Mayo 2011 • Nº 24 • Infraestructura Vial22
Modelos de optimización lineal para 
realizar planes de inversiones de largo 
plazo en una red de pavimentos
Inversiones viales
 Resumen
Evaluaciones realizadas por el Laboratorio Nacional de Materiales y 
Modelos Estructurales (LanammeUCR) de la Universidad de Costa 
Rica en el periodo 2004-2006, han indicado que la Red Vial Nacional 
de Costa Rica no ha presentado una mejora significativa, por esta 
razón se realiza una investigación basada en los principios básicos de 
un Sistema de Administración de Carreteras, en donde se efectúa un 
plan de inversiones a nivel estratégico a largo plazo (20 años) para 
los pavimentos. Se toma el caso de estudio de la zona 1-9 (Heredia), 
donde se generan diferentes escenarios presupuestarios, incluyendo 
la asignación presupuestaria del año 2007. Se estudia únicamente 
la estructura de pavimentos; para ello se analizaron inventarios de 
tránsito promedio diario anual, deflectometría, regularidad superficial, 
excavaciones a cielo abierto y deterioro visual. Se generó un indicador 
de condición de pavimento (PCI), curvas de deterioro, los tratamientos 
a aplicar (mantenimiento, rehabilitación y reconstrucción) y análisis 
económicos. 
Utilizando técnicas de optimización lineal mediante el programa de 
computación “Woodstock” de Remsoft Inc., se realizan escenarios de 
inversión con diferentes presupuestos fijos, así como la estimación 
del presupuesto requerido anualmente para eliminar las carreteras 
en mal estado en un periodo determinado. Además, se definen los 
tratamientos que la red requiere y sus costos bajo el principio de 
realizar el tratamiento adecuado, en el lugar indicado y en el momento 
adecuado, esto para maximizar los recursos económicos y mantener 
los pavimentos en buenas condiciones estructurales y de confort. 
Los resultados demostraron que mediante la comparación de escenarios 
de inversión en el largo plazo a un nivel estratégico, se pueden tomar 
decisiones más efectivas para la recuperación de una red de carreteras, 
así como para rendición de cuentas y como instrumento para solicitar 
más presupuesto. Adicionalmente, el éxito de implementar un Sistema 
de Administración de Carreteras se debe en gran medida a la estructura 
organizacional, recurso humano y tecnología. 
Palabras Clave:  Sistemas de administración de carreteras, índices 
de condición de pavimentos, curvas de deterioro, plan de inversiones, 
inventario de activos, optimización lineal, nivel de red, nivel de proyecto.
Abstract
During the period 2004 – 2006, evaluations executed by the National 
Laboratory of Testing Materials and Structural Models (LanammeUCR) 
at the University of Costa Rica indicated that there was no a significant 
improvement with the road network.  This conclusion leaded to establish 
this research based on the principles of Asset Management.  A long 
Fecha de recepción: 30 de octubre del 2010
Fecha de aprobación: Mayo del 2011
Ing. Jenny Chaverri Jiménez, MScEng
Profesora de la Escuela de Ingeniería Civil
Universidad de Costa Rica
Coordinadora de Auditoría Técnica en Infraestructura Vial
LanammeUCR
jenny.chaverri@ucr.ac.cr
Ing. Daniel Madrigal Salazar
Dirección de Planificación Sectorial
Ministerio de Obras Públicas y Transportes (MOPT)
jmadrigs@mopt.go.cr
term strategic investment plan (20 years) was developed for pavement 
structures for the maintenance district 1-9 (Heredia) in Costa Rica. 
Several investment scenarios were estimated, including the budget 
assigned by the government for 2007.
For the pavement structures it was used inventories such as visual 
distresses, roughness (IRI), deflection data (FWD), traffic (AADT), layer 
and material characterization data.  A Pavement Condition Index (PCI) 
was estimated based on deflections and roughness.  Also it was used 
deterioration curves, selection of treatment windows, and economical 
analyses.
By using Woodstock Linear Optimization tool (Remsoft Inc.), several 
investment plans were developed at the strategic level. Some of these 
scenarios included different annual budgets, and also the budget 
required to eliminate the bad roads in 15 years was estimated. The 
solution includes the type of treatments that need to be applied in 
specific locations on a year basis and its costs. These results follow the 
Asset Management principle: to maximize the investment and allocate 
the resources at the right time, at the right asset, at the right moment, 
with the objective of maintaining a good level of service.
As a result, by using long term investment plans more effective decisions 
can be taken to recover our assets efficiently. It also can be used for 
accountability and request of budget. Finally, the key success to 
implement an Asset Management System is to address the structure of 
the organization, human resources and technology.  
Key words: Asset management system, pavement condition index, 
deterioration curves, investment plans, asset inventories, lineal 
optimization, network level, project level
INTRODUCCIÓN 
La Red Vial Nacional de Costa Rica pavimentada 
tiene una extensión aproximada de 4.757 kilómetros. 
El sistema de mantenimiento de esta red consiste en 
dividir el país en 22 zonas, asignando así un monto de 
mantenimiento por tres años a cada zona mediante una 
licitación pública. Este modelo se ha ejecutado desde 
el año 2002. 
En los años 2004 y 2006, el Laboratorio Nacional de 
Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad de 
Costa Rica (LanammeUCR) ha realizado un inventario 
de toda la Red Vial Nacional de Costa Rica en donde se 
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ha medido el Índice de Regularidad Internacional (IRI) 
y deflexiones mediante un Deflectómetro de Impacto 
(FWD). Realizando una comparación de los parámetros 
de IRI y las deformadas para ambos años, se tiene como 
resultado que la red de carreteras no se ha mejorado 
de manera significativa. Por el contrario, debido a la 
carencia de transitabilidad de las carreteras, en el año 
2006, no fue posible medir la deflectometría a 1,5% de 
la red vial nacional y el IRI a 2,4% que se midió en la 
campaña anterior. 
Tanto la asignación presupuestaria a estas 22 zonas 
de mantenimiento de la red de carreteras de Costa 
Rica, como las inversiones realizadas, carecen de 
fundamento en un Sistema de Administración de 
Carreteras. Mediante estos sistemas administran todos 
los activos que se encuentran dentro del derecho de 
vía: pavimentos, puentes, alcantarillado, señalización, 
etc; los cuales tienen como objetivo realizar las 
intervenciones en el lugar adecuado, en el momento 
adecuado y aplicando la alternativa de mantenimiento 
(tratamiento) adecuada según la necesidad de este 
activo. Del mismo modo, la decisiones de intervención 
se ejecutan a través de planes de largo plazo en donde 
se pueda evaluar el impacto de las decisiones del 
presente en el largo plazo y se optimicen los recursos 
disponibles. 
El objetivo de esta investigación es realizar escenarios 
de planes de inversiones en el largo plazo (20 años) 
únicamente para la estructura de pavimentos, aplicando 
los principios de un Sistema de Administración de 
Carreteras. Mediante técnicas de optimización lineal, 
se formulan diferentes escenarios de inversión. Se 
usó como escenario base el presupuesto asignado en 
el año 2007 para la estructura de pavimento a la zona 
de estudio, y la estimación del presupuesto requerido 
para recuperar la condición de la red de carreteras 
para un determinado periodo.  Para la ejecución de 
esta investigación se toma como caso de estudio la 
zona de mantenimiento denominada zona 1-9 en la 
provincia de Heredia, la cual es una de las 22 zonas 
de mantenimiento que administra el Ministerio de Obras 
Públicas y Transportes de Costa Rica (MOPT), a través 
de la entidad denominada Consejo Nacional de Vialidad 
(CONAVI). 
Esta investigación se limita únicamente a la estructura 
de pavimento, excluyendo otros activos de la 
infraestructura vial como los puentes, alcantarillas, 
elementos de seguridad vial, etc. 
Antecedentes
En el año 2002, el Departamento de Transportes de 
la provincia de New Brunswick en Canadá (NBDOT) 
desarrolló una metodología para la implementación 
del Sistema de Administración de Carreteras en esa 
provincia. Esto fue realizado en asociación con Xwave 
Inc, la Universidad de New Brunswick (UNB) y Remsoft 
Inc,  
Como resultado de este trabajo, se generó un índice 
de condición de pavimentos (PCI) basado en deterioros 
superficiales, índice de regularidad superficial (IRI) 
y deflectometría proveniente del deflectómetro de 
impacto (FWD). 
En la actualidad, el Departamento de Transportes 
de New Brusnwick (NBDOT), ha implementado en 
su gestión de pavimentos su indicador PCI basado 
únicamente en el IRI y en deterioros superficiales. 
Mediante el programa de optimización lineal Woodstock 
de Remsoft Inc. desarrolla sus planes de inversiones 
de largo plazo, incorporando activos de pavimentos y 
puentes. El resultado de estos planes de inversión fue 
que se triplicó el presupuesto anual para sus carreteras. 
Mrawira et al (2007) realizó para Costa Rica curvas 
de deterioro a partir de un PCI basado en el índice 
de regularidad internacional (IRI) y en deflectometría 
(FWD), además analiza estrategias de inversión. 
El presente artículo tomará como caso de estudio la 
zona 1-9 definida por los contratos de conservación vial 
en Costa Rica, con el propósito de desarrollar planes de 
inversiones de largo plazo y analizar la implementación 
de esta metodología en Costa Rica. Esta investigación 
se ejecutó en el LanammeUCR a través de un proyecto 
de graduación para obtener el grado de Licenciatura en 
Ingeniería Civil (Madrigal, 2008).  
