Influencia de la tipología de flota vehicular en la gestión de los pavimentos

Texto completo

(1)MPyGI. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL. PROYECTO FIN DE MÁSTER. “PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS”. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. Autora: Juana Julieth Córdova Alcívar Tutor: Fernando Varela Soto Julio de 2019.

(2) AGRADECIMIENTO. “Nuestra recompensa se encuentra en el esfuerzo y no en el resultado. Un esfuerzo total es una victoria completa”. Mahatma Gandhi. A Dios, quien me brinda la fortaleza, sabiduría e inteligencia necesaria para afrontar las adversidades y ver en ellas una oportunidad para aprender algo nuevo. A mi papá, el ángel que cuida cada uno de mis pasos, todos los días de mi vida. A mi mamá, mi vida entera y la razón de porque siempre querer ser mejor, cada logro mío es por ti y para ti. A mis hermanos, mis ejemplos y apoyo incondicional, gracias, por tanto. A toda mi familia, que siempre con consejos y palabras de motivación, me hicieron creer en mí. De manera importante y especial a la Secretaria Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación (SENESCYT) del Ecuador, como entidad auspiciante de la Beca que se me concedió para cursar esta Maestría, gracias por contribuir a mi formación y apoyar el crecimiento intelectual y académico de mi país. A mi Cotutor Pablo Turrado, por su tiempo y conocimiento brindado en este trabajo. A mi Tutor Fernando Varela, por haberme brindado la oportunidad de realizar este trabajo bajo su tutela compartiéndome su experiencia. A mis amigas, amigos y ex docentes, quienes, con una palabra de motivación y confianza en mí, me dieron el valor de poder lograr mi objetivo..

(3) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. RESUMEN Título: Influencia de la Tipología de Flota Vehicular en la Gestión de los Pavimentos Palabras clave: gestión de pavimentos, HDM-4, deterioro, IRI, consumo de combustible, coste de operación vehicular, flota vehicular, carreteras, EAU. El tránsito vial presente en una red de carreteras, presenta características que influyen directamente en el deterioro de los pavimentos, las cuales pueden ser analizadas de manera individual: volumen de tránsito, tipología de la flota vehicular, cargas y sobrecargas de los vehículos, configuración de ejes, etc. Además, este deterioro generado por los vehículos de forma prolongada, representado en este análisis por el Índice de Regularidad Internacional (IRI), al mismo tiempo se ve directamente relacionado como efecto al Usuario mediante el Costo de Operación del Vehículo. Un análisis de Coste de Operación del Vehículo está en función de características tanto básicas como económicas de cada tipología de flota, es así que su análisis se realiza de manera individual. Para esto, el Software HDM-4 del Banco Mundial, ofrece tipologías de vehículos por defecto en su base de datos que pueden ser contemplados en una Gestión de Pavimentos. Estos contienen todas las características anteriormente mencionadas predefinidas según el tipo de vehículo, a excepción de costes unitarios, los cuales deben ser ingresados acorde al lugar de estudio que se realice, pues estos varían de un país a otro. En el presente trabajo Fin de Master, se ha propuesto una metodología para una categorización de flota vehicular para el Caso de Estudio de Dubái, donde se analizaron dos carreteras, para las que se contemplan diferentes escenarios de actuación. Además, se ha realizado una comparación de acuerdo al comportamiento de la Flota Calibrada para Dubái seleccionada según la metodología propuesta y la Flota por Defecto sugerida por el Software HDM-4, para parámetros como IRI, Consumo de Combustible y Coste de Operación del Vehículo. Los resultados del Caso de Estudio han llevado a la conclusión de que ambas flotas vehiculares presentan diferencias notorias en sus características básicas según los parámetros evaluados de cada escenario, por lo que es necesario una categorización vehicular según la Red de Carreteras a Gestionar. Además de comprobar que la flota vehicular tiene una incidencia importante en la Gestión de Pavimentos, puesto que, sus características generan un deterioro prolongado del pavimento, que afecta directamente al Usuario incrementando los Costos de Operación del Vehículo al sobrepasar un IRI de 4 m/km. Por lo que una categorización ayuda a planificar las actuaciones de conservación teniendo en cuenta la comodidad del usuario. 3 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(4) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. ABSTRACT Title: Influence of the Typology of Vehicle Fleet in a Pavements Management Keywords: pavement management, HDM-4, deterioration, IRI, fuel consumption, vehicular operation cost, vehicle fleet, roads, UAE. Road traffic present in a road network, presents characteristics that directly influence the deterioration of the pavements, which can be analyzed individually: traffic volume, type of vehicle fleet, loads and overloads of vehicles, configuration of axes, etc. In addition, this deterioration generated by the vehicles of prolonged form, represented in this analysis by the International Regularity Index (IRI), at the same time is directly related as an effect to the User through the Cost of Operation of the Vehicle. An analysis of the cost of operating the vehicle is based on both basic and economic characteristics of each type of fleet, so that its analysis is carried out individually. For this, the HDM-4 Software of the World Bank, offers typologies of vehicles by default in its database that can be contemplated in a Pavement Management. These contain all the aforementioned characteristics predefined according to the type of vehicle, with the exception of unit costs, which must be entered according to the place of study that is carried out, since these vary from one country to another. In the present Master’s Thesis, a methodology has been proposed for a categorization of vehicle fleet for the Dubai Study Case, where two roads were analyzed, for which different action scenarios are contemplated. In addition, a comparison has been made according to the behavior of the Calibrated Fleet for Dubai selected according to the proposed methodology and the Default Fleet suggested by the HDM-4 Software, for parameters such as IRI, Fuel Consumption and Vehicle Operation Cost. The results of the Study Case have led to the conclusion that both vehicular fleets present notable differences in their basic characteristics according to the parameters evaluated in each scenario, which is why a vehicular categorization is necessary according to the Road Network to Manage. In addition to checking that the vehicle fleet has a significant impact on the management of pavements, since, its characteristics generate a prolonged deterioration of the pavement, which directly affects the user by increasing the costs of operation of the vehicle to exceed an IRI of 4 m / km. Therefore, a categorization helps to plan the conservation actions taking into account the comfort of the user.. 4 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(5) INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. MPyGI. TABLA DE CONTENIDO AGRADECIMIENTO ...................................................................................................... 2 RESUMEN ....................................................................................................................... 3 ABSTRACT ..................................................................................................................... 4 TABLA DE CONTENIDO ........................................................................................ 5 ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................. 10 INDICE DE TABLAS .................................................................................................... 15 INDICE DE ECUACIONES .......................................................................................... 15 ACRÓNIMOS ................................................................................................................ 16 1. 2. INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 17 1.1. OBJETIVO ...................................................................................................... 18. 1.2. ESTRUCTURA Y METODOLOGÍA DEL TRABAJO ................................. 18. ESTADO DEL ARTE ............................................................................................. 20 2.1. GESTIÓN DE PAVIMENTOS ....................................................................... 20. 2.1.1. Inventario .................................................................................................. 23. 2.1.1.1 Clasificación de los Pavimentos ........................................................... 23 2.1.1.1.1 Pavimentos Flexibles....................................................................... 24 2.1.1.1.2 Pavimentos Rígidos ......................................................................... 24 2.1.2. Parámetros de estado ................................................................................ 25. 2.1.3. Auscultación Sistemática de los parámetros de estado. ........................... 25. 2.1.4. Obtención de los Modelos de Deterioro ................................................... 26. 2.1.5. Adopción de Decisiones ........................................................................... 27. 2.2. EVOLUCIÓN DEL PAVIMENTO ................................................................. 27. 2.2.1. Desarrollo Histórico del Diseño de Pavimentos ....................................... 29. 2.2.1.1 Métodos previos a los ensayos de carreteras ........................................ 30 2.2.1.1.1 Métodos basados en la mecánica de suelos ..................................... 30 2.2.1.1.2 Métodos basados en la resistencia ................................................... 30 2.2.1.2 Métodos de diseño basados en ensayos de carreteras ........................... 30 2.2.1.2.1 Road Test de Bates .......................................................................... 30 2.2.1.2.2 Road Test de Maryland ................................................................... 31 2.2.1.2.3 Road Test de la WASHO ................................................................ 31 2.2.1.2.4 Road Test de la AASHO ................................................................. 31 5 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(6) INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. MPyGI. 2.2.2 2.3. Conservación de los Pavimentos .............................................................. 32. COMPORTAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS .......................................... 33. 2.3.1. Indicadores de Comportamiento............................................................... 34. 2.3.1.1 Deterioros Superficiales ........................................................................ 34 2.3.1.1.1 Fallas en Pavimentos Flexibles ....................................................... 35 2.3.1.1.2 Fallas en Pavimentos Rígidos ......................................................... 36 2.3.1.2 Capacidad Estructural ........................................................................... 37 2.3.1.3 Fricción Superficial ............................................................................... 38 2.3.1.4 Regularidad/Serviciabilidad.................................................................. 38 2.4. TRÁNSITO ...................................................................................................... 39. 2.4.1. Conversión de Tránsito en ESALS ........................................................... 40. 2.4.1.1 Factores Equivalentes de Carga ............................................................ 40 2.4.1.2 Factor Camión....................................................................................... 40 2.4.1.3 Volúmenes de Tránsito ......................................................................... 41 2.4.1.4 Espectros de Carga ................................................................................ 41 2.4.2. Análisis de la Vida Útil en la Estructura de Pavimento ........................... 42. 2.5 EVOLUCIÓN DE EXPERIENCIA INTERNACIONAL DE LA INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE PAVIMENTOS ........................................................................................................... 43 3. METODOLOGÍA ................................................................................................... 47 3.1. Costos de Operación Vehicular ....................................................................... 47. 3.1.1. Categorización de Flota Vehicular ........................................................... 48. 3.1.1.1 Trafico Promedio Diario Anual ............................................................ 48 3.1.2. Vehículos Representativos ....................................................................... 49. 3.1.3. Datos de Vehículos Representativos para cálculos del COV ................... 52. 3.1.3.1 Consumo de Combustible ..................................................................... 52 3.1.3.2 Consumo de lubricantes ........................................................................ 53 3.1.3.3 Consumo de Neumáticos ...................................................................... 53 3.1.3.4 Costos de mantenimiento y reparación ................................................. 54 3.1.3.5 Utilización y Vida útil del vehículo ...................................................... 55 3.1.3.6 Costos de Capital .................................................................................. 56 3.2. Deterioro de la Carretera .................................................................................. 56 6. MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(7) INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. MPyGI. 3.2.1. Resistencia del Firme ............................................................................... 56. 3.2.2. Regularidad de la Carretera ...................................................................... 57. 3.3. CASO DE ESTUDIO ...................................................................................... 58. 3.3.1. Fase 1: Obtención de Datos Generales- datos asociados a carreteras. ..... 59. 3.3.1.1 Intensidad Media Diaria (IMD) ............................................................ 64 3.3.1.2 Composición del Tráfico ...................................................................... 64 3.3.1.3 Crecimiento Anual del Tráfico ............................................................. 65 3.3.1.4 Velocidades medias de circulación de los vehículos ............................ 66 3.3.2 Fase 2: Parque de Vehículos. Análisis de Datos Generales para categorización.......................................................................................................... 66 3.3.2.1 Caracterización de atributos físicos de los vehículos ........................... 66 3.3.2.2 Edad de los vehículos ........................................................................... 68 3.3.3. Fase 3: Análisis de Vehículos Representativos ........................................ 68. 3.3.3.1 Combustible .......................................................................................... 72 3.3.3.2 Lubricantes ............................................................................................ 72 3.3.3.3 Neumáticos ........................................................................................... 73 3.3.3.4 Horas de mantenimiento ....................................................................... 74 3.3.3.5 Intereses ................................................................................................ 74 3.3.3.6 Conductor.............................................................................................. 75 3.3.4 4. Flota Vehicular de Caso de Estudio ......................................................... 75. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y DISCUSIÓN DEL CASO DE ESTUDIO 83 4.1 ESCENARIO 1. CARRETERA FREEWAY EN CONDICIÓN DE PAVIMENTO BUENA – ALTERNATIVA 1. .......................................................... 86 4.2 ESCENARIO 2. CARRETERA FREEWAY EN CONDICIÓN DE PAVIMENTO BUENA - ALTERNATIVA BASE. .................................................. 