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X CONGRESO INTERNACIONAL OBRAS DE INFRAESTRUCTURA VIAL

Difundido por ICG – Instituto de la Construcción y Gerencia www.construccion.org / Telefax: 421-7896 / [email protected]

SOFTWARE PARA EVALUACION DE PAVIMENTOS EN AEROPUERTOS Y CARRETERAS DE SUPERFICIE ASFALTICA, Y CARRETERAS NO PAVIMENTADAS

I. RESUMEN

El software EvalPav se ha desarrollado en la Dirección de Estudios Especiales de la Dirección General de Caminos y Ferrocarriles - MTC, dentro del marco establecido en el Reglamento de Organización y Funciones, promover la investigación y desarrollo de tecnologías aplicables a los estudios, obras y administración de infraestructura vial.

Se ha desarrollado teniendo como base normas internacionales para la evaluación de pavimentos de superficie asfáltica en carreteras y aeropuertos, y carreteras no pavimentadas: Indice de Condición del Pavimento - PCI (ASTM D 5340 (04) - Aeropuertos, ASTM D 6433 (03) - Carreteras Pavimentadas y USACE TM 5-626 - Carreteras No Pavimentadas.

Se difunde con la finalidad que las entidades de la gestión vial cuenten con una herramienta que les facilitará realizar de manera eficiente y estandarizada el procesamiento de las evaluaciones; simplificando el relevamiento de datos con los formatos que se incluyen en el presente informe técnico, y reduciendo el tiempo de procesamiento, básicamente al periodo necesario que le tome registrar los datos, para luego sectorizar e imprimir los reportes necesarios.

La tecnología vial es dinámica con los avances de la ingeniería vial, por lo que la Dirección de Estudios Especiales de la Dirección General de Caminos y Ferrocarriles, acogerá e introducirá los reajustes, correcciones y actualizaciones debidamente justificadas para la vigencia del presente software.

II. INTRODUCCION

De acuerdo al avance tecnológico, en nuestro país se han implementado en el área de pavimentos diversas metodologías de evaluación, cuya selección y aplicación depende en muchos casos de las herramientas con que se cuentan para poder desarrollarlas, por la complejidad y el número de cálculos a procesar.

En términos generales, la evaluación de un pavimento se divide en: relevamiento de datos en campo, procesamiento de datos (trabajo de gabinete) y análisis e interpretación de los resultados, para proceder a realizar las conclusiones y recomendar los niveles de intervención a ejecutar en la vía.

En nuestro medio en la mayoría de los casos se da mayor importancia al trabajo de gabinete, por el tiempo que tomará procesar los datos recopilados, descuidando parte del trabajo de campo, siendo esta etapa a la que se debe dar mayor prioridad, porque de ella depende el grado de confiabilidad y la calidad de nuestros resultados.

Para acelerar el proceso de evaluación de pavimentos, se debe reducir el tiempo de procesamiento de los datos, para lograr esto se desarrolló un sistema de gestión de base de datos para la evaluación de la condición superficial denominado EvalPav.



III. EVALUACION DEL ESTADO DE LA SUPERFICIE DEL PAVIMENTO

Comprende la descripción y enumeración de todas las fallas, fisuras, defectos o deformaciones observadas en la superficie de la estructura de pavimento. El método más común consiste en un inventario realizado por personal que recorre la vía a pie anotando la clase de falla, su frecuencia e intensidad. Dado que la evaluación del tipo de defecto es siempre producto de una apreciación subjetiva, se ha buscado homogenizar estas observaciones mediante clasificaciones y definiciones de ciertos daños.

3.1 INDICE DE CONDICION DEL PAVIMENTO

El deterioro de la estructura del pavimento es una función de la clase de daño, su severidad y cantidad o densidad del mismo. La formulación de un índice que tuviese en cuenta los tres factores mencionados ha sido problemática, debido al gran número de posibles condiciones. Para superar esta dificultad se introdujeron los “valores deducidos”, como un arquetipo de factor de ponderación, con el fin de indicar el grado de afectación que cada combinación de clase de daño, nivel de severidad y densidad tiene sobre la condición del pavimento.

El PCI es un índice numérico que varía desde cero (0), para un pavimento fallado o en mal estado, hasta cien (100) para un pavimento en perfecto estado.

