Serviciabilidad, Confort, IRI:La ruta desde AASHO, California, HDM, IRRE hasta las especificaciones contemporáneas en Latinoamérica

Resumen

En la práctica vial latinoamericana se ha instalado la idea de que el Índice Internacional de Rugosidad (IRI) es, por sí mismo, un parámetro de confort. Esa lectura es históricamente equivocada. La evolución técnica muestra otra cosa: el punto de partida fue la serviciabilidad o calidad de servicio percibida por el usuario en el AASHO Road Test; luego el Departamento de Carreteras de California caracterizó la regularidad superficial mediante el Profile Index (PI) para asegurar una calidad mínima al transitar; más tarde, el Banco Mundial contribuyó por dos vías distintas a consolidar el papel de la rugosidad: mediante el International Road Roughness Experiment (IRRE, 1982), que estandarizó el IRI como parámetro físico de la rugosidad longitudinal y como referencia común para su expresión y comparación, y mediante la serie HDM, que incorporó dicha variable al análisis económico vial. Las correlaciones posteriores con PSI, SI y PSR confirmaron que el IRI está relacionado con la calidad al transitar percibida, lo que no significa que se convirtiera en un índice de confort. Esa distinción es decisiva para interpretar tanto los umbrales más exigentes de lisura en varios estados de Estados Unidos, del orden de 0.7 m/km, como los valores bastante más laxos que suelen aparecer en especificaciones latinoamericanas para pavimentos nuevos.

Palabras clave:

IRI, PSI, PSR, serviciabilidad, lisura, rugosidad, irregularidad longitudinal, especificaciones de recepción, umbrales.

Introducción

Como parte de la práctica de la ingeniería vial latinoamericana, el IRI suele invocarse como si fuera un indicador directo de confort. No obstante, el IRI es, en sentido estricto, un índice físico de la irregularidad longitudinal calculado a partir del perfil longitudinal del pavimento y de la respuesta acumulada de un modelo de “cuarto de vehículo” (Quarter-car model); su relación con el confort es histórica y empírica, no conceptual (Sayers et al., 1986; Smith & Ram, 2016). La diferencia no es menor. Si se pierde esa diferenciación, se corre el riesgo de convertir una variable objetiva de control de lisura en una etiqueta subjetiva de comodidad y de atribuir a los valores de IRI un significado de confort que técnicamente no está definido de manera explícita, sin explicar además qué representan en realidad los umbrales exigidos.
El objetivo de este artículo es reconstruir esa genealogía técnica. Para ello se parte del AASHO Road Test y del concepto de serviciabilidad; se examina luego el papel del Departamento de Carreteras de California, de su Perfilógrafo de California y del parámetro Índice de Perfil (Profile Index, PI); se revisa el empleo de la rugosidad en la serie HDM y en el Experimento Internacional de Rugosidad (IRRE); y, finalmente, se analizan las correlaciones IRI versus PSI/PSR y la forma en que los umbrales contemporáneos de recepción de obras o niveles de servicio deben interpretarse tanto en Estados Unidos como en Latinoamérica.

AASHO Road Test y la serviciabilidad como percepción del usuario

El AASHO Road Test no se estructuró en torno al IRI, sino al concepto de serviciabilidad. En ese marco se distinguió entre el Present Serviceability Rating (PSR), obtenido a partir de paneles de usuarios, y el Present Serviceability Index (PSI), concebido como una estimación objetiva de esa calificación subjetiva experimental (Highway Research Board, 1962). Para pavimentos flexibles, la formulación original del PSI incorporó la varianza de pendiente, el ahuellamiento y el fisuramiento/parchados, lo que revela con claridad que la concepción del índice no se planteó únicamente en función de una irregularidad geométrica aislada, sino mediante la integración de los deterioros que incidían en el comportamiento funcional del pavimento tal como lo percibía el usuario.

En términos conceptuales, ese fue el punto de partida de la ingeniería vial moderna sobre el tema: la variable central no era una medida abstracta del perfil, sino una aproximación a la experiencia de circulación. Por ello, cuando hoy se habla de rugosidad, comodidad y aceptación de obra como si fueran equivalentes, en realidad se están superponiendo dos planos que en el origen fueron distintos: uno subjetivo, vinculado a la percepción del usuario (PSR), y otro físicoinstrumental (PSI) (Highway Research Board, 1962).

Para pavimentos flexibles, la expresión clásica del PSI puede resumirse de la siguiente manera:

PSI = 5.03 – 1.91 log₁₀(1 + SV) – 1.38 RD² – 0.01 √ (C + P)

Donde: SV es la varianza de pendiente, RD es la profundidad de ahuellamiento y C + P representa el fisuramiento y parchados. La estructura misma de la ecuación muestra que el PSI es un índice de serviciabilidad, no un simple descriptor geométrico del perfil (Highway Research Board, 1962).

