104955 by UNIGIS América Latina

Master Thesis ǀ Tesis de Maestría submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc at/en

Interfaculty Department of Geoinformatics- Z_GIS Departamento de Geomática – Z_GIS University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg

MODELO DE EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS PARA LAS VÍAS URBANAS DE LA PARROQUIA SHELL DEL CANTÓN MERA PROVINCIA DE PASTAZA - ECUADOR. PAVEMENT EVALUATION MODEL FOR URBAN ROADS IN THE SHELL PARISH OF THE CANTON MERA PROVINCE OF PASTAZA - ECUADOR. by/por

LUIS DAVID BRAVO VALLE 11746382 A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS) Advisor ǀ Supervisor: Leonardo Zurita Arthos PhD

Quito - Ecuador, Septiembre 2021

COMPROMISO DE CIENCIA

Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal certifico y aseguro que mi tesis es completamente resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado en mi tesis y en todos los casos he indicado su origen.

Quito, 01 de septiembre de 2021 _________________________ Firma

DEDICATORIA

El superarse en el ámbito profesional siempre será un reto personal, pues junto a mi desde siempre han estado mis padres Luis Armando y Angélica Argentina, quienes me enseñaron a nunca rendirme en mis metas y han sabido educarme como un hombre de bien; a mi esposa mi novia de siempre Mayra Alejandra que me ha visto crecer profesionalmente y que hemos recorrido un gran camino, faltando por recorrer mucho más, y es así en este andar creamos dos hermosos hijos David Alejandro y Julián David. Es con este pequeño preámbulo que dedico mi tesis a cada uno de los entes antes mencionados que sin sus enseñanzas, apoyo y credibilidad no hubiere sido posible obtener tan anhelado título. Finalmente, y lo más importante agradecer a DIOS por la existencia y la sabiduría que ha dotado para poder conseguir un objetivo más en mi vida.

RESUMEN

La implementación de SIG puede tener una amplia capacidad, especialmente en una generación impulsada por la tecnología. Estos sistemas han demostrado ser ventajosos al encontrar soluciones a problemas complejos a través de mapas dinámicos, lo que se ha convertido en una clave vital para la toma de decisiones. En el presente estudio se tomará en cuenta a la ingeniería civil que, dentro de sus ramas, tiene el diseño y mantenimiento de vías; siendo permanente como en toda obra civil el mantenimiento para alargar la vida útil. Es por ello que se debe tener un plan de administración y mantenimiento de vías, siendo parte fundamental la seguridad de los usuarios. Sin embargo, las autoridades cantonales, provinciales y nacionales se enfrentan frecuentemente a la falta de presupuesto por lo cual contar con información oportunidad permite planificar de forma correcta la ejecución de obras. Cantonalmente y provincialmente es mucho más difícil efectuar un mantenimiento, al no poseer un sistema completo de gestión de pavimentos integrados a los SIG. Enfocándose en el Gobierno Autónomo Descentralizado del Cantón Mera, la presente investigación busca evaluar el estado de las vías en la parroquia Shell con el objetivo de mostrar las ventajas de integrar a los SIG los sistemas de gestión de pavimentos mediante la metodología de PCI, la cual permite evaluar las condiciones del pavimento asfáltico por medio de inspecciones visuales, con lo cual se puede tomar la decisión más acertada para el mantenimiento. El resultado de la presente investigación es la aplicación del índice de condición del pavimento (PCI) integrado con los SIG en dos vías principales del cantón Mera, donde se puede concluir que gran parte de las avenidas se encuentran en estado bueno lo cual influye en una duración en el tiempo con un correcto mantenimiento rutinario, además se encontró tramos en las vías con estado bueno y malo, las cuales deberían aplicarse un mantenimiento inmediato.

ABSTRACT

GIS implementation can be quite capacious, especially in a technology-driven generation. These systems have proven to be advantageous in finding solutions to complex problems through dynamic maps, which has become a vital key to decision making. In this study, civil engineering will be taken into account, which, within its branches, has the design and maintenance of roads; maintenance being permanent as in all civil works to extend the useful life. That is why a road management and maintenance plan must be in place, the safety of users being a fundamental part. However, the cantonal, provincial and national authorities frequently face lack of budget, which is why having timely information allows the correct planning of the execution of works. Cantonally and provincially, it is much more difficult to carry out maintenance, as it does not have a complete pavement management system integrated into GIS. Focusing on the Decentralized Autonomous Government of the Mera Canton, this research seeks to evaluate the state of the roads in the Shell parish in order to show the advantages of integrating pavement management systems to GIS through the PCI methodology, which allows to evaluate the conditions of the asphalt pavement by means of visual inspections, with which the best decision for maintenance can be made. The result of this research is the application of the pavement condition index (PCI) integrated with the GIS in two main roads of the Mera canton, where it can be concluded that a large part of the avenues are in good condition, which influences a duration in time with correct routine maintenance, in addition, sections were found on the roads with good and bad conditions, which should be immediately maintained.

Tabla de contenido 1.

INTRODUCCIÓN........................................................................................................ 14 1.1. ANTECENDENTES .................................................................................................. 14 1.2. OBJETIVO GENERAL............................................................................................... 15 1.3. OBJETIVOS ESPECIFICOS ....................................................................................... 15 1.4. PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN........................................................................... 15 1.5. HIPOTESIS .............................................................................................................. 15 1.6. JUSTIFICACION ...................................................................................................... 15 1.7. ALCANCE ............................................................................................................... 16

REVISION DE LITERATURA........................................................................................ 18 2.1. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 18 2.1.1.

IMPORTANCIA DE LA CONSERVACIÓN VIAL ................................................ 18

2.1.2.

SIG Y LOS SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN DE PAVIMENTOS ..................... 19

2.1.3.

MÉTODO DE EVALUACIÓN VIZIR ................................................................. 22

2.1.4.

ÍNDICE DE CONDICIÓN DE PAVIMENTO (PCI).............................................. 23

2.1.5.

ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO ................................................................... 23

2.1.6.

TIPO DE PAVIMENTOS ................................................................................. 25

2.1.7.

CAUSAS Y TIPOS DE FALLAS ......................................................................... 26

2.1.8.

PROCEDIMIENTO PARA LA EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS PCI .................. 41

2.2. CASOS DE ESTUDIO DE LA EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE GESTIÓN DE PAVIMENTOS BASADOS EN SIG........................................................................ 45

2.2.1.

PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE LA VÍA IZAMBA - PÍLLARO, PROVINCIA DE TUNGURAHUA - ECUADOR DESARROLLADO EN EL AÑO 2015 (ALVARADO ORTIZ Y FREILE BENAVIDES, 2015). ................................ 46

2.2.2.

SIG, UNA HERRAMIENTA PARA GESTIÓN DEL PAVIMENTO (HUSSEIN MOHAMMED, 2009). ................................................................................... 46

2.2.3.

CASO DE ESTUDIO- CORYDON, IOWA (MSA,2019). .................................... 47

2.2.4.

DEPARTAMENTO DE TRANSPORTE DE NEW HAMPSHIRE, ESTADOS UNIDOS. ....................................................................................................... 49

2.2.5.

APLICACIÓN DEL SIG COMO HERRAMIENTA DE SOPORTE PARA LA SELECCIÓN DE ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO DE PAVIMENTOS ....... 50

2.2.6.

EVALUACIÓN DE LA METODOLOGÍA PCI COMO HERRAMIENTA PARA LA TOMA DE DECISIONES EN LAS INTERVENCIONES A REALIZAR EN PAVIMENTOS FLEXIBLES .............................................................................. 51

METODOLOGÍA ........................................................................................................ 53 3.1. FLUJOGRAMA ........................................................................................................ 53 3.2. ÁREA DE ESTUDIO ................................................................................................. 55 3.3. JUSTIFICACIÓN DE LA METODOLOGIA .................................................................. 57 3.4. FASES DE LA METODOLOGÍA ................................................................................ 57 3.4.1.

IDENTIFICAR TRAMOS ................................................................................. 57

3.4.2.

UNIDADES DE MUESTREO ........................................................................... 59

3.4.3.

INSPECCIONES ............................................................................................. 63

3.4.4.

CALCULO DEL PCI ......................................................................................... 64

3.4.5.

GENERACIÓN DE LA GEODATABASE ............................................................ 68

3.4.6.

ANÁLISIS GEOGRÁFICO ................................................................................ 68

3.4.7.

MAPAS ......................................................................................................... 68

RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS .............................................................. 69 4.1. OPERACIONES DE MANTENIMIENTO RECOMENDADO ........................................ 77 4.2. ANÁLISIS DE PROPUESTAS DE INTERVENCIÓN ..................................................... 78 4.3. CÁLCULO DE CANTIDADES. ................................................................................... 81 4.4. ANÁLISIS DE RESULTADOS PCI CON OTROS PROYECTOS SIMILARES ENFOCADOS ..................................................................................................... 84 4.4.1.

ANÁLISIS DE APLICABILIDAD DEL MODELO PCI ............................................ 86

4.4.2.

DETERMINACIÓN DE PCI .............................................................................. 86

4.4.3.

INTEGRACIÓN DEL SIG EN EL MANTENIMIENTO DE PAVIMENTOS ............. 87

CONCLUSIONES ........................................................................................................ 88

REFERENCIAS ........................................................................................................... 89

ANEXOS ................................................................................................................................. 94

ANEXO A: Fallas ................................................................................................................... 94 ANEXO B: Análisis de Precios ............................................................................................... 97 ANEXO C:............................................................................................................................ 103 Presupuesto Referencial .......................................................................................... 103

ANEXO D: Especificaciones Técnicas ................................................................................. 107 ANEXO E: Ábacos para Pavimentos Asfálticos Flexibles .................................................... 109 ANEXO F: Tabla Evaluación PCI .......................................................................................... 119

LISTA DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Ilustración de segmentación dinámica ......................................................... 20 Ilustración 2. Esquema funcional de Aplicación SIG ........................................................... 22 Ilustración 3. Estructura asfáltica ........................................................................................ 25 Ilustración 4. Piel de cocodrilo ............................................................................................ 27 Ilustración 5. Exudación ...................................................................................................... 28 Ilustración 6. Agrietamiento Severidad Nivel Medio .......................................................... 30 Ilustración 7. Abultamientos Nivel de severidad Medio ..................................................... 31 Ilustración 8. Corrugación Nivel de severidad Alto............................................................. 32 Ilustración 9. Depresiones................................................................................................... 33 Ilustración 10. Grietas de borde Nivel Medio ..................................................................... 34 Ilustración 11. Grietas de reflexión de juntas de losa de concreto. ................................... 35 Ilustración 12. Grietas Longitudinales y Transversales ....................................................... 37 Ilustración 13. Parcheo y acometidas de servicios públicos de severidad media .............. 38 Ilustración 14. Pulimento de Agregados ............................................................................. 39 Ilustración 15. Huecos Nivel de severidad Media. .............................................................. 40 Ilustración 16. Fórmula para determinar el muestreo ....................................................... 43 Ilustración 17. Fórmula para determinar el intervalo de muestreo ................................... 44 Ilustración 18. GIS Paviment ............................................................................................... 48

Ilustración 19. CIP Dashboard ............................................................................................. 49 Ilustración 20. Visor Geográfico de Condición de Pavimento ............................................ 50 Ilustración 21. Diagrama de Flujo. ...................................................................................... 54 Ilustración 22. Área de estudio ........................................................................................... 56 Ilustración 23. Avenidas intervenidas ................................................................................. 58 Ilustración 24. Área de Estudio. Av. 10 de noviembre........................................................ 60 Ilustración 25. Área de Estudio. Av. De las Cooperativas ................................................... 63 Ilustración 26. Formato Ficha PCI ....................................................................................... 64 Ilustración 27. Datos Obtenidos en Campo ....................................................................... 65 Ilustración 28: Abaco falla 1 Piel de Cocodrilo Cálculo del Valor Deducido sobre los ábacos de deducción ....................................................................................................................... 66 Ilustración 29. Abaco Cálculo valor deducido corregido sobre los ábacos de deducción. . 67 Ilustración 30. Rango de valores PCI ................................................................................... 69 Ilustración 31. Perfil PCI sección 1 Avenida 10 de noviembre ............................................ 71 Ilustración 32. Perfil PCI sección 2 Avenida 10 de noviembre ............................................ 73 Ilustración 33. Mapa PCI Av. 10 de noviembre ................................................................... 74 Ilustración 34. Perfil PCI en la Av. De las Cooperativas....................................................... 76 Ilustración 35. Mapa PCI Av. De las Cooperativas. ............................................................. 77

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Rangos de calificación del PCI................................................................................ 23 Tabla 2. Niveles de severidad. (Vásquez Varela, 2002) ....................................................... 39 Tabla 3. Tipo de Daños ........................................................................................................ 40 Tabla 4. Longitudes de unidades de muestreo (Vásquez Varela, 2002). ............................ 42 Tabla 5. Datos de la vía 10 de noviembre ........................................................................... 61 Tabla 6. Datos de la vía las Cooperativas ............................................................................ 61 Tabla 7. Datos cálculo de número mínimo de unidades .................................................... 61 Tabla 8. Iteraciones calculo CDV ......................................................................................... 67 Tabla 9. Valores PCI sección 1 Avenida 10 de noviembre................................................... 70 Tabla 10. Valores PCI sección 2 Avenida 10 de noviembre................................................. 72 Tabla 11. Valores PCI Av. De las Cooperativas .................................................................... 75 Tabla 12. Clasificación y Jerarquía del Mantenimiento en Vías Pavimentadas .................. 77 Tabla 13. Indicadores de mantenimiento según el rango del PCI ...................................... 79 Tabla 14. Recomendaciones de intervención correctiva en función al PCI ........................ 79 Tabla 15. Actividades de mantenimiento correctivo de las fallas encontradas en la Sección 1 Av. 10 de noviembre. ........................................................................................................ 80 Tabla 16. Actividades de mantenimiento correctivo de las fallas encontradas en la Sección 2 Av. 10 de noviembre ......................................................................................................... 80 Tabla 17. Actividades de mantenimiento correctivo de las fallas encontradas en la Sección 2 Av. De las Cooperativas .................................................................................................... 81 Tabla 18. Cantidades en la Sección 1 Av. 10 de noviembre ................................................ 82 Tabla 19. Cantidades en la Sección 2 en la Av. 10 de noviembre ....................................... 83 Tabla 20. Cantidades en la Av. Las Cooperativas ................................................................ 84

Tabla 21. Presupuesto referencial .................................................................................... 103 Tabla 22. Especificaciones técnicas Parche (menor) con mezcla asfáltica caliente ......... 107 Tabla 23 Especificaciones técnicas Clean and Seal (sello de fisuras) ................................ 107 Tabla 24 Especificaciones técnicas Slurry Seal (Capa de Sello Asfaltico) .......................... 108

GLOSARIO ASTM: American Society for Testing and Materials GAD: Gobierno Autónomo Descentralizado PAG: Página PIB: Producto Interno Bruto PCI: Pavement Condition Index PMS: Pavement Management Systems SENPLADES: Secretaria Nacional de Planificación y Desarrollo SIG: Sistema de Información Geográfico.

1. INTRODUCCIÓN 1.1.

ANTECENDENTES

La vida útil de los pavimentos está ligada estrechamente a varios factores como son el diseño, el volumen de vehículos que transitan, el drenaje, el clima donde se encuentra las vías entre otros, la variación de alguno de estos factores o una combinación hace que se acorte el tiempo de vida de la vía. En el territorio ecuatoriano, el transporte terrestre tiene gran importancia debido a que consiste en el medio de comunicación entre los asentamientos humanos por lo que el gobierno central ha realizado grandes mejoras en la red estatal e incluso se ha creado ciertas normativas y leyes en este sentido (SENPLADES, 2017). Además, en las normativas implementadas por el gobierno nacional, se indica que los gobiernos provinciales y cantonales al haber realizado altas inversiones en movilidad, les corresponde implementar mecanismos que permitan su sostenibilidad en el tiempo (SENPLADES, 2017). La parroquia Shell del cantón Mera está ubicada al Oeste de la Provincia de Pastaza Ecuador con una población de 11,861 habitantes hasta el 2010, cuenta con tres parroquias que son: Mera, Shell y Madre Tierra (Mera, 2020). En las conclusiones del Informe de Obras Públicas del Gobierno Autónomo Descentralizado (GAD) Municipal del Cantón Mera, se indica que no se realizan de una manera efectiva los mantenimientos correctivos y preventivos, por lo se debería invertir más recursos humanos y económicos en el mantenimiento de las vías del cantón (Malucin, 2015). Por lo tanto, se deja en evidencia que no poseen una evaluación correcta de las vías lo cual también se puede observar en las principales vías de la parroquia Shell, las cuales, bajo una inspección ligera, presentan una serie de fisuras, grietas causado por diferentes factores. La parroquia Shell no posee un inventario de estado vial ni mucho menos un índice Pavement Condition Index (PCI) de sus vías, lo que deja al descubierto conclusiones fuertes al momento de crear informes de obras como el expuesto anteriormente.

1.2.

OBJETIVO GENERAL

Determinar la calidad de pavimentos y su integración con los SIG para la vía 10 de noviembre y vía De las cooperativas en la Parroquia Shell del cantón Mera provincia de Pastaza - Ecuador.

1.3.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

▪

Identificar los tipos de fallas existentes en cada una de las vías.

▪

Determinar el índice de Condición del Pavimento (PCI).

▪

Recomendar el tipo de tratamiento a aplicar en el pavimento.

▪

Integrar los SIG a la evaluación de pavimentos.

1.4.

PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN

¿Cuáles serán los tipos de fallas existentes en las vías de estudio? ¿Cuál será el Índice de Condición de Pavimento en las vías de estudio? ¿Qué tipo de tratamiento se deberá aplicar en el pavimento y cuál será el costo de dicho mantenimiento? ¿Cómo se podría integrar los SIG a la evaluación de pavimentos?

1.5.

HIPOTESIS

La evaluación de pavimentos permite conocer la condición estructural actual de pavimentos en las vías urbanas de la parroquia urbana Shell.

1.6.

JUSTIFICACION

La revisión previa a la investigación determinó que no se cuenta con un análisis detallado de las afectaciones, por lo que no se puede planificar ni obtener un informe de daños en las vías y por consiguiente las inversiones económicas pueden ser muy altas, es por ello que se determina la necesidad de realizar el presente trabajo de investigación ya que permitirá al personal de mantenimiento tener un estudio previo de las diferentes daños que se encuentran en las vías de la parroquia Shell, lo cual ha sido expuesto en el informe de Obras Publicas del cantón Mera (Mera, 2020).

Tener disponible un inventario vial georreferenciado con el estado del pavimento y la ubicación de los diferentes daños permitirá realizar planificaciones periódicas y de igual obtener las recomendaciones para reparar los daños encontrados, así como un presupuesto aproximado será de gran utilidad para el departamento de Obras Públicas. La parroquia Shell es la más concurrida del cantón y se puede observar que, en su avenida principal, presenta deterioros de igual forma en otras calles de la parroquia por lo que es vital realizar una evaluación del pavimento y se pueda tomar acciones correctas de mantenimiento. En algunas calles se puede conocer que se ha realizado reparaciones, pero al no tener una evaluación correcta del pavimento se podría indicar que las reparaciones carecen de un sustento técnico y por consiguiente un gasto económico repetitivo, más que una solución definitiva por lo que se realizará la evaluación de pavimentos de dos vías principales de la parroquia Shell del Cantón Mera las cuales son: la vía 10 de noviembre y la vía de las Cooperativas. También se puede indicar que los sistemas de gestión de pavimentos basados en SIG permiten la optimización de costos priorizando los recursos en una red vial (Silva-Balaguer, Daza-Leguizamón y Lopez-Valiente, 2019).

1.7.

ALCANCE

El presente trabajo es de gran importancia para la sustentabilidad de la economía de la parroquia Shell del Cantón Mera por lo que se aplicará la metodología que permita conocer el Índice de Condición de Pavimento de las vías permitiendo planificar y asignar recursos para realizar mantenimientos preventivos y correctivos. Luego de la evaluación permitirá que las áreas responsables del mantenimiento vial tomen acción en reparar los daños actuales, y así poder alargar el tiempo de vida útil de las vías, lo que permitirá también mejorar el tránsito de vehículos de la zona y los vehículos que se encuentren de visita. Las fuertes inversiones económicas en la infraestructura vial realizadas por el GAD Municipal del Cantón Mera también forman parte para crear un modelo de gestión óptima

que permita que las inversiones realizadas perduren por más tiempo y que los habitantes de la zona se beneficien de los trabajos realizados en el inventario vial. La tecnología puede jugar un rol muy importante en la evaluación de pavimentos proporcionando nuevas formas para gestionar y reportar los daños suscitados en las vías a las que tradicionalmente se han manejado. El objetivo de la evaluación de pavimentos, es alargar el tiempo de vida útil de la infraestructura vial, con los sistemas de información geográfica y con datos históricos se podrá visualizar patrones y tendencias de incidencias de mantenimiento recurrente en ciertos puntos, lo que será de gran importancia para determinar la causa del deterioro del pavimento de las vías y tomar decisiones importantes para mitigar esos problemas. Mediante mapas se puede conocer la condición estructural del pavimento, es decir se puede visualizar mediante un cuadro de mando los tipos de deterioros de la vía. Otro punto clave está en la realización de los mantenimientos rutinarios ya que se podrá visualizar las zonas que requieren atención. A través de la aplicación del Método PCI se realizará la evaluación de las vías principales que posteriormente será mostrado sobre mapas para identificar las fallas según la severidad y posteriormente ser la base para la generación de un Sistema de Gestión de Pavimentos robusto que permita reducir los costos en mantenimiento de las vías (Ahmad y Salih Firincioglu, 2019). La presente investigación podrá ser tomada como punto de inicio para la evaluación de más vías dentro del GAD Municipal del Cantón Mera, de esta forma empezar a apoyarse de los sistemas de información geográfica para la integración de la gestión de pavimentos, permitiendo mejorar la calidad y eficiencia de la superficie de las vías y reducir el mantenimiento correctivo (Hafizyar y Mosaberpanah, 2018). Finalmente, como resultados de la investigación se espera realizar la evaluación mediante la metodología PCI de una extensión de 2.5 Km aproximadamente de largo en dos vías principales llamadas 10 de noviembre y de las Cooperativas, para posteriormente integrarlo en una geodatabase y generar mapas de los resultados con escalas de 1:1,000.

2. REVISION DE LITERATURA 2.1.

MARCO TEÓRICO

2.1.1. IMPORTANCIA DE LA CONSERVACIÓN VIAL El objetivo de la conservación vial es mantener las vías en buen estado para evitar sobrecostos de operación que pueden llegar a porcentajes de 1% y 3% de producto interno bruto (PIB) cada año (Bull, 2020). Esto tiene origen en que se realiza mantenimientos correctivos de vías en malas condiciones que aparentemente se están ahorrando pero que está causando un gasto adicional en los usuarios es así que se puede decir que $1 dólar ahorrado en el mantenimiento cuesta $3 más en operación vehicular para los usuarios (Bull, 2020). Para ello muchos países se apoyan de los sistemas de gestión de pavimento por sus siglas en inglés PMS, la cual es una herramienta de apoyo para mejorar la calidad y eficiencia de las vías a través de un procedimiento internacional que ayuda a enfocarse en cada sección de la vía que requiere poner atención. Para ello se divide en dos partes, la primera es una falla funcional que se encarga de validar grietas y mala calidad del pavimento, la segunda es las fallas estructurales que son los daños graves es decir rupturas en una o dos capas del pavimento y que por consiguiente sea imposible el paso de vehículos. En el Ecuador, el Concejo Nacional de Competencias ha desarrollado una guía para la planificación, construcción y el mantenimiento de la viabilidad que deben aplicar los GAD parroquiales rurales el cual se enfoca en aspectos importantes como la clasificación de las vías, el mantenimiento y como obtener un diagnóstico vial, todo ello basado en la realidad vial interna del país. En la sección de diagnóstico indica que el primer paso para conocer el estado vial es recopilar la información vial a la cual se ha denominado Inventario vial con el objetivos de conocer el estado actual de una forma precisa obviamente con el objetivo de saber que vías requieren un mantenimiento para realizar una acción coordinada con los municipios correspondientes, adicionalmente indica que permitirá conocer a las poblaciones que

mejorarán sus condiciones de acceso y también sus actividades económicas (Alvarado Ortiz y Freile Benavidez, 2015). Algunos de los elementos que indica la guía que son necesarios para generar el mantenimiento vial se listan a continuación (COMPETENCIAS, 2014): Datos generales de vía, Características el terreno, Tipo de rodamiento o calzada, etc.

2.1.2. SIG Y LOS SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN DE PAVIMENTOS Los Sistemas de Administración de Pavimentos han incrementado durante los 90´s, pero con el avance de la tecnología ha requerido que conviertan en más visuales y ahí es donde intersecan con los SIG permitiendo mantener estándares de calidad en la red vial (Ferreira, 2001). En la actualidad la adopción de SIG por parte de las autoridades públicas ha ido en aumento, debido a las ventajas como la edición flexible de la base de datos y la habilidad de desplegar los resultados de consultas, estadísticas, gráficos y condiciones de la red vial a través de simbología dinámica sobre un mapa (Parida, 2005). Entre las funciones de un sistema de administración de pavimentos corresponde a la priorización de los proyectos que deben ser atendidos en base a la severidad de los daños por lo que una metodología que permita evaluar la condición del pavimento debe ser de fácil aplicación (Thenoux, s.f). En la actualidad la mayoría de redes de carreteras ya se encuentran dentro de un SIG, permitiendo a los usuarios pronosticar diferentes propiedades en las redes viales, de lo cual se determina que la integración de SIG y los Sistemas de Gestión de pavimentos es muy beneficioso entre los cuales se puede destacar los siguientes: -

La inversión inicial de la implementación de un SIG y un Sistema de Gestión de Pavimentos es fuerte pero su recuperación es rápida.

La utilización de los SIG y los Sistemas de Gestión de Pavimentos da una gran ventaja en la gestión de redes de carreteras.

El uso de SIG se convierte en una poderosa herramienta visual.

Los costos de la implementación de un SIG para la gestión de pavimentos son mucho menores que el mantenimiento y rehabilitación de las vías (Ahmad y Salih Firincioglu, 2019).

Métodos SIG que facilitan la evaluación del pavimento La herramienta de segmentación dinámica facilita el proceso para preparar la información que será utilizada en campo para realizar la evaluación, en donde los atributos son segmentados dinámicamente o por una medida exacta, creando representaciones gráficas de la vía con sus propios atributos. Además, se puede indicar que las técnicas de segmentación tienen la capacidad de transformar una sola línea en varios segmentos dependiendo del tipo de segmentación utilizado, con lo cual se tiene varios segmentos con información propia, permitiendo al usuario visualizar y consultar la información por cada segmento. Estas capacidades propias de las aplicaciones SIG ahorran tiempo y esfuerzo. Estos procesos permiten usar métodos precisos para calcular las regiones y volúmenes de las vías para su respectivo mantenimiento y de igual formar dar prioridad a los segmentos que requieren acción inmediata (Alfar, 2016) como se puede observar en la Ilustración 1.

Ilustración 1. Ilustración de segmentación dinámica Fuente: Al-Swailmi y SAMA-M, (1998)

Métodos de SIG para la segmentación Se comentó en la sección anterior que las herramientas SIG tienen funciones para la segmentación de líneas, ESRI (2019) indica algunas funciones que permite la segmentación y las cuales se muestra a continuación: División de líneas manualmente. - Herramienta que permite realizar cortes de manera individual y puede dividir en dos partes una calle o en el caso de existir una intersección se puede utilizar la intersección para realizar la división de forma precisa. Dividir líneas en una distancia o un porcentaje especificados. – Con esta herramienta se puede dividir una vía seleccionada utilizando un valor especificado, creando una o varias entidades de acuerdo al valor ingresado y la longitud de la vía, adicionalmente se puede indicar la dirección en la que se va a realizar el corte. Dividir líneas en un mismo número de partes. – Permite dividir una línea en el mismo número de entidades nuevas. Dividir todas las líneas en intersecciones. - Esta función permite obtener nuevas entidades de acuerdo a los puntos de intersección con otras entidades para ello se tiene disponible la opción de planarizar líneas lo que permite que se divida en el punto y genere una nueva identidad. Dividir líneas en vértices o en puntos de la línea. – Permite dividir una línea en sus vértices con lo cual cada segmento se convierte en una nueva entidad, por otra parte, también se tiene la opción de dividir por puntos con los que interseque la línea o también se puede definir una tolerancia para puntos que se encuentran fuera de la línea. Aplicaciones de análisis espacial para gestión de pavimentos Las tecnologías de análisis especial son muy útiles debido a que se permite gestionar y soportar toda la información y los sistemas de administración de pavimentos con sus grandes cantidades de información, así como también soporta una amplia variedad de formatos de información geográfica. De igual forma los sistemas de información geográfica asisten en análisis en problemas de planeación y operación sobre la gestión de pavimento con funciones de mediciones, mapeo

dinámico, monitoreo y modelamiento de fenómenos espaciales permitiendo tomar decisiones pertinentes en cada proceso. Otra parte importante es que mientras el usuario realiza consultas, análisis entre varias capas de información en el SIG se genera nueva información de utilidad, sin mencionar que la integración con información Raster vuelve más poderosa la información y los análisis con los sistemas de información geográfico, generando una visualización sencilla del complejo modelo que es el sistema vial (Alfar, 2016, p. 58). En la Ilustración 2 se observa como la aplicación de los SIG en el Modelo PCI se adapta de forma natural, haciendo visible de forma clara los segmentos evaluados.

Ilustración 2. Esquema funcional de Aplicación SIG Fuente: Flintsch y Chen (2007)

Los SIG son un conjunto de herramientas que permite capturar información, analizar información e incluso modelar, haciendo una solución completa para administrar el mantenimiento de las vías (Flintsch y Chen, 2007).

2.1.3. MÉTODO DE EVALUACIÓN VIZIR Se menciona que es un sistema de aplicación fácil para determinar las fallas estructurales y funcionales y maneja una clasificación en solo dos categorías A y B. Degradaciones de Tipo A. - Enfocada en la condición estructural del pavimento en la que por falta de resistencia de la calzada se presentan deformaciones y agrietamientos que son los resultados de la fatiga del pavimento.

Degradaciones de Tipo B. - Están dadas por las deficiencias constructivas y las condiciones locales propias del tránsito, y son de tipo funcional (Cruz Arias y Palacios Ramirez, 2012).

2.1.4. ÍNDICE DE CONDICIÓN DE PAVIMENTO (PCI) Para la evaluación de condición estructural del pavimento está el método PCI, se constituye en la metodología más completa para la evaluación y calificación objetiva de pavimentos, flexibles y rígidos, dentro de los modelos de gestión vial disponibles en la actualidad. La metodología es de fácil implementación y no requiere de herramientas especializadas más allá de las que constituyen el sistema (Vásquez Varela, 2002). Entre las medidas que no se puede realizar con PCI es medir la rugosidad, deslizamiento o capacidad estructural, lo que si indica es la condición real de una vía (Gamboa Chicchón, 2009, p. 37). El índice de condición de pavimento es un valor numérico que se encuentra en el rango de 0 a 100 siendo 0 el valor para un pavimento en las peores condiciones y 100 en las mejores condiciones. Tabla 1. Rangos de calificación del PCI

Rango Clasificación 100 – 85

Excelente

84 – 70

Muy Bueno

69 – 55

Bueno

54 – 40

Regular

39 – 25

Malo

24 – 10

Muy Malo

9–0

Fallado

2.1.5. ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO Para realizar una evaluación correcta del pavimento es necesario conocer su estructura y composición para ello se observa que están conformadas por varias capas superpuestas de material pétreo de forma granulada, las mismas que son compactadas de acuerdo a un diseño propuesto.

Una función importante es la de evitar y transmitir adecuadamente los esfuerzos de las cargas repetitivas que produce los vehículos al circular por una vía. Para la conservación vial es necesario conocer la estructura con la que fue construida, esta información se encuentra en los informes de diseño y fiscalización, en donde se indicará si hubo algún cambio o novedad en la construcción de una vía, en el caso de no contar con estos informes se deberá realizar una calicata para conocer su estructura (Batallas, 2016). 2.1.5.1.

Capas que conforman el pavimento Batallas (2016) indica que existen cuatro capas que conforman el pavimento las cuales son detalladas a continuación: Sub-rasante. – Es el suelo natural o mejorado sobre el cual se construirá el pavimento, debe cumplir con dos características importantes que son: o El valor de soporte debe ser alto, con el objetivo que las capas de pavimento tengan un espesor mínimo y por consiguiente el costo sea menor. o Un movimiento vertical mínimo con el objetivo de evitar ondulaciones en la superficie. Sub-base. - Se refiere a la primera capa que va sobre el sub-rasante, la misma que se aplicada tanto para pavimentos rígidos y flexibles. Entre las funciones que tiene estas capas están las siguientes: o Absorber las cargas de tráfico. Similar a un amortiguador de movimientos o Tener el papel de drenaje de agua, con el objetivo que el agua no suba a las capas superiores y causen daño. o Utilizada como capa de rodadura temporal. o Minimizar los impactos de congelamiento. Base. - Esta capa es la más importante de la estructura debido a que se encargará de absorber la mayor parte de los esfuerzos que son causados por el paso de los vehículos así como también deberá absorber el agua que ha sobrepasado las capas anteriores con el objetivo de evitar que llegue a la capa principal, es por ello que se exige mejor calidad de los materiales que constituyen esta capa, entre las características que se revisa están la resistencia,

plasticidad, granulometría entre otros que harán de esta capa más sólida (Batallas, 2016). Capa de rodadura. – Es la capa final de la estructura del pavimento, puede ser asfáltica o puede ser de cemento hidráulico, sobre esta capa tendrá contacto directo los vehículos y los peatones por lo que será la primera en absorber los movimientos causados por el tráfico, así también siempre deberá mantener una estructura uniforme para la normal circulación, por lo generar esta capa tiene un grosor mayor o igual a 5 centímetros. Sello. – Sobre la capa de rodadura se coloca una mezcla bituminosa de asfalto para sellar todas las posibles filtraciones de agua. En la Ilustración 3 se muestra la estructura del pavimento con todas las capas descritas anteriormente.

Ilustración 3. Estructura asfáltica Fuente: (Civilneting, 2019)

2.1.6. TIPO DE PAVIMENTOS En 2008, Delatte indica que existe algunas categorías para la clasificación del pavimento entre las principales están las siguientes: Por el material que lo conforman:

•

Pavimentos con adoquines

•

Pavimentos de tierra

•

Pavimentos de piedra.

De acuerdo a la estructura y carga aplicadas en la superficie: •

Pavimentos de concreto asfaltico.

•

Pavimentos de concreto hidráulico.

Según las cargas aplicadas en el pavimento: •

Pavimentos Flexibles.

•

Pavimentos Rígidos.

