Análisis Comparativo de Costos Iniciales de Pavimentos de Concreto vs Asfalto

Sostenibilidad y Durabilidad
1
“Análisis Comparativo de las
Alternativas de Pavimentación”
4to Congreso Iberoamericano de Pavimentos de Concreto
Por: Mario Rafael Becerra Salas
Guayaquil, junio 2012

2
1.- Introducción
2.- Conceptos Básicos
3.- Metodología
4.- Guía AASHTO 93
5.- Valores Asumidos
6.- Estratigrafía del Tránsito
7.- Soporte Subrasante
8.- Diseños equivalentes
9.- Partidas (US$)
10.- El Pavimento de Concreto
en Cifras
11.- Comparación Costos
Iniciales Asfalto – Concreto
12.- Conclusiones
Análisis Comparativo de las
Alternativas de Pavimentación

3
- 29 MM personas:
- 50% Sierra / 30% área
- 40% Costa / 10% área
- 10% Selva / 60% área
2011
-140,000 KM: red total
- 15,000 KM: pavimentados
1.- Introducción
1.285.215,60 km²
2016
- 20,000 KM pavimentados
11%
14%

4
 Solución al transporte
¿Qué es el pavimento?
2.- Conceptos Básicos
 Factor de
competitividad país
 Activo de la nación
 Estructura de carga

5
Pavimento es la estructura formada por un conjunto de capas
sobre el suelo de fundación de un camino, destinada a facilitar y
hacer más confortable y seguro el tránsito de vehículos.
Clases de pavimentos:
• Flexibles: la capa superior es asfáltica
• Rígidos: la capa superior es concreto
• Intertabrados: Adoquines
¿Qué es el pavimento?

6
•Comportamiento Funcional:
Aspectos que afectan a la calidad de rodadura, comodidad y
seguridad de los usuarios (serviciabilidad).
 Deterioros superficiales y deformaciones
•Comportamiento Estructural:
Fallas sobrevienen por insuficiencia en la capacidad de
resistir las solicitaciones de tránsito.
 Agrietamiento por fatiga
¿Qué se espera de un pavimento?

7
… A lo largo de la vida útil

8
Diferencias entre los Pavimentos
Tipos de Pavimentos

9
Pavimentos Flexibles
• Capas granulares (con o sin estabilización) de base y subbase
• Capas de rodadura asfáltica: concreto o tratamiento
asfalto
berma
base
subbase
zona de tránsito
subrasante (terreno de cimentación)
estructura
pavimento

10
Pavimentos Rígidos
• Poseen capa de rodadura de concreto
• Usualmente sin base
• Hay distintos tipos dependiendo del diseño y de la existencia de armaduras
de refuerzo
concreto
berma
subbase
zona de tránsito
subrasante (terreno de cimentación)
estructura
pavimento

11
1924. Av. Venezuela - Bellavista.

12
1968. Vía Expresa - Lima

13
2000. Vías Urbanas

14
El Metropolitano
2008 - 2009
2010. El Metropolitano

15
Avaliação de Alternativas
Evaluación de Alternativas:
OFERTA VS DEMANDA
Recolección de
Datos
Evaluación
del Proyecto
Planteamiento
de Alternativas
Diseño Preliminar
Reconstrucción
Restauración
Reciclaje
Tratamiento
Superficie
Factores no
Monetarios
Selección de
las
alternativas
preferidas
Diseño Final
Construcción
Costeo Ciclo de
Vida

16
Parte III: Desarrollo del Caso
El punto de vista cambia todo

17
Tipos de evaluación económica
Evaluación Privada: RENTABILIDAD DEL PROYECTO
Destinada a evaluar la rentabilidad de un proyecto de inversión desde el punto de
vista de una entidad privada
Analiza flujos de ingresos (peajes, pagos por contratos) vs. egresos a cargo del
privado (costos de construcción y/o conservación).
Incidencia del costo financiero de obtención del capital de trabajo.
Evaluación Social: BENEFICIOS VS COSTOS DE LA POBLACIÓN
Analiza la rentabilidad social de un proyecto, y debería tener en cuenta todos los
costos involucrados
Incorpora el análisis de los costos de operación vehicular y tiempos de viaje