California y el control objetivo de la regularidad superficial

El siguiente paso histórico importante se gestó en el Departamento de Carreteras de California. El Perfilógrafo de California (Profilograph) y su especificación de rugosidad (Profile Index-PI) se desarrollaron para disponer de un método objetivo que asegurara una calidad mínima al transitar en pavimentos de concreto mediante el Índice de Perfil. Scofield et al. (1992) recuerdan expresamente que las especificaciones tradicionales del sistema californiano fueron construidas a partir de encuestas subjetivas de ride quality y que el antiguo criterio de PI = 7 in/mi representaba, en esencia, el mínimo de calidad al transitar considerado necesario.

Este hecho es crucial. El Profile Index (PI) tampoco era, en sentido estricto, un índice de confort; era un parámetro objetivo de perfil. No obstante, su selección y su umbral de aceptación provenían de una tradición de correlación empírica con la percepción de calidad de servicio. De allí que los límites modernos de smoothness en Estados Unidos no deban verse como números arbitrarios, pues heredan una cultura técnica en la que la regularidad superficial se controla como aproximación objetiva de una experiencia de circulación satisfactoria (Scofield et al., 1992).

El uso de la rugosidad en la evaluación económica vial

En forma paralela, el Banco Mundial desarrolló desde fines de los años sesenta una línea de investigación orientada a incorporar la condición superficial del camino dentro de un esquema de evaluación técnico-económica. Esa línea desembocó en la serie Highway Design and Maintenance Standards Model (HDM), cuya tercera versión, HDM-III, fue publicada en 1987 (Watanatada et al., 1987).

Desde sus primeras fases, esta investigación empleó la rugosidad no como un parámetro de confort, sino como una variable relevante para explicar los costos de operación vehicular, la velocidad de circulación, el deterioro vial y la evaluación económica de alternativas de diseño, mantenimiento e inversión (Watanatada et al., 1987). En ese sentido, el aporte de la serie HDM no consistió en redefinir la rugosidad como medida de comodidad del usuario, sino en consolidarla como una variable de análisis económico del desempeño vial.

El IRRE y la estandarización del IRI

El International Road Roughness Experiment (IRRE), realizado en Brasilia en 1982 y publicado en 1986, respondió al problema de la falta de compatibilidad entre los equipos y escalas de medición que existían internacionalmente. Sus objetivos explícitos fueron establecer correlaciones entre distintos sistemas de medición de rugosidad e identificar un parámetro estadístico estándar al cual pudieran relacionarse las mediciones realizadas con diversos equipos y en diferentes países (Sayers et al., 1986).

Desde entonces, el IRI quedó establecido como un parámetro físico de rugosidad (o irregularidad) longitudinal basado en la simulación de la respuesta de un modelo de cuarto de vehículo a una velocidad de referencia de 80 km/h. Lo que el IRRE estandarizó fue una escala de rugosidad transferible y reproducible, no un índice subjetivo de confort. Que el IRI tenga relación con la respuesta del vehículo y con la percepción del usuario no significa que haya sido concebido como un parámetro de confort (Sayers et al., 1986).

Correlaciones posteriores entre IRI y serviciabilidad

Una vez estandarizado el IRI como escala de rugosidad, diversos trabajos de investigación buscaron correlacionarlo con las escalas históricas de serviciabilidad y de calidad al transitar percibida. Paterson (1986) propuso una de las relaciones más influyentes entre IRI y Serviceability Index (SI):

IRI = 5.5 ln (5.0 / SI)

y, para rangos usuales de servicio, una aproximación lineal:

IRI = max (10.5 – 2.5 SI, 0)

Estas expresiones hicieron posible reinterpretar el IRI dentro de la tradición de la serviciabilidad, pero sin borrar la diferencia conceptual entre ambas magnitudes (Paterson, 1986).

Posteriormente, Al-Omari y Darter (1994) desarrollaron una correlación amplia entre IRI y Present Serviceability Rating (PSR), definido explícitamente como la calificación media del panel de usuarios para la transitabilidad en escala 0-5. Su modelo recomendado fue:

PSR = 5 e^{_{-0.26 IRI}}

La relevancia de esta relación es que hace explícita la naturaleza de las dos variables: el PSR pertenece al terreno de la percepción del usuario, mientras que el IRI pertenece al terreno de la medición objetiva del perfil (Al-Omari & Darter, 1994).
En una línea semejante, Gulen et al. (1994) trabajaron directamente con PSI e IRI y propusieron, entre otros, los modelos:

PSI = 6.1 – 1.46 IRI
PSI = 9.00 e^{_{-0.56 IRI}}

La importancia de estos trabajos no radica en escoger una fórmula como definitiva, sino en reconocer que todos confirman la misma idea general: el IRI está correlacionado con la calidad al transitar percibida, pero no se confunde con ella (Gulen et al., 1994).

