Ingeniería de Transporte I - Universidad Católica Argentina

Pontificia Universidad Católica Argentina
“Santa María de los Buenos Aires”
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
PROGRAMA DE INGENIERÍA DEL TRANSPORTE I
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PLAN 2006 -
Carrera: Ingeniería Civil
Ubicación en el Plan de Estudios: Cuarto año. Segundo cuatrimestre
Carga Horaria: 8 hs semanales.
Objetivos de la materia:
El objeto del grupo de materias Ingeniería del Transporte I y II es brindar los conocimientos
básicos referentes al análisis, planeamiento y diseño de la infraestructura de los sistemas de
transporte, concebidos como aplicación integradora de otras ciencias de la ingeniería
(estadística, economía, mecánica de suelos, cimentaciones, etc.).
Desde una concepción sistémica, los sistemas de transporte se encuentran conformados por
el material móvil, la infraestructura y los sistemas operativos, por lo cual Ingeniería del
Transporte I y II constituyen verdaderas áreas temáticas a cargo de un grupo de profesores
especialistas en las distintas disciplinas involucradas.
Ingeniería del Transporte I se encuentra fundamentalmente orientada a las cuestiones
vinculadas al análisis de las operaciones, la economía del transporte, y las cuestiones
vinculadas al diseño funcional de infraestructuras lineales (carreteras y ferrocarriles) y de
puertos y vías navegables.
Ingeniería del Transporte II enfatiza el estudio de los problemas específicamente
estructurales y de construcción y conservación de obras de transporte. En particular se
estudia la problemática y el comportamiento de los materiales específicos de uso en
transporte (suelos y materiales asfálticos) y el diseño estructural de pavimentos, aeropuertos
y obras portuarias y de vías navegables.
Contenidos de la materia:
UNIDAD 1: Operación de los sistemas de transporte
1. Conceptos básicos
•
Origen, desarrollo y evolución del transporte. Causas generadoras del transporte: el
transporte y el desarrollo urbano y regional. Roles político, social y económico del
transporte. El Sector Transporte dentro de la economía nacional.
•
Sistemas, medios y modos de transporte. Transporte urbano e interurbano, transporte
de cargas y pasajeros. Consumo energético de los sistemas de transporte.
•
El campo de la ingeniería del transporte y su relación con las otras especialidades de
la ingeniería civil. Ejercicio profesional.
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2. Componentes de los sistemas de transporte.
•
Material móvil, infraestructura y sistemas operativos.
•
Características técnico económicas de los distintos modos de transporte: capacidad y
velocidad de los sistemas de transporte.
3. Principios básicos de economía del transporte.
•
Oferta y demanda de transporte.
•
Costos de transporte, componentes.
•
Conceptos básicos de análisis de la demanda de transporte, modelos de demanda.
4. El sistema de transporte de la República Argentina.
•
Estructura territorial y evolución histórica.
•
Organización, marco regulatorio y financiamiento.
•
Sistema vial: Clasificación de caminos en la República Argentina: red troncal nacional,
redes provinciales, calles y caminos en ejidos municipales, sistemas arteriales
urbanos.
•
Sistema ferroviario. Evolución de los ferrocarriles. Clasificación.
5. Análisis operacional de los sistemas de transporte.
•
Capacidad en sistemas sin y con capacidad de sobrepaso.
•
Diagramas espacio – tiempo.
•
Teoría del flujo de tráfico. Diagramas velocidad – densidad – flujo.
6. Ingeniería de tránsito
•
Capacidad de caminos. Flujo ininterrumpido y flujo interrumpido.
•
Niveles de servicio y volúmenes de servicio. Procedimientos de cálculo. Aplicaciones
•
Capacidad de intersecciones a nivel y a distinto nivel. Secciones de entrecruzamiento.
•
Estudios de tránsito: Conteos (técnicas, tipos y determinación del TMDA), Estudios de
Velocidad, Estudios de Origen y Destino.
7. Dispositivos de control de tránsito.
•
Control de tránsito carretero: señalamiento horizontal, vertical y señalamiento
luminoso.
