Analisis Comparativo Entre Pavimento de Concreto Hidraulico Pavimento Asfaltico

ANALISIS COMPARATIVO ENTRE PAVIMENTO DE CONCRETO HIDRAULICO PAVIMENTO ASFALTICO COSTOS DE MANTENIMIENTO EN PAVIMENTOS RIGIDOS Y FLEXIBLES

COMPARATIVE ANALYSIS OF MAINTENANCE COSTS IN RIGID AND FLEXIBLE PAVEMENTS MAINTENANCE COSTS IN RIGID AND FLEXIBLE PAVEMENTS

· AMANQUI MAMANI Arminda · FLORES HUAHUALUQUE Luz Dania . LUDEÑA GUTIERREZ Wilber · PACHAURI MOLLEAPAZA Wilmer · TIÑA FLORES Rene Ubaldo PARI CHURATA EDWIN ALCIDES

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ-JULIACA CODIGO POSTAL 21101 e-mail [email protected] [email protected]

1 Ingeniería Civil , Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez , Juliaca ,Perú . [email protected] .Autor de la correspondencia

RESUMEN

EL presente trabajo de investigación se realiza con el propósito de establecer algunos elementos comparativos de costos entre pavimentos rígidos y flexible utilizado como alternativa en la pavimentación, recopilando información, empleando diversos tipos de fuentes, para profundizar sobre el tema, se hace inca píe a los aspectos más importantes, teniendo como resultado del análisis comparativo de la presente, desarrollados en la discusión del tema, nos indica que un pavimento rígido presenta mayores ventajas que el pavimento asfáltico, en cuanto a costos de mantenimiento se refiere. PALABRAS CLAVE

Asfalto, comparación, concreto, costos, hidráulico, mantenimiento Pavimento de concreto hidráulico,

ABSTRACT

The present research work is carried out with the purpose of establishing some comparative elements of costs between rigid and flexible pavements used as an alternative in paving, gathering information, using different types of sources, to delve into the subject, As a result of the comparative analysis of the present, developed in the discussion of the subject, it indicates that a rigid pavement presents greater advantages than the asphalt pavement, in terms of maintenance costs. KEYWORDS

Asphalt, comparison, concrete, costs, hydraulic, maintenance Concrete flooring,


INTRODUCCION

Desde la etapa de nuestros antepasados, y las grandes construcciones que utilizaban el Ingenio, para crear soluciones para con el ser Humano, esté a su vez siempre ha tenido la

necesidad de comunicarse , motivo por el cual por la misma necesidad el ser humano se vio obligado a abrirse brechas hasta llegar a grandes construcciones , de la mano con el desarrollo de diversas técnicas y métodos propios de ingenio y de años de estudio de las mismas se a llegado a la época actual donde se tiene una tecnología avanzada con estándares altos en cuanto a construcción e ingeniería , hasta encontrar hoy en día las grandes autopistas , puentes y demás , que son de vital importancia para las diferentes actividades empleadas por el ser humano , siendo los más resaltantes : los pavimentos flexibles y los pavimentos rígidos (pavimentaciones de tipo asfálticas y de tipo concreto hidráulico). [1] Para tener una definición clara e ideas en nuestra actividad profesional , es de vital importancia tener en cuenta Costos , desde la etapa de planeamiento o elaboración de un expediente técnico , la ejecución del proyecto hasta el mantenimiento posterior de la vía , uno como profesional debe tener bien en claro que tipo de construcción vial favorece la demanda en las circunstancias posibles a presentarse , e hay el tema costos de mantenimiento , en este sentido la presente se torna en dicho aspecto , dándonos una idea clara mediante herramientas de información , para tener en claro que tipo de pavimento es comparativamente mejor que el otro en cuanto a mantenimiento de pavimentos , rígido o flexible , cada profesional deberá entender la misma y situarse de acuerdo a las circunstancias en las que se encuentre. ANTECEDENTES

Se tienen distintos comentarios, artículos, textos, que hacen hincapié al tema propuesto, algunos con información vaga y otros que brindan detalladamente información acerca del tema, datos estadísticos tomados en cuenta para la formulación de la presente. 