Tabla 1 Conversión aproximada de valores de IRI a SI y PSR

Nota. Los valores fueron calculados con las ecuaciones propuestas por Paterson (1986) y Al-Omari y Darter (1994).

El valor del IRI calibrado con calidad de servicio en Estados Unidos

En la práctica contemporánea estadounidense, un valor del orden de IRI = 0.7 m/km no debe interpretarse como una definición oficial y universal de confort, sino como un umbral de lisura muy alta dentro de la cultura de las especificaciones de lisura (smoothness). Smith et al. (2002) explican que la transición desde especificaciones basadas en el PI de California hacia especificaciones basadas en IRI respondió justamente a la necesidad de contar con un parámetro más reproducible y con mejor capacidad para preservar el sentido práctico de los niveles históricos de calidad al transitar (ride quality). Del mismo modo, Smith y Ram (2016) muestran que los rangos típicos de aceptación para pavimentos nuevos suelen ubicarse por encima de ese valor, de modo que un IRI cercano a 0.7 m/km se interpreta como el desempeño de un pavimento con lisura inicial excelente.

Las especificaciones actuales de algunos estados de la unión ilustran bien esa lógica. En el caso de Texas, el Item 585 de las Especificaciones Estándar de TxDOT sobre calidad al transitar establece bonificaciones para valores de IRI iguales o inferiores a 45 in/mi, equivalentes aproximadamente a 0.71 m/km, y mayores beneficios para superficies aún más lisas (Texas Department of Transportation, 2024). Por tanto, un valor de ese orden no representa la línea mínima de confort, sino un objetivo contractual de alta calidad superficial.

Si ese umbral se proyecta sobre las correlaciones históricas, su significado se vuelve más claro. Al sustituir IRI = 0.7 m/km en las ecuaciones de Paterson (1986) y de Al-Omari y Darter (1994), se obtienen aproximadamente SI = 4.4 y PSR = 4.2. Ambos valores caen en una franja alta de serviciabilidad o transitabilidad. Por ello, aunque el IRI no sea conceptualmente un índice de confort, un valor de IRI = 0.7 m/km sí puede leerse razonablemente como el correlato de una superficie terminada con una calidad de servicio alta, compatible con un pavimento nuevo.

Lectura crítica de las especificaciones en Latinoamérica

En varios países de Latinoamérica, el problema no es que se utilice o no el IRI, sino la manera en que se interpreta. En documentos técnicos, pliegos y especificaciones de recepción de obra aparecen con frecuencia umbrales del orden de 2.0, 2.5 e incluso 3.0-3.5 m/km para superficies nuevas o recientemente intervenidas. El propio panorama internacional recogido por Múčka (2017) muestra una dispersión amplia de límites IRI entre países y agencias, lo que confirma que esos números no deben ser leídos como una escala universal de confort, sino como criterios contractuales de aceptación que se establecen en función de capacidades constructivas locales, categorías funcionales, métodos de medición y grados de exigencia institucional.

El caso peruano es ilustrativo. El Manual EG-2013 del MTC fija para la superficie de rodadura terminada un valor máximo de 2.0 m/km y, en otras subsecciones, admite exigencias de 2.5 m/km para determinadas intervenciones superficiales (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013). En Colombia, ciertas especificaciones técnicas para concesiones viales han empleado criterios tales como un valor puntual menor o igual que IRI=3.5 mm/m y un valor medio menor o igual que IRI=3.0 mm/m por segmento de evaluación (Agencia Nacional de Infraestructura, 2013).

Cuando esos umbrales se reinterpretan con las correlaciones históricas, la diferencia respecto de una lisura de alto nivel se vuelve evidente. Un IRI de 2.0 m/km, significativamente mayor que el estándar estadounidense, todavía puede asociarse con una serviciabilidad razonablemente buena; pero un IRI entre 2.5 y 3.0 m/km ya se desplazan hacia zonas medias; y 3.5 m/km se aproxima a valores que difícilmente podrían presentarse, sin matices, como sinónimo de confort alto para un pavimento nuevo. En otras palabras, esas especificaciones no describen un confort óptimo; describen, más bien, el nivel de lisura o rugosidad que una determinada tradición contractual está dispuesta a aceptar.

La interpretación técnicamente más rigurosa, por tanto, no es afirmar que el IRI sea un parámetro de confort, ni negar que tenga relación con la calidad de servicio. La formulación adecuada es otra: el IRI es un parámetro físico de rugosidad longitudinal, usado como variable objetiva de control de lisura, históricamente vinculado y empíricamente correlacionado con la serviciabilidad y la calidad de circulación percibida (Sayers et al., 1986; Paterson, 1986).