92 4.3 ESCENARIO 3. CARRETERA FREEWAY EN CONDICIÓN DE PAVIMENTO MALA – ALTERNATIVA 1. ............................................................ 98 4.4 ESCENARIO 4. CARRETERA FREEWAY EN CONDICIÓN DE PAVIMENTO MALA – ALTERNATIVA BASE. .................................................. 104 4.5 ESCENARIO 5. CARRETERA SECONDARY EN CONDICIÓN DE PAVIMENTO BUENA – ALTERNATIVA 1 ......................................................... 110 4.6 ESCENARIO 6. CARRETERA SECONDARY EN CONDICIÓN DE PAVIMENTO BUENA – ALTERNATIVA BASE ................................................. 116 7. MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(8) INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. MPyGI. 4.7 ESCENARIO 7. CARRETERA SECONDARY EN CONDICIÓN DE PAVIMENTO MALA – ALTERNATIVA 1 ........................................................... 122 4.8 ESCENARIO 8. CARRETERA SECONDARY EN CONDICIÓN DE PAVIMENTO MALA – ALTERNATIVA BASE ................................................... 128 4.9. ANALISIS DE RESULTADOS .................................................................... 134. 4.9.1. Análisis de Regularidad .......................................................................... 134. Escenario 1. Carretera Freeway en condición de pavimento buena – Alternativa 1. 134 Escenario 2. Carretera Freeway en condición de pavimento buena - Alternativa base. .................................................................................................................................. 134 Escenario 3. Carretera Freeway en condición de pavimento mala – Alternativa 1. . 134 Escenario 4. Carretera Freeway en condición de pavimento mala – Alternativa base. .................................................................................................................................. 135 Escenario 5. Carretera Secondary en condición de pavimento buena – Alternativa 1 .................................................................................................................................. 135 Escenario 6. Carretera Secondary en condición de pavimento buena – Alternativa base .................................................................................................................................. 135 Escenario 7. Carretera Secondary en condición de pavimento mala – Alternativa 1 .................................................................................................................................. 135 Escenario 8. Carretera Secondary en condición de pavimento mala – Alternativa base .................................................................................................................................. 136 4.9.2. Análisis de Consumo de Combustible .................................................... 136. Escenario 1. Carretera Freeway en condición de pavimento buena – Alternativa 1. 137 Escenario 2. Carretera Freeway en condición de pavimento buena - Alternativa base. .................................................................................................................................. 137 Escenario 3. Carretera Freeway en condición de pavimento mala – Alternativa 1. . 138 Escenario 4. Carretera Freeway en condición de pavimento mala – Alternativa base. .................................................................................................................................. 138 Escenario 5. Carretera Secondary en condición de pavimento buena – Alternativa 1 .................................................................................................................................. 139 Escenario 6. Carretera Secondary en condición de pavimento buena – Alternativa base .................................................................................................................................. 140 Escenario 7. Carretera Secondary en condición de pavimento mala – Alternativa 1 140 Escenario 8. Carretera Secondary en condición de pavimento mala – Alternativa base .................................................................................................................................. 141 4.9.3. Análisis del COV .................................................................................... 142 8. MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(9) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. Escenario 1. Carretera Freeway en condición de pavimento buena – Alternativa 1. 142 Escenario 2. Carretera Freeway en condición de pavimento buena - Alternativa base. .................................................................................................................................. 143 Escenario 3. Carretera Freeway en condición de pavimento mala – Alternativa 1. . 143 Escenario 4. Carretera Freeway en condición de pavimento mala – Alternativa base. .................................................................................................................................. 144 Escenario 5. Carretera Secondary en condición de pavimento buena – Alternativa 1 .................................................................................................................................. 144 Escenario 6. Carretera Secondary en condición de pavimento buena – Alternativa base .................................................................................................................................. 145 Escenario 7. Carretera Secondary en condición de pavimento mala – Alternativa 1 145 Escenario 8. Carretera Secondary en condición de pavimento mala – Alternativa base .................................................................................................................................. 146 5. CONCLUSIONES ................................................................................................ 147. 6. Referencias ............................................................................................................ 149. 7 ANEXO 1. Características Básicas para Flota Vehicular Calibrada - Especificaciones Técnicas de los Vehículos Seleccionados. ................................................................... 154. 9 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(10) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Actividades de un Sistema de Gestión de Pavimentos. (AASHTO, 1993) ... 22 Figura 2. Estructura de un Sistema de Gestión. (Garnica & Pérez, 2014) .................... 22 Figura 3. Distribución de esfuerzos bajo la capa de rodadura del pavimento flexible. (Gutiérrez, 2011) ............................................................................................................ 24 Figura 4. Distribución de esfuerzos bajo la capa de rodadura del pavimento rígido. (Gutiérrez, 2011) ............................................................................................................ 24 Figura 5. Secciones transversales de firmes del siglo XVIII diseñadas por Trésaguet, Telford y McAdam. (Encyclopedia Britannica, 1999) ................................................... 28 Figura 6. Esquema ilustrativo del empleo de modelos de deterioro para la Conservación de Pavimentos (Turrado, 2016) ...................................................................................... 32 Figura 7. Curva de Comportamiento de los pavimentos. (Cruz & Palacios, 2012) ..... 34 Figura 8. Relación entre la condición del pavimento y las intervenciones de rehabilitación. (Troncoso, 2011) .................................................................................... 42 Figura 9. Inversión en intervención con respecto a la pérdida de calidad del pavimento. (Troncoso, 2011) ............................................................................................................ 43 Figura 10. Componentes que influyen en la Conservación y Mantenimiento de los Pavimentos con relación con efecto al usuario. (Elaboración Propia) ........................... 47 Figura 11. Datos de entrada del caso de Estudio - Clima. (Wikipedia, 2019) .............. 59 Figura 12. Datos de entrada: Carretera Freeway - Condición de Pavimento Buena. (Rauros Group) ............................................................................................................... 60 Figura 13. Datos de entrada: Carretera Freeway - Condición de Pavimento Mala. (Rauros Group)............................................................................................................................. 61 Figura 14. Datos de entrada: Carretera Secondary - Condición de Pavimento Buena. (Rauros Group) ............................................................................................................... 62 Figura 15. Datos de entrada: Carretera Secondary - Condición de Pavimento Mala. (Rauros Group) ............................................................................................................... 63 Figura 16. Clasificación de la Flota Vehicular. (Rauros Group) ................................... 64 Figura 17. Crecimiento del tráfico de la Carretera Freeway E84. (Rauros Group)....... 65 Figura 18. Crecimiento del tráfico de la Carretera Secondary E55. (Rauros Group) ... 66 Figura 19. Precios del Litro de Gasolina en EAU. (Prices, 2019)................................. 72 Figura 20. Precios del Litro de Diesel en EAU. (Prices, 2019)..................................... 72 Figura 21. Cambio de moneda utilizada. (Google, 2019) ............................................. 75 Figura 22. Escenarios Comparativos de análisis ........................................................... 82 Figura 23. Detalle del TDPA de Flota Vehicular para una carretera Freeway.(Obtenida de HDM-4) ..................................................................................................................... 84 Figura 24. Detalle del TDPA de Flota Vehicular para una carretera Secondary.(Obtenida de HDM-4) ..................................................................................................................... 85 Figura 25. Gráfico Comparativo del IRI de Flota Vehicular Calibrada y por Defecto en Carretera Freeway con Pavimento de Condición Inicial Buena-Alternativa 1. ............. 86 10 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(11) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. Figura 26. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Buena-Alternativa 1. .............................................................. 86 Figura 27. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 04, 05, 06, 07, 08, 09 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Buena-Alternativa 1. .............................................................. 87 Figura 28. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 10, 11, 12, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Buena-Alternativa 1. ................................................................................ 88 Figura 29. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Buena-Alternativa 1...................................................................................... 89 Figura 30. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 04, 05, 06, 07, 08, 09 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Buena-Alternativa 1...................................................................................... 90 Figura 31. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 10, 11, 12, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Buena-Alternativa 1...................................................................................... 91 Figura 32. Gráfico Comparativo del IRI de Flota Vehicular Calibrada y por Defecto en Carretera Freeway con Pavimento de Condición Inicial Buena-Alternativa Base. ........ 92 Figura 33. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Buena-Alternativa Base. ........................................................ 92 Figura 34. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 04, 05, 06, 07, 08, 09 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Buena-Alternativa Base. ........................................................ 93 Figura 35. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 10, 11, 12, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Buena-Alternativa Base. .......................................................................... 94 Figura 36. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Buena-Alternativa Base. ............................................................................... 95 Figura 37. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 04, 05, 06, 07, 08, 09 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Buena-Alternativa Base. ............................................................................... 96 Figura 38. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 10, 11, 12, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Buena-Alternativa Base. ............................................................................... 97 Figura 39. Gráfico Comparativo del IRI de Flota Vehicular Calibrada y por Defecto en Carretera Freeway con Pavimento de Condición Inicial Mala-Alternativa 1. ............... 98. 11 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(12) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. Figura 40. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Mala-Alternativa 1. ................................................................ 98 Figura 41. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 04, 05, 06, 07, 08, 09 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Mala-Alternativa 1. ................................................................ 99 Figura 42. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 10, 11, 12, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Mala-Alternativa 1. ................................................................................ 100 Figura 43. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Mala-Alternativa 1...................................................................................... 101 Figura 44. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 04, 05, 06, 07, 08, 09 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Mala-Alternativa 1...................................................................................... 102 Figura 45. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 10, 11, 12, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Mala-Alternativa 1...................................................................................... 103 Figura 46. Gráfico Comparativo del IRI de Flota Vehicular Calibrada y por Defecto en Carretera Freeway con Pavimento de Condición Inicial Mala-Alternativa Base. ........ 104 Figura 47. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Mala-Alternativa Base. ........................................................ 104 Figura 48. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 04, 05, 06, 07, 08, 09 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Mala-Alternativa Base. ........................................................ 105 Figura 49. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 10, 11, 12, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Mala-Alternativa Base. .......................................................................... 106 Figura 50. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Mala-Alternativa Base. ............................................................................... 107 Figura 51. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 04, 05, 06, 07, 08, 09 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Mala-Alternativa Base. ............................................................................... 108 Figura 52. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 10, 11, 12, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Freeway en Condición de Pavimento Mala-Alternativa Base. ............................................................................... 109 Figura 53. Gráfico Comparativo del IRI de Flota Vehicular Calibrada y por Defecto en Carretera Secondary con Pavimento de Condición Inicial Buena-Alternativa 1. ........ 110. 12 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(13) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. Figura 54. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Buena-Alternativa 1. ............................................................ 110 Figura 55. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 04, 05, 06, 07 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Buena-Alternativa 1. ............................................................ 