Rehabilitacion vias asfaltos

1. PARTE 1
Introducción

2. Instituto Nacional de Vías Guía metodológica para el diseño de obras de
rehabilitación de pavimentos asfálticos de carreteras
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3. Parte 1 - Introducción
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PARTE 1
INTRODUCCIÓN
1.1. GENERALIDADES
El buen servicio de un pavimento es su capacidad para proporcionar a los usuarios
comodidad, seguridad y economía. La recuperación del nivel de servicio de un
pavimento en uso, por medio de obras de rehabilitación, se hace necesaria por una
o más de las siguientes razones:
- Incomodidad para la circulación vehicular.
- Exceso de defectos superficiales.
- Reducción de la adherencia entre la calzada y los neumáticos de los vehículos.
- Necesidad excesiva de servicios de mantenimiento rutinario.
- Costos de operación elevados para los usuarios.
- Capacidad estructural inadecuada para las solicitaciones del tránsito previsto.
Las actividades requeridas para la rehabilitación de las estructuras de pavimento se
van haciendo más importantes, en magnitud y costo, a medida que ellas se
deterioran a causa de los efectos ambientales y el tránsito. El énfasis en la
administración de pavimentos es la preservación de la inversión inicial, mediante la
aplicación oportuna de tratamientos adecuados de mantenimiento y de
rehabilitación para prolongar la vida de estas estructuras. De particular interés para
el Instituto Nacional de Vías es establecer la oportunidad de la aplicación de un
tratamiento particular de mantenimiento o rehabilitación en función de la
condición del pavimento. El mantenimiento y la rehabilitación de un pavimento
cubren un rango muy amplio de actuaciones, las cuales varían desde la simple
corrección de defectos superficiales para mejorar la calidad de la circulación
vehicular, hasta las operaciones de reconstrucción, destinadas a recuperar
totalmente la capacidad estructural de la calzada.
El diseño de las obras de mantenimiento y de rehabilitación de un pavimento
asfáltico tiene tanto de arte como de ciencia. En general, no existen ábacos,

4. Instituto Nacional de Vías Guía metodológica para el diseño de obras de
rehabilitación de pavimentos asfálticos de carreteras
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fórmulas o programas de cómputo que brinden una solución satisfactoria a todas
las situaciones que deba enfrentar un diseñador. Consecuentemente, el estudio de
estos problemas requiere una combinación de análisis y de buen juicio, muy
superior a la requerida para el diseño de estructuras de pavimento nuevas.
Ante estas limitaciones, es necesaria una retroalimentación continua en relación
con el comportamiento de las estrategias aplicadas. Debido a ello, aún no se puede
considerar que existan soluciones “correctas” o “equivocadas” para el diseño de
estos trabajos sino, simplemente, estrategias “buenas” o “mejores”. La mejor
estrategia será aquella que, dentro de las limitaciones del proyecto, dé lugar a un
diseño técnicamente idóneo, maximice los beneficios económicos y brinde una
respuesta razonable a los factores no monetarios del proyecto.
La determinación de la mejor estrategia es, sin duda, un problema complejo que
requiere una respuesta paso a paso como se propone en esta segunda edición de la
guía metodológica. El ingeniero diseñador será el responsable de determinar, con
base en su mejor juicio, esa mejor estrategia para cada combinación de
condiciones técnicas y de entorno y las limitaciones que deba enfrentar.
El principal objetivo de esta segunda edición, al igual que en la primera, es
constituir una guía de tipo metodológico y no una norma taxativa de diseño
aplicable a cualquier situación, imposible de elaborar con una confiabilidad
razonable, a la luz del estado actual del conocimiento y de nuestras posibilidades
tecnológicas. Por tal razón, se circunscribe al establecimiento de criterios generales
que permitan la selección y el proyecto de soluciones idóneas para la rehabilitación
de los pavimentos asfálticos de las carreteras a cargo del Instituto Nacional de Vías.
Los procedimientos que en definitiva se utilicen para el dimensionamiento de las
obras y los espesores resultantes de los mismos, serán de entera responsabilidad
de los diseñadores, quienes deberán sustentarlos debidamente a la luz del estado
del arte y del desarrollo tecnológico del país, en el instante en que sean
presentados los estudios.
Como en la primera edición de la guía, la elaboración de ésta se basa en el uso de
metodologías actualizadas, recomendadas por organizaciones internacionales que
han gozado de amplio reconocimiento y aplicación entre los ingenieros de
pavimentos del país.
La presente edición de la guía se ha estructurado de manera algo diferente a la
anterior. Por ello, se compone de un volumen básico donde se encuentran las
pautas fundamentales para el diagnóstico y para la configuración de los diseños; en