•
Control de tránsito ferroviario: sistemas para otorgar la vía libre, características de los
distintos tipos de señalamiento.
•
Control de tránsito aéreo: control de tránsito en ruta y en áreas terminales y
aeropuertos, sistemas de ayudas a la navegación.
•
Control de tránsito marítimo y fluvial: sistemas de guía y de ayuda a la navegación.
8. Fenómenos de espera.
•
Conceptos de teoría de colas.
•
Aplicaciones a puertos, aeropuertos, terminales de pasajeros y estaciones de peaje.
9. Conceptos básicos de seguridad en el transporte.
Bibliografía:
-
Papa Costas and Pd Prevedouros ”Transportation Engineering and Planning”, 3rd
Edition, 2001.
TRANSPORTATION RESEARCH BOARD, “HIGHWAY CAPACITY MANUAL”,
Special Report 209. 2000
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UNIDAD 2: Aspectos generales del diseño de vías terrestres
1. Mecánica del transporte terrestre.
•
Dinámica del movimiento de vehículos sobre infraestructuras lineales.
•
Principios de diseño geométrico: distancia de detención, alineamientos verticales y
horizontales, peraltes.
•
Resistencias al movimiento. Aplicación a vehículos carreteros y ferroviarios.
•
Componentes de las vías terrestres.
2. Movimiento de suelos.
•
Obra básica: definiciones y componentes.
•
Área de las secciones transversales: medición de volúmenes de terraplenes y
desmonte, diagrama de áreas, factor de compactación.
•
Diagrama de Bruckner, construcción por integración gráfica y por cálculo numérico.
Momento de transporte, distancia media de transporte.
•
Compensación longitudinal de suelos: Reglas de Corini.
•
Empleo de sistemas informatizados.
3. Desagües y drenajes.
•
Conceptos básicos, ciclo hidrológico: agua superficial, subterránea y capilar,
componentes del sistema hidráulico vial.
•
Estudios hidrológicos, diagrama de intensidad, duración y frecuencia.
•
Desagüe de aguas superficiales, áreas de distribución, cuencas, características.
•
Método racional, tiempo de concentración, coeficientes de escorrentía, fórmula de
Burkli – Ziegler, hidrograma unitario.
•
Diseño y dimensionamiento de cunetas: cálculo de velocidades y caudales, fórmulas
de Chezy y de Ganguillet – Kutter, rugosidad, control de la erosión.
•
Diseño y dimensionamiento de alcantarillas: cálculo de velocidades y caudales,
fórmula de Manning, tipos de alcantarillas, luces y alturas libres, fundaciones,
tapadas.
•
Estructuras en zonas montañosas, emplazamiento de puentes.
•
Desagües de zonas urbanizadas, particularidades.
•
Drenaje de aguas subterráneas, aguas libres, diseño y construcción de drenes.
UNIDAD 3: Diseño funcional vial
1. Conceptos generales.
•
Características de los vehículos para el transporte de cargas y de pasajeros.
•
Componentes de la sección transversal de calles, caminos y autopistas,
infraestructura vial: superficie de rodamiento, base, subbase y subrasante.
•
Criterios generales para el trazado de rasantes. Condiciones topográficas, geológicas,
hidrológicas y climáticas. Definición y empleo de la velocidad directriz.
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2. Diseño altimétrico y planimétrico.
•
Diseño altimétrico: rasantes, normas generales, criterio paisajista, estudios de la
AASHTO y normativa de la Dirección Nacional de Vialidad, diseño de curvas
verticales.
•
Diseño planimétrico: curvas circulares, radios mínimos, cálculo de los elementos de la
curva, visibilidad, peralte, curvas de transición.
•
Etapas del estudio del trazado. Reconocimiento del terreno, complementación con
aerofotogrametría. Trazado preliminar y trazado definitivo.