METODOLOGÍA
Sistemas de Administración de Carreteras
Un Sistema de Administración de Carreteras se puede 
dividir en tres niveles: estratégico, táctico y operacional. 
El nivel estratégico toma las metas y  objetivos 
generados a un nivel ejecutivo de la organización y los 
incorpora en la elaboración del plan de inversiones de 
largo plazo, el cual, se ejecuta con un horizonte mínimo 
de 20 años. Es indispensable ejecutar análisis en el 
largo plazo, debido a que de esta manera se podrá 
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analizar el impacto de las decisiones que se toman en 
el presente en la red de carreteras.  
El siguiente nivel es el táctico, el cual toma los 
primeros cuatro o cinco años del plan estratégico y 
analiza a un nivel más detallado las prioridades de 
intervención generadas por el nivel estratégico y que 
además incorpora otros aspectos adicionales para 
la priorización de esas rutas comprendidas en el 
quinquenio. Finalmente, el nivel operacional es aquel 
donde se analizan los dos primeros años de intervención 
a nivel de proyecto, elaborando así los diseños de las 
rutas a intervenir, análisis económicos, presupuestos y 
procesos licitatorios. 
El nivel estratégico utiliza un nivel de información más 
general (nivel de red) que la requerida a nivel táctico y 
a nivel operacional (nivel de proyecto). Adicionalmente, 
debe realizarse un monitoreo anual de la red y una 
evaluación de los trabajos ejecutados en el pavimento 
para determinar sus nuevos índices de condición de 
pavimentos (PCI); de esta forma se actualiza la base 
de datos y se pueden actualizar los planes estratégicos 
a largo plazo y sucesivamente el táctico y operacional. 
Un ejemplo de aplicación de estos sistemas en el 
MOPT-CONAVI sería la ejecución del nivel estratégico 
por el Departamento de Planificación Sectorial, junto 
con las metas, políticas y objetivos del Ministro(a) de 
Transportes y Obras Públicas y el gobierno. El nivel 
táctico aplicaría en un Departamento de Planificación 
del CONAVI (plan quinquenal derivado del plan 
estratégico) y un nivel operativo que correspondería a 
las Direcciones de Ingeniería, Obras y Conservación 
Vial. 
Formulación del índice de condición de pavimento 
(PCI)
El índice de condición de pavimento PCI (“Pavement 
Condition Index” por sus siglas en inglés) es uno de 
los indicadores utilizado para determinar la condición 
de un pavimento. Existen diversas combinaciones para 
la cuantificación de este indicador, las cuales pueden 
contener información estructural, de regularidad 
superficial y de deterioros superficiales. 
Debido a la disponibilidad de información, para esta 
investigación la formulación del PCI se basó únicamente 
en las deflexiones (FWD) y la regularidad superficial 
(IRI). El índice de condición de pavimento propuesto es 
dado por:
Donde, SAI = índice de adecuación estructural derivada 
a partir de los datos del deflectómetro de impacto FWD, 
PRI = índice de regularidad superficial del pavimento 
derivado a partir del IRI, k1 y k2 son factores de peso 
relativo (seleccionados en este caso como  k1 = 0.5 y k2 
= 0.5). Se decidió asignar equitativamente un peso del 
50% al índice de adecuación estructural y al índice de 
regularidad superficial. 
El índice de regularidad superficial del pavimento (PRI) 
puede ser derivado a partir de los datos medidos de 
IRI utilizando un perfilómetro láser de alta velocidad. 
Los valores de PRI para cada sección del pavimento 
fueron calculados mediante una función normalizadora 
que traduce cada valor de IRI en una escala de 0 – 100 
(Mrawira et al, 2007): 
Donde, PRIj es el índice de regularidad superficial del 
pavimento de la jth sección, IRIj es el valor medido de IRI 
para la jth sección (tramo homogéneo), IRImax e IRImin 
son los valores máximos y mínimos de IRI de todas las 
secciones en la red vial nacional de Costa Rica para los 
años 2004 y 2006, para un nivel de confianza del 98%. 
Clasificación PCI (a)
Ventana de 
Operación
Tratamiento (d)
Costos en 
dólares 
americanos
(US$ / Km / carril)
Muy bueno 80 - 100 Preservación
Sobrecapa MAC (b)
no estructural (5 cm)
20.000
Bueno 60 - 80
Rehabilitación 
menor
Sobrecapa MAC (b)
estructural (6 - 12 cm)
28.000 - 55.000
Regular 40 - 60
Rehabilitación 
mayor
Sobrecapa MAC (b)
estructural (12 - 18 cm)
55.000 - 82.000
Pobre 25 - 40
Reconstrucción 
parcial 
(Mejoramientos)
CA (13-19 cm) +
BE (c) 25 cm
98.000 - 126.000
Muy pobre 0 - 25
Reconstrucción 
total (Reemplazo 
de la estructura)
1) CA (14 cm) +
Be (c) 25 cm + subbase
2) Tratamiento 
superficial
82.000 - 140.000
Tabla 1 Resultados de retención de contaminantes en una estructura de 
pavimento flexible con SDGA
(a)  NBDOT: “New Brunswick Department of Transportation” - Canadá.
(b)  MAC: Mezcla asfáltica en caliente.
(c)  BE: Base estabilizada con cemento.
(d) No se incluye el bacheo, ya que es una actividad que se aplica en áreas puntuales para mantenimiento de una 
vía en estado de regular a pobre.  No se usan técnicas de preservación de pavimentos como las lechadas asfálticas, debido 
a que en el país no se aplcan (año 2008)
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El índice de adecuación estructural (SAI) provee una 
medida de la capacidad de carga o resistencia del 
pavimento. El SAI (ecuación 4) a utilizar fue desarrollado 
al tomar la resistencia del pavimento expresada por el 
parámetro base de deflexiones conocido como “AREA” 
(ecuación 3) normalizado por la deflexión en el centro 
de carga, D0 (la cual se encuentra corregida por 
temperatura) y luego convertido en un índice escalado 
entre 0 – 100 por conveniencia para la formulación del 
PCI.
Donde; D0, D1, D2, D3 son deflexiones medidas desde 
el centro del plato de carga del deflectómetro de impacto 
(FWD) de las ordenadas a 0 mm, 300 mm, 600 mm y 
900 mm respectivamente.
Donde SAIj es el índice de adecuación estructural para 
la jth sección (tramo homogéneo), AREA es definida 
como muestra la Equación 3, AREAmax y AREAmin 
son los valores máximos y mínimos del AREA a nivel de 
toda la red vial nacional de Costa Rica. Nuevamente, 
para remover los efectos de valores anormales en los 
extremos, se aplicó un intervalo de confianza del 98%. 
La escala de clasificación numérica de la condición 
del pavimento (PCI) se da en rangos de 0 a 100. Esta 
consiste en cinco intervalos que van desde muy bueno 
hasta muy pobre tal y como se muestra en la Tabla 1, 
la cual indica también las ventanas de operación que 
aplican y sus costos.
Esta clasificación determina las ventanas de operación 
del pavimento (clasificado en rangos de PCI), es decir, 
para una condición determinada, corresponde un 
tratamiento o medida de conservación del pavimento 
determinado. Por ejemplo, un pavimento en estado 
muy bueno requerirá técnicas de preservación de 
pavimentos, mientras una condición pobre requerirá 
reconstrucción parcial (mejoramiento). 
Caso de estudio: zona 1-9 de Heredia de los contratos 
de conservación vial.
El Ministerio de Obras Públicas y Transportes de Costa 
Rica (MOPT), a través de la entidad denominada 
Consejo Nacional de Vialidad (CONAVI) ejecuta 
mediante contratos, las obras, los suministros y 
servicios requeridos para el proceso de conservación, 
mejoramientos y construcción de la totalidad de la red 
vial nacional.
Para la ejecución de estos contratos (nivel de 
planificación operacional), esta institución tiene dos 
departamentos denominados Dirección de Obras y 
Dirección de Conservación Vial. La primera se encarga de 
ejecutar los contratos correspondientes a construcción 
de obras nuevas, mejoramientos (reconstrucciones) 
y rehabilitaciones de pavimentos y puentes. La 
segunda se encarga de ejecutar el mantenimiento de 
los pavimentos y puentes. El mantenimiento realizado 
en el momento de la ejecución de este estudio a los 
pavimentos, consiste en ejecutar bacheo con mezcla 
asfáltica, sello de grietas, sobrecapas asfálticas no 
estructurales (5 cm) y sobrecapas estructurales. La 
Dirección de Conservación Vial ha dividido el país en 
22 zonas de mantenimiento. La zona de estudio en 
esta investigación es la 1-9 ubicada en la provincia de 
Heredia. 
Debido a la ausencia de un Sistema de Administración 
de Carreteras en el Ministerio de Obras Públicas y 
Transportes de Costa Rica (MOPT), se observa en el 
MOPT-CONAVI un primer problema organizacional, ya 
que la administración de la red de carreteras de la zona 
1-9 aplica tratamientos de bacheo, sellos de grietas y 
sobrecapas de asfalto a rutas candidatas a  otros tipos 
de tratamientos diferentes a las de preservación, como 
lo son las reconstrucciones parciales (mejoramientos) 
y las reconstrucciones totales. Esto se debe a 
que, la Dirección de Conservación Vial no tiene los 
mecanismos contractuales para atender aquellas rutas 
dentro de su zona que sean candidatas a medidas más 
drásticas como lo son las reconstrucciones parciales 
(mejoramientos) y las reconstrucciones totales. 
