hdm4 manual de análisis

versión u n o

Visión General de HDM-4 Henry Henr y G . R. Kerali

Associati on mondial diale e de la Route

Worl d Road Associati on

1 La Colección de la serie de Desarrollo y gestión de carreteras

ACERCA DE ESTE MANUAL Part A

Acerca de este manual

Acerca de este manual Esta edición Versión 1.0 de la Visión General de HDM-4 HDM-4 proporciona proporciona un breve resumen para la dirección que describe el sistema HDM-4. Cuando es necesario, resalta las diferencias entre los modelos HDM-III y HDM-4. Está destinado a todos los lectores que se enfrentan a HDM-4 por primera vez y, en especial, a la dirección de alto nivel de las organizaciones de carreteras. Visión General de HDM-4 es uno de los cinco manuales que componen la documentación del HDM-4 (ver Figura 1). Visión General de HDM-4

Volumen 1

Guía de Aplicaciones Applications Guide

Volumen Volume22

Guía del Usuario de software Software User Guide

Volumen Volume33

Marco AnalíticoFramework y Descripciones Analytical and de Modelos Model Descriptions Volumen Volume4 4

Adaptación A Guía GuidedetoCalibración Calibration yand Adaptation Volumen 5 Volume 5

Figura 1 Documentación del HDM-4 La documentación se compone de: 

Visión General de HDM-4 (Volumen 1)

Un breve resumen para la dirección describiendo el sistema HDM-4. Está destinado a todos los lectores que se enfrentan a HDM-4 por primera vez y, en especial, a la dirección de alto nivel de las organizaciones de carreteras. 

Guía de Aplicaciones (Volumen 2)

Una guía orientada a las tareas que describe ejemplos típicos de distintos tipos de análisis. Está destinada a los usuarios frecuentes que desean conocer cómo realizar una tarea o crear un estudio. Visión general de HDM-4 Versión 1.0

i

ACERCA DE ESTE MANUAL 

Guía del Usuario del Software Software (Volumen 3)

Describe el software del HDM-4. Es un documento de propósito general que proporciona un conocimiento de la interfaz de usuario del software. 

Marco Analítico y Descripciones de Modelos (Volumen ( Volumen 4)

Describe el marco analítico y las relaciones técnicas de objetos en el modelo HDM-4. Contiene un material de referencia muy completo que describe con detalle las características del modelo y la estrategia incorporados en HDM-4. Está destinado a especialistas o expertos cuya tarea es realizar un estudio detallado para la organización de gestión de carreteras. 

Guía de Calibración y Adaptación (Volumen 5)

Sugiere métodos para calibrar y adaptar los modelos HDM (que se usan en HDM-III HDM-III y HDM-4) para permitir incorporar las condiciones locales existentes en los distintos países. Indica cómo calibrar HDM-4 HDM-4 mediante sus distintos factores de calibración. Está Está destinado a usuarios expertos que desean entender el marco y modelos detallados integrados en el sistema HDM-4. Notas:

1

Los volúmenes volúmenes 1, 2 1, 2 y 3 son para los usuarios en general.

2

Los volúmenes volúmenes 4 y 5 serán serán de mayor mayor interés para interés para expertos que deseen obtener obtener un mayor detalle técnico. Sin embargo, el Volumen el Volumen 5, en concreto, presenta conceptos importantes que serán de interés para todos t odos los usuarios.

Estructura de ‘Visión General de HDM-4’ La información que contiene este manual está estructurada de la forma siguiente: 

Sección 1 - Introducción

Proporciona una descripción general de HDM-4 y su alcance. al cance. 

Sección 2 - Antecedentes

Proporciona una perspectiva histórica del diseño de HDM-4. 

Sección 3 – El papel de HDM-4 en la Gestión de carreteras c arreteras

Describe la aplicación de HDM-4 en términos de las siguientes funciones de gestión de carreteras:



❏

Planificación

❏

Programación

❏

Preparación

❏

Operaciones

Sección 4 – Marco Analítico

Describe el marco de análisis fundamental aplicado en HDM-4 para modelizar el deterioro de carreteras, los efectos en los usuarios, el efecto de los trabajos y los efectos sociales y medioambientales, seguido por el marco de análisis económico.

Visión general de HDM-4 Versión 1.0

ii


Sección 5 – Aplicaciones HDM-4

Describe las tres herramientas de análisis utilizadas en los distintos tipos de estudios de carreteras, es decir:



❏

Análisis de estrategia

❏

Análisis del programa

❏

Análisis del proyecto

Sección 6 – Módulos HDM-4

Describe la estructura modular y las principales funciones de los distintos módulos:



❏

Gestores de datos

❏

Modelos

Sección 7 – Necesidades de datos

Describe las funciones de gestión de datos: ❏

Configuración de HDM-4 Usado para personalizar las características de tramos de carreteras, vehículos y medio ambiente bajo los que se analizará el sistema de carreteras.

❏

Gestor de la red de carreteras Define los tramos de carreteras de la red o subred que se van a analizar.

❏

Parque de vehículos Define las características de los vehículos del parque que operan en la red de carreteras que se está analizando.

❏

Trabajos de carreteras Define los estándares de mantenimiento y mejora que se aplican a los distintos tramos de la carretera que se está analizando.

❏

Importación y exportación de datos Indica cómo HDM-4 pueden intercambiar datos con otros sistemas.



Sección 8 – Interfaz de usuario

Describe la interfaz de usuario y compara su mejora respecto de modelos anteriores. 

Sección 9 - Nomenclatura

Proporciona una referencia a la Nomenclatura y Glosario de términos usados en el conjunto de documentos de HDM-4. 

Sección 10 - Referencias

Ofrece una lista de referencias de fuentes de documentación importantes.


iii

ACERCA DE ESTE MANUAL

Productos ISOHDM Los productos del ISOHDM (International Study of Highway Development and Management Tools – Estudio Internacional de Herramientas de Desarrollo y Gestión de Carreteras) están compuestos por el conjunto de software HDM-4, las bases de datos de casos de ejemplo eje mplo correspondientes y el conjunto de guías y manuales de referencia de la serie Desarrollo y Gestión de Carreteras. Este volumen pertenece a esa colección de documentos.

Atención al cliente Si tiene alguna dificultad con la información facilitada en este juego de documentación, no dude en informar de los detalles del problema que está experimentando. Puede enviar un email o enviar por fax una copia de la página del manual con comentarios al número que se indica más abajo. La Secretaría técnica de ISOHDM ISOHDM agradece los comentarios o sugerencias sugerencias de los usuarios de HDM-4. Los comentarios comentarios sobre sobre Visión General de HDM-4 deben enviarse deben enviarse a la siguiente dirección: E-mail:

[email protected]

Tel: Fax:

+44 - 121 - 414 6717 (or 5049) +44 - 121 - 414 3675 (or 5060)

Correo:

ISOHDM Te Technical Se Secretariat. School of Civil Engineering The University of Birmingham Edgbaston Birmingham B15 2TT Reino Unido

Información sobre cambios Esta es la primera edición formal (Versión 1.0) de la documentación doc umentación HDM-4.

Documentación relacionada Documentos HDM-4 La Colección de la serie de Desarrollo y gestión de carreteras tiene el ISBN: 2-84060-058-7 y comprende: Volumen 1 - Visión General de HDM-4, HDM-4, ISBN: 2-84060-059-5 Volumen 2 – 2 – Guía de Aplicaciones, Aplicaciones, ISBN: 2-84060-060-9 Volumen 3 – 3 – Guía del Usuario del Software Software,, ISBN: 2-84060-061-7 Volumen 4 - Marco Analítico y Descripciones de Modelos, Modelos, ISBN: 2-84060-062-5 Volumen 5 - Guía de Calibración y Adaptación, Adaptación, ISBN: 2-84060-063-3 Visión general de HDM-4 Versión 1.0

iv


Documentación futura Los siguientes documentos se publicarán en una entrega posterior: Volumen 6 – Modelos del deterioro de carreteras y de los efectos de los trabajos, ISBN: 284060-102-8 Volumen 7 – Modelos del efecto de usuarios de carreteras y del medio ambiente, ISBN: 284060-103-6

Manuales de terminología PIARC Lexicon of Road and Traffic Engineering (Léxico de ingeniería de carreteras y tráfico) – Primera edición. Permanent International Association of Road Congresses (PIARC), Paris 1991. ISBN: 2-84060-000-5 Technical Dictionary of Road Terms - Seventh edition, English - French. PIARC Commission

on Terminology, Paris 1997. ISBN: 2-84060-053-6

Información General Se pueden obtener más detalles sobre HDM-4 en: 



ISOHDM Technical Secretariat School of Civil Engineering The University of Birmingham Edgbaston Birmingham B15 2TT Reino Unido Tel: +44 - 121 - 414 6717 (o 5049) Fax +44 - 121 - 414 3675 (o 5060) E-mail [email protected] Web: http://www.bham.ac.uk/isohdm ISOHDM Project Co-ordinator The World Road Association (PIARC) La Grande Arche Paroi Nord, niveau 8 92055 La Defénse Cedex Francia Tel: +33 1 41 02 05 84 Fax:+33 1 49 00 02 02 E-mail: [email protected] Web: http://hdm4.piarc.org

Agradecimientos El desarrollo de HDM-4 ha sido patrocinado por varios organismos, principalmente: 

Asian Development Bank (ADB)



Department for International Development (DFID) del Reino Unido


v




Administración nacional sueca de carreteras (SNRA- Swedish National Road Administration) El Banco Mundial

Además de los anteriores, han sido hechas significativas contribuciones por: 



Administración nacional finlandesa de carreteras (Finnra- Finnish National Road Administration) Federación interamericana de productores de cemento (Inter-American Federation of Cement Producers (FICEM))

También han contribuido en términos de proporcionar información o de realizar revisiones técnicas muchas otras organizaciones e individuos en diversos países. El estudio ha sido coordinado por la Secretaría técnica del ISOHDM en la Universidad de Birmingham, Reino Unido. Diversas organizaciones han participado en la investigación, entre ellas: 

Finnra

Especificación de las aplicaciones del análisis de estrategia y del programa. 

FICEM

Desarrollo de las relaciones entre deterioro y mantenimiento para carreteras de hormigón con cemento Portland. 

Grupo de investigación de carreteras (HRG), Escuela de ingeniería civil, Universidad

de Birmingham Responsable del diseño del sistema y del desarrollo de software. 

Instituto de investigación de carreteras (IKRAM) de Malasia, soportado por N.D.Lea

International (NDLI) Responsable de proporcionar relaciones actualizadas de deterioro de carreteras y de costes de usuarios de carreteras. 

Laboratorio de investigación de transportes (TRL) en el Reino Unido

Responsable de revisar y actualizar las relaciones de deterioro de firmes flexibles. 

SNRA

Responsable de desarrollar relaciones de deterioro para climas fríos, seguridad de carreteras, efectos medioambientales y de dar apoyo a HRG en el diseño del sistema. Todas las organizaciones de investigación recibieron el apoyo del personal local y regional, expertos y asesores visitantes, para garantizar que se consigue un alto estándar de calidad y consenso internacional. Otros varios países e individuos han apoyado este trabajo con sus expertos consejos y revisando los productos.