18
Objetivos de las Evaluaciones
Evaluación Social: busca
maximizar el beneficio social,
expresado como ahorros en costos
de usuarios de la carretera
(operación vehicular, tiempos de
viaje, seguridad, impacto
ambiental)
Evaluación Privada: busca
maximizar la rentabilidad
producida por cobro de peaje
frente a costos por M&R

19
Período de análisis:
Lapso durante el cual se evalúan y cuantifican los flujos de costos y beneficios.
Puede coincidir o no con el período de diseño de un camino, o con la vida útil
estimada
Tasa de descuento:
Indicador de rentabilidad mínima que debería tener un proyecto. Usualmente 10%
en evaluación social para Perú
Relacionado con el costo del dinero
Valor residual:
Valor de la infraestructura al finalizar el período de análisis
Diferencia entre costo de una infraestructura nueva, y costo de llevar la
infraestructura existente a que quede como nueva
A TOMAR EN CUENTA

20
Valor Actualizado Neto (VAN)
Descuenta en forma anual los costos y beneficios, en función de la tasa “t” de
descuento adoptada y del año “i” que se esté analizando
VAN = Si { BNi(m,n) / (1+t) i }
Una alternativa es rentable si VAN > 0
Flujos en los años iniciales sufren descuentos menores que en años más distantes en el
tiempo
La alternativa más conveniente será aquella que tenga mayor VAN de beneficios
respecto a la Alternativa Base, si no hay restricciones presupuestarias
INDICADORES

21
Costos
Costo Inicial
Costo de Rehabilitación
Costo de Mantenimiento
Valor Residual
Años
Costos
VPN
Años
Ciclo de VidaEvaluación Económica

22
Custo Iniciais
- Costumbre: falta de
conocimiento. En
Latinoamérica no podemos
equivocarnos.
- Tecnología de construcción
- No interiorizamos que el
Diesel cuesta cada vez más
- Situación nacional (visión a
corto plazo)
Hablamos de Sostenibilidad, LCCA, pero …
Mitos y Paradigmas

23
Nuestro Público
Administradores de
las Obras:
Entidades
Públicas y Privadas.
Diseñadores y
Constructores:
Empresas dedicadas
al diseño y construcción
de pavimentos y vías.
Usuarios
de las Vías:
Público en general
que usa tanto
transporte privado
como público.
El cambio, romper la inercia

24
Costos
Costo Inicial
Valor Residual
Años
Costos
VPN
Años
El problema es más que una
fecha, es un flujo

25
¿Qué tipo de pavimento es
mejor?
- Son tecnologías que se complementan, y deben
competir
Para el beneficio de todos

26
Innovaciones desde el punto de vista de diseño,
especificaciones y supervisión

27
PAV EXISTENTE
PASAJUNTAS
LINEA GUIA
VACIADO
TEXTURIZADO
CORTADO
SELLADO
Innovaciones desde el punto de vista de la
construcción

28
Innovaciones de procesos, instituciones

29
Apertura de mente

30
El costo inicial

31
¿Cuál es más barato en
términos de costo inicial?

32
- Se desarrollan escenarios, para diferentes
solicitaciones de tránsito y suelos.
- Los escenarios estarán sujetos a las mismas
consideraciones climáticas.
- Se diseñan alternativas de pavimentos de
concreto y asfalto equivalentes.
-Se analizan los resultados de los costos de
construcción para los pavimentos de concreto
y asfalto.
3.- Metodología

33
- Variable: paquetes estructurales equivalentes, costo inicial de construcción,
costo total en el tiempo de vida útil
S1 S2 S3 S1 S2 S3
TCD1
TCD2
TCD3
TCD4
TCD5
TCD6
num. Veh pes x día /
CBR Subrasante
Asfalto Concreto
Espesores de Carpetas de Rodadura (mm)
Matriz de Comparación

34
4.- AASHTO 93

35
Pérdida de Serviciabilidad

36
(AASHO, 1961)

37(AASHO, 1961)

38
MEPDG Software
10. Observações

39

40
Vista General
Juntas longitudinales
Juntas transversales
Subrasante
Subbase o base
Texturizado
Rugosidad
Diseño del espesor
Barras de transmisión
Materiales del concreto
Barras de amarre
JPCP

41
- Mismas condiciones climáticas
- Pavimentos de 2 carriles, uno por sentido
- Sección típica de 3.6 metros de ancho de carril
- AASHTO 93:
- Confiabilidad de 90%
- Índice de Ser. final = 2.0
- Tipos de suelo 3, 10 y 25% de CBR
- Subbase de 30 cm. (40% CBR)
- Base de 15 cm. (80% CBR), sólo para el
pavimento de asfalto
5.- Valores Asumidos

42
- Pavimento de asfalto:
- PEN 60/70
- Ser Inicial = 4.2
- Ds = 0.45
- a1, a2 y a3 = 0.44, 0.14, 0.11
- Cd1, Cd2, Cd3 = 1.2, 1.0, 0.80
- Pavimento de concreto:
- MR = 45 Kg/cm2
- Ser Inicial = 4.5
- Ds = 0.35
- Cd1 = 1.2
- J = 3.2

43
-Se ha adoptado los siguientes niveles de tránsito para carril de diseño, en
función del TMDA:
- T1: 150 vehículos pesados
- T2: 450 vehículos pesados
- T3: 1,350 vehículos pesados
Se considera una calzada de 02 carriles, con factor de distribución de 0.5,
con una tasa de crecimiento de 3% y una vida útil de 30 años
6.- Estratigrafía del Tránsito

44
Se ha adoptado los siguientes niveles de tránsito para carril de diseño de
la tabla adjunta, en base a los vehículos tipo de la FHWA.
Tránsito asumido

45
Se ha adoptado los siguientes niveles de tránsito para carril de diseño de la
tabla adjunta, en base a los vehículos tipo de la FHWA, por cada 1,000
vehículos pesados.
Carga (tn)
Cantidad de
Ejes
Carga (tn)
Cantidad de
Ejes
Carga (tn)
Cantidad de
Ejes
16 30 39
15 28 36 1
14 26 33 1
13 24 5 30 3
12 22 14 27 6
11 4 20 28 24 10
10 12 18 56 21 16
9 21 16 94 18 19
8 37 14 129 15 15
7 66 12 131 12 14
6 125 10 126 9 15
5 613 8 137 6 25
4 282 6 159
3 228 4 164
Total 1388 1043 125
Ejes simples Ejes dobles Ejes triples

46
- Se considera una calzada de 02 carriles
- Factor de distribución de 0.5
- Tasa de crecimiento de 3%
- Vida útil de 30 años.
ESALS carril de diseño
Asfalto Concreto Asfalto Concreto
TF TF ESALS ESALS
T1 150 1.039 1.831 1,353,599 2,384,740
T2 450 1.030 1.752 4,026,048 6,845,227
T3 1350 1.025 1.605 12,019,585 18,814,196
T4 2250 1.020 1.641 19,932,874 32,054,962
T5 3750 1.021 1.540 33,235,456 50,156,948
T6 4550 1.018 1.540 40,226,094 60,857,097
N° Veh
pesados
TMDA
Clase

47
-Se ha adoptado tres tipos de
suelo
- Malo CBR =3%
- Medio CBR = 10%
- Bueno CBR = 25%
7.- Soporte Subrasante
Asfalto Concreto
MR (Mpa) K eq (Mpa/m)
3% 28.4 44.72
10% 64.7 78.35
25% 121.2 112.85
CBR

48

49
Se presentan a continuación los diseños equivalentes obtenidos.
Base (80%) = 15 cm.
Subbase (40%) = 30 cm.
MAC = PEN 60/70
Base (80%) = 0 cm.
Subbase (40%) = 30 cm.
Concreto Mr = 45 Kg/cm2
8.- Diseños equivalentes
3% 10% 25% 3% 10% 25%
150 127 76.2 50.8 170 170 160
450 152.4 101.6 63.5 210 200 190
1350 190.5 127 88.9 240 240 230
2250 203.2 139.7 114.3 270 260 250
3750 228.6 165.1 127 290 280 270
4550 241.3 177.8 139.7 290 280 280
CBR Subrasante
Asfalto Concreto

50
Carpeta asfáltica de 4 pulgadas es equivalente a Carpeta de
concreto de 20 centímetros, para un nivel de tránsito y
soporte de suelos dados
Base (80%) = 15 cm
Subbase (40%) = 30 cm
MAC = PEN 60/70
Base (80%) = 0 cm
Subbase (40%) = 30 cm
Concreto Mr = 45 Kg/cm2
PULGADAS MM
1.00 25.40
1.50 38.10
2.00 50.80
2.50 63.50
3.00 76.20
3.50 88.90
4.00 101.60
4.50 114.30
5.00 127.00
5.50 139.70
6.00 152.40
6.50 165.10
7.00 177.80
7.50 190.50
8.00 203.20
8.50 215.90
9.00 228.60
9.50 241.30
10.00 254.00
10.50 266.70
11.00 279.40
11.50 292.10
12.00 304.80
12.50 317.50
13.00 330.20
13.50 342.90
14.00 355.60
14.50 368.30
15.00 381.00
3% 10% 25% 3% 10% 25%
150 127 76.2 50.8 170 170 160
450 152.4 101.6 63.5 210 200 190
1350 190.5 127 88.9 240 240 230
2250 203.2 139.7 114.3 270 260 250
3750 228.6 165.1 127 290 280 270
4550 241.3 177.8 139.7 290 280 280
CBR Subrasante
Asfalto Concreto

51
Espesores Carpeta Asfáltica (mm)
127
152.4
190.5
203.2
228.6
241.3
76.2
101.6
127
139.7
165.1
177.8
50.8
63.5
88.9
114.3
127
139.7
150 450 1350 2250 3750 4550
Tránsito (Veh pesados / día)
Espesores(mm)
3%
10%
25%
Evolución Asfalto

52
Espesores Carpeta de Concreto (mm)
170
210
240
270
290 290
170
200
240
260
280 280
160
190
230
250
270
280
150 450 1350 2250 3750 4550
Tránsito (Veh pesados / día)
Espesores(mm)
3%
10%
25%
Evolución Concreto

53
3.6
1
ESPESOR
(mm)
Carpeta Asfáltica en
Caliente PEN 60/70 190.5
Base Negra Nivelante 0
Base granular 150
Sub-base 300
Relleno común 0
Total 640.5
DESCRIPCIÓN DE LA CAPA UNIDAD CANTIDAD PU $/. COSTO $ X ML
Corte a nivel de subrasante M3 2.3058 2.95 6.79
Eliminación Material
exedente M3 2.76696 10.77 29.80
Nivelación y compactación de
la Subrasante M2 3.6 0.97 3.50
Base Granular M2 3.6 3.86 13.90
Sub-base M2 3.6 6.75 24.30
Carpeta Asfáltica en Caliente
PEN 60/70 M3 0.6858 144.04 98.78
Riego de Liga M2 3.6 1.19 4.29
Imprimación M2 3.6 1.25 4.49
$185.85
CONSTRUCCION INICIAL
TRAMO
Ancho de Calzada (m)
Nro de calzadas
DESCRIPCIÓN DE LA CAPA
Total costo x ml x calzada
Asfalto9.- Partidas

54
Concreto
3.6
1
ESPESOR
(mm) Long.(Km) 50000
Carpeta de Concreto
MR = 45 240 Junta cada 4.5
Acero Corrugado (m) 0.8
Base granular 0 Espaciamineto 0.8
Sub-base 300 Acero liso (m) 0.45
Relleno común 0 Espaciamineto 0.3
Total 540
DESCRIPCIÓN DE LA CAPA UNIDAD CANTIDAD PU $/. COSTO $ X ML
Corte a nivel de subrasante M3 1.944 2.95 5.73
Eliminación Material exedente
M3 2.3328 10.77 25.13
Nivelación y compactación de
la Subrasante M2 3.6 0.97 3.50
Sub-base M2 3.6 6.75 24.30
Concreto MR 45 M3 0.864 85.71 74.06
Pavimentado
M3 0.864 3.55 3.06
Alisado, acabado M3 0.864 0.80 0.69
Curado de juntas M2 3.6 0.33 1.18
Canastillas con Dowels y
barras de amarre M3 0.864 14.67 12.67
Corte de Juntas ML 1.3 1.25 1.63
Sellado de Juntas 2.0X1.0 cm ML 1.3 1.18 1.54
$153.47Total costo x ml x calzada
CONSTRUCCION INICIAL
TRAMO
Ancho de Calzada (m)
Nro de calzadas
DESCRIPCIÓN DE LA CAPA