Con la aplicación de la metodología propuesta por la AASHTO 1993, para el diseño de


pavimentos rígido y flexible fue posible identificar que el pavimento flexible requiere un mayor espesor de capas subyacentes a la superficie de rodadura, sin embargo los costos iniciales de construcción son menores que los requeridos por el pavimento rígido, aunque el espesor de la estructura sea menor [2]



La Guia AASHTO de 1993 conserva los algoritmos originales del Ensayo Vial AASHTO ROAD Test correspondientes a un grupo reducido de materiales, un solo tipo de subrasante, transito homogeneo y el medio ambiente del sitio del ensayo. La metodologia de diseño proporcionada en la Guia AASHTO de 1993 incluye consideraciones especificas de los siguientes elementos:,Costos del Ciclo de Vida [3]

Algunos citados, tomados como bibliografía principal para la elaboración de la presente, que dan una ilustración y fomentan la investigación sobre el tema.

IMPORTANCIA

La importancia de este articulo radica en la información que proporciona sobre el tema propuesto, de forma actualizada con datos e información moderna de o última, obtenidos a través de la investigación y recopilaciones de información tocando temas de vital importancia que repercutirán en nuestra actividad profesional , al realizar este comparativo de costos de mantenimiento entre pavimentos rígidos y flexibles, se dan a conocer aspectos clave para la toma de decisiones en cuanto a la elección de qué tipo de pavimento proyectar , y demás en la discusión PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Los pavimentos se ven sometidos desde su puesta en servicio y a lo largo de toda su vida útil, a diversos procesos de deterioro y fallas tales como ahuellamiento, piel de cocodrilo grietas e incluso baches. Es por esto, y dada la necesidad de optimizar los recursos que se emplean en el diseño, ejecución y conservación de los mismos, por parte los alumnos de la faculta de


Ingeniería Civil, se pretende realizar un análisis comparativo de mantenimiento y costos entre el pavimento flexible y el rígido, con el objetivo de definir criterios que permitan saber cuál de los dos tiene un mejor comportamiento funcional y económico, para las diferentes rutas interurbanas de nuestra región, esperando incrementar su servicio y reduciendo los costos de rehabilitación en un futuro.

OBJETIVOS

Se tiene como objetivo dar a conocer el análisis comparativo de mantenimiento y costos entre pavimentos rígidos y flexibles, recopilando información para un buen sustento en cuanto a este tema se trata.

MATERIALES Y METODOS

El trabajo realizado es una investigación de recopilación de información utilizando diferentes medios de obtención de la misma, de carácter descriptivo, comparativo desarrollado en la asignatura de diseño de pavimentos asignada como trabajo de investigación monográfico. La búsqueda y revisión de las contribuciones de información, se realizó , manualmente en la biblioteca especializada de Facultad de Ingenierías y ciencias puras de la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez y través de las páginas web, analizando cada información sigilosamente tomando como base artículos ya realizados, videos y demás encontrados y citados en la bibliografía.


RESULTADOS

Análisis por costos de mantenimientos entre el pavimento flexible y el pavimento rígido

A)

EN UN PAVIMENTO DE CONCRETO HIDRAULICO

El Pavimento de concreto Hidráulico está compuesto por una o varias capas de concreto hidráulico que absorbe la totalidad de esfuerzos [4] o

La calidad de la superficie se mantiene por muchos años, y básicamente se conserva la estructura del pavimento.

o

Mayor vida útil (mínima de 30 años)

o

Costo inicial (construcción), para uso en carreteras de tráfico medio y pesado, es normalmente igual o menor al de los flexibles

o

Resiste ataques químicos (Aceites, grasas, combustibles)

o

Se mantiene recién cada de 10 años

o

Mayores resistencias mecánica y a la abrasión; La resistencia mecánica de los materiales aumenta con la edad

o

Estructuras menores de pavimentación (no más de dos capas)

o

Se requiere poca conservación. Ello permite el flujo de tránsito por mayores períodos

o

Como función de la textura superficial, mayor resistencia al deslizamiento

o

Mejores características de drenaje superficial: es prácticamente impermeable, el agua



o

Escurre más fácil, y las estructuras de drenaje son más simples

o

Mantiene casi íntegra la capa de rodamiento, no es tan sensible a la intemperie

Mayor distancia de visibilidad horizontal, proporcionando mayor seguridad.


