Este documento describe el uso del submódulo ambiental de HDM-4 para estimar las emisiones de CO2 de un programa masivo de pavimentación de caminos rurales en Chile. El autor modeló las emisiones de CO2 con y sin el proyecto para vehículos y maquinaria durante 10 años, encontrando una reducción de 179,303 toneladas de CO2. Concluyó que HDM-4 es una herramienta útil para considerar el impacto ambiental en la toma de decisiones y que se debería difundir más el submódulo, a

1. Osvaldo Aguayo
Jefe Subdepto. Caminos Básicos. Dirección de Vialidad
Empleo de HDM para la estimación de emisiones de CO2

2. HDM-4 tiene otras funcionalidades
• Emisiones de contaminantes por vehículos en períodos
de análisis, condiciones del camino, entre otros.
Aprovecha la variable combustible utilizado por los
vehículos
• Análisis multicriterio (económicos, seguridad vial, nivel
de servicio, medio ambientales, eficiencia energética,
beneficios sociales, políticos)
• Gestión de activos (valor de elementos en el tiempo)
• Análisis de sensibilidad (TMDA, tasas de crecimiento,
pesos, inversión, costos de operación de vehículos…)
• Consumos energéticos Mauricio Salgado,
Vialidad y Transporte Latinoamericano, 2015

3. HDM-4 - Submódulo ambiental
• Submódulo muy poco conocido y empleado
• Aprovecha la variable combustible utilizado
por los vehículos
• Permite conocer emisiones:
• Hidrocarburos (HC)
• Monóxido de Carbono (CO)
• Dióxido de Carbono (CO2)
• Óxidos Nítricos (NOx)
• Dióxido de Azufre (SO2)
• Plomo (Pb)
• Material particulado (MP) Mauricio Salgado,
Vialidad y Transporte Latinoamericano, 2015

4. IPCC: Cambio climático – CO2
Tema cada vez más presente en nuestra vida diaria
Nunca antes se ha constatado de modo tan
inequívoco que la actividad humana es la mayor
responsable de esta situación
La concentración de CO2 ha alcanzado niveles sin
precedentes en, al menos, 800.000 años
 recortes de emisiones sustanciales y sostenidas
en próximas décadas -del 40 al 70 % entre 2010 y
2050- para reducirlas casi a cero en 2100
IPCC: Panel Intergubernamental de Expertos en Cambio Climático

5. Primera versión en HDM-4 v. 1.4
IFC : Consumo instantáneo
de combustible ( ml/s)

6. • En realidad obtiene los contaminantes a partir del combustible utilizado,
excepto para el CO2
• El CO2 lo obtiene por balance de Carbono, suponiendo que todo el carbono
no consumido por otras emisiones es emitido como CO2
Fuente: Manual HDM-4 Vol. 7
Versión actual: HDM-4 v. 2.09

7. Versión actual en HDM-4 v. 2.09
TPE : Emisiones a la salida del tubo de escape (g/km)
FC : Consumo de combustible (g/km)
aCO2 : Parámetro del modelo que representa la razón de átomos de H a C en el combustible
Fuente: Manual HDM-4 Vol. 7

8. • Pocas publicaciones latinoamericanas empleando este
submódulo
• Principalmente el Instituto Mexicano del Transporte

9. ANÁLISIS PARAMÉTRICO DEL SUBMODELO EFECTOS AMBIENTALES DEL
HDM-4
Instituto Mexicano del Transporte. 2005
Sandra Torras, Rodolfo Téllez, Juan F. Mendoza
Se aplicó para carretera Amealco – Acámbaro
Se analiza la variación anual de las emisiones, como consecuencia de las
obras y alternativas de construcción con situación base (solo conservación
rutinaria)
Ejemplo de aplicación

10. CONSTRUCCIÓN DE LA LÍNEA BASE DE EMISIONES DE CO2 DEL
TRANSPORTE DE CARGA EN MÉXICO
Instituto Mexicano del Transporte. 2015
Juan F. Mendoza, Adrián Trejo
Línea base de emisiones de CO2 que genera la operación del
transporte de carga en los corredores carreteros de México.
Definida la línea base, se modela las emisiones en los principales
corredores de Transporte y se pronostica las emisiones que se
tendrán para 2020, 2030 y 2050
Ejemplo de aplicación

12. MAGISTER
EN MECANISMO DE DESARROLLO LIMPIO Y EFICIENCIA ENERGETICA
______________________________________________________________
“Estimación del impacto de un programa masivo de
pavimentación de caminos rurales sobre las emisiones
de CO2 en Chile”
Tesis Magister Osvaldo Aguayo

13. Programa Pavimentos Básicos 15.000
•Se considera la intervención de 15.000 km entre 2014
y 2018.
•Entre esos se “pavimentará” unos 8.500 km
•Se hizo una estimación para verificar si existía una
reducción de las emisiones Con y Sin Proyecto
•Se hizo las estimaciones para los vehículos y para las
obras