3. Intersecciones, ramas y trazado en zonas urbanas.
•
Intersecciones viales a nivel, cruce vivo, canalizaciones, rotondas simples y cruzadas,
empalmes y bifurcaciones. Visibilidad en intersecciones a nivel.
•
Intersecciones a distinto nivel. Intersecciones simples: diamantes, trébol de dos y
cuatro hojas, doble lazo, rotonda a distinto nivel, anillo a dos niveles, conexiones
directas, bifurcaciones y empalmes.
•
Ramas de aceleración y deceleración, secciones de entrecruzamiento.
•
Trazados en zonas urbanas.
4. Principios de diseño de terminales de transporte vial.
Bibliografía UNIDADES 2 y 3 :
- WRIGHT, Paul H. Y PAQUETTE, Randor J., “Ingeniería de carreteras”, Ed. Limusa. 1996.
- AMERICAN ASOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS,
“A POLICY ON GEOMETRIC DESIGN OF HIGHWAY AND STREETS”. (AASHTO 1994,
2001 y 2004)
- NORMAS DE DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS. ING. F. RUHLE. DIRECCIÓN
NACIONAL DE VIALIDAD. 1967.
- ADAPTACIÓN Y AMPLIACIÓN DE LAS NORMAS DE DISEÑO DEL ING. F. RUHLE.
D.N.V. 1980.
- CARCIENTE, Jacobo “CARRETERAS, ESTUDIOS Y PROYECTOS”. Edición 1980.
- SIERRA, Francisco, “TRAZADO Y DISEÑO DE CAMINOS RURALES”, UBA, Escuela de
Graduados, Ingeniería de Caminos.1988.
- SIERRA, Francisco, “DRENAJE DE CAMINOS”, UBA, Escuela de Graduados, Ingeniería
de Caminos.1986.
- PALAZZO, Pascual, "VIAS DE COMUNICACIÓN" Apuntes C.E.I TOMOS III y IV y ATLAS
TOMO III. Actualización CONTANTINI – LUXARDO. 1961 y 1980.
- ARESPACOCHAGA, “ESTUDIO Y PROYECTO DE TRAZADO Y OBRAS BÁSICAS PARA
CAMINOS “, Apunte Escuela de Graduados, Ingeniería de Caminos 1963.
- ROADSIDE DESIGN GUIDE. AASHTO 1989 y 2006.
- INSTRUCCIÓN DE CARRETERAS. NORMA 3.1-IC TRAZADO. DIRECCIÓN GENERAL
DE CARRETERAS. MINISTERIO DE FOMENTO. ESPAÑA. 1996.
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UNIDAD 4: Diseño ferroviario
1. Conceptos generales.
•
Transporte ferroviario: composición y naturaleza, pasajeros y cargas.
•
Tipos de vehículos ferroviarios, material tractivo, principios generales, evolución
histórica. Tracción diesel y eléctrica.
•
Tracción ferroviaria. Resistencia en recta y en horizontal fórmulas empíricas.
Resistencias a las curvas, a las rampas y a la inercia. Tracción por adherencia.
Rampa límite, determinante y de inercia. Longitud virtual.
•
Estudio de la marcha de un tren: período de arranque, aceleración y detención,
"coasting" y frenado. Análisis del movimiento y consumo de energía.
•
Depósitos y talleres para el mantenimiento y reparación de material rodante.
2. Explotación técnica.
•
Organización del servicio de trenes y circulación del material. Horarios gráficos y
numéricos: su preparación. Cálculo del tiempo de recorrido.
•
Otorgamiento de la vía libre. Señalamiento. Tipos de señales y de sistemas de
señalamiento. Teoría de los enclavamientos. Cuadros de enclavamientos.
3. Vía ferroviaria.
•
Componentes de la infraestructura ferroviaria: estructura de la vía ferroviaria, desvíos
de cruce, estaciones, instalaciones complementarias, playas de maniobra, etc. Diseño
estructural.
•
Diseño geométrico de la vía ferroviaria. Gálibos. Trazados en llanura y en montaña:
casos particulares. Comparación de trazados. Sobreancho y peralte. Curvas de
transición. Diseño de cambios y cruzamientos. Similitudes y diferencias con el trazado
vial.
•
Construcción de la vía ferroviaria: replanteo, métodos constructivos, construcción por
etapas, requerimientos de equipamiento y mano de obra. Organización.
•
Conservación y renovación de la vía ferroviaria. Auscultación y evaluación del estado
de la vía. Operaciones de conservación rutinaria y de renovación, renovación manual
y mecanizada. Costos.
4. Principios de diseño de estaciones y terminales ferroviarias.
•
Estaciones. Objeto y clasificación.
•
Estaciones de pasajeros: terminales e intermedias. Edificios.
•
Estaciones especializadas de cargas: disposición de sus elementos. Estaciones de
clasificación de trenes. Objeto, distintos tipos, disposición de sus elementos y
funcionamiento.
5. Organización de la empresa ferroviaria.
•
Estructura operativa del ferrocarril.
•
Instalaciones fijas: señalamiento, alimentación eléctrica, estaciones, etc.
•
Material rodante: locomotoras, coches y material remolcado. Instalaciones de servicio
y mantenimiento.
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Bibliografía:
- Pascual Palazzo, Apuntes del curso de Vías de Comunicación Facultad de Ingeniería de la
UBA.- TOMO IV “FERROCARRILES” 1942- actualización 1980.
- Fernando Oliveros Rives, Andrés López Pita y Manuel Megía Puente, “Tratado de
Ferrocarriles” Editorial Rueda – 1977.
- Ing. Francisco Wais, Explotación Técnica de Ferrocarriles, Editorial Labor – 1933
- John H. Armstrong, The Railroad, what it is, what it does, Simmons-Boardman Books, Inc. –
Omaha, 1994.
- Robert Hennes y Martin Ekse, Fundamentos de Ingeniería del Transporte., Editorial
Reverté - MCMLXIII
UNIDAD 5: Diseño funcional de puertos y vías navegables
1. Conceptos generales.
•
Transporte marítimo, fluvial y lacustre. Componentes y características: buques,
barcazas, puertos, vías navegables. Buques de diseño. Comparación con otros
modos de transporte. Intermodalismo y multimodalismo.
•
Estructura de costos. Costos portuarios, fletes. Relaciones entre costos, buques y
facilidades portuarias. Tiempos de viaje, viajes redondos, escalas terminales e
intermedias, tipos de fletamiento.
2. Diseño de instalaciones portuarias.
•
Areas de influencia (hinterland, foreland). Curvas de isocosto. Relaciones económicas
entre los componentes. Elección del emplazamiento de un puerto: criterios generales,
descripción de las funciones y componentes de las instalaciones portuarias.
•
Estudios de base: información preliminar, relevamientos topobarimétricos, mediciones
de niveles, morfología de fondo, niveles de agua, mareas, corrientes, agitación,
transporte de sólidos, salinidad y temperatura corrientes y olas.
•
Funciones portuarias, flujo de cargas, transferencia de cargas, almacenamiento,
movimientos internos, despacho y recepción, tratamientos y procesamientos. Flujos
continuo, cuasi-continuos y discontinuaos. Flujos directos, semidirectos e indirectos.
Transferencias verticales (por izamiento) y horizontales (por rodadura).
•
Componentes del diseño de las instalaciones portuarias. Espacios en agua (buques):
radas, canales de acceso, antepuertos, espacios interiores, dársenas, diques,
espigones, puentes de atraque, muelles corridos, estructuras aisladas. Espacios
terrestres, áreas operativas, áreas para almacenaje, áreas para vehículos, áreas para
otros fines.
•
Diseño portuario y equipamiento por tipo de carga: contenedores, graneles líquidos y
sólidos, puertos pesqueros.
•
Reparación naval: a flote y en seco. Sistemas existentes: varaderos diques flotantes,
elevadores sincrónicos, diques secos. Características diseño y métodos operativo.
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3. Operaciones portuarias:
•
Tiempos y ciclos operativos. Análisis general y por sector. Capacidad portuaria.