55
8.- Pavimento de concreto em cifras
%Precio Pavimentos
Mov. De Tierra,
$58.53, 37%
Acero, $15.77, 10%
Pav. y otros, $8.49,
5%
Concreto, $73.37,
48%
10.- El pavimento de concreto

56
Costos US$. X ml de carril de pavimento (3.6 m de ancho)
3% 10% 25% 3% 10% 25%
150 149.3 115.762 101.14 123.534 123.534 119.166
450 163.922 134.678 108.451 141.006 136.638 132.27
1350 185.855 149.3 123.073 153.473 153.473 149.131
2250 193.166 156.611 141.989 174.124 169.5 164.876
3750 207.788 171.233 149.3 183.372 178.748 167.215
4550 215.099 144.004 156.611 183.372 178.748 178.748
Matriz de costos de construcciónen US ($)
CBR Subrasante
Asfalto Concreto
11.- Matriz de Comparación de Costos

57
CBR 3%
0
50
100
150
200
250
0 1000 2000 3000 4000 5000
Vehículos
CostoXml
Asfalto Concreto

58
CBR 10%
0
50
100
150
200
0 1000 2000 3000 4000 5000
Vehículos
CostoXml
Asfalto Concreto

59
CBR 25%
0
50
100
150
200
0 1000 2000 3000 4000 5000
Vehículos
CostoXml
Asfalto Concreto

60
Comparação custos iniciais
RELACION PRECIO CONCRETO / PRECIO ASFALTO
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
150 450 1350 2250 3750 4550
Tránsito (veh pesados / día)
RelaciónPConcreto/PAsfalto
CBR 3%
CBR 10%
CBR 25%

61
1.- Para diseños equivalentes el concreto es altamente competitivo en valor
inicial de construcción:
- El concreto es una alternativa innegable para suelos con CBR iguales o
inferiores a 10%.
- Para suelos con CBR entre 10% y 25% ambas soluciones resultan
equivalentes en términos de costos de construcción, sin embargo el concreto
resulta mejor a partir de los 2000 Vehículos pesados por día.
-El asfalto es más competitivo a medida que el suelo mejora, es decir para la
opción del suelo con CBR > 25%, sin embargo a medida que el tránsito
aumenta se acorta la brecha, siendo 4500 Vehículos pesados por día un buen
indicador para pensar en pavimentos de concreto.
12.- Conclusiones

62
2.- A mayores solicitaciones de tránsito el pavimento de concreto es mas
eficiente en costos de construcción, por lo que destaca en soluciones para
redes viales.
3.- A lo largo de la vida útil del pavimento, se presentan ahorros, en costos
totales, que superan el 30% a favor de la alternativa de concreto en
TODOS los escenarios.

63
Sin embargo, además de construir hay que …
“Consiste en la planificación,
ejecución y control de acciones
de mantenimiento aplicadas en el
tiempo con el objetivo de
mantener un nivel de servicio
adecuado tanto funcional como
estructural”

64
Importancia del mantenimiento
Cuando los caminos están en una pobre condición, cada $ “ahorrado” en la
conservación cuesta:
- US$ 3 para los usuarios del camino por costos de operación vehicular
- US$ 2 para la administración del camino en la rehabilitación

65
Costos
Costo Inicial
Valor Residual
Años
Costos
VPN
Años
Ciclo de VidaEvaluación Económica

6666
Mario Becerra Salas mbecerra@unicon.com.pe
Muchas gracias

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