Copyright Estos productos HDM-4 han sido producidos por el International Study of Highway Development and Management Tools (ISOHDM), patrocinado por el Banco Mundial, el Asian Development Bank, el Departamento de Desarrollo Internacional (Reino Unido), la Administración de carreteras de Suecia y otros. Los productos HDM-4 los publican


vi


conjuntamente la Asociación Mundial de Carreteras (PIARC), París y el Banco Mundial, Washington, DC. Copyright © 2000 The World Road Association (PIARC) en nombre de los patrocinadores de ISOHDM. Reservados todos los derechos. Este copyright cubre todos los documentos y componentes de documentos, software informático y datos entregados como componentes del producto HDM-4, en cualquier forma física o electrónica.


vii

CONTENIDO Part A

Contenido

Contenido Volumen 1 – Visión General de HDM-4 1

Introducción

1

2

Antecedentes

3

2.1 Desarrollo anterior

3

2.2 Objetivos del desarrollo de HDM-4

4

El papel de HDM-4 en la Gestión de Carreteras

5

3.1 Gestión de carreteras

5

3.2 El ciclo de gestión

7

3.3 Ciclos de las funciones de gestión

8

3

4

Marco analítico

10

5

Aplicaciones HDM-4

13

5.1 Análisis de estrategias

13

5.2 Análisis de programa

17

5.3 Análisis del proyecto

19

6

Módulos del HDM-4

20

7

Necesidades de datos

22

7.1 Visión general

22

7.2 Configuración del HDM-4

22

7.3 Redes de carreteras

22

7.4 Parques de vehículos

23

7.5 Obras

23

7.6 Importación y exportación de datos

23

8

Interfaz del usuario

24

9

Nomenclatura

26

10

Referencias

27

Apéndice A

Ejemplo de de aplicación del análisis estratégico de HDM-4

A.1 Antecedentes Visión general de HDM-4 4 Versión 1.0

29 29 viii

CONTENIDO

A.2 Estándares

29

A.3 Aplicación de HDM-4

30

A.4 Resumen de resultados

30

Apéndice B

Ejemplo de aplicación de análisis del programa de HDM-4

32

B.1 Antecedentes

32

B.2 Estándares

32

B.3 Aplicación de HDM-4

32

B.4 Resumen de resultados

33

Apéndice C

Aplicación de Análisis de proyecto HDM-4

38

C.1 Introducción

38

C.2 Aplicación de HDM-4

38

C.3 Salida

38

C.4 Ejemplo de Proyecto 1 - Mejora de una carretera de grava

39

C.4.1. Descripción del proyecto

39

C.4.2

40

Resultados del proyecto

C.5 Ejemplo de proyecto 2 - Ampliación de una carretera pavimentada

40

C.5.1

Descripción del proyecto

40

C.5.2

Resultadps del análisis

41

C.6 Ejemplo de proyecto 3 - Construcción de un desvío

41

C.6.1

Descripción del proyecto

41

C.6.2

Alternativas del proyecto

42

C.6.3

Desvío del tráfico

42

C.6.4

Resultados

43

Visión general de HDM-4 4 Versión 1.0

ix

VISIÓN GENERAL Part A

Part title

Visión General de HDM-4 1

Introducción El modelo de estándares de conservación y diseño de carreteras (Highway Design and Maintenance Standards Model (HDM-III)), desarrollado por el Banco Mundial, se viene usando desde hace más de dos décadas para combinar la evaluación técnica y económica de proyectos, preparar programas de inversión y analizar estrategias de redes de carreteras. El Estudio internacional del desarrollo y gestión de carreteras (International Study of Highway Development and Management (ISOHDM)) ha sido realizado para ampliar el ámbito del modelo HDM-III y para armonizar los sistemas de gestión de carreteras, con herramientas de software adaptables y fáciles de usar. Esto ha dado como resultado la Herramienta de desarrollo y gestión de carreteras (Highway Development and Management Tool (HDM-4)). El ámbito de HDM-4 se ha ampliado considerablemente, superando las evaluaciones tradicionales de los proyectos, para proporcionar un potente sistema para el análisis de la gestión de carreteras y de las alternativas de inversión. El énfasis se situó en clasificar y aplicar los conocimientos existentes, más que en emprender nuevos y largos estudios empíricos, aunque se han tenido que recoger datos de forma limitada. Siempre que ha sido posible se han desarrollado enfoques nuevos y creativos para aplicar los conocimientos más recientes a los problemas técnicos y a las necesidades de gestión de los distintos países. La Figura 1.1 muestra un esquema de la documentación del HDM-4, que comprende una serie de cinco volúmenes. Este documento de Visión General es el Volumen 1 de la serie. Contiene un breve resumen ejecutivo con la descripción del sistema HDM-4. Todos los lectores nuevos de HDM-4, en particular los directivos de alto nivel de una organización de carreteras, deben usar este documento. Los Volúmenes 2 y 3 se consideran guías para usuarios del software HDM-4 y en ellos se documentan tareas y se puede adquirir rápidamente un conocimiento del producto. El Volumen 2 es una guía orientada a las tareas que describe ejemplos típicos de distintos tipos de análisis. El Volumen 3 describe el software del HDM-4 y es un documento de propósito general que permite conocer la interfaz de usuario del software. Los Volúmenes 4 y 5 contienen más material de referencia detallado que no es esencial para empezar a usar HDM-4, pero que ha sido diseñado para servir de guía detallada a los usuarios más avanzados. El Volumen 4 describe el marco analítico y las relaciones técnicas incorporadas en HDM-4. Está destinado a especialistas o expertos cuya tarea es realizar un estudio detallado para la organización de gestión de carreteras. El Volumen 5 describe métodos para adaptar y calibrar HDM-4 en distintos países. Está destinado a usuarios experimentados que deseen comprender el marco y modelos detallados incorporados en el sistema HDM-4.


1

VISIÓN GENERAL

Visión General de HDM-4

Volumen 1

Guía de Aplicaciones Applications Guide

Volumen Volume22

Guía del Usuario de software Software User Guide

Volumen Volume33

Marco AnalíticoFramework y Descripciones Analytical and de Modelos Model Descriptions Volumen Volume4 4

Adaptación A Guía GuidedetoCalibración Calibration yand Adaptation Volumen 5 Volume 5

Figura 1.1 Conjunto de documentación


2

VISIÓN GENERAL

2

Antecedentes

2.1

Desarrollo anterior El primer paso para producir un modelo de evaluación de proyectos de carreteras lo dio en 1968 el Banco Mundial. El primer modelo se produjo como respuesta a los términos de referencia para un estudio de diseño de carreteras producido por el Banco Mundial conjuntamente con el Transport and Road Research Laboratory (TRRL)) y el Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC). Posteriormente, el Banco Mundial encargó al Massachusetts Institute of Technology (MIT) la realización de un estudio de la bibliografía existente y la construcción de un modelo basado en la información disponible. El modelo resultante - Highway Cost Model (HCM) – producido por el MIT ( Moavenzadeh 1971, 1972) supuso un considerable avance sobre otros modelos utilizados para examinar las interacciones entre: 

Costes de las obras



Costes de operación de vehículos

El modelo HCM resaltaba las áreas donde era necesaria una mayor investigación para proporcionar un modelo que fuese más adecuado para entornos de países en desarrollo, con relaciones adicionales específicas de ese entorno. Como continuación de lo anterior, TRRL, en colaboración con el Banco Mundial, llevó a cabo un importante estudio de campo en Kenya para investigar el deterioro de carreteras pavimentadas y no pavimentadas, así como los factores que afectan a los costes de operación de vehículos en un país en desarrollo. Los resultados de este estudio fueron utilizados por TRRL para producir la primera versión prototipo del Modelo de Inversión en Transporte por Carretera (Road Transport Investment Model (RTIM)) para países en desarrollo ( Abaynayaka, 1977). En 1976, el Banco Mundial financió nuevos desarrollos del HCM en el MIT que produjo la primera versión del Modelo de estándares de diseño y conservación de carreteras (Highway Design and Maintenance Standards model (HDM)) ( Harral , 1979). Otros trabajos adicionales fueron realizados en diversos países para ampliar el ámbito geográfico de los modelos RTIM y HDM: 

El Estudio Caribe (por TRRL)

Investigaba los efectos de la geometría de carreteras en los costes de operación de vehículos ( Morosiuk and Abaynayaka, 1982; Hide, 1982) 

Estudio India (por el Central Road Research Institute - CRRI)

Estudiaba problemas operativos particulares de las carreteras de la India, en términos de firmes estrechos y grandes proporciones de transporte no motorizado (CRRI , 1982) 

Estudio Brasil (financiado por UNDP)

Ampliaba la validez de todas las relaciones entre modelos (GEIPOT , 1982) Los resultados de los estudios TRRL se usaron para desarrollar el modelo RTIM2 (Parsley and Robinson, 1982), mientras que el Banco Mundial desarrolló un modelo más completo que incorporaba lo averiguado en todos los estudios anteriores y esto condujo a HDM-III (Watanatada et al , 1987). Ambos modelos fueron diseñados originalmente para operar en ordenadores centrales y, a medida que la tecnología informática fue avanzando, la Universidad de Birmingham ( Kerali et al , 1985) produjo una versión para microordenadores


3

VISIÓN GENERAL

del RTIM2 para TRRL. Posteriormente, el Banco Mundial produjo HDM-PC, una versión para microordenadores de HDM-III ( Archondo-Callao y Purohit , 1989). Se siguieron desarrollando ambos modelos y TRRL produjo RTIM3 en 1993 para ofrecer una versión del software fácil de usar, en forma de hoja de cálculo (Cundill y Withnall , 1995), y en 1994, el Banco Mundial produjo dos versiones más de HDM: 

HDM-Q

Incorporaba los efectos de la congestión de tráfico en el programa HDM-III ( Hoban, 1987). 

HDM Manager

Proporcionaba una interfaz de usuario a HDM-III ( Archondo-Callao, 1994).

2.2

Objetivos del desarrollo de HDM-4 Se han utilizado ampliamente distintas versiones de los modelos en diversos países que han sido fundamentales para justificar los cada vez mayores presupuestos de conservación y rehabilitación de carreteras en muchos de ellos. Los modelos se utilizaron para investigar la viabilidad económica de proyectos en más de 100 países y para optimizar los beneficios económicos de usuarios de carreteras bajo diferentes niveles de gastos. Como tal, proporcionan avanzadas herramientas de análisis de inversiones en carreteras, con unas posibilidades de aplicación muy amplias en diversos climas y condiciones. Sin embargo, se reconoció la necesidad de un nuevo desarrollo fundamental de los distintos modelos para incorporar una gama más amplia de firmes y condiciones de uso e incorporar las prácticas y expectativas informáticas más modernas. Las relaciones técnicas contenidas en los modelos RTIM3 y HDM-III tenían más de 10 años de antigüedad en el año 1995. Aunque muchos modelos de deterioro de carreteras eran todavía válidos, existía la necesidad de incorporar los resultados de las muchas investigaciones realizadas en todo el mundo en ese período. En el caso de costes de operación de vehículos, se reconocía que la tecnología de éstos había mejorado mucho desde 1980, por lo cual los costes típicos de operación podrían ser bastante menores que los obtenidos en las predicciones de los modelos RTIM3 y HDM-III. Por lo tanto, era necesario actualizar las relaciones técnicas para reflejar los últimos avances. Aunque muchas aplicaciones de los distintos modelos se habían utilizado en países en desarrollo, en los últimos años muchos países industrializados comenzaron a utilizar el modelo. Esto hacía que fuese necesario incluir funciones adicionales como, por ejemplo, modelos para: 

Efectos de la congestión de tráfico



Efectos de climas fríos



Una gama más amplia de firmes y estructuras



Seguridad vial



Efectos medioambientales (consumo de energía, ruido del tráfico y emisiones de

vehículos) El marco de estos antecedentes sirvió de referencia para el desarrollo de HDM-4.