14. Sin proyecto
Con proyecto

15. CO2
CO2
Vehículos Obras Construc./Conservac.

16. CO2 CO2
Vehículos Obras Construc./Conservac.

17. Modelación: muchos caminos pequeños  un solo camino
por cada zona
Zona norte: 1.951 km
Zona centro: 3.741 km
Zona sur: 2.808 km

18. Datos de avance anual
Avance Pavimentación Anual (km)
Zonaaño
2014 2015 2016 2017 2018 Total
Norte 194 385 410 460 502 1.951
Centro 286 795 820 910 930 3.741
Sur 192 468 700 710 738 2.808
672 1.648 1.930 2.080 2.170 8.500

19. Evolución de la red durante la pavimentación
(red total o en cada zona)
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019-2023
Obras de Conservación y de Restitución de camino no pavimentado
Obras de Pavimentación
Obras de Conservación de camino pavimentado
Longitud de la red considerada

20. HDM-4
Con/Sin
Proyecto
Vehículos
Maquinaria
y Materiales
Con/Sin
Proyecto
Obras
Construc. Y
Conservac.

21. • Tránsito TMDA y tasas de crecimiento por tipo de vehículo
• Clima Zonas Norte – Centro – Sur (Sur austral no)
• Geometría Ondulado
• Políticas de Conservación
• Período de evaluación

22. Vehículos
- Flota vehicular
Autos Camionetas Camiones 2 ejes Buses Camiones mas de 2 ejes
- Tránsito
*listado de caminos ejecutados en 2015  tránsito de c/u
* promedio en cada zona = TMDA de cada tipo de vehículo
TMDA = tránsito medio diario anual (vehículos/día)

23. Cálculos de TMDA por Zona
Ej. Zona Sur. CCBB ejecutados 2015
Región Rol Camino TMDA Autos Camntas. Cam. Simple Cam.+2 ejes Buses
8 N-47 Coihueco - Tres Esquinas 580 44,60 33,28 10,00 7,82 4,25
8 P-700 Camino: Contulmo Huape por Buchuco 100 24,00 39,00 20,00 22,00 6,00
8 O-882 Camino: Santa Juana (Plaza de Armas) - Tanahullin - Balseadero Laja
8 N-569 Camino: Boyén - La Montaña - Paso Vielma 40 24,00 39,00 20,00 22,00 6,00
8
P-590
P-46
S/R
Entrada Aeródromo Pehuenche
Los Alamos-Sara de Lebu-Pangue
Camino Pasada Villa Los Ríos
15 24,00 39,00 20,00 22,00 6,00
8
N-68
N-610
N-620
N-350
Chillán - Portezuelo - Confluencia (Sector Membrillar)
Portezuelo - Membrillar (sector Llahuén)
Confluencia - Llahuecuy (sector El Sauce) Cruce N-50-Monteleón-
Cruce N-70-M Cruce N-50-Monteleón-Cruce N-70-M
35 24,00 39,00 20,00 22,00 6,00
8 N-75
Cruce Ruta 5 – Los Tilos – Cruce N-59 Cruce Ruta 5 – Los Tilos – Cruce
N-59
312 32,91 38,35 13,35 12,29 3,21
10 V-839 Calbuco - Caicaen 125 32,00 38,00 20,00 10,00 5,00
10 V-843 San Rafael - San Antonio 300 32,00 38,00 20,00 10,00 5,00
10 W-805 Detico - San Miguel - Contuy
10 V-500 CL Antiguo Sector el Burro - Limite Provincial 30 32,00 38,00 20,00 10,00 5,00
10 V-120 Casma - Cancha Rayada - Centinela 40 32,00 38,00 20,00 10,00 5,00
10 W-30 Cruce Longitudinal - Chepu 232 35,06 48,85 11,93 10,72 2,44
157 49 57 25 18 7Promedios
.. …. ………………………………………………… … …. …. ….. ….. ….
n=82

24. Tránsito (vehíc./día)
Zona TMDA Autos Camionetas
Camiones
Simples
Camiones
+ 2 ejes
Buses
Norte 127 20 50 26 25 6
Centro 145 48 56 20 13 7
Sur 157 49 57 25 18 7

25. Autos Camionetas Camiones 2 ejes Buses Camiones mas de 2 ejes
Vehículos
3,7 2,1 2,8 4,1 3,5
Tasas de crecimiento anual por tipo de vehículo (%)
Fuente: Ministerio de Desarrollo Social

26. Período de análisis:
Recomendación Ministerio de Desarrollo Social
Tipo de
Rodadura/Intervención
Período de
análisis (años)
Ripiadura 10
Pavimentación 10, 15 ó 20
Reposición Ripio 10
Reposición Pavimento 10 ó 20
10 años

27. Políticas sobre acciones de conservación
Carpeta granular sin pavimento Capa pavimentada
Espesor de
carpeta
granular (cm)
Conservación
Periódica
Conservación
Rutinaria
Espesor
Base (cm)
Conservación
periódica
Zona Norte 15 Recebo
granular
espesor 15
cm
Reperfilado con
motoniveladora
15 Sello tipo
Tratamiento
Superficial
Simple
Zona Centro 15 15
Zona Sur
20 20
Fuente: elaboración propia

