Evaluacion de Proyectos de Inversion en Carreteras con el HDM-4

John Jairo Posada Henao Ingeniero Civil Especialista en Vias yTransporte Profesor Universidad Nacional de Colombia

UNlVERSIDAD

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ESCUELA DE INGENIERiA CIVIL

SED E M E DEL L FACULTAD

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A mis padres, Jairo y Rosalia, quienes con su amor, esfuerzo, dedicaci6n, comprensi6n, apoyo, estimulo, correcci6n, y otras tantas cosas que me han brindado con total desprendimiento y desinteres, han forjado y moldeado 10 que he podido ser. A mis hermanos, Luis Javier, M6nica Patricia y David, por su continuo apoyo. A Magnolia e Isabela, mis esposa e hija , por su amor, y compania, y sobre todo por mis momentos de ausencia para poder realizar todas mis actividades.

EVALUACION DE PROYECTOS DE

INVERSION EN CARRETERAS CON

EL HDM-4

JOHN JAIRO POSADA HENAO Ingeniero Civil

Especialista en Vias y Transporte

Profesor

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - SEDE MEDELLiN­

FACULTAD DE MINAS

ESCUELA DE INGENIERiA CIVIL

2005

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1L 625725 P67 Posada Henao, John Jairo Evaluacion de proyeclos de inversion en carreteras con el HOM - 4 I John

Jairo Posada Henao. -- Medellin : Univer­

sidad Nac ional de Colombia, 2006.

vii, 89 p.

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CONTENIDO

ISBN 958 825616

1. Ca rreteras - Mantenimiento - Sistematiza­ ci6n de datos . 2. HOM - 4 (Programa para Compu­

tador). 3. Reha bilitacion de carreteras - Sistema­

tiza cion de datos - I Universidad Nacional de

Colombia (Mede llin) . Fa cultad de Mina s. Escuela

de Ingenieria Civil.

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© John Jairo Posada Henao © 2006, Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellin Facultad de Minas Primera Edicion Febrero de 2006-02 -22

ISBN 958 -8256-16-x

Oiseno Oe Cara tula: Rodrigo Lenis Leon Universidad Nacional de Colombia Sede Medellin Centro de Publicaciones

Impresi6n: Universidad Nacional de Colombia Sede Medell in Centro de Publicacione s Tel .: (4) 430 9770 - (4) 430 97 72 e-ma il : cenpubli @un alm ed.edu .co

versio n

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CONTENIDO

nto - Sis tematiza­ .)grama para Compu­ rreteras - Sistema­ ad Nacional de de Minas. Escuela

LlSTA DE FIGURAS

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LlSTA DE TABLAS

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INTRODUCCION

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1.

SOBRE EL HDM

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2.

DESCRIPCION GENERAL DEL MODELO

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usa DEL PROGRAMA 3.1 INGRESO AL PROGRAMA 3.2 BASES DE DATOS 3.2.1 Configuraci6n 3.2.2 Redes de carreteras 3.2.3 Parques de vehiculos 3.2.4 Estimdares de trabajo 3.3 HERRAMIENTAS DE ANALISIS 3.3.1 Proyectos 3.3.2 Programas 3.3.3 Estrategias 3.4 RESULTADOS

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3.

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EJEMPLO DE APLICACION 66 4.

66 4.1 GENERALIDADES 4.2 CARACTERIZACION DE LA ViA ACTUAL Y TRAFICO VEHICULAR 67 4.3 ALTERNATIVA DE REHABILITACION 68 68 4.4 MODELACION 69 4.4.1 Alternativas 69 4.4.2 Costos 71 4.5 RESULTADOS 71 4.5.1 Modelaci6n basica 87 4.5.2 Analisis de sensibilidad 87 4.6 ANALISIS DE RESULTADOS

5.

RECOMENDACIONES

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6.

BIBLIOGRAFiA

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LlSTA DE FIGURAS

pag 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Estructura general del modelo HDM -4 Ventana de entrada al HDM-4 Ventana de bienvenida Ventana general de Espacio de Trabajo Componentes de la Configuraci6n . Ventana de elecci6n y confirmaci6n de 10 que se desea crear Definici6n de un Modelo de Trafico Confirmaci6n de la creaci6n de un Modelo de Trafico Definici6n de Tipo de Velocidad/Capacidad Definici6n de Zona Climatica 11. Elecci6n de Moneda a utilizar 12. Ventana principal Datos Globales de Tramo (Volumen de Trafico) 13. Valores para Datos Globales de Tramo (Volumen de Trafico) 14 . Ventana principal y Valores para Datos Globales de Tramo

(Tipo de Geometria) 15. Ventana de Tablas Globales de Tramo 16. Ventana de Configuraci6n con elementos definidos 17. Seleccion Redes de Carreteras 18. Nombre para la Red de Carreteras 19. Ventana inicial de Datos para Tramo de Carretera 20. Opcion para crear un tramo nuevo con todos los datos 21. Datos globales de tramo, para ingresar 22. Datos globales de tram~ , completados 23 . Datos para tramo - Definicion 24. Datos para tramo - Geometria 25. Datos para tramo - Firme 26. Datos para tramo - Estado 27 . Datos para calibracion del tramo 28 . Opcion para crear un tramo nuevo basado en uno existente 29. Datos para tramo nuevo con base en uno existente 30 . Visualizacion de tramos de una Red de Carreteras 31 . Visualizaci6n de las redes de carreteras 32 . Ventana para creaci6n de Parque de Vehiculos 33 . Confirmacion para la creacion de Parque de Vehiculos 34 . Definicion de nombre y divisa para el Parque de vehiculos 35 . Inicio para creaci6n de vehfculo 36 . Selecci6n categoria del veh iculo 37 . Caracterfsticas iniciales del vehiculo - Definicion 38 . Caracterfsticas basicas del vehiculo 39 . Costos para el vehiculo iv

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40 . Visualizacion de vehiculos 41 . Visualizacion de Parques de Vehiculos 42 . Seleccion de Estandares de Trabajo 43 . Opciones para Estandares de Trabajo 44 . Confirmacion para la creacion de un Estandar de Conservacion 45 . Definicion de un Estandar de Conservacion 46 . Definicion y eleccion de tarea 47 . Informacion general de la tarea 48 . Definicion de la intervencion de la tarea - Tipo Programada 49 . Costas asociadas a la Actividad de mantenimiento 50 . Efectos esperados al concluir la tarea en la carretera 51. Definicion de la intervencion de la tarea - Tipo Correctiva - 52 . Asignacion del criteria de intervencion 53 . Visualizacion del criteria de intervencion definido 54 . Visualizacion de las tareas asignadas en un Estandar 55. Ventana luego de creado un Estandar de Conservacion 56. Definicion general de un Estandar de Mejora e Intervencion 57 . Definicion del tipo de Mejora 58 . Detalles constructivos en una mejora 59 . Criteria de intervencion para mejora - Tipo Programada - 60 . Criteria de intervencion para mejora - Tipo Correctiva - 61 . Costas asociadas a la mejora 62 . Aspectos del pavimento en la mejora 63 . Geometria para el tramo luego de la mejora 64 . Efectos esperados en el tramo luego de la mejora 65 . Visualizacion de los Estandares de Trabajo 66 . Definicion de costa unitario, linea presupuestaria y consumo

energetico asociado a cada tarea a actividad de intervencion 67 . Inicio de creacion de Proyecto 68 . Confirmacion para la creacion de un nuevo proyecto 69 . Nombre del Proyecto , Red de carreteras y Parque de vehiculos 70 . Definicion del proyecto en detalle - General - 71 . Definicion del proyecto en detalle - Seleccion de tramos - 72 . Definicion del proyecto en detalle - Seleccion de vehiculos 73. Definicion del proyecto en detalle - Definicion del Trafico Normal 74 . Detalles del trafico normal - Composicion y crecimiento - 75. Especificacion de alternativas de actuacion en la red vial 76. Asignacion de trabajos, par alternativa , a los tramos 77 . Visualizacion de alternativas y asignaciones par tramo 78. Definicion de Analisis de Proyecto - Configurar ejecucion -

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79. 80 . 81 . 82 . 83. 84. 85. 86. 87. 88 . 89. 90 . 91 . 92. 93. 94 . 95. 96.