4

VISIÓN GENERAL

3

El papel de HDM-4 en la Gestión de Carreteras

3.1

Gestión de Carreteras Al considerar las aplicaciones de HDM-4, es necesario contemplar el proceso de gestión de carreteras en cuanto a las siguientes funciones: 

Planificación



Programación



Preparación



Operaciones

Cada una de estas funciones se realiza como una secuencia de actividades conocidas como el ciclo de gestión ( Robinson et al , 1998) descrito en la Sección 3.2.

Planificación La planificación comprende el análisis del sistema de carreteras en su conjunto y, típicamente, requiere la preparación de presupuestos a medio y largo plazo o estratégicos, de estimaciones de gastos de desarrollo y conservación de carreteras bajo diferentes supuestos económicos y presupuestarios. Se pueden hacer previsiones de las condiciones de redes de carreteras bajo diversos niveles de financiación en términos de indicadores clave, junto con previsiones de los gastos necesarios bajo partidas presupuestarias definidas. En la etapa de planificación, el sistema físico de carreteras normalmente se caracteriza por: 

Características de la red

Agrupadas en varias categorías y definidas por parámetros como: ❏

clase o jerarquía de la carretera

❏

flujo/cargas/congestión de tráfico

❏

tipos de firme

❏

estado del firme



Longitud de la carretera en cada categoría



Características del parque de vehículos que utiliza la red

Los resultados del ejercicio de planificación son del máximo interés para quienes definen las políticas del sector, tanto en el ámbito político como en el profesional. Este trabajo lo suele realizar una unidad de planificación.

Programación La programación comprende la preparación, bajo restricciones presupuestarias, de programas de gastos y obras de varios años, en los que se seleccionan y analizan tramos de la red que necesitarán conservación, mejora o nueva construcción. Es un ejercicio de planificación táctica. Idealmente, debería realizarse un análisis de costes-beneficios para determinar la viabilidad económica de cada conjunto de las obras. En la fase de programación, la red de carreteras física se considera itinerario a itinerario, con cada uno de ellos caracterizado por tramos de firme homogéneos definidas en términos de atributos físicos. La actividad de programación produce estimaciones de gasto para cada año, bajo partidas presupuestarias definidas, para diferentes tipos de obras y para cada tramo de carreteras. Los presupuestos suelen estar limitados, y uno de los aspectos clave de la programación es asignar prioridades a Visión general de HDM-4 Versión 1.0

5

VISIÓN GENERAL

las obras para utilizar de forma óptima el presupuesto limitado. Las aplicaciones más típicas son la preparación de un presupuesto para un programa de obras anual o plurianual en una red o subred de carreteras. Los profesionales de nivel directivo de una organización de carreteras son los que normalmente suelen realizar las actividades de programación, quizás con un departamento de planificación o conservación.

Preparación Ésta es la fase de planificación a corto plazo, donde los planes de carreteras aprobados se agrupan para realizarlos. En esta fase, se refinan los diseños y se preparan con más detalle; se hacen listas de cantidades y costes detallados, junto con instrucciones para las obras y contratos. Es probable que se realicen las especificaciones y costes detallados y también se puede realizar el análisis detallado de costes-beneficios para confirmar la viabilidad del esquema final. Las obras sobre tramos de carreteras adyacentes se pueden combinar en paquetes de un tamaño que sea rentable para ejecución. Son actividades típicas de la preparación el diseño detallado de: 

Una definición de un refuerzo (overlay)



Las obras de mejora de la carretera

Por ejemplo, construcción de un nuevo trazado, ensanche de la carretera, reconstrucción del firme, etc. Para estas actividades normalmente ya estarán aprobados los presupuestos. Las actividades de preparación las suelen realizar profesionales y técnicos de nivel medio de un departamento de diseño o implantación de una organización de carreteras y por el personal de contratación y compras.

Operaciones Estas actividades cubren la operación diaria de una organización. Las decisiones sobre la gestión de operaciones se suelen tomar de forma diaria o semanal, incluyendo la programación de las obras a realizar, la supervisión en términos de mano de obra, equipos y materiales, el registro de las obras finalizadas y el uso de esta información para supervisión y control. Las actividades se centran normalmente en tramos o subtramos individuales de una carretera, haciéndose frecuentemente las mediciones con un nivel bastante detallado. Las operaciones las suele dirigir personal sub-profesional, como supervisores, técnicos, encargados y otros. A medida que el proceso de gestión pasa de la Planificación a operaciones, se verá que se producen cambios en los datos necesarios. El detalle de los datos comienza como un resumen muy general, pero pasando progresivamente al nivel de detalle (ver Tabla 3.1).


6

VISIÓN GENERAL

Tabla 3.1 Cambio en los procesos de gestión Actividad

Horizonte temporal

Personal responsable

Cobertura espacial

Planificación

A largo plazo (estratégica)

Alta dirección y nivel de políticas

Toda la red

Programación

Medio plazo (táctica)

Profesionales de nivel medio

Red o subred

Preparación

Año del presupuesto

Profesionales junior Nivel de esquema/

Inmediato/muy corto plazo

Técnicos/

Nivel de esquema/

Subprofesionales

subtramos

Operaciones

Detalle de los datos

Modo de operación en ordenador

Muy general/resumen

Automático

Fino/detallado

Interactivo

tramos

Fuente: Paterson y Scullion (1990); Paterson y Robinson (1991)

3.2

El ciclo de gestión Tradicionalmente, en muchas organizaciones de carreteras, los presupuestos y programas de las obras se han preparado según una base histórica, donde el presupuesto de cada año se basa en el del año anterior, con un ajuste para la inflación. Bajo un régimen semejante, no hay forma de saber si los niveles de financiación o la asignación detallada son adecuados o justos. Existe claramente la necesidad de un enfoque objetivo, basado en las necesidades, que use el conocimiento del contenido, estructura y estado de las carreteras que se están gestionando. Se verá que las funciones de Planificación, Programación, Preparación y Operaciones proporcionan un marco adecuado en el que pueda aplicarse un enfoque basado en las necesidades ( Robinson et al , 1998). Para llevar a cabo cada una de estas cuatro funciones de gestión se recomienda un análisis integrado del sistema. Un enfoque adecuado es usar el concepto de ciclo de gestión que se ilustra en la Figura 3.1 (Robinson et al , 1998). El ciclo proporciona una serie de pasos bien definidos que ayudan a tomar las decisiones del proceso de gestión. El ciclo de gestión se realiza típicamente una vez al año o en un período presupuestario.


7

VISIÓN GENERAL

Políticas

Supervisión de comportamiento

Información para gestión de Carreteras

: • Inventario • Estado • Recursos • Tratamientos • Productividad • Costes Unitarios • Parám. económicos Implementación

Clasificación y estándares

Evaluación y necesidades

Finanzas y recursos

Fuente: Robinson et al (1998)

Figura 3.2 Ciclo de gestión de carreteras

3.3

Ciclos de las funciones de gestión El proceso de gestión de carreteras en su conjunto puede, por lo tanto, considerarse como un ciclo de actividades que se realizan dentro de cada una de las funciones de gestión: Planificación, Programación, Preparación y Operación. La Tabla 3.3 describe este concepto y proporciona el marco en el que HDM-4 satisface las necesidades de una organización de gestión de carreteras.


8

VISIÓN GENERAL

Tabla 3.3 Funciones de gestión y las aplicaciones HDM-4 correspondientes Función de gestión Planificación

Descripciones comunes Sistema de análisis de estrategias

Aplicaciones HDM-4 HDM-4: Análisis de estrategias

Sistema de planificación de la red Sistema de gestión del firme Sistema de análisis del programa Programación

Sistema de gestión del firme

HDM-4: Análisis del programa

Sistema presupuestario Sistema de análisis del proyecto Sistema de gestión del firme Preparación

Sistema de gestión de puentes

HDM-4: Análisis del proyecto

Sistema de diseño del firme/refuerzo Sistema de contratación Sistema de gestión del proyecto Operaciones

Sistema de gestión de la conservación

(No cubierto por HDM-4)

Sistema de gestión de equipos Sistema de gestión financiera/contable Fuente: Kerali, Paterson y Robinson (1998)


9

VISIÓN GENERAL

4

Marco analítico El marco analítico de HDM-4 se basa en el concepto del análisis del ciclo de vida del firme. Éste se aplica para predecir lo siguiente, a lo largo del ciclo de vida de un firme de carreteras, que suele durar entre 15 y 40 años: 

Deterioro de la carretera



Efectos de las obras de reparación



Efectos para usuarios de la carretera



Efectos socioeconómicos y medioambientales

Una vez construidos, los firmes de carreteras se deterioran como consecuencia de diversos factores, siendo los principales: 

Cargas de tráfico



Efectos medioambientales



Efectos de sistemas de drenaje inadecuados

La tasa de deterioro del firme está directamente afectada por los estándares de conservación aplicados a reparar defectos en la superficie del firme, como fisuras, desprendimiento de áridos, baches, etc., o a conservar la integridad estructural del firme (por ejemplo, tratamientos superficiales, refuerzos, etc.), permitiendo así que la carretera soporte el tráfico para el que ha sido diseñada. Las condiciones generales del firme a largo plazo dependen de los estándares de conservación o mejora aplicados a la carretera. La Figura 4.1 ilustra las tendencias previstas en rendimiento de firmes representadas por la calidad de rodadura, que se suelen medir en términos del índice de regularidad internacional (IRI). Cuando se define un estándar de conservación, impone un límite al nivel de deterioro al que se permite que llegue el firme. Como consecuencia, además de los costes de capital de la construcción de carreteras, los costes totales en que incurren los organismos implicados dependerán de los estándares de conservación y mejora aplicados a las redes de carreteras. Es esencial hacer notar que la exactitud del rendimiento previsto de los firmes depende de la amplitud de la calibración aplicada a adaptar los modelos predeterminados HDM-4 a las condiciones locales. Para más detalles, consulte Guía de Calibración y Adaptación – Volumen 5.


10

VISIÓN GENERAL

Mala

Estándar de conservación

d a d i r a l u g e R

Firme Com ortamiento Curva Rehabilitación

Buena

Tiempo (años) o Cargas de tráfico

Figura 4.1 Concepto del análisis del ciclo de vida en HDM-4 Los impactos del estado de la carretera, así como los estándares de diseño de ésta, sobre los usuarios se miden en términos de costes para usuarios y otros efectos sociales y medioambientales. Los costes para usuarios de carreteras incluyen: 

Costes de operación de vehículos (combustible, neumáticos, aceite, consumo de

repuestos, depreciación y utilización del vehículo, etc.), 

Coste del tiempo de viaje – para pasajeros y carga, y



Costes para la economía de los accidentes de tráfico (es decir, pérdida de vidas

humanas, lesiones a los usuarios, daños a vehículos y otros objetos de la carretera). Los efectos sociales y medioambientales incluyen emisiones de los vehículos, consumo de energía, ruido del tráfico y otros beneficios sociales a la población a la que dan servicio las carreteras. Aunque los efectos sociales y medioambientales suelen ser difíciles de cuantificar en términos monetarios, se pueden incorporar en el análisis económico de HDM-4 si se cuantifican de forma exógena. Debe notarse que en HDM-4, los efectos sobre los usuarios se pueden calcular tanto para transporte motorizado (motos, coches, autobuses, camiones, etc.) como no motorizado (bicicletas, triciclos de tracción humana, carros de tracción animal, etc.). La Figura 4.2 ilustra el impacto de las condiciones de la carretera (representadas en términos del IRI) sobre el coste de los diferentes modos de transporte.