Específicamente en la zona de estudio 1-9 de Heredia, 
se incluirán las otras opciones que se salen del alcance 
de la Dirección de Conservación Vial, ya que cualquier 
otro tratamiento que se aplique a rutas candidatas a 
reconstrucción y rehabilitación mayor, no será efectivo 
en el mediano y largo plazo. Más allá del alcance o 
limitaciones contractuales, esta situación se debe 
analizar desde una perspectiva más amplia, en donde 
el sistema de administración de carreteras (y en este 
caso de pavimentos) nace desde un nivel estratégico, el 
cual formula la estructura organizacional y los contratos 
de acuerdo con los planes estratégicos y tácticos para 
la recuperación de la red de pavimentos. 
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Construcción de la base de datos espacial para la zona 
1-9
La red vial nacional de la zona 1-9 estudiada tiene 
una longitud de 187,5 km y es parte del Gran Área 
Metropolitana del país, teniendo así vías urbanas 
con un uso del suelo habitacional en su mayoría. 
Aproximadamente el 50% de la red tiene un tránsito 
promedio diario anual (TPDA) entre 9.000 y 36.000, 
mientras el otro 50 % tiene vías de tratamiento superficial 
con un TPDA menor a 2.000.
El tipo de mantenimiento que se ha aplicado a esta red 
en los últimos 10 años, específicamente al pavimento 
consiste en la aplicación de mezcla asfáltica en caliente 
a través de bacheo, sobrecapas de mezcla asfáltica de 
5 centímetros y sobrecapas estructurales de mezcla 
asfáltica. No se ha realizado una reconstrucción 
parcial o total de estas vías. En el año 2007 se invirtió 
alrededor de US$1,5 millones en mezcla asfáltica en 
caliente, presupuesto que se tomó como referencia en 
los escenarios de inversión en esta investigación. 
La información disponible para la red de la zona 1-9 
consistió en datos de regularidad superficial mediante 
IRI linealmente referenciados y mediciones de deflexión 
FWD puntuales (con coordenadas). Ambos juegos de 
información fueron recolectados por el Laboratorio 
Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de 
la Universidad de Costa Rica (LanammeUCR). Los 
volúmenes de tránsito fueron tomados del Ministerio de 
Obras Públicas y Transportes (MOPT) de Costa Rica. 
Los espesores del pavimento fueron tomados de la 
consultoría realizada al MOPT por la firma BCEOM en 
1993 y actualizados por el LanammeUCR. 
Con los datos de deflectometría y tránsito, se  procedió 
a generar tramos homogéneos de pavimentos y para 
cada tramo se procedió a elaborar el índice de condición 
de pavimento (PCI). La Figura 1 presenta los resultados 
de PCI para cada tramo homogéneo y el número de 
ruta.
El PCI promedio de esta red es de 34, clasificándose 
así como pobre. Esto es un efecto de las medidas de 
intervención que se han realizado en los últimos años, 
las cuales no están fundamentadas en un Sistema de 
Administración de Carreteras. La premisa principal de 
estos sistemas es aplicar el tratamiento adecuado, en 
el momento adecuado, en el lugar adecuado. Es aquí 
que se observa que rutas con un PCI pobre requieren 
medidas de reconstrucción, sin embargo, aún se 
Figura 1
Tabla 2
PCI por tramo homogéneo
Escenarios de inversión
El principio básico de un Sistema de Administración de 
Carreteras, y en este caso, de pavimentos, es aplicar 
el tratamiento adecuado de acuerdo con su condición 
de pavimento, es  por esto que en esta investigación 
se ignora la estructura organizacional actual del 
CONAVI, y se incluye toda la gama de tratamientos: 
preservación, rehabilitación menor, rehabilitación 
mayor y reconstrucción. La razón de esta decisión es 
que si se tomase en cuenta únicamente las actividades 
que aplica la Dirección de Conservación Vial, tal y como 
sucede en la actualidad, en un horizonte de 20 años, no 
sería posible mejorar la condición de la red vial. 