Definicion de Analisis de Proyecto - Ejecutar anal isis Ejecucion del anal isis Definicion de Programa - Ventana principal Definicion de Estrategia - Ventana principal Ventana principal de informes (Resultados) Resultados - Trafico Resultados - Deterioro y Efectos de los trabajos Resultados - Efectos sobre el usuario Resultados - Efecto Medioambiental Resultados - Flujo de costos Resultados - Analisis de Estrategias y Programas Resultados - Datos de entrada Visualizacion de resultado grafico y boton de exportar Evolucion de la rugosidad . Tram01 Evolucion de la rugosidad . Tram02 Evolucion de la rugosidad. Tram03 Evolucion de la rugosidad. Tram04 Evolucion de la rugosidad. Tram05

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LlSTA DE TABLAS

pag 1. Clasificaci6n de los vehiculos 2. Sectorizaci6n y caracteristicas de la carretera 3. Composici6n vehicular en la carretera 4. Costos de rehabilitaci6n para cada tramo de la carretera ($ del 2002) 5. Costos de mantenimiento ($ del 2002) 6. Insumos para vehiculos , y sus costos 7. Trabajos , costos y cantidad de obra . Tramo 1 - Alternativa 0 8 . Trabajos , costos y cantidad de obra . Tramo 1 - Alternativa 1 9. Trabajos , costos y cantidad de obra . Tramo 2 - Alternativa 0 10. Trabajos , costos y cantidad de obra . Tramo 2 - Alternativa 1 11 . Trabajos , costos y cantidad de obra . Tramo 3 - Alternativa 0 12 . Trabajos , costos y cantidad de obra . Tramo 3 - Alternativa 1 13. Trabajos , costos y cantidad de obra. Tramo 4 - Alternativa 0 14. Trabajos , costos y cantidad de obra. Tramo 4 - Alternativa 1 15. Trabajos , costos y cantidad de obra . Tramo 5 - Alternativa 0 16. Trabajos, costos y cantidad de obra . Tramo 5 - Alternativa 1 17. Inversi6n anual total por alternativa para la carretera

($ miles del 2002) 18. Discriminaci6n de inversi6n por actividad para cada alternativa

($ miles del 2002) 19. Costos totales para la Alternativa 0 (Solo Mantenimiento)

($ miles de millones del 2002) 20 . Costos totales para la Alternativa 1 (Rehabilitaci6n) 21 . Indicadores de rentabil idad . Alternativa1 vs . Alternativa 0 ($ miles de millones del 2002 )

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INTRODUCCION

HDM-4 es la abreviatura de "HIGHWAY DEVELOPMENT & MANAGEMENT" que traducida al espanol significa "Administracion y Desarrollo de Carreteras", y es con 10 que se denomina un programa (software) para computador que permite la evaluacion de alternativas relacionadas con la inversion en proyectos de carreteras; evaluacion que puede ser de tipo tecnico y/o economico . EI HDM-4 es una nueva version del HDM-III (Highway Design and Maintenance Standards Model), que igualmente es un programa para computador utilizado con el mismo fin, en el que se consideran mejoras sustanciales para su uso y aplicacion permitiendo, en terminos generales, una mayor versatilidad y aplicabilidad. EI modelo permite identificar el estado de una carretera, 0 tramo de ella , al estar some tid a a una determinada utilizacion , segun las condiciones prevalecientes y esperadas de la misma en cuanto a geometria , trafico vehicular, ambiente, etc., logn3ndose con esto la evaluacion de tipo tecnico; simultaneamente, se puede considerar el aspecto economico al tener presente los costos del tiempo de los usuarios y los insumos para el parque automotor, y los de las actividades de construccion y mantenimiento de la carretera. AI analizar un proyecto de carreteras se deben considerar varias alternativas tanto de construccion, si de trata de un proyecto nuevo, como de mantenimiento posterior para el mismo caso 0 el de carreteras existentes a las que se pretende recuperar 0 dar condiciones adecuadas de transitabilidad para los usuarios. Identificar la mejor alternativa es el objetivo del personal responsable del estado de las carreteras (ingenieros, administradores, politicos, etc), por 10 que se hace necesario conocer 10 que sucederia para cada alternativa. EI empleo del modele HDM permite lograr este objetivo con rapidez, por 10 que se hace imprescindible su uso en la mayoria de los casos; ademas muchos proyectos deben considerar su aplicacion ya que es requisito de las autoridades especialmente cuando se trata de buscar apoyo internacional. En este libro se presenta una sintesis general sobre el uso que se puede dar al programa, con base en la Version 1.3 del programa (en Espanol), ultima disponible al publico a la fecha de elaboracion de este texto, con el animo de facilitar a los usuarios su aplicacion, en especifico de 10 que se denomina "Analisis de Proyecto", mostrando con el apoyo de figuras el orden adecuado de uso; se indican las variables necesarias para su correcta operacion, aspectos fuente de investigacion para la calibracion 0 adaptacion del modele a las condiciones particulares del medio colombiano, y finalmente se presenta un ejemplo en el. que se muestra una sencilla aplicacion practica.

1.

SOBRE EL HOM

EI modelo de Estandares de Conservacion y Diseno de Carreteras (Highway Design and Maintenance Standards Model (HDM-III)), desarrollado por el Banco Mundial, se ha utilizado desde hace muchos anos para combinar la evaluacion tecnica y economica de proyectos, preparar programas de inversion y analizar estrategias de redes de carreteras. EI Estudio Internacional para la Administracion y Desarrollo de Carreteras (International Study of Highway Development and Management (ISOHDM)) ha sido realizado para ampliar el ambito del modelo HOM-III y para armonizar los sistemas de gestion de carreteras con herramientas de software adaptables y faciles de usar. Esto ha dado como resultado la Herramienta de Administracion y Desarrollo de Carreteras (Highway Development and Management Tool (HDM-4)). EI ambito de HDM-4 se ha ampliado considerablemente, superando las evaluaciones tradicionales de los proyectos, para proporcionar un sistema para el analisis de la gesti6n de carreteras y de las alternativas de inversion. EI enfasis se situo en clasificar y aplicar los conocimientos existentes, mas que en emprender nuevos y largos estudios empiricos, aunque se han tenido que recoger datos de forma limitada. Siempre que ha sido posible se han desarrollado enfoques nuevos y creativos para aplicar los conocimientos mas recientes a los problemas tecnicos ya las necesidades de gestion de los distintos paises. EI primer paso para producir un modelo de evaluacion de proyectos de carreteras 10 dio en 1968 el Banco Mundial, asi el primer modelo se produjo como respuesta a los terminos de referencia para un estudio de diseno de carreteras producido por el Banco Mundial conjuntamente con el Transport and Road Research Laboratory (TRRL) y el Laboratoire Central des Ponts et Chaussees (LCPC). Posteriormente, el Banco Mundial encargo al Massachusetts Institute of Technology (MIT) la realizacion de un estudio de la bibliografia existente y la construccion de un modelo basado en la informacion disponible. EI modelo resultante - Highway Cost Model (HCM) - producido por el MIT entre 1971 y 1972 supuso un considerable avance sobre otros modelos utilizados para examinar las interacciones entre los cost os de las obras y de la operacion de vehiculos. Como continuacion de 10 anterior, TRRL y el Banco Mundial, Ilevaron a cabo un importante estudio de campo en Kenya para investigar el deterioro de carreteras pavimentadas y no pavimentadas, asi como los factores que afectan a los costos de operacion de vehiculos en un pais en desarrollo . Los resultados de este estudio fueron utilizados por TRRL para producir la primera version prototipo del Modelo de Inversi6n en Transporte por Carretera (Road Transport Investment Model (RTIM)) para paises en desarrollo, en el ano 1977. En 1976, el Banco Mundial financio nuevos desarrollos del HCM en el MIT que produjo la primera version del

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