11

VISIÓN GENERAL

Autobús a l e d m s k o h i r e a v u / s U s a o r l e t e e d r r e t a s c o C

Buena

Camión pesado

Camioneta /Furgoneta Coche Carromato

Estado de la carretera (IRI)

Mala

Figura 4.2 Efecto del estado de la carretera sobre los costes de operación de vehículos para terreno ondulado Los costes de usuarios de carreteras en HDM-4 se calculan prediciendo las cantidades físicas de consumo de recursos y multiplicando esas cantidades por los correspondientes costes unitarios especificados por los usuarios. Es necesario asegurarse de que las cantidades de recursos de vehículos previstas están en línea con la gama de valores observados en el área de aplicación. Para más detalles, consulte Guía de calibración y adaptación – Volumen 5. Los beneficios económicos de las inversiones en carreteras se determinan luego comparando los flujos totales de costes para las distintas las obras y alternativas de construcción con un caso base (sin proyecto o mínimos) que normalmente representa el estándar mínimo de conservación rutinario. HDM-4 está diseñado para hacer estimaciones de costes comparativas y análisis económicos de diferentes opciones de inversión. Estima los costes de un gran número de alternativas año a año, para un período de análisis definido por el usuario. Todos los costes futuros se descuentan al año base especificado. Para hacer estas comparaciones, se necesitan especificaciones detalladas de programas de inversión, estándares de diseño y alternativas de conservación, junto con costes unitarios, volúmenes de tráfico previstos y condiciones medioambientales.


12

VISIÓN GENERAL

5

Aplicaciones HDM-4

5.1

Análisis de estrategias El concepto de la planificación estratégica de gastos en redes de carreteras a medio y largo plazo exige que la organización tenga en cuenta las necesidades de toda su red de carreteras. De esa forma, el análisis estratégico abarcará redes completas o subredes gestionadas por una única organización. Ejemplos de redes de carreteras son las redes de carreteras principales, de carreteras rurales, de vías urbanas (o municipales), etc. Como ejemplo de subredes están todas las autopistas (o autovías), todo tipo de carreteras pavimentadas (o sin pavimentar), etc. Para predecir las necesidades a medio y largo plazo de toda una red o subred de carreteras, HDM-4 aplica el concepto de una matriz de red de carreteras que comprende las categorías de la red definidas en función de los atributos clave que más influyen en el comportamiento del firme y en los costes de los usuarios. Aunque es posible crear modelos de tramos parciales de carreteras, en la aplicación del análisis estratégico, teniendo en cuenta que la mayoría de las administraciones suelen ser responsables de varios miles de kilómetros, resulta muy laborioso modelizar individualmente cada segmento de carretera. Los usuarios pueden definir la matriz de la red de carreteras de forma que represente los factores más importantes que afectan a los costes de transporte en el país. Una matriz típica de red de carreteras se podría clasificar en función de lo siguiente: 

Volumen de tráfico o carga



Tipos de firme



Estado del firme



Zonas medioambientales o climáticas



Clasificación funcional (si es necesaria)

Por ejemplo, una matriz de red de carreteras podría modelizarse usando: tres clases de tráfico (alto, medio, bajo), dos tipos de firme (mezcla bituminosa, tratamientos superficiales) y tres niveles de estado del firme (bueno, regular, malo). En este caso, se asume que el entorno en toda el área de estudio es similar y que la administración de la carretera es responsable de una clase de carretera (por ejemplo, carreteras principales). La matriz de red de carreteras resultante en este caso comprendería por lo tanto (3 x 2 x 3 =) 18 tramos de firme representativos. No existe límite al número de tramos de firme representativos que se puede usar en un análisis estratégico. La alternativa está normalmente entre una simple matriz representativa de la red de carreteras, que daría unos resultados muy bastos, y una matriz de red de carreteras detallada, con varios tramos representativos, cuyos resultados serían potencialmente más exactos. El análisis estratégico se puede usar para analizar una determinada red en su conjunto y preparar estimaciones para planificación de necesidades de gasto para desarrollo y conservación de carreteras a medio y largo plazo, bajo diferentes supuestos presupuestarios. Se generan presupuestos de gastos para periodos a medio y largo plazo de entre 5 y 40 años. Entre las aplicaciones típicas del análisis estratégico para las administraciones de carreteras citaremos: 

Previsiones a medio y largo plazo de necesidades de financiación para cumplir con unos estándares de conservación establecidos en una red de carreteras específicos (ver Figura 5.1 A).


13

VISIÓN GENERAL 







Previsiones de comportamiento a largo plazo de redes de carreteras con diferentes niveles de financiación (ver figura 5.1 B). Asignación óptima de fondos según partidas presupuestarias definidas; por ejemplo conservación rutinaria, conservación periódica y presupuestos de desarrollo (capital) (ver Figura 5.1 C). Asignaciones óptimas de fondos a subredes; por ejemplo por tipo funcional de carretera (principales, secundarias y urbanas, etc.) o por región administrativa (ver Figura 5.1D). Los estudios de políticas como el impacto de los cambios en el límite de carga por eje, estándares de conservación del firme, análisis de equilibrio energético, provisión de instalaciones para el tráfico no motorizado, tamaño sostenible de la red de carreteras, evaluación de estándares de diseño de firmes, etc. En el Apéndice A se incluye un ejemplo típico de aplicación del Análisis de estrategias de HDM-4.


14

VISIÓN GENERAL

Presupuesto anual

Carreteras principales

7.0 ) I R I ( 6.0 a i d e m5.0 d a d i r a 4.0 l u g e R

$10m $15m

$20m Objetivo

3.0 2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

Figura 5.1 A Efecto de los niveles de financiación en el comportamiento de la red de carreteras

Asignaciones presupuestarias Carreteras Rurales $30m/año

7.0 ) I R I ( 6.0 a i d e m5.0 d a d i r a 4.0 l u g e R

Carreteras Secundarias $35m/año Carreteras Primarias $20m/año

3.0 2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

Figura 5.1 B Efecto de las asignaciones presupuestarias en el comportamiento de las subredes


15

VISIÓN GENERAL

250 200 o ñ a / $ S U . l l i M

Desarrollo Mejora Periódico Rutinario

150 100 50 0 2000

2001

2002

2003

Figura 5.1 C Asignaciones presupuestarias óptimas para subapartados

200 150 o ñ a / $ S U . l l i M

Principal Secundaria Rural

100 50 0 2000

2001

2002

2003

Figura 5.1 D Asignaciones presupuestarias óptimas para subredes


16

VISIÓN GENERAL

5.2

Análisis de programa Trata principalmente sobre la asignación de prioridades a una larga lista definida de proyectos de carreteras candidatos para un programa de obras de uno o más años bajo restricciones presupuestarias definidas. Es esencial tener en cuenta que aquí tratamos con una larga lista de proyectos candidatos, seleccionados como segmentos discretos de una red. Los criterios de selección dependerán normalmente de los estándares de conservación, mejora o desarrollo que pueda haber definido una administración (por ejemplo a partir de los resultados de la aplicación del análisis de estrategias). Como ejemplos de criterios de selección que se pueden usar para identificar proyectos candidato incluiremos: 





Umbrales de conservación periódica (por ejemplo, resellado de la superficie del firme cuando el daño es del 20%). Umbrales de mejora (por ejemplo, ampliar el ancho de las carreteras a una relación volumen/capacidad superior al 0,8). Estándares de desarrollo (por ejemplo, mejorar las carreteras de grava a firme sellado si la media anual de trafico diario excede de 200 vehículos por día).

Los ejemplos anteriores no implican recomendaciones firmes de uso para las autoridades responsables. Una vez identificados todos los proyectos candidatos, la aplicación de análisis de programa HDM-4 se puede usar para comparar los costes del ciclo de vida previstos bajo el régimen existente de conservación de firme (es decir, el caso sin proyecto) frente a los costes del ciclo de vida previstos para las alternativas de conservación periódica, mejora de carreteras o desarrollo (es decir, caso con proyecto). Esto proporciona la base para estimar los beneficios económicos que se derivarían de incluir todos los proyectos candidatos en el marco de tiempo del presupuesto. Hay que tener en cuenta que la diferencia entre análisis de estrategias y análisis de programa es la forma en que los itinerarios y tramos de carreteras se identifican físicamente. El análisis del programa trata de itinerarios y tramos individuales que son unidades físicas únicas identificables en la red de carreteras mediante el análisis. En el análisis de estrategias, el sistema de carreteras básicamente pierde sus características individuales de enlaces y tramos, agrupándose todos los segmentos de similares características en las categorías de la matriz de la red de carreteras. Tanto para el análisis de estrategias como para el de programa, el problema se puede plantear como la búsqueda de aquella combinación de alternativas de tratamiento en varios tramos de la red que optimiza una función objetivo bajo una restricción presupuestaria. Si, por ejemplo, la función objetivo es maximizar el Valor neto actual (VAN), el problema se puede definir como: Seleccionar aquella combinación de opciones de tratamiento de tramos que maximiza el VAN para toda la red, sujeta a que la suma de costes de tratamiento sea inferior al presupuesto disponible.

La aplicación de análisis de programa de HDM-4 se puede usar para preparar un programa para varios años, sujeto a recursos limitados (ver Figura 5.2 A y Figura 5.2 B). El método de asignación de prioridades utiliza la relación incremento del VAN/coste como índice de valoración, descrito con más detalle en Descripciones de estructura y modelo analíticos – Volumen 4. Esto proporciona un índice eficiente y robusto para propósitos de priorización. Índices como el VAN, tasa de rentabilidad económica o características previstas del estado del firme (por ejemplo, Regularidad superficial de la carretera) no se recomiendan como criterios de valoración. La relación incremento del VAN/coste satisface el objetivo de maximizar los Visión general de HDM-4 Versión 1.0

17

VISIÓN GENERAL

beneficios económicos para cada unidad de gasto adicional (es decir, maximizar los beneficios netos para cada $1 de presupuesto disponible invertido). En el Apéndice B se incluye un ejemplo típico de aplicación del Análisis del programa de HDM-4.

Ranking prioridad 1 2 3 4 5 : 1 2 3 : 1 2 3 :

Tramo Carretera N1-2 N4-7 N2-5 R312-1 R458-3 : N4-16 R13-23 N521-5 : N1-6 N7-9 F2140-8 :

Longitud Provincia (km) o Distrito 20.5 2 23.5 7 12.5 5 30 4 36.2 3 : : 32.1 6 22.4 4 45.2 2 : : 30.2 4 17.8 3 56.1 1 : :

Año previsto Tipo de obra Sellado 2000 Refuerzo 40mm 2000 Reconstrucción 2000 Ampliar 4 carriles 2000 Refuerzo 60mm 2000 : : : Reconstrucción 2001 Refuerzo 40mm 2001 Ampliar 4 carrilers 2001 : : : Sellado 2002 2002 Refuerzo 60mm Reconstrucción 2002 : : :

Coste Acumulado $m S$m 5.4 5.4 10.9 16.3 8.6 24.9 31.4 56.3 16.3 72.6 : 22.8 22.8 9.7 32.5 41.3 73.8 : 8.2 8.2 9.2 17.4 34.9 52.3 :

Figura 5.2 A Salida de ejemplo del Análisis del Programa (Formato 1)

2000 Longitud Provincia Ranking Tramo Prioridad Carretera (km) o Distrito 1 N1-2 20.5 2 2 N4-7 23.5 7 3 N2-5 12.5 5 4 R312-1 30 4 5 R458-3 36.2 3 : : : : 16 N4-16 32.1 6 17 R13-23 22.4 4 18 N521-5 45.2 2 : : : : 28 N1-6 30.2 4 29 N7-9 17.8 3 30 F2140-8 56.1 1

2001

2002

2003

Tipo de Coste Tipo de Coste Tipo de Coste Tipo de obra $m obra $m obra $m obra RESEAL 5.4 R.M. 0.185 R.M. 0.185 R.M. OVL40MM 10.9 R.M. 0.212 R.M. 0.212 R.M. RECON 8.6 R.M. 0.113 R.M. 0.113 R.M. WIDEN-4 31.4 R.M. 0.180 R.M. 0.180 R.M. OVL60MM 16.3 R.M. 0.217 R.M. 0.217 R.M. : : : : : : : R.M. 0.289 RECON 22.8 R.M. 0.289 R.M. R.M. 0.134 OVL40MM 9.7 R.M. 0.134 R.M. R.M. 0.407 WIDEN-4 41.3 R.M. 0.407 R.M. : : : : : : : R.M. 0.272 R.M. 0.272 RESEAL 8.2 R.M. INLAY 0.240 R.M. 0.200 OVL60MM 9.2 R.M. PATCH 0.202 R.M. 0.202 RECON 34.9 R.M.