28. Políticas sobre frecuencias de conservación
Carpeta granular sin pavimento Capa pavimentada
Frecuencia
Conservación
Periódica
Frecuencia
Conservación
Rutinaria
Frecuencia
Conservación
periódica
Zona Norte Cada 5 años 4 por año
Cada 6 años
Zona
Centro
Cada 4 años 4 por año
Zona Sur Cada 4 años 6 por año
Fuente: elaboración propia

29. Datos de entrada
1.1 Situación Base: Camino no Pavimentado
Tipo de Camino : No pavimentado.
Tipo de Flujo de Velocidad : Dos pistas y angosto.
Patrón de Flujo de Tránsito : Interurbano.
Zona Climática : Zonas Norte, Centro y Sur.
Clase de Superficie : No pavimentada.
Tipo de Superficie : Ripio.
Longitud : 1 km.
Ancho de calzada : 6 m sin bermas.
Número de pistas : 2
1.1 Situación con Proyecto: Camino Básico
Tipo de Camino : Pavimentado.
Tipo de Flujo de Velocidad : Dos pistas y angosto.
Patrón de Flujo de Tránsito : Interurbano.
Zona Climática : Zonas Norte, Centro y Sur.
Clase de Superficie : Pavimentada
Tipo de Superficie : Tratamiento superficial.
Longitud : 1 km.
Ancho de calzada : 6 m sin bermas.
Número de pistas : 2
1.1 Condición inicial (estado de la superficie)
1.1.1 Situación Base: Camino no Pavimentado
Año : 2013.
IRI inicial : 8 m/km.
Espesor inicial : 150 y 200 mm.
1.1.2 Situación con Proyecto: Camino Básico tipo Tratamiento Superficial
Doble
Año : 2014, 2015, 2016, 2017 y 2018.
IRI inicial : 4 m/km.
Ahuellamiento inicial : 0 mm
Grietas iniciales % : 0 %
Coeficiente de fricción : 0,7
Espesor base granular : 150 mm.
1 Tránsito
1.1 TMDA Año 2013
Zona TMDA Autos Camionetas
Camiones
Simples
Camiones
+ 2 ejes
Buses
Norte 123 19 49 25 24 6
Centro 145 48 56 20 13 7
Sur 157 49 57 25 18 7
1.2 Tasas de crecimiento
Autos Camionetas
Camiones
Simples
Camiones
+ 2 ejes
Buses
3,7 2,1 2,8 3,5 4,1

30. Resultados HDM-4

31. Resultados Emisiones por vehículos (10 años)
Ahorros por tipo de vehículo (t CO2)
Sin Proyecto Con Proyecto Diferencia
Autos 290.765 269.235 21.530
Camionetas 420.545 394.247 26.298
Camión 2 ejes 381.603 350.099 31.504
Camión + 2 ejes 919.901 829.305 90.596
Buses 106.552 97.177 9.375
Total 2.119.366 1.940.063 179.303

32. -
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
100.000
Autos Camionetas Camion 2 ejes C+2 ejes Bus
Ahorrodeemisiones(tCO2)
Reducción emisiones por tipo de vehículo
(t CO2)
TMDA Promedio
12 % del total
Ahorros son un 50
% del total

33. Conclusiones
• Dada la urgente necesidad de disminuir las emisiones de CO2 en todos
los ámbitos, es importante prever su reducción en las decisiones a
tomar. HDM-4 provee una buena herramienta en ese sentido
• Debería planearse una difusión de este submódulo
• La reducción de emisiones estimada no es tan relevante y es porque se
aplicó a caminos de bajo tránsito
• El trabajo realizado es una estimación para miles de pequeños caminos
y tiene varios supuestos y aproximaciones. Se debería realizar un
trabajo similar para caminos de alto tránsito, para optimizar las
decisiones considerando la variable emisiones

34. ….. y por el lado de las obras

35. Obras Construcción – Conservación
SIN PROYECTO
Obras Construcción – Conservación
CON PROYECTO

36. Resultado Final Emisiones por Obras
• Situación sin proyecto (carpeta granular) 1.169.508 t CO2
• Situación con proyecto (pavimento) 509.432 t CO2
• Reducción de emisiones por obras 660.076 t CO2

37. Reducción de emisiones por vehículos y obras
• Reducción por vehículos 179.303 t CO2
• Reducción por obras 660.076 t CO2
Reducción total 839.379 t CO2
La reducción de emisiones en promedio es del orden de 84.000 por año

38. Información
Nombre
Osvaldo Aguayo
Cargo del Relator
Jefe Subdepto. Caminos Básicos
Empresa
Dirección de Vialidad
Sitio web
www.vialidad.cl
Correo Electrónico
osvaldo.aguayo@mop.gov.cl
F. 56-2-24496131