B) EN UN PAVIMENTO ASFALTICO: El pavimento asfaltico compuesto por una o varias capas de mezcla asfáltica en caliente; los esfuerzos a mayor profundidad se disipan. [4]

o

Vida útil maxima de 10 años (con mantenimiento mayor)Son frecuentes los baches, hundimientos y roderas. Ellos causan daños a los vehículos

o

Rapidez en su construcción.

o

Mantenimiento constante, nunca termina.

o

El costo de construcción sin mantenimiento es menor al de un pavimento de concreto hidráulico

o

No presenta alabeo

o

Brinda Comodidad para con los vehículos menores

o

Estos pavimentos no tienen una durabilidad como los de


concreto

o

El costo final de los pavimentos flexibles, considerando los mismos

períodos

que

los

pavimentos

rígidos,

es

sustancialmente mayor

o

Es muy afectado por los mismos productos

o

Las deformaciones y deterioros que sufren disminuyen comodidad y seguridad. La resistencia tiende a disminuir, principalmente en climas calientes.

o

Cuando los presupuestos destinados a obras publicas son devorados por el mantenimiento de estas, en los distintos tipos que se tenga, la ultilizacion del pavimento de concreto se convierte en la mejor alternativa por la garantia que ofrece en cuanto a duravilidad y solidez [5]

Un pavimento de concreto asfaltico presenta menor vida ultil , mayor costo de mantenimiento, a comparacion de un pavimento rigido , por tanto el pavimento de concreto hidraulico muestra imponencia en cuanto a costos si de mantenimiento se discute. [6]


Los pavimentos rigidos y flexibles,en su análisis de costo , durante la construccion , los pavimentos flexibles tienen menor costo a comparacion de los elaborados con pavimento rigido , en cuanto al mantenimiento los pavimentos rigidos no requieren de tanto mantenimiento , reduciendo asi el costo final total del pavimento , una construccion de pavimento flexible eleba su presupuesto en obras de mantenimiento , siendo asi un pavimento rigido mas aventajoso y mas barato en el costo final. [7]

Análisis por costos de mantenimientos entre el pavimento flexible y el pavimento rígido

DISCUSION PAVIMENTOS

Es aquella estructura diseñada y construida para resistir el efecto de las cargas estáticas y dinámicas impuestas por el tránsito vehicular y los efectos del ambiente durante un periodo de tiempo determinado , puede estar compuesta por una o más capas de materiales de calidades diferentes ubicados entre el nivel de subrasante y rasante [4] PAVIMENTO ASFALTICO

Los pavimentos asfálticos convencionales son sistemas de capas con mejores materiales en la parte superior donde la intensidad de los esfuerzos son altos y materiales de calidad menor en la parte inferior, donde la intensidad de los esfuerzos es baja. La adhesión a este principio de diseño hace posible el uso de materiales locales y por lo general resulta en un diseño más económico. Esto es particularmente cierto en regiones donde los materiales de alta calidad son caros, pero materiales locales de inferior calidad están disponibles [4] El pavimento flexible es una estructura compuesta por capas granulares (subbase, base) y como capa de rodadura una carpeta constituida con materiales bituminosos como aglomerantes, agregados y de ser el caso aditivos. Principalmente se considera como capa de rodadura asfáltica sobre capas granulares: mortero asfáltico, tratamiento superficial bicapa, micro pavimentos, macadam asfáltico, mezclas asfálticas en frío y mezclas asfálticas en caliente [8] 1 Ingeniería Civil , Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez , Juliaca ,Perú . [email protected] .Autor de la correspondencia

PAVIMENTO DE CONCRETO HIDRAULICO

Los pavimentos de concreto reciben el apelativo de “rígidos” debido a la naturaleza de la losa de concreto que la constituye. Debido a su naturaleza rígida, la losa absorbe casi la totalidad de los esfuerzos producidos por las repeticiones de las cargas de tránsito, proyectando en menor intensidad los esfuerzos a las capas inferiores y finalmente a la subrasante [8]

MANTENIMIENTO Y COSTOS

Con el pasar del tiempo, las estadísticas y experiencias ,refieren que el pavimento asfaltico requiere un mantenimiento mayor a diferencia del pavimento rígido , al ser este un pavimento de menos costo inicial , el mantenimiento es lo que hace a un pavimento asfaltico más caro que uno de concreto rígido. El mantenimiento vial nos permite conservar una vía inclusive más allá de su periodo de diseño, lo que significa, a la larga, un ahorro de recursos económicos [9]

Es importante mencionar que el presupuesto concluyente en lo referente a construcción nueva es variante para cada carretera en particular, ya que estas poseen características únicas que las diferencian unas de otras por el lugar donde se construyan, del tipo de suelo sobre el cual se cimente, variaciones por costos de transporte como medio para la obtención de materia prima requerida en la obra [10] Cuando se suman todos los costos, generalmente el pavimento rígido resulta más barato. Esto se


debe principalmente a los costos de mantenimiento que para el caso de pavimento de concreto son mucho menores y casi nulos, en ocasiones sólo se requiere subsanar detalles de sellado de juntas a de juntas a intervalos de 5 a 10 años. Por otra parte, el pavimento de concreto tiene una vida útil más larga que el pavimento asfáltico. Cuando se suman todos los costos, generalmente el pavimento rígido resulta más barato. Esto se debe principalmente a los costos de mantenimiento que para el caso de pavimento de concreto son mucho menores y casi nulos (en ocasiones sólo se requiere subsanar detalles de sellado de juntas a intervalos de 5 a 10 años). Por otra parte, el pavimento de concreto tiene una vida útil más larga que el pavimento asfáltico. Los pavimentos de concreto al tener una superficie plana alargan la vida de los vehículos evitando que se dañen y minimizando su mantenimiento. El costo de consumo de combustible se reduce hasta en un 20% para camiones tipo trailer [11]

MANTENIMIENTO DE UN PAVIMENTO ASFALTICO

Estos trabajos consisten en reparaciones generales, de las carreteras pavimentadas, las que pueden ser mantenimiento de rutina o mantenimiento periódico. El concepto de reparaciones generales abarca todo tipo de tareas a realizar tanto de carácter localizado y de tamaño limitado como aquellas en las cuales se debe ejecutar una reparación total o parcial de la calzada [12]

MANTENIMIENTO DE UN PAVIMENTO RIGIDO

El mantenimiento rutinario incluye reparaciones menores y localizadas de la superficie; limpieza permanente de la calzada, bermas y drenajes; control de vegetación y la reparación y limpieza de los dispositivos para el control del tránsito. También, incluye la limpieza y reparaciones menores y localizadas de las obras de arte [12]

Con el pasar del tiempo, las estadísticas y experiencias, refieren que el pavimento asfaltico requiere un mantenimiento mayor a diferencia del pavimento rí gido , al ser este un pavimento de 1 Ingeniería Civil , Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez , Juliaca ,Perú . [email protected] .Autor de la correspondencia

menos costo inicial , el mantenimiento es lo que hace a un pavimento asfaltico más caro que uno de concreto rígido. [1]

Cuando se suman todos los costos, generalmente el pavimento rígido resulta más barato. Esto se debe principalmente a los costos de mantenimiento que para el caso de pavimento de concreto son mucho menores y casi nulos, en ocasiones sólo se requiere subsanar detalles de sellado de juntas a intervalos de 5 a 10 años. Por otra parte, el pavimento de concreto tiene una vida útil más larga que el pavimento asfáltico. (Marcelo Alfaro, 2005)

Las superficies de concreto duran más. Estadísticamente se ha demostrado que las carreteras de concreto han soportado hasta tres veces su capacidad de carga de diseño y en pavimentos de aeropuertos, el doble.

Figura 01: Mantenimiento de acuerdo a años de servicio

Figura 02: Costo Mantenimiento – Tiempo de Vida


TIPOS DE MANTENIMIENTO Mantenimiento rutinario Comprende la realización de todas aquellas actividades

requeridas para conservar una vía en buen estado, las cuales se repiten una o más veces al año. También, incluye aquellas labores de reparación vial destinadas a recuperar ciertos elementos con daños menores, tales como los barandales de puentes, obras de drenaje menor, señalización vertical y horizontal, muros de retención y actividades afines. Mantenimiento periódico Abarca las obras de conservación vial que se realizan en

períodos programados, generalmente de más de un año de intervalo, para elevar la vía a un nivel de servicio bueno o muy bueno. Está considerada, entre otros, la colocación de sobrecapas en pavimentos deteriorados existentes y el mejoramiento de las capas de la estructura del pavimento. Mantenimiento preventivo Consiste en actividades y obras de mantenimiento

destinadas a prevenir fallas en la vía que han sido identificadas como defectuosas o con alto riesgo de que ocurran, antes de que éstas sucedan. Mantenimiento por administración d) Se realiza en los casos donde los trabajos que

deben realizarse no se pueden cuantificar, no existe una partida de pago en el contrato 1 Ingeniería Civil , Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez , Juliaca ,Perú . [email protected] .Autor de la correspondencia

para cubrirlos o son para ejecutar obras de emergencia o no previstas. En estos casos es necesario proceder con la modalidad de trabajos por administración, mediante el cual el pago por toda la actividad realizada (mano de obra o materiales utilizados) Mantenimiento de emergencia

Corresponde a la ejecución de actividades realizadas en forma urgente, como consecuencia de sucesos de fuerza mayor (como el caso de desastres naturales) y que tienen el propósito de habilitar lo más pronto posible la vía para que permita la libre transitabilidad.

