“evaluación del estado de pavimentos flexibles en la zona
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“Evaluación del estado de pavimentos flexibles en la zona urbana de
La Calera”
Presentador Por:
Juan Pablo Cruz Duarte
Giovanny Restrepo García
BOGOTA D.C.
OCTUBRE 2017
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“Evaluación Del Estado De Pavimentos Flexibles En La Zona Urbana
De La Calera”
Presentador por:
Juan Pablo Cruz Duarte
Giovanny Restrepo García
Director
Ing. Civil Wilmar Darío Fernández Gómez
BOGOTA D.C.
OCTUBRE 2017
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Contenido Resumen ............................................................................................................................... 4
Abstract ................................................................................................................................. 4
1. Introducción…………………………………………………………………………………………………………………….5
1.1 Objetivos ....................................................................................................................... 5
1.2 Planteamiento Del Problema ........................................................................................ 6
2 Marco Teórico ....................................................................................................................... 7
2.1 Tipos De Daños Del Pavimento Asfaltico. ........................................................................... 7
2.2 Pavement Condition Index .......................................................................................... 10
3. Datos y Métodos ................................................................................................................. 16
3.1 PavCoin Auscultación .................................................................................................. 18
3.2 Programa PavCoin ............................................................................................................. 19
3.3 Zonas Homogéneas ..................................................................................................... 22
3.4. Cuadro con resumen de resultados (PCI de La Calera)…………………………………………28
3.5 Segmentos viales del pavimento flexible de La Calera……………………………………………………31
3.6 Acciones de mantenimiento y rehabilitación propuestos……………………………………………...32
4. Analisis de resultados……………………………………………………………………………………………………..34
5. Conclusiones ....................................................................................................................... 35
6. Recomendaciones ............................................................................................................... 36
7. Bibliografía .......................................................................................................................... 37
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Resumen
El municipio de La Calera cuenta con una malla vial urbana de cerca de 30 Km/carril,
que en su mayoría se encuentra construida en pavimentos rígidos y en menor medida en
pavimentos flexibles. Si bien, la administración municipal conoce la extensión de sus
vías, es escasa la información sobre su estado. El objetivo de este trabajo es realizar la
evaluación de los pavimentos flexibles de la zona urbana de La Calera. Para realizar la
evaluación se utilizó el método Pavement Condition Index (PCI), método ampliamente
utilizado en el mundo y en Colombia, por ejemplo es el que utiliza el Instituto de
Desarrollo Urbano de Bogotá. Se encontró el estado de los pavimentos en secciones
homogéneas de PCI y en su mayoría los pavimentos flexibles se encuentran en estado
fallado con el 11.1%, muy malo 22.2%, malo 22.2%, regular con el 16.6%, en buen
estado el 11.1%, muy bueno 11.1% y excelente con el 5.6%. Con esta información es
posible proponer acciones de mantenimiento y rehabilitación.
Palabras clave: Malla vial, Pavimento rígido, Pavimento flexible, PCI, La Calera.
Abstract
La Calera town has an urban road mesh of about 30 km / lane, which is mostly built on
rigid pavements and to a lesser extent on flexible pavements. Although the municipal
administration knows the extent of its roads, information about road condition is scarce.
The objective of this work is to evaluate the flexible pavements of the urban area of La
Calera. In order to carry out the evaluation, we use the Pavement Condition Index (PCI)
method, widely used in the world as well as and in Colombia, for example, it is used by
the Urban Development Institute of Bogotá. Failed and in bad condition pavements are
55.3% while regular condition are 16.6%, good and very good condition 22.2% and
excellent 5.6. This numbers allow to local government propose maintenance and
rehabilitation actions.
Key words: Road Network, Rigid Pavements, Flexible pavements, Pavement Condition
Index, La Calera Town.
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1. Introducción
Las vías tienen como función principal interconectar todas las partes que componen un
país para el desarrollo económico de este, por esta razón es muy importante que los
países desarrollen un plan estratégico de desarrollo y crecimiento y tengan un cifra
exacta del total de vías que hay en el país, esto conlleva a la creación de institutos que
se dediquen al estudio y mantenimiento de estas en el paso del tiempo como lo es el
Instituto Nacional de Vías (INVIAS). En Colombia se presentan las siguientes cifras:
Las vías regionales tienen la mayor extensión en el territorio nacional; representan el
69,4% del total de la malla vial nacional y en conjunto con las vías secundarias
comprenden el 91,5% (CONPES, 2016).
En general el departamento de Cundinamarca cuenta con una malla vial total de
23.945,43 kilómetros, distribuidos así, 890 km en vías de primer orden, 4.997 km en
vías secundarias y 18.058.43 Km de vías terciarias de las cuales 1.634,65 Km. están a
cargo del INVIAS; 1.894 Km a cargo del departamento y 14.539,78 Km a cargo de los
116 municipios (Plan Vial del Departamento de Cundinamarca, 2009). Entre estos 116
municipios de Cundinamarca se encuentra el municipio de La Calera con una extensión
de 320,2 que representa el 1,44% del total del departamento. Red Vial Nacional o
Primaria tramo La Calera – Choachí, longitud 32 km: 4 km red pavimentada, 39 km en
afirmado. Tramo La Calera - Guasca, longitud 36 km pavimentado. Red vial
Departamental o Secundaria tramo La Calera - Santa Helena 14 km en afirmado. Red
Vial Terciaria a cargo del municipio 26 km en afirmado. Red terciaria Departamental La
Calera, tramo Granadillo – Barcelona 10 km en afirmado (Plan Vial del Departamento
de Cundinamarca, 2009).
1.1 Objetivos
Objetivo General
Conocer el estado de los pavimentos flexibles en el casco urbano del municipio de La
Calera.
Objetivos Específicos
Identificar las fallas superficiales y su severidad en el pavimentó flexible a través de una
inspección visual.
Determinar el índice de Condición del Pavimento (PCI) en el pavimento flexible.
Estimar el PCI de cada zona homogénea y proponer un nivel de intervención.
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1.2 Planteamiento Del Problema
El Municipio de La Calera con su extensión de vías presenta un gran déficit en la
calidad de sus pavimentos flexibles, esto afecta directamente a los usuarios que
transitan por ellas. Uno de los principales factores que afecta el costo de
operación de vehículos que circulan por una vía es el estado superficial de la
misma. Una superficie en mal estado incide en los siguientes costos de
operación: combustibles, lubricantes, llantas, reparación y refacciones,
depreciación, seguros y tiempo de transporte de las mercancías (Rondón,
Fernández, Fuentes (2012), Evaluación de pavimentos flexibles).
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2. Marco Teórico
2.1 Tipos De Daños Del Pavimento Asfáltico.
Los procesos de auscultación de la ingeniería de pavimentos catalogan los deterioros de
la estructura considerando los agentes que podrían afectarla, agentes como el clima, el
tránsito, materiales utilizados y el proceso constructivo, generan un consumo de la
estructura, así mismo estos factores enmarcan la clasificación global del tipo de daño
del pavimento dividida entre funcionales y estructurales. Reconocer el tipo de falla y la
causa es la esencia para determinar la intervención adecuada en la estructuras de
pavimentos.
Este informe busca con base en la información recolectada en una inspección visual
mediante la metodología PCI determinar el estado de deterioro en un pavimento
flexible, esto permitiría estudiar el comportamiento estructural y funcional del mismo,
para poder dar una primera propuesta de las estrategias de intervención a evaluar por el
especialista en pavimentos.
En la tabla No.1 extraída de la Guía metodológica para el diseño de obras de
rehabilitación de pavimentos asfálticos en carreteras, se muestran las clases, tipos y
causas origen de los deterioros de los pavimentos asfálticos, información inicial para
establecer las estrategias de intervención.
Tipos de daños del pavimento asfáltico.
Tratamientos previos:
Por lo general las actividades de restauración y refuerzo requieren actividades
complementarias previas, las cuales permitirán garantizar el desempeño de la estructura
a mediano y corto plazo. Algunos pavimentos cuando no se ejecuta la adecuada
reparación previa tienen a reflejar las fisuras en la superficie de las capas nuevas. A
continuación se citan algunas de las actividades previas contempladas por la Guía
metodológica de rehabilitación de pavimentos asfálticos:
-Sello de fisuras.
-Parcheo y bacheo.
-Capa de nivelación.
-Fresado.
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Tabla 1. Clasificación General De Los Deterioros De Los Pavimentos Asfálticos
Clase Tipo de deterioro
Causado
originalmente por el
tránsito
Causado
originalmente por
los materiales, el
clima y la
construcción
Fisuramientos
Fisuramiento por fatiga (grietas
longitudinales en la huella y piel de
cocodrilo)
X
Fisuramiento en bloque X
Fisuramiento en borde X
Fisuramiento longitudinal (no de
fatiga) X
Fisuramiento transversal X
Fisuras parabólicas X
Fisuras de reflexión X X
Deformaciones
Ahuellamiento X
Abultamientos X
Depresiones (baches) X
Desplazamientos de borde X
Deterioro de parches X X
Expansiones X
Desprendimientos
Separación entre calzada y berma X
Pulimiento de agregados X
Ojos de pescado X
Descascaramiento X
Perdida de película de ligante X
Pérdida de agregado X
Afloramientos
Exudación X
Afloramiento de agua X
Afloramiento de finos X X
Otros deterioros
Desintegración de los bordes del
pavimento X
Escalonamiento entre calzado y
berma X
Erosión de las bermas X
Segregación X Fuente: Instituto Nacional de Vías, 2008
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Restauración
Este tipo de actividades están enfocadas en solucionar una necesidad de tipo funcional,
dependiendo de la actividad a desarrollar se obtendrán los siguientes beneficios por el
desarrollo de estas actividades encontramos los siguientes:
-Suministrar una nueva superficie de rodamiento.
-Sellar áreas de fisuras.
-Impermeabilizar la superficie.
-Mejorar el drenaje superficial.
-Mejorar la fricción superficial.
-Reducir la rata de degradación del pavimento.
-Mejorar el aspecto de la calzada.
-Reducir el ruido de la rodadura.
-Proporcionar una diferencia visual entre la calzada y la berma.
Actividades de restauración:
-Sello tipo niebla o riego en negro.
-Sello de arena-asfalto.
-Tratamiento superficial.
-Lechada asfáltica.
-Micro aglomerado en frío.
-Sello del cabo (Cape seal).
-Micro aglomerado en caliente.
-Mezcla drenante.
-Sobre capa delgada.
Refuerzo
Esta metodología consiste en instalar una capa superior de un espesor determinado
mediante la cual se obtiene beneficios en cuanto a la capacidad estructural del
pavimento (prolongando el periodo de diseño) y corrección de deficiencia superficial,
sin embargo para que la sobre capa cumpla su función es indispensable escoger los
materiales y espesores adecuados, para emplear.
Reciclado
Esta metodología permite retirar el material, realizar un tratamiento y reutilizarlo
obteniendo corrección de deficiencias superficiales y en el caso de combinar con otras
metodologías aumentar la capacidad estructural del pavimento. Algunos de los tipos de
reciclado se relacionan a continuación.
-Reciclado en planta en caliente.
-Reciclado en el sitio.
-Reciclado superficial en caliente.
-Reciclado en frio en el sitio.
-Reciclado en frio con conglomerados hidráulicos.
-Reciclado mixto en frio en el sitio.
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Reconstrucción
Esta alternativa contempla el retiro y remplazo total o parcial de toda la estructura de
pavimentos, siendo estas la que más costos representa, motivo por el cual se recomienda
se utilice cuando el Índice de deterioro superficial se encuentre entre 5 y 7, y la
estructura no cuente con vida residual adicional. El tipo de reconstrucción básicamente
depende del tipo de estructura existente, por lo cual esta se clasifica de la siguiente
manera:
-Reconstrucción tipo flexible.
-Reconstrucción de tipo semiflexible o semirrígido.
-Reconstrucción de tipo rígido.
-Reconstrucción blanco.
1.3 Pavement Condition Index
Para empezar debemos tener clara la idea y el funcionamiento del sistema Pavement
Condition Index - PCI.
El PCI es un índice numérico entre cero (0), para un pavimento en mal estado o
fallado y cien (100) para un perfecto estado.
Tabla 2. Rangos del índice de integridad estructural del pavimento
Rango Clasificación
100 - 85 Excelente
85 - 70 Muy Bueno
70 - 55 Bueno
55 - 40 Regular
40 - 25 Malo
25 - 10 Muy Malo
10 - 0 Fallado
Fuente: Evaluación de la metodología del PCI como herramienta para la toma de
decisiones en las intervenciones a realizar en los pavimentos flexibles, 2014.
Es la metodología más completa para la evaluación y calificación objetiva de
pavimentos.
Es de fácil implementación no requiere de herramientas especializadas.
Se basa en la inspección visual de daños en la superficie de pavimento.
El deterioro de la estructura de pavimento es en función de:
- La clase del daño.
- La severidad del daño
- La cantidad o densidad del daño
La formulación de un índice que tenga en cuenta los tres factores es compleja.
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El PCI emplea un sistema de valores deducidos (Deduct Values) como
ponderación de la clase, severidad y densidad de cada daño.
Los valores deducidos se obtuvieron de:
- Ingenieros con amplia experiencia.
- Prueba de campo.
- Evaluación y ajuste de la metodología antes de su publicación definitiva.
El PCI indica la causa del daño y su relación con las cargas o el clima.
Procedimiento de evaluación.
División de las secciones de la red de pavimentos en unidades de muestreo o
inspección.
- Unidad de muestreo o inspección: área de pavimento para evaluación y
calificación del PCI.
Determinación de las unidades de muestreo para inspeccionar.
- Censo de todas las unidades (necesario en proyectos).
- Selección de algunas unidades (seguimiento de una red).
Inspección de la condición superficial.
- Aplicación de la metodología según el tipo de pavimento.
Cálculo del PCI.
- Cada unidad de muestreo estará representada por su PCI.
División del pavimento en unidades de muestreo.
Pavimentos asfalticos:
- El área de la unidad de muestreo debe estar en el rango de 2500 ± 1,000
pies cuadrados: 230.0 ±93.0 .
Tabla 3. Longitudes de unidades de muestre asfálticas
Ancho de calzada
(m)
Longitud exacta de
la unidad de
muestreo (m)
Longitud sugerida de
la unidad de
muestreo (m)
5.0 46.0 50.0
5.5 41.8 40.0
6.0 38.3 40.0
6.5 35.4 40.0
7.3 (máximo) 31.5 30.0
Fuente: Pavement Condition Index (PCI) para pavimentos asfálticos y de concreto en
carreteras, 2002.
Pavimento de concreto:
- El área de la unidad de muestreo debe estar en el rango de 20±8 losas.
- Las losas deben tener menos de 8 metros de largo.
Los rangos indicados garantizan un cálculo preciso del PCI.
La longitud puede variar a conveniencia del usuario pero no necesariamente
coincide con las calles en las ciudades.
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Se debe conservar el croquis y los esquemas del levantamiento de campo para
relocalización de unidades en inspecciones futuras.
Figura 1. Ejemplo de una red de carretera dividida en unidades de muestra
Fuente: Pavement Condition Index (PCI) para pavimentos asfálticos y de concreto en
carreteras, 2002.
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Determinación de las unidades de muestreo para inspeccionar.
En ocasiones, la inspección de todas las unidades es larga y costosa.
De acuerdo con el nivel de detalle requerido se pueden inspeccionar todas o
algunas de las unidades de muestreo.
- Inspección en nivel del proyecto.
- Se requiere mayor información para preparar contratos.
- Se requiere información detallada de cantidades de obra para
reparación.
- Inspección en el nivel de red.
- Se requiere información para calificar de forma general la
condición de la red e identificar proyectos específicos.
- Se requiere información rápida para análisis poco precisos de tipo
estratégico.
Inspección en nivel del proyecto.
Opción 1. Inspeccionar todas las unidades de muestreo de la sección.
Opción 2. Seleccionar un número mínimo de unidades para inspeccionar (n).
( )
Ec. 1. Mínimo de unidades para inspeccionar en una sección.
Dónde:
- n: Número mínimo de unidades de muestreo a evaluar en la sección. Si n
< 5 deben evaluarse todas las unidades.
- N: Número total de unidades de muestreo de la sección de pavimento.
- e: Error admisible en la estimación del PCI de la sección del pavimento
(e = 5%).
- Desviación estándar del PCI entre las unidades de muestreo de la
sección. Para la inspección inicial se asume 10 para pavimento asfáltico
(rango PCI de 25) y el 15 para pavimento de concreto (rango de PCI de
35).
Opción 2. Evaluación de n unidades
Selección de unidades con aleatoriedad sistemática.
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Figura 2. Selección de unidades con aleatoriedad sistémica.
Fuente: Pavement Condition Index (PCI) para pavimentos asfálticos y de concreto en
carreteras, 2002.
Inspección en el nivel de la red.
Se inspeccionan algunas unidades seleccionadas como representativas de la condición
de la sección.
Tabla 4. Unidades representativas de la condición del pavimento.
Número de unidades de muestreo en
la sección de pavimentos (N)
Número de unidades
para inspeccionar (n)
1 -5 1
6 -10 2
11 - 15 3
16 - 50 4
Más de 40 10% de N
Fuente: Pavement Condition Index (PCI) para pavimentos asfálticos y de concreto en
carreteras, 2002.
1. Inspección de la condición superficial.
Equipo.
- Odómetro manual para medir longitudes y áreas de los daños.
- Pintura para demarcación de piso.
- Regla y cinta métrica para medir la profundidad de desplazamientos,
desniveles, hundimientos, escalonamientos, ahuellamientos, etc.
- Manual de daños con formatos de campo.
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- Esquema de las vías a inspeccionar.
Procedimiento.
- Se inspecciona la unidad de muestreo para medir la clase, cantidad y
severidad de los daños.
(Luis Ricardo Vásquez Varela, M.Sc. (2014), Procedimientos de inspección y
calificación del pavimento)
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3. Datos y Métodos
Para hacer la planificación previa a cualquier recorrido presencial en el lugar de trabajo,
se desarrolla una guía de los pavimentos flexibles que se encontraban en el municipio
de La Calera por medio de la herramienta Google Maps.
Se hizo una visualización de todas las calles y carreras que tiene el municipio en busca
de los pavimentos flexibles que se podrían encontrar y se demarcaron por color rojo en
un mapa de ubicación que servirá más tarde en la labor de campo, esto ayuda en la
optimización de tiempos, dinero, etc.
Fig. 3. Esquema de segmentos viales de pavimento flexible de La Calera.
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En la Tabla 5 se encuentra la información correspondiente a las coordenadas
cartesianas del inicio y final de cada sección vial que entro al estudio, estas coordenadas
fueron recopiladas con la ayuda de la herramienta Google Earth y Global Mapper. Por
ser este un estudio preliminar no requiere de una gran precisión en la toma de sus
coordenadas.
Tabla 5. Coordenadas de los segmentos viales estudiados
Sección
Coordenadas Cartesianas Dirección
Inicio Final
Este Norte Este Norte
1 1012059,412 1013153,505 1012028,191 1013406,129 Carrera 3
2 1012028,191 1013406,129 1012039,355 1013578,220
3 1012416,614 1014321,157 1012355,528 1014217,078
Carrera 4 4 1012355,528 1014217,078 1012298,444 1014122,855
5 1012200,937 1014029,611 1012200,937 1014029,611
6 1012583,874 1014027,956 1012413,628 1013945,738 Calle 2a
7 1011933,392 1013706,573 1011884,032 1013865,189 Calle 6
8 1011884,032 1013865,189 1011827,811 1013958,280
9 1012082,189 1013711,897 1012026,123 1013742,488 Calle 7
10 1012283,696 1014101,236 1012325,013 1014064,416 Calle 11a
11 1012258,808 1014074,682 1012301,427 1014034,082 Calle 11
12 1011846,604 1014227,554 1011771,531 1014171,997 Carrera 10
13 1011771,531 1014171,997 1011759,790 1014174,516 Calle 9
14 1011759,790 1014174,516 1011712,066 1014116,428 Carrera 10
15 1011781,977 1014050,347 1011827,351 1014109,558 Carrera 8
16 1011803,663 1014080,951 1011868,076 1014017,432 Calle 8ª
17 1011843,720 1013990,488 1011893,432 1014047,371 Carrera 7a
18 1012335,045 1014085,898 1012345,058 1014072,595 Calle 11b
Ya con un mapa de orientación para identificar los pavimentos flexibles se procede a
realizar la labor de campo, esta consta de un procedimiento muy sencillo gracias a la
ayuda de la Aplicación PavCoin auscultación realizada y/o desarrollada por el grupo de
Investigación en Pavimentos y Materiales Sostenibles de la Universidad Distrital
Francisco José de Caldas.
Para la obtención de datos se realizará una inspección visual, la recolección y análisis de
datos se desarrollará mediante el soporte de las siguientes herramientas:
- Auscultación de las vías en pavimentos flexibles. Se levantarán en campo los
daños existentes en los segmentos viales que tienen pavimentos flexibles en la
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zona urbana. Para ello se utilizará la Aplicación (PavCoin auscultación-Sistema
Android), desarrollado por el grupo de investigación en pavimentos y materiales
sostenibles de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
- Evaluación del estado del pavimento con el método Pavement Condition Index
(PCI), que se realizará con ayuda del Software PavCoin, desarrollado por el
grupo de investigación en pavimentos y materiales sostenibles de la Universidad
Distrital Francisco José de Caldas.
- Segmentación por zonas homogéneas.
- Proponer soluciones dependiendo del tipo de daños encontrado
3.1 PavCoin Auscultación
El propósito de esta aplicación es facilitar al usuario el proceso de auscultación y
formateo de los datos para crear un archivo el cual será procesado por la aplicación
PavCoin (Manual del usuario Sistema PavCoin, 2017).
Cómo se utiliza:
Al abrir la aplicación se muestra un menú donde el primer paso a seguir es el de crear el
archivo sobre el cual se va a trabajar y sobre el cual se van a guardar todos los datos de
la zona en estudio, se ingresa un Nuevo segmento.
Al ingresar un Nuevo segmento se muestra una pantalla que contiene tres partes:
ingresar un nombre al segmento, número de carriles (de uno solo hasta seis (1-6)) y
nombre de carril.
Es recomendable nombrar el segmento con un nombre el cual pueda facilitar la
identificación del tramo que se estudió en ese momento.
Luego de haber creado un Nuevo segmento la aplicación direcciona a la pantalla de
Elementos, es en esta pantalla donde se puede comenzar a ingresar los daños que están
presentes en la zona de estudio, entre otras opciones. Esta pantalla consta de 5 secciones
(pueden variar):
1. Elemento: es la sección en donde se puede seleccionar diferentes opciones que
permite modelar la realidad del pavimento flexible o de la vía en estudio. Se
pueden seleccionar diferentes características, como por ejemplo: ancho de
carril, observación, piel de cocodrilo, exudación, agrietamiento en bloque,
abultamientos y hundimientos, corrugación, depresión, grieta de borde, grieta de
reflexión junta, desnivel carril/berma, grietas longitudinales y transversales,
parcheo y acometidas de servicios públicos, pulimiento de agregados, hueco,
cruce vía férrea, ahuellamiento, desplazamientos, grieta parabólica,
hinchamiento, meteorización.
Los segmentos de la pantalla de Elementos pueden variar según el Elemento que se
quiera ingresar.
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2. Carril: se selecciona el carril sobre el cual se está trabajando.
3. Desde: se ingresa el valor numérico del inicio de la vía o el inicio del daño sobre
el pavimento flexible en metros.
4. Hasta: se ingresa el valor numérico del final de la la vía o del daño sobre el
pavimento flexible en metros.
5. Observaciones.
Luego de haber obtenido todos los datos de campo se procede a calcular todos los
archivos generados por la aplicación PavCoin auscultación de cada sección mediante el
software PavCoin desarrollado por el grupo de investigación en pavimentos y materiales
sostenibles de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
3.2 Programa PavCoin
Esta aplicación permite el cálculo del estado de segmentos de pavimento con la
posibilidad de parametrizar el área de las unidades de cálculo y elegir el algoritmo de
cálculo que obtendrá el PCI de los segmentos, mostrando el resultado de manera gráfica
y textual con opción de generar un informe en un archivo independiente de la aplicación
(Manual del usuario Sistema PavCoin, 2017).
La pantalla de inicio que muestra esta aplicación es la de Archivo de entrada, en esta
se encuentra diferentes cuadros de información que nos permiten calcular de una forma
más óptima nuestra información generada desde la aplicación PavCoin auscultación,
estas secciones son las siguientes:
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Figura 4. Interfaz principal aplicación PavCoin.
Fuente: Manual del usuario Sistema PavCoin, 2017
1. Seleccione un archivo: en esta sección se escoge el archivo csv de interés
generado desde la Aplicación PavCoin auscultación.
2. Unidades de cálculo: se define el rango que van a tomar las áreas de las unidades
de cálculo, por defecto el área está definida en 230 +/- 92 metros cuadrados que
es el área decretada para unidades de cálculo del método PCI.
3. Métodos de cálculo: aparecen en la pantalla varias opciones de métodos de
cálculo del PCI, se puede seleccionar solo uno por cálculo.
Luego de haber cumplido con el total de información solicitada por la pantalla de inicio
del programa arrojará un resultado que mostrará el PCI por cada sección calculada.
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Figura 5. Ventana de resultados de un segmento vial de la aplicación PavCoin.
Cuando están listos los resultados se abre una nueva ventana por cada segmento
calculado (Figura 5) mostrando una gráfica donde se muestran las unidades de cálculo
con su posición dentro del segmento y con color acorde al resultado del PCI de la
misma, la gráfica viene acompañada con información general sobre el carril. Si se desea
ver información sobre una unidad de cálculo en específico, esta se desplegará en un
cuadro de texto al dejar el puntero encima de la misma (Manual del usuario Sistema
PavCoin, 2017).
Se puede generar un documento sobre el segmento deseado oprimiendo exportar.
Cuando se oprime el botón de exportar este abre una nueva ventana donde se debe
indicar el lugar donde se va a guardar el archivo con los resultados obtenidos del cálculo
del PCI de la sección que se requiera. Los archivos pueden ser guardados en dos
formatos diferentes, CSV y HTML.
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Figura 6. Ventana de guardado de documento
Fuente: Manual del usuario Sistema PavCoin, 2017
Tabla 6. Archivo de salida Pavcoin
Calle 6
Carril 1
Unidad Desde Hasta PCI área
Daño prominente
Daños
1 0 40 22 232.0 13 13H, 11H, 13H
2 40 80 19 232.0 13 11H, 13M, 13H, 13H, 1H, 1M
3 80 120 40 232.0 11 1M, 11H, 11H, 11H, 11H
4 120 160 3 232.0 13 11H, 13H, 13H, 1H, 13H, 11H
5 160 200 23 232.0 1 1H, 1L, 1M, 1M
6 200 240 58 232.0 1 1M, 10H, 11H
7 240 265 14 145.0 11 11H, 10H, 11H, 13H Fuente: Pavcoin
3.3 Zonas Homogéneas
Buena parte del éxito de un programa de mantenimiento y rehabilitación de pavimentos
reposa en la correcta definición de unidades de diseño estadísticamente homogéneas.
Para determinarlas se debe tener un reconocimiento superficial previo sobre el
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pavimento que se va a trabajar, su proceso histórico y ciertas mediciones que nos
ayudaran a delimitar estas unidades homogéneas.
Para establecer los tramos homogéneos se puede desarrollar de dos formas, una manera
subjetiva, seguir el comportamiento de la variable medida durante todo el proyecto o de
una forma objetiva mediante procesos analíticos, entre los procesos analíticos se
encuentra el de las diferencias acumuladas. Este procedimiento, de tipo estadístico, se
basa en que la variable Zx, que se define como la diferencia entre el área bajo la curva
de respuesta a cualquier distancia y el área total desarrollada por la respuesta a cualquier
distancia y el área total desarrollada por la respuesta promedio de todo el proyecto hasta
la misma distancia, se dibuja como función de la distancia a lo largo del proyecto, los
límites de los tramos homogéneos ocurren en los puntos donde la pendiente de la línea
que representa la variación de Zx con la longitud, cambia de signo. (INVIAS, Anexo E
– Método de las diferencias acumuladas para delimitación de unidades homogéneas)
Tabla 7. Aproximación sucesiva de las diferencias acumuladas.
Fuente: INVIAS, Anexo E – Método de las diferencias acumuladas para delimitación de
unidades homogéneas.
(1) Estación
(KM)
(2) Valor de
Respuesta del
pavimento
(3) Numero
de Intervalo
(n)
(4) Distancia
del intervalo
(∆Xi)
(5) Distancia
acumulada (∑Δxi)
(6) Valor de
respuesta Promedio
(ῆ)
(7) Area del Intervalo
Real (аi)
(8) Area
Acumulada
(∑аi)
(9) Zx
Zx=(8)-F*(5)
1 R1 1 ∆X1 ∆X1 ṝ1 = r1 а1 = ṝ1 . ∆X1 a1 Zx1=a1-F*∆X1
2 R2 2 ∆X2 ∆X1+∆X2 ṝ2 =
(r1+r2)/2 а2 = ṝ2 . ΔX2 a1+a2 Zx2=(a1+a2)-F*(ΔX1+∆X2)
3 R3 3 ∆X3 ∆X1+∆X2+∆X3 ṝ3 =
(r2+r3)/2 а3 = ṝ3 . ΔX3 a1+a2+a3 . . .
Lp Rn Nt ∆Xnt ∆X1+…+∆Xnt ṝnt = (rn-1+rn)/2
аnt = ṝnt .
ΔXnt a1+…+ant
ZXnt=(a1+…+ant)-F*(ΔX1+…+ΔXnt)
24
Tabla 8. Tabla de resultados PavCoin
Calle 6
Carril 1
Unidad Desde Hasta PCI área
Daño prominente
Daños
1 0 40 22 232.0 13 13H, 11H, 13H
2 40 80 19 232.0 13 11H, 13M, 13H, 13H, 1H, 1M
3 80 120 40 232.0 11 1M, 11H, 11H, 11H, 11H
4 120 160 3 232.0 13 11H, 13H, 13H, 1H, 13H, 11H
5 160 200 23 232.0 1 1H, 1L, 1M, 1M
6 200 240 58 232.0 1 1M, 10H, 11H
7 240 265 14 145.0 11 11H, 10H, 11H, 13H Fuente: PavCoin
Figura 7. Delimitación de unidades de análisis por el método de las diferencias acumuladas.
-1000
-900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
0 50 100 150 200 250 300
Calle 6
ZX
25
Tabla 9. Tabla de resultados PavCoin
Fuente: PavCoin
Figura 8. Delimitación de unidades de análisis por el método de las diferencias
acumuladas.
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
0 100 200 300 400 500
Carrera 4
ZX
Carrera 4
Carril 1
Unidad Desde Hasta PCI Área
Daño
prominente Daños
1 0.0 40 100 205.2553 Ninguno Ninguno
2 40 80 28 215.7658 13 11M, 13H, 13H
3 80 120 41 226.2763 10 13L, 11H, 10L, 10L, 13H
4 120 160 100 236.7869 Ninguno Ninguno
5 160 200 97 247.2974 12 12N
6 200 240 100 257.8079 Ninguno Ninguno
7 240 270 100 200.2535 Ninguno Ninguno
8 270 300 100 206.1656 Ninguno Ninguno
9 300 330 25 212.0778 13 13M
10 330 360 62 217.99 13 13N
11 360 390 48 223.9022 13 13H
12 390 420 63 229.8143 10
10M, 10M, 1M, 11M,
10H
13 420 440 74 156.4941 10 10H, 13M, 1L
14 440 441,462 100 115.4278 Ninguno Ninguno
26
Tabla 10. Tabla de resultados PavCoin
Carrera 3 Carril 1
Unidad Desde Hasta PCI Área Daño
prominente Daños
1 0 40 20 243.478261 10 10M 2 40 80 28 250.434783 10 10M 3 80 120 3 257.391304 1 1H 4 120 150 25 197.608696 1 1L 5 150 180 40 201.521739 1 1H 6 180 210 25 205.434783 15 12N 7 210 230 64 139.130435 1 12N 8 230 260 45 210 1 1L 9 260 290 42 210 1 1M 10 290 320 100 210 10 10M 11 320 350 80 210 1 1M 12 350 380 71 210 1 1M 13 380 410 79 210 1 1M 14 410 440 100 210 Ninguno Ninguno 15 440 441.03 100 7.21 Ninguno Ninguno Fuente: PavCoin
Figura 9. Delimitación de unidades de análisis por el método de las diferencias
acumuladas.
-6000
-5000
-4000
-3000
-2000
-1000
0
0 100 200 300 400 500
Carrera 3
ZX
27
Tabla 11. Tabla de resultados PavCoin
Calle 8a
Carril 1
Unidad Desde Hasta PCI Área Daño
prominente Daños
1 0 60 3 225.0 13 13H, 13H, 12N, 10M, 10H, 10L, 13L, 12N, 13L, 13H
2 60 75 36 56.25 12 10H, 12N
3 75 125 73 235.0 12 11M, 11M, 11L, 12N, 12N, 13L, 12N, 10H, 11M,
12N
4 125 165 74 188.0 12 12N, 10H, 13M, 12N
5 165 170.5 100 25.85 Ninguno Ninguno
6 170.5 220.5 79 250.0 10 13L, 10M, 13N, 10M, 1M, 10M, 1M, 10H
7 220.5 245.1 57 135.88 10 10H, 11M
Fuente: PavCoin
Figura 10. Delimitación de unidades de análisis por el método de las diferencias
acumuladas.
Tabla 12. Tabla de resultados PavCoin
Carrera 10
Unidad Desde Hasta PCI Área Daño
prominente Daños
1 0 60 38 240.0 1 11M, 1L, 1L, 1M, 1M, 1H
2 60 89.3 31 117.2 1 1H, 1M, 11M
3 89.3 107.74 17 101.42 1 1M, 1M, 13M, 1L, 13N, 1M
4 107.74 157.74 64 250.0 13 12N, 11L, 13N, 13L, 13N, 13N
5 157.74 183.74 47 130.0 13 12N, 11L, 13N, 13M
Fuente: PavCoin
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
0 50 100 150 200 250 300
Calle 8a
28
Figura 11. Delimitación de unidades de análisis por el método de las diferencias acumuladas.
Tabla 13. Tabla de resultados PavCoin
Calle 11 y Calle 11a
Unidad Desde Hasta PCI Área Daño
prominente Daños
1 0 40 26 200.0 1 1L, 11M, 1L, 13H
2 40 47.28 100 36.4 Ninguno Ninguno
3 47.28 97.28 9 225.0 13 12N, 10H, 13M, 10H, 13M, 10H, 13H, 13H, 13H, 13H, 13H
4 97.28 103.28 0 27.0 13 13H
Fuente: PavCoin
La Tabla 14 presenta el resumen de toda la información procesada. En ella se
encuentran las unidades de muestreo y sus respectivas áreas las cuales están dentro de
los límites recomendados por el método PCI.
-900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Carrera 10
29
Tabla 14. Resumen del estado de los pavimentos flexibles de La Calera Cundinamarca
Sección Unidad de muestra
Área de muestra
PCI de la muestra
PCI de la sección
Estado de la sección
Dirección
1
U01 243.48 20
21 Muy malo
(CARRERA 3)
U02 250.43 28
U03 257.39 3
U04 197.61 25
U05 201.52 40
U06 205.43 25
U07 139.13 64
U08 210.00 45
U09 210.00 42
2
U10 210.00 100
80 Muy bueno
U11 210.00 80
U12 210.00 100
U13 210.00 79
U14 210.00 100
U15 7.21 100
3
U16 205.26 100
46 Regular
(CARRERA 4)
U17 215.77 28
U18 226.28 41
U19 236.79 100
4
U20 247.30 97
98 Excelente U21 257.81 100
U22 200.25 100
U23 206.17 100
5
U24 212.08 25
45 Regular
U25 217.99 62
U26 223.90 48
U27 229.81 63
U28 156.49 74
U29 115.43 100
6
U30 253.00 2
9 Fallado (CALLE 2a)
U31 240.00 2
U32 240.00 8
U33 240.00 33
U34 240.00 12
U35 134.40 0
30
Continuación Tabla 14. Resumen del estado de los pavimentos flexibles de La Calera
Cundinamarca
Sección Unidad de muestra
Área de muestra
PCI de la muestra
PCI de la sección
Estado de la sección
Dirección
7
U36 232.00 22
14 Muy malo (CALLE 6)
U37 232.00 19
U38 232.00 40
U39 232.00 3
U40 232.00 23
8 U41 232.00 58
26 Malo U42 145.00 14
9 U43 195.00 65
66 Bueno (CALLE 7) U44 19.50 66
10 U45 200.00 26
26 Malo (CALLE 11a) U46 36.40 100
11 U47 225.00 9
3 Fallado ( CALLE 11) U48 27.00 0
12 U49 240.00 38
34 Malo (CARRERA
10) U50 117.20 31
13 U51 101.42 17 17 Muy malo (CALLE 9)
14 U52 250.00 47
52 Regular (CARRERA
10) U53 130.00 64
15 U54 225.00 3
11 Muy malo (CARRERA
8) U55 56.25 36
16
U56 235.00 73
73 Muy bueno (CALLE 8 a) U57 188.00 74
U58 25.85 100
17 U59 250.00 79
65 Bueno (CARRERA
7a) U60 135.88 57
18
U61 150 17
32 Malo (CALEE 11b) U62 44.25 80
U63 53 19
Con la información adquirida de cada segmento vial se creó un plano que representa el
estado del pavimento flexible de la zona urbana del municipio de La Calera donde se
distinguen por medio de una gama de colores. El plano fue creado en ArcGis 10.3, está
herramienta facilita la creación de una base de datos que contenga la información
requerida.
31
Figura 12. Segmentos viales del pavimento flexible de La Calera
Fuente: ArcGis 10.3 y Global Mapper
Tabla 15. Recomendaciones de mantenimiento y rehabilitación
Fuente: Ing. Civil Wilmar Darío Fernández Gómez
De acuerdo con la Tabla 15, se proponen acciones de mantenimiento para cada una de
las secciones estudiadas. La Tabla 16 presenta las mencionadas recomendaciones.
PCI CARACTERISTICAS
>90 No hacer nada
70-89 Sello de fisuras
50-69 Mantenimiento menor ( sobre carpetas, riegos)
30-50 Mantenimiento correctivo (parcheo) rehabilitación
0-29 Reconstrucción
32
Tabla 16. Acciones de mantenimiento y rehabilitación propuestos.
Seccion PCI M & R
1 21 El pavimento requiere reconstruccion.
2 80 El pavimento no requiere acción especial sólo mantenimiento
menor (sello de fisuras).
3 46 Mantenimiento correctivo (Rehabilitación)
4 98 No hacer nada.
5 45 Mantenimiento correctivo (Rehabilitación)
6 9 El pavimento requiere reconstruccion.
7 14 El pavimento requiere reconstruccion.
8 26 El pavimento requiere reconstruccion.
9 66 Mantenimiento menor (Sobre carpetas, riegos).
33
Continuación Tabla 16. Acciones de mantenimiento y rehabilitación propuestos.
Seccion PCI M & R
10 26 El pavimento requiere recronstruccion.
11 3 El pavimento requiere reconstruccion.
12 34 Mantenimiento correctivo (Rehabilitación)
13 17 El pavimento requiere reconstruccion.
14 52 Mantenimiento menor (Sobre carpetas, riegos).
15 11 El pavimento requiere reconstruccion.
16 73 El pavimento no requiere acción especial sólo mantenimiento menor
(sello de fisuras).
17 65 Mantenimiento menor (Sobre carpetas, riegos).
18 32 Mantenimiento correctivo (Rehabilitación)
En base a la Tabla 16 se puede deducir que la malla vial de los pavimentos flexibles de
la zona urbana del municipio de La Calera se encuentra en un mal estado, dado que casi
la mitad de las secciones, 8 en total, necesitan ser reconstruidas, siendo este el último
paso y el más costoso en el mantenimiento según el método Pavement Condition Index
(PCI).
34
4. Analisis de resultados
El 56% restante del área en estudio se divide de la siguiente forma: fallado
11.1%, regular 16.6%, bueno 11.1%, muy bueno 11.1% y excelente con un
5.6%. Esto quiere decir que el 72.1% del pavimento flexible analizado del
Municipio de La Calera se encuentra fallado, en muy mal estado, en mal estado
y regular; el 27.8% del pavimento restante se encuentra en un buen estado, muy
buen estado y excelente estado, esto quiere decir que es aconsejable que en la
mayor parte del pavimento se realice un mantenimiento correctivo.
De los resultados se puede concluir que el mayor porcentaje de los pavimentos
flexibles del Municipio de La Calera en la zona urbana se encuentran en un
estado malo y muy malo con el mismo porcentaje de 22.2%, significa que
representan un 44.4% del área total estudiada.
35
5. Conclusiones
Con los resultados de cada sección se puede deducir que la condición del
pavimento flexible de La Calera en su mayoría está en muy mal estado.
El 44 % del área en estudio se encuentra en estado malo y muy malo, esto quiere
decir que el pavimento analizado requiere ser reconstruido.
La metodología que plantea el PCI es una herramienta sencilla para el desarrollo
de una gestión de pavimentos.
La aplicación PavCoin auscultacion y el software PavCoin desarrollados por el
grupo de investigación en pavimentos y materiales sostenibles de la Universidad
Distrital Francisco José de Caldas, facilitan en gran medida la toma de datos de
una forma detallada y concisa.
Casi la mitad del paviemnto flexible requiere ser reconstruido ya que su estado
es malo y muy malo.
Loa daños mas comunes en el paviento flexible en La Calera son las grietas
longitudinales y transversales, piel de cocodrilo y huecos.
36
6. Recomendaciones
Con la ayuda de la aplicación PavCoin auscultacion desarrollada por el grupo de
investigación en pavimentos y materiales sostenibles de la Universidad Distrital
Francisco José de Caldas y la guía metodológica de rehabilitación de pavimentos
asfalticos, y otros informes de rehabilitación para casos particulares, estas
establecen un resumen o guía sobre qué tipo de estrategia inicial de intervención
al especialista en Ingeniería de Pavimentos, el cual podrá determinar la mejor
opción de rehabilitación y mantenimiento.
Esta aplicación no busca reemplazar la gestión de pavimentos tradicional, si no,
facilitar la obtención de datos en campo de una forma ordenada y sencilla.
Los resultados del análisis del estado de Pavimentos flexibles en La Calera se
puede generar un reporte para tomar la decisión mas adecuada para el
mantenimeinto y rehabilitación del pavimento flexible.
37
7. Bibliografía
Guía metodológica para el diseño de obras de rehabilitación de pavimentos
asfálticos de carreteras. Ministerio de Transporte segunda edición, 2008
Anexos Guía metodológica para el diseño de obras de rehabilitación de
pavimentos asfálticos de carreteras. Ministerio de Transporte segunda edición,
2008
Luis Ricardo Vásquez Varela, Pavement Condition Index (PCI) para pavimentos
asfálticos y de concreto en carreteras (2002).
Red Nacional de Carreteras. INVIAS, 2017. Obtenido de:
https://www.invias.gov.co/index.php/seguimiento-inversion/subdirecciones-
invias/123-seguimiento-a-la-inversion/proyectos-invias/83-red-nacional-de-
carreteras
Consejo Nacional de Política Económica y Social (CONPES) (2016),
Lineamientos de política para la gestión de la red terciaria. Departamento
Nacional de Planeación, República de Colombia.
Plan Vial del Departamento de Cundinamarca (2009).
Obtenido de:
https://dirinfra.mintransporte.gov.co/PVR_DATA/DOCUMENTS/plan_cundina
marca.pdf
Rondón, Fernández, Fuentes (2012), Evaluación de pavimentos flexibles.
Duravía concretando caminos, Ciclo de vida.
Obtenido de: http://www.duravia.com.pe/ciclo-de-vida/