Dimensionamiento del parque de equipos. Tamaño óptimo, relación entre los costos
portuarios y los costos del buque.
•
Ordenamiento de espacios y niveles: Ubicaciones relativas y en el medio físico de los
componentes. Disposiciones de los frentes amarre. Longitudes de frentes de atraque
y amarre. Niveles de fondo de agua, niveles de planos operativos portuarios.
Relaciones entre cargas. Cargas altamente peligrosas, cargas peligrosas, cargas
contaminantes, cargas contaminables, cargas indiferentes. Casos y resoluciones.
Diseños particulares, ejemplos.
4. Navegación interior y canales, esclusas y dragado.
•
Canales de acceso: criterios de diseño de la sección transversal, alineación,
balizamiento.
•
Canales de aproximación: Diseño en planta y dimensiones de cortes transversales,
ancho de solera, profundidad, revancha bajo quilla neta y bruta. Canales de
navegación permanente y de navegación condicionada. Métodos de
dimensionamiento. Método de PIANC.
•
Canales interiores: Elementos de embarcaciones. Diseño en planta y corte
transversal. Método de dimensionamiento clásico e hidrodinámico.
Bibliografía:
- Per Bruun, Port Engineering , Gulf Publishing Company, 1989
- Review of Maritime Transport 2005 – UNCTAD, 2005
- Maritime Buoyage System – International Association of Lighthouse Authorities
- Recomendaciones para Obras Marítimas ROM 3.1-99 – Proyecto de la Configuración
Marítima de los Puertos, Canales de Acceso y Áreas de Flotación – Ministerio de Obras
Públicas y Fomento (España), 1999
- Desarrollo Portuario – Manual de planificación para países en vías de desarrollo –
UNCTAD, 1985
- Transportation Engineering: Planning and Design
Wright, Paul H. Ed. John Wiley & Sons. 1989. 2 ejemplares.
UNIDAD 6: Planeamiento del transporte
1.
Conceptos generales
Objeto del planeamiento del transporte. Políticas, proyectos, programas y planes de
transporte. Escala del planeamiento: planes nacionales, regionales, de áreas metropolitanas,
de ciudades. Proyectos aislados; estudios de detalle. Alcance: planes de corto, medio y largo
plazo. El ciclo de planeamiento. Formulación de metas y objetivos. Relación de las metas y
objetivos de un sistema de transporte con los objetivos urbanísticos, regionales y nacionales.
Definición de políticas y estrategias de transporte urbano y regional. Evaluación,
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implementación, control y revisión de planes y programas de transporte. Evolución del
planeamiento del transporte en la República Argentina.
2.
Economía del transporte
Costos de transporte. Características y componentes. Costos conjuntos. Costos fijos y
variables; directos e indirectos; totales y unitarios; medios y marginales. Valor del tiempo de
viaje; costos de congestión. Costos externos. Costos de accidentes. Costos sensibles.
Costos generalizados. Costos contables, económicos y sociales. Técnicas para el cálculo de
costos. Análisis de estructuras de costos de transporte. Funciones de costos. Economías de
escala. Rol de los costos en el planeamiento del transporte. Demanda de transporte. La
función demanda; variaciones de la demanda y de la cantidad demandada. Elasticidades.
Tarifas: características e incidencia. Criterios de tarificación. Sistemas tarifarios. Tarificación
en el transporte publico urbano; sistemas de pago, integración tarifaria. Mercado del
transporte: análisis mediante curvas de oferta y demanda. Funciones demanda-tarifa.
3. Previsión de la demanda de transporte en proyectos aislados
Objeto de los pronósticos de tráfico. Crecimiento normal de tráfico. Pronóstico mediante
proyección de tendencias y modelos econométricos. Ajuste de curvas de tendencias.
Variables vinculadas con la demanda de transporte. Relaciones funcionales. Análisis de
regresión. Comprobación de modelos econométricos. Tráfico derivado y tráfico inducido.