111 Figura 56. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 08, 09, 10, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Buena-Alternativa 1. ............................................................ 112 Figura 57. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Buena-Alternativa 1.................................................................................... 113 Figura 58. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 04, 05, 06, 07 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Buena-Alternativa 1.................................................................................... 114 Figura 59. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 08, 09 10, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Buena-Alternativa 1. ..................................................................................................... 115 Figura 60. Gráfico Comparativo del IRI de Flota Vehicular Calibrada y por Defecto en Carretera Secondary con Pavimento de Condición Inicial Buena-Alternativa Base.... 116 Figura 61. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Buena-Alternativa Base. ...................................................... 116 Figura 62. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 04, 05, 06, 07 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Buena-Alternativa Base. ...................................................... 117 Figura 63. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 08, 09, 10, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Buena-Alternativa Base. ...................................................... 118 Figura 64. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Buena-Alternativa Base. ............................................................................. 119 Figura 65. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 04, 05, 06, 07 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Buena-Alternativa Base. ............................................................................. 120 Figura 66. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 08, 09 10, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Buena-Alternativa Base. ............................................................................................... 121 Figura 67. Gráfico Comparativo del IRI de Flota Vehicular Calibrada y por Defecto en Carretera Secondary con Pavimento de Condición Inicial Mala-Alternativa 1. .......... 122. 13 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(14) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. Figura 68. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Mala-Alternativa 1. .............................................................. 122 Figura 69. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 04, 05, 06, 07 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Mala-Alternativa 1. .............................................................. 123 Figura 70. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 08, 09, 10, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Mala-Alternativa 1. .............................................................. 124 Figura 71. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Mala-Alternativa 1...................................................................................... 125 Figura 72. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 04, 05, 06, 07 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Mala-Alternativa 1...................................................................................... 126 Figura 73. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 08, 09, 10, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Mala-Alternativa 1...................................................................................... 127 Figura 74. Gráfico Comparativo del IRI de Flota Vehicular Calibrada y por Defecto en Carretera Secondary con Pavimento de Condición Inicial Mala-Alternativa Base...... 128 Figura 75. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Mala-Alternativa Base. ........................................................ 128 Figura 76. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 04, 05, 06, 07 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Mala-Alternativa Base. ........................................................ 129 Figura 77. Gráficos Comparativos de Consumo de Combustible de Vehículos 08, 09, 10, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Mala-Alternativa Base. ........................................................ 130 Figura 78. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 02a, 02b, 03a, 03b de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Mala-Alternativa Base. ............................................................................... 131 Figura 79. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 04, 05, 06, 07, 08, 09 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Mala-Alternativa Base. ............................................................................... 132 Figura 80. Gráficos Comparativos de COV de Vehículos 10, 11, 12, 13 de Flota Vehicular Calibrada y Por Defecto, para una carretera Secondary en Condición de Pavimento Mala-Alternativa Base. ............................................................................... 133. 14 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(15) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. INDICE DE TABLAS Tabla 1. Frecuencia sugerida de auscultación de pavimentos por actividades. (Gutiérrez, 2011) _____________________________________________________ 26 Tabla 2. Fallas en Pavimentos Flexibles. Fuente: (Elaboración Propia) ___________ 35 Tabla 3. Fallas en Pavimentos Rígidos. Fuente: (Elaboración Propia) ____________ 36 Tabla 4. Niveles del PSI (Cordo, 1998) ____________________________________ 38 Tabla 5. HDM-4 Clases y características de vehículos representativos predeterminados (Bennett & Greenwood, 2000) ___________________________________________ 51 Tabla 6. Datos para la Metodología a utilizar según las Fases. (Elaboración Propia) 58 Tabla 7. IMD Carretera Freeway (Rauros Group) ___________________________ 64 Tabla 8. IMD Carretera Secondary Freeway (Rauros Group) ___________________ 64 Tabla 9. Modelos de vehículos más vendidos en el año 2015. (Magro, 2016) ______ 67 Tabla 10. Flota Vehicular Representativa-Carretera Freeway. (Elaboración Propia) _ 69 Tabla 11. Flota Vehicular Representativa-Carretera Secondary. (Elaboración Propia) 70 Tabla 12. ESALF de Flota Vehicular Calibrada. (Elaboración Propia) ___________ 71 Tabla 13. Costes de Neumáticos (Elaboración Propia) ________________________ 73 Tabla 14. Costos de Vehículos Nuevos. (Elaboración Propia) __________________ 74 Tabla 15. Características Básicas de la Flota Vehicular Calibrada (Rauros Group) __ 76 Tabla 16. Costes Económicos Unitarios de la Flota Vehicular Calibrada. _________ 77 Tabla 17. Datos de Calibración de Flota Vehicular Calibrada. Ver Anexo 1. ______ 78 Tabla 18. Características Básicas de Flota Vehicular por Defecto HDM-4. (Obtenidas de HDM-4) __________________________________________________________ 79 Tabla 19. Costos Económicos Unitarios de Flota Vehicular por Defecto HDM-4. __ 80 Tabla 20. Datos de Calibración de Flota Vehicular por Defecto HDM-4 (Obtenidos del HDM-4) ____________________________________________________________ 81. INDICE DE ECUACIONES Ecuación 1 ...................................................................................................................... 40 Ecuación 2 ...................................................................................................................... 41 Ecuación 3 ...................................................................................................................... 53 Ecuación 4 ...................................................................................................................... 53. 