Evaluación de Proyectos de Inversión en carreteras

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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 
N 
\7. 
' NACIONAL 
DE COLOMBIA 
Ir~~_~.;;; SED E M E DEL L f N 
ESCUELA DE INGENIERiA CIVIL FACULTAD DE MINAS 
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 
ii 
1L 
625725 ! 
P67 Posada Henao, John Jairo L 
Evaluacion de proyeclos de inversion 
en carreteras con el HOM - 4 I John 
Jairo Posada Henao. -- Medellin : Univer­
sidad Nacional de Colombia, 2006. 
vii, 89 p. 
CONTENIDO 
ISBN 958 825616 
1. Carreteras - Mantenimiento - Sistematiza­
ci6n de datos . 2. HOM - 4 (Programa para Compu­
tador). 3. Rehabilitacion de carreteras - Sistema­
tizacion de datos - I Universidad Nacional de 
Colombia (Medellin) . Facultad de Minas. Escuela 
de Ingenieria Civil. LIS 
IN· 
1. 
2 
© 	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 Publicaciones 
Tel .: (4) 430 9770 - (4) 430 97 72 
e-mail : cenpubli @unalmed.edu .co 
version 
:ohn 
Univer­
nto - Sis tematiza ­
.)grama para Compu­
rreteras - Sistema­
ad Nacional de 
de Minas. Escuela 
CONTENIDO 
LlSTA DE FIGURAS iv 
LlSTA DE TABLAS vii 
INTRODUCCION 1 
1. 
2. 
3. 
3.1 
3.2 
3.2.1 
3.2.2 
3.2.3 
3.2.4 
3.3 
3.3.1 
3.3.2 
3.3.3 
3.4 
4. 
4.1 
4.2 
4.3 
4.4 
4.4.1 
4.4.2 
4.5 
4.5.1 
4.5.2 
4.6 
5. 
6. 
SOBRE EL HDM 2 
DESCRIPCION GENERAL DEL MODELO 5 
usa DEL PROGRAMA 7 
INGRESO AL PROGRAMA 7 
BASES DE DATOS 9 
Configuraci6n 9 
Redes de carreteras 17 
Parques de vehiculos 26 
Estimdares de trabajo 32 
HERRAMIENTAS DE ANALISIS 46 
Proyectos 47 
Programas 55 
Estrategias 57 
RESULTADOS 59 
EJEMPLO DE APLICACION 66 
GENERALIDADES 66 
CARACTERIZACION DE LA ViA ACTUAL Y TRAFICO VEHICULAR 67 
ALTERNATIVA DE REHABILITACION 68 
MODELACION 68 
Alternativas 69 
Costos 69 
RESULTADOS 71 
Modelaci6n basica 71 
Analisis de sensibilidad 87 
ANALISIS DE RESULTADOS 87 
RECOMENDACIONES 88 
BIBLIOGRAFiA 89 
iii 
t , 
LlSTA DE FIGURAS 
pag 
1. Estructura general del modelo HDM-4 	 5 
2 . Ventana de entrada al HDM-4 	 7 
3. Ventana de bienvenida 	 8 
4. Ventana general de Espacio de Trabajo 	 8 
5. Componentes de la Configuraci6n . 	 9 
6. Ventana de elecci6n y confirmaci6n de 10 que se desea crear 10 
7. Definici6n de un Modelo de Trafico 	 10 
8. Confirmaci6n de la creaci6n de un Modelo de Trafico 	 11 
9. Definici6n de Tipo de Velocidad/Capacidad 	 12 
10. Definici6n de Zona Climatica 	 13 
11. Elecci6n de Moneda a utilizar 	 13 
12. 	Ventana principal Datos Globales de Tramo (Volumen de Trafico) 14 
13. 	Valores para Datos Globales de Tramo (Volumen de Trafico) 14 
14 . 	Ventana principal y Valores para Datos Globales de Tramo 
(Tipo de Geometria) 15 
15. 	Ventana de Tablas Globales de Tramo 16 
16. 	 Ventana de Configuraci6n con elementos definidos 16 
17. 	 Seleccion Redes de Carreteras 17 
18. 	 Nombre para la Red de Carreteras 17 
19. 	 Ventana inicial de Datos para Tramo de Carretera 18 
20. 	 Opcion para crear un tramo nuevo con todos los datos 18 
21. 	 Datos globales de tramo, para ingresar 19 
22. 	 Datos globales de tram~ , completados 20 
23 . 	 Datos para tramo - Definicion - 21 
24. 	 Datos para tramo - Geometria - 21 
25. 	 Datos para tramo - Firme - 22 
26. 	 Datos para tramo - Estado - 22 
27 . 	Datos para calibracion del tramo 23 
28 . 	Opcion para crear un tramo nuevo basado en uno existente 24 
29. 	 Datos para tramo nuevo con base en uno existente 24 
30. 	Visualizacion de tramos de una Red de Carreteras 25 
31 . 	Visualizaci6n de las redes de carreteras 25 
32 . 	Ventana para creaci6n de Parque de Vehiculos 27 
33. 	Confirmacion para la creacion de Parque de Vehiculos 27 
34 . 	Definicion de nombre y divisa para el Parque de vehiculos 27 
35 . 	 Inicio para creaci6n de vehfculo 28 
36 . 	Selecci6n categoria del veh iculo 29 
37 . 	Caracterfsticas iniciales del vehiculo - Definicion - 29 
38 . 	Caracterfsticas basicas del vehiculo 30 
39. 	Costos para el vehiculo 30 
iv 
40. Visualizacion de vehiculos 	 31 
41 . Visualizacion de Parques de Vehiculos 	 31 
42 . Seleccion de Estandares de Trabajo 	 32 
43 . Opciones para Estandares de Trabajo 	 32 
44 . Confirmacion para la creacion de un Estandar de Conservacion 33 
45 . Definicion de un Estandar de Conservacion 	 33 
46 . Definicion y eleccion de tarea 	 34 
47 . Informacion general de la tarea 	 35 
