rediseño de la rampa de frenado en la autopista regional
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Rediseño de la rampa de frenado en la autopista Regional del Centro en el tramo de Tazón a la altura
del CORE N°5 en Caracas. Por Gavidia Graterol Gabriel Alejandro y Pimentel Ramírez Germán
Junior se distribuye bajo una Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0
Internacional License.
Línea de investigación: Control de calidad
Tema: Vialidad
Rediseño de la rampa de frenado en la Autopista Regional del Centro en el tramo de Tazón a la altura del CORE Nº5 en
Caracas
Tutor: Ing. Frederick José Flores Ruiz C.I. 7.149.188 C.I.V.125.507
Proyecto de trabajo de grado para optar al título de ingeniero civil
presentado por: Br. Gabriel Alejandro Gavidia
Graterol C.I. 20.756.595
Br. Germán Junior Pimentel Ramírez C.I. 24.277.858
Caracas, Julio de 2016
REPUBLICA BOLIVARIANA DE
VENEZUELA
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
ii
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE
VENEZUELA
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
Línea de investigación: Control de Calidad.
Tema: Vialidad.
Rediseño de la rampa de frenado en la Autopista Regional del
Centro en el tramo de Tazón a la altura del CORE Nº5 en
Caracas
JURADO TÉCNICO JURADO DE INVESTIGACIÓN
___________________________ ___________________________
Nombre y Apellido Nombre y Apellido
__________________________ ___________________________
Cédula de identidad Cédula de identidad
__________________________ ___________________________
Firma Firma
iii
Agradecimiento
Germán Pimentel
Me gustaría en estas líneas expresar mi más profundo y cordial
agradecimiento a todas aquellas personas que con su ayuda, colaboraron con la
realización del siguiente trabajo de grado, en especial al Ing. Frederick José Flores
Ruiz y a la directora de escuela la Ing. Gladys Hernández, por la orientación y
supervisión de dicho trabajo, pero sobre todo por el apoyo recibido a lo largo de
estos meses.
Quisiera alargar mi gratitud a los docentes de la Universidad Nueva Esparta
que me han guiado con unos ítems para la conformación de este trabajo como lo es
el Ing. Luis Ugarte, también a mis compañeros de clases por el apoyo recibido
durante la realización del mismo en los momentos de declive y mi agradecimiento se
extiende a mi compañero de tesis y futuro ingeniero de la República el Bachiller
Gabriel Gavidia por su compromiso, responsabilidad y dedicación con este trabajo
de grado.
Un agradecimiento muy especial se merece por la comprensión, paciencia y
el ánimo recibidos de mi familia y amigos.
iv
Agradecimiento
Gabriel Gavidia
Principalmente es muy importante mencionar esas personas como son el
Ingeniero Frederick José Flores Ruiz y a la directora de escuela la Ingeniero Gladys
Hernández, por su gran colaboración en la realización de este trabajo de
investigación apoyando y supervisando el proceso, y que después de todo se ha
creado un vínculo de amistad. Sin dejar de un lado a todos los docentes de la
Universidad Nueva Esparta que han sido de suma importancia en mi formación
como futuro Ingeniero de la República.
De igual manera a mi compañero, amigo y futuro Ingeniero de la República
Germán Pimentel, el cual ha sido de gran importancia en esta meta que juntos
estamos concluyendo. Gracias por su colaboración, paciencia, trabajo y amistad.
Finalmente, agradecer a la vida por la oportunidad que se me ha dado de
poder cumplir con todas mis metas hasta la fecha, tener la posibilidad, suerte y
perseverancia de dar grandes pasos en mi vida.
v
Dedicatoria
Germán Pimentel
Principalmente esta dedicatoria se la quiero dar a Dios, por darme la
oportunidad de vivir y por estar conmigo en cada paso que doy, por fortalecer mi
corazón e iluminar mi mente.
A mi madre Ana Ramírez, por darme la vida, quererme mucho, creer en mí y
porque siempre me apoya.
A mi padre Germán Pimentel por esforzarse para darme una carrera para mi
futuro, todo esto te lo debo a ti.
A mis tíos y primos, apoyarme siempre, esto también se lo debo a ustedes.
A mi hermana Mayerlin Pimentel Ramírez y mi hermano Jonathan Pimentel,
por estar conmigo y apoyarme siempre, los quiero mucho.
A mi novia Ana María Cegarra Molina por estar en los momentos difíciles y
darme apoyo para seguir adelante y no renunciar.
vi
Dedicatoria
Gabriel Gavidia
A mi madre, por su intensidad a la hora de tener que hacerlo y comprensión
en los malos momentos. Ese ejemplo de no dejar para mañana lo que puedas hacer
hoy.
A mi hermana por su ejemplo de que todo se puede, con un poco de
terquedad y malcriadez se pueden lograr muchas cosas, pero siempre escuchando
todos los consejos que necesite, sin importar en las discusiones que esto produzca.
A mi padre por la oportunidad, comprensión, ejemplo de trabajo honesto,
perseverