análisis de inversiones en carreteras utilizando software hdm-4

7/22/2019 Anlisis de Inversiones en Carreteras Utilizando Software HDM-4

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MAURICIO PRADENA MIQUEL, JOHN POSADA HENAOAnlisis de Inversiones en Carreteras Utilizando Software HDM-4

Revista de la Construccin, vol. 6, nm. 1, 2007, pp. 35-47,

Pontificia Universidad Catlica de Chile

Chile

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Revista de la Construccin,

ISSN (Versin impresa): 0717-7925

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Revista de la ConstruccinVolumen 6 No 1 - 2007

[ 35

Investments Analysis in

Highways Using Software

HDM-4

Anlisis de Inversiones

en Carreteras Utilizando

Software HDM-4

Autores

MAURICIO PRADENA MIQUEL Acadmico Departamento de Ingeniera Civil.Universidad de Concepcin.

email: [email protected]

JOHN POSADA HENAO Acadmico Escuela de Ingeniera CivilUniversidad Nacional de Colombia.

email: [email protected]

Fecha de aceptacin

Fecha de recepcin

04/06/07

25/06/07


3/14[36 ] Revista de la Construccin

Volumen 6 No 1 - 2007pginas: 35 - 47Mauricio Pradena M. - John Posada H.]

El anlisis de inversiones en carreteras re-quiere determinar los costos y beneiciosen el ciclo de vida del camino para lo cuales necesario modelar el comportamientodel pavimento tomando en cuenta larelacin existente entre la calidad derodadura y los costos de los usuarios,los costos de conservacin, construccin,y el valor residual de la va. El Modelode Desarrollo y Gestin de CarreterasHDM-4 permite realizar lo anterior y haalcanzado gran aceptacin por partede agencias viales e instituciones de in-

The in vest ment s anal ys is in hi ghwaysrequires to determine the costs andbenefits in the life cycle of the road. Forthis it is necessary to model the behavior onthe pavement considering the relationship

between the quality of tread and thecosts of the users, the conservation costs,construction costs, and the residual valueof the road. The Highway Developmentand Management System HDM-4 permitsto make that analysis and it has reachedgreat acceptance by the highway agenciesand investigation institutions around the

vestigacin en todo el mundo, siendoutilizado en ms de cien pases.

En este artculo se revisa el concepto deanlisis de ciclo de vida, los antecedentesy desarrollo del modelo, sus principalescaractersticas, modelos internos, la im-portancia del IRI en la evaluacin de HDM-4, para finalmente mostrar una aplicacina un proyecto en Colombia indicndosesu bondad y las posibles decisiones que sepueden tomar a travs de los resultadosentregados por el modelo.

world. This model is used in more thanhundred countries.

This article check s the concept of cyc leanalysis of life, the antecedent and

development of the model, their principalcharacterist ic , internal models , theimportance of the IRI in the evaluationof HDM-4, to finally show an applicationon a Colombian project indicating itsfeasibility and the possible decisions thatcan be taken according to the resultsdelivered by the model.

Abstract

Key words pavement, HDM-4, IRI. pavement, HDM-4, IRI.pavement, HDM-4, IRI.

Palabras clave: pavimento, HDM-4, IRI.pavimento, HDM-4, IRI.

Resumen


4/14pginas: 35 - 47 [Revista de la Construccin

Volumen 6 No 1 - 2007[Mauricio Pradena M. - John Posada H.]

1. Introduccin

El anlisis de inversiones en carreteras requiere de-terminar los costos y beneicios en el ciclo de vidadel camino para lo cual es necesario modelar elcomportamiento del pavimento tomando en cuentala relacin existente entre la calidad de rodaduray los costos de los usuarios, los costos de conser-vacin, construccin, y el valor residual de la va.Los modelos HDM permiten realizar lo anterior y sehan utilizado ampliamente en diversos pases. Estos

han sido undamentales para justiicar los cada vezmayores presupuestos de inversin, conservacin yrehabilitacin de carreteras en muchos de ellos. Losmodelos se han utilizado para investigar la viabilidadeconmica de proyectos en ms de cien pases y paraoptimizar los beneicios econmicos de usuarios decarreteras bajo dierentes niveles de gastos.

En particular el Modelo de Estndares de Conservaciny Diseo de Carreteras (Highway Design and Mainte-nance Standards Model) HDM-III, desarrollado por elBanco Mundial, se viene usando desde hace ms dedos dcadas para combinar la evaluacin tcnica y eco-nmica de proyectos, preparar programas de inversiny analizar estrategias de redes de carreteras.

El Estudio Internacional del Desarrollo y Gestin deCarreteras (International Study o Highway Deve-

lopment and Management) ISOHDM ue realizpara ampliar el mbito del modelo HDM-III y armonizar los sistemas de gestin de carretcon herramientas de sotware adaptables quacercaran a las necesidades de las agencias viEl estudio ISOHDM se desarroll bajo los auspde importantes instituciones internacionales adede contar con el apoyo de gobiernos nacionade otras organizaciones pudindose mencionaDepartamento para el Desarrollo InternacionaReino Unido, el Banco Mundial, el Banco AsiticDesarrollo, y la Administracin Nacional de Cam

de Suecia. Contribuyeron la Administracin Nacide Caminos de Finlandia, los gobiernos de MalFrancia, Sudrica y Japn, y la Federacin Interaricana de Productores de Cemento. El estudio escoordinado por la Asociacin Mundial de Carrety la Universidad de Birmingham.

Esto dio como principal resultado la HerramientDesarrollo y Gestin de Carreteras (Highway Dlopment and Management Tool) HDM-4. El mde HDM-4 se ampli considerablemente, superalas evaluaciones tradicionales de los proyectos, proporcionar un potente sistema para el anlisla gestin de carreteras y de las alternativas deversin. El nasis se situ en clasiicar y aplica

conocimientos existentes, ms que en emprenuevos y largos estudios empricos, aun cuandrecogieron datos de orma limitada.

2. Desarrollo

2.1 Desarrollo del modelo HDM

En 1968 el Banco Mundial origin un Estudio de Diseode Carreteras en conjunto con el Laboratorio de Trans-porte e Investigacin de Carreteras de Gran Bretaa(Transport and Road Research Laboratory) TRRL y elLaboratorio Central Francs de Puentes y Carreteras(Laboratoire Central des Ponts et Chausses) LCPC.Posteriormente el Instituto Tecnolgico de Massachus-sets (Massachusetts Insti tute of Technology) MIT desa-rroll, por encargo del Banco Mundial, la construccinde un modelo conceptual denominado Modelo deCostos de Carreteras (Highway Cost Model) HCM, estese considera como la primera versin de HDM.

En la primera mitad de la dcada de los setenta, elTRRL produjo el Modelo de Inversin en Transporte

de Carretera (Road Transport Investment MoRTIM, para pases en desarrollo. A partir de 197Banco Mundial inanci nuevos desarrollos del Hen el MIT, los que inalmente produjeron en 197Modelo de Estndares de Diseo y ConservaciCarreteras (Highway Design and Maintenance Sdards Model) HDM. Entre los especialistas es cohacer reerencia a esta versin, como HDM-II.

Estudios realizados en el Caribe, entre otros uutilizados por TRRL para generar RTIM 2 (1982)su parte el Banco Mundial utiliz estudios reados en distintas partes del mundo para desarrHDM-III (1987). Se siguieron desarrollando ammodelos y TRRL produjo RTIM 3 en 1993 para oruna versin del sotware ms amigable, en ormhoja de clculo. En 1994, el Banco Mundial prodos versiones ms de HDM-III, a saber, HDM-Qincorporaba los eectos de la congestin de tr




y HDM Manager que proporcionaba una interaz deusuario basada en mens con la cual se trataba deacilitar el uso de HDM-III.

A mediados de los noventa, se hizo evidente la nece-sidad de nuevos esfuerzos orientados a la moderni-zacin del modelo, a fin de incorporar herramientasinformticas modernas, aumentar sus posibilidadesde anlisis, incorporar los resultados de diversas in-vestigaciones realizadas en varios pases, considerarel anlisis de pavimentos rgidos. En el caso de loscostos de operacin de vehculos, se reconoca que

la tecnologa de estos haba mejorado mucho desde1980, por lo cual los costos tpicos de operacin po-dran ser bastante menores que los obtenidos en laspredicciones de HDM-III. Por otra parte, aunque elmodelo se haba utilizado principalmente en pases endesarrollo, se identific un uso significativo por partede naciones industrializadas, lo cual se tradujo en lanecesidad de incorporar nuevos submodelos paraanalizar los efectos del congestionamiento vehicular yde los climas fros, un mayor nmero de tipos de pavi-mento, y aspectos de seguridad y medio ambiente.

De esta manera, en 1997 se inici el Estudio In-ternacional del Desarrollo y Gestin de Carreteras(International Study o Highway Development and

Management) ISOHDM. Como principal resultadodel mismo, el ao 2000 se anunci la terminacindel modelo HDM-4. Aunque se conservaron las si-glas para identiicar a las ediciones previas, el nuevoproducto ue denominado Sistema de Gestin yDesarrollo de Carreteras (Highway Developmentand Management System), tomando el nombre delestudio que le dio origen.

2.2.1 Anlisis de ciclo de vida

El modelo HDM-4 es una herramienta de apoyo ala gestin de carreteras y caminos que permite atravs de un sotware la evaluacin de alternativasrelacionadas con la inversin en proyectos de carre-teras y caminos; evaluacin que puede ser tcnicay/o econmica.

El marco analtico de HDM-4 se basa en el conceptodel anlisis del ciclo de vida de un camino. Es decirHDM-4 simula las condiciones del camino durante el

ciclo de vida y los costos asociados a tales condicio-nes (bsicamente costos de construccin, conserva-cin y usuarios) para un perodo de anlisis dentrode un escenario de circunstancias especiicado porel usuario del sotware, este perodo suele ser de15 a 30 aos.

De acuerdo a esto el modelo es capaz de predecir lascargas de trico, los eectos de las obras de mante-nimiento, el deterioro del pavimento, los eectos parausuarios del camino, y los eectos socioeconmicosy medioambientales.

Una vez construidos, los caminos se deterioran comoconsecuencia de diversos actores como cargas de

trico, acciones medioambientales y eectos de sis-temas de drenaje inadecuados. La tasa de deterioroest directamente relacionada con los estndares deconservacin aplicados para permitir que el pavimen-to soporte el trico para el que ha sido diseado.Considerando esto las condiciones del pavimento de-penden de los estndares de conservacin aplicadoscomo se representa en la Figura 1 en trminos de la

FIGURA 1

Concepto del anlisis del

ciclo de vida en HDM-4

(Odoki et al., 2000)




calidad de rodadura, la cual es representada gene-ralmente por el ndice de Regularidad InternacionalIRI. Cuando se deine un estndar de conservacin,se impone un lmite al nivel de deterioro al que sepermite que llegue el pavimento.

Como consecuencia de lo anterior los costos de con-servacin y los costos de los usuarios (bsicamenteoperacin de vehculos y tiempo de viaje) dependernde los estndares de conservacin aplicados. Estoscostos se determinan, principalmente, prediciendocantidades sicas de consumo de recursos y multipli-

cando esas cantidades por sus costos unitarios.Los beneicios econmicos de las inversiones en ca-rreteras se determinan luego comparando los lujostotales de costos para las distintas alternativas deconstruccin y mantenimiento con una situacinbase o sin proyecto que normalmente representael estndar mnimo de conservacin rutinario. Labondad de los proyectos se determina por mediode indicadores econmicos, en particular del clcu-lo del valor actual neto (VAN) y la tasa interna deretorno (TIR).

En la Figura 2 se representa el anlisis de ciclo de vidarealizado por HDM-4. Se puede notar que tambin

se pueden incluir en el anlisis los eectos socialesy ambientales.

2.2.2 Descripcin del modelo

La estructura general del modelo HDM-4 se presentaen la Figura 3.

Para su uncionamiento el modelo requiere de in-ormacin sobre las caractersticas de las carreterasa analizar, las caractersticas de los vehculos queoperan en la red, los estndares de conservacin quesern aplicados en los distintos tramos de carretera, ylos datos predeinidos que se utilizarn en el anlisis.Todo esto incluido como inormacin en una unidad

gestora de datos que posee cuatro componentes,red de carreteras, parque de vehculos, trabajos, yconiguracin de HDM respectivamente.

El modelo cuenta con tres herramientas de anlisisque tienen como propsito evaluar proyectos, pro-gramas y estrategias de conservacin y mejoramientode carreteras. Estas tres basan su anlisis en el ciclode vida del camino.

El Anlisis de proyecto se reiere a la evaluacin dternativas de inversin. En eecto, analiza un tramconjunto de tramos de caminos con los tratamieseleccionados por el usuario. El sistema comparalternativas empleando indicadores de rentabieconmica (VAN y TIR), los cuales obtiene a partlos costos y beneicios anuales proyectados de calternativa a lo largo del perodo de anlisis.

El anlisis de programa consiste bsicamentjerarqu izar una lista de proyectos candidatoacuerdo con su nivel de rentabilidad y eecto e

estado de la va, a in de obtener un programaobras de uno o ms aos bajo restricciones prpuestarias deinidas.

Por ltimo, el anlisis de estrategia tiene como psito evaluar polticas de largo plazo para la convacin y mejoramiento de una red de carretera

Entre las componentes de la Figura 3 se apreciangrupos de modelos correspondientes a los modinternos del sistema, estos son:

1. RDWE: Eecto del deterioro y los trabajos ecamino.

2. RUE: Eecto del camino sobre los usuarios.

3. SEE: Eectos sociales y ambientales.

Los modelos de deterioro, y efectos de las obras (RDeterioration and Works Effects) RDWE, permpredecir, para un periodo de anlisis definido pusuario, la evolucin del estado fsico de los cnos en funcin de las solicitaciones impuestas ptrnsito, las condiciones climatolgicas, y el tippavimento; asimismo, los modelos estiman los efeen el estado del camino de las obras de conservay mejoramiento ms usuales. Los principales detros modelados son agrietamiento, prdida de rahuellamiento, regularidad, baches, fallas de botextura superficial y resistencia al deslizamiento

Respecto de HDM-III, el modelo HDM-4 cubrerango ms amplio de tipos de pavimentos asflte introduce los pavimentos de hormign. Por parte, se cambian, desagregan y se introducen nuformas de deterioro como fallas de borde, texsuperficial y resistencia al deslizamiento. Se aumelos factores de calibracin de 7 en HDM-III a 2HDM-4. Esto ltimo si bien hace ms flexib les losdelos, puede crear dificultades para su calibracipuede producir errores agregados en la predicc




FIGURA 2

Anlisis de ciclo de vida

usando HDM-4

(Kerali, 2000)




Los modelos de eectos del camino sobre los usuarios(Road User Eects) RUE, son utilizados para calcular

los eectos del estado sico y las condiciones de ope-racin de las carreteras sobre los usuarios de las mis-mas, en trminos de indicadores como los costos deoperacin vehicular (VOC), los costos por tiempo deviaje y los costos de accidentabilidad. De esta maneraentonces, se emplean para obtener los beneiciosderivados de las inversiones en proyectos carreteros.En el caso de los costos operacin, la estimacin querealiza HDM-4 es menor que la de HDM-III para unmismo nivel de IRI. Esto tiene como eecto una menorrentabilidad de los proyectos viales.

Finalmente los modelos de eectos sociales y ambien-tales (Social and Environmental Eects) SEE, estnconormados por dos tipos de anlisis, el balanceenergtico y el balance de emisiones de vehculos,los cuales permiten hacer una evaluacin de losimpactos sociales y ambientales.

Por otra parte, HDM-4 permite interactuar con siste-mas externos como bases de datos con inormacinde redes de carreteras o sistemas de gestin depavimentos a travs de archivos de importacin y/oexportacin.

Es necesario considerar que el modelo HDM-4realiza ni veriica diseos de pavimentos, corr

construccin de camino, calidad de los materini la correcta ejecucin de las acciones de convacin. Consecuentemente el modelo asume tanto los diseos de pavimentos, la construcclos materiales, como las acciones que se apliquedeterminadas condiciones son tcnicamente acty se realizan correctamente.

Los modelos de HDM-4 permiten entonces reaun anlisis de ciclo de vida del camino, en eelos modelos simulan ao a ao, las condicionecamino y los recursos utilizados para la conservacon cada estndar de trabajo deinido, as comvelocidades de los vehculos y los recursos sicos sumidos por la operacin de ellos. Una vez estimlas cantidades sicas necesarias para la construccmantenimiento y operacin de los vehculos, se can los costos unitarios, especiicados por el usudel sotware, para determinar los costos inancy econmicos. Luego se realiza el clculo debeneicios relativos de las dierentes alternatseguido del clculo del Valor Actual Neto (VAN)Tasa Interna de Retorno (TIR) como indicadorelas bondades de cada proyecto.

FIGURA 3

Estructura del modelo

HDM 4 (Odoki et al,

2000)




2.3. Importancia del IRI en lametodologa de anlisis del HDM-4

La irregularidad del pavimento, expresada en tr-minos del ndice de Regularidad Internacional IRIconstituye un elemento central en el uso del HDM-4para evaluar inversiones en proyectos carreteros.

En efecto, el ndice de Regularidad InternacionalIRI, adems de ser una medida objetiva de la irre-gularidad del pavimento, constituye un indicadorde su condicin global, ya que en l inciden otros

deterioros del pavimento. De hecho el procedi-miento para la prediccin del IRI en el HDM-4consiste bsicamente en estimar en cada aodel periodo de anlisis considerado, los efectos

de otros deterioros en el IRI como se aprecia enFigura 4.

Por otra parte el IRI es el parmetro ms influyente enla evaluacin que realizan los usuarios de un camino.La correlacin entre el IRI y los costos de operacinvehicular representa una de las premisas ms impor-tantes en las que se fundamenta la metodologa deanlisis de HDM en general y del HDM-4 en particular.Esta correlacin plasmada en el conjunto de modelosRUE simplifica considerablemente el anlisis de losefectos de la condicin del pavimento sobre los ve-

hculos de los usuarios al expresar esta en trminosde un solo indicador, y explica por qu el fin ltimode los modelos RDWE consiste en evaluar el impactode los distintos modos de deterioro en el IRI.

3. Ejemplo de aplicacin

El ejemplo mostrado corresponde a la aplicacin delmodelo en el concepto Anlisis de Proyecto. Esteconsiste en identiicar la viabilidad para mejoramien-to, tipo rectiicacin de trazado y pavimentacin, deuna carretera actualmente en ripio considerandoevaluacin en trminos econmicos.

3.1 Descripcin

El ejemplo en anlisis consiste en determinar laactibilidad para el mejoramiento de una carreteraque consiste en la rectiicacin, ampliacin y pavi-mentacin, debido a que tiene una calzada estrechay supericie de rodadura en ripio, en mal estado;asimismo identiicar el mantenimiento posteriorrequerido para preservar su buen estado.

Con el mejoramiento previsto se busca mejorar lascondiciones de circulacin de los usuarios y la calidadde vida de estos mismos y los habitantes de pobladoscercanos que se veran beneiciados; se permite ladisminucin de los tiempos de viaje y de los costosde operacin vehicular ya que se puede aumentar lavelocidad de circulacin, el desgaste en los vehculosser menor por contar con una supericie en buenas

condiciones.

Los costos de inversin imputables al proyecto sonaquellos derivados de la mejora y mantenimientopara tener la va en buenas condiciones, y los bene-icios son los ahorros en los costos de usuario (ope-racin vehicular y tiempo de viaje). El clculo de loscostos de inversin se realiza a precios inancieros ode mercado, posteriormente se obtienen los costosen precios econmicos (sombra o sociales) aectando

FIGURA 4 Interaccin entre tipos de deterioros en HDM-4(Odoki et al., 2000)




a los primeros por actores de correccin; de igualmanera se procede con los insumos para la identi-icacin de los costos de usuario. Con estos costosen precios econmicos se obtienen los indicadoresbajo el concepto de evaluacin econmica, que esla contemplada en este ejemplo.

La evaluacin se realiza para un perodo de 20 aosa partir del ao 2007 (precios del mismo ao en d-lares americanos), considerando que la rehabilitacinse realiza en los aos 2008 y 2009. Los indicadoreseconmicos contemplados son el Valor Actual Neto

o Valor Presente Neto (VPN) y la Tasa Interna deRetorno (TIR); estableciendo una alternativa bsicade comparacin que permita determinar la bondadde las mejoras propuestas.

3.2 Caracterizacin de la va actual ytrfco vehicular

La carretera, en estudio, inicialmente en ripio tuna longitud total de 55,42 km, calzada con 4 mancho sin bermas, la cual se ha dividido en 5 (citramos o sectores de acuerdo con sus caractersgeomtricas y topogricas, y las de la supericirodadura. Esta va corresponde a un camino de ubicado en Colombia con caractersticas geomty geogricas tpicas de la red terciaria de ese p

Cada uno de estos tramos y sus caractersticas importantes son las que se muestran en la Tabl

La carretera tiene un Trnsito Promedio Diario100 vehculos/da, para el ao 2007, y su compcin vehicular (invariable en el tiempo) es la qumuestra en la Tabla 2.

AO TPDAComposicin (%)

L B C2P C2G C3 C4 C5 > C5 Total

2007 100 47 8 10 30 5 0 0 0 100

L: Vehculo liviano

TABLA 2 Composicin vehicular en la carretera (elaboracin propia)

Variable/Tramo 1 2 3 4 5

Longitud (km) 15,3 13,6 6,8 13,6 6,12

Subidas +

Bajadas (m/km)

50,77 97,20 34,78 32,11 39,10

Subidas +Bajadas (#/km)

9,80 9,34 9,71 8,97 9,64

Curvatura (/km) 821,76 752,36 447,22 554,58 555,75

Altitud promedio(msnm)

991,08 755,04 594,38 325,23 114,18

Superfcie actual Grava Volcnica

Espesor de grava(mm)

330 270 150 240 200

IRI (m/km)(supuesto)

16 16 16 16 16

Tipo desubrasante

Arcilla limosa, humedad alta y consistencia blanda

CBR (%) 2,5

TABLA 1 Sectorizacin y caractersticas de la carretera (elaboracin propia)




El crecimiento anual del trico vehicular se estimadel 2% durante el perodo de estudio; por eectodel mejoramiento de la carretera se considera tricogenerado y desarrollado estimado en 10% del triconormal para cada ao durante el mismo perodo.

3.3 Alternativa de mejora

Se contempla la rectificacin geomtrica de algunossectores, esto no altera la longitud total del proyectoni la de cada uno de los tramos de va definidos an-teriormente, de igual manera la ampliacin permite

tener una seccin vial compuesta por 6,0 m de calzaday bermas de 0,5 m a cada lado, as se tienen dos carri-les suficientes para atender la demanda de trfico.

La pavimentacin se logra con una capa de hormi-gn, que cumple la uncin de rodadura, sobre unabase granular adecuada colocada sobre la supericieexistente. La capa de hormign tiene las siguientescaractersticas en toda la extensin del proyecto:

Espesor de losa = 170 mmMdulo de rotura = 4,5 MpaMdulo E = 27000 MpaLongitud de losa = 3,5 mPasadores de carga (Dovelas) = 7/8 (22 mm)

Espesor base granular = 200 mmMdulo de base = 210 MPa

El sistema propuesto busca reducir el tiempo que sepueda presentar por los trabajos de mantenimientoen comparacin con otro tipo de supericies, ade-ms se tiene otra ventaja adicional al eliminar elhidroplaneo.

3.4 Modelacin

El proceso de evaluacin con el HDM-4 requieredeinir las condiciones de va y las caractersticasy condiciones bajo las cuales se eectan las inter-venciones en ella, se deben plantear as dierentes

alternativas segn las necesidades del medio y losdeseos del evaluador. Se presentan a continuacin lasalternativas y costos considerados en el anlisis.

3.4.1 Alternativas

Al realizar la evaluacin de proyectos se deben plan-tear alternativas que permitan ser evaluadas enorma independiente y luego ser comparadas entreellas, buscando la que mejores condiciones presente

para el dueo del proyecto y los usuarios. As, esundamental plantear diversas alternativas y deinircul de ellas es la bsica o de comparacin. A con-tinuacin se describen las alternativas a evaluar, lascuales ueron seleccionadas de entre varias estudia-das y analizadas previamente.

Alternativa 0 (Base): esta es deinida como bsicao de comparacin. Se plantea el no realizar interven-cin en la carretera excepto la ejecucin de manteni-miento que permita tener en condiciones adecuadasde circulacin la carretera durante el perodo de

estudio. As la va mantiene su condicin de rodadu-ra en ripio, el mantenimiento propuesto consta delrutinario, bacheo reponiendo el 80% del materialperdido, nivelacin cada tres aos y colocacin decapa de ripio cuando el espesor de este sea ineriora 15 cm, logrando un espesor total de 20 cm.

Alternativa 1 (Pavimentar): se plantea el mejora-miento de la carretera con la ampliacin y pavimen-tacin colocando una capa en hormign, tal como seexplic anteriormente. Posterior a esta intervencinse programa mantenimiento rutinario todos los aosy el sello de juntas cada 9 aos con el in de recuperary mantener la integridad y estanquidad de las juntas.Debido al mejor estado de la carretera se considera

en esta alternativa un valor de salvamento al inalde perodo de anlisis correspondiente al 30% delvalor inicial de inversin. Un mantenimiento tpicoen este tipo de pavimento es el resado o cepilladocon el in de eliminar el escalonamiento entre losas,este tipo de actividad no se program debido a queeste deterioro no supera los 2 mm, por lo que seconsidera innecesario.

3.4.2 Costos

Mejoramiento: Los costos en precios inancieros seobtienen al cuantiicar cantidad de obra y preciosunitarios. La obtencin de los costos en precioseconmicos se logra con el uso de los actores de

correccin. En la Tabla 3 se presentan los costosobtenidos para cada uno de los tramos en los queue dividida la carretera.

Mantenimiento: Para las actividades de manteni-miento necesarias en la evaluacin los costos unita-rios se presentan en la Tabla 4.

Insumos para vehculos: Los insumos para los vehcu-los tienen los precios que se presentan en la Tabla 5.




Simultneamente a la modelacin se realiza sensibi-lidad de resultados modiicando el TPDA, en incre-mentos de 100, de esta manera es posible identiicarla viabilidad de mejorar caminos en ripio (con lascondiciones indicadas) segn el TPDA.

3.5 Resultados

Al utilizar el modelo HDM-4 para la evaluacin delproyecto se obtienen muchos tipos de resultados,se consideran en este artculo los relacionados conel estado de la va (representado por el ndice deRegularidad Internacional IRI), el mantenimientorequerido y los indicadores econmicos para cadaalternativa segn las condiciones de estado de va.

Estado de va: En la Figura 5 se muestra esquemti-camente la evolucin del IRI para la carretera segnlas condiciones de cada alternativa, y con la variacindel TPDA indicada anteriormente.

Puede observarse que el IRI es prcticamentevariable en relacin con el TPDA para los cestudiados.

Actividades de mantenimiento: las actividnecesarias en cada alternativa son:

Alternativa 0 (Base): Independiente al TPDmantenimiento requerido consiste en rutinarbacheo todos los aos, y aplicacin de sobrec

de grava as:

Tramo 1 : ao 2024Tramo 2 : aos 2013 a 2026Tramo 3 : aos 2007, 2012, 2017 y 2022Tramo 4 : aos 2019 y 2025Tramo 5 : aos 2011, 2016, 2021 y 2026

Alternativa 1 (Pavimentar): en este caso el manimiento es igual en todos los tramos y consist

TramoLongitud

(km)

Costo mejoramiento(US$/km)

PrecioFinanciero

PrecioEconmico

1 15,3 645.750 519.400

2 13,6 741.400 596.800

3 6,8 539.500 431.500

4 13,6 581.850 467.4005 6,12 598.450 481.950

TABLA 3 Costos del mejoramiento para cada tramo enla carretera. US$ del 2007 (elaboracin propia)

Actividad UnidadPrecio

fnancieroPrecio

econm

Nivelacin km 34,60 28,10

Bacheo m3 17,75 12,65

Capa de ripio m3 13,70 11,30

Sello de juntas m 4,13 3,10

Rutinario km-ao 3.682,00 2.761,

TABLA 4 Costos de mantenimiento. US$ del 200(elaboracin propia)

tem Unidad Liviano Bus C2P C2G C3

Vehculo nuevo un 14.900 127.000 17.300 35.100 79.300

Neumtico repuesto un 50,4 305,3 99,5 154,1 305,3

Combustible lt 0,604

Aceite lubricante lt 6,06 2,86 6,06 2,86 2,86

Mantenimiento h 4,49

Tripulacin h 0,0 2,0

Ocupantes h 1,0 1,0 0,0

Inters anual % 8

TABLA 5 Precios econmicos en US$ del 2007 de insumos para vehculos(elaboracin propia)




TMDA = 100 TMDA = 200

TMDA = 300 TMDA = 400

FIGURA 5 Regularidad de la carretera (ponderada por longitud de tramos)

FIGURA 6 Variacin de VPN con el TPDA FIGURA 7 Variacin de TIR con el TPDA

el mantenimiento rutinario todos los aos y realizarsello de juntas en los aos 2017 y 2026.

Costos de inversin y de usuario: En cuanto al totalde inversin se puede decir que la alternativa Base re-quiere una menor cuanta pero las intervenciones sonms regulares en el tiempo haciendo que las molestiasal trfico sean mayores, as como los costos de usuario(operacin vehicular y tiempo de viaje) debido a queel estado de la carretera es de menores condiciones.

Indicadores econmicos: En este sentido se mues-tran en las Figuras 6 y 7 el comportamiento del VPN(para varias tasas de descuento) y de la TIR acorde alas variaciones del TPDA.

Con las anteriores Figuras puede identiicarse labondad econmica del proyecto para dierentesescenarios del TPDA, es claro que para el caso delTPDA = 100 el proyecto no es rentable en ningncaso de consideracin de tasa de descuento.


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La condicin de equilibrio (VPN = 0) se logra paraniveles de TPDA cercanos a 225, 275 y 325, respec-

tivamente, para los casos de tasas de actualizadel 8, 10 y 12%.

Bibliografa

1. Asociacin Tcnica de Carreteras. Curso sobre Pro-gramacin y Evaluacin de Inversiones en Redesde Carreteras con el Modelo HDM-4 (Memorias).Asociacin Tcnica de Carreteras de Espaa, BancoMundial, Asociacin Mundial de Carreteras, 2001.Sevilla.

2. Posada Henao, John Jairo. Conceptos sobre el Mlo HDM-III. Universidad Nacional de Colombia - Medelln - Facultad de Minas, 1999. Medelln.

3. Posada Henao, John Jairo. Evaluacin de proyede inversin en carreteras con el HDM-4. ISBN8256 16 X. Universidad Nacional de Colombia - Medelln - Facultad de Minas, 2006. MedellnMedelln

4. World Road Association. The Highway Developmand Management Series, Volume One a Volume World Road Association, 2000. Francia.

4. Conclusiones y comentarios

El Modelo de Desarrollo y Gestin de CarreterasHDM-4 permite realizar un anlisis tcnico econmi-co considerando el ciclo de vida del camino, determi-nando los costos y beneicios en este perodo, para lo

cual modela el comportamiento del pavimento bajodeterminadas acciones de conservacin.

El IRI es undamental en la metodologa de HDM-4debido a que es un indicador de la condicin globaldel camino y a que es el parmetro ms inluyenteen los usuarios, por lo que el modelo determina parael clculo del IRI como inciden los otros deteriorosen este y relaciona el IRI con los costos de operacinvehicular.

Respecto del ejemplo de aplicacin, los resultadosobtenidos permiten identificar ventajas econmicasderivadas del mejoramiento de la carretera, ya quese puede aumentar la velocidad de recorrido de los

vehculos generando un ahorro importante de tiem-po de viaje, adems las condiciones de circulacinmejoran incrementando el nivel y calidad de vida delos usuarios en la carretera, ya que se tiene mayorseguridad, comodidad y economa, redundando en ladisminucin de los costos de operacin vehicular, conlo que los costos de transporte tambin disminuirn.

Estas ventajas al ser cuantiicadas no son suicientespara compensar la inversin que se debera hacer,

esto es debido undamentalmente a dos hecimportantes:

Los altos costos de inversin inicial, a pesalos menores costos de inversin posteriormantenimiento.

El bajo volumen vehicular esperado en la carreque hace que los ahorros percibidos no seagran magnitud.

A medida que se aumenta el TPDA las condicioeconmicas se hacen ms avorables al proyectcual permite conirmar lo expuesto anteriormen

Para todos los casos del TPDA existen otros becios que ayudan a la toma de decisiones y quede dicil valoracin como son la mejora de terrealedaos, mayores posibilidades de comercio, intivos para la mayor produccin de la zona tantproductos tradicionales como nuevos; pudindas tener ms probabilidades de desarrollo y m

calidad de vida.

Deben siempre considerarse las condiciones locde ubicacin del proyecto para una correcta slacin de las emisiones de contaminantes, teniepresente condiciones ambientales como clima,medad, altitud, etc., las cuales inciden en el cportamiento de los pavimentos y el desgastelos vehculos, aspectos sobre los cuales tambipueden abordar investigaciones.

análisis de inversiones en carreteras utilizando software hdm-4

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