, ya que esta información fundamenta técnicamente las intervenciones que se realizan sobre las vías. Además el poder analizar la información en unidades discretas, tramos homogéneos, es una herramienta útil para generar planes de inversión a mediano (planes quinquenales) y largo plazo, ya que esto permite al municipio determinar y realizar el tipo la intervención adecuada sobre una longitud definida, lo que facilita la planificación. CONCLUSIONES La gestión de la infraestructura vial es una herramienta que las agencias de transportes, deberían aplicar para desarrollar y ejecutar de una manera ordenada y planificada proyectos que mejoren el estado de las vías, propiciando con esto un mayor desarrollo social y económico para el país. Una base de datos actualizada que describa el estado de la red es el inicio para realizar una gestión adecuada, sin embargo, para lograrlo de manera efectiva es necesario que los encargados de su aplicación cuenten con el apoyo de la institución en la que se encuentran y que el criterio técnico prevalezca, al tratar de cumplir las metas políticas que tenga cada municipio entorno al servicio que pretende brindar a los usuarios de su red. Es importante que el municipio actualice las bases de datos con las que se cuenta y que realice retroalimentación al sistema, como un método de control y evaluación de las inversiones que se realizan y de la gestión que se está aplicando. REFERENCIAS Badilla, G (2009). Determinación de la regularidad superficial del pavimento, mediante el cálculo del Índice de Regularidad Internacional (IRI). Revista Infraestructura Vial. Vol.11, número 21. Costa Rica (Octubre, 2007). Ley No. 8603: Modificación de la ley de simplificación y eficiencia tributarias para segurar el giro oportuno de los recursos aprobados en las leyes de presupuestos de la república destinados a garantizar la máxima eficiencia de la inversión pública en reconstrucción y conservación óptima de la red vial costarricense. San José, Costa Rica: La Gaceta. Costa Rica. (Julio, 2006). Ley No. 8114: Ley de Simplificación y Eficiencia Tributarias. San José, Costa Rica: La Gaceta. LanammeUCR, Informe Proyecto N UI-PE-03-08, Variaciones a los rangos de clasificación de la red vial nacional de Costa Rica, Unidad de Investigación, Año 2008. López, S (2009). Sistema piloto de administración de pavimentos en la Municipalidad de Belén, Heredia. Tesis de Licenciatura en Ingeriría Civil, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica.
Solminihac, H (1998). Gestión de Infraestructura Vial.Chile: Editorial de la Universidad Católica de Chile: Primera Edición. Unidad de Investigación en Infraestructura Vial (2008). Variaciones a los Rangos para la Clasificación Estructural de la Red Vial Nacional de Costa Rica. (Informe Nº UI-PC-03-08). San José, Costa Rica: Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales, Universidad de Costa Rica.