Conclusiones

La secuencia histórica es clara. El AASHO Road Test colocó en el centro del comportamiento funcional del pavimento a la serviciabilidad percibida por el usuario; el Departamento de Carreteras de California convirtió esa preocupación en un control objetivo de regularidad mediante el PI; la serie HDM incorporó la rugosidad al análisis económico vial; el IRRE consolidó el IRI como referencia estándar para expresar y comparar la rugosidad; y las correlaciones posteriores con SI, PSI y PSR restablecieron el vínculo con la experiencia del usuario sin borrar la diferencia conceptual entre rugosidad y confort (Highway Research Board, 1962; Scofield et al., 1992; Sayers et al., 1986; Watanatada et al., 1987).

Por ello, afirmar que el IRI es un parámetro de confort resulta históricamente incorrecto. Lo preciso es decir que el IRI es una medida objetiva de rugosidad que, por su genealogía técnica y por sus correlaciones empíricas, puede servir como referencia contractual de lisura. Bajo esa lectura, un valor cercano a IRI = 0.7 m/km en especificaciones exigentes de Estados Unidos representa una lisura muy alta, coherente con una percepción elevada de confort; mientras que valores latinoamericanos del orden de 2.5, 3.0 o 3.5 m/km deben interpretarse como tolerancias de aceptación considerablemente más elevadas, y no como equivalentes directos de un buen confort para un pavimento nuevo.

Referencias bibliográficas

1. Agencia Nacional de Infraestructura. (2013). Apéndice técnico 4: Indicadores para disponibilidad, calidad y nivel de servicio. https://www.ani.gov.co/sites/default/files/06_apendice_tecnico_4_indicadores_-pacifico_3-_3.pdf
2. Al-Omari, B., & Darter, M. I. (1994). Relationships between international roughness index and present serviceability rating. Transportation Research Record, 1435, 130-136. https://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/trr/1994/1435/1435-017.pdf
3. Gulen, S., Woods, R., Weaver, J., & Anderson, V. L. (1994). Correlation of present serviceability ratings with international roughness index. Transportation Research
   Record, 1435, 27-37. https://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/trr/1994/1435/1435-004.pdf
4. Highway Research Board. (1962). The AASHO road test: Report 5, pavement research. National Academy of Sciences-National Research Council. https://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/sr/sr61/sr-61e.pdf
5. Ministerio de Transportes y Comunicaciones. (2013). Manual de carreteras: Especificaciones técnicas generales para construcción EG-2013. https://portal.mtc.gob.pe/transportes/caminos/normas_carreteras/documentos/manuales/MANUALES%20DE%20CARRETERAS%202019/MC-01-13%20Especificaciones%20Tecnicas%20Generales%20para%20Construcci%C3%B3n%20-%20EG-2013%20-%20%28Versi%C3%B3n%20Revisada%20-%20JULIO%202013%29.pdf
6. Múčka, P. (2017). International roughness index specifications around the world. Road Materials and Pavement Design, 18(4), 929-965. https://doi.org/10.1080/14680629.2016.1197144
7. Paterson, W. D. O. (1986). International roughness index: Relationship to other measures of roughness and riding quality. Transportation Research Record, 1084, 49-56. https://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/trr/1986/1084/1084-007.pdf
8. Sayers, M. W., Gillespie, T. D., & Queiroz, C. A. V. (1986). The international road roughness experiment: Establishing correlation and a calibration standard for measurements. World Bank. https://documents1.worldbank.org/curated/en/326081468740204115/pdf/multi-page.pdf
9. Scofield, L. A., Kalevela, S. A., & Anderson, M. R. (1992). Evaluation of California profilograph. Transportation Research Record, 1348, 1-7. https://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/trr/1992/1348/1348-001.pdf
10. Smith, K. D., & Ram, P. (2016). Measuring and specifying pavement smoothness. Federal Highway Administration. https://www.fhwa.dot.gov/pavement/pubs/hif16032.pdf
11. Smith, K. L., Titus-Glover, L., & Evans, L. (2002). Pavement smoothness index relationships: Final report. Federal Highway Administration. https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/pavements/ltpp/reports/02057/02057.pdf
12. Texas Department of Transportation. (2024). Item 585: Ride quality for pavement surfaces. https://ftp.txdot.gov/pub/txdot-info/cmd/cserve/specs/2024/standard/s585.pdf
13. Watanatada, T., Harral, C. G., Paterson, W. D. O., Dhareshwar, A. M., Bhandari, A., & Tsunokawa, K. (1987). The highway design and maintenance standards model: Volume 1, description of the HDM-III model. Johns Hopkins University Press for the World Bank. https://documents.worldbank.org/pt/publication/documentsreports/documentdetail/129721468326428758