Coste $m 0.185 0.212 0.113 0.180 0.217 : 0.289 0.134 0.407 : 0.272 0.160 0.168

Nota: RM = Conservación rutinaria

Figura 5.2 b Salida de ejemplo del Análisis del Programa (Formato 2)


18

VISIÓN GENERAL

5.3

Análisis de Proyecto El análisis de proyecto tiene relación con lo siguiente: Evaluación de uno o más proyectos de carreteras u opciones de inversión. La aplicación analiza un itinerario o tramo de carretera con los tratamientos seleccionados por usuario, con los costes y beneficios asociados, proyectados anualmente a lo largo del período del análisis. Los indicadores económicos vienen determinados por las diferentes opciones de inversión.

Se puede usar el análisis de proyecto para estimar la viabilidad económica o técnica de los proyectos de inversión en carreteras, considerando los puntos siguientes: 

Comportamiento estructural de los firmes



Previsiones de ciclo de vida del deterioro de la carretera, efectos y costes de las obras



Costes y beneficios de los usuarios



Comparaciones económicas de las alternativas al proyecto

Los proyectos de análisis típicos incluyen la conservación y rehabilitación de carreteras existentes, modelos de ampliación en ancho y mejoras geométricas, mejora de firmes y nueva construcción. No hay cambios fundamentales a la filosofía del sistema en esta área, pero se han mejorado los modelos de deterioro de carreteras, que se han ampliado hasta cubrir una gama más amplia de firmes y el comportamiento de materiales en climas templados y fríos. Las relaciones de costes de usuarios incluyen los impactos sobre la seguridad de las carreteras. En el Apéndice C se incluyen ejemplos típicos de aplicaciones de análisis de proyecto usando HDM-4.

En términos de necesidades de datos, la diferencia clave entre los análisis de estrategias y de programa, con los de análisis de proyecto, está en el detalle con que se definen los datos. Se usa el concepto de niveles de calidad de información (IQL – Information Quality Levels) recomendado por el Banco Mundial ( Paterson y Scullion, 1990). Los datos de análisis en el ámbito de proyecto se especifican en términos de defectos medidos (IQL-II), mientras que la especificación del análisis de estrategias y del programa pueden ser más genéricos (IQL-III). Por ejemplo, para el análisis en el ámbito de proyecto, la regularidad superficial de la carretera se especificaría en términos del valor IRI (m/km), pero para el análisis de estrategias y del programa, la Regularidad superficial podría especificarse como buena, regular o mala. La relación entre los datos de nivel IQL-II e IQL-III es definida por el usuario en la Configuración del HDM, dependiendo de la clase de carretera, tipo de superficie del firme y clase de tráfico.


19

VISIÓN GENERAL

6

Módulos del HDM-4 La estructura general del HDM-4 se ilustra en la Figura 6.1. Las tres herramientas de análisis (Estrategia, Programa y Proyecto) operan sobre datos definidos en uno de cuatro gestores de datos: 

Red de carreteras

Define las características físicas de tramos de carreteras en una red o subred que se va a analizar. 

Parque de vehículos

Define las características del parque de vehículos que operan en la red de carreteras que se va a analizar. 

Obras

Define estándares de conservación y mejora, junto con sus costes unitarios que serán aplicados a los distintos tramos de la carretera a analizar. 

Configuración del HDM

Define los datos por defecto que se usarán en las aplicaciones. Al instalar HDM-4 por primera vez, se suministra un conjunto de datos predefinidos, pero los usuarios deben modificarlos para adecuarlos a los entornos y circunstancias locales. El análisis técnico en el HDM-4 se realiza usando cuatro modelos: 

RD (Deterioro de la carretera)

Predice el deterioro del firme en carreteras asfaltadas, de hormigón y no pavimentadas. 

WE (Efecto de las obras)

Simula los efectos de las obras en el estado del firme y determina los costes correspondientes. 

RUE (Efectos para los usuarios)

Determina los costes de operación de vehículos, accidentes y tiempo de viaje. 

SEE (Efectos sociales y medioambientales)

Determina los efectos de las emisiones de vehículos y el consumo de energía. El modelo simula, para cada tramo de carretera, de año en año, las condiciones de la misma y los recursos utilizados para conservación con cada estrategia, así como las velocidades de los vehículos y los recursos físicos consumidos por la operación de vehículos. Una vez estimadas las cantidades físicas necesarias para construcción, las obras y operación de vehículos, se aplican los precios y costes unitarios especificados por los usuarios para determinar los costes financieros y económicos. Luego se hace el cálculo de los beneficios relativos de las diferentes alternativas, seguido del cálculo del valor actual y de la tasa de rentabilidad. Estos modelos se describen con detalle en Marco analítico y descripciones de modelos – Volumen 4, y en gran medida se derivan de los modelos equivalentes usados en HDM-III.


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VISIÓN GENERAL

El sistema HDM-4 está diseñado para interactuar con sistemas externos como: 

Bases de datos

Sistemas de información de redes de carreteras, sistemas de gestión de firmes, etc. a través de archivos intermedios de importación/exportación. 

Modelos técnicos

Accedidos directamente por sistemas externos para aplicaciones de investigación u otros estudios. El diseño del sistema tiene una estructura modular para permitir a los usuarios implantar independientemente los módulos HDM-4 en sus sistemas de gestión de carreteras. Los parámetros técnicos, además de los datos por defecto específicos del país se pueden calibrar fácilmente para ajustarlas a las condiciones locales usando Configuración HDM-4.

Gestores de datos

Red de carreteras

Parque de Obras vehículos

Convertidor de archivos File Converter Transferir transferdatos data a sistemas to external externos

systems

Herramientas de análisis

Config . .HDM

CoreBásicos Data Datos

Parques de vehículos Vehicle Fleets Redes de carreteras Road Networks Obras Road Works Proyectos Projects Programas Programmes Estrategias

ProyectoProgramaEstrategia

Modelos

Las bibliotecas de modelos se pueden usar en otros sistemas

RDWE RUE SEE

Strategies

Sistemas Externos Bases de datos,

PMS, etc.

Deterioro de carreteras y efecto de las obras RDWE : RDWE : Road Deteriorationand Works Effects para RU E : Efectos : Road User RU E

los usuarios de carreteras

Effects

SE E : Efectos, para la seguridad, energía y medio ambiente SE E :

Safety, Energy and Environmental Effects

: Sistema de gestión de firmes PM S : Pavement ManagementSystem PM S

Figura 6. Arquitectura del sistema HDM-4


21

VISIÓN GENERAL

7

Necesidades de datos

7.1

Visión General Las aplicaciones HDM-4 han sido diseñadas para trabajar con una amplia gama de tipos y calidades de datos. Por ejemplo, los datos del estado del firme recogidos en inspecciones visuales según las distintas condiciones (por ejemplo, Muy buena, buena, regular o mala) se pueden convertir a las necesidades del modelo HDM-4 antes de ejecutar cualquiera de las aplicaciones (ver la sección siguiente sobre Importación y Exportación de datos). De forma similar, HDM-4 puede trabajar con medidas detalladas del estado del firme, si se dispone de los datos. Esta flexibilidad en los datos requeridos debe permitir a todos los usuarios potenciales con datos distintos integrar HDM-4 en sus funciones de gestión de carreteras. Para más detalles, consultar Guía de Aplicaciones – Volumen 2.

7.2

Configuración de HDM-4 Como HDM-4 se utilizará en muy distintos entornos, la Configuración de HDM proporciona funciones para personalizar la operación del sistema y para reflejar la normativa habitual en el entorno estudiado. Los datos por defecto y los coeficientes de calibración se pueden definir de manera flexible para minimizar la cantidad de datos que se deben cambiar para cada aplicación de HDM-4. Con HDM-4 se suministran valores por defecto, pero todos ellos los puede definir el usuario y se proporcionan funciones para poder modificarlos. El conjunto de herramientas de HDM-4 se pueden usar como módulos adicionales a los actuales sistemas de gestión de firmes. Las funciones Importar y Exportar, integradas en los módulos, proporcionan un mecanismo para transferir datos entre las bases de datos existentes y los módulos HDM-4. El formato de intercambio de datos usa formatos de archivo estándar para fomentar su amplia adaptación por las organizaciones de carreteras.

7.3

Redes de carreteras Redes de carreteras proporciona las funciones básicas para almacenar las características de uno o más tramos de carretera. Permite a los usuarios definir diferentes redes y subredes y definir tramos, que es la unidad fundamental de análisis. Las entidades de datos permitidas en la red de carreteras son: 

Tramos

Tramos de carretera en los que las características físicas son razonablemente constantes. 

Itinerarios

Comprenden uno o más tramos en los que el tráfico es razonablemente constante. Esto se ofrece para propósitos de compatibilidad de la red, referenciando el sistema con sistemas existentes de gestión de firmes. 

Nodos

Intersecciones que conectan itinerarios u otros puntos en los que hay un cambio significativo en el tráfico, en las características de los vehículos o en los límites administrativos. Todos los datos de la red se introducen usando la carpeta Red de carreteras y también existen funciones para edición, borrado y mantenimiento de estos datos. El enfoque de referencias a la red es considerablemente más flexible que el usado en HDM-III, y está diseñado para manejar Visión general de HDM-4 Versión 1.0

22

VISIÓN GENERAL

un amplio abanico de convenciones de referencias externas que pueden ser usadas por otros sistemas con los que el HDM-4 puede tener que relacionarse.

7.4

Parques de vehículos Parques de vehículos proporciona funciones para almacenamiento y recuperación de las características de vehículos necesarias para calcular velocidades, costes de operación, costes de tiempos de viaje y otros efectos. El método utilizado para representar un parque de vehículos es considerablemente más adaptable que el usado en HDM-III y no tiene límites al número o tipo de vehículos que se pueden especificar. Se incluyen vehículos a motor y no motorizados. Se pueden definir diversos juegos de Parques de vehículos para usarlos en diferentes análisis, suministrándose una amplia gama de datos por defecto.

7.5

Obras Estándares de obras se refiere a los objetivos o niveles de condiciones y respuesta que se propone conseguir una organización de gestión de carreteras. Las organizaciones de carreteras suelen definir diferentes estándares que se pueden aplicar en situaciones prácticas para satisfacer objetivos concretos que están relacionados con las características funcionales del sistema de la red de carreteras. La carpeta Obras proporciona funciones, dentro de un marco flexible, para definir una lista de estándares de conservación y mejora que son observados por organizaciones de carreteras en la gestión de su red y en actividades de desarrollo. Los estándares definidos en la carpeta Estándares de obras se pueden usar en cualquiera de las tres herramientas de análisis:

7.6



Análisis de proyecto



Análisis de programa



Análisis de estrategias

Importación y exportación de datos Los datos necesarios para los análisis HDM-4 se pueden importar de fuentes de datos existentes, como sistemas de gestión de firmes (PMS –Pavement Management Systems), sistemas de información de autopistas, etc. La importación de los datos a HDM-4 (así como la exportación de HDM-4) está organizada en función de los objetos de datos arriba descritos (es decir, redes de carreteras, parques de vehículos, estándares de conservación y mejora, Configuración del HDM). Los atributos físicos de los objetos de datos seleccionados se deben exportar a un formato de archivo para intercambio de datos definido para HDM-4. Esto permite importar directamente desde cualquier base de datos todos los datos requeridos por HDM-4. Puede ser necesario implantar reglas de transformación de datos para convertir los que están en bases de datos externas al formato usado por HDM-4. Por ejemplo, los datos de baches registrados en la base de datos externa en términos del porcentaje del área del firme puede convertirse en el número de unidades de baches estándar (10 litros por volumen) requerido en HDM-4. De modo similar, otros datos requeridos por HDM-4, como factores de calibración del deterioro del firme, deben introducirse como valores por defecto predefinidos según el tipo de firme, clase de carretera y otros factores definidos. Otros datos requeridos por los análisis de HDM-4 se pueden guardar directamente en la base de datos interna de HDM-4. Éstos incluyen datos sobre características del parque de vehículos, estándares de conservación y mejora, costes unitarios y parámetros para análisis económicos (por ejemplo, tipo de interés, período del análisis, etc.). Para más detalles sobre intercambio de datos con HDM-4, consulte Guía del Usuario del Software – Volumen 3.


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VISIÓN GENERAL

8

Interfaz de usuario Un objetivo clave en el desarrollo de HDM-4 ha sido proporcionar un sistema más fácil de usar que el HDM-III original. Esto se ha conseguido mejorando el diseño de la interfaz de usuario y las necesidades de datos. La interfaz de usuario se ha mejorado desarrollando el sistema para que se ejecute bajo un entorno Microsoft Windows estándar. Muchos usuarios de ordenadores ya están familiarizados con el sistema Windows y eso debe hacer más intuitivo el aprendizaje de HDM-4. Se ha adoptado un diseño modular del sistema para permitir usar distintos módulos con relativa sencillez y facilitar la operación futura del sistema en otras plataformas no Windows. En Guía del Usuario del Sistema – Volumen 3 se describen más detalles relativos al sistema.También se ha prestado considerable atención a los datos que deben introducir los usuarios, especialmente porque las necesidades totales de datos son mayores que en HDM-III para permitir las nuevas funciones incluidas en HDM-4. Se usa el concepto de jerarquía de datos, por el cual los datos por defecto de muchos elementos se definen en Configuración del HDM y los usuarios pueden decidir hasta qué punto se usan los valores por defecto. El sistema se puede usar con un nivel de detalle de entrada de datos que es adecuado para determinadas aplicaciones. También se incluye un completo sistema de Ayuda. La Figura 8.1 ilustra el Espacio de trabajo de HDM-4. En la Guía del Usuario del Software – Volumen 3 se incluyen instrucciones detalladas para la operación de los módulos.


24

VISIÓN GENERAL

Figura 8. Espacio de trabajo de HDM-4


25

VISIÓN GENERAL

9

Nomenclatura En la Parte H de Marco analítico y descripciones de modelos – Volumen 4, se incluye una nomenclatura que explica numeraciones especiales, marcas, etc. que aparecen en el conjunto de documentos de HDM-4. En la Parte I de Marco analítico y descripciones de modelos – Volumen 4, se incluye un glosario de términos que describen el uso de frases que se encuentran en la documentación de HDM-4.


26

VISIÓN GENERAL

10 Referencias Abaynayaka, S.W., Morosiuk G., y Hide H., (1977) Prediction of road construction and vehicle operating costs in developing countries. Proceedings of the Institution of Civil Engineer s. 62 (Part 1), 419-446. Archondo-Callao, R. y Purohit R., (1989) HDM-PC: user's guide. The Highway Design and Maintenance Standards Series. Washington DC: The World Bank. Archondo-Callao, R., (1994) HDM Manager Version 3.0. 0. Transportation Division, Transportation, Water & Urban Development Department. Washington DC: The World Bank. CRRI, (1982) Road user cost study in India. Final Report, New Delhi: Central Road Research Institute. Cundill, M.A., y Withnall S.J., (1995) Road transport investment model RTIM3. In: TRB. Sixth International Conference on Low-Volume Roads, Conference Proceedings 6, Volume 1. Washington DC: National Academy Press, 187-192. FHWA, (1994) Highway economics requirements system. Washington DC: Federal Highway Administration. Geipot, (1982) Research on the interrelationships between costs of highway construction, maintenance and utilisation (PICR). Final report, 12 volumes, Brasilia, Brazil. Harral, C.G., et al , (1979) The highway design and maintenance standards model (HDM): model structure, empirical foundations and applications. PTRC Summer Annual Meeting, University of Warwick, 13-16 July 1979. London: PTRC Education and Research Services. Hide, H., (1982) Vehicle operating costs in the Caribbean: results of a survey of vehicle operators. TRRL Laboratory Report 1031. Crowthorne: Transport and Road Research Laboratory. Hoban, C.J., (1987) Evaluating traffic capacity and improvements to geometry. Technical Paper Number 74. Washington DC: The World Bank Kerali, H.R., Parsley L.L., Robinson R., y Snaith M.S., (1985) Development of a microcomputer based model for road investment in developing countries. In: CIVILCOMP. Proceedings of the Second International Conference on Civil and Structural Engineering Computing, London, December 1985. London: Institution of Civil Engineers. Visión general de HDM-4 Versión 1.0

27

VISIÓN GENERAL

Kerali, H.R., Robinson R., y Paterson W.D.O., (1998) The Role of New HDM-4 in Road Management. Fourth International Conference on Managing Pavements, Durban, May 1998. South Africa: University of Pretoria. Moavenzadeh, F., Stafford J.H., Suhbrier J., y Alexander J. (1971) Highway design study phase I: the model. IBRD Economics Department Working Paper No 96 . Washington DC: International Bank for Reconstruction and Development. Moavenzadeh, F., Berger F., Brademeyer B., y Wyatt R. (1975) The Highway Cost Model: General Framework. MIT Department of Civil Engineering Research Report No 75-4. Cambridge Mass: Massachusetts Institute of Technology Morosiuk, G., y Abaynayaka S.W., (1982) Vehicle operating costs in the Caribbean: an experimental study of vehicle performance. TRRL Laboratory Report 1056 . Crowthorne: Transport and Road Research Laboratory. Parsley, L.L., y Robinson R., (1982) The TRRL road investment model for developing countries (RTIM2). TRRL Laboratory Report 1057 . Crowthorne: Transport and Road Research Laboratory. Paterson, W.D.O., y Scullion T., (1990) Information systems for road management: draft guidelines on system design and data issues. Infrastructure and Urban Development Department Report INU77 . Washington DC: The World Bank Phillips, S., (1994) Development of the United Kingdom pavement management system. In: TRB. Third International Conference on Managing Pavements, San Antonio, Texas, 22-26 May 1994, Volume 2. Washington DC: National Academy Press, 227-236.

Robinson, R. Danielsson U., y Snaith M.S., (1998) Road Management: Concepts and Systems. Basingstoke and London: Macmillan Press. Watanatada T., Harral C.G., Paterson W.D.O., Dhareshwar A.M., Bhandari A., y Tsunokawa K., (1987).The highway design and maintenance standards model volume 1: description of the HDM-III model. The Highway Design and Maintenance Standards Series. Baltimore: Johns Hopkins for the World Bank.


28

APLICACIÓN DE ANÁLISIS DE ESTRATEGIA

Apéndice A Ejemplo de aplicación de Análisis de Estrategia de HDM-4 A.1 Antecedentes La red nacional de carreteras de un país se compone de 4.267 km de carreteras pavimentadas y 3.145 km no pavimentadas (grava). Un reciente informe de las condiciones del firme muestra que el 22,3% de la red de carreteras pavimentadas está en buenas condiciones, el 36,2% está en condiciones regulares y el 41,5% restante en malas condiciones. También se realizaron informes de tráfico el año anterior. Después de un análisis de los datos disponibles y de las características de la red, se ha decidido clasificar las carreteras pavimentadas en tres clases de tráfico (alto, medio, bajo) y tres clases de estado (bueno, regular, malo), y las carreteras no pavimentadas se han clasificado sólo en dos clases de tráfico (medio y bajo). La matriz resultante se resume en la Tabla A.1:

Tabla A. Longitud de la red de carreteras en cada categoría de la matriz Categorías de tráfico Alto (IMD > 4000)

Medio (4000>IMD>1000)

Bajo (IMD < 1000)

Estado bueno

234 km

306 km

410 km

Estado regular

392 km

483 km

670 km

Mal estado

437 km

615 km

720 km

Medio

Bajo

(IMD > 100)

(IMD < 100)

1.760 km

1.385 km

Carreteras pavimentadas:

Carreteras no pavimentadas: Superficie de grava

A.2 Estándares La administración nacional de carreteras ha definido un conjunto de estándares para conservación y mejoras de la red de acuerdo con sus propias políticas y las fijadas por el gobierno. 

Los estándares de conservación y mejora para carreteras pavimentadas incluyen ❏

❏

❏

❏

Ampliar todas las carreteras pavimentadas con una relación de intensidad a capacidad superior a 0,8. Rehabilitación (refuerzo estructural) de todas las carreteras pavimentadas en malas condiciones. Sellado (tratamiento superficial) de las carreteras pavimentadas si el deterioro de la superficie supera el 30%. Conservación rutinaria, consistente en reparar los baches inmediatamente, sellado de grietas, reparación de arcenes, etc. cuando se necesite.


29

APLICACIÓN DE ANÁLISIS DE ESTRATEGIA ❏

Conservación rutinaria de arcenes, zanjas de drenaje, señalizaciones y todo el equipamiento de la carretera.

Los estándares de conservación y mejora para carreteras no pavimentadas incluyen ❏

❏ ❏

❏

Mejorar a superficie pavimentada todas las carreteras de grava que soporten más de 250 vehículos diarios. Recargo cuando el espesor de grava restante baje de 50 mm. Regularización dos veces al año de carreteras de grava con nivel medio de tráfico y una vez al año las que soportan menos de 100 vehículos al día. Conservación rutinaria de arcenes, zanjas de drenaje, y todo el mobiliario viario.

A.3 Aplicación de HDM-4 El objetivo de este estudio es determinar los niveles de financiación necesarios para los estándares de conservación y mejora definidos y supervisar el efecto de las restricciones presupuestarias sobre las tendencias en el comportamiento de la red a largo plazo. El procedimiento HDM-4 necesario para analizar la red nacional de carreteras comprende lo siguiente: 

Crear la matriz representativa de la red usando la aplicación Estrategia;



Definir las características del parque de vehículos que usan la red de carreteras;



Especificar tasas de crecimiento del tráfico;



Asignar los estándares de conservación y mejora a la matriz de la red de carreteras, junto con sus costes unitarios;



Ejecutar la aplicación Estrategia HDM-4 para determinar las necesidades presupuestarias.



Realizar análisis de las limitaciones del presupuesto;



Revisar los informes y gráficos de los análisis realizados.