Escenario
Función 
Objetivo
Restricción 1 Restricción 2 (a)
1
US$1.5 mill
Maximizar 
el PCI
US$ 1.5 millones
por año
TPDA mayor a 9.000 
no pueden disminuir 
su PCI
2
US$ 3 mill
Maximizar 
el PCI
US$ 3 millones
por año
TPDA mayor a 9.000 
no pueden disminuir 
su PCI
3
Presupuesto
requerido (b)
Minimizar 
la 
inversión
Eliminar los 
pavimentos en 
mal estado en 15 
años (b)
1.  TPDA mayor a 9.000 
no pueden disminuir 
su PCI
2.  Costos anuales de 
inversión no deben 
variar má de un 5%
4
Sólo 
reconstrucción
Minimizar 
la 
inversión
Eliminar los 
pavimentos en 
mal estado en 15 
años (b)
Solamente tratamiento 
de reconstrucción
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continúa aplicando medidas de conservación como 
bacheo y sobrecapas de mezcla asfáltica.  Se enfatiza la 
necesidad de implementar un Sistema de Administración 
de Carreteras con el propósito de mejorar el estado de 
la red vial y de optimizar la inversión. 
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN 
Plan de inversión de largo plazo
El objetivo de esta investigación es realizar escenarios 
de planes de inversiones en el largo plazo (20 años) 
para la estructura de pavimentos. Esto se realizó 
con herramientas de optimización lineal mediante el 
programa de computación “Woodstock” de Remsoft Inc. 
asignando una función objetivo con restricciones tales 
como el presupuesto, tránsito y el tipo de tratamiento 
aplicable según la condición del activo. Se requirieron 
datos de entrada como el inventario de la red (tipo de 
activo, PCI por tramo, tránsito, curvas de deterioro, 
tratamientos por ventana de operación y costos). La 
Tabla 2 muestra los cuatro escenarios de inversión 
ejecutados.   
Se le da prioridad de intervención a rutas con mayor 
tránsito
Estima el presupuesto necesario para eliminar los 
pavimentos en mal estado en 15 años. 
En el primer escenario se considera el presupuesto 
invertido en mezcla asfáltica en caliente en el año 2007 
en rubros de bacheo y sobrecapas de asfalto para la 
zona en estudio. El segundo pretende observar el efecto 
de duplicar el presupuesto del año 2007 en la red. El 
tercer escenario pretende realizar una estimación del 
presupuesto requerido para eliminar los pavimentos 
en mal estado en 15 años.  El cuarto escenario tiene 
como función objetivo minimizar la inversión (estimar 
el presupuesto requerido) excluyendo los tratamientos 
de preservación y rehabilitaciones, es decir, aplicando 
únicamente reconstrucción; este escenario pretende 
evaluar el efecto en los costos de inversión si únicamente 
se realizara reconstrucción, siendo una variación a 
atender de primero los pavimentos en mal estado.
La Figura 2 muestra el resultado de la optimización 
lineal por escenario de inversión, junto con el total de 
inversión para los 20 años en valor presente (VAN) en 
dólares americanos. 
Como se puede observar todos los escenarios tienen un 
comportamiento ascendente en su PCI. Los dos mejores 
escenarios con un PCI promedio al final del año son el 
de invertir US$ 3 millones al año (PCI de 80 en año 
20 – estado muy bueno) y el escenario sin restricción 
presupuestaria (PCI de 75 en el año 20 – estado 
bueno). Por otro lado, el escenario de inversión que 
en la actualidad ejecuta el CONAVI (US$ 1,5 millones 
para mezcla asfáltica en caliente en conservación vial) 
obtiene un PCI promedio de 69, el cual califica como 
una red en estado bueno (PCI de 60 a 80). El escenario 
de solo reconstrucción obtiene un PCI promedio de 
64 (estado bueno), reflejando la importancia de que al 
preservar los pavimentos en buen estado se obtiene 
una red en mejor condición. 
Debido a que el PCI inicial promedio de la red es de 
34, se clasifica en la ventana de operación en donde se 
requiere la aplicación de reconstrucción parcial o total en 
los primeros cuatro años, mientras que los tratamientos 
de preservación inician a partir del cuarto año. Un PCI 
de 34 implica que la red se encuentra en un deterioro tan 
avanzado que la alternativa que se debe aplicar a esas 
estructuras de pavimentos es de reconstrucción parcial 
o total.  Por lo tanto, las medidas de conservación de 
bacheo y sobrecapas de mezcla asfáltica que se aplican 
en la actualidad no son suficientes para recuperar el 
estado del pavimento a mejores condiciones en el largo 
plazo, ya que estas alternativas se aplican cuando el 
PCI es superior a 40. 
La Figura 3 muestra la inversión anual en valor presente 
para los escenarios de presupuesto requerido para 
eliminar los pavimentos en mal estado en 15 años y 
escenario de US$ 3 millones anuales para el periodo 
de 20 años. 