CONCLUSIONES



En los procedimientos de diseño es necesario realizar un estudio de costo de ciclo de vida de las alternativas de pavimentos diseñados , que le permitan al diseñador tomar una decisión sobre los tipos de pavimentos más convenientes a construir , tomando también en consideración las políticas de que refieren a mantenimiento (Manual centroamericano de pavimentos,2002)



En el análisis económico se evaluó los costos de construcción y mantenimientos que se requieren en la construcción de cada pavimento sin embargo aunque el pavimento flexible requiera mayores actividades de mantenimientos, los costos al final del periodo de diseño son menores que los del pavimento rígido, aunque el pavimento rígido sea más barato en cuanto a mantenimiento, los costos iniciales lo hacen más caro.[4]



Cuando los presupuestos destinados a obras publicas son devorados por el mantenimiento de estas, en los distintos tipos que se tenga, la ultilizacion del pavimento de concreto se


convierte en la mejor alternativa por la garantia que ofrece en cuanto a duravilidad y solidez [5]



Un pavimento de concreto asfaltico presenta menor vida ultil , mayor costo de mantenimiento, a comparacion de un pavimento rigido , por tanto el pavimento de concreto hidraulico muestra imponencia en cuanto a costos si de mantenimiento se discute. [6]



Los pavimentos de concreto han demostrado con el tiempo que son una opcion viable tanto en el desarrollo de ejecucion y posterior mantenimiento, teniendo una costo altamente bajo a comparacion del un pavimento asfaltico..

AGRADECIMIENTO

Agradezco la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez por brindarnos la biblioteca especializada de la Facultad de Ingenierías y ciencias puras que fue de vital importancia para la elaboración del presente artículo. Agradecemos especialmente al Ing. Wilfredo David Supo Pacori, gracias por impartirnos sesiones de clases didácticas e interesantes , a su vez por el material digital brindado en cada clase. Bibliografía

[1] J. T. Avila, J. M. Ito y D. V. Sacaca, «VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PAVIMENTOS RIGIDOS Y FLEXIBLES,» 12 2016. [2] B.L Marnol Noel Ruiz Urrutia : B.L Julio Cesar Rodrigues Peralta, Comparacion tecnico-economica de uso de PAvimento Flexible y Pavimento rigido, febrero 2016. [3] M. G. A. 1993, 1993. [4] I. W. D. S. Pacori, Compositor, Pavimentos :Pavimentos Rigidos y pavimentos Asfalticos. [Grabación de sonido]. L.D.F.H. 2017. [5] J. W. B. a. R. L. L. Gregory S. Cleveland, «GEOSINOTÉTICA EN SISTEMAS DE REPOSICIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Y RÍGIDOS PARA REDUCIR LA CRECIMIENTO DE LA REFLEXIÓN,» 12 12 2002. [En línea]. Available: http://www.arqhys.com/contenidos/pavimento-mantenimiento.html. [Último acceso: 15 11 2017]. [6] R. J. M. Rebolledo, «Tesis para optar el titulo de ing. civil,» 12 abril 2010. [En 1 Ingeniería Civil , Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez , Juliaca ,Perú . [email protected] .Autor de la correspondencia

línea]. Available: http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2010/bmfcim672d/doc/bmfcim672d.pdf. [Último acceso: martes 12 07 2016]. [7] K. F. KIBUKWO, «COST COMPARISON OF CONCRETE VERSUS FLEXIBLE PAVEMENT DESIGNS FOR STEEP TO ROLLING SECTIONS ALONG A104 ROAD (NAKURU – ELDORET),» 2013. [8] M. M. d. Carreteras(MTC), 2013. [9] 2. (Escuela superior politécnica del litoral, «MANTENIMIENTO DE VIAS,» Juliaca , 2009. [10] B.L Marnol Noel Ruiz Urrutia : B.L Julio Cesar Rodrigues Peralta, «Comparacion tecnico-economica de uso de PAvimento Flexible y Pavimento rigido,» febrero 2016. [11] M. Alfaro, Ventajas Comparativas entre Pavimentos de Concreto y Pavimentos de Asfalto, ASOCEM, 2015. [12] R. S. Torres, ANÁLISIS COMPARATIVO DE COSTOS ENTRE, GUATEMALA, 2007, p. 257. [13] 2. GERENCIA TECNICA IMCYC, «PAVIMENTOS DE CONCRETO,» PAVIMENTOS DE CONCRETO, 2009.


Analisis Comparativo Entre Pavimento de Concreto Hidraulico Pavimento Asfaltico

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