48 . Definicion de la intervencion de la tarea - Tipo Programada - 35 
49 . Costas asociadas a la Actividad de mantenimiento 	 36 
50 . Efectos esperados al concluir la tarea en la carretera 	 37 
51. Definicion de la intervencion de la tarea - Tipo Correctiva -	 37 
52 . Asignacion del criteria de intervencion 	 38 
53. Visualizacion del criteria de intervencion definido 	 38 
54 . Visualizacion de las tareas asignadas en un Estandar 	 39 
55. Ventana luego de creado un Estandar de Conservacion 	 39 
56. Definicion general de un Estandar de Mejora e Intervencion 40 
57 . Definicion del tipo de Mejora 	 41 
58 . Detalles constructivos en una mejora 	 41 
59 . Criteria de intervencion para mejora - Tipo Programada -	 42 
60 . Criteria de intervencion para mejora - Tipo Correctiva -	 42 
61 . Costas asociadas a la mejora 	 43 
62 . Aspectos del pavimento en la mejora 	 43 
63. Geometria para el tramo luego de la mejora 	 44 
64 . Efectos esperados en el tramo luego de la mejora 	 44 
65 . Visualizacion de los Estandares de Trabajo 	 45 
66 . 	Definicion de costa unitario, linea presupuestaria y consumo 
energetico asociado a cada tarea a actividad de intervencion 46 
67. Inicio de creacion de Proyecto 	 47 
68. Confirmacion para la creacion de un nuevo proyecto 	 48 
69. Nombre del Proyecto, Red de carreteras y Parque de vehiculos 48 
70. Definicion del proyecto en detalle - General -	 49 
71 . Definicion del proyecto en detalle - Seleccion de tramos -	 49 
72 . Definicion del proyecto en detalle - Seleccion de vehiculos - 50 
73. Definicion del proyecto en detalle - Definicion del Trafico Normal - 50 
74 . Detalles del trafico normal - Composicion y crecimiento -	 51 
75. Especificacion de alternativas de actuacion en la red vial 	 52 
76. Asignacion de trabajos, par alternativa , a los tramos 	 52 
77. Visualizacion de alternativas y asignaciones par tramo 	 53 
78. Definicion de Analisis de Proyecto - Configurar ejecucion -	 54 
v 
79. Definicion de Analisis de Proyecto - Ejecutar anal isis - 54 
80. Ejecucion del anal isis 55 
81 . Definicion de Programa - Ventana principal - 56 
82 . Definicion de Estrategia - Ventana principal - 59 
83. Ventana principal de informes (Resultados) 60 
84. Resultados - Trafico 61 
85. Resultados - Deterioro y Efectos de los trabajos 61 
86. Resultados - Efectos sobre el usuario - 62 
87. Resultados - Efecto Medioambiental - 62 
88 . Resultados - Flujo de costos - 63 
89. Resultados -Analisis de Estrategias y Programas - 63 
90. Resultados - Datos de entrada - 64 
91 . Visualizacion de resultado grafico y boton de exportar 65 
92. Evolucion de la rugosidad . Tram01 71 
93. Evolucion de la rugosidad . Tram02 72 
94 . Evolucion de la rugosidad. Tram03 72 
95. Evolucion de la rugosidad. Tram04 73 
96. Evolucion de la rugosidad. Tram05 73 
vi 
LlSTA DE TABLAS 
pag 
1. Clasificaci6n de los vehiculos 	 26 
2. Sectorizaci6n y caracteristicas de la carretera 	 67 
3. Composici6n vehicular en la carretera 	 68 
4. Costos de rehabilitaci6n para cada tramo de la carretera ($ del 2002) 70 
5. Costos de mantenimiento ($ del 2002) 	 70 
6. Insumos para vehiculos , y sus costos 	 70 
7. Trabajos , costos y cantidad de obra . Tramo 1 - Alternativa 0 74 
8 . Trabajos, costos y cantidad de obra . Tramo 1 - Alternativa 1 75 
9. Trabajos, costos y cant idad de obra . Tramo 2 - Alternativa 0 76 
10. Trabajos, costos y cantidad de obra . Tramo 2 - Alternativa 1 77 
11 . Trabajos, costos y cantidad de obra . Tramo 3 - Alternativa 0 78 
12. Trabajos , costos y cantidad de obra . Tramo 3 - Alternativa 1 79 
13. Trabajos , costos y cantidad de obra. Tramo 4 - Alternativa 0 80 
14. Trabajos , costos y cantidad de obra. Tramo 4 - Alternativa 1 81 
15. Trabajos , costos y cantidad de obra . Tramo 5 - Alternativa 0 82 
16. Trabajos, costos y cantidad de obra . Tramo 5 - Alternativa 1 83 
17. 	 Inversi6n anual total por alternativa para la carretera 
($ miles del 2002) 84 
18. 	Discriminaci6n de inversi6n por actividad para cada alternativa 
($ miles del 2002) 84 
19. 	Costos totales para la Alternativa 0 (Solo Mantenimiento) 
($ miles de millones del 2002) 85 
20 . Costos totales para la Alternativa 1 (Rehabilitaci6n) 	 86 
21 . Indicadores de rentabil idad . Alternativa1 vs . Alternativa 0 
($ miles de millones del 2002) 86 
vii 
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 
2