Figura 2Regresión lineal para las placas: (a) CTB e (b) CTBPC
Mayo 2011 • Nº 24 • Infraestructura Vial28
El escenario de US $3 millones anuales es el escenario 
que obtiene el mejor PCI al final de los 20 años 
(PCI de 80), mientras que el escenario denominado 
¨Presupuesto requerido¨ estima el presupuesto que se 
necesita para eliminar los pavimentos en mal estado 
en 15 años. Para este último escenario, se observa 
una inversión de alrededor de US $3,7 millones en los 
primeros cuatro años para realizar reconstrucciones 
parciales o totales; después del cuarto año, la inversión 
disminuye. A partir del año 15 se invierte alrededor de 
US $1,7 millones por año; presupuesto muy cercano 
al que el CONAVI invirtió en el año 2007 para mezcla 
asfáltica. 
El escenario de US $1,5 millones anuales también 
recupera la red de un estado pobre a bueno, pero 
con un estándar de calidad más bajo que los demás 
escenarios, siendo un dato importante en caso que 
se quiera solicitar mayor presupuesto para obtener 
una red de carreteras con estándares mayores. Este 
resultado también indica el efecto positivo de aplicar el 
tratamiento adecuado de acuerdo con las necesidades 
reales del activo (aplicar un tratamiento adecuado de 
conformidad con el estado de ese pavimento, en el 
lugar adecuado, en el momento adecuado).  
Estos escenarios de inversión se obtuvieron a partir 
de la herramienta Woodstock de Remsoft Inc, la cual 
ejecutó la optimización lineal y además la programación 
de rutas y sus tratamientos a aplicar. Esta herramienta 
tiene la ventaja de combinar y optimizar cualquier tipo 
de activo: pavimentos, puentes, elementos de seguridad 
vial, etc. 
Los presupuestos presentados en estos escenarios 
contemplan únicamente las necesidades de la estructura 
de pavimento y no incluyen la inversión requerida 
para mejorar los sistemas de drenajes, elementos 
de seguridad vial, puentes y los demás activos de la 
carretera. Es posible incorporar estos activos dentro 
del modelo de optimización, sin embargo, para ello se 
necesitan los inventarios viales y definir indicadores 
de condición para cada activo de la carretera. La más 
grande limitación es la carencia de una base de datos 
oficial que contenga el inventario de todos estos activos 
de la carretera.  
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Uno de los mayores beneficios de los planes de 
inversión de largo plazo es evaluar el impacto de las 
decisiones que se toman en el presente en la red de 
carreteras en términos económicos y de desempeño. 
Estos planes son una herramienta que facilitan a los 
niveles ejecutivos de las agencias de transporte a 
tomar decisiones adecuadas, exponer la transparencia 
de la inversión de fondos públicos para la rendición 
de cuentas y a justificar la inversión necesaria que se 
requiere para poder mantener la red de carreteras en 
un estado adecuado. 
Los escenarios de inversión presentados utilizan 
las premisas fundamentales de un Sistema de 
Administración de Carreteras, el cual consiste en 
aplicar la medida de mantenimiento (tratamiento) 
Figura 3 Valor presente de la inversión anual para dos escenarios de inversión
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de acuerdo a la condición de este activo, en el lugar 
adecuado y en el momento adecuado; de esta forma, es 
posible maximizar la inversión.  Otra premisa importante 
de un Sistema de Administración de Carreteras es 
que está compuesto por tres grupos: la tecnología, 
el recurso humano y la estructura organizacional. En 
esta investigación se aborda únicamente el aspecto 
tecnológico. Sin embargo, para una implementación 
exitosa de ese sistema, es necesario incorporar los 
otros dos aspectos. 
El caso de estudio de la zona 1-9 presenta un índice de 
condición de pavimento (PCI) promedio de 34, el cual 
se clasifica como un estado de la red en condiciones 
pobres. Es por ello que todos los escenarios de inversión 
apuntan a realizar reconstrucciones parciales y totales 
en esta red en los primeros cuatro años. Posterior a esto, 
las estructuras reconstruidas se encuentran en buenas 
condiciones, por lo que se pueden aplicar técnicas de 
preservación. Incluso el presupuesto invertido en el 
año 2007 (US$1,5 millones) obtiene una red en estado 
bueno en el año 20, no obstante, presenta mayores 
restricciones de ejecución. Esto se obtiene por aplicar el 
tratamiento adecuado de acuerdo a la condición que el 
pavimento presente. Se aclara que estos escenarios de 
inversión se realizan únicamente para la estructura de 
pavimento, dejando de lado la inversión necesaria para 
los otros activos tales como alcantarillas, señalización 
vial, etc que se requieren al ejecutar un mejoramiento 
(reconstrucción) de la vía. 
El escenario de ejecutar únicamente reconstrucción 
(PCI 64 - más bajo de todos los escenarios) confirma 
el concepto de preservación de pavimentos, el cual 
indica el beneficio de conservar los pavimentos en buen 
estado y no esperar a intervenirlos cuando ya llegaron 
a un estado pobre.