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tanto que los detalles referentes a la información auxiliar requerida, así como los
instructivos para efectuar algunos tipos de evaluaciones, se encuentran en el
cuerpo de anexos que acompaña al documento principal.
1.2. GÉNERO
Aunque los diferentes oficios, profesiones y funciones que se mencionan a lo largo
de este documento se encuentran en género masculino en aras de la brevedad, el
lector habrá de interpretar siempre que la referencia es extensiva al género
femenino.
1.3. ÁMBITO DE APLICACIÓN DE LA GUÍA
1.3.1. Conceptos generales
Esta guía metodológica tiene aplicación en los estudios y proyectos de
rehabilitación de los pavimentos asfálticos de las carreteras en servicio a cargo del
Instituto Nacional de Vías, entendiendo el término “rehabilitación”, para los
efectos de este documento, como un mejoramiento funcional o estructural del
pavimento, que da lugar tanto a una extensión de su vida de servicio, como a la
provisión de una superficie de rodamiento más cómoda y segura y a reducciones
en los costos de operación vehicular. Dicho mejoramiento comprende alguna de las
cuatro alternativas de intervención que se describen a continuación, las cuales
conforman un conjunto denominado 4R:
- Restauración, Que consiste en la ejecución de trabajos que mejoran la
condición superficial del pavimento, pero no aumentan su capacidad
estructural.
- Refuerzo, que consiste en la colocación de capas de pavimento que
proporcionan capacidad estructural adicional o mejoran el nivel de servicio a los
usuarios.
- Reciclado, que consiste en la reutilización de parte de las capas de la estructura
existente, para mejorar su capacidad estructural. La adición de nuevos
materiales es necesaria para mejorar la resistencia y el comportamiento del
pavimento mejorado.

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rehabilitación de pavimentos asfálticos de carreteras
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- Reconstrucción, que consiste en la remoción de capas y el reemplazo parcial o
total del pavimento, para mejorar su capacidad estructural, adaptándolo a las
necesidades del tránsito futuro.
La rehabilitación funcional se encuentra enmarcada fundamentalmente en la
restauración y parcialmente en el refuerzo, éste último cuando su colocación tiene
la finalidad básica de corregir deficiencias funcionales del pavimento. La
rehabilitación estructural puede quedar comprendida en el refuerzo, si éste se
construye con el fin principal de prolongar la vida de servicio de la calzada; así
mismo, queda cubierta por las actividades de reciclado y de reconstrucción. Se
considera que con cualquier intervención de rehabilitación estructural se corrigen
las deficiencias funcionales que presente la estructura.
Las actividades generales de mantenimiento rutinario, cuya finalidad es preservar
la condición superficial del pavimento, la seguridad y la comodidad en la circulación
y que, por lo tanto, sólo pretenden ayudar a que la estructura alcance el período de
diseño previsto, no forman parte del contenido de este documento.
En el caso de que los estudios y proyectos de rehabilitación incluyan tramos de
nueva construcción y se contemple que ella sea de tipo asfáltico, se aplicará para
ellos la versión más reciente del “Manual de diseño de pavimentos asfálticos en
vías con medios y altos volúmenes de tránsito” o del “Manual de diseño de
pavimentos asfálticos en vías con bajos volúmenes de tránsito”, según el tipo de vía
objeto de los estudios.
Cuando los trabajos proyectados incluyan ampliaciones, modificaciones de
alineamiento o duplicación de calzadas, aprovechando parte de la calzada a ser
rehabilitada, se aplicarán, de manera conjunta y complementaria, esta guía
metodológica y el manual que resulte aplicable de los citados en el párrafo
anterior, salvo que los Términos de Referencia del estudio permitan algo en
contrario.
1.3.2. Tipos de pavimentos considerados en la Guía
Como lo establece su nombre, la guía metodológica sólo es aplicable a la
rehabilitación de pavimentos asfálticos, comprendidos específicamente los
siguientes:

7. Parte 1 - Introducción
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- Flexibles, constituidos por capas granulares no tratadas, incluida la denominada
base, protegidas por capas asfálticas de espesor que, generalmente, no excede
de 150 milímetros.
- Semi-flexibles, los cuales pueden estar compuestos por una estructura típica
similar a la de los flexibles, pero en los cuales el espesor de las capas asfálticas
superiores excede de 150 milímetros o, también, aquellos que no han sido
construidos con una capa de base granular, sino con una base estabilizada con
un producto bituminoso.
- Semi-rígidos, constituidos en su parte superior por capas asfálticas de cualquier
espesor, colocadas sobre una o más capas ligadas con un conglomerante
hidráulico o puzolánico.
No son objeto de estudio en esta guía los pavimentos compuestos, entendiendo
por tales los constituidos por un pavimento de concreto hidráulico protegido por
una sobrecapa asfáltica, ni las vías en “afirmado”. La rehabilitación de estas
estructuras deberá ser enfrentada mediante estudios específicos, de acuerdo con
sus características y sus condiciones de uso.
1.4. NIVELES JERÁRQUICOS DE INFORMACIÓN
Al momento de la elaboración de la primera edición de la guía, el Instituto Nacional
de Vías sólo tenía bajo su jurisdicción las carreteras nacionales de la denominada
red primaria. En el año 2003, el Decreto 2056 adicionó dentro de su objeto la
ejecución de las políticas, estrategias, planes, programas y proyectos de la
infraestructura de la red vial terciaria, cuyos volúmenes de tránsito son muy
inferiores a los existentes en las vías que la entidad atendía con anterioridad.
En consecuencia con ello, esta nueva edición del documento debe considerar,
también, los estudios y proyectos de rehabilitación de los tramos de la red terciaria
que posean cobertura asfáltica. Es evidente, sin embargo, que los recursos
asignados para los estudios y para la rehabilitación de las vías pavimentadas de
menor tránsito serán muy limitados, motivo por el cual resulta conveniente el
establecimiento de niveles de jerarquía en la información requerida para los
diseños, asociados ellos con la disponibilidad de recursos y con la criticidad de la
falla prematura de las estructuras rehabilitadas. Los niveles jerárquicos presentan
las siguientes ventajas prácticas:

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rehabilitación de pavimentos asfálticos de carreteras
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- Brindan al ingeniero gran flexibilidad en la elección de un enfoque de ingeniería
consistente con el tiempo, costo e importancia del proyecto
- Permiten a la entidad desarrollar una metodología de diseño inicial, consistente
con sus posibilidades técnicas
- Brindan un método conveniente de mejorar la competencia técnica de la
entidad, de manera gradual con el tiempo
- Aseguran el desarrollo del diseño más exacto y eficiente en costo, compatible
con los recursos financieros y técnicos de la entidad
En ese orden de ideas, en la presente edición de la guía se establecen tres niveles
jerárquicos para los diferentes datos de la información básica requerida para el
diseño:
- Nivel 1, el cual permite alcanzar el mayor grado de calidad en el diseño. Es el
nivel deseable para las carreteras donde circulan los mayores volúmenes de
tránsito en el país y donde las consecuencias económicas de una falla
prematura son siempre importantes. Los diseños ajustados a este nivel deberán
disponer de datos de tránsito confiables, soportados por registros históricos y
por información real sobre las magnitudes de las cargas circulantes; con
resultados ensayos de campo y laboratorio de tecnología reciente para la
valoración de los suelos y de los materiales de construcción; así como con
resultados de pruebas no destructivas de evaluación funcional y estructural de
la calzada, realizadas con equipos de última generación y alto rendimiento.
- Nivel 2, el cual conduce a una calidad de diseño intermedia. Es el que se aplica
cuando no se dispone de los recursos económicos y materiales requeridos para
una valoración del primer nivel. En este caso, la información sobre el tránsito
también ha de fundamentarse en registros históricos, pero se admite
complementarla con datos regionales sobre el espectro de cargas y sobre los
factores de daño asociados; los módulos resilientes requeridos para el
diagnóstico y para los diseños pueden ser estimados mediante correlaciones
reconocidas, y las valoraciones no destructivas de las capacidades estructural y
funcional de las calzadas pueden combinar el uso de equipos de última
generación y alto rendimiento con el empleo de equipos de menor rendimiento
y precisión, que hayan sido de reconocida aceptación en el medio colombiano.

9. Parte 1 - Introducción
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- Nivel 3, el cual conduce a los diseños de menor calidad, aplicable sólo para
aquellas vías donde las consecuencias políticas y económicas de las fallas
prematuras resulten asumibles y de bajo impacto para la administración. En
este nivel resulta aceptable el uso de información elemental sobre el tránsito,
así como el empleo de valores medios de las características de suelos y
materiales, obtenidos por correlaciones de tipo regional o general. En relación
con las evaluaciones funcionales y estructurales del pavimento en servicio, ellas
se podrán adelantar mediante procedimientos de bajo costo, incluidos algunos
de tipo visual recomendados en la bibliografía especializada.
El procedimiento de diseño de las obras de rehabilitación es el mismo,
independientemente del nivel jerárquico de los datos de entrada utilizados. Así
mismo, es posible el uso de datos de diferente nivel para cualquier diseño; sin
embargo, en este caso se deberá tener en cuenta que la calidad del diseño estará
asociada con el menor nivel jerárquico de la información básica suministrada.
1.5. PLAN DE ACCIÓN
Las habilidades y el conocimiento ingenieril requeridos para el diseño de las obras
de rehabilitación de un pavimento asfáltico son muy diferentes de los necesarios
para el diseño y construcción nuevos, lo que genera nuevos retos y
responsabilidades a los ingenieros. Es indispensable, por lo tanto, que el
proyectista esté debidamente familiarizado con los conceptos técnicos y con la
información que se requiere para diseñar y construir obras de rehabilitación de
pavimentos.
Debido a su amplitud y complejidad, no todos los aspectos técnicos alcanzan a ser
tratados en una guía de reducida extensión. No obstante, este documento hace
énfasis en los conceptos técnicos más importantes y en la información relevante
que debe ser obtenida y considerada en todo trabajo de esta índole en las
carreteras nacionales.
Con el propósito de que los estudios de rehabilitación que sean elaborados para el
Instituto Nacional de Vías conserven un esquema coherente en los aspectos
conceptuales y ordenados en relación con su presentación, en la Figura 1.1 se
establece el orden en el cual se debe obtener y procesar la información. Tal como
lo muestra la figura, el trabajo de diseño se debe desarrollar en seis etapas,
conforme se resume a continuación y se trata en detalle en los capítulos siguientes.
Una séptima etapa, relacionada con la construcción de las obras y el seguimiento