A.4 Resumen de resultados Los resultados de los análisis se pueden resumir en forma de cuadro, según se ilustra en la Figura A1. Los análisis indican que los estándares de conservación y mejora ideales especificados por las políticas, requerirían aproximadamente US$ 56,2 millones al año para la red de carreteras pavimentadas y US$ 21,2 para las no pavimentadas (sobre la base de los costes unitarios de las distintas obras). Si sólo se dispusiese del 50% de la financiación necesaria (representada por la operación de conservación periódica mínima), esto causaría un 54% de pérdidas de beneficios de usuarios (es decir, en comparación con los costes de usuarios para la opción rutinaria y recurrente).


30

APLICACIÓN DE ANÁLISIS DE ESTRATEGIA

Comportamiento previsto de carreteras Rutinaria y recurrente

Conservac. Period. Min.

Comportamiento previsto de carreteras de grava

Conserva. Period. ideal

12.0

Ruti na y Recurr ente

Conserv. Peri od. Mi n.

Conservac. Peri od. i deal

25.0

) I R I ( 10.0 a i d 8.0 e m d 6.0 a d l a 4.0 u g i s e 2.0 D

) I R I ( 20.0 a i d e 15.0 m d a d l 10.0 a u g i s 5.0 e D

0.0 2000

2005

2010

2015

2020

Costes para Usuarios de carreteras asfaltadas (No descontados) Ru ti na y re cur rente

C ons er v. Pe ri od. mi n

0.0 2000

2010

2015

2020

Costes para Usuarios de carretersa no asfaltadas (No descontados)

C ons er v. Pe ri od. i dea l

R ut in ar io y r ec ur ren te

C ons er v. Per io d. Mi n.

C on ser v. Per io d. i de al

200

3,000

150

2,500

) s e n o l 2,000 l i m (

) s e n o l l 100 i m (

1,500

50

1,000 2000

2005

2005

2010

2015

2020

0 2000

2005

2010

2015

2020

Figura A. Resumen de resultados del análisis de estrategias HDM-4


31

APLICACIÓN DE ANÁLISIS DE PROGRAMA

Apéndice B Ejemplo de Aplicación de Análisis de Programa de HDM-4 B.1 Antecedentes La autoridad nacional de carreteras ha diseñado una larga lista de tramos de carreteras candidatas a conservación y mejora periódicas durante los próximos tres años en la Provincia Occidental. La larga lista de tramos candidato viene como continuación de un estudio de las condiciones del firme realizado por consultores. La autoridad nacional de carreteras tiene una política de asignar prioridades a proyectos candidatos y seleccionar los que se incluirán en el programa de conservación periódica en el período presupuestario de tres años. Teniendo en cuenta que los proyectos candidato son sólo de la red principal, el objetivo es asignar prioridades en función de los beneficios económicos que se derivarían de cada proyecto.

B.2 Estándares Los estándares de conservación y mejora periódicos definidos por la autoridad nacional de carreteras exigen la realización de las siguientes obras: 



Estándares de mejora de carreteras ❏

Pavimentar carreteras de grava con IMD superior a 150 vehículos al día.

❏

Ampliar carreteras con una relación máxima volumen/capacidad superior a 0,85.

Estándares de conservación periódica ❏

Reconstruir firmes con fallos cuya Regularidad superficial sea superior a 9,5 IRI.

❏

Reforzar firmes en estado crítico cuya regularidad superficial sea superior a 5,0 IRI.

❏



Sellar firmes con deterioros observados en más del 30% de la superficie (es decir, grietas, desmoronamiento de bordes, baches, rotura de arcenes, etc.) Esto incluye las obras de preparación como sellado de grietas, bacheado y reparación de bordes, antes del sellado.

Conservación rutinaria reactiva y cíclica ❏ ❏

Bacheado, sellado de grietas y reparación de bordes que sean necesarios. Conservación de drenajes, reparación de arcenes, control de vegetación, etc. especificados en costes por kilómetro al año.

B.3 Aplicación de HDM-4 El objetivo de este estudio es seleccionar una lista corta de proyectos para la Provincia Occidental que se pueda realizar con la financiación disponible para conservación periódica y mejoras durante los próximos tres años. El procedimiento HDM-4 necesario para asignar prioridades a los proyectos candidatos comprende lo siguiente: 



Importar datos del Sistema de gestión de firmes o usar el gestor Red de Carreteras HDM4 para crear los tramos de carreteras candidatas. Definir las características del parque de vehículos que usan la red de carreteras.


32

APLICACIÓN DE ANÁLISIS DE PROGRAMA 











Especificar tasas de crecimiento del tráfico. Asignar los estándares de conservación y mejora a los tramos de carreteras candidatas, junto con sus costes unitarios. Ejecutar la aplicación Análisis de Programa HDM-4 para determinar las obras requeridas. Los resultados del programa de obras sin restricciones proporcionan la financiación total necesaria para la larga lista de tramos de carreteras candidatas. Realizar la optimización del presupuesto para asignar prioridades y seleccionar la lista corta de proyectos que se pueden realizar con el presupuesto disponible. Revisar los informes de los análisis realizados.

B.4 Resumen de resultados Los resultados de los análisis se resumen en las Tablas B.1a y B.1b. Los análisis indican que los tramos de carreteras seleccionados para conservación periódica y mejora requerirán aproximadamente US$ 11,345 millones en el período presupuestario de tres años (sobre la base de los costes unitarios de las distintas obras). Si sólo estuviese disponible el 70% de la financiación, la Tabla B.1b muestra la lista corta de tramos candidatos que se incluirían en el programa de tres años.


33


Tabla B.1a. Programa de obras sin restricciones

Programa de obras sin restricciones

HDM-4:

Nombre del estudio: Programa de inversiones en carreteras a 3 años en la Provincia Occidental

Fecha de ejecución: 23-11-1999

Todos los costes se expresan en: Moneda local (millones).

Id. De carretera

Tramo

Longitud (km)

IMD

Año

Descripción de las obras

VAN/C

Costes Costes financieros acumulados

Equivalente en US$(mill)

MAN 203

km 185 - 190

5.0

1248

2000

Sellado único

1.72

1.90

70.75

1.862

MAN 214

km 90 -97,7

7.7

759

2002

Refuerzo 25mm

0.86

8.82

425.61

11.200

MAN 243

km 0 -21

21.0

1009

2000

Refuerzo 25mm

1.55

23.15

93.90

2.471

MAN 409

km 110 -115

5.0

512

2002

Refuerzo 25mm

0.28

5.51

431.12

11.345

MAN 446

km 53,7 -57,0

3.3

983

2000

Refuerzo 25mm

2.40

3.31

41.29

1.086

MSC 112

km 35 -80

21.0

1711

2000

Refuerzo 25mm

4.91

23.15

23.15

0.609

MSC 131

km 16,5 -26

9.5

2253

2002

Refuerzo 25mm

4.91

11.03

327.49

8.618

MSC 138

km 5 - 10 y 65 - 70

10.0

1271

2000

Sellado único

2.41

3.80

37.98

0.999

MSC 141

km 28 -49,5

21.5

2253

2002

Refuerzo 25mm

4.88

24.26

351.74

9.256

MSC 142

km 12,5 -20

7.5

942

2000

Sellado único

0.98

3.04

98.04

2.580

MSC 155

km 50 -55

5.0

1353

2002

Refuerzo 25mm

2.61

5.51

390.33

10.272

MSE 203

km 80 -90

10.0

1152

2000

Refuerzo 25mm

2.51

11.03

34.18

0.899

MSE 334

km 3,8 -12,8

9.0

932

2000

Refuerzo 25mm

1.98

9.92

68.85

1.812

MSE 932

km 36,2 -52,2

16.0

809

2000

Refuerzo 25mm

2.19

17.64

58.93

1.551 …Continúa


34


Programa de obras sin restricciones

HDM-4:

Nombre del estudio: Programa de inversiones en carreteras a 3 años en la Provincia Occidental



Id. De carretera

Tramo

Longitud (km)


VAN/C



IMD

Año

14.6

671

2000

Sellado único

0.46

5.70

127.43

3.353

MSV 449

km 45 -59,6

MSV 537

km 43 -45

2.0

937

2001

Refuerzo 25mm

1.42

2.21

301.03

7.922

MSW 131

km 10 -16,5

6.5

428

2000

Refuerzo 25mm

0.92

7.72

105.76

2.783

MSW 150

km 0,0 -16,5

16.5

800

2002

Refuerzo 25mm

0.99

18.74

416.79

10.968

MSW 901

km 180 -330

60.0

1623

2001

Refuerzo 25mm

3.16

66.15

298.82

7.864

MSW 905

km 128 -170

42.0

717

2000

Sellado único

0.92

15.96

121.73

3.203

MSW 935

km 16 -30

14.0

532

2001

Refuerzo 25mm

0.33

15.44

316.46

8.328

MSW 938

km 3,2 -10

6.8

913

2002

Refuerzo 25mm

1.30

7.72

398.05

10.475

MSW 956

km 10 -75

30.0

1733

2002

Refuerzo 25mm

3.31

33.08

384.82

10.127

MTN 748

km 30 -60

30.0

589

2000

Sellado único

0.21

11.40

138.83

3.653

MTN 805

km 145 -152,6

MTN 830

7.6

844

2000

Reconstrucción del firme

0.05

37.80

232.67

6.123

km 8,6 -20

11.4

680

2000


0.10

51.63

194.87

5.128

MTN 831

km 0 -3,7

3.7

205

2000

Refuerzo 25mm

0.17

4.41

143.24

3.770

MTS 549

km 0 -1,0

1.0

2438

2000

Refuerzo 25mm

1.37

1.10

95.00

2.500

Este informe fue generado por la Versión 1.0 de HDM-4. Ni este informe ni la aplicación pueden ser distribuidos sin consentimiento previo.


35


Tabla B.1b. Programa de obras con restricciones

Programa de obras con restricciones

HDM-4:

Nombre del estudio: Programa de inversiones en carreteras a 3 años en la Provincia Occidental Presupuesto disponible:


Id de carretera

Tramo

Longitud (km)


IMD

Año


VAN/C

300 millones (2000 – 2002)



MSC 112

km 35 -80

21.0

1711

2000

Refuerzo 25mm

4.91

23.15

23.15

0.609

MSE 203

km 80 -90

10.0

1152

2000

Refuerzo 25mm

2.51

11.03

34.18

0.899

MSC 138

km 5 - 10 y 65 - 70

10.0

1271

2000

Sellado único

2.41

3.80

37.98

0.999

MAN 446

km 53,7 -57,0

3.3

983

2000

Refuerzo 25mm

2.40

3.31

41.29

1.086

MSE 932

km 36,2 -52,2

16.0

809

2000

Refuerzo 25mm

2.19

17.64

58.93

1.551

MSE 334

km 3,8 -12,8

9.0

932

2000

Refuerzo 25mm

1.98

9.92

68.85

1.812

MAN 203

km 185 - 190

5.0

1248

2000

Sellado único

1.72

1.90

70.75

1.862

MAN 243

km 0 -21

21.0

1009

2000

Refuerzo 25mm

1.55

23.15

93.90

2.471

MTS 549

km 0 -1,0

1.0

2438

2000

Refuerzo 25mm

1.37

1.10

95.00

2.500

MSC 142

km 12,5 -20

7.5

942

2000

Sellado único

0.98

3.04

98.04

2.580

MSW 131

km 10 -16,5

6.5

428

2000

Refuerzo 25mm

0.92

7.72

105.76

2.783

MSW 905

km 128 -170

42.0

717

2000

Sellado único

0.92

15.96

121.73

3.203

MSW 901

km 180 -330

60.0

1623

2001

Refuerzo 25mm

3.16

66.15

187.88

4.944

MSV 537

km 43 -45

2.0

937

2001

Refuerzo 25mm

1.42

2.21

190.08

5.002 …Continúa


36


HDM-4:

Programa de obras con restricciones

Nombre del estudio: Programa de inversiones en carreteras a 3 años en la Provincia Occidental Presupuesto disponible:


Id de carretera

Tramo

Longitud (km)


IMD

Año


VAN/C

300 millones (2000 – 2002)



MSC 131

km 16,5 -26

9.5

2253

2002

Refuerzo 25mm

4.91

11.03

201.11

5.292

MSC 141

km 28 -49,5

21.5

2253

2002

Refuerzo 25mm

4.88

24.26

225.36

5.931

MSW 956

km 10 -75

30.0

1733

2002

Refuerzo 25mm

3.31

33.08

258.44

6.801

MSC 155

km 50 -55

5.0

1353

2002

Refuerzo 25mm

2.61

5.51

263.95

6.946

MSW 938

km 3,2 -10

6.8

913

2002

Refuerzo 25mm

1.30

7.72

271.67

7.149

MSW 150

km 0,0 -16,5

16.5

800

2002

Refuerzo 25mm

0.99

18.74

290.41

7.642

MAN 214

km 90 -97,7

7.7

759

2002

Refuerzo 25mm

0.86

8.82

299.23

7.874

Este informe fue generado por la Versión 1.0 de HDM-4. Ni este informe ni la aplicación pueden ser distribuidos sin consentimiento previo.


37

APLICACIÓN DE ANÁLISIS DE PROYECTO

Apéndice C Aplicación Análisis del Proyecto HDM-4 C.1 Introducción La aplicación análisis de proyecto en HDM-4 se puede usar para realizar la tasación económica de una amplia gama de tipos de proyectos. Entre ellos se incluyen: 





Conservación periódica y rehabilitación ❏

Refuerzos

❏

Sellado

❏


Mejora ❏

Asfaltado de carreteras no pavimentadas

❏

Pavimentos de hormigón

❏

Firmes de solo mezclas bituminosas (full depth)

Construcción por etapas ❏







Construcción de tramos de carreteras secuencialmente

Construcción de nuevas carreteras ❏

Esquemas de variantes de carreteras

❏

Esquemas de desviación del tráfico

Ampliación de carreteras ❏

Doble sentido

❏

Adición de carriles

❏

Ampliación de carriles

Instalaciones para tráfico no motorizado ❏

Carriles de bicicleta

❏

Separación de carriles

Se debe tener en cuenta que la lista anterior no es exhaustiva.

C.2 Aplicación de HDM-4 El objetivo de una aplicación en el ámbito de proyecto es determinar las mejores alternativas técnicas y económicas para cada tramo de carretera. El procedimiento HDM-4 necesario para realizar una aplicación de proyecto comprende lo siguiente: 

Especificar las características de los tramos de carretera usando el gestor Redes de carreteras.


38

APLICACIÓN DE ANÁLISIS DE PROYECTO 

Definir las características del parque de vehículos que usan los tramos de carreteras.



Especificar tasas de crecimiento del tráfico.



Especificar la conservación y mejoras que se realizarán, así como los costes unitarios.





Ejecutar la aplicación Análisis del proyecto HDM-4 para determinar los beneficios económicos. Revisar los informes de los análisis realizados.

C.3 Salida El HDM-4 produce varios informes resumen detallados. Son los siguientes: 



Deterioro del firme y obras ❏

Resumen de las condiciones anuales del firme

❏

Cantidad de obras

❏

Detalles de los costes anuales de obras

❏

Programa de obras

Efectos para usuarios de la carretera ❏





Resumen de costes de usuarios (operación de vehículos, tiempo de viajes y accidentes).

❏

Detalles de intensidad de tráfico

❏

Velocidades de viaje medias

❏

Relaciones entre intensidad de tráfico y capacidad

Efectos medioambientales ❏

Emisiones de vehículos

❏

Consumo de energía

Resultados de análisis económicos ❏

Flujos anuales de costes

❏

Recursos generados descontados

❏

Valores Actuales Netos (VAN)

❏

Tasa de rentabilidad económica interna (TIR)

❏

Relación entre beneficio y coste (BCR)

❏

Beneficios del primer año (FYB)

C.4 Ejemplo de proyecto 1 – Mejora de una carretera de grava C.4.1 Descripción del proyecto Este ejemplo presenta el análisis económico de un proyecto de mejora de una carretera de grava existente a un firme estándar. La carretera existente tiene 50 km de longitud y pasa a través de una variada topografía. Para propósitos de análisis, tres tramos, basados en Visión general de HDM-4 Versión 1.0

39


geometría, estado del firme y volumen de tráfico, pueden representar la carretera. Los datos de tráfico y condiciones están disponibles de estudios realizados en 1999. El espesor de la grava en 1999 era de 150 mm. El propósito del análisis es evaluar los beneficios económicos resultantes de la inversión propuesta. Esto difiere de un análisis financiero, más relacionada con los métodos de financiación de un proyecto y su rentabilidad financiera. La viabilidad económica del proyecto se evalúa por comparación con una alternativa de proyecto base (es decir, sin alternativa de proyecto). Las alternativas del proyecto son: 

Sin proyecto

Conservar la carretera de grava existente. 

Con proyecto

Conservar la carretera de grava existente antes de mejorarla con un firme bituminoso, seguido de la conservación de ese firme.

C.4.2 Resultados del proyecto El informe Resumen del análisis económico (por Proyecto) en HDM-4 proporciona un resumen de costes, Valor actual neto (VAN) y Tasa de rentabilidad interna (TIR) de la alternativa al proyecto. En el informe Resumen del análisis económico (por Tramo), los detalles de coste y VAN se presentan por tramo de carretera. Para este proyecto, el VAN general que aparece en el informe es US$ 16.77 (millones). El desglose por tramo indica que los tres tramos dan un VAN positivo. El TIR del proyecto de carretera se calcula en 14,2%.

C.5 Ejemplo de proyecto 2 – Ampliación de una carretera pavimentada C.5.1 Descripción del proyecto Este proyecto presenta el análisis económico de ampliar el ancho de una carretera pavimentada. La carretera existente tiene 7 m de ancho, con una IMD de 15.000 vehículos en 1998. El transporte no motorizado contribuyó con 400 vehículos adicionales en 1998, la mayoría carros de tracción animal y bicicletas. El análisis asume que la conservación rutinaria del firme se lleva a cabo mediante intervenciones correctivas para todas las alternativas. Se consideran tres alternativas de ampliación: ampliación en 1m, ampliación en 3m y adición de dos carriles. La carretera en estudio está representada por un tramo – 10 km de longitud – y las diferentes propuestas de ampliación representan alternativas del proyecto. El período de análisis se define con el año 2000 como año de comienzo y con una duración de 20 años (es decir 2000 – 2019). Las alternativas al proyecto se resumen en la siguiente tabla:


40


Alternativa

Descripción

1

Esta es la alternativa mínima. La conservación rutinaria del firme se realiza cada año, según sea necesario, de acuerdo con el estado del firme. Además, se aplica un refuerzo de 50 mm cuando el nivel de Regularidad superficial alcanza 6 de IRI. O cuando las grietas estructurales afectan al 15% de la calzada.

2

Con esta alternativa, la carretera existente se amplía 1 m durante el período (2000-2001). El régimen de conservación de la Alternativa 1 (Rutina + refuerzo de 50 mm) se aplica a partir del 3er año (2002), de acuerdo con el estado del firme.

3

Con esta alternativa, la carretera existente se amplía 3 m durante el período (2000-2001). El régimen de conservación de la Alternativa 1 se aplica a partir del 3er año (2002), de acuerdo con el estado del firme

4

Con esta alternativa, la carretera existente se amplía añadiendo dos carriles durante el período (2000-2002). El régimen de conservación de la Alternativa 1 (Rutina + refuerzo de 50 mm) se realiza a partir del 4º año (2003), de acuerdo con el estado del firme.

C.5.2 Resultados del análisis El impacto de las alternativas de ampliación se puede evaluar examinando el informe Relación intensidad de tráfico-capacidad que tabula esa relación por período de tiempo y año natural (VCR) para cada alternativa del proyecto y tramo de carretera. El efecto de ampliar la carretera sobre las velocidades de los vehículos se demuestra en el informe Velocidad de los vehículos.

El Resumen del Análisis económico indica que las alternativas 3 y 4 producen un VAN positivo, mientras que la Alternativa 2 (ampliar sólo 1 m) produce un VAN negativo.

Alternativa

Ampliación

VAN (millones US$)

2

1m

-3.31

3

3m

+6.69

4

2 carriles

+12.18

C.6 Ejemplo de proyecto 3 – Construcción de una variante C.6.1 Descripción del proyecto Este ejemplo demuestra el análisis económico de un proyecto para construir una variante alrededor del centro de una ciudad. El objetivo es demostrar la construcción de un nuevo tramo de carretera y examinar los efectos que se producen en el desvío de tráfico. Los tramos de carretera incluidas en el proyecto se muestran esquemáticamente en la Figura C.1. Los tramos A, B, C y D representan la red de carreteras principales existente en el centro Visión general de HDM-4 Versión 1.0

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de una ciudad. El proyecto propuesto es la construcción de un desvío, representado por el tramo E, que tiene 10 km de longitud.

A B

C

D

E Leyenda:

Tramos de carretera existentes Variante propuesta (tramo E)

Figura C.1 Construcción de un nuevo desvío

C.6.2 Alternativas del proyecto Las cuatro alternativas del proyecto consideradas se definen a continuación y se resumen en la siguiente tabla: La Alternativa 1 representa los tramos de carretera existentes sin la variante. Las Alternativas 2, 3 y 4 incluyen la variante (representado por el tramo E), con el ancho de vía y firme que se describen a continuación. El período de análisis es de 20 años (desde 2000 a 2019).

Alternativa

Descripción

1

Esta alternativa representa la situación de caso base, sin la variante.

2

Construir Tramo E: Una carretera AMGB (mezcla de asfalto sobre base granulada) de dos carriles, con un período de construcción de dos años (2000-2001) y apertura en 2002.

3

Construir Tramo E: Una carretera AMGB de dos carriles anchos, con un período de construcción de tres años (2003-2003) y apertura en 2003.

4

Construir Tramo E: Una carretera AMGB de cuatro carriles, con un período de construcción de cuatro años (2004-2004) y apertura en 2004.

C.6.3 Desvío del tráfico La construcción del desvío (Tramo E) producirá una significativa redistribución del tráfico entre las carreteras existentes y la nueva. La tabla siguiente resumen el cambio esperado en el tráfico normal, una vez finalizada el nuevo tramo. Visión general de HDM-4 Versión 1.0

42


IMD (1998) antes del desvío

Tramo

Año de apertura de la variante IMD

A

10.000

10.000

B

4.000

4.000

C

6.000

1.000

D

8.000

3.000

E

N/a

5.000

C.6.4 Resultados El Resumen del Análisis económico indica que la construcción de la variante (Tramo E) sería viable en términos económicos. La alternativa más rentable sería un desvío de 2 carriles, según se resume en la siguiente tabla.

Alternativa

Opción de nuevo tramo

VAN (millones US$)

TIR (%)

2

2 carriles estándar

66.360

66.71

3

2 carriles anchos

60.355

52.25

4

4 carriles estándar

49.820

35.69


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hdm4 manual de análisis

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