En vista de la ausencia en el país de aplicación de 
lechadas asfálticas como parte del mantenimiento de 
preservación de pavimentos, se utilizó la aplicación de 
sobrecapas no-estructurales de 5 cm (políticas vigentes 
en el año 2008). No obstante, las lechadas asfálticas 
son de menor costo y muy efectivas para preservar 
los pavimentos, así como toda la familia de técnicas 
de preservación (su aplicación depende del nivel de 
tránsito) por lo que su aplicación puede optimizar aún 
más la inversión.  
Es necesario enfatizar que debido a la ausencia del 
Sistema de Administración de Carreteras en Costa 
Rica, la estructura organizacional de CONAVI actual 
no es adecuada, debido a que toda la red estudiada 
es asignada a un departamento que tienen como 
funciones realizar actividades de conservación de 
las vías, las cuales, para la estructura de pavimentos 
consisten en ejecutar bacheos con mezcla asfáltica 
en caliente, sobrecapas de asfalto estructurales y no 
estructurales; actividades que se aplican a pavimentos 
con condiciones de regular a muy bueno (PCI mayor a 
40). Es por ello que es imperativo abordar el aspecto 
organizacional en la implementación de estos sistemas. 
El escenario denominado ¨Presupuesto requerido¨ 
permite estimar el presupuesto requerido para obtener 
un determinado nivel de servicio de la estructura de 
pavimento, en este caso, eliminar los pavimentos 
en mal estado en 15 años. El resultado obtenido 
en esta investigación es factible de ejecutar y es un 
escenario importante para la solicitud y justificación del 
presupuesto. 
Se recomienda monitorear el desempeño (condición 
y duración) de las estrategias de mantenimiento y de 
pavimentos que se han reconstruido en Costa Rica, con 
el propósito de retroalimentar estos planes de inversión 
y actualizarlos. Además debe mantenerse un inventario 
de los activos y el registro histórico de las intervenciones 
de mantenimiento realizados. Estos aspectos son 
también parte del Sistema de Administración de 
Carreteras. 
Una de las ventajas para la aplicación de esta 
metodología para Costa Rica en donde puede existir 
información limitada, es que para el desarrollo de los 
planes de inversión se puede utilizar pocas variables de 
información. La metodología también es una alternativa 
factible para optimizar los recursos disponibles y solicitar 
mayor presupuesto. 
Experiencias en el Departamento de Transportes de la 
provincia de New Brunswick de Canadá al implementar 
el Sistema de Administración de Carreteras y al crear 
escenarios de inversión como los presentados en esta 
investigación, dieron como resultado que se triplicara 
la asignación presupuestaria para los próximos 
tres años. Como consecuencia de ello, se triplicó la 
necesidad de consultorías para diseños y la demanda 
de empresas constructoras para pavimentos y puentes. 
Evidentemente, la condición de la red de carreteras 
también está mejorando, así como la satisfacción 
de los usuarios e imagen del gobierno en turno y del 
departamento de transportes (ejecución de obras 
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y rendición de cuentas debido a la eficiencia de la 
inversión).
Adicional a la estructura de pavimento, la metodología 
aquí presentada puede incorporar la optimización 
de otros activos de la carretera tales como puentes, 
alcantarillas, componentes de la seguridad vial, etc. 
Para ello, es necesario tener los inventarios de estos 
activos, el desarrollo de sus curvas de deterioro y el 
diseño de un indicador de condición. 
La meta final es desarrollar planes de inversiones y 
planificación que integre todos los activos de la carretera. 
La gestión de la infraestructura vial deberá atender 
factores de estructuras viales, movilidad (congestión), 
seguridad vial, vulnerabilidad geotécnica, entre otros. El 
primer paso es generar una base de datos que integre 
todos los inventarios viales, incluyendo accidentalidad 
y que incorpore datos históricos de actividades de 
mantenimiento que se ejecutan en las carreteras; todos 
estos referenciados geográficamente. 
AGRADECIMIENTOS
Se agradece tanto al Departamento de Carreteras de la 
Universidad de New Brunswick como al Departamento 
de Transportes de la provincia de New Brunswick de 
Canadá por la transferencia de tecnología para la 
ejecución de esta investigación. 
Agradecimientos también al Laboratorio Nacional de 
Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad 
de Costa Rica (LanammeUCR) por el apoyo para la 
ejecución de esta investigación. 
Se agradece a los ingenieros Mónica Bolaños y Pablo 
Torres, quienes aportaron en categoría de asesores, 
retroalimentación al proyecto de graduación para 
obtener el grado de Licenciatura en Ingeniería Civil 
(Madrigal, 2008).
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