15 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(16) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. ACRÓNIMOS. EAU. Emiratos Árabes Unidos. PMS. Pavement Management System (Sistema de Gestión de Pavimentos). AASHO. American Association of State Highway Officials. AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials HDM. Highway Development and Management System. COV. Costo de Operación del Vehículo. PSI. Pavement Serviciability Index (Índice de Serviciabilidad del Pavimento). ESALs. Equivalent Single Axis Loads (Carga de Eje Equivalente Simple). LEF. Load Equivalent Factor (Factor Equivalente de Carga). FC. Factor Camión. TPDA. Tráfico Promedio Anual. IMD. Intensidad Media Diaria. SN. Numero Estructural. 16 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(17) MPyGI. 1. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. INTRODUCCIÓN. A lo largo de los años, las redes viales se han convertido en uno de los principales medios de comunicación, siendo fundamentales en el desarrollo económico de la sociedad. Por ello, es de vital importancia que las vías y carreteras que conforman las redes presenten niveles de calidad adecuados. En este sentido, los pavimentos, como parte fundamental de las mismas, deben cumplir también una serie de requisitos a corto, medio y largo plazo. Las cargas impuestas por el tráfico y los agentes atmosféricos son dos de las principales causas del deterioro de las características estructurales y prestacionales de los pavimentos, e inciden notablemente en su durabilidad, por lo que estudiar su influencia resulta primordial. El tránsito vial presente en una red de carreteras, presenta características que influyen directamente en el deterioro de los pavimentos, las cuales pueden ser analizadas de manera individual: volumen de tránsito, tipología de la flota vehicular, cargas y sobrecargas de los vehículos, distribución y configuración de ejes, etc. A lo largo del presente Trabajo Fin de Máster se realizará un análisis de todas ellas, con el objetivo de evaluar la influencia de la tipología de la flota vehicular en la gestión de pavimentos. La necesidad del uso de las carreteras para la distribución de mercancías, ha incrementado la configuración de ejes de los vehículos a las consideradas en su fase de diseño, reflejándose en un daño temprano y progresivo a la estructura del pavimento, que da como resultado el aumento de costos en su periodo de mantenimiento y conservación. Conociendo que las cargas de trafico aplicadas sobre el pavimento de forma prolongada es un factor de deterioro, realizar una evaluación de la afección que genera la tipología de flota vehicular es indispensable. A su vez, el deterioro del pavimento incide como efecto al Usuario mediante el Coste de Operación Vehicular, por lo que una categorización adecuada permitirá una evaluación más sólida de estrategias de conservación para la minimización de costos en los análisis de ciclo de vida. Por esto, como parte fundamental del trabajo se realizará una categorización de la flota vehicular de EAU (Emiratos Árabes Unidos) como Caso de Estudio que se definirá como flota vehicular calibrada, la cual se compara con las configuraciones de ejes habituales por defecto del Software HDM-4 del Banco Mundial, ya que el tipo de tránsito y por ende sus cargas varían de un país a otro, reflejando un comportamiento diferente en la estructura de pavimento, este estudio podrá tener una aplicación de tipo local, tanto para el diseño de pavimentos como para su periodo de explotación.. 17 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(18) MPyGI. 1.1. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. OBJETIVO. El objetivo principal del presente trabajo de Fin de Máster es determinar la influencia de la tipología de flota vehicular en la gestión de pavimentos en función de su condicionamiento. Para el cumplimiento del objetivo principal se llevará a cabo objetivos específicos como:  Estudiar el Estado del Arte en el ámbito de la categorización de parques vehiculares en la gestión de pavimentos, conceptos, técnicas, investigaciones y metodologías de cálculo y análisis actuales.  Establecer una metodología para la categorización de una flota vehicular para su uso en la gestión de pavimentos.  Realizar un caso de Estudio para la evaluación de la real influencia de la flota vehicular en la gestión de pavimentos. En este se realizará una categorización de la flota vehicular siguiendo la metodología anterior.  Correlacionar la flota vehicular y su influencia en la condición del pavimento, se realizará una simulación con el Software HDM-4 del Banco Mundial, con el fin de analizar y discutir los resultados de los datos ingresados que han sido previamente obtenidos.  Comparar la influencia en la Condición del Pavimento entre la tipología de Flota Vehicular por Defecto del Software HMD-4 del Banco Mundial y la Flota Vehicular Calibrada del Caso de Estudio. 1.2. ESTRUCTURA Y METODOLOGÍA DEL TRABAJO. El presente estudio se ha distribuido en cinco bloques generales: introducción, estado del arte, metodología, análisis de resultados y conclusiones. Dentro de cada bloque se encuentran los ítems necesarios para comprender de un modo detallado el análisis realizado. El primer bloque está compuesto por una breve introducción del presente trabajo donde se aborda el motivo del estudio, objetivo principal que se quiere alcanzar, así como objetivos específicos y la metodología a seguir. El segundo bloque está formado por el estado del arte donde se describen la Gestión de Pavimentos, evolución en la construcción de los pavimentos, clasificación, su comportamiento mediante indicadores de desempeño y aspectos importantes referentes al Transito como Ejes equivalentes, Tipologías de Flota, Espectros de Carga, Volumen de tránsito, análisis de vida útil y evolución de la influencia de la tipología vehicular en base a experiencias internacionales en investigación de parámetros de efecto al Usuario como el Coste de Operación Vehicular. 18 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(19) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. Siguiendo con el tercer bloque que abarca la descripción de la metodología de la para la categorización de una flota vehicular, donde se interrelacionan parámetros del tráfico como el IMD (Intensidad Media Diaria) con la estructura del pavimento condicionado por el IRI (Índice de Regularidad Internacional). Es aquí, donde se presenta la metodología a utilizar para la realización de una categorización de flota vehicular para un caso de Estudio, en este trabajo para Dubái. Por lo tanto, se describe los datos en el Software HDM-4 del Banco Mundial correspondientes a características de la Flota Calibrada o Flota de Caso de Estudio y características de la Red de Carreteras a analizar. Además, se crean tipologías de flota vehicular del mismo tipo correspondiente a características por defecto del programa mencionado. Posteriormente estas dos flotas en estudio se correlacionan mediante diferentes escenarios de condición de pavimento con el fin de exponer los resultados para diferentes comportamientos. Seguidamente en el cuarto bloque se exponen los resultados del análisis y una discusión de lo obtenido en el Caso de Estudio. Para finalizar en el quinto apartado se plantean las conclusiones de todo el trabajo realizado, resultados según los objetivos propuestos y futuras líneas de investigación. Además, se citan las referencias utilizadas como aporte al estudio, seguidas de documentación referente sobre la investigación como una serie de anexos que servirán para complementar la información del presente trabajo.. 19 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(20) MPyGI. 2. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. ESTADO DEL ARTE. En el presente apartado, se describirá el estudio del estado del arte realizado para dar a conocer la función e importancia de la gestión de pavimentos, su objetivo y necesidad, parámetros a considerar, la evolución histórica del pavimento, su clasificación, normas de diseño actual, comportamiento en función del tráfico, definiciones en cuanto al tránsito, y demás temas relacionados a la influencia de la carga vehicular hacia el pavimento, se analizan los siguientes apartados: 2.1. GESTIÓN DE PAVIMENTOS. Años atrás, el estado del pavimento se evaluaba visualmente, debido a que las técnicas de refuerzo eran limitadas y poco técnicas, además los problemas atmosféricos eran tomados en cuenta de acuerdo al criterio de los ingenieros de ese entonces. En la actualidad este escenario ha cambiado, el estado de las carreteras se mide a través de diversos parámetros específicos, las técnicas de reparación, conservación y mantenimiento son múltiples y los agentes atmosféricos han cobrado relevancia. Mantener en buen estado la infraestructura vial, es de vital importancia para evitar sobrecostos de operación en el transporte, además la funcionabilidad que debe ofrecer la red de carreteras de un país es crucial, para la seguridad y comodidad de los usuarios. Según análisis históricos, se ha puesto en evidencia que proyectar infraestructuras para una vida útil de 20 años es irreal, dado que las pavimentaciones de carreteras aseguran unas condiciones de servicio adecuadas por un límite de 8 a 12 años, sin efectuar actuaciones de mantenimiento o rehabilitación. Considerando estas intervenciones, es posible garantizar condiciones de servicio adecuadas para periodos de 20 o 25 años, o incluso mayores. (Turrado, 2016) De ahí la necesidad e importancia que tiene la gestión de pavimentos, concepto que surge a finales de los años setenta (Díaz, Ramón, Mejía, & Parra, 2014) y que ha evolucionado de forma acelerada, combinando diferentes actividades, sistemas y herramientas para proveer y administrar pavimentos. En los años setenta, es cuando se comienza a desarrollar la investigación e implementación de los sistemas de gestión de firmes, floreciendo varias aplicaciones, como el Project 123 del Texas Highway Department, o el Project 1-10 de la NCHRP, hasta culminar con el proyecto SHRP de 1988 y el proyecto ISOHDM, financiado por el Banco Mundial. (Odoki & Kerali, 2006) La gestión de pavimentos en su sentido más amplio, se relaciona con todas las actividades involucradas en el planeamiento, diseño, construcción, mantenimiento, evaluación y rehabilitación de una red seleccionada de pavimento en un programa público de trabajo. Un sistema de Gestión de Pavimentos (PMS) es un conjunto de herramientas o métodos que asisten a la persona encargada de la toma de decisiones, en 20 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(21) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. hallar las estrategias óptimas para proporcionar, evaluar y mantener a los pavimentos en una condición útil durante un periodo de tiempo. (AASHTO, 1993) El objetivo básico de la gestión de pavimentos ha utilizado información segura y consistente para desarrollar criterios de decisión, posibilitar alternativas realistas de inversión y contribuir a la eficiencia en la toma de las decisiones. (Solminihac, 2001) Es conveniente describir la gestión de pavimentos en términos de dos niveles generales: la primera que es un nivel de gestión de la red general, donde se toman decisiones administrativas que afectan los programas para las redes de carreteras; y el segundo que es un nivel de gestión de proyecto, donde se toman decisiones técnicas para proyectos específicos. A nivel de Red, el PMS proporciona información pertinente al desarrollo de un programa estatal o de agencia de construcción nueva, mantenimiento o rehabilitación, que optimizara el uso de los recursos disponibles, esta relación se puede apreciar al lado izquierdo de la Figura 1. Por otro lado, a nivel de Proyecto, se hace una consideración detallada para las actividades de diseño, construcción, rehabilitación o mantenimiento, para una sección o tramo en particular de una carretera o proyecto. En ambos escenarios se proporciona una comparación entre los beneficios y costos asociados con algunas actividades alternativas, lo que permite identificar una estrategia optima, en la cual se busca obtener los beneficios deseados al más bajo costo, durante el periodo de análisis. Bajo este enfoque, las autoridades encargadas de tomar decisiones, deben elegir entre una serie de opciones proporcionadas por los departamentos técnicos, que abarcan desde las características iniciales de las vías en su etapa de diseño, hasta la frecuencia de las actuaciones de conservación y mantenimiento, así como los estándares de calidad de las mismas a lo largo de su ciclo de vida. Todas estas decisiones, a su vez, tienen una fuerte repercusión en el usuario final: en su confort, en su seguridad y en el coste de operación del vehículo, por lo tanto, en el coste de flotas y transporte de pasajeros. (Turrado, 2016) Es por ello, que debe considerarse como un análisis de inversiones a corto y largo plazo, para lo cual es necesario disponer de una herramienta de gestión capaz de introducir y relaciones cada una de las variables que intervienen en el proceso. Esto es posible llevarlo a cabo mediante los llamados Modelos de deterioro, los mismos que permiten predecir el comportamiento y desempeño del pavimento a lo largo de su vida útil.. 21 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(22) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. Figura 1. Actividades de un Sistema de Gestión de Pavimentos. (AASHTO, 1993) Un sistema de Gestión, para conducir al logro de un proyecto, tiene la siguiente estructura según (Garnica & Pérez, 2014), se expone en la Figura 2.. Figura 2. Estructura de un Sistema de Gestión. (Garnica & Pérez, 2014) Siempre que se quiera realizar una gestión positiva y adecuada de algún elemento de la vía, del pavimento o de la infraestructura en general, los pasos a realizar son similares:  Inventario  Definición de los parámetros de estado  Auscultación sistemática de los parámetros de estado 22 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(23) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS  Obtención de modelos de evolución  Adopción de decisiones, en función de rangos preestablecidos y posibilidades económicas.. A continuación, se describen los pasos detallados que constituyen el planeamiento básico de un modelo de Gestión de Pavimentos: 2.1.1 Inventario Lo primero que se realiza es conocer exactamente el elemento a inventariar. En el caso del Pavimento se debe tener en cuenta de los tramos que se compone, longitud y ancho de cada tramo, ancho de bermas, obras de drenaje, tipo y composición de pavimento, es decir, capas, espesores, edad de cada capa o intervención, transito, entre otros. (Gutiérrez, 2011) Este inventario, puede ser realizado tan detallado como se desee, pero debe de ser lo suficientemente sistemático y organizado para que permita una gestión eficiente y adecuada. Según el grado de complejidad que se quiera dar a la gestión, será necesario complementar el inventario con datos específicos de cada elemento que conforma la infraestructura, no obstante, es necesario partir de una clasificación por tramo y una georeferenciación común. Para lo cual se puede hacer uso de los Sistemas de Información Geográfica, que permitan la asignación de atributos del pavimento en cada tramo. Dentro del inventario se debe tener en cuenta características según el tipo de pavimento: 2.1.1.1 Clasificación de los Pavimentos Un pavimento está constituido por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales, que se diseñan y construyen técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados. Estas estructuras estratificadas se apoyan sobre la subrasante de una vía obtenida por el movimiento de tierras en el proceso de exploración y que han de resistir adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del tránsito le transmite durante el periodo para el cual fue diseñada la estructura del pavimento. (Montejo, 2002) Los pavimentos deben de cumplir una serie de requisitos con el fin de ofrecer comodidad al usuario, como:  Ser resistente a la acción de las cargas impuestas por el tránsito y a los agentes externos.  Presentar una textura superficial adaptada a la velocidad de los vehículos, además de presentar una regularidad superficial tanto transversal como longitudinal que va de la mano con la seguridad vial.  Presentar condiciones adecuadas respecto al drenaje, entre otros. 23 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(24) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. A continuación, se describen las dos clasificaciones más importantes por su utilización en autopistas. 2.1.1.1.1 Pavimentos Flexibles Este tipo de pavimentos están formados por una carpeta bituminosa apoyada sobre dos capas no rígidas, la base y la Subbase. Se caracterizan por que admiten grandes deformaciones sin rotura bajo la aplicación de la carga, la cual transmite los esfuerzos a la subrasante mediante un mecanismo de disipación de tensiones, las cuales disminuyen con la profundidad. (Cruz & Palacios, 2012) En un pavimento flexible, el concreto asfaltico, al tener menor rigidez, se deforma y transmite tensiones mayores en la subrasante (Cordo, 1998), como se muestra en la Figura 3.. Figura 3. Distribución de esfuerzos bajo la capa de rodadura del pavimento flexible. (Gutiérrez, 2011) 2.1.1.1.2 Pavimentos Rígidos Son pavimentos en los cuales su capa superior está compuesta por una losa de cemento hidráulico, la cual se encuentra apoyada sobre una capa de material denominada base o sobre la subrasante. (Cruz & Palacios, 2012) En un pavimento rígido, debido a la rigidez de la losa de hormigón se produce una buena distribución de las cargas de las ruedas de los vehículos, dando como resultado tensiones muy bajas en la subrasante (Cordo, 1998), como se muestra en la Figura 5.. Figura 4. Distribución de esfuerzos bajo la capa de rodadura del pavimento rígido. (Gutiérrez, 2011) 24 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(25) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. Este tipo de pavimentos, debido a su alto módulo de elasticidad del hormigón, puede dividirse en tres tipos:  Hormigón simple con juntas  Hormigón armado con juntas  Hormigón armado con refuerzo continuo 2.1.2 Parámetros de estado Es importante tener en cuenta, que cualquier elemento que se quiera gestionar está sometido al deterioro en función del tiempo, trafico, clima y demás factores, viéndose afectado su funcionabilidad al pasar el tiempo (Gutiérrez, 2011). Los principales parámetros que definen el estado de un pavimento, y que por lo tanto deben medirse con cierta frecuencia, agrupados en dos categorías, son: Parámetros Funcionales  Regularidad Superficial  Rozamiento Transversal Parámetros Estructurales  Deflexiones (para pavimentos flexibles)  Degradaciones superficiales  Transferencia de carga entre losas Dentro de las degradaciones superficiales, se consideran como parámetros para medición las fisuras, la subdivisión de losas, hundimientos, escalonamientos, etc., en función del tipo de pavimento a gestionar. 2.1.3 Auscultación Sistemática de los parámetros de estado. Una vez realizado el inventario de cada elemento de la infraestructura a gestionar, el siguiente paso es conocer el estado actual de los parámetros que definen la funcionabilidad de dicha infraestructura mencionados en el punto anterior. La auscultación de los parámetros de estado, permite al gestor de la vía una imagen de la situación actual del elemento a gestionar, lo que tiene varias utilidades (Gutiérrez, 2011):  Permite conocer el estado de funcionabilidad en toda la red.  Es el primer paso para poder establecer un modelo de evolución del parámetro o de los parámetros medidos.. 25 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(26) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS  Dado que la evolución de los diversos parámetros que definen el grado de funcionabilidad de los diferentes elementos gestionables en una vía puede variar mucho de un parámetro a otro, la frecuencia de auscultación de cada parámetro debe establecerse en función de dicha velocidad de variación.. En la gestión de pavimentos hay parámetros que sufren modificaciones en tiempos más reducidos que otros. Por ejemplo el Índice de Regularidad Internacional (IRI), es un parámetro que evoluciona rápidamente, tanto, que puede llegar a reducirse en los primeros años y después empieza a aumentar a medida que se deteriora el pavimento (Gutiérrez, 2011). Una síntesis de recomendaciones medias de auscultación de pavimentos, podría ser la indicada en la Tabla 1. Tabla 1. Frecuencia sugerida de auscultación de pavimentos por actividades. (Gutiérrez, 2011) ACTIVIDAD A PREVENIR O CONSERVAR. FRECUENCIA. Regularidad. Dos Años. Deflexiones. Tres Años. Rozamiento. Dos Años. Degradaciones. Dos Años. 2.1.4 Obtención de los Modelos de Deterioro Una vez realizado la auscultación y partiendo de datos actuales, para poder predecir el futuro comportamiento del pavimento, es necesario desarrollar curvas o modelos de deterioro. Estos deben ser suficientemente aproximados, para definir la evolución de los parámetros que definen el estado de los elementos gestionados. Los modelos de deterioro, en general son teórico-empíricos en los que intervienen variables que pueden afectar el parámetro en cuestión. En definitiva, los parámetros funcionales indican el estado del pavimento para el usuario, mientras que los parámetros estructurales marcan en cierta forma la velocidad de deterioro de los funcionales. Es por esto que un programa de gestión debe contemplar las posibilidades de intervenir un pavimento que presente parámetros funcionales buenos y estructurales malos o viceversa. Es importante mencionar, que cada tramo de la red a gestionar, o elemento, tiene sus propias características y es imposible que todos se comporten de acuerdo con un modelo por muchas variables que se consideren. Por esta razón los modelos de deterioro suelen involucrar coeficientes de corrección que permitan ajustar los modelos teóricos a los reales, de acuerdo con los resultados que se obtengan en el proceso de auscultación que se realicen posteriormente. 26 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.

(27) MPyGI. INFLUENCIA DE LA TIPOLOGÍA DE FLOTA VEHICULAR EN LA GESTIÓN DE LOS PAVIMENTOS. 2.1.5 Adopción de Decisiones Una vez ejecutados los inventarios, adaptados los modelos de deterioro y ajustados permanentemente a las auscultaciones periódicas, el siguiente paso es poner en ejecución el Programa de Gestión de Pavimentos que se haya asignado, en caso de que no existiese, se deberán realizar los cálculos de la evolución de los parámetros en función de los modelos de evolución. Con ello se establecerá una prognosis del estado del pavimento gestionado a lo largo de un periodo de estudio elegido. En caso de utilizar un programa, este se encarga de indicar las actuaciones a realizar, costos anuales, etc. (Gutiérrez, 2011) La gestión mediante un programa, tiene la posibilidad de ingresas datos como, el nivel de conservación con el que se quiere mantener el pavimento, capacidad económica, entre otros. Como conclusión, el objetivo de los programas de gestión se centra en:  Lograr un conocimiento actualizado, de fácil consulta, y que se pueda realizar en cualquier momento y de cualquier lugar geográfico de la red.  Observar y actualizar la evolución de la red en relación con sus condiciones físicas y las condiciones de ocupación en términos de las cargas reales que circulan por los pavimentos.  Predecir con suficiente anticipación las intervenciones de preservación que se requieren y sus presupuestos. 2.2. EVOLUCIÓN DEL PAVIMENTO. La búsqueda de materiales y procesos constructivos ha sido una inquietud constante para el hombre desde sus inicios. La necesidad de conseguir unos caminos y por ende una pavimentación más confortable y duradera ha llevado a un proceso progresivo y significativo en la construcción de pavimentos, pasando de fundamentos prácticos hasta diseños más elaborados. El inicio de la construcción de carreteras consistía en ladrillos cocidos unidos con mortero bituminoso o con placas de balasto o piedras unidas con arcilla y limo, esto sucedió en los años 3500 a. de C. Los primeros en construir científicamente carreteras, fueron los Romanos hacia el año 300 a. de C., conocidas como calzadas por la utilización de caliza, su técnica era muy elaborada y su modelo de calzada fue el tipo estándar para los siguientes 2000 años. (Predeanu, 2018) Fue entre los siglos XV y XVI donde la pavimentación tomo un crecimiento notable, producido por la necesidad en el incremento del comercio a larga distancia por vía terrestre. En el año 1775, Pierre-Marie-Jérome Trésaguet en la Ciudad de Paris, escribió una memoria en la que normalizaba la construcción de las carreteras recomendando las siguientes capas: una capa base conformada por piedras gruesas 27 MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS - ETSIC- UPM.