•

Pavimentos Semirrígidos o semi flexibles.

En conclusión, se puede decir que existen diferentes tipos de pavimentos, sin embargo, presentan dos características principales: • Resisten cargas de tráfico a través de la flexión del concreto, es decir, controlan grietas. • Los pavimentos rígidos se contraen debido a efectos térmicos por lo cual esto debe ser tratado, es por esto que diferentes tipos de pavimentos utilizan juntas, acero de refuerzo o ambos (Álvarez, 2018).

2.1.7. CAUSAS Y TIPOS DE FALLAS Los factores que causan los daños en las vías son de tipo ambiental, de uso y por tiempos de vida útil, algunas causas generales son (Maylin, Urbáez y Corredor, 2009): -

Diseño deficiente es decir que no se contempló la cantidad de vehículos que transitarían por la vía.

Incremento de tránsito debido a que puede tornarse una vía principal de comercio.

Factores climáticos que por lo generar puede darse por lluvias excesivas.

Insuficiencias de estructuras de drenaje.

Falta de mantenimiento

Tipos de fallas en Pavimentos Flexibles:

Piel de cocodrilo a) Descripción. - Son grietas en el pavimento que se asemejan a la piel de cocodrilo las mismas que se encuentran interconectadas entre sí y son causadas por la fatiga de la capa de rodadura y pueden clasificarse según el nivel de severidad (Vásquez Varela, 2002). b) Niveles de severidad Severidad L (Low: Bajo). - Se trata de grietas finas y longitudinales que no están interconectadas. Severidad M (Medium: Medio). - Las grietas ya se encuentran más interconectadas y pueden estar ligeramente descascaradas. Severidad H (High: Alto). - En este nivel las grietas ya se encuentran claramente formadas, en algunos casos hasta pueden moverse por el transito constante (Vásquez Varela, 2002). c) Opciones de reparación de acuerdo a la severidad. Severidad L. - No se realiza nada, sello superficial, Sobrecarpeta. Severidad M. - Parcheo parcial o en toda la profundidad. Severidad H. - Parcheo parcial o Full Depth, Sobrecarpeta (Vásquez Varela, 2002). En la Ilustración 4 se puede observar una falla de tipo piel de cocodrilo.

Ilustración 4. Piel de cocodrilo Fuente: (Vásquez Varela, 2002)

Exudación a) Descripción. - Debido a un nivel excesivo de asfalto en la mezcla se presenta una película de material bituminoso en la vía. Ocurre cuando por altas temperaturas ambientales el asfalto llena los vacíos de la mezcla. Aparece como una superficie brillante, cristalina y que por lo general llega a ser pegajosa (Vásquez Varela, 2002). b) Niveles de Severidad Severidad L (Low-Bajo). - Tiene la particularidad de presentarse unas pocas veces al año y no se pega a los zapatos o a los vehículos. Severidad M (Medium-Medio). - Se presenta varias semanas y llega al punto que se pega a los zapatos o vehículos. Severidad H (High-Alto). - Es cuando ha ocurrido de forma amplia y el asfalto se pega a los zapatos o vehículos en cantidades considerables. c) Opciones de reparación de acuerdo a la severidad Severidad L. - No hay acciones a ejecutar. Severidad M. - Se aplica arena / agregados y compactación. Lavado. Severidad H. - Se aplica arena / agregados y compactación (precalentado si fuera necesario), Lavado (Vásquez Varela, 2002). En la Ilustración 5 se puede observar un ejemplo de exudación.

Ilustración 5. Exudación Fuente: Maylin et al. (2009)

Agrietamiento en bloque a) Descripción. - Se presenta grietas que por lo general son rectangulares y a diferencia de la falla Piel de cocodrilos se presenta en piezas rectangulares que van desde 0.30 cm a 3 m. Otra diferencia es que los agrietamientos en bloque no se presentan por carga vehicular (Vásquez Varela, 2002). b) Niveles de Severidad La severidad se calcula en base al ancho de la grieta por lo que se tiene los siguientes tipos: Severidad L (Low-Bajo). - Grieta sin relleno de ancho menos a 10.00mm. Severidad M (Medium-Medio). - Es cuando se presentan grietas sin relleno de ancho entre 10.0mm a 76.00mm. También se encuentra en este nivel las grietas que lleguen hasta 76mm de ancho y que estén rodeadas de grietas adyacentes. Severidad H (High-Alto). - Aquellas grietas que un ancho mayor a 76mm en la cual pocas pulgadas del pavimento alrededor de la misma están severamente fracturadas pag 12. c) Opciones de reparación de acuerdo a la severidad Severidad L. - Se realiza riego de sello. Severidad M. - Reciclado superficial. Escarificado en caliente y sobre-carpeta. Severidad H. - Reciclado superficial. Escarificado en caliente y sobre-carpeta (Maylin et al., 2009). En la Ilustración 6 se puede observar un ejemplo de falla de agrietamiento en bloque.

Ilustración 6. Agrietamiento Severidad Nivel Medio Fuente: Maylin et al. (2009)

Abultamiento a) Descripción. - Se presentan sobre la superficie de la vía como abultamientos hacia arriba, se diferencian de los desplazamientos debido a que estos últimos son causados por pavimentos inestables (Vásquez Varela, 2002). b) Niveles de Severidad Severidad L (Low-Bajo). - No tienen una consecuencia importante en la calidad de rodaje. Severidad M (Medium-Medio). - Producen un efecto medio en la calidad de rodaje. Severidad H (High-Alto). - La calidad de rodaje se ve muy afectada (Maylin et al. , 2009). c) Opciones de reparación de acuerdo a la severidad Severidad L. - No se realiza ninguna acción. Severidad M. - Se realiza reciclado en frío. Severidad H. - Se tiene varias opciones como son: reciclado en frío (fresado), parcheo profundo o parcial, sobrecarpeta (Vásquez Varela, 2002). En la Ilustración 7 se puede señalar un ejemplo de falla de abultamiento.

Ilustración 7. Abultamientos Nivel de severidad Medio Fuente: Maylin et al. (2009)

Corrugación a) Descripción También conocido como “lavadero” se presenta perpendiculares a la dirección del tránsito es el resultado de la acción del tránsito combinada con una carpeta o una base inestable (Vásquez Varela, 2002). b) Niveles de Severidad Severidad L (Low-Bajo). - Producen una calidad de tránsito de baja severidad. Severidad M (Medium-Medio). - Producen una calidad de tránsito de mediana severidad. Severidad H (High-Alto). - Producen una calidad de tránsito de alta severidad. c) Opciones de reparación de acuerdo a la severidad Severidad L. - No se realiza ninguna acción. Severidad M. - Reconstrucción. Severidad H. - Reconstrucción (Maylin et al., 2009). En la Ilustración 8 se puede observar un ejemplo de falla de corrugación.

Ilustración 8. Corrugación Nivel de severidad Alto. Fuente: Maylin et al. (2009)

Depresión a) Descripción Son áreas que se encuentran con niveles más bajos de la superficie completa, cuando las depresiones son leves se visualizan solo cuando llueve. Las depresiones son formadas por el asentamiento de la subrasante o por una construcción incorrecta (Vásquez Varela, 2002). b) Niveles de Severidad Los niveles de severidad se clasifican por la profundidad de la depresión. Severidad L (Low-Bajo). - Se encuentran en esta clasificación las depresiones cuya profundidad oscila entre 13 a 25mm. Severidad M (Medium-Medio). - Desde los 25 a 51mm. Severidad H (High-Alto). - Depresiones más de 51mm. c) Opciones de reparación de acuerdo a la severidad. Severidad L. - No se realiza ninguna acción. Severidad M y Severidad H. - Parcheo superficial, parcial o profundo. En la Ilustración 9 se puede ver un ejemplo de falla de depresión.

Ilustración 9. Depresiones Fuente: Maylin et al., (2009)

Grieta de Borde a) Descripción Son paralelas a la vía su daño se acelera debido a las cargas de tránsito y puede originarse por debilitamiento debido a condiciones climáticas. Se encuentra a una distancia entre 0.3 y 0.6 m (Vásquez Varela, 2002). b) Niveles de Severidad Severidad L (Low-Bajo). - Grieta de baja severidad sin disgregación. Severidad M (Medium-Medio). - Grieta de media severidad con algo de disgregación y rotura de los bordes. Severidad H (High-Alto). - Considerable rotura de borde y disgregación en las grietas (Maylin et al. , 2009). c) Opciones de reparación de acuerdo a la severidad. Severidad L. - No se realiza ninguna acción, sellado de grietas con ancho mayor a 3mm. Severidad M. - Se procede con sellado de grietas, parcheo parcial o profundo dependiendo el daño. Severidad H. - Se debe realizar el parcheo parcial o profundo. En la Ilustración 10 se puede observar la falla de grieta de borde.

Ilustración 10. Grietas de borde Nivel Medio Fuente: Maylin et al., (2009)

Grieta de reflexión de junta. Desnivel carril. a) Descripción Este tipo de daños suele producirse cuando se construye pavimentos asfálticos sobre pavimentos de cemento, es debido a que se mueven las losas de concreto. Cabe indicar que este daño no está relacionado con la carga vehicular, pero si pueden causar la rotura del concreto cerca de la grieta. Un término utilizado cuando el pavimento está fragmentado a largo de la grieta se denomina “se está descascarando” (Maylin et al., 2009). b) Niveles de Severidad Severidad L (Low-Bajo). - Para indicar que un daño está dentro del nivel L debe existir una de las siguientes condiciones: -

Grieta sin relleno de ancho menor que 10mm.

Grieta rellena de cualquier ancho.

Severidad M (Medium-Medio). - De igual forma debe existir al menos una de las dos condiciones siguientes: -

Grieta sin relleno de ancho entre 10 mm y 76mm.

Grieta sin relleno de cualquier ancho hasta 76mm rodeada de grietas adyacentes pequeñas.

Grieta rellena de cualquier ancho, rodeada de grietas adyacentes pequeñas.

Severidad H (High-Alto). - Debe haber algunas de las siguientes condiciones: -

Cualquier grieta rellena o no, rodeada de grietas aleatorias pequeñas de severidad media o alta.

Grieta sin relleno de más de 76mm de ancho.

Una grieta de cualquier ancho en la cual unas pocas pulgadas del pavimento alrededor de la misma están severamente fracturadas (Maylin et al., 2009).

c) Opciones de reparación de acuerdo a la severidad Severidad L. - Se debe realizar sellados para anchos superiores a 3mm. Severidad M. - Sellado de grietas. También se tiene la opción de parcheo de profundidad parcial. Severidad H. - Se tiene dos opciones: parcheo de profundidad parcial y reconstrucción de la junta (Maylin et al., 2009). En la Ilustración 11 se puede señalar una Grieta de reflexión de junta. Desnivel carril.

Ilustración 11. Grietas de reflexión de juntas de losa de concreto. Fuente: Maylin et al., (2009)

Grietas Longitudinales y transversales. a) Descripción. - Las grietas longitudinales se encuentran paralelas al eje del pavimento, entre las causas que originan estas grietas se tiene las siguientes:

Una junta de carril que ha sido construida con incorrectas cantidades de materiales en las mezclas.

También se puede dar con la contracción de la superficie de concreto asfáltico debido a las temperaturas bajas o al deterioro por los años del asfalto.

Otra causa es el agrietamiento bajo la capa base.

Las grietas transversales se caracterizan por encontrarse en ángulos casi rectos al eje vial, este tipo de daños no se encuentran asociados a la carga (Vásquez Varela, 2002). b) Niveles de Severidad Severidad L (Low-Bajo). - Puede darse por las siguientes condiciones: -

Grieta sin relleno de máximo 10mm.

Grieta rellena de cualquier ancho (con condición satisfactoria del material de sello).

Severidad M (Medium-Medio). - De acuerdo a una de las siguientes condiciones: -

Grieta sin relleno de ancho entre 10mm y 76mm.

Grieta sin relleno de hasta 76mm rodeada de grietas adyacentes pequeñas.

Grietas rellenas de cualquier ancho rodeadas de grietas adyacentes pequeñas.

Severidad H (High-Alto). - Puede darse por las siguientes condiciones -

Cualquier grieta rellena o no, rodeada de grietas adyacentes pequeñas de severidad media o alta.

Grieta sin relleno de más de 76mm de ancho.

Una grieta de cualquier ancho; el pavimento alrededor de la misma está severamente fracturado (Maylin et al., 2009).

c) Opciones de reparación de acuerdo a la severidad Severidad L. - Sellado de grietas de ancho mayor a 3mm. Severidad M. - Solamente se realizará el sellado de grietas. Severidad H. - Se tiene dos opciones: sellado de grietas, parcheo parcial. En la Ilustración 12 se puede observar una grieta longitudinal y transversal.

Ilustración 12. Grietas Longitudinales y Transversales Fuente: Maylin et al., (2009)

Parcheo y acometidas de servicios públicos a) Descripción. - Es el área de pavimento que ha sido remplazada con nuevo material para reparar el pavimento. Un parche se considera un daño sin importar que tan bien este realizado el trabajo bajo ningún caso será su comportamiento igual a la capa asfálticas original (Vásquez Varela, 2002). b) Niveles de Severidad Severidad L (Low-Bajo). - Se encuentra en buenas condiciones. Severidad M (Medium-Medio). - Está parcialmente deteriorado. Severidad H (High-Alto). - Está muy deteriorado o la calidad de transito califica como severidad alta. c) Opciones de reparación de acuerdo a la severidad Severidad L. - No requiere ninguna acción. Severidad M y Severidad H. - Se puede sustituir el parche. En la Ilustración 13 se observar una falla de Parcheo y acometidas de servicios públicos.

Ilustración 13. Parcheo y acometidas de servicios públicos de severidad media Fuente: Maylin et al., (2009)

Pulimento de agregados a) Descripción. - Una de las causas para este daño es la repetición de carga de tránsito cuando hay una capa de agregado y esta se vuelve suave causando que se pierda la adherencia de las llantas de los vehículos (Vásquez Varela, 2002). b) Niveles de Severidad No se define ningún nivel de severidad, pero el grado de pulimento deberá ser significativo antes de ser incluido en una evaluación de la condición y contabilizarlo como un defecto. c) Opciones de reparación de acuerdo a la severidad Para los tres tipos de severidad (Bajo, Medio y Alto). - Las acciones son las siguientes: -

No se hace nada.

Tratamiento superficial sobre-carpeta.

Fresado y sobre-carpeta.

En la Ilustración 14 se observa Pulimento de agregados.

Ilustración 14. Pulimento de Agregados Fuente: Maylin et al., (2009)

Huecos (Vásquez Varela, 2002). a) Descripción. - Son pequeñas depresiones sobre el pavimento que no sobrepasan los 0.90 m de diámetro. Las depresiones tienden a crecer por los efectos climáticos como son lluvias. Se originan cuando el tráfico arranca pequeños pedazos de la superficie del pavimento, también es la consecuencia de la piel de cocodrilo con severidad alta (Vásquez Varela, 2002). b) Niveles de Severidad Los niveles de severidad de diámetro menor a 762mm. Están basados en el siguiente cuadro. Tabla 2. Niveles de severidad. (Vásquez Varela, 2002)

Profundidad

Diámetro medio (mm)

máxima del hueco

102 a 203 mm

203 a 457 mm

457 a 762 mm

12.7 a 25.4mm

>25.4 a 50.8mm

>50.8mm

c) Opciones de reparación de acuerdo a la severidad Severidad L. - No se realiza ninguna acción. Severidad M. - Parcheo parcial o profundo. Severidad H. - Se debe realizar un parcheo profundo. En la ilustración 15 se visualiza huecos por severidad.

Ilustración 15. Huecos Nivel de severidad Media. Fuente: Manual Maestría en vías Terrestres Modulo III

Resumen de Fallas En la Tabla 3 se observa los tipos de daños utilizados en la metodología PCI para la evaluación de la vía con su respectivo número que será utilizado, en la hoja de inspección se tiene la descripción del daño y la respectiva medida base. Tabla 3. Tipo de Daños

TIPOS DE DAÑOS 1. Piel de cocodrilo (m2) 2. Exudación (m2) 3. Fisuras en bloque (m2) 4. Abultamientos y hundimientos (m) 5. Corrugación (m2) 6. Depresión (m2) 7. Fisura de borde (m) 8. Fisura de reflexión de junta (m)

9. Desnivel / carril / berma (m) 10. Fisuras longitudinales y transv. (m) 11. Parcheo (m2) 12. Pulimento de agregados (m2) 13. Huecos (cantidad) 14. Cruce de vía férrea (m2) 15. Ahuellamiento (m2) 16. Desplazamiento (m2) 17. Grieta parabólica (m2) 18. Hinchamiento (m2) 19. Desprendimiento de agregados (m2)

2.1.8. PROCEDIMIENTO PARA LA EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS PCI En lo que respecta a las herramientas utilizadas en la evaluación de pavimentos, hay diversos equipos de auscultación y diagnóstico. Es necesario distinguir aquellos de evaluación superficial de los estructurales (Albitres, 2010). Adicional se puede indicar que un método de evaluación es el “Procedimiento estándar para la inspección del índice de condición del pavimento en caminos y estacionamientos” (ASTM, 2004 pág. 81). Clasificación: El PCI de la sección de pavimento se determina en base a los valores del PCI determinados para cada una de las unidades de muestra (NORMA ASTM D 5340, 2005). Factores que afectan el comportamiento del pavimento Existen dos factores que afectan el comportamiento del pavimento de cierta vía durante todo su período de diseño, el tránsito y el clima (Arias, 2016). Unidades de muestreo: Se divide la vía en secciones o “unidades de muestreo”, cuyas dimensiones varían con el tipo de vía y de capa de rodadura (Moreno Ponce, 2018).

Existe dos tipos de unidades de muestreo uno para pavimento rígido y otro para pavimento flexible siendo este último el utilizado en esta investigación se detalla las consideraciones para determinar el número de unidades de muestreo. Para carretera con capa de rodadura asfáltica y su ancho no supere los 7.3m, el área de la unidad de muestreo debe estar en el rango de 230 +/-93 m2 con una longitud de máximo 31.5 m (Vásquez Varela, 2002) como se puede observar en la Tabla 4. Tabla 4. Longitudes de unidades de muestreo (Vásquez Varela, 2002).

Ancho de la calzada en metros

Longitud de la unidad de muestreo en metros.

5.0

5.5

41.8

6.0

38.3

6.5

35.4

7.3 (máximo)

31.5

Determinación de las Unidades de Muestreo Para la determinación de las unidades de muestreo se tiene dos circunstancias, primero cuando es una evaluación de una red se debe analizar si el número de unidades de muestreo es muy numeroso lo cual demande recursos y tiempo extenso se deberá realizar un proceso de muestreo. Cuando se aplique a una evaluación de un proyecto se indica que se debería inspeccionar todas las unidades en el caso de no ser posible evaluar todas las unidades se deberá buscar el número mínimo de unidades mediante una ecuación que será explicada más adelante en la sección Unidades de muestreo para la evaluación (Vásquez Varela, 2002). Muestra aleatoria Es la una unidad de muestra de la sección de pavimento seleccionada para la inspección utilizando técnicas aleatorias de muestreo como la tabla de número aleatorio o procedimiento sistemático aleatorio (NORMA ASTM D 5340, 2005).

Para determinar el estado de una carretera en muy pocas ocasiones se realiza en todos sus segmentos, debido a las limitaciones económicas y sin pensar en el tiempo empleado que tomaría la inspección de toda la carretera. Es así que en la evaluación de varias carreteras se ha determinado que la apreciación de unidades de inspección más pequeñas genera la información suficiente para representar el estado general del pavimento (Data transfer solutions llc, 2017). Unidades de muestreo para evaluación La determinación de las unidades de muestreo para la evaluación puede ser un problema cuando una carretera es demasiado extensa y tiene un número considerable de unidades de muestreo. Para ello, según Vásquez Varela (2002) se aplica un proceso de muestreo se sigue en la ilustración 16.

Ilustración 16. Fórmula para determinar el muestreo Fuente: (Vasquez Varela, 2002)

Donde: n: Número mínimo de unidades de muestreo a evaluar. N: Número total de unidades de muestreo en la sección. e: Error admisible en el estimado del PCI de la sección (e=5%). σ: Desviación estándar del PCI entre las unidades (Vásquez Varela, 2002). Ahora bien, que sucede cuando las unidades de muestreo son menores o igual a cinco unidades, el manual de Metodología PCI indica que se debe evaluar todas las unidades de muestreo (Vásquez Varela, 2002).

Intervalo de unidades de muestreo para inspección Una vez que se obtiene el número mínimo de unidades de muestreo a evaluar, el siguiente paso es seleccionar cuáles serán las unidades de muestreo que serán inspeccionadas en la carretera, para ello también se tiene una formula en el manual de PCI que se indica lo siguiente:

Ilustración 17. Fórmula para determinar el intervalo de muestreo Fuente: Vásquez Varela (2002)

Donde: i= Intervalo de muestreo, en el caso de decimales se debe redondear al entero inferior por ejemplo 4,7 se redondea a 4. N: Número total de muestras. n: Número mínimo de unidades a evaluar. Para el punto de partida se selecciona entre la unidad de muestreo y el intervalo obtenido, así, por ejemplo: Si por ejemplo el i = 3 la unidad inicial de muestreo para la inspección puede estar entre 1 y 3, las unidades de muestreo se identifican como S, (S+1), (S+2), etc. Ahora bien, si la primera unidad de muestreo es 2 la siguiente será 2+3=5; 5+3=8, etc (Vásquez Varela, 2002). Selección de Unidades de muestreo adicionales En la metodología PCI se ha considerado que hay un riesgo alto de no tomar en cuenta unidades en muy mal estado en el método de aleatorio, e incluso pueden quedar excluidas de forma inapropiada las unidades que presenten daños una vez como por ejemplo el cruce de una línea férrea.

Para solucionar este inconveniente se indica que se debe inspeccionar cualquier unidad con daños inusuales y se la deberá denominar como una “unidad adicional” en vez de “unidad representativa” como se lo haría normalmente.

Evaluación de la Condición Para la evaluación se indica que se debe seguir de manera correcta el procedimiento para obtener un índice acercado a la realidad. Para realizar la inspección se requiere los siguientes puntos (Vásquez Varela, 2002): -

Equipo. - Entre el equipo mínimo requerido se necesita un odómetro manual para medir las longitudes de los daños y sus respectivas áreas. También se requiere de una regla o una cinta métrica para establecer las profundidades de los ahuellamientos o depresiones. Y de forma obligatoria se requiere del Manual de daños con los formatos correspondientes.

Procedimiento. - En cada unidad inspeccionada se debe evaluar el tipo, la cantidad y la severidad del daño de acuerdo al manual de daños. Algo que se debe tomar en cuenta es conocer las definiciones y la medida de los daños. Para ello se tiene el formulario llamado “Hoja de información de exploración de la condición”. Otro aspecto importante es que por cada reglón en el formulario se debe registrar un daño.

Medidas de seguridad. - Al tratarse de un trabajo en la vía se debe contar con el equipo necesario para proteger al personal que realiza la inspección como son los dispositivos de señalización como puede ser conos de seguridad.

2.2.

CASOS DE ESTUDIO DE LA EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE GESTIÓN DE PAVIMENTOS BASADOS EN SIG

El aporte de los SIG a los sistemas de gestión de pavimentos ha cambiado la forma de como los administradores de las vías realizan el monitoreo, mantenimiento y la rehabilitación.

En las diferentes metodologías que se aplican para la gestión de las vías se enfocan en los siguientes aspectos: recolección de información, creación de base de datos espaciales, análisis y generación de mapas y la parte fundamental que es la presentación de la información (Silva-Balaguer et al., 2018).

2.2.1. PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE LA VÍA IZAMBA - PÍLLARO, PROVINCIA DE TUNGURAHUA - ECUADOR DESARROLLADO EN EL AÑO 2015 (ALVARADO ORTIZ Y FREILE BENAVIDES, 2015). En el trabajo de investigación para el programa de mantenimiento de la vía Izamba- Píllaro se utilizó como parte investigativa la evaluación de pavimentos por medio del Índice de Condición de Pavimentos mediante el cual le permitió al investigador especificar las fallas existentes y por consiguiente determinar que el mantenimiento preventivo es la mejor forma de prolongar la vida útil de la vía. Incluso ha podido establecer un presupuesto referencial para el mantenimiento de la vía. De igual forma se ha reflejado la importancia de los SIG para el proceso de identificar el punto inicial y final mediante coordenadas entre otras tareas propias del proceso. Entre los resultados que se han obtenido ha sido la aplicación del mortero asfáltico Slurry Seal para corregir las fallas para lo cual se requiere que los trabajos anteriores como son sello de fisuras y grietas sean correctamente realizados ya que de esto dependerá el comportamiento de Slurry Seal. Además, cuenta que es posible fortalecer y recubrir las capas de rodadura siempre y cuando se cuente con una estructura de pavimiento buena. También indica que la utilización del mortero asfáltico es el revestimiento con el fin de preservar la carpeta deteriorada y desgastada, producto del desgaste natural.

2.2.2. SIG, UNA HERRAMIENTA PARA GESTIÓN DEL PAVIMENTO (HUSSEIN MOHAMMED, 2009). En el proyecto se muestra la importancia de los SIG en los sistemas de gestión de pavimentos en cada uno de sus componentes.

También se menciona la importancia del componente de la evaluación de la condición de las vías existentes lo que permite sugerir el curso de las acciones a seguir para mejorar la calidad del pavimento de las vías. También muestra el rol importante de la tecnología del SIG en el mejoramiento de los Sistemas de Gestión de Pavimentos, de los resultados de evaluación obtenidos la muestra de forma gráfica en mapas dinámicos y con código de colores saliendo de lo convencional que son los datos tabulares. Al finalizar ha presentado las siguientes recomendaciones: La naturaleza espacial de los datos de transporte hace que los SIG sean una elección imprescindible sobre él cual implementar un Sistema de Administración de pavimentos. SIG ha probado ser una herramienta efectiva para la integración y administración, almacenamiento, mapeo y análisis de información de transporte. El despliegue de la información de forma gráfica es un método efectivo entre el sistema y el usuario. La integración de GIS-PMS sirve como un sistema de gestión de activos ya que las capacidades del SIG permiten absorber de forma natural los bienes como son el pavimento, red vial, red de servicios públicos, mobiliarios de carretera como son señales de tránsito y otros componentes del sistema vial.

2.2.3. CASO DE ESTUDIO- CORYDON, IOWA (MSA,2019). La integración de la comunidad para la evaluación de pavimentos y otras infraestructuras de servicios públicos mediante SIG es parte esencial de la ciudad de Corydon, en el Condado de IOWA, Estados Unidos. Entre las herramientas que tienen desarrolladas esta la Aplicación Móvil GIS Paviment usada para ejecutar inspecciones de Condición de pavimento y clasificaciones estandarizadas del pavimento como se puede observar en la Ilustración 18 parte de la aplicación GIS Paviment donde se puede mirar las vías por diferente simbología.

Ilustración 18. GIS Paviment Fuente: MSA, (2019)

Utilizando esta app se realizó una inspección visual del pavimento con fotografías las cuales fueron cargadas al sistema SIG para posteriormente emparejar con información de los sistemas y base de datos para permitirles realizar un seguimiento de las medidas adoptadas del estado actual de las calles y el resto de infraestructura de servicios básicos. Esta integración ha permitido conversaciones más reales entre el personal del municipio, los departamentos de servicios públicos y los ingenieros para determinar las prioridades de la comunidad y que proyectos deben ser ejecutados. Así también desarrolló un mapa para rastrear las fallas en del sistema vial contrastando con los registros de la ciudad y entrevistas personales para documentar los activos viales con problemas, así también se desarrolló mapas para rastrear proyectos de mejora previamente completados con lo cual se pudo completar el sistema PMS (MSA, 2019). También se indica que la mayoría solo piensa en el rol principal de los SIG que es la recolección de información, pero al final puede ayudar de varias maneras adicionales en

los municipios con su tarea de planificación es decir una vez que se tiene el mapa base se puede agregar información con capas de prácticamente todo lo que se desee inventariar, por ejemplo, lugares con fugas de agua, servicios públicos y más y todo ello consolidado en un Cuadro de mando como el de la ilustración 19:

Ilustración 19. CIP Dashboard Fuente: MSA, (2019)

2.2.4. DEPARTAMENTO DE TRANSPORTE DE NEW HAMPSHIRE, ESTADOS UNIDOS. El departamento de transporte evalúa la condición de pavimentos mediante vehículos de inspección de carreteras, las actualizaciones de las vías interestatales y las del Sistema Nacional de Carreteras son inspeccionadas cada año y otras rutas son evaluadas cada dos años (DOT, 2019). Se muestra a continuación en la Ilustración 20 un visor geográfico de condición de pavimento.

Ilustración 20. Visor Geográfico de Condición de Pavimento Fuente: DOT, (2019)

2.2.5. APLICACIÓN DEL SIG COMO HERRAMIENTA DE SOPORTE PARA LA SELECCIÓN DE ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO DE PAVIMENTOS El estudio que se realizó con 5 estudiantes de la Universidad de Tecnología de Minna en Nigeria en la cual se tomó como caso de estudio la red vial pavimentada de la Universidad de Illorin, tuvo como objetivos mapear toda la red de la universidad y evaluar la condición del pavimento para identificar de manera apropiada las vías que requieren de una atención inmediata. De lo cual se obtuvo los siguientes resultados: Se pudo obtener el inventario vial mapeado de las seis vías de la universidad con un total de 15.5 km de longitud. También se identificó de forma correcta los defectos en las vías que incluyen: depresiones rupturas longitudinales, ruptura de esquinas entre otras.

De igual forma se obtuvo la condición del pavimento en cada una de las secciones en las que se realizó el estudio. De lo cual concluye que el SIG ha sido una herramienta muy útil para administrar el mantenimiento de las vías, con la capacidad de ejecutar análisis y despliegue de información de forma visual que ha sido demostrado en caso de estudio (Adeleke et al., 2015).

2.2.6. EVALUACIÓN DE LA METODOLOGÍA PCI COMO HERRAMIENTA PARA LA TOMA DE DECISIONES EN LAS INTERVENCIONES A REALIZAR EN PAVIMENTOS FLEXIBLES En el 2002, Vásquez Varela manifiesta que hay dos etapas primordiales que se deben tomar en cuenta, en la primera etapa indica que con los valores levantados en campo se debe sumar todos los valores tanto por daño y por severidad de acuerdo a su unidad de medida para obtener el valor deducido de daño. En la segunda etapa indica que se debe realizar el cálculo del número máximo admisible de valores deducidos de acuerdo a dos tipos de casos: En el primer caso que los valores deducidos de la Etapa 1 son mayores a 2.0 se usa el valor total deducido y no el valor deducido corregido. En el segundo caso se debe ordenar de mayor a menor los valores deducidos de la primera etapa con el objetivo de determinar el número máximo de valores deducidos en base a fórmulas. Finalmente, en la etapa 3 se debe calcular el máximo valor deducido corregido, el cual se obtiene de un proceso iterativo con los valores deducidos mayores a 2.0. En el trabajo se aplicó los modelos de evaluación de pavimentos VIZIR y PCI de forma satisfactoria, de los resultados obtenidos son similares entre los métodos aplicados. Entre otras de las conclusiones se indica que las dos metodologías tienden a evaluar los mismos daños y que hay una diferencia en los rangos de severidad por lo que se indica que la metodología PCI es más detallada lo cual en algunos casos puede ser más costosa.

También se menciona que, para el método PCI, en la matriz de rehabilitación se puede establecer una estrategia basada en el tipo de tráfico y vida útil de la vía. Otro aspecto importante de los resultados indica que la metodología PCI da la opción de que no se aplique todas las secciones para la evaluación, lo cual es una ventaja ya que facilita la obtención del estado de pavimento con margen de error de +/- 5 permitiendo ahorrar recursos (Díaz Cárdenas, 2014). También se refiere que la metodología PCI recoge más daños que la metodología VIZIR y tiene el ejemplo de un caso de cruce de vía de ferrocarril la cual es atendida de forma separada.

3. METODOLOGÍA 3.1.

FLUJOGRAMA

La metodología aplicada para determinar la calidad de pavimientos en las vías principales de la parroquia Shell es la metodología PCI y en la Ilustración 21 se muestra los pasos que se aplicaron para identificar los tipos de fallas existentes en el área de estudio y por consiguiente recomendar tipos de tratamientos apropiados a cada falla, de igual forma también se muestra la integración con el SIG. El primer paso fue la identificación de los tramos de la vía y la obtención de información geográfica de las vías escogidas. El siguiente paso en cada vía seleccionada fue dividir en unidades de muestra para posteriormente seleccionar las unidades de muestreo, es decir las unidades que van a ser inspeccionadas. Una vez que las unidades de muestreo se encuentran listas el siguiente paso fue preparar la ficha de inspecciones y sus respectivas impresiones, así como también preparar el material de campo que permitirá tomar los datos en cada una de las vías. Luego con la ficha y los materiales de campo se procedió a realizar las inspecciones visuales en cada vía las cuales fueron identificadas de acuerdo a la clasificación de tipo de daños, registrando cada una de las fallas en la ficha de campo, las observaciones se realizaron en cada una de las secciones de muestreo seleccionadas. Posteriormente con las fichas llenas se procedió al trabajo de oficina, preparando la geodatabase con la información de las vías y la información de las fichas para proceder a realizar los cálculos de PCI. Finalmente, los resultados obtenidos se agregaron a los mapas de vías para de esta forma obtener una visualización del estado de la vía.

Ilustración 21. Diagrama de Flujo.

3.2.

ÁREA DE ESTUDIO

El área de estudio se encuentra en las vías de mayor tránsito de la parroquia Shell del Cantón Mera en la provincia de Pastaza (Ecuador) precisamente sobre la avenida 10 de Noviembre que tiene una longitud de 1.2 Km y sobre la avenida De las Cooperativas que tiene una longitud de 820 m las cuales forman las vías principales y que debido al alto tráfico de vehículos tienden a sufrir daño y desgaste del pavimento. El clima en la parroquia Shell, perteneciente al cantón Mera, tiene una temperatura promedio de 20°C, con una precipitación promedio de 4200.7 mm. Los meses más lluviosos son junio y julio y los meses más secos están entre agosto y septiembre (INAMHI, 2021). Relieve En la parte central del cantón Mera presenta una llanura o planicie donde se encuentra las parroquias de Mera, Shell y Madre Tierra también tiene una zona montañosa en la parte Noroccidental que forma parte de la Cordillera de los Andes. La Ilustración 22 muestra el área de estudio.

Ilustración 22. Área de estudio

3.3.