El cálculo del PCI se fundamenta en los resultados de un inventario visual de la condición del pavimento en el cual se establecen CLASE, SEVERIDAD y CANTIDAD de cada daño presenta. El PCI se desarrolló para obtener un índice de la integridad estructural del pavimento y de la condición operacional de la superficie. La información de los daños obtenida como parte del inventario ofrece una percepción clara de las causas de los daños y su relación con las cargas o con el clima.

3.2 PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN DE LA CONDICIÓN DEL PAVIMENTO

3.2.1 UNIDADES DE MUESTREO

Se divide la vía en secciones o “unidades de muestreo”, cuyas dimensiones varían de acuerdo con los tipos de vía y de capa de rodadura:

a. Carreteras con capa de rodadura asfáltica y ancho menor que 7.30 m: El área de la unidad de muestreo debe estar en el rango 225.0 ± 90.0 m².

b. En Aeropuertos con capa de rodadura asfáltica el área de la unidad de muestreo debe estar en el rango 450.0 ± 180.0 m².



La primera etapa corresponde al trabajo de campo en el cual se identifican los daños teniendo en cuenta la clase, severidad y extensión de los mismos. Esta información se registra en formatos que hemos adecuado como se muestra en la siguiente figura.

Se recomienda tomar el valor medio de los rangos y en ningún caso definir unidades por fuera de aquellos. Para cada pavimento inspeccionado se sugiere la elaboración de esquemas que muestren el tamaño y la localización de las unidades ya que servirá para referencia futura.



3.3 CALCULO DEL PCI DE LAS UNIDADES DE MUESTREO

Al completar la inspección de campo, la información sobre los daños se utiliza para calcular el PCI. El cálculo puede ser manual o computarizado y se basa en los “Valores Deducidos” de cada daño de acuerdo con la cantidad y severidad reportadas.

Las normas internacionales ASTM D 6433 (03), ASTM D 5340 (04) y TM 5-626 (1995), establecen la recopilación de datos de campo de manera general, especificando que el procesamiento también se puede realizar en un programa de cómputo.

A continuación se describe el procedimiento para el procesamiento, siendo de manera general similar para los tres casos, con algunas particularidades que se tuvieron en cuenta al desarrollar el presente software.

3.3.1 CALCULOS

1. Cálculo de los Valores Deducidos:

a. Totalice cada tipo y nivel de severidad de daño y regístrelo en la columna TOTAL. El daño puede medirse en área, longitud ó por número según su tipo.

b. Divida la CANTIDAD de cada clase de daño, en cada nivel de severidad, entre el ÁREA TOTAL de la unidad de muestreo y exprese el resultado como porcentaje. Esta es la DENSIDAD del daño, con el nivel de severidad especificado, dentro de la unidad en estudio.

c. Determine el VALOR DEDUCIDO para cada tipo de daño y su nivel de severidad mediante las curvas denominadas “Valor Deducido del Daño” que se adjuntan al final de este documento, de acuerdo con el tipo de pavimento inspeccionado.

2. Cálculo del Número Máximo Admisible de Valores Deducidos (m)

a. Si ninguno ó tan sólo uno de los “Valores Deducidos” es mayor que 2, se usa el “Valor Deducido Total” en lugar del mayor “Valor Deducido Corregido”, CDV, obtenido en la Etapa 4. De lo contrario, deben seguirse los pasos 2.b. y 2.c.

b. Liste los valores deducidos individuales deducidos de mayor a menor.

c. Determine el “Número Máximo Admisible de Valores Deducidos” (m), utilizando la siguiente ecuación:

ii HDVm 10098

900.1

(ecuación 01)

Donde:

mi : Número máximo admisible de “valores deducidos”, incluyendo fracción, para la unidad de muestreo i.

HDVi : El mayor valor deducido individual para la unidad de muestreo i.

d. El número de valores individuales deducidos se reduce a m, inclusive la parte fraccionaria. Si se dispone de menos valores deducidos que m se utilizan todos los que se tengan.



3. Cálculo del “Máximo Valor Deducido Corregido”, CDV. El máximo CDV se determina mediante el siguiente proceso iterativo:

a. Determine el número de valores deducidos, q, mayores que 2.0.

b. Determine el “Valor Deducido Total” sumando TODOS los valores deducidos individuales.

c. Determine el CDV con q y el “Valor Deducido Total” en la curva de corrección pertinente al tipo de pavimento.

d. Reduzca a 2.0 el menor de los “Valores Deducidos” individuales que sea mayor que 2.0 y repita las etapas (b) a (c) hasta que q sea igual a 1.

e. El máximo CDV es el mayor de los CDV obtenidos en este proceso.