Determinación del tráfico inducido, mediante fórmulas gravitacionales y elasticidades de la
demanda de transporte.
4. Previsión de la demanda dirigida a redes
Modelos secuenciales de demanda de transporte. Concepto. Redes de transporte.
Información demográfica y económica necesaria. Tasas de motorización. Encuestas
domiciliarias. Calibración de modelos de transporte. Generación de viajes: modelos
econométricos, influencia de las características socioeconómicas, del motivo de viaje y de la
red de transporte, análisis por categorías. Distribución de viajes: modelos sintéticos y de
factor de crecimiento. División modal, modelos de elección discreta. Asignación a las redes,
recorridos mínimos, asignación a "todo o nada", con restricción de capacidad, probabílistica,
e incremental. Evolución y tendencias en las técnicas de análisis de demanda de transporte.
5. Evaluación de planes y proyectos de transporte
Rol de la evaluación en el planeamiento del transporte. Distintos tipos: evaluación
operacional, económica y ambiental. Métodos combinados, análisis multicriterio.
Ponderación de metas y objetivos. Evaluación económica y social y evaluación financiera de
proyectos. Análisis de costo-beneficio. Indicadores de rentabilidad. Análisis de sensibilidad.
Aplicación de conceptos de probabilidad a la evaluación de proyectos. Concepto de riesgo e
incertidumbre. Empleo del Modelo HDM4.
6. Transporte y ecología
Concepto de ecosistemas. Flujos de materia y energía. Medio o ambiente natural.
Modificación del medio. Requerimientos de transporte derivados de la modificación del
medio. Influencia del transporte en la utilización de los recursos naturales. Efectos negativos
del transporte sobre el ambiente. Uso de recursos por el transporte. Consumo energético;
uso racional de energía en el transporte. Accidentes: factores determinantes; seguridad.
Contaminación de las aguas y el aire. Ruidos. Intrusión visual. Vibraciones. Separación
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urbana. Alteración en las condiciones de acceso. Análisis de los efectos ambientales
negativos del transporte. Atenuación. Capacidad y estándar ambiental. Evaluación ambiental
de proyectos de transporte. Vía pública urbana y transporte. Funciones de las vías urbanas.
7. Políticas y empresas de transporte
Competencia y complementariedad entre modos de transporte. Coordinación. El transporte
como servicio público. Regulación: objeto e instrumentos. Ordenamiento legal. Regulación
de la oferta. Tarifas e impuestos. Subsidios: justificación. Distintos tipos. Política de
transporte. Contratos y documentación del transporte nacional e internacional. Acuerdos
internacionales de transporte multi y bi-laterales. Aspectos institucionales del sistema de
transporte en la República de Argentina. Planeamiento, regulación y control.
Rol empresario en la prestación de servicios y en la provisión y operación de la
infraestructura de transporte. Tipos de empresas. Aspectos de la gestión empresaria,
organización y riesgos.
Bibliografía:
- Papa Costas and Pd Prevedouros ”Transportation Engineering and Planning”, 3rd Edition,
2001.
Bibliografía general:
- Papa Costas and Pd Prevedouros ”Transportation Engineering and Planning”, 3rd Edition,
2001
- Wright , Paul H. y Paquette Randor J., “Ingeniería de carreteras”, Ed. Limusa. 1993. versión
2002.
- Pascual Palazzo, Apuntes del curso de Vías de Comunicación Facultad de Ingeniería de la
UBA. 1942- actualización 1980.
Metodología de Enseñanza y Evaluación:
El proceso de Enseñanza – Aprendizaje se desarrollará a través de los siguientes métodos:
- Clases teórico-prácticas en las que se fomentará la participación activa de los alumnos.
- Elaboración de trabajos prácticos en grupo
La metodología de Evaluación para aprobar la condición de Cursada del curso y estar
habilitado para rendir el Examen Final consistirá en 6 Exámenes Parciales, uno por cada
módulo en las fechas convenidas.
Para rendir los Parciales, los alumnos deberán haber cumplido con las entregas de Trabajos
Prácticos.
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