JUSTIFICACIÓN DE LA METODOLOGIA

La metodología VIZIR y PCI tienen una forma similar de clasificar los daños para su evaluación, llevando su diferencia principal en la medición de los grados de severidad, por lo que la Metodología PCI tiende a ser más precisa y estricta que la Metodología VIZIR (Díaz Cárdenas, 2014), además que en la última metodología podría resultar más costosa en algunos casos. Otra de las ventajas de la Metodología PCI es que se puede realizar la inspección de una muestra la cual es determinada por métodos estadísticos (Díaz Cárdenas, 2014). Se ha analizado y se tiene que la Metodología PCI es la óptima para poder, en un inicio, determinar las fallas existentes en cada vía y obtener el tipo de tratamiento a aplicar al pavimento para solucionar y dar mantenimiento inmediato a estas vías deterioradas por el uso continuo. PCI realiza su proceso identificando los tramos más afectados de la vía a estudiar, es decir observa directamente en sitio la problemática algo indispensable en todo aspecto, para con conocimiento de causa efectuar el trabajo en oficina calculando el PCI y dichos datos procesarlos para poder tener resultados y realizar el mantenimiento especifico a las vías. Por consiguiente, de los varios métodos de evaluación de la condición de pavimentos se ha seleccionado el Método PCI sobre VIZIR debido a que lo que se requiere es una evaluación real y que el margen de error es +/- 5% además lo que permite un ahorro de tiempo y recursos.

3.4.

FASES DE LA METODOLOGÍA

De acuerdo a la metodología aplicada se ha preparado la información es decir se ha recopilado la información de calles de la parroquia Shell de las cuales se ha seleccionado las vías de mayor tránsito en la parroquia debido a que en ellas se ha de evaluar y analizar los diferentes daños en el pavimento.

3.4.1. IDENTIFICAR TRAMOS Para eso, se ha tomado en cuenta las vías 10 de noviembre y la De las Cooperativas las cuales son las de mayor tránsito, de la vía 10 de noviembre se ha evaluado el tramo desde

el km 0 hasta el km 1+070 mientras que la Av. De las Cooperativas el tramo desde el km 0 al km 0+800 con lo cual ya se puede obtener el valor PCI de la vía como se puede observar en la Ilustración 23.

Ilustración 23. Avenidas intervenidas

Una vez realizadas las inspecciones de campo y recopilados los datos necesarios es importante realizar los cálculos para determinar el valor de PCI con lo que se llevará a una geodatabase para posteriormente realizar un análisis de acuerdo al estado de la vía lo que permitirá tener un panorama amplio para evaluar el estado de la vía, y por consiguiente seguir agregando información de más vías con el modelo y metodología PCI aplicados en esta investigación e incluso se pueda realizar un seguimiento del mantenimiento en cada una de las vías de tal forma que se puede contar con un SIG aplicado a la gestión de pavimentos.

3.4.2. UNIDADES DE MUESTREO Para cada una de las vías seleccionadas se preparó las unidades utilizando el software de ArcGIS para el corte de las vías de acuerdo a lo que se ha indicado por la metodología teniendo así los cortes cada 31.5 metros en lo cual no debe superar los 230 m² de área de la unidad de muestreo. Se tomó como primer caso la av. 10 de noviembre para realizar la división de cada tramo en secciones y posteriormente en unidades de muestra ya que es la de mayor longitud, adicionalmente en campo se señalizará con el objetivo de localizar fácilmente cada unidad de muestra. En la Ilustración 24 se puede observar la ubicación de la av. 10 de noviembre.

Ilustración 24. Área de Estudio. Av. 10 de noviembre

A realizar el proceso de división se generó 10 unidades de estudio y según la Metodología PCI si el número de secciones supera las 5 unidades se puede generar unidades de muestreo aleatoria, lo cual fue aplicado en este caso. Determinación de las Unidades de Muestreo Tabla 5. Datos de la vía 10 de noviembre

Detalle: Longitud total de la vía desde el km 0+000 al km 1+070 Longitud sección 1 desde el km 0+000 al km 0+240 Longitud sección 2 desde el km 0+240 al km 1+020 Longitud de unidades de muestreo sección 1 y sección 2 Ancho de Calzada sección 1 Ancho de Calzada sección 2

Longitud 1060m (m) 240m 820m 20m 7.20m 14.40m

Tabla 6. Datos de la vía las Cooperativas

Detalle: Longitud total de la vía desde el km 0+000 al km 0+700 Longitud sección 1 desde el km 0+000 al km 0+700 Longitud de unidades de muestreo sección 1 Ancho de Calzada sección 1

Longitud 700m (m) 700m 20m 14.60m

Las tablas 5 y 6 se refieren a los datos tomados en cada una de las vías como muestreo para el inicio de los trabajos, al ser parte de la metodología PCI. De la tabla 5 se obtiene los datos a utilizar en la siguiente fórmula. Número total de unidades de muestreo en la sección del pavimento. N=

Longitud Total de seccion 1 820m = = 41 unidades Longitud total de la muestra 20m

Número mínimo de unidades de muestreo a evaluar. La tabla 7 a continuación indica el error admisible estimativo del PCI y su desviación estándar, de acuerdo a la metodología PCI. Tabla 7. Datos cálculo de número mínimo de unidades

Detalle: Error admisible en el estimativo del PCI de la sección Desviación estándar del PCI entre las unidades.

Valor 5% 10

N x σ2 e2

2 ( ) 4 x N−1 + σ

41 x 102 52

2 ( ) 4 x 41 − 1 + 10

4100 = 11.71 ≈ 12 UNIDADES 350

Donde: n = es el número de unidades de muestreo a evaluar. N= es el número total de unidades de muestra el en la sección de pavimento. e= Error admisible en el estimativo del PCI de la sección (por lo general es de 5%). σ = Es la desviación estándar del PCI entre sus unidades. Cuando no se conoce se asumen un valor de 10 (Vásquez Varela, 2002). De lo antes realizado fue tan solo reemplazar el valor N ya calculado 41, y los otros datos ya suministrados como e y σ, que son 5 y 10 respectivamente.

Intervalo de muestreo i=

Total de muestras 40 = = 3.33 ≈ 3 UNIDADES Muestras minimas a evaluar 12

Donde: Total de muestras= número total de unidades de muestreo disponible. Muestras mínimas a evaluar= es el número mínimo de unidades a evaluar. i= es el intervalo de muestreo, se redondea al número entero inferior (Por ejm. 5.7 se redondea a 5).

Igual proceso se realizó para la av. De las cooperativas en la cual se evidencia una sola sección por sus características geométricas. En la Ilustración 25 se puede observar la ubicación de la av. De las cooperativas en la cual el rango de inspección está desde el km 0 al km 700.

Ilustración 25. Área de Estudio. Av. De las Cooperativas

3.4.3. INSPECCIONES Para realizar las inspecciones se requiere de una ficha con la información base que permita registrar fácilmente los daños encontrados en cada unidad de muestra, así como también permita la identificación correcta de cada tramo estos campos se los puede observar en la Ilustración 26. Una sección muy importante de la ficha que debe estar considerado siempre es Tipo de daños ya que facilita conocer los daños existentes según la Metodología PCI.

INDICE DE CONDICIÓN DE PAVIMENTO NOMBRE DE LA VIA : TRAMO

ESQUEMA :

SECCION DEL TRAMO : UNIDAD DE MUESTRA :

ABCSISA INICIAL :

AREA DE LA MUESTRA:

ABCSISA FINAL

TIPO DE DAÑOS 1.- Piel de cocodrilo

(m2) 6.- Depresiones

2.- Exudación

(m2) 7.- Fisuras de borde

3.- Fisuras en bloque

(m2) 8.- Fisuras de reflexión de junta(m)13.- Huecos

4.- Elevaciones, hundimientos 5.- Corrugaciones

DAÑO

(m2) 11.- Parcheo

(m) 9.- Desnivel / carril / berma (m2) 10.- Fisuras long. y transv.

SEVERIDAD

(m2) 16- Desplazamiento

(m) 12.- Pulimento de agregados (m2) 17.- Grietas parabólica (cantidad) 18.- Hinchamiento

(m2) (m2) (m2)

(m) 14.- Cruce de via ferrea

(m2) 19.- Desprendimiento de agregados (m2)

(m) 15.- Ahuellamiento

(m2)

CANTIDAD

TOTAL

DENSIDAD

VALOR DEDUCIDO

Valor total de Deducción ( VDT )

Ilustración 26. Formato Ficha PCI

Con el trabajo de oficina terminado se preparó los materiales para llevar a campo y realizar el señalamiento, así como también la posterior observación de los daños en la vía.

3.4.4. CALCULO DEL PCI Una vez realizado el trabajo en campo ya se tiene los valores de los daños y la respectiva severidad por lo que el siguiente paso es la determinación del PCI de una Unidad de Muestreo y posteriormente en la sección de la vía. En la Ilustración 27 se puede observar los daños registrados en campo donde por ejemplo se observa un daño 1 que se refiere a Piel de cocodrilo con una severidad baja (Low) y que se encontraron dos sitios dentro de la unidad de muestra.

TIPO DE DAÑOS 1.- Piel de cocodrilo

(m2) 6.- Depresiones

2.- Exudación

(m2) 7.- Fisuras de borde

3.- Fisuras en bloque

(m2) 8.- Fisuras de reflexión de junta(m)13.- Huecos

4.- Elevaciones, hundimientos 5.- Corrugaciones

DAÑO

1 19 3 10 11 6

(m2) 11.- Parcheo

(m) 9.- Desnivel / carril / berma (m2) 10.- Fisuras long. y transv.

(m2)

(cantidad) 18.- Hinchamiento

(m2) (m2)

(m) 14.- Cruce de via ferrea

(m2) 19.- Desprendimiento de agregados (m2)

(m) 15.- Ahuellamiento

(m2)

CANTIDAD

SEVERIDAD

L L M L L L

(m2) 16- Desplazamiento

(m) 12.- Pulimento de agregados (m2) 17.- Grietas parabólica

TOTAL

2 1.5 0.95 1.65 2.34 0.8

DENSIDAD

VALOR DEDUCIDO

1.39 1.04 0.66 1.15 1.63 0.56

14 2 2 1 3 4

Valor total de Deducción ( VDT )

Ilustración 27. Datos Obtenidos en Campo

a. Cálculo de la densidad Densidad =

Área Total del Daño x 100 2.00𝑥100 = = 1.39 7.20𝑥20 Área de Muestra

Donde: Área Total del Daño= es el área total que tiene un daño; se escoge el daño 1 con 2 cantidades encontradas de este daño teniendo un área total que resulta de su multiplicación de 2. Área de Muestra= es el área utilizada para la muestra; que es 7.20 que es el ancho de la calzada sección 1 y 20 que es la longitud de unidades de muestreo sección 1 y 2. Densidad= expresada en porcentaje. b. Cálculo del Valor Deducido Para obtener los valores deducidos se utiliza los Ábacos de deducción (Ilustración 28), una vez que se calculó la densidad el valor de 1.39 se marca en el ábaco en el eje de las X y se raya una perpendicular hasta intersecar con la curva L (Low) dato de la Ilustración 27, de esta intersección hacia la izquierda se raya otra línea en este caso horizontal hasta intersecar con el eje de las Y teniendo el resultado de 14 como Valor Deducido.

Ilustración 28: Abaco falla 1 Piel de Cocodrilo Cálculo del Valor Deducido sobre los ábacos de deducción Fuente: Autor

Los Ábacos de deducción para pavimentos asfalticos flexibles están en el ANEXO E (ABACOS PARA PAVIMENTOS ASFÁLTICOS FLEXIBLES). Si todos los valores deducidos son mayores que 2, se debe calcular el Valor Deducido Corregido CDV. c. Liste los valores deducidos individuales deducidos de mayor a menor. d. Determine el “Número Máximo Admisible de Valores Deducidos” (m i) 𝑚𝑖 = 1.00 +

9 9 (100.00 − 𝐻𝐷𝑉𝑖 ) = 1.00 + (100 − 14) = 9.54 98 98

Donde: mi= es el número máximo admisible de “valores deducidos”, donde se incluye la fracción para la unidad de muestreo i. HDVi= es el mayor valor deducido individual para la unidad de muestreo i; en este caso es 14 lo cual se calculó anteriormente. El número de valores individuales deducidos se reduce a mi. Si se dispone de menos valores deducidos que m se utilizan todos los que se tengan.

e. Cálculo del “Máximo Valor Deducido Corregido”, CDV según se muestra en la Tabla 8. Tabla 8. Iteraciones calculo CDV No. 1 2 3 4 5 6

14 14 14 14 14 14

4 4 4 4 4 2

VALORES DEDUCIDOS 3 2 2 3 2 2 3 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2

1 2 2 2 2 2

TOTAL 26 27 27 27 26 24

VDC 6 5 4 3 2 1

Maximo Valor de Deducción Corregido ( MVDC )

6 9 11 15 20 24 24

Cálculo del valor DVC De igual forma para obtener el valor deducido corregido se lo realiza con los ábacos (Ilustración 29), vamos de abajo hacia arriba es decir del No. 6 al 1, es así que 24 en el eje de las X se interseca con la curva q=1 que es mi en la Tabla 8 y de aquí se raya una horizontal hacia la izquierda para obtener 24 en el eje de las Y, el mismo procedimiento se realiza para los demás.

Ilustración 29. Abaco Cálculo valor deducido corregido sobre los ábacos de deducción. Fuente: Autor

El Ábaco de deducción corregido para pavimentos asfalticos flexibles está en el ANEXO E (ABACOS PARA PAVIMENTOS ASFÁLTICOS FLEXIBLES).

3.4.5. GENERACIÓN DE LA GEODATABASE Para la generación de la geodatabase se importó la cartografía base como son las vías de toda la parroquia Shell, así como también se importó el archivo shapefile que contiene las divisiones de las secciones de las vías en estudió, este proceso fue necesario para crear una relación entre una tabla que lleva los detalles de la inspección y el elemento geográfico. Entre los campos que contiene la tabla de detalles se tiene los siguientes: unidad de muestra, tipo, severidad, densidad y valor deducido.

3.4.6. ANÁLISIS GEOGRÁFICO Con la información completa de las inspecciones sobre la geodatabase se procedió a realizar análisis de los diferentes daños presentados sobre la vía entre los cuales está la identificación de los daños con respecto a los centros de comercio y zonas cercanas o sitio estratégicos para la parroquia que pueden verse perjudicadas por el mal estado de las vías y realizar una mejor toma de decisiones en las intervenciones a realizarse.

3.4.7. MAPAS Entre los mapas generados se tiene un mapa que muestra el estado de las vías principales que será utilizado para las comunicaciones en medios digitales para los turistas que lleguen a la parroquia Shell permitiendo mostrar también vías alternativas para reducir el daño en los vehículos de los visitantes. Los mapas con el estado de las vías permitirán realizar una priorización en las obras de mantenimiento y varios beneficios más.

4. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS Una vez realizado los análisis y las consultas necesarias en base a la información se pudo visualizar que las vías se encuentran en un estado aceptable de acuerdo a lo que se obtuvo del análisis PCI y de igual forma al realizar las respectivas consultas dentro del ArcMap, se detalla a continuación como ha sido el comportamiento de las fallas en las diferentes secciones. Resultados Avenida 10 de noviembre Como resultado de los análisis realizados se obtiene un valor de PCI igual a 76, lo cual representado en el rango de colores por PCI se tiene que se encuentra en un estado muy bueno como se puede observar en la Ilustración 30.

Cálculo del PCI PCI = 100 – MVDC PCI = 100 – 24 PCI = 76 Según el rango de calificación es MUY BUENO

Ilustración 30. Rango de valores PCI

La tabla de evaluación método PCI está en el ANEXO F (TABLA EVALUACION PCI). La tabla 9 resume los valores del Análisis PCI en la Avenida 10 de noviembre y como se puede observar se agrupan los valores obtenidos para cada sección de la vía identificando

claramente la abscisa inicial y la abscisa final y la clasificación según la Tabla de valores de PCI para posteriormente realizar un promedio del valor PCI y obtener el PCI de toda la vía. Tabla 9. Valores PCI sección 1 Avenida 10 de noviembre

MÉTODO PCI INDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO Tema: Implementación del proceso de conservación de la capa de rodadura de la vía: 10 de noviembre en el tramo km 0 +000 al km 1+070, y de la Av. De Las Cooperativas en el tramo km 0 +000 al km 0+800 del cantón Mera de la provincia de Pastaza. EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO MÉTODO PCI ENSAYADO POR: Ing. David Bravo

FECHA:

21/11/2020

PCI MUESTRAS VÍA 10 DE NOVIEMBRE SECCION 1 UNIDAD DE

ABSCISA

MUESTRA

INICIAL

FINAL

144

0+000

144

ÁREA (m2)

PCI

CLASIFICACIÓN

0+020

MUY BUENO

0+020

0+040

BUENO

0+040

0+060

REGULAR

144

0+080

0+100

EXCELENTE

144

0+140

0+160

BUENO

144

B10

0+018

0+200

REGULAR

144

B12

0+220

0+240

EXCELENTE

BUENO

Valor promedio PCI de la Vía

En relación a la ilustración 31, de igual forma se puede visualizar de mejor manera lo expuesto en la tabla 9 y permite poner atención a las secciones que requieren mayor cuidado como es el caso de la Unidad de muestra B3 que se está acercando a un tipo de clasificación pobre y lo cual se debería evitar.

Ilustración 31. Perfil PCI sección 1 Avenida 10 de noviembre

En la sección 2 de la Av. 10 de noviembre se realiza el proceso de agrupar el valor PCI de cada unidad de muestra con sus respectivos valores de inicio y final, de igual forma tiene la clasificación según PCI. Al realizar el promedio de los valores PCI se obtiene el valor PCI de 66 que viene a ser Tipo Bueno (Tabla 10). En la ilustración 32 se observa de mejor manera que la unidad U25 requiere atención ya que se encuentra en el índice más bajo de toda la sección y podría convertirte en un daño que requiera un mantenimiento más costoso.

Tabla 10. Valores PCI sección 2 Avenida 10 de noviembre

FECHA:

21/11/2020

PCI MUESTRAS AVENIDA 10 DE NOVIEMBRE SECCION 2 UNIDAD DE

ABSCISA

MUESTRA

INICIAL

288

ÁREA (m2)

ABSCISA FINAL

PCI

CLASIFICACIÓN

0+260

0+280

MUY BUENO

0+320

0+340

EXCELENTE

288

0+400

0+420

MUY BUENO

288

U12

0+460

0+480

MUY BUENO

288

U15

0+520

0+540

MUY BUENO

288

U18

0+580

0+600

MUY BUENO

288

U21

0+640

0+660

EXCELENTE

288

U24

0+700

0+720

BUENO

288

U25

0+720

0+740

MALO

288

U27

0+760

0+780

BUENO

288

U30

0+820

0+840

BUENO

288

U33

0+880

0+900

REGULAR

288

U36

0+940

0+960

REGULAR

288

U39

1+000

1+020

REGULAR

BUENO

Valor promedio PCI DE LA VIA

Ilustración 32. Perfil PCI sección 2 Avenida 10 de noviembre

Entre las principales fallas que se encontró en la Avenida 10 de noviembre están las siguientes: -

Fisuras de borde.

Fisura longitudinal.

Hundimiento.

Corrugaciones.

De igual forma se puede visualizar espacialmente el estado de las vías en ArcGIS e incluso realizar un seguimiento de los trabajos realizados en cada sección.

Ilustración 33. Mapa PCI Av. 10 de noviembre

Los detalles de cada observación se encuentran establecidos en el Anexo A.

Resultados Avenida De las cooperativas El valor PCI para la avenida de las cooperativas es de 73 que si se lo visualiza en la escala de estado por colores se tiene que se encuentra en un estado Muy Bueno lo cual se puede visualizar en la Tabla 11 donde se encuentra los valores PCI por cada una de las secciones que pertenecen a la avenida De las Cooperativas.

Tabla 11. Valores PCI Av. De las Cooperativas

MÉTODO PCI INDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO Tema: Implementación del proceso de conservación de la capa de rodadura de la vía: 10 de noviembre en el tramo km 0 +000 al km 1+070, y de la Av. De Las Cooperativas en el tramo km 0 +000 al km 0+800 del cantón Mera dePAVIMENTO la provincia de Pastaza.PCI EVALUACIÓN DEL MÉTODO ENSAYADO POR: ING. DAVID BRAVO FECHA:

ÁREA (m2) 292 292 292 292 292 292 292 292 292 292 292 292 292

PCI MUESTRAS VÍA DE LAS COOPERATIVAS UNIDAD DE ABSCISA ABSCISA FINAL PCI A2 0+000 0+020 63 MUESTRA INICIAL A3 0+040 0+060 73 A6 0+100 0+120 69 A7 0+120 0+140 73 A9 0+160 0+180 94 A12 0+220 0+240 80 A15 0+280 0+300 85 A18 0+340 0+360 70 A21 0+400 0+420 73 A24 0+460 0+480 58 A27 0+520 0+540 73 A30 0+580 0+600 83 A33 0+640 0+660 56 Valor promedio PCI DE LA VIA 73

21/11/2020

CLASIFICACIÓN BUENO MUY BUENO BUENO MUY BUENO EXCELENTE MUY BUENO EXCELENTE MUY BUENO MUY BUENO BUENO MUY BUENO MUY BUENO BUENO BUENO

En la Ilustración 34 permite observar algunos puntos que requieren atención en especial la unidad A33 que tiene el valor más bajo en el grupo de unidades de muestreo.

Ilustración 34. Perfil PCI en la Av. De las Cooperativas

En el recorrido por la vía se encontró una serie de daños entre los que se puede mencionar las siguientes: -

Fisuras en bloque

Piel de cocodrilo

Fisura longitudinal

Fisuras de borde.

Mediante una visualización completa de la vía se puede representar las diferentes unidades de muestreo y sus valores PCI en el siguiente mapa (Ilustración 35).

Ilustración 35. Mapa PCI Av. De las Cooperativas.

4.1.

OPERACIONES DE MANTENIMIENTO RECOMENDADO

Generalmente las operaciones de mantenimiento vial son clasificadas en seis categorías basadas en dos criterios: cuando pueden ser aplicadas y los impactos esperados sobre la condición superficial y estructural del pavimento (Tabla 12). Tabla 12. Clasificación y Jerarquía del Mantenimiento en Vías Pavimentadas

TIPO

Mantenimiento rutinario

JERARQUÍA

FRECUENCIA

TIPO DE

INTERVENCIÓN

OPCIONES

EFECTOS No existen en

Durante todo el año

• No se aplica

No hay

ausencia de efectos negativos

Periódico o rutinario especificado por: Bacheo

CRITERIO DE

criterio de intervención, % del área, fijar área, límite máximo

• Inventario: área dañada • Condición: toda la superficie o solamente los baches

Bacheo de la superficie,

Daños y

Reparación del

rugosidad

espesor dañado

TIPO

JERARQUÍA

FRECUENCIA

CRITERIO DE

TIPO DE

INTERVENCIÓN

OPCIONES

EFECTOS

• Sello líquido

Periódico, Tratamiento preventivo

especificado por: el 4

criterio de intervención, tipo de trabajo

• Inventario: fijar intervalo • Condición: bajo agrietamiento, desprendimiento de agregados

• Rejuvenecimiento • Lechada asfáltica • Sellado de fisuras • Reparación del

Vida útil y resellos (no es aplicable cuando los daños no deben ser severos)

espesor dañado • Tratamientos Periódico, especificado por: Sellos asfálticos

• Inventario: fijar intervalo

criterio de

• Condición: daños

intervención, tipo y

• Condición:

espesor

rugosidad alta

superficiales • Lechada asfáltica • Tratamiento superficial con corrección de

Tipo de superficie, rugosidad (en todos los casos los daños no deben ser severos)

perfil vertical • Hormigón asfáltico Periódico, especificado por: Re capeo

criterio de intervención, tipo y espesor

• Mezclas • Inventario: fijar intervalo • Condición: rugosidad

abiertas en frío • Hormigón

Tipo de superficie, daños, ahuellamiento,

asfáltico con

rugosidad,

autocontrol de

capacidad

nivel

estructural

• Reparación de espesor parcial Periódico, especificado por: Reconstrucción

criterio de intervención, nuevo pavimento

4.2.

• Inventario: fijar intervalo

Cualquier superficie y base,

• Condición:

capacidad

rugosidad

estructural

Todas las características de los pavimentos

ANÁLISIS DE PROPUESTAS DE INTERVENCIÓN

En la aplicación de los pasos de la metodología se tiene el Cálculo del PCI, la cual deriva varios procesos entre ellos se encuentra el Análisis de propuestas de intervención y en función al valor del PCI que se puede observar en la Tabla 13 se obtiene las posibles formas de intervención las cuales se encuentran basadas en rangos y también se les asigna un

número de solución a cada tipo de intervención que posteriormente se aplicará a cada una de las secciones inspeccionadas. Tabla 13. Indicadores de mantenimiento según el rango del PCI

Rango del PCI Solución Indicación de Intervención 100 a 81 1 Mantenimiento de rutina 80 a 61 2 Intervenciones más superficiales 60 a 41 3 Carpeta asfáltica funcional <5cm 40 a 21 4 Carpeta asfáltica estructural >5cm 20 a 0 5 Reconstrucción Fuente: R, Vásquez, manual PCI para pavimentos flexibles, febrero del 2002. Ahora bien, con la información de los tipos de intervención según los rangos del PCI en la Tabla 14 se muestra las recomendaciones de intervención en cada una de las vías que son objeto de estudio en la presente investigación. Tabla 14. Recomendaciones de intervención correctiva en función al PCI

Sección Av. 10 de noviembre Sección 1 Av. 10 de noviembre Sección 2 Av. De las Cooperativas

Valor del PCI 69 66 73

Intervención Intervenciones más superficiales Intervenciones más superficiales Intervenciones más superficiales

Actividades de mantenimiento correctivo de las fallas encontradas: Una vez que se ha determinado los tipos de intervención se presenta un listado de actividades basado en los tipos de daños encontrados en cada una de las vías por ejemplo en la Tabla 15 se encuentran las actividades para la sección 1 de la Av. 10 de noviembre.

Tabla 15. Actividades de mantenimiento correctivo de las fallas encontradas en la Sección 1 Av. 10 de noviembre.

Categoría de

Nombre de la falla

% De falla

Actividad de Mantenimiento

la Falla Piel de cocodrilo Fisuras en bloque Fisuras fisuras de Borde Fisuras de Reflexión de junta Fisuras longitudinales y Deformación Elevaciones transversalesy hundimientos Depresiones de la

10.93 0.60 25.41 5.34 8.51 10.80 0.83

Parche (menor) con mezcla asfáltica caliente

Parcheo superficie Pérdida de la Huecos capa de Desprendimiento rodadura Agregados

17.32 2.54

No se necesita intervención Parche (menor) con mezcla asfáltica caliente

Clean and Seal Sello asfaltico de fisuras superficiales Fresado en frio, Parche (menor) con mezcla asfáltica caliente

Fresado en frio, Parche (menor) con mezcla

de 17.71

asfáltica caliente

En la Tabla 16 se muestra las actividades para la Sección 2 de la av. 10 de noviembre según el tipo de falla encontrada. Tabla 16. Actividades de mantenimiento correctivo de las fallas encontradas en la Sección 2 Av. 10 de noviembre

Categoría de

Nombre de la falla

% De falla

Actividad de Mantenimiento

la Falla

Fisuras

Piel de cocodrilo

8.58

Fisuras en bloque

6.55

fisuras de Borde

0.50

Fisuras Deformación de la superficie

Pérdida de la capa de rodadura

longitudinales

Parche (menor) con mezcla asfáltica caliente Clean and Seal Sello asfaltico de fisuras superficiales

8.33

transversalesy hundimientos Elevaciones

4.24

Corrugaciones

15.69

Depresiones

0.93

Desnivel/Carril / Berma

2.09

Desplazamiento

11.43

Parcheo

6.02

No se necesita intervención

Pulimiento de agregados

12.20

No se necesita intervención

Huecos

2.09

Parche (menor) con mezcla asfáltica caliente

Desprendimiento Agregados

Fresado en frio, Parche (menor) con mezcla asfáltica caliente

Fresado en frio, Parche (menor) con mezcla 21.33

asfáltica caliente

En la Av. De las cooperativas se tiene solamente detectado la sección 2 para actividades de mantenimiento como se muestra en la Tabla 17. Tabla 17. Actividades de mantenimiento correctivo de las fallas encontradas en la Sección 2 Av. De las Cooperativas

Categoría de

Nombre de la falla

% De falla

Actividad de Mantenimiento

la Falla Piel de cocodrilo Fisuras en bloque Fisuras fisuras de Borde Fisuras longitudinales y y Deformación Elevaciones transversales Corrugaciones hundimientos de la Depresiones superficie Desnivel/Carril / Berma Ahuellamiento Pérdida de la Parcheo Huecos capa de Desprendimiento de rodadura Agregados

4.3.

22.05 27.96 3.53 16.65 6.10 0.34 0.20 5.65 1.69 11.04 2.26

Parche (menor) con mezcla asfáltica caliente

2.54

caliente

Clean and Seal Sello asfaltico de fisuras superficiales Fresado en frio, Parche (menor) con mezcla asfáltica caliente No se necesita intervención No se necesita intervención No se necesita intervención Parche (menor) con mezcla asfáltica caliente Fresado en frio, Parche (menor) con mezcla asfáltica

CÁLCULO DE CANTIDADES.

En los diferentes pasos que conlleva el cálculo del valor PCI viene agregado varios procesos debido a que al obtener el estado de la vía se tiene la capacidad de recomendar mantenimientos para reparar los daños y por consiguiente realizar el cálculo de cantidades que se va a requerir en las reparaciones y basado en los valores obtenidos en la sección de cálculo del PCI para cada vía seleccionada se puede determinar las fallas y por consiguiente determinar las cantidades de materiales que puede necesitarse para reparar el pavimento, de esta forma se cubre el objetivo de recomendar el tipo de tratamiento a aplicar en las diferentes secciones como se puede observar en la Tabla 18 donde se tiene por ejemplo que para la Av. 10 de noviembre en la sección 1 tiene la falla Piel de cocodrilo para lo cual se requiere de 17.2 m² de materiales para reparar el pavimento y de ser el caso también se tiene una cantidad extrapolada del material calculado.

Tabla 18. Cantidades en la Sección 1 Av. 10 de noviembre

Categoría de la

Nombre de la falla

Falla

Fisuras

Pérdida de la capa de rodadura

Cantidad

Extrapolada

Piel de cocodrilo

17.2

29.49

Fisuras en bloque

0.95

1.63

fisuras de Borde

68.57

Fisuras de Reflexión de junta

8.4

14.40

Fisuras longitudinales y transversales

13.4

22.97

29.14

Depresiones

1.31

2.25

Parcheo

27.26

46.73

Huecos

7.00

27.87

47.78

Deformación de Elevaciones y hundimientos la superficie

Unidades

Desprendimiento de Agregados

Tabla 19. Cantidades en la Sección 2 en la Av. 10 de noviembre

Categoría de la

Nombre de la falla

Falla

Unidades

Cantidad

Extrapolada

Piel de cocodrilo

49.22

144.14

Fisuras en bloque

37.6

110.11

fisuras de Borde

2.85

8.35

Fisuras longitudinales y transversales

47.8

139.99

Elevaciones y hundimientos

24.3

71.16

Corrugaciones

263.57

Depresiones

5.36

15.70

Desnivel/Carril / Berma

35.14

Desplazamiento

65.58

192.06

Parcheo

34.55

101.18

Pulimiento de agregados

205.00

36.00

122.36

358.34

Fisuras

Deformación de la superficie

Pérdida de la capa de rodadura

Huecos Desprendimiento de Agregados

Tabla 20. Cantidades en la Av. Las Cooperativas

Categoría de la

Nombre de la falla

Falla

Unidades

Cantidad

Extrapolada

Piel de cocodrilo

78.13

210.35

Fisuras en bloque

99.06

266.70

fisuras de Borde

12.5

33.65

Fisuras longitudinales y transversales

158.85

Elevaciones y hundimientos

21.6

58.15

Corrugaciones

1.2

3.23

Depresiones

0.7

1.88

Desnivel/Carril / Berma

53.85

Ahuellamiento

16.15

Parcheo

39.1

105.27

Huecos

22.00

24.23

Fisuras

Deformación de la superficie

Pérdida de la capa de rodadura

Desprendimiento de Agregados

Los Análisis de precios y Especificaciones Técnicas se encuentran en el ANEXO B y ANEXO D respectivamente.

4.4.

ANÁLISIS DE RESULTADOS PCI CON OTROS PROYECTOS SIMILARES ENFOCADOS

Mediante la aplicación del modelo PCI y la integración con lo SIG se demostró que se puede obtener el estado de las vías debido a que se fundamenta en los resultados que han sido obtenidos de una forma visual en campo lo que sin duda permite la aplicación de metodología PCI a las vías faltantes en esta investigación.

Los resultados obtenidos en esta investigación son similares a otros trabajos en los que se aplicó la metodología PCI para obtener el estado de las vías como por ejemplo en la vía 10 de Noviembre se pudo obtener un Valor promedio PCI de la vía de 69 lo que significa que la vía se encuentra en un estado Bueno (Vásquez Varela, 2002), mientras que en otros trabajos se llegó a obtener el PCI que si bien no es igual el valor PCI debido a las condiciones propias del terreno, igual indica el estado de la vía (Alfar, 2016). Algunos aspectos importantes que se deben discutir del método PCI y que no fueron utilizados en este estudio son expuestos a continuación: En primer lugar, si bien es exacta la información tomada en las inspecciones de campo no se ha realizado una georreferenciación de cada daño encontrado. Además, la recolección de información ha sido efectuada en formularios de papel. Por tanto, la información que se tomó no puede ser accedida de forma inmediata en la oficina, estos aspectos que, si bien no han alterado los resultados, da la pauta para en siguientes investigaciones se tome en cuenta estos aspectos para mejorar la presentación de resultados y poder realizar mejores análisis. En lo que respecta a la hipótesis de esta investigación se puede indicar que si se cumple. De acuerdo a los resultados que se obtuvo se pudo determinar el Índice de Condición de Pavimentos para las dos vías en estudio, así como también una ubicación referencial. De lo cual se puede relacionar con lo expuesto en el manual de PCI (Vásquez Varela, 2002), además de ello se ha podido determinar presupuestos referenciales para reparar los daños encontrados (Silva-Balaguera et al., 2019). Además, en cuanto a la primera pregunta de investigación ¿Con la evaluación de pavimentos se podrá identificar las fallas de atención inmediata? El resultado del PCI en cada sección de la vía permite conocer cuales requieren acción inmediata por ejemplo en la sección B10 de la vía 10 de noviembre donde el PCI es de 50 indica que su estado es Regular por lo que requiere acción inmediata, de igual forma se puede identificar en la sección 2 en la unidad de muestra U25 tiene un PCI igual a 34 que significa que el estado es Malo, por lo que de igual forma requiere atención inmediata. Finalmente, durante la realización de la investigación se presentaron una serie de dificultades que limitó el obtener el estado de las vías de toda la parroquia Shell entre las cuales se tiene las siguientes:

Tamaño de la muestra: Se realizó sobre dos vías principales que tienen mayor tránsito de vehículos de un total aproximado de 30 vías de pavimento, entonces no permite obtener el estado de todas las vías. Equipo de campo: Se utilizó los equipos básicos de campo, los cuales se podrían mejorar en una futura investigación con la adopción de tecnología tanto en equipos con los programas de levantamiento en campo. A continuación, se detalla el enfoque en algunos puntos importantes dentro de esta investigación:

4.4.1. ANÁLISIS DE APLICABILIDAD DEL MODELO PCI Se ha realizado la aplicación del modelo PCI a dos vías principales de la parroquia Shell de lo cual se puede visualizar en el SIG el análisis y con el objetivo que se implemente el análisis de más vías y por consiguiente contener una idea clara de todas las vías con relación al trabajo de tesis del proyecto “Aplicación del SIG como herramienta de soporte para la selección de estrategias de mantenimiento de pavimentos” donde se puede visualizar que ha sido de gran ayuda el análisis generado. De lo expuesto en el proyecto “Aplicación del SIG como herramienta de soporte para la selección de estrategias de mantenimiento de pavimentos” que se tiene como resultado la identificación clara de los daños en la sección de estudio llamada Unilorin main road, entre los cuales se tiene principalmente parcheo, rotura en los bordes de las vías entre otros. En las vías donde se aplicó el modelo PCI se pudo evidenciar los diferentes daños principalmente se tienen los siguientes: parcheo, desplazamientos, desprendimiento de agregados y otros con lo cual se puedo determinar de manera efectiva el estado de las vías en estudio.

4.4.2. DETERMINACIÓN DE PCI Como resultado final de análisis se pudo obtener el estado de las vías de forma correcta lo que permite tener una visión clara como se encuentra la red vial de la parroquia Shell que si bien es cierto como parte de esta investigación se realizó sobre las vías principales de la parroquia se puede dar continuidad al proyecto. A diferencia del proyecto realizado por el “Departamento de Transporte de New Hampshire, Estados Unidos” (DOT, 2019), donde se

tiene ejecutado el estudio de toda una ciudad e incluso se cuenta con vehículos especializados para la toma de daños en las respectivas vías, no ha sido un impedimento para obtener el PCI en la parroquia Shell.

4.4.3. INTEGRACIÓN DEL SIG EN EL MANTENIMIENTO DE PAVIMENTOS La red vial tiene una característica especial que es la posición lo que le permite que sea fácilmente incorporada en el SIG (Hussein, 2009), en el cual se puede evidenciar la correcta implementación de SIG tanto para la simbología y presentación del estado de la vía mediante, la agregación de atributos en la capa de vías entre otras funcionalidades, de igual forma en la presente investigación se alcanzó una integración fuerte entre el SIG y la aplicación del modelo PCI en la cual se realizó la implementación de la simbología para determinar visualmente las secciones de la vía que requiere de mayor atención y de igual forma se puede consultar cuales son los montos requeridos para cada mantenimiento. Por otra parte, también se puede realizar consultas con mayor complejidad para conocer cuáles son las vías de mayor longitud y que su estado sea de atención inmediata e incluso conocer su monto, por lo que se puede obtener información valiosa de forma fácil y visual basado en la integración de los atributos necesarios para obtener el PCI y la red vial mapeada. Si bien es cierto no se tiene un panorama completo del estado de la red vial, pero se puede obtener una visión clara de cómo se puede mejorar la gestión del mantenimiento de las vías.

5. CONCLUSIONES

De lo expuesto se puede evidenciar que el apoyo de los SIG puede mejorar sustancialmente la gestión de pavimentos en el tema de mantenimiento permitiendo crear planes para cubrir las distintas fallas encontradas en la vía y de igual forma conocer los montos requeridos para su conservación. Además, se puede concluir que la recolección de información sobre el estado de las vías y su integración con el SIG son una solución sostenible en el tiempo incluso para formar un sistema completo para la gestión de pavimentos. Conocer el estado de las vías permite crear planes de contingencia y planes de mantenimiento de cada una de las vías de la parroquia Shell. La metodología PCI permite conocer el estado de la vía de forma que se puede ahorrar recursos y tiempo debido a que permite la exclusión de ciertas secciones para la evaluación mediante la aplicación de la estadística. Luego de visualizar los resultados aplicando el modelo PCI y visualizando su potencial se recomienda organizar grupos de trabajo para ampliar la aplicación del modelo PCI al resto de vías del Cantón Mera para obtener un estado del pavimento de todas las parroquias con lo cual se pueda administrar de la mejor manera el mantenimiento de las vías.

REFERENCIAS

Adeleke, O., Stephen, K, Odumosu., J, y Abdulrahman, H S. (2015). Application of GIS as Support Tool for Pavement Maintenance Strategy Selection. Consultado el 29 de noviembre de 2020. de https://www.researchgate.net/publication/282643833_Application_of_GIS_as_Sup port_Tool_for_Pavement_Maintenance_Strategy_Selection. Ahmad, S. M. (2017). Pavement Maintenance Applications Using Geographic Information Systems. 1st ed. US Army Corps of Engineering; 1990. Consultado el 23 de mayo de 2020, en https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.03.123. Ahmad, A., y Salih Firincioglu, B. (2019). Role of GIS in Enhancing the Pavement Management System. Sustainable Structure and Materials,, 11. Albitres, C. C. (Mayo de 2010). Evaluación de pavimentos: criterios y aplicaciones. Revista Vial. Consultado el 22 de Octubre de 2020, en http://revistavial.com/evaluacion-depavimentos-criterios-y-aplicaciones-26154/ Al-Swailmi y SAMA-M (1998), Integrating GIS with Riyadh PMMS, 4th InternationalConference on Managing Pavements, King Abdalaziz City for Science and Technology, Riyadh, KSA. Alfar, E. (Abril de 2016). Gis-based pavement maintenance management modelo for local roads. University of Salford. Alvarado Ortiz, J., y Freile Benavides, F. (2015). Propuesta de un programa de mantenimiento de la vía Izamba-Pillaro, Provincia de Tungurahua . Quito: PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR. Alvarez, A. (s.f.). Informe de Obras Públicas Administración 201-2019. 2015. Álvarez, C. N. (2018). Evaluación funcional de pavimento rígido tramo avenida Loja (Cuenca). Facultad de Ingeniería, Carrera de Ingeniería Civil. Universidad de Cuenca. Consultado el 25 de Octubre de 2020, en http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/31534/1/Trabajo%20de%20Ti tulacion.pdf

Arias, W. M. (2016). Evaluación funcional y estructural para determinar el deterioro de la estructura del pavimento en la avenida Abdón Calderón, parroquia Conocoto, cantón Quito, provincia de Pichincha. Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Internacional del Ecuador. Consultado el 12 de junio de 2020 en https://repositorio.uide.edu.ec/bitstream/37000/1263/1/T-UIDE-1082.pdf ASTM, American Society for Testing and Materials (2004), Designación: D6433-03, Edición vigente aprobada en diciembre 2003. Batallas, W. P. (Mayo de 2016). Modelo de gestión de conservación vial para la red vial rural del cantón Santo Domingo. Pontificia Universidad Católica del Ecuador. Bull, A. (2020). Un nuevo paradigma para la conservación vial: de hacer lo que se puede a hacer lo que es exigible, División de Recursos Naturales e Infraestructura, CEPAL, Santiago, Chile, Primer congreso de fondos de conservación vial de Centroamérica. 10-11. Civilneting, (2019). Proceso constructivo del pavimento flexible. Consultado el 14 de septiembre de 2020. de https://www.civilneting.com/postDetail/procesoconstructivo-del-pavimento-flexible Consejo Nacional de Competencias (2014). Resolución 009-CNC-2011. Consultado el 18 de mayo de 2020, en http://www.competencias.gob.ec/wpcontent/uploads/2015/10/resolucion-009-2011.pdf Cruz Arias, C., y Palacios Ramirez, E. (2012). Implementación de un modelo de gestión vial en algunos tramos de via para el mantenimiento y recuperación de la malla vial en casco urbano del municipio de La Estrella. Universidad de Medellin, Colombia. Data transfer solutions llc. (29 de Septiembre de 2017). Pavement Condition Ratings: Don’t stress the distress. Consultado el 18 de Agosto de 2020, en https://www.dtsgis.com/pavement-condition-ratings-dont-stress-the-distress/ Delatte, N. (2008). Concrete Pavement Design, Construction, and Performance. Londres: Taylor y Francis Group. Díaz Cárdenas, J. (2014). Evaluación de la metodología PCI como herramienta para la toma de decisiones en las intervenciones a realizar en los pavimentos flexibles. Universidad Militar Nueva Granada, Bogota, Colombia.

DOT, Department of Transport of New Hampshire (2019). Paviment Condition. New Hampshire DOT. Consultado el 22 de mayo de 2020, en https://nh.maps.arcgis.com/apps/webappviewer/index.html?id=e8e562e1fba341dc ad153df89d6ce4b0 ESRI, Environmental Systems Research Institute. (2019). Métodos para dividir entidades de línea. Consultado el 18 de mayo del 2020, en https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.6/manage-data/editing-existingfeatures/ways-to-split-a-line-feature.htm#GUID-4625763A-6B61-45C4-8E5E2B0854ECD143 Ferreira, A. y. (2001). A GIS-based pavement management system. 5th International Conference on Managing Pavements. Flintsch, G., y Chen, C. (2007). Soft Computing Applications in Infrastructure Management.Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University. Gamboa Chicchón, K. (2009). Cálculo del índice de condición aplicado en del pavimento flexible en la av. las palmeras de Piura. Piura Perú. Hafizyar, R. y Mosaberpanah, M. (2018). Evaluation of Flexible Road Pavement Condition Index and Life Cycle Cost Analysis of Pavement Maintenance: A Case Study in Kabul Afghanistan. International Journal of Scientific and Engineering Research. 9. 19081919. Hussein Mohammed, A. (Febrero 2009). GIS, A TOOL FOR PAVEMENT MANAGEMENT . Stockholm, Sweden: ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY . INAMHI, Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología. (2021). Boletín Climatológico. Consultado el 5 de Julio de 2020, de http://www.serviciometeorologico.gob.ec/meteorologia/boletines/bol_men.pdf Malucin, C. (2015). Informe Obras Públicas. Consultado el 18 de agosto de 2020, de http://www.municipiomera.gob.ec/Rendicion2014/InformeObrasPublicas.pdf

Corredor G.M., y Corros M.B. (Agosto 2020). Manual Maestría en vías Terrestres Modulo III, Diseño de Pavimientos I, Evaluación de pavimientos. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA, FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN PROGRAMA DE CAPACITACIÓN ACADÉMICA. Consultado 29 de septiembre de 2020, de https://docplayer.es/5535230-Maestria-en-vias-terrestres-modulo-iii-diseno-depavimentos-i-evaluacion-de-pavimentos.html Maylin, Urbáez E y Corredor G. (Mayo 2009). Manual de herramientas para la evaluación de pavimentos. 3-1. Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú. Mera, G. (2020). Resumen Ejecutivo 2012-2020. Consultado el 23 de Julio de 2020, de http://app.sni.gob.ec/snilink/sni/PORTAL_SNI/data_sigad_plus/sigadplusdiagnostico/BORRADOR%20DIAGN OSTICO_GADMERA_14-11-2014.pdf Moreno Ponce, G. N. (2018). Mantenimiento y conservación de carreteras. En G. N. Luis Alfonso Moreno Ponce 3. Ciencias, 2018, 8494807498. MSA. MSA Professional Services, Inc. (26 de Noviembre de 2019). GIS – a Powerful Tool for Pavement Management and Capital Improvement Planning MSA Professional Services. Consultado el 22 de mayo de 2020, en https://www.msa-ps.com/gis-apowerful-tool-for-pavement-management-and-capital-improvement-planning/ NORMA ASTM D 5340. (2005). American Society for Testing and Materials. En NORMA ASTM D 5340 Metodo de evaluación PCI (pág. 3). Parida, M., Aggarwal, S., y Jain, S. S. (2005). Enhancing pavement management systems using GIS. En Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Transport (Vol. 158, No. 2, pp. 107-113). Thomas Telford Ltd. American Society for Testing and Materials. (2004). Procedimiento estándar para la inspección del índice de condición del pavimento en caminos y establecimientos (ASTM D6433). Estados Unidos. SENPLADES. Secretaria Nacional de Planificación y Desarrollo. (2017). Gobierno Electrónico. Obtenido de Plan Nacional para el buen vivir 2017-2021: Consultado el 22 de mayo de 2020, en https://www.gobiernoelectronico.gob.ec/wpcontent/uploads/downloads/2017/09/Plan-Nacional-para-el-Buen-Vivir-20172021.pdf

Silva-Balaguera, A., Daza-Leguizamón, O., y Lopez-Valiente, L. (Septiembre 2018). Gestión de pavimentos basado en sistemas de información geográfica (sig): una revisión. , Revista Ingeniería Solidaria, vol. 14, no. 26, 2018, 18. Silva-Balaguera, A., Daza-Leguizamón, O., y Lopez-Valiente, L. (2019). Gestión de pavimentos basado en sistemas de información geográfica (SIG): una revisión. Ing. Solidar, 14, 26. Consultado el 24 de abril de 2021, de https://revistas.ucc.edu.co/index.php/in/article/download/2417/2530/ Thenoux, G., y Halles, F. (2011). Metodología simplificada de priorización de conservación de pavimentos a nivel de red. Revista Ingeniería de Construcción, 17(1), 35-43. Vásquez Varela, L. (2002). pavement condition index (pci) para pavimentos asfálticos y de concreto en carreteras. 90. INGEPAV, Manizales, Colombia.

ANEXOS ANEXO A: Fallas Fallas encontradas en la vía 10 de noviembre.

METODO DE EVALUACION PCI INDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO Tema: Implementación del proceso de conservación de la capa de rodadura de la vía: 10 de noviembre en el tramo km 0 +000 al km 1+070, y de la Av. De Las Cooperativas en el tramo km 0 +000 al km 0+800 del cantón Mera de la provincia de Pastaza.

ANEXO FOTOGRAFICO ELABORADO:

ING. CIVIL. DAVID BRAVO

UBICACIÓN: FECHA:

TUTOR:

CANTON MERA dic-20

MÉTODO DE EVALUACIÓN PCI: FALLA DE CORRUGACIONES, ELEVACIONES Y HUNDIMIENTOS

CORRUGACIONES

HUNDIMIENTOS EN LA AV. DE LAS COOPERATIVAS

HUNDIMIENTOS EN LA AV. 10 DE NOVIEMBRE

Fallas encontradas en la vía de Las Cooperativas

METODO DE EVALUACION PCI INDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO Tema: Implementación del proceso de conservación de la capa de rodadura de la vía: 10 de Noviembre en el tramo km 0 +000 al km 1+070, y de la Av. De Las Cooperativas en el tramo km 0 +000 al km 0+800 del cantón Mera de la provincia de Pastaza.

ANEXO FOTOGRAFICO ELABORADO:

ING. CIVIL. DAVID BRAVO

TUTOR:

UBICACIÓN: FECHA:

CANTON MERA dic-20

MÉTODO DE EVALUACIÓN PCI: FALLA PIEL DE COCODRILO Y FISURAS EN BLOQUE

FALLA TIPO PIEL DE COCODRILO Av. LAS COOPERATIVAS

FALLA TIPO PIEL DE COCODRILO AV. 10 DE NOVIEMBRE

FISURAS EN BLOQUE AV. 10 DE NOVIEMBRE

FISURAS EN BLOQUE AV. LAS COOPERATIVAS

ANEXO B: Análisis de Precios PLAN DE MANTENIMIENTO VIAL

Tema: Implementación del proceso de conservación de la capa de rodadura de la vía: 10 de Noviembre en el tramo km 0 +000 al km 1+070, y de la Av. De Las Cooperativas en el tramo km 0 +000 al km 0+800 del cantón Mera de la provincia de Pastaza. HOJA 1 DE 3

ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS

UNIDAD: M2

RUBRO: 1 DETALLE: BACHEO ASFALTICO (MENOR) CON MEZCLA ASFALTICA CALIENTE

1.00

VI015

EQUIPO DESCRIPCION

C511-651405

Herramienta Menor 5% de M.O. PLANTA MEZCLADORA DE ASFALTO CARGADORA FRONTAL 170 HP

CANTIDAD A

TARIFA B

COSTO HORA C=AxB

3.00

RENDIMIENTO R

COSTO D=CxR

0.02 1.00

117.10

0.010

1.17

1.00

35.00

0.010

0.35

VOLQUETA 8 M3 ESCOBA AUTOPROPULSADA 80 HP RODILLO VIBRATORIO 8 TON CORTADORA DE ASFALTO

1.00

20.00

0.010

0.20

1.00

20.00

0.010

0.20

1.00

30.00

0.010

0.30

1.00

3.00

0.010

0.03

MARTILLO NEUMATICO COMPRESOR DE AIRE CMF 95 HP

1.00

15.00

0.010

0.15

1.00

10.50

0.010

0.11

SUBTOTAL M

2.53

MANO DE OBRA DESCRIPCION

OPERADOR EQUIPO PESADO 1 OPERADOR EQUIPO PESADO 2 PEON CHOFER MAESTRO MAYOR EJEC. OBRA CIVIL SUBTOTAL N

CANTIDAD JORNAL/HR A B

OP C1 OP C2 EO E2 CH C1 EO C1

COSTO HORA C=AxB

RENDIMIENTO R

COSTO D=CxR

2.00

4.04

8.08

0.010

0.08

2.00

3.85

7.70

0.010

0.08

5.00

3.60

18.00

0.010

0.18

1.00

5.29

0.010

0.05

1.00

4.04

0.010

0.04 0.43

MATERIALES DESCRIPCION

UNIDAD

CANTIDAD PRECIO UNIT. A B

COSTO C=AxB

ASFALTO AP-3

19.500

0.40

7.80

MATERIAL TRITURADO 3/8"

0.040

7.00

0.28

MATERIAL TRITURADO 3/4"

0.040

7.00

0.28

AGREGADO PASANTE # 4

0.040

4.00

0.16

DIESEL

GLN

1.320

0.98

1.29

ASFALTO RC-250

1.050

0.39

0.41

SUBTOTAL O

10.22

TRANSPORTE DESCRIPCION

UNIDAD

CANTIDAD A

TARIFA B

COSTO C=AxB

SUBTOTAL P

0.00

C511-651405

16.00%

13.18 2.11

4.00%

0.53

TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) INDIRECTOS (%) UTILIDAD (%) COSTO TOTAL DEL RUBRO

VALOR UNITARIO

15.82

SON: QUINCE DÓLARES CON OCHENTA Y DOS CENTAVOS ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN IVA

FECHA: DICIEMBRE 2020

ING. CIVIL. DAVID BRAVO ELABORADO

PLAN DE MANTENIMIENTO VIAL

Tema: Implementación del proceso de conservación de la capa de rodadura de la vía: 10 de noviembre en el tramo km 0 +000 al km 1+070, y de la Av. De Las Cooperativas en el tramo km 0 +000 al km 0+800 del cantón Mera de la provincia de Pastaza. HOJA 2 DE 3

ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS

UNIDAD: ML

RUBRO: 2 DETALLE: CELAN AND SEAL SELLO ASFALTICO DE FISURAS SUPERFICIALES

1.00

VI119

EQUIPO DESCRIPCION

C511-651405

CANTIDAD A

Herramienta Menor 5% de M.O. DISTRIBUIDOR DE ASFALTO ESCOBA AUTOPROPULSADA 80 HP COMPRESOR DE AIRE CMF 95 HP CORTADORA DE ASFALTO

TARIFA B

COSTO HORA C=AxB

3.00

RENDIMIENTO R

0.00 1.00

45.00

0.005

0.23

1.00

20.00

0.005

0.10

1.00

10.50

0.005

0.05

1.00

3.00

0.005

0.02

SUBTOTAL M

0.40

MANO DE OBRA DESCRIPCION

OPERADOR EQUIPO PESADO 2 PEON

COSTO D=CxR

CANTIDAD JORNAL/HR A B

OP C2 EO E2

COSTO HORA C=AxB

RENDIMIENTO R

COSTO D=CxR

1.00

3.85

0.005

0.02

2.00

3.60

7.20

0.005

0.04

SUBTOTAL N

0.06

MATERIALES DESCRIPCION

UNIDAD

CANTIDAD PRECIO UNIT. A B

COSTO C=AxB

ASFALTO RC-2

1.630

0.39

0.64

ARENA FINA

0.010

6.00

0.06

SUBTOTAL O

0.70

TRANSPORTE DESCRIPCION

UNIDAD

CANTIDAD A

TARIFA B

SUBTOTAL P

COSTO C=AxB

0.00

C511-651405

16.00%

1.16 0.19

4.00%

0.05

TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) INDIRECTOS (%) UTILIDAD (%)

100

COSTO TOTAL DEL RUBRO

1.39

VALOR UNITARIO

1.39

SON: UN DÓLAR CON TREINTA Y NUEVE CENTAVOS ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN IVA

FECHA: DICIEMBRE 2020

ING. CIVIL. DAVID BRAVO ELABORADO

101

PLAN DE MANTENIMIENTO VIAL

ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS

UNIDAD: M2

RUBRO: 3 DETALLE: CAPA DE SELLO SLURRY SEAL

1.00

AYTDY

EQUIPO DESCRIPCION

C511-651405

Herramienta Menor 5% de M.O. MAQUINA PAVIMENTADORA DE MORTE ESCOBA AUTOPROPULSADA 80 HP TANQUERO DE AGUA 600 LTS CARGADORA FRONTAL 170 HP

CANTIDAD A

TARIFA B

COSTO HORA C=AxB

3.00

RENDIMIENTO R

0.00 1.00

107.10

0.004

0.43

1.00

20.00

0.004

0.08

1.00

20.00

0.004

0.08

1.00

35.00

0.004

0.14

SUBTOTAL M

0.73

MANO DE OBRA DESCRIPCION

OPERADOR EQUIPO PESADO 2 PEON MAESTRO MAYOR EJEC. OBRA CIVIL OPERADOR EQUIPO PESADO 1

COSTO D=CxR

CANTIDAD JORNAL/HR A B

OP C2 EO E2 EO C1 OP C1

COSTO HORA C=AxB

RENDIMIENTO R

2.00

3.85

7.70

0.004

0.03

1.00

3.60

0.004

0.01

1.00

4.04

0.004

0.02

1.00

4.04

0.004

0.02

SUBTOTAL N MATERIALES DESCRIPCION

COSTO D=CxR

0.08 UNIDAD

CANTIDAD PRECIO UNIT. A B

COSTO C=AxB

EMULSION ASFALTICA AGREGADOS PARA EMULSION ASFALTICA

LTS

1.630

0.40

0.65

0.010

12.00

0.12

AGUA

0.005

4.50

0.02

SUBTOTAL O TRANSPORTE DESCRIPCION

SUBTOTAL P

0.79 UNIDAD

CANTIDAD A

TARIFA B

COSTO C=AxB

0.00

102

C511-651405

16.00%

1.60 0.26

4.00%

0.06

TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) INDIRECTOS (%) UTILIDAD (%) COSTO TOTAL DEL RUBRO

1.92

VALOR UNITARIO

1.92

SON: UN DÓLAR CON NOVENTA Y DOS CENTAVOS ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN IVA

FECHA: DICIEMBRE 2020

ING. CIVIL. DAVID BRAVO ELABORADO

103

ANEXO C: Presupuesto Referencial

Tabla 21. Presupuesto referencial

PRESUPUESTO REFERENCIAL

Actividad de Nombre de la falla

Precio Unidades Cantidad

Mantenimiento

Precio Total Unitario

AV. 10 DE NOVIEMBRE SECCION 1 Parche (menor) con mezcla Piel de cocodrilo

asfáltica caliente

29.49

15.82

466.53

Fisuras en bloque

9.78

1.39

13.59

fisuras de Borde

68.57

1.39

95.31

14.40

1.39

20.02

22.97

1.39

31.93

Clean and Seal Sello Fisuras de Reflexión de junta

asfaltico de fisuras superficiales

Fisuras longitudinales y transversales Elevaciones

Fresado en frio, Parche

hundimientos

(menor) con mezcla

29.14

15.82

460.99

Depresiones

asfáltica caliente

2.25

15.82

35.60

No se necesita intervención

0.00

15.82

0.00

3.52

15.82

55.66

Parcheo

Parche (menor) con mezcla Huecos

asfáltica caliente

104

Fresado en frio, Parche Desprendimiento

de (menor)

Agregados

con

mezcla

asfáltica caliente

47.78

15.82

755.88

AV. 10 DE NOVIEMBRE SECCION 2 Parche (menor) con mezcla Piel de cocodrilo

asfáltica caliente

144.14

15.82

2,280.29

440.44

1.39

612.21

8.35

1.39

11.61

139.99

1.39

194.59

71.16

1.39

98.91

263.57

15.82

4,169.68

15.70

15.82

248.37

Berma

35.14

1.39

48.84

Desplazamiento

192.06

15.82

3,038.39

0.00

15.82

0.00

205.00

15.82

3,243.10

18.10

15.82

286.27

Fisuras en bloque Clean and Seal Sello fisuras de Borde asfaltico de fisuras Fisuras longitudinales

superficiales

y transversales Elevaciones

hundimientos Corrugaciones

Fresado en frio, Parche

Depresiones Desnivel/Carril

(menor) con mezcla /

Parcheo Pulimiento

asfáltica caliente

No se necesita intervención de No se necesita intervención

agregados Parche (menor) con mezcla Huecos

asfáltica caliente

105

Fresado en frio, Parche Desprendimiento

de (menor)

Agregados

con

mezcla

asfáltica caliente

358.34

15.82

5,668.94

AV. DE LAS COOPERATIVAS Parche (menor) con mezcla Piel de cocodrilo

asfáltica caliente

Fisuras en bloque

210.35

15.82

3,327.74

1066.80

1.39

1,482.85

33.65

1.39

46.77

158.85

1.39

220.80

58.15

15.82

919.93

3.23

15.82

51.10

1.88

15.82

29.74

53.85

15.82

851.91

Clean and Seal Sello fisuras de Borde asfaltico de fisuras Fisuras longitudinales

superficiales

y transversales Elevaciones

y Fresado en frio, Parche

hundimientos

(menor) con mezcla Corrugaciones asfáltica caliente Depresiones Desnivel/Carril

/ No se necesita intervención

Berma Ahuellamiento

No se necesita intervención

16.15

15.82

255.49

Parcheo

No se necesita intervención

0.00

15.82

0.00

11.06

15.82

174.94

24.23

15.82

383.32

Parche (menor) con mezcla Huecos

asfáltica caliente Fresado en frio, Parche

Desprendimiento Agregados

de (menor)

con

asfáltica caliente

mezcla

106

TRATAMIENTO SUPERFICIAL Tratamiento Superficial

carpeta Capa Slurry Seal

asfáltica Av. 10 de noviembre.

13536.00

1.92

25,989.12

10220.00

1.92

19,622.40

Tratamiento Superficial

carpeta Capa Slurry Seal

asfáltica

Av.

Las

Cooperativas TOTAL

29,581.32

107

ANEXO D: Especificaciones Técnicas Especificaciones técnicas de las posibles soluciones. Tabla 22. Especificaciones técnicas Parche (menor) con mezcla asfáltica caliente

FULL-AND PARTIAL- DEPTH CRACK REPAIR Descripción Involucra el frezado de una faja que presenta gran densidad de fisuras interconectadas, la que luego es rellenada con una mezcla asfáltica en caliente seguido de compactación para asegurar densidad. Propósito Estas actividades son necesarias para restablecer el material de la superficie del pavimento. Método constructivo Se debe realizar una zanja de aproximadamente 20-30 milímetros, retirando todo el material deteriorado, a continuación, se la rellena con mezcla asfáltica caliente y se procede a compactarla hasta dejarla perfectamente nivelada con la calzada. Sincronización Cuando a edades prematuras se observe la aparición de fisuras secundarias que lleguen a interconectarse. Vida útil La vida útil de este tratamiento se ha logrado una Buena compactación puede durar hasta 5 años. Control de tráfico Restableces el flujo vehicular una vez que la mezcla haya sido compactada. Limitaciones Se debe considerar las medidas correctas para la compactación del material asfáltico. Precauciones Se debe tener cuidado de no dejar desniveles localizados en las áreas tratadas.

Tabla 23 Especificaciones técnicas Clean and Seal (sello de fisuras)

Descripción Propósito

Método constructivo

Sincronización

CLEAN AND SEAL (CRACK SEALING) Esta actividad puede ser usada para todos los tipos de fisuras, consiste básicamente en limpiar la fisura y sellarla. Reduce o previene la entrada de agua y material incompresible dentro de la estructura, impidiendo que el pavimento se expanda y contraiga provocando ciclos diarios de esfuerzo-deformación. Utilizar este método cuando las fisuras aun presentan un nivel de severidad tal que el tratamiento sea económico o sea las fisuras longitudinales y transversales no están rodeadas de fisuras, posteriormente rellenar con un sellante. Consiste en la utilización de un chorro de aire comprimido que puede ser caliente dentro de la fisura con el propósito

108

Vida útil

Control de tráfico Limitaciones Precauciones

de retirar los escombros y secar dentro de la fisura, posteriormente rellenar con un sellante. Si las fisuras son tratadas en el momento correcto, se puede esperar que su correcto desempeño dure hasta 3 años La sección tratada no debe ser abierta al tráfico hasta que el sellante cure Cantidades excesivas de sellante puede reducir la resistencia al deslizamiento La humedad reduce la adherencia entre el sellante y las paredes internas de la fisura

Tabla 24 Especificaciones técnicas Slurry Seal (Capa de Sello Asfaltico)

SLURRY SEAL Descripción Slurry Seal es la mezcla de agregado fino, emulsión asfáltica, agua y filler mineral. Propósito Es efectivo cuando la principal causa de deterioro del pavimento es la rigidización o la oxidación, está en actividad de mantenimiento retarda problemas superficiales como desmoronamiento, sella fisuras menores, mejora la resistencia al deslizamiento. Método Asegurarse que le pavimento este limpio, seco y que las actividades constructivo de reparación necesarias hayan sido ejecutadas antes de distribuir el Slurry Seal Sincronización Cuando se comienza a desarrollar fisuras de baja severidad comienzan a parecer signos de desmoronamiento, oxidación o rigidización en la superficie, es ideal como actividad de manteniendo preventivo Vida útil La expectativa de vida útil del Slurry Seal es de 3 a 5 años, sin embargo, está en función del tráfico, de las condiciones ambientales de la calidad de los materiales, etc. Control de No se debe permitir el flujo vehicular hasta que el material tráfico bituminoso se haya curado. Limitaciones No es apto para pavimentos con volumen de alto tráfico. Precauciones No es conveniente utilizar en pavimentos que presentan fisuras de alta severidad

109

ANEXO E: Ábacos para Pavimentos Asfálticos Flexibles

Curvas para hallar el Valor Deducido (VD)

1) Piel de Cocodrilo

2) Exudación

110

3) Fisuras en Bloque

4) Elevaciones y hundimientos

111

5) Corrugación

6) Depresión

112

7) Fisura de borde

8) Fisuras de reflexión de junta

113

9) Desnivel carril / berma

10) Fisuras longitudinales. y transversales.

114

11) Parcheo.

12) Pulimento de agregados

115

13) Huecos

14) Cruce de vía férrea

116

15) Ahuellamiento

16) Desplazamiento

117

17) Grieta parabólica

18) Hinchamiento

118

19) Desprendimiento de agregados

Curvas para hallar el Valor Deducido Corregido (VDC)

119

ANEXO F: Tabla Evaluación PCI

HORMIGÓN MÉTODO PCI

INDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO Tema: Implementación del proceso de conservación de la capa de rodadura de la vía: 10 de Noviembre en el tramo km 0 +000 al km 1+070, y de la Av. De Las Cooperativas en el tramo km 0 +000 al km 0+800 del cantón Mera de la provincia de Pastaza.

EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO MÉTODO PCI

ENSAYADO POR: DOCENTE TUTOR:

ING. DAVID BRAVO

TABLA: FECHA:

BS1-01 27/11/2020

INDICE DE CONDICIÓN DE PAVIMENTO

NOMBRE DE LA VIA:

Av. 10 de Noviembre

ESQUEMA:

TRAMO:

SECCION DEL TRAMO:

UNIDAD DE MUESTRA:

ABCSISA Km INICIAL: 0+000

AREA DE LA MUESTRA:

144

ABCSISA km FINAL: 0+020

1.- Piel de cocodrilo (m2) 2.- Exudación (m2) 3.- Fisuras en bloque (m2) 4.- Elevaciones, hundimientos (m) 5.- Corrugaciones (m2) SEVERID AD

DAÑO 1 19 3 10 11 6

L L M L L L

TIPO DE DAÑOS 6.- Depresiones 11.- Parcheo (m2) (m2) 7.- Fisuras de borde 12.- Pulimento de agregados (m) (m2) 8.- Fisuras de reflexión de 13.- Huecos junta(m) (cantidad) 9.- Desnivel / carril / berma 14.- Cruce de vía férrea (m) (m2) 10.- Fisuras long. y transv. 15.- Ahuellamiento (m) (m2)

CANTIDAD 2 1,5 0,95 1,65 2,34 0,8

16- Desplazamiento (m2) 17.- Grietas parabólica (m2) 18.- Hinchamiento (m2) 19.- Desprendimiento de agregados (m2)

TOTAL 2 1,5 0,95 1,65 2,34 0,8

VALOR DENSIDA DEDUCID D O 1,39 14 1,04 2 0,66 2 1,15 1 1,63 3 0,56 4

Valor total de Deducción (VDT)

120

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 =

mi = 1.00 +

Á𝑟𝑒𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝐷𝑎ñ𝑜 𝑥 100

NUMERO ADMISIBLE DE VALORES DEDUCIDOS (mi)

Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎

9 98

(100.00 − 𝐻𝐷𝑉𝑖)

No.

HDVi

Mayor valor deducido individual

HDVi

PCI

8,90 100 MVDC

VALORES DEDUCIDOS

PCI =

TOTAL

VDC

Máximo Valor de Deducción Corregido (MVDC)

104955

Articles inside

6. REFERENCIAS

2 Av. De las Cooperativas

Tabla 11. Valores PCI Av. De las Cooperativas

5. CONCLUSIONES

Ilustración 31. Perfil PCI sección 1 Avenida 10 de noviembre

Ilustración 27. Datos Obtenidos en Campo

Ilustración 23. Avenidas intervenidas

de deducción

3.4.2. UNIDADES DE MUESTREO

PAVIMENTOS FLEXIBLES

Tabla 1. Rangos de calificación del PCI

Ilustración 1. Ilustración de segmentación dinámica

Ilustración 18. GIS Paviment

PAVIMENTOS BASADOS EN SIG

3.2. ÁREA DE ESTUDIO

Ilustración 11. Grietas de reflexión de juntas de losa de concreto

Ilustración 2. Esquema funcional de Aplicación SIG