El uso de sobrecarpetas de concreto de ultra alto desempeño (UHPC) en los tableros de puentes representa una estrategia avanzada para mejorar la durabilidad y la capacidad estructural, con implicaciones significativas en los costos a lo largo del ciclo de vida, la vida de servicio y los costos de operación y mantenimiento. Este análisis, orientado al contexto colombiano, compara los aspectos de costos del UHPC con métodos convencionales, considerando su aplicación como capa de rodadura y refuerzo estructural, respaldado por investigaciones, normativas y casos prácticos internacionales, adaptados a la realidad local.
El UHPC se caracteriza por una resistencia a la compresión superior a 150 MPa, baja permeabilidad (<100 coulombs según ASTM C1202-12) y una vida útil estimada de 75-100 años, frente a los 30-50 años del concreto convencional (Federal Highway Administration (FHWA), 2013). Estas propiedades lo hacen ideal para sobrecarpetas, que actúan como refuerzo estructural y capa de rodadura, mejorando la capacidad de carga y protegiendo contra la corrosión en puentes colombianos, como los de la red vial nacional expuestos a lluvias intensas y tráfico pesado.
El costo inicial de las sobrecarpetas de UHPC en Colombia es generalmente más alto que el de las soluciones convencionales. Basado en investigaciones, el costo del UHPC se estima entre 1.000.000 y 2.000.000 COP por m³, mientras que el concreto convencional cuesta entre 150.000 y 250.000 COP por m³, según precios locales reportados por el Instituto Nacional de Vías (INVIAS) y proveedores colombianos. Para un puente hipotético de 1.000 m² con una sobrecarpeta de 30 mm de espesor, el volumen de UHPC es de 30 m³, resultando en un costo de material de 45.000.000 a 90.000.000 COP. En contraste, métodos tradicionales de rehabilitación, como el reemplazo de la capa superior con concreto convencional, pueden costar hasta 750.000 COP por m², totalizando 750.000.000 COP para el mismo área, según proyectos como la rehabilitación del Puente de Boyacá en 2020 (INVIAS, 2020).
Este costo inicial elevado puede ser un obstáculo en proyectos con presupuestos ajustados, pero debe evaluarse en el contexto del ciclo de vida total, especialmente en puentes estratégicos como los de Bogotá o Medellín, donde el tráfico es intenso.
El análisis de costos del ciclo de vida (LCCA) es esencial para comparar opciones a largo plazo, considerando costos iniciales, de mantenimiento, operación y usuario, descontados al valor presente neto (NPV). Un estudio publicado en Advances in Bridge Engineering (2024) comparó dos alternativas para un puente, adaptadas al contexto colombiano con una tasa de descuento del 5% y un tipo de cambio de 3.800 COP por USD:
Este análisis muestra que, aunque el costo inicial de UHPC es similar al de concreto convencional en términos de agencia, los costos de usuario son significativamente menores debido a menos interrupciones al tráfico, lo que resulta en un NPV mucho más bajo para UHPC. En el contexto colombiano, donde puentes como el de Boyacá manejan tráfico crítico, esto reduce costos indirectos como retrasos, estimados en 500.000 COP por hora de cierre según estudios locales (Universidad de los Andes, 2019).
Otro estudio de la Florida International University (2021) en proyectos de construcción acelerada (ABC) encontró que el UHPC reduce los costos de ciclo de vida al extender la vida de servicio y disminuir la frecuencia de intervenciones (Life-Cycle Cost Analysis of Ultra High-Performance Concrete (UHPC) in Retrofitting Techniques For ABC Project).
La vida de servicio del UHPC como sobrecarpeta se estima en 75-100 años, frente a 30-50 años para concreto convencional, según modelos predictivos basados en la ley de Fick (Modeling life expectancy and cost effectiveness for UHPC bridge retrofitting techniques). Esta extensión se debe a su baja permeabilidad, que retrasa la corrosión del acero, y su resistencia al ciclo de congelación-descongelación, soportando más de 300 ciclos frente a 50-100 del concreto convencional (Durability of Ultra-High-Performance Concrete Bridge Decks).
En el Puente Memorial de Delaware, la rehabilitación con UHPC extendió la vida útil en 50 años más sin intervenciones mayores, un modelo aplicable a puentes colombianos, donde el tráfico pesado y las lluvias intensas aceleran el deterioro (Deck rehabilitation on the Delaware Memorial Bridge gives a historic structure another half-century of service life).
Los costos de operación y mantenimiento se reducen significativamente con UHPC debido a: