CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO En el presente capítulo se describen los antecedentes científicos que sirvieron como aporte informativo para la realización del presente estudio. De igual modo, se expone la terminología básica utilizada para el desarrollo de la investigación, junto con los conceptos y parámetros en los cuales se basó el estudio, para una mejor comprensión del mismo. 2.1. Antecedentes de la investigación Este punto de antecedentes se debe limitar a lo siguiente: Referencia el estudio previo (título, autor(es), año). Un párrafo. Objetivo de ese estudio previo. Un párrafo. Aspectos de ese estudio que pudieron servir de apoyo al presente trabajo; tales como: resultados, metodología utilizada, información levantada en ese estudio, etc. Máximo dos párrafos. El desarrollo de los resultados de forma más extensa, tal como se ha mostrado en este punto, se puede incluir en el desarrollo teórico o bases teóricas de este capítulo, haciendo referencia a la fuente- El inicio de los estudios de seguridad vial en carreteras comienza en los países desarrollados, su finalidad principal es buscar aminorar los costos por accidentes viales, al comprobar su eficiencia los países en vías de desarrollo se disponen a implementar estudios de seguridad acorde a las metodologías propias de cada estado según sus normas y leyes. En el artículo científico publicado por la revista Ingeniería, investigación y tecnología en su volumen 10 número 2 en Abril del 2009, Mendoza, Abarca y Centeno titularon a su investigación como “Auditorías de seguridad vial de carreteras en operación”. Apoyados con el Instituto Mexicano del Transporte, los investigadores recolectaron una serie de información sobre una vialidad específica, para esta ocasión tomaron como muestra a estudiar la autopista Mexico-Puebla con una longitud de 110 Kilómetros y un nivel de tránsito de 30.000 vehículos promedios por día. Para lograr los objetivos de su investigación, entre ellos, determinar la seguridad vial de la carretera mencionada partieron de recopilar la información básica y necesaria para los estudios técnicos implícitos en la auditoría. Es decir, comenzaron por obtener el nombre oficial de la carretera, el nombre del tramo auditado, clasificación de la carretera acorde al reglamento de pesos vehiculares de México, fecha de estudio, el progresivado, sentidos de circulación, y observaciones pertinentes. El estudio desde el punto de vista técnico describió una metodología de gran relevancia para la presente investigación, debido a que orienta esquemáticamente como debe ser estudiado del trazado geométrico con respecto a las señales de tránsito. En el anexo 1 se incorpora un modelo del formato utilizado durante los recorridos de campo para la recopilación de tal información por parte los expertos. Con ayuda del formato mencionado se procede a redactar un informe de conclusiones donde engloban los aspectos más específicos para dar un veredicto final por tramos sobre seguridad vial, por ejemplo, hacen referencia que los primeros 56 kilómetros presentan un trazado sinuoso con pendientes entre el 4 y 5 %, resaltando que aquellos tramos donde el vehículo tiene dirección de bajada y lo acompaña una curva horizontal son de alto riesgo y durante las inspecciones de campo consiguieron reiterados accidentes, cuya característica vial en común era la pendiente en bajada con la curva planimetrica. En la imagen 1. Se detalla un segmento altamente peligroso determinado gracias a los resultados de la auditoría. A su vez en el artículo titulado “La sección transversal de las carreteras: un diseño orientado a la seguridad” publicado en la revista de la Asociación Técnica de Carreteras en el año 2007, bajo la ponencia de García Alfredo y Rocci Sandro, se plantea un criterio de evaluación técnico completamente diferente a los tradicionales, sin abandonar las normas de la AASHTO sobre los elementos que debe tener la sección transversal acorde al tipo de vía, el equipo partió de una hipótesis que posteriormente fue comprobada, se basaron en que el uso de barreras de seguridad para que los vehículos no se desplazaran de la calzada o inclusive de la explanada era un factor de volcamiento, y para contrarrestar su función se proponía ampliar el elemento que funcione como medianera o separación de los sentidos del tránsito. Sin embargo, también estudiaron que la colocación de barreras de seguridad en la medianera tampoco eran funcionales desde el punto de vista de la seguridad vial, puesto que generaba sensación de estrés y el conductor percibía que su canal era más estrecho, necesitando así más espacio del mínimo en la norma. En su planteamiento demostraron que una carretera aun cumpliendo con las normas mínimas de ancho según el tipo de vehículo esta podía ser un factor de causante de accidentes, sobre todo accidentes fatales solo por el hecho de contar con barreras de protección lo que teóricamente incrementaría la seguridad en vez de disminuirla. El aporte más significativo para la presente investigación fueron sus resultados, puesto que se demostró que para la realización de un estudio técnico será necesario mucha más información de la estipulada en las normas. Es decir, aun cumpliendo las normas de diseño de la sección transversal, bajo ciertas condiciones y escenarios se expone al usuario a riesgos en la carretera, por lo que, el equipo llevó a cabo una investigación de campo. Sirviendo de la metodología del comportamiento de los vehículos al momento de los siniestros más importantes registrados en las carreteras de España. Por ejemplo, una causa común de muertes en accidentes de tránsito era el volcamiento del vehículo al golpear a altas velocidades las barreras de protección producto de un mal frenado, deslizamiento, exceso de velocidad, fallas del vehículo, maniobras inseguras, entre otros. Por otra parte en el trabajo de investigación de René García y Domingo Delgado de la Universidad Central de las Villas, Santa Clara, Cuba. Bajo el titulo de “Estudio integral de la seguridad vial en carreteras rurales de dos carriles” los investigadores se plantearon como objetivo diseñar una metodología integral para la evaluación de la seguridad vial en vías rurales de interes nacional. Para ello siguieron los siguientes pasos: Caracterización de la accidentalidad por tramos de vías Análisis de las características geométricas de los tramos Evaluación de los niveles de servicio y corriente vehicular Análisis de la señalización e iluminación Evaluación del estado de la vía Diagnóstico de seguridad vial Análisis integral del comportamiento de la seguridad vial. García y Delgado desarrollaron un instrumento para estudiar la seguridad vial con características en el procedimiento metodológico similares a la presente investigación. Sin embargo, su mayor aporte se encontró en los criterios utilizados: Según el criterio de varios autores tales como: Radelat G, 2003; Díaz E, 1992; y Gil C. Y Serrano L, 2000, se desprende que el término seguridad vial abarca los aspectos siguientes: Aplicar normativas para la alineación vertical y horizontal y la coordinación planta perfil apropiada al terreno, atendiendo a las expectativas de los automóviles. Norma Cubana 53-02 1986 Carreteras rurales. Categorización técnica y características geométricas del trazado directo (NC 53-02 en el caso de Cuba). Una sección transversal adecuada en sus anchos de carril y paseo teniendo en cuenta los movimientos de giro del tránsito en las intersecciones. Hay que analizar las necesidades de todos los grupos de vehículos que utilizan la vía. Mantener el control de los accesos y proporcionar los necesarios según la función que presta la carretera en la red rural. Mantener la visibilidad y claridad en las entradas y salida de las intersecciones, separando los movimientos del tránsito en caso de considerar altas las diferencias de velocidades. Mantener en buen estado los elementos de control del tránsito para propiciar la orientación correcta de los diferentes grupos de usuarios, con una buena señalización para los conductores con claras advertencias de los puntos de peligro. Disponer de avisos que señalen con antelación los posibles cambios de ancho de sección transversal u otro cambio repentino en las alineaciones para que no sorprendan a los conductores. Aplicar recomendaciones y normas que aseguren las adecuadas condiciones de la superficie del pavimento, sobre todo en los lugares que se prevean frenazos repentinos o pendientes con desnivel. Mantener un apropiado nivel de iluminación, máxime en cruces de tránsito o de peatones u otro usuario de la vía. Proporcionar zonas de resguardo para los motociclistas y peatones en lugares de conflicto, sobre todo en los puntos cercanos de toma de decisiones o de movimiento de giro. Disponer de la administración vial medios que tienen en cuenta la necesidades de todos los usuarios, así como del trabajo de comisiones que contribuyan a este proceso. 2.2. Bases teóricas 2.2.1. Auditoría de Seguridad Vial (ASV) Una ASV puede determinar la potencialidad de ocurrencia o gravedad de los accidentes viales de un proyecto y prepara un informe que identifica dichos problemas de seguridad. La ASV puede identificar deficiencias antes de que sean construidas, aportando a la mejora de la calidad del proyecto aumentando la seguridad desde el principio del mismo. La ASV es un método sistemático, aplicado a través de un proceso formal e independiente, que permite revisar los aspectos que inciden en la seguridad en las carreteras; se centra en la prevención de accidentes de tránsito y apunta a asegurar que el sistema vial sea seguro. Un componente clave de este acercamiento son las Inspecciones de Seguridad, las cuales se utilizan para examinar el sistema existente de las carreteras. Sus objetivos son: a) Evaluación de riesgos potenciales Reducción de la probabilidad y severidad de accidentes Minimizar riesgos y consecuencias Mejorar seguridad mediante actuaciones adecuadas y preventivas Reducir costos por accidente Presencia constante de seguridad vial en la mente de los diseñadores e ingenieros de tránsito. b) Equipo auditor La capacidad y experiencia del equipo de la auditoría puede variar de acuerdo con el tamaño, complejidad y la etapa en la cual se encuentre el proyecto que se revisará; son deseables en cualquier caso conocimientos y experiencia en: Ingeniería de tránsito y transporte. Ingeniería de diseño geométrico. Urbanismo. Ciencias sociales (Sociología, Sicología, Antropología). Ciencia y Tecnología aplicables a proyectos urbanos y al control del tránsito. Métodos y técnicas para la recolección y el análisis de datos e información. c) Listas de chequeo Facilitan la identificación de los temas clave y de problemas que pueden presentarse potencialmente; son realmente una guía de memoria. Su ventaja radica en que son un procedimiento formalizado para controlar. Usando una lista de comprobación es menos probable ignorar problemas, sin embargo, no pueden ser un substituto de la experiencia y es imprescindible que los responsables de emprender auditorias de seguridad tengan el entrenamiento y experiencia adecuados en ingeniería y seguridad vial. Una de las principales características de las listas de chequeo es que deben ser concretas y no permitir que el auditor pueda dar interpretación subjetiva a la pregunta o aspecto analizado, situación que posteriormente puede generar discusiones referente a la validez de los resultados del trabajo desarrollado. Para lograr que el contenido de las listas sea concreto, debe tomarse en cuenta el “Deber Ser” de la situación analizada, para lo cual la inspección debe estar enfocada hacia conceptos y aspectos técnicos específicos, fácilmente cuantificables y comparables con parámetros considerados seguros. 2.2.2. Diagnóstico del diseño geométrico de una carretera Esta parte de la investigación estudia el Diagnóstico de Vialidad, que incluye la evaluación de la geometría vial bajo diferentes criterios técnicos pero donde prevalece la condición de seguridad del tránsito. La seguridad de la vía depende de la posibilidad de que los conductores dispongan de un nivel de visibilidad adecuado y de contar con una geometría vial que permita mantener niveles de velocidad uniformes o dentro de un rango reducido, evitando geometrías que favorezcan altas velocidades y también, que obliguen a reducciones bruscas de las mismas. Este criterio básico es el utilizado a lo largo de todo el documento para la evaluación de la seguridad y otros aspectos como la estética y el confort de la vía, desde el punto de vista de la forma geométrica de la carretera. La geometría vial se compone de tres elementos: trazado vial, sección transversal e intersecciones viales. El trazado a su vez se compone de dos elementos: la planimetría y la altimetría. En los siguientes apartes se desarrollarán algunos conceptos vinculados a estos términos y al mismo tiempo se explicará la situación actual de la geometría de la Troncal 017, sus características, sus condiciones, el grado de seguridad de su diseño, su eficiencia y confort. Para evaluar las condiciones de la geometría vial se trabajó de forma complementada con levantamiento topográfico realizado por el Instituto de Vialidad del Estado Zulia (INVEZ) y con levantamiento por GPS a través de Wikimapia.com y Google maps. El análisis vivencial de las características geométricas se obtiene por medio de un conjunto de sensaciones que perciben el conductor y los pasajeros de un vehículo cuando se desplazan a la velocidad de operación, a la velocidad máxima reglamentada, o a una estimación de lo que pudo ser la velocidad de proyecto, de acuerdo al relieve y la categoría de la vía. Esas sensaciones son producidas por las siguientes variables: Efecto centrífugo, choque específico lateral, necesarias reducciones de velocidad, flecha de visibilidad en las curvas horizontales, visibilidad vertical en las curvas convexas, ocultamiento entre curvas, vibración y sonoridad del pavimento, efecto (psicológico – visual) de reducción de calzada en los tramos curvos, sensación de estrechez por falta de berma u hombrillo, apariencia del trazado, cambios bruscos en la sección transversal, efecto sorpresa en las intersecciones y otras variables vinculadas al confort y la seguridad de los desplazamientos. 2.2.2.1. Trazado vial. El trazado vial es la forma geométrica del eje de la carretera visto en diferentes planos de proyección, o también, en tres proyecciones diédricas o en perspectiva. El diseño y la evaluación del trazado se realizan generalmente mediante proyecciones horizontales (planta) y cortes verticales a lo largo del eje (perfil longitudinal). En los siguientes sub-apartes se tratarán los criterios de evaluación, los parámetros de evaluación y los resultados correspondientes de la evaluación del trazado planialtimétrico. 2.2.2.2. Planimetría vial. La planimetría vial o trazado planimétrico es la forma geométrica del eje vial visto en un plano de proyección horizontal, o bien, plano de planta, y está conformado por dos elementos básicos: la poligonal horizontal y las curvas horizontales. La evaluación del trazado planimétrico se inició con el estudio de los planos de cartografía de la zona, identificando en ellos el trazado de la carretera y las carreteras transversales a la vía en estudio. Los recorridos se realizaron de ida y vuelta, a una velocidad cercana a la velocidad de diseño, registrándose por medio del odómetro del vehículo un progresivado. Durante esos recorridos se identificaron las siguientes condiciones: Relación entre la longitud de los tramos rectos y la curvatura de las curvas adyacentes al mismo. Problemas de visibilidad de la curva por ocultamiento de otra curva previa. Dificultad para sostener la velocidad de operación (entre 80 y 100 KPH). Con dificultad para mantener visibilidad en las curva. Deficiencia de visibilidad lateral por vegetación y otros obstáculos a los lados de la calzada. Rectas muy largas o muy cortas entre curvas. a) Principios básicos del trazado horizontal según el Manual de Carreteras del MTC (1997) Longitud máxima en rectas Si es tomado textual de la norma debe estar entre comillas y deseable en cursiva. Si el material tomado de la norma es muy extenso (de varias páginas), se debe incluir en apéndice, al final del trabajo o del capítulo, y desarrollar este punto haciendo comentarios o destacando los aspectos importantes. La longitud de los trayectos en recta está limitada por las condiciones topográficas. Sin embargo, en carreteras, no son recomendables trayectos en recta más largos que los que puedan recorrerse en 90 segundos según la velocidad de diseño, por los efectos siguientes: Durante la noche, las luces contrarias demasiado prolongadas, retardan la acomodación de los ojos, al pasar del claro al oscuro Durante el día, cuando el tránsito es escaso, la prolongada presencia de un vehículo que viene en sentido contrario, tiende a disminuir el estado de alerta que todo conductor asume cuando va a cruzarse con otro. Tanto en tránsito diurno como en nocturno, la prolongada presencia de un vehículo que viene en sentido contrario, dificulta la estimación de la distancia que separa ambos vehículos y la velocidad de aproximación. De acuerdo a estos criterios resultan las distancias máximas que se anotan en la tabla 2.1. Siguiente: Tabla 2.1. Longitudes máximas recomendables en rectas Kph 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 m 1000 1350 1650 2000 2300 2650 3000 3300 3650 4000 Estas longitudes máximas son mayores que las requeridas para la visibilidad de paso. En los casos en que topográficamente parezca conveniente disponer rectas más largas, se recomienda intercalar curvas circulares de radios grandes y deflexiones pequeñas. Visibilidad de frenado Se denomina visibilidad de frenado la distancia que necesita recorrer un vehículo para detenerse completamente, a partir del instante en que el conductor avista un obstáculo y juzga que debe detenerse. Se considera que un obstáculo de más de 15 cm de alto obliga al conductor a detener el vehículo, sino puede ser rodeado con seguridad. El diseño de una vía de cualquier tipo debe hacerse de tal manera que en todo su recorrido haya distancia de visibilidad de frenado. Esta distancia está relacionada con los siguientes factores: -Tiempo de percepción y reacción del conductor -Tipo y estado del pavimento (factores de fricción) -Velocidad de diseño Tiempo de percepción y reacción El tiempo de percepción y reacción ha sido estimado en varias oportunidades por AASHTO y ha sido adoptado un valor promedio de 2,5 segundos. Factor de fricción Para los efectos de la fricción se han considerado los siguientes factores: - Factor de fricción estático. - Pavimento húmedo. - Cauchos de medio uso. En una frenada, el factor de fricción no es constante. Al generarse calor, el factor de fricción disminuye, tanto más, cuanto mayor sea la velocidad al iniciar la frenada. Los valores utilizados son promedios de un rango medido para cada velocidad inicial. Los valores de la fricción adoptados por AASHTO 1990 presentan un patrón irregular, como puede apreciarse en la figura 2.1. siguiente. Se han adoptado los valores de fricción resultantes de la regresión lineal calculada a partir de dichos valores. Figura 2.1. Distancia de frenado Las distancias de visibilidad de frenado resultantes, sin considerar la influencia de la pendiente, se presentan en la tabla 2.2. siguiente : Tabla 2.2. Distancias de visibilidad de frenado Velocidad de diseño Recorrido en 2.5 mts Factor de fricción Recorrido de frenado Distancia calculada en mts 30 20.82 0.380 9.32 30 Continuación Tabla 2.2. Distancias de visibilidad de frenado 35 24.29 0.374 12.91 37 40 27.76 0.367 17.17 45 45 31.23 0.360 22.14 53 50 34.70 0.353 27.85 63 55 38.17 0.347 34.65 73 60 41.64 0.340 41.68 83 65 45.11 0.333 49.91 95 70 48.58 0.327 59.07 108 75 52.05 0.320 69.23 121 80 55.52 0.313 80.46 136 85 58.99 0.306 92.82 152 90 62.46 0.300 106.39 169 95 65.93 0.293 121.26 187 100 69.40 0.286 137.51 207 105 72.87 0.280 155.25 228 110 76.34 0.273 174.58 251 115 79.81 0.266 195.63 275 120 83.28 0.259 218.52 302 Es evidente que en bajada, se necesitará una distancia de frenado más larga que en pendientes horizontales o en subida. Con el objeto de cuantificar la influencia de la pendiente, se presentan en la tabla 2.3., las distancias de visibilidad de frenado que corresponden a diversas pendientes en bajada, calculadas según la expresión. Con el objeto de facilitar la comprensión de la tabla, se han separado las longitudes de visibilidad de frenado en pendiente que exceden en 10%, 20%, 30% y 40% la correspondiente a una rasante horizontal. Tabla 2.3. Distancias de visibilidad de frenado en pendiente V diseño Kph Pendiente de bajada en % 3 4 5 6 7 31 31 32 32 32 38 39 39 40 40 46 47 48 48 49 55 56 57 58 59 65 66 67 68 69 76 77 78 80 81 0 30 37 45 53 63 73 1 30 38 45 54 63 74 2 31 38 46 55 64 75 60 83 85 86 87 65 95 97 98 100 102 104 106 108 111 113 116 30 35 40 45 50 55 89 91 92 94 8 33 41 50 60 71 83 9 33 41 51 61 72 85 10 33 42 51 62 74 86 96 98 101 70 108 110 112 114 116 118 121 124 127 130 134 75 121 124 126 128 131 134 137 141 144 148 153 80 136 139 141 145 148 151 155 159 164 168 174 85 152 155 158 162 166 170 174 179 185 190 197 90 169 173 177 182 186 191 197 202 209 216 223 95 187 191 196 201 206 212 218 225 233 241 250 100 207 213 218 224 231 237 245 253 262 272 282 105 228 235 240 247 254 262 371 280 290 302 315 110 251 258 165 272 281 290 300 311 323 337 352 115 275 283 291 300 310 321 332 345 360 375 393 120 302 311 320 330 342 354 368 383 399 416 439 Debe entenderse que las distancias tabuladas son valores mínimos. Siempre que sea posible es preferible utilizar distancias más largas. No obstante, debe tomarse en cuenta que si la longitud de una distancia de frenado se aproxima a una distancia de visibilidad de paso, puede inducir a efectuar esa maniobra sin tener el suficiente espacio para realizarla con seguridad. Visibilidad de paso Se define como visibilidad de paso, el trayecto de calzada que puede ser vista por el conductor en forma ininterrumpida y que le permite adelantar en forma segura a otro vehículo que circule a una velocidad menor que la imperante en la vía, ocupando temporalmente el canal de sentido contrario. Es una distancia. Solamente se considera visibilidad de paso en las carreteras Dado lo complejo de las variables que intervienen en el cómputo de esta distancia de visibilidad de paso, se han tomado en cuenta las premisas siguientes a) No se contemplan pasadas múltiples. b) El vehículo más lento transita a velocidad uniforme. c) El vehículo que desea pasar transita a la misma velocidad que el vehículo lento, detrás de él. d) El conductor necesita de un tiempo para constatar que la distancia visible le permitirá ejecutar el adelantamiento. e) La maniobra comienza a la velocidad del vehículo lento y termina a una velocidad 15 kph mayor. f) Al final de la maniobra, debe haber una distancia razonable entre el vehículo que pasa y el que viene de frente a él. g) Se asume que la altura del ojo del conductor está a 1,15 m del pavimento y que el obstáculo tiene una altura de 1,37 m La visibilidad de paso es la suma de 4 distancias: 1.-Distancia recorrida durante el tiempo de percepción-reacción. Esta distancia, que se denomina d1, comprende 2 tiempos: El tiempo que necesita el conductor para verificar la posibilidad de realizar la maniobra de adelantar. El tiempo necesario para que el conductor que pasa coloque su vehículo en la posición de comenzar la maniobra de paso. La distancia recorrida en estos 2 tiempos se calcula mediante la expresión: D1=2,35*t1(v-m+(a*t1)/2) en la cual: (Ec. 2.1.) T1= Tiempo total para la maniobra inicial. De 3,6 a 4.5 segundos. v = Velocidad promedio del vehículo que pasa en kph. m = Diferencia de velocidad entre ambos vehículos en kph. a = Aceleración promedio del vehículo que pasa, aprox. 3 kph / seg2 2.-Distancia recorrida en el canal contrario. Esta distancia, denominada d2, se calcula mediante la expresión d2 = 2.35 t2 x v (d2 en metros) (Ec. 2.2.) En la cual t2 = El tiempo que el pasante está en el canal contrario. Entre 9,3 y 11,3 segundos v = Velocidad promedio del pasante, en kph. 3.-Distancia entre el vehículo que pasa y el vehículo que viene de frente a él, al terminar la maniobra. Esta distancia, denominada d3, se ha fijado entre 30 y 100 metros, dependiendo de la velocidad de diseño. 4.-Distancia recorrida por el vehículo contrario, desde el comienzo de la maniobra de paso. Esta distancia, denominada d4 se ha fijado en 2/3 de d2 Estas expresiones son tomadas de AASHTO 1990. Se observa que dichas expresiones han permanecido invariables en las sucesivas ediciones de esas normas, desde 1965. Siendo las variables involucradas producto de cantidades adoptadas, asumidas o derivadas de muchas medidas en el campo, se adoptan finalmente como norma de diseño, las distancias de visibilidad de paso siguientes: Tabla 2.4. Distancias de visibilidad de paso en carreteras de 2 canales Velocidad de 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 diseño Kph 230 290 350 420 490 550 600 670 750 820 Distancia AASHTO 1990 Tabla III Se entiende que las distancias tabuladas son las mínimas requeridas para la maniobra de adelantar. En donde sea posible, deben adoptarse distancias algo mayores. Como criterio general, es deseable que en una carretera haya trayectos con visibilidad de paso espaciados a distancias no mayores a la recorrida en 5 minutos según la velocidad de diseño. Sin embargo, debe tomarse en cuenta que la posibilidad de adelantar está condicionada por el tránsito imperante. Así, en un tránsito a nivel de servicio A, serán muy cómodas las maniobras de adelantamiento, pero en un nivel de servicio D o E, esas posibilidades serán casi inexistentes. En casos extremos, debe contemplarse la posibilidad de modificar la sección transversal, añadiendo un canal, siempre a la derecha del sentido del tránsito a fin de ofrecer a los vehículos lentos la posibilidad de apartarse. Visibilidad de Decisión Las distancias de visibilidad de frenado, si bien son suficientes cuando un conductor necesita detener inesperadamente su vehículo, no siempre son suficientes para cuando el conductor deba tomar conciencia de una determinada situación y optar por una maniobra evasiva. Se define la Distancia de Visibilidad de Decisión, como aquélla que requiere un conductor para decidir y realizar la maniobra adecuada cuando se enfrenta a una situación inesperada y difícil de evaluar, potencialmente peligrosa. Las situaciones inesperadas que pueden presentarse en la operación de una vía y que requieren considerar una distancia de visibilidad de decisión, son, entre otras, las siguientes: 1.-En intersecciones, cuando su geometría requiera maniobras poco usuales. 2.-En intersecciones no semaforizadas, por cuanto en ellas pueden presentarse situaciones conflictivas. 3.-En intersecciones con dispositivos de control de tránsito, cuando no pueda discernirse rápidamente la maniobra de parar o seguir. 4.-Cuando la visión del entorno a la vía esté congestionada con avisos relativos al tránsito, de servicios o de propaganda, que compitan para llamar la atención del conductor. 5.-Cambios bruscos en el número de canales de circulación por cualquier circunstancia, como plazas de peaje, por efectos de cambio de carácter de la vía o trabajos que se realicen en ella. En cualquier circunstancia donde pueda preverse la necesidad de una distancia de visibilidad mayor que la requerida para parar, debe aplicarse esta norma. Igualmente, cuando en una vía existente sea necesario introducir una modificación a su geometría, que pueda generar situaciones similares a las descritas, estas modificaciones deben hacerse sólo en los trayectos donde haya una adecuada distancia de visibilidad de decisión. Se distinguen tres tipos de maniobra, para las cuales se han adoptado en estas normas distancias de visibilidad de decisión, derivadas de las fijadas por AASHTO 1990. Dichas maniobras, todas ellas de carácter evasivo, son las siguientes: A.- Cambio de canal y de velocidad en vías extra-urbanas. La distancia de decisión para esta maniobra se computa con la expresión: dA = 3,16 V -17,547 (Ec. 2.3.) B.- Cambio de canal y de velocidad en vías suburbanas. La distancia de decisión se computa mediante la expresión: dB = 3,762V - 23,128 (Ec. 2.4.) En las cuales V corresponde a la velocidad de diseño en kph y d es la distancia de visibilidad de decisión, en metros. Las distancias calculadas son las mínimas. Cuando sea factible, es preferible usar distancias algo más largas. En la figura siguiente se presenta un gráfico del cual pueden interpolarse dichas distancias. Figura 2.2. La distancia de visibilidad de decisión aplica tanto a vías con divisoria como sin ella. b) Criterios de evaluación del trazado planimétrico Los criterios técnicos de diseño constituyen los lineamientos generales utilizados para la evaluación, y que se vinculan con las normas, teorías y experiencias de los expertos en vialidad del país. Para este diagnóstico de la planimetría vial del tramo desde Punta Iguana al Venado de la Troncal 017 se establecieron los siguientes criterios: La evaluación del trazado planimétrico contempla la determinación del grado de cumplimiento de los principios básicos del diseño vial. El cumplimiento de la seguridad vial para un trazado planimétrico de carretera contempla el cumplimiento de una combinación de velocidad, radios de curvatura, longitudes de tramos rectos. En cuanto a seguridad se establecerán cuatro condiciones: “Segura”, “aceptable”, “de atención” y “peligrosa”. Como criterio general de un trazado planimétrico se usó la bibliografía (Carreteras Estudio Y proyectos – J Carciente) y manuales extranjeros (Manual AASHTO – 1995) los cuales recomiendan trazados sinuosos; curvas de amplios radios y similares entre sí y tramos rectos de longitudes moderadas, ni muy cortos ni muy largos. Los tramos rectos más seguros son aquellos cuya longitud supera la distancia de adelantamiento pero no superan los 2,5 KM. Tramos rectos con suficiente longitud para maniobras de adelantamiento y suficiente visibilidad longitudinal para identificar las características de las curvas siguientes, pero sin el espacio suficiente para adoptar velocidades excesivas de forma mantenida. Tramos rectos de más de 10 KM no están permitidos por las normas venezolanas porque producen adormecimiento o efecto de hipnosis en los conductores que tienen varias horas manejando. Tramos rectos muy cortos que no permitan el adelantamiento o que puedan dificultar el tránsito entre una curva y la siguiente, no se recomiendan. Sólo usar tramos rectos cortos cuando las curvas adyacentes son de radios similares. Evitar el uso de tramos rectos largos cuando existan o se prevean curvas adyacentes de radios pequeños o moderados. En cuanto a los tramos curvos en este estudio se consideraron los siguientes criterios de seguridad: La curva más segura es aquella que posee una visibilidad horizontal y vertical total y cuyo radio permite una velocidad máxima igual a las curvas adyacentes sin que existan tramos rectos intermedios tan largos que estimulen el exceso de velocidad, ni tan cortos que dificulten las maniobras entre curvas. Para curvas de forma individual se han considerado rangos de velocidad máximas posibles para establecer el grado de seguridad en las mismas, de la siguiente forma: “peligrosas” (menos de 60 KPH), “de atención” o “pronunciadas” (entre 60 y 80 KPH), “aceptables” (entre 80 y 100 KPH) y “seguras” Mayores de 100 KPH). Curvas consecutivas separadas por tramos rectos cortos o moderados deben tener radios similares, que no superen una diferencia de velocidad máxima entre ambas de 15 KPH (Normas Venezolanas), aunque la existencia de espirales y peraltes variables puede permitir mayores diferencias de velocidades. Las curvas compuestas son consideradas peligrosas y su existencia en la carretera en estudio constituye un elemento que afecta la seguridad de la misma, en la medida que este tipo de curvas existan debe mitigarse su efecto sorpresa mediante señalización enfatizada, sobre-anchos, y si es posible modificar el trazado c) Parámetros de evaluación del trazado planimetrico. Para la evaluación del trazado planimétrico del tramo desde Punta Iguana hasta el Venado de la Troncal 017 se han considerado los siguientes parámetros: Rectas de más de 10 KM de longitud se consideran “de atención”. Rectas de menos de 300 m de longitud se consideran “de atención” Curvas de menos de 200 m de radio se consideran “peligrosas”. Curvas con radios entre 200 y 300 m se consideran “de atención” Curvas con radios entre 200 y 299 m y con un tramo recto adyacente de más de 1,5 KM se consideran “peligrosas”. Curvas con radios entre 300 y 400 m y con un tramo recto de más de 1,5 KM se consideran “de atención”. Curvas revertidas con alguno de los dos radios “de Atención” y con tramos intermedios de menos de 300 m se consideran en conjunto un tramo peligroso. El caso anterior pero con curvas consecutivas (que doblan en la misma dirección) también se considera peligroso. Al aumentar el número de curvas peligrosas, no necesariamente aumenta la inseguridad o peligrosidad de la vía. Varias curvas peligrosas en la vía, y suficientemente espaciadas pueden producir más accidentes que una sola curva, pero cuando son numerosas las curvas peligrosas en un mismo trazado los accidentes en la carretera pueden ser menores, debido a que los conductores identifican rápidamente las condiciones de la geometría vial y maneja de forma más prudente. Lo más peligroso no es un radio pequeño que puedan tener las curvas, sino la diferencias de radios entre una curva y las curvas adyacentes, sumado a los excesos que permiten las rectas largas y a la falta de visibilidad de los conductores, que puede ser propia de fallas en la misma geometría vial, o bien, debido a obstáculos laterales. 2.2.2.3. Altimetría vial Está conformado por dos componentes básicos: la poligonal vertical y las curvas verticales, la primera constituye los alineamientos rectos de pendientes específicas y la segunda los elemento de pendiente variable que enlazan a los primeros, los cuales se representan en el perfil longitudinal. La evaluación del trazado altimétrico se realizó de dos formas; en un primer lugar de los recorridos realizados a la vía, donde se anotó y se grabó las condiciones más relevantes detectadas en campo, considerando el aspecto visual pero también la dinámica del vehículos durante los desplazamientos, y en segundo lugar, mediante el estudio de las pendientes obtenidas en los libracos de información del INVEZ. La segunda forma mencionada permite obtener valores más cercanos a la realidad de longitudes y magnitudes de las pendientes, y también de las curvas verticales, pero la primera forma proporciona una visión desde la perspectiva de los conductores, considerando de forma conjunta la interacción de la planimetría con la altimetría vial. a) Pendientes máximas y mínimas del alineamiento vertical según el Manual de Carreteras del MTC (1997) Pendientes máximas Las pendientes máximas admisibles en una carretera, dependen de la velocidad de diseño, de la composición del tránsito y del tipo de terreno atravesado. De acuerdo al tipo de terreno, las pendientes máximas recomendables son las siguientes: Tabla 2.5. Pendientes máximas Terreno llano De 2% a 3% Terreno ondulado De 3% a 7% Terreno montañoso De 5% a 12% El límite inferior de los rangos de pendiente anotados, debe usarse preferentemente en autopistas y vías expresas. El límite superior debe usarse solamente en vías secundarias. En algunos casos, en vías locales de montaña, se pueden usar pendientes más fuertes, hasta 20%. No obstante, se debe considerar que en vías secundarias muy pendientes, en muy corto tiempo, los costos de mantenimiento pueden superar cualquier ahorro logrado en el costo de construcción inicial. Pendientes mínimas Las pendientes mínimas que pueden utilizarse, dependen de las facilidades del drenaje superficial de la calzada. En terrenos muy llanos, con carreteras en terraplén, sin cunetas o brocales laterales, la pendiente puede ser nula, cuando la calzada tiene un bombeo adecuado. Sin embargo, cuando en este tipo de vía las curvas son peraltadas, la transición del peralte crea en la semicalzada exterior un punto de pendiente transversal nula, en el cual el agua no fluye. En dichos puntos, la pendiente longitudinal debe ser por lo menos de 0,25% , preferiblemente de 0,5%. En sectores en trinchera, como las cunetas tienen la misma pendiente que la vía, la pendiente mínima debe ser 0,5%, para que puedan escurrir bien las aguas por ellas. Cuando las cunetas son de tierra o con enrocado, la pendiente mínima debe estar entre 0,5% y 1%. Condiciones de visibilidad a) La distancia de visibilidad de frenado debe proveerse a todo lo largo de cualquier vía. b) En las curvas horizontales y verticales, generalmente no se puede proveer distancia de visibilidad de paso, por la longitud requerida para ello. Solamente se proveen cuando no incidan desfavorablemente en el costo de la obra. c) Por razones de visibilidad, de drenaje y estéticas, es conveniente que las curvas verticales convexas, en las vecindades de las curvas horizontales, se centren en ellas. Las curvas verticales cóncavas no tienen conflictos de visibilidad diurna. En d) las zonas adyacentes a la entrada y salida de las curvas horizontales, las curvas verticales cóncavas, especialmente si contienen un punto de pendiente mínima, deben cumplir con las normas sobre la visibilidad de frenado en horas nocturnas. En alineamientos rectos, la sucesión de 2 curvas verticales convexas, con e) una curva vertical cóncava entre ellas, puede producir tramos ocultos de la calzada, que no cumpla con las condiciones de visibilidad de paso. En la entrada a los túneles, la curva vertical que enlaza la rasante de la vía f) con la rasante interna del túnel, debe estar totalmente fuera de éste. Entre los portales del túnel y estas curvas verticales debe haber una porción de rasante recta, de una longitud equivalente a un recorrido de 2,5 segundos según la velocidad de diseño de la vía. Dentro del túnel, la rasante no debe tener curvas verticales. Longitud mínima de las curvas verticales Cuando la diferencia de pendientes es igual o menor a 1%, no es necesario enlazarlas con una curva vertical. Cuando la diferencia de pendientes es mayor a 1%, la longitud mínima de las curvas verticales se establece según el criterio siguiente: L = 0,60V (Ec. 2.5.) En el cual L está en metros y V es la velocidad de diseño en kph. Los valores resultantes se redondean por exceso a un múltiplo de 10 m, con lo cual resultan las siguientes longitudes mínimas: Tabla 2.6. Longitud mínima de curvas verticales Velocidad de 40 50 60 70 80 90 100 110 120 mínima 30 30 40 50 50 60 60 70 80 diseño Kph Longitud de curva vertical Esta tabla de longitudes mínimas es sólo una referencia general, pero no es la aplicable al diseño y evaluación de carreteras. Esta longitud también depende de la diferencia algebraica de pendiente, y se obtiene de las gráficas y ecuaciones previstas en las normas, cuyos valores son mayores a los contenidos en esta tabla. Coordinación entre la planta y el perfil Los alineamientos horizontales y verticales no pueden contemplarse independientemente, sino que deben coordinarse entre sí para obtener un diseño seguro y placentero. Las condiciones principales que deben tomarse en cuenta para la correlación entre los alineamientos verticales y horizontales son las siguientes: Condiciones de visibilidad Condiciones del drenaje Condiciones de pendiente Interrelación b) Criterios de evaluación del trazado altimétrico. En este aparte de la Memoria se resumen los criterios utilizados para la evaluación del perfil longitudinal de los primeros 30 kilómetros del tramo desde Punta Iguana hasta el Venado de la Troncal 017, considerando el estudio de campo y el realizado en documentos, y se han tomado en cuenta aspectos vinculados a la seguridad. A continuación se listan una serie de criterios técnicos manejados en este diagnóstico para la evaluación de la altimetría vial: En cuanto a seguridad se establecerán las mismas cuatro condiciones manejadas para la planimetría, identificando tramos rectos verticales o curvas verticales como: “Segura”, “aceptable”, “de atención” y “peligrosa”. El proceso consiste básicamente en la identificación de los tramos viales considerados “de Atención” y “Peligrosos”. En el trazado altimétrico las condiciones de seguridad se miden en relación a las magnitudes de las pendientes, los cambios de pendiente y la longitud de las curvas verticales. Como criterio general de un trazado altimétrico se usó la bibliografía (Carreteras Estudio Y proyectos – J Carciente), normas venezolanas (1997) y manuales extranjeros (Manual AASHTO – 1995) los cuales recomiendan trazados verticales con pendientes moderadas (no más de un 5 % en terreno ondulado), curvas verticales amplias separadas moderadamente entre sí (entre 500 m y 1 KM). c) Parámetros de evaluación de altimetría Relación de las pendientes con el drenaje longitudinal, se debe cumplir el mínimo de pendiente ya que en este tipo de carreteras llanas, el error de diseño no se encuentra por exceso sino por defecto de pendiente, esta situación es de alto riesgo porque acumula lagunas en el pavimento en períodos de lluvia, más crítico aun si viene precedido por una pendiente negativa o sentido de bajada. Aquellas curvas verticales que ofrecen visibilidad de frenado sólo para desplazamientos menores a 60 KPH se consideran con fuerte restricción de visibilidad, y por lo tanto se califican como curvas verticales peligrosas, o simplemente “peligrosas”. Aquellas curvas verticales que ofrecen visibilidad de frenado para velocidades menores a 80 KPH se consideran con moderada restricción de visibilidad. En este caso la curva se considera “de atención”. Se considera que la altimetría puede tener diseño inadecuado en la medida que incumpla con las cuatro condiciones estipuladas en la norma, condiciones de visibilidad, condiciones de drenaje, condiciones de pendiente, interrelación con la planimetría. 2.2.2.4. Sección transversal La Sección Transversal de una carretera constituye el conjunto de elementos geométricos que se aprecian en un corte transversal que se realice al cuerpo de la vía, y que comprende el movimiento de tierra, la estructura del pavimento, los canales de circulación, hombrillos, bermas, cuneta y otros elementos de drenaje, derecho de vía, elementos para el tránsito de peatones y otros. La definición según el manual de carreteras del MTC (1997): “Se define como sección transversal típica aquella que, siendo normal al eje de la vía, muestra las dimensiones y características de los elementos que se mantienen constantes en un tramo específico de ella“ a) Los elementos de la sección transversal y su utilidad para la vía son los siguientes: Derecho de vía: faja de terreno a ser construida, mantenida y que brinda servicios a la vía, su ancho es variable por tipo de vía, para carreteras troncales la norma establece un mínimo de 30 metros. Es importante acotar que el derecho de vía abarca las cresta de taludes y pies de terraplenes, inclusive algunos servicios que recorren el trazado de la vía como acueductos y cloacas. Explanada: superficie conformada que va hasta el borde del terraplén o el pie del talud, incluye bermas y fajas estabilizadoras de rellenos. Su inclinación debería ser del 2% hacia afuera. Calzada: zona de tránsito vehicular, dividida en canales de circulación, generalmente de manera simétrica. El ancho de la calzada es variable en el proyecto, va dependiendo de las condiciones del tránsito, topografía y otros factores. En algunas ocasiones se utiliza el sobre ancho de calzada para amortizar el efecto de fuerza centrífuga ejercida por la curva horizontal o peraltado. El ancho mínimo de canal para carreteras es de 3.6 Mts por canal. Según el manual de carreteras del MTC en su capítulo 15 establece: La calzada es la zona de la vía destinada a la circulación de los vehículos. La calzada se subdivide en canales de circulación, en cada uno de cuales, los vehículos circulan en fila india. Generalmente, los canales se distribuyen simétricamente a ambos lados del eje de la vía, por sentido de circulación. Sin embargo, pueden establecerse distribuciones asimétricas e incluso variables, según las necesidades del tránsito. El ancho de los canales de circulación está asociado al carácter de la vía, al volumen del tránsito y a su composición. Se establece en base a valores múltiplos de 0,30 m, desde un máximo de 3,60 m. hasta un mínimo de 3,00 m. en tramos rectos. En las curvas puede ser necesario contemplar un sobreancho en la calzada, para tomar en cuenta el mayor ancho que ocupan los vehículos cuando giran en curvas de radios reducidos. 1.-Autopistas y Vías Expresas En autopistas y vías expresas todos los canales deben ser de 3,60 m. No son recomendables canales más anchos porque, además de no producir un aumento significativo en la capacidad de la vía y aumentar los costos de construcción, inducen a la formación de filas intermedias de vehículos, que si contribuyen a producir retardos en la circulación. 2.-Carreteras troncales En las carreteras troncales, estos deben tener 3,60 m de ancho c/u. No son recomendables anchos de canal mayores, por las mismas razones aducidas en Autopistas y Vías Expresas. Bombeo: inclinación transversal que debe tener la vía para el drenaje de las aguas de lluvia, para lograr este escurrimiento se deben diseñar pendientes de hasta 2%. Hombrillo: El hombrillo es una franja adosada a la calzada, destinada a: Proveer asilo a vehículos que necesiten detenerse brevemente. Proveer un ancho adicional que ayude a un vehículo fuera de control a retornar a su canal de circulación. Alejar de la calzada algunas instalaciones, como postes de señalización, defensas y similares. Mejorar la visibilidad de frenado para la semi calzada interna en las curvas horizontales. El ancho del hombrillo está directamente vinculado a la categoría de la vía y a la velocidad de diseño de la misma. Debe ser tal, que minimice la influencia de un vehículo estacionado en él, en el tránsito adyacente. El manual de carreteras del MTC en su capítulo 15 establece: Carreteras En las carreteras deben colocarse hombrillos pavimentados a ambos lados de la vía. El ancho de estos hombrillos depende de los volúmenes de diseño. Los anchos normales son los siguientes: Para Transito Promedio Diario hasta 1000 vehículos 1,80 m Para Transito Promedio Diario mayores de 1000 vehículos 2,40 m Sin embargo, para TPD pequeños, los anchos de los hombrillos pavimentados pueden reducirse, siempre y cuando se provea la posibilidad de su ensanche, cuando el volumen del tránsito lo requiera. Cuando los vehículos pesados son más del 30% del total del TPD, el ancho de los hombrillos debe aumentarse, entre 0,30 y 0,60 m, hasta un máximo de 2,40 m. Cunetas: Las cunetas son canalizaciones que se colocan en el borde externo del hombrillo Tiene por objeto recoger las aguas superficiales de la calzada y las que puedan escurrir por el talud. Estas cuentan con una normativa de seguridad específica para que su profundidad no afecta a la operación del vehículo si llegase a rodar sobre ella. Existen otros elementos de la sección transversal típica de otras categorías de vías que no es la actual en estudio. Faja de estabilización: son franjas de tierra que se dejan entre el borde externo del hombrillo y el comienzo del talud de un terraplén. Tiene por objeto proteger el borde pavimentado del hombrillo, que puede ser afectado por insuficiente compactación en el borde de dicho terraplén y por el ascenso capilar del agua del subsuelo. Defensas: son franjas de tierra que se dejan entre el borde externo del hombrillo y el comienzo del talud de un terraplén. Tiene por objeto proteger el borde pavimentado del hombrillo, que puede ser afectado por insuficiente compactación en el borde de dicho terraplén y por el ascenso capilar del agua del subsuelo. b) Criterios de evaluación de la sección transversal Para evaluar la incidencia de la sección transversal en la seguridad vial del tramo desde Punta Iguana hasta el Venado de la troncal 017 se realiza un inventario de los elementos necesarios de la sección transversal, y la consecuencia de la ausencia de los mismos a lo largo de su recorrido. 2.2.2.5. Intersecciones viales a nivel Se entiende como la confluencia de varias vías, por las que el tráfico se mueve en diversas direcciones, las cotas de la rasante de cada vía se encuentran a niveles parecidos o el mismo, y permiten el flujo o cambio de sentido a través del cruce de caminos o canales, las intersecciones representan un punto crítico de seguridad en carreteras por tener la posibilidad de encontrarse un vehículo transversal al otro, donde los efectos por choque prácticamente garantizan la mortalidad. En el capítulo 17 del Manual de Carreteras del MTC se establecen los siguientes criterios generales de diseño de las intersecciones a nivel. a) Criterios generales de diseño 1.- En todo dispositivo a nivel, debe considerarse una vía principal y otra secundaria. Se considera vía principal la que tiene mayor jerarquía según su clasificación funcional o la que tenga mayor volúmen de tránsito. Debe procurarse que la vía considerada principal, conserve su continuidad geométrica en alineamiento horizontal, vertical y en sección transversal típica. En los Dispositivos a Nivel de 3 ramas, se considera vía secundaria la que no tiene continuidad. 2.- Debe considerarse que toda maniobra en la cual se cruza otra trayectoria, se realiza a partir de la condición de parada. 3.- No es conveniente que el ángulo formado por los ejes de las ramas que se cruzan, formen un ángulo inferior a 70° o mayor de 110°, porque dichos ángulos crean áreas muy grandes de uso indefinido, que producen confusión y pueden inducir a trayectorias erráticas que desordenan el tránsito y aumentan la posibilidad de que se produzcan accidentes. También pueden alentar usos indebidos. 4.- Cuando la vía secundaria tenga una calzada de grava estabilizada, debe pavimentarse un trecho de ella antes de la intersección, algo mayor a la distancia de visibilidad de frenado, según su velocidad de diseño. 5.- Es preferible que los Dispositivos a Nivel estén en tramos rectos de la vía principal. En caso de ser necesario, pueden implantarse en curvas horizontales, siempre que el radio de curvatura garantice las distancias de visibilidad requeridas. Sin embargo no son aceptables dichos Dispositivos, cuando la curva horizontal comprende una curva vertical convexa que comprometa la visibilidad. A su vez en el capítulo 17 del manual se describen las condiciones de visibilidad. Visibilidad en las intersecciones a nivel Todas las intersecciones a nivel tienen puntos de conflicto. La posibilidad de que en estos puntos de conflicto se produzcan accidentes puede aminorarse proveyendo adecuada visibilidad, señalización y controles de tránsito. No obstante, estas provisiones no pueden producir una intersección a nivel a prueba de colisiones, pues la seguridad de ellas depende, en última instancia, del buen juicio de los conductores. Visibilidad en la aproximación a la intersección Cuando los vehículos se aproximan a una intersección a nivel, deben disponer de una visibilidad sin obstrucciones de las ramas que concurren a ella y del área de la intersección. Cuando un conductor se aproxima a una intersección a nivel, se le presentan tres posibles cursos de acción: - Acelerar - Bajar la velocidad - Detenerse Las distancias de visibilidad previstas en el diseño de la intersección, deben permitir al conductor realizar la maniobra que juzgue apropiada, tomando en cuenta la velocidad de aproximación, el tiempo de decisión y la distancia de frenado. b) Criterios de evaluación de las intersecciones Deben ser seleccionadas las intersecciones de mayor importancia, puesto que en carreteras es común conseguirse con intersecciones de caminos de tierra las cuales dirigen exclusivamente el tránsito hacia una granja, finca o comercio puntual con una demanda verdaderamente baja. Sin embargo, estas no quieren decir que estén exentas de escenarios inseguros, solo que para efectos de la presente investigación se realiza un estudio técnico de varios factores, más no un estudio especializado de la inseguridad aportada por las intersecciones en un tramo determinado. Se seleccionan las intersecciones de mayor envergadura, se estudia su visibilidad con respecto a la vía de mayor jerarquía y posteriormente, con respecto a la vía de menor jerarquía. Determinando su seguridad, en función de los elementos que obstruyan la visibilidad para los carros venideros transversalmente y las consideraciones generales de diseño estipuladas en el manual del MTC. 2.2.3. Determinación del Índice Presente de Serviciabilidad (IPS) Los usuarios de una vía no tienen conocimiento sobre la estructura de esta, sin embargo, evalúan la vía según su facilidad y comodidad de desplazarse, es decir, su serviciabilidad, definido con ese término por la AASHTO. Para ello utilizan un grupo de encuestadores que recorren un tramo, observando su facilidad de desplazamiento y tabulan en valor numérico lo observado por tramo. La serviciabilidad presente solo sirve para hacerle saber al ingeniero si el pavimento requiere de mejoras o no, se establece una escala de 1.0 a 5.0 y el valor más alto indica la condición más favorable. Es un modo de no tener que convocar a un equipo técnico que realice una auditoría, lo cual es un examen mucho más formal con una serie de horas hombres de profesionales que pueden encarecer el método. En otras palabras, es una leve investigación previa al análisis de seguridad como tal de la vía. Se considera que los valores inferiores a 2.5 ya son indicadores de necesitar unas medidas correctivas, sin embargo, antes de proceder con tal decisión se debe realizar un estudio más formal. El IPS debe ser usado como primer paso para la evaluación de un pavimento, si es adecuado o no. Para la determinación del IPS es necesario seleccionar un panel de al menos cinco personas los cuales deben estar bien entendidos sobre el propósito del mismo, puede hacerse también con solo 2 personas pero que tengan una gran experiencia. Como mínimo deben ser escogidas 19 secciones de pavimento de 2000 pies de longitud cada una. Y el rango será como se observa en la tabla 2.1. Tabla 2.7. 0.0 – 1.0 Pésima capacidad de servicio 1.1 – 2.0 Mala o pobre. 2.1 – 3.0 Regular 3.1 – 4.0 Buena 4.1 – 5.0 Muy buena. (Lynch 1980) Luego se aplica una ecuación de medida estadística IPS= x/n (Ec. 2.6.) Donde: X= el valor individual asignado como capacidad de servicio por cada miembro del panel N= Número de miembros del panel. Al compararse variaciones deben ser de 3.0. Se pueden esperar variaciones individuales de hasta 1.5, para aquellas variaciones individuales se computan valores medios de desviación estándar, estipulados de la siguiente manera: Para paneles conformados por más de 10 miembros se utilizan las ecuaciones 𝑆 = √( 𝑛( 𝑋 2 )−( 2 𝑋) 𝑛(𝑛−1) ) (Ec. 2.7.) S= desviación estándar X= Valor individual de ensayo N= Número de ensayos individuales Luego de haber obtenido la desviación estándar se calcula el valor medio de los valores con variaciones superiores a 0.3 e inferiores a 1.5. Para valores cuya diferencia sea superior a 1.5 estos serán descartados. 2.2.4. Índice de condición de pavimento (PCI) Método del PCI (pavement condition index) El método PCI (Pavement Condition Index) es un procedimiento que consiste en la determinación de la condición del pavimento a través de inspecciones visuales, identificando la clase, severidad y cantidad de fallas encontradas, siguiendo una metodología fácil de implementar y que no requiere de herramientas especializadas, pues se mide la condición del pavimento de manera indirecta. El método de evaluación de pavimento PCI (Pavement Condition Index), fue desarrollado por M.Y. Shahin y S.D. Khon y publicado por el cuerpo de Ingenieros de la Armada de Estados Unidos en 1978. El método PCI se constituye como la metodología más completa para la evaluación y calificación objetiva de pavimentos, flexibles y rígidos, dentro de los modelos de gestión vial disponibles en la actualidad. El procedimiento es enteramente manual. El método ofrece buena confiabilidad estadística de los resultados; Además, suministra información confiable sobre las fallas que presenta el pavimento, su severidad y el área afectada. Dada la gran cantidad de combinaciones posibles, el método introduce un factor de ponderación, llamado “valor deducido”, para indicar en qué grado afecta a la condición del pavimento cada combinación de deterioro, nivel de severidad y densidad (cantidad). Este método no pretende solucionar aspectos de seguridad si alguno estuviera asociado con su práctica. El PCI se desarrolló para obtener un índice de la integridad estructural del pavimento y de la condición operacional de la superficie, un valor que cuantifique el estado en que se encuentra el pavimento para su respectivo tratamiento y mantenimiento. Procedimiento de inspección: Para una determinación precisa del PCI debe realizarse una inspección cuidadosa del pavimento a fin de determinar los tipos de falla, su cantidad y severidad. Hay dos procedimientos para realizar la inspección del pavimento, en ambos debe dividirse la sección del pavimento en unidades de aproximadamente 230 ± 93 M2 cada una. El primer procedimiento requiere evaluar todas las unidades; el segundo, una muestra escogida aleatoriamente. Cada unidad es cuidadosamente inspeccionada y los datos referentes a cada tipo de falla son anotados en la planilla de evaluación. Para la selección aleatoria de las unidades se calcula el número de unidades totales para el tramo en estudio, luego con un margen de error recomendado de entre 5 – 10 % y una desviación estándar del 10% se calcula el número de unidades por grupo a través de la siguiente ecuación: n= N*ɗ 2 (E2 ) 2 *(N-1)+ɗ 4 (Ec. 2.8.) Donde: n: número de unidades que deben ser evaluadas en todo el tramo de estudio ɗ: desviación estándar E: porcentaje de error N: número total de unidades en el tramo Posteriormente es necesario saber el número de grupos, a fin de obtener cuantas unidades por grupo deben ser evaluadas para satisfacer la cantidad de unidades acorde a la ecuación 2.3. y para ello se utiliza la ecuación: #grupo = 𝑁 (Ec. 2.9.) 𝑛 Dónde: N: Número total de unidades en el tramo n: número de unidades que deben ser evaluadas en todo el tramo de estudio Al conocer el número de grupos que conforman el tramo y el número de unidades que deben ser evaluadas según la ecuación 2.3. Se determina el número de unidades a evaluar por cada grupo. El proceso de inspección de las unidades consiste en tabular las fallas utilizando un listado de la AASHTO, con un número asignado para cada tipo de falla, se agrega su ocupación en metros cuadrados y cada severidad tiene su forma y unidad de medición pudiendo ser profundidad, ancho de la falla, calidad de rodaje u otra manera descrita por el método. Ver formato en la tabla 2.8. PCI (PAVEMENT CONDITION INDEX) VIA: Lara Zulia, Troncal 017 PROGRESIVA: 17+700 FECHA: 30/08/2015 UNIDAD Nº: 7 HECHO POR: Pedro Ballesteros ÁREA DE LA MUESTRA: 230 m2 TIPOS DE FALLAS 1. Grieta piel de cocodrilo (m2) 10. Grieta Longitud. Y Transv. (m) 2. Exudación de Asfalto (m2) 11. Baches y Zanjas (m2) 3. Grietas de contracción (m2) 12. Agregados pulidos (m2) 4. Elevaciones-Hundimientos (m) 13. Huecos Nº 5. Corrugaciones (m2) 14. Cruce de rieles (m2) 6. Depresiones (m2) 15. Ahuellamiento (m2) 7. Grietas de borde (m) 16. Deformación por empuje (m2) 8. Grietas de reflexión (m) 17. Grietas de deslizamiento (m2) 9. Desnivel Calzada-hombrillo (m) 18. Hinchamiento (m2) 19. Disgregación (m2) TIPOS DE FALLAS EXISTENTES T O T A Baja (L) Media (M) Alta (H) L Cálculo del PCI Tipo de falla Densidad Severidad Valor deducción de PCI=100-VDC PCI= Condición del Valor total de deducción (VDT) Valor de deducción corregido (VDC) pavimento: Tabla 3.0. Condición del pavimento según PCI PCI Escala Escala 100 ******** Excelente 85 ¤¤¤¤¤¤¤¤ Muy bueno 70 ◦◦◦◦◦◦◦◦◦◦◦ Bueno 55 ≈≈≈≈≈≈≈ Regular 40 ▓▓▓▓▓ Mala 25 ░░░░░░ Muy mala 10 ▒▒▒▒▒▒ Fallido Osorio (2014) 2.2.4.1. Fallas en el pavimento flexible Falla Nº 1 Grieta piel de cocodrilo. Las grietas de fatiga o piel de cocodrilo son una serie de grietas interconectadas cuyo origen es la falla por fatiga de la capa de rodadura asfáltica bajo acción repetida de las cargas de tránsito. Sus niveles de severidad son: Bajo (L): grietas finas capilares y longitudinales que se desarrollan de forma paralela con unas pocas o ninguna interconectadas. No presenta rotura del material Media (M): se encuentran ligeramente descascaradas. Alto (H): red de grietas que ha evolucionado hasta formar piezas bien definidas y descascaradas. Falla Nº 2 Exudación del asfalto La “exudación” es la presencia de una película de material bituminoso en la superficie del pavimento, la cual forma una superficie brillante, cristalina reflectora que usualmente llega a ser pegajosa. Sus niveles de severidad son: Bajo (L): La exudación ha ocurrido en un bajo grado y es apenas notable. El asfalto no se pega a los zapatos. Media (M): La exudación se ha incrementado. El asfalto se adhiere en días calurosos. Alta (H): La exudación es severa y extensa, una considerable cantidad de asfalto se pega en zapatos y neumáticos. Falla Nª3 Grietas de contracción (bloque) Son grietas interconectadas que dividen el pavimento en pedazos aproximadamente rectangulares. Sus niveles de severidad son: Baja (L): Grietas sin sellar de ancho inferior a 10 mm. Grietas selladas adecuadamente de cualquier acho Media (M): Grietas sin sellar de ancho entre 10 y 76 mm Grietas sin sellar hasta 76 mm con grietas finas adyacentes Grietas selladas de cualquier ancho, con grietas finas adyacentes Alta (H) Grietas selladas o sin sellar con grietas adyacentes de media y/o alta severidad Grietas sin sellar de más de 76 mm de ancho Grietas de cualquier ancho, en los que varios centímetros del pavimento adyacente están severamente dañados. Falla Nº 4 Elevaciones y hundimientos Las elevaciones o abultamientos son pequeños desplazamientos hacia arriba localizados en la superficie del pavimento. Sus niveles de severidad son: Baja (L): producen bajo efecto sobre la calidad del rodaje Media (M): producen medio efecto sobre la calidad del rodaje Alto (H): producen alto efecto sobre la calidad del rodaje Falla Nº 5 Corrugaciones, ondulaciones o combaduras La corrugación es una serie de cimas y depresiones muy próximas que ocurren a intervalos bastante regulares, usualmente a menos de 3.0 m. Sus niveles de severidad son: Baja (L): producen bajo efecto sobre la calidad del rodaje Media (M): producen medio efecto sobre la calidad del rodaje Alto (H): producen alto efecto sobre la calidad del rodaje Falla Nª 6 Depresiones Son áreas localizadas de la superficie del pavimento con niveles ligeramente más bajos que el pavimento a su alrededor. En múltiples ocasiones, las depresiones suaves sólo son visibles después de la lluvia. Sus niveles de severidad son: Baja (L): profundidad entre 13-25 mm Media (M): profundidad entre 25-51 mm Alta (H): profundidad mayor de 51 mm Falla Nª7 Grietas de borde Son grietas longitudinales paralelas, contenidas en una zanja de 30 a 60 cm en el borde externo del pavimento. Sus niveles de severidad son: Baja (L): grietas de baja severidad sin disgregación Media (M): grietas de media severidad con algo de disgregación y rotura de borde Alta (H): considerable rotura de borde y disgregación de grietas Falla Nº 8 Grietas de reflexión de juntas de losas de concreto Este daño ocurre solamente en pavimentos con superficie asfáltica construidos sobre una losa de concreto de cemento Portland. Sus niveles de severidad son: Baja (L): Grietas sin sellar de ancho inferior a 10 mm. Grietas selladas adecuadamente de cualquier acho Media (M): Grietas sin sellar de ancho entre 10 y 76 mm Grietas sin sellar hasta 76 mm con grietas finas adyacentes Grietas selladas de cualquier ancho, con grietas finas adyacentes Alta (H) Grietas selladas o sin sellar con grietas adyacentes de media y/o alta severidad Grietas sin sellar de más de 76 mm de ancho Grietas de cualquier ancho, en los que varios centímetros del pavimento adyacente están severamente dañados. Falla Nº 9 Desnivel Calzada-hombrillo El desnivel calzada-hombrillo es una diferencia de niveles entre el borde del pavimento y el hombrillo el borde del pavimento y el hombrillo. Sus niveles de severidad son: Baja (L): la diferencia de elevación es de 25 a 51 mm Media (M): la diferencia de elevación es de 51 a 102 mm Alta (H): la diferencia de elevación es mayor a 102 mm Falla Nº 10 Grietas longitudinales y transversales Las grietas longitudinales son paralelas al eje del pavimento o a la dirección de la construcción. Las grietas transversales son las que se extienden a través del pavimento en ángulos relativamente rectos de manera transversal a la vía. Sus niveles de severidad son: Baja (L): Grietas sin sellar de ancho inferior a 10 mm. Grietas selladas adecuadamente de cualquier acho Media (M): Grietas sin sellar de ancho entre 10 y 76 mm Grietas sin sellar hasta 76 mm con grietas finas adyacentes Grietas selladas de cualquier ancho, con grietas finas adyacentes Alta (H) Grietas selladas o sin sellar con grietas adyacentes de media y/o alta severidad Grietas sin sellar de más de 76 mm de ancho Grietas de cualquier ancho, en los que varios centímetros del pavimento adyacente están severamente dañados. Falla Nª 11 Baches y zanjas reparadas Un bache es un área de pavimento la cual ha sido remplazada con material nuevo para reparar el pavimento existente. Sus niveles de severidad son: Baja (L): producen bajo efecto sobre la calidad del rodaje Media (M): producen medio efecto sobre la calidad del rodaje Alto (H): producen alto efecto sobre la calidad del rodaje Falla Nª 12 Agregado pulido Es Cuando el agregado en la superficie se vuelve suave al tacto, la adherencia con los neumáticos del vehículo se reduce considerablemente. No tiene niveles de severidad, sin embargo, el grado de pulitura es significativo. Falla Nª 13 Huecos Los huecos son depresiones pequeñas en la superficie del pavimento, usualmente con diámetros menores que 0 90 m y con forma de tazón Por usualmente con diámetros menores que 0.90 m y con forma de tazón. Por lo general presentan bordes aguzados y lados verticales en cercanías de la zona superior. Sus niveles de severidad se muestran en la tabla 3.1. Tabla 3.1. Niveles de severidad de los huecos Profundidad 10 cm a 20 cm máxima Cm. 20 cm a 45 45 cm a 76 cm cm 1.5 a 2.5 cm L L M 2.5 a 5 cm L M M Mayor de 5 cm L M M Si el hueco es mayor de 76 cm, el área debe medirse entre 0,47 M2 para determinar el número equivalente de huecos Si la profundidad es menor de 2.5 cm se considera severidad media (M) Si la profundidad es mayor de 2.5 cm se considera alta severidad (H) Falla Nº 14 Cruce de sumideros de rejillas o rieles Los defectos asociados al cruce de sumideros de rejilla son depresiones o abultamientos en el plano de contacto entre el pavimento de la calzada y el sumidero, que afectan la calidad de rodaje. Sus niveles de severidad son: Baja (L): producen bajo efecto sobre la calidad del rodaje Media (M): producen medio efecto sobre la calidad del rodaje Alto (H): producen alto efecto sobre la calidad del rodaje Falla N° 15 Ahuellamientos El ahuellamiento es una depresión en la superficie bajo las huellas de los neumáticos Puede presentarse el levantamiento del pavimento a lo largo de los lados del ahuellamiento, pero, en muchos casos, éste sólo es visible después de la lluvia, cuando las huellas estén llenas de agua. Sus niveles de severidad son: Baja (L): profundidad promedio de 6 mm a 13 mm Media (M): profundidad promedio de 13 mm a 25 mm Alto (H): profundidad promedio mayor a 25 mm Falla N° 16 Deformaciones por empuje El desplazamiento es un corrimiento longitudinal y permanente de un área localizada de la superficie del pavimento producido por las cargas del tránsito. Cuando el tránsito empuja contra el pavimento, produce una onda corta y abrupta en la superficie. Sus niveles de severidad son: Baja (L): producen bajo efecto sobre la calidad del rodaje Media (M): producen medio efecto sobre la calidad del rodaje Alto (H): producen alto efecto sobre la calidad del rodaje Falla N° 17 Grietas de deslizamiento Las grietas por deslizamiento son grietas en forma de media luna creciente, con sus puntas hacia el sentido del tránsito. Sus niveles de severidad son: Baja (L): El ancho de la grieta es menor de 10 mm Media (M): puede ocurrir en alguna de estas situaciones: Ancho de grieta entre 10 y 38 mm El área adyacente a las grietas muestra grietas finas Alta (H): Puede ocurrir en alguna de estas situaciones: Ancho de grieta mayor de 38 mm El área adyacente a las grietas muestra trozos sueltos Falla N° 18 Levantamiento, hinchamientos o expansiones El hinchamiento se caracteriza por un pandeo hacia arriba de la superficie del pavimento con una onda larga y gradual con una longitud mayor que 3 0 m longitud. Sus niveles de severidad son: Baja (L): produce bajo efecto sobre la calidad del rodaje Media (M): produce medio efecto sobre la calidad del rodaje Alto (H): produce alto efecto sobre la calidad del rodaje Falla N°19 Disgregación La disgregación y desintegración son la pérdida de la superficie del pavimento debida a la pérdida del ligante asfáltico y de las partículas sueltas de agregado. Sus niveles de severidad son: Baja (L): la superficie comienza a mostrar desprendimiento del agregado y pequeños orificios. Media (M): se incrementa el desprendimiento del agregado y la superficie se muestra moderadamente rugosa. Alta (H): la superficie del pavimento presenta considerable desgaste con desprendimiento de agregados. La rugosidad es fuerte, con orificios menores de 10 cm. De diámetro y 13 mm de profundidad. Los orificios mayores se consideran huecos. 2.2.5. Criterios de evaluación para las listas de chequeo del comportamiento de los vehículos en los tramos con fallas de severidad media y alta En cuanto al comportamiento se establecerán cuatro indicadores que sufren los vehículos producto de la falla en el pavimento: altera la velocidad, cambio de eje vial, pérdida de la estabilidad y dificultad para el frenado. En cuanto a seguridad se establecerán cuatro condiciones: “Segura”, “aceptable”, “de atención” y “peligrosa”. 2.3. Términos básicos Troncal: Son vías que contribuyen a la integración nacional, proveyendo la conexión interregional y la comunicación internacional. Su simbología y señalización tienen rango nacional. (Normas para el proyecto de carreteras, MTC, 1997). Pavimento: estructura de la carretera formada por una o más capas de material granular seleccionado y colocado directamente sobre la sub rasante del suelo natural, lo cual posteriormente es protegido por una capa asfáltica de rodamiento o de concreto. (Lynch, página 1, 1980) Asfalto: El asfalto es un producto negro, viscoso, pegajoso, que por sus propiedades y características tiene actualmente toda una variedad de usos. Por su versatilidad y fácil manejo es ampliamente utilizado en diferentes ramas de la construcción. (http://copadan.com/que_es_el_asfalto.html). Rasante: es la línea imaginaria que define eje longitudinal de la carretera, la cual se encuentra en la cota más superficial de la estructura del pavimento. (Normas para el proyecto de carreteras, MTC, 1997). Velocidad de Diseño: La velocidad de diseño es la máxima segura que puede alcanzarse en condiciones favorables de clima y tránsito, en un determinado trayecto de la vía que tenga características muy uniformes. (Manual de carreteras, MTC, 1997). Velocidad de Operación: Se define como la velocidad predominante que pueden alcanzar los conductores en un tramo uniforme de vía, en condiciones climáticas favorables y según las condiciones prevalecientes del tránsito y del estado del pavimento. (Manual de carreteras, MTC, 1997). Radio de curvatura: Es la distancia que hay desde el centro de la circunferencia hasta el alineamiento trazado (fuente propia) Visibilidad: grado de visión de las cosas determinado por la atmosfera u otras circunstancias. (www.wordreference.com/definicion/visibilidad) Curvas horizontales: se refiere a los alineamientos curvos de la planimetría de una vía, son producto de mejorar el trazado de la poligonal en los vértices formados para evitar cruces a 90 grados. (Fuente propia) Curvas verticales: se refiere a los alineamientos curvos de la altimetría de una vía, son causados por los cambios de la pendiente de la rasante o de lo diseñado en la vía. (Fuente propia) Auditoria: Auditoría es un término que puede hacer referencia a tres cosas diferentes pero conectadas entre sí: puede referirse al trabajo que realiza un auditor, a la tarea de estudiar la economía de una empresa, o a la oficina donde se realizan estas tareas (donde trabaja el auditor). La actividad de auditar consiste en realizar un examen de los procesos y de la actividad económica de una organización para confirmar si se ajustan a lo fijado por las leyes o los buenos criterios. (http://definicion.de/auditoria/#ixzz3gaKjW6ku). Pendiente: Es la relación entre la altura que salvamos cuando ascendemos por la carretera y la distancia que nos desplazamos horizontalmente. Matemáticamente esa relación es la tangente del ángulo que forma la carretera con la horizontal. (Carreteras, estudio y proyecto, Carciente J., AÑO). Riesgo: es un término proveniente del italiano, idioma que, a su vez, lo adoptó de una palabra del árabe clásico que podría traducirse como “lo que depara la providencia”. El término hace referencia a la proximidad o contingencia de un posible daño. (http://definicion.de/riesgo/#ixzz3gaPrz2Kt). ¿? 2.4. Sistema de variables 2.4.1. Variable en estudio Seguridad vial en el tramo….. 2.4.2. Definición conceptual Estudio técnico de la seguridad vial basado en diseño geométrico y estado del pavimento en la troncal 17. 2.4.3. Definición operacional Se refiere al estudio por medio de auditorías de seguridad vial y verificación del cumplimiento de los parámetros estipulados el manual del MTC. Tabla 2.4. Cuadro de variables Objetivo general: Estudiar técnicamente la seguridad del tramo desde Punta Iguana hasta el Venado de la troncal 17 basado en el diseño geométrico y estado del pavimento. Variable pavimento del tramo Punta Iguana – El venado de la troncal 17. de las pavimento seguridad Punta fallas del en la del Iguana tramo – El venado de la troncal 17. Seguridad vial basada en Analizar la influencia estado del pavimento. del dimensiones la Relación de densidad de superficie Indicadores del de las fallas por tramos. Nivel de severidad. pavimento Influencia de la Variaciones falla en la del velocidad de operación. pavimento en la Estabilidad pavimento. superficie diseño geométrico y la Sub-Variable o Estado diseño geométrico y estado del Describir el estado de Seguridad vial basada en Objetivos seguridad vial. del vehículo. Cambio de eje vial Dificultad en el frenado del diseño geométrico en relación a la seguridad vial del tramo desde Punta Iguana al Venado de la troncal 017. Elementos del pavimento. características diseño geométrico y estado las Seguridad vial basada en Analizar del Calidad del trazado diseño Secciones geométrico. transversales Intersecciones a nivel