4. Calcule el PCI de la unidad restando de 100 el máximo CDV obtenido en el ítem 3.

5. Calcular el PCI de una sección del pavimento.

Una sección de pavimento abarca varias unidades de muestreo. Si todas las unidades de muestreo son inventariadas, el PCI de la sección será el promedio de los PCI calculados en las unidades de muestreo.

Si se utilizó la técnica del muestreo, se emplea otro procedimiento. Si la selección de las unidades de muestreo para inspección se hizo mediante la técnica aleatoria sistemática o con base en la representatividad de la sección, el PCI será el promedio de los PCI de las unidades de muestreo inspeccionadas.

Si se usaron unidades de muestreo adicionales se usa un promedio ponderado.



3.4 NIVELES DE INTERVENCION EN CARRETERAS ASFALTADAS

Culminado la obtención del PCI por sectores se procede a establecer el nivel de intervención de acuerdo a la tabla siguiente:

3.5 NIVELES DE INTERVENCION EN AEROPUERTOS

Similar al caso anterior, cuando se culmina la obtención del PCI por sectores se procede a establecer el nivel de intervención de acuerdo a la tabla siguiente:



IV. RESULTADOS

El proceso del trabajo de gabinete se reduce al ingreso de datos de campo.

Permite un aprendizaje rápido y de fácil uso para el usuario, mediante su interfaz gráfica.

La información se actualiza automáticamente, permitiendo al usuario concentrarse sólo en el ingreso de los datos.

De existir algún error en los resultados, sólo se tienen que verificar los valores de entrada.

Gestionan y administran la información en su base de datos, lo que permite un mejor manejo de ellos, y no se limitan al simple cálculo.

Administra e imprime reportes.

Permiten exportar e importar la información hacia o desde una hoja de cálculo.

La búsqueda de la información se realiza en el entorno de desarrollo del software.

El sistema permite trabajar en modo Monousuario o Multiusuario.

Su implementación requiere de menores costos, en comparación con las tecnologías para los trabajos de campo.

V. CONCLUSIONES

La implementación de sistemas de gestión de base de datos en el área de mejoramiento y rehabilitación de pavimentos, permitirá estandarizar el relevamiento de datos en campo, facilitando la obtención de los resultados para el análisis e interpretación de resultados y plantear las alternativas de solución en menor tiempo.

EL sistema de gestión de base de datos, emite reportes con los datos relevados y resultados obtenidos en cada etapa del procesamiento de la metodología (densidad, valores de deducción, número máximo permisible de fallas, valor de deducción máximo corregido, índice de condición del pavimento y clasificación), de acuerdo a lo establecido en las normas correspondientes.

Para el desarrollo de los estudios de evaluación se reducirá en más del 50% el tiempo empleado para la etapa de procesamiento de datos.

Los Sistemas de Gestión de Bases de Datos, nos permiten almacenar, procesar los datos en un solo ámbito, para realizar consultas sobre la información de los diversos proyectos, y lograr avanzar hacia un sistema de gestión vial.

VI. RECOMENDACIONES

En el país debemos implementar los sistemas de gestión de base de datos, porque nos permitirán tomar decisiones oportunas en base a la información almacenada y procesada en ellos. Asimismo se debe ampliar el desarrollo de software para las distintas etapas en el proceso de rehabilitación y diseño de pavimentos.



VII.BIBLIOGRAFIA

1. ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS SECTION FOUR CONSTRUCTION

ASTM D 6433 (03) PRACTICE FOR ROADS AND PARKING LOTS PAVEMENT CONDITION INDEX SURVEYS

2. ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS SECTION FOUR CONSTRUCTION

ASTM D 5340 (04) TEST METHOD FOR AIRPORT PAVEMENT CONDITION INDEX SURVEYS

3. MONTEJO FONSECA, ALFONSO INGENIERIA DE PAVIMENTOS PARA CARRETERAS Universidad Católica de Colombia 2ª edición 2002

4. HEADQUARTERS, DEPARTMENT OF THE ARMY

USACE TM 5-626 UNSURFACED ROAD MAINTENANCE MANAGEMENT (1995)

5. MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES

ESTUDIO DE REHABILITACION DE CARRETERAS EN EL PAIS - CONREVIAL

6. VASQUEZ VARELA, LUIS RICARDO PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) PARA PAVIMENTOS ASFÁLTICOS Y DE CONCRETO EN CARRETERAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - 2002

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