10. Instituto Nacional de Vías Guía metodológica para el diseño de obras de
rehabilitación de pavimentos asfálticos de carreteras
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de su comportamiento durante el tiempo, necesaria para retroalimentar el sistema,
excede el alcance de esta guía. Posteriormente, a través de sus dependencias
regionales y de los Administradores de Mantenimiento Vial, el Instituto Nacional de
Vías realizará el seguimiento a las obras construidas, con el fin de verificar su
comportamiento y obtener información que permita aplicar la experiencia
obtenida en los futuros proyectos de mantenimiento y rehabilitación de los
pavimentos asfálticos de la red vial nacional.
1.6. PERÍODO DE DISEÑO DE LAS OBRAS DE REHABILITACIÓN DEL PAVIMENTO
En el estado actual de la práctica de la ingeniería de pavimentos, en el que las
actividades de planeación, diseño, construcción, mantenimiento y rehabilitación se
deben vincular dentro de un marco único de carácter integral, el diseñador de la
estructura tiene la libertad de considerar múltiples estrategias alternativas de
actuación durante un período de análisis relativamente prolongado -restringido
únicamente por las limitaciones tecnológicas, ambientales y presupuestales- las
cuales somete a un análisis de costos durante el ciclo de vida, de manera de
recomendar aquella que, considerando las posibilidades y las restricciones, resulte
más favorable para la comunidad. Sin embargo, estos sistemas, que desde los
puntos de vista conceptual y técnico están razonablemente bien resueltos,
encuentran dificultades insalvables de aplicación en países en desarrollo con
situaciones inestables en los campos económico y social, debido a la permanente
incertidumbre existente en relación con la asignación de recursos a mediano o
inclusive a corto plazo para el mantenimiento de la infraestructura carretera.
Ante esta realidad, y en tanto se logren implementar las soluciones institucionales
requeridas para superar estas restricciones, la opción que se recomienda en este
manual consiste en el diseño y comparación de alternativas técnicamente viables
de rehabilitación, de acuerdo con la capacidad estructural y funcional del
pavimento por intervenir y la disponibilidad inmediata de fondos para su
materialización, realizando un análisis de costos durante el ciclo de vida de ellas,
suponiendo unas condiciones razonables de intervención en el futuro, con la
expectativa de que en los años venideros se logre consolidar una política de
compromiso gubernamental a largo plazo para el mantenimiento de la red vial
nacional.

11. Parte 1 - Introducción
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Figura 1.1. – Proceso del diseño de la rehabilitación del pavimento

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En este orden de ideas, la Tabla 1.1 presenta los períodos de diseño que se
proponen para el diseño de las obras iniciales de rehabilitación de los pavimentos
asfálticos de la red vial nacional, adaptando en ella la clasificación vial establecida
en las “Especificaciones generales de construcción de carreteras” del INVÍAS y
teniendo en cuenta, además, el hecho de que la entidad administra en la
actualidad la red carretera terciaria del país.
Aunque la Tabla 1.1 señala con un número preciso los años del “periodo de diseño”,
este no debe ser interpretado como un lapso exacto y perentorio, sino como
sinónimo de un “período de análisis de tránsito”, es decir, como el lapso que
transcurre entre la puesta en servicio de las obras de rehabilitación y el instante en
el cual haya circulado sobre ellas el número de ejes equivalentes estimado al
efectuar el análisis de tránsito.
Tabla 1.1.
Períodos de diseño de las obras de rehabilitación de los pavimentos asfálticos de las
carreteras nacionales
ALTERNATIVA DE
REHABILITACIÓN
CATEGORÍA DEL TRÁNSITO
NT1 NT2 NT3
Caminos rurales con
tránsito medio y bajo
Colectoras
interurbanas, caminos
rurales e industriales
principales
Autopistas
interurbanas, caminos
interurbanos
principales
NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 80 kN EN EL CARRIL DE DISEÑO
DURANTE EL PERÍODO DE DISEÑO DE LAS OBRAS DE REHABILITACIÓN
< 0.5*106
0.5*106
– 5*106
> 5*106
PERÍODO DE DISEÑO (años)
Restauración Depende de las técnicas de intervención
Refuerzo 8 10 12
Reciclado 10 15 20
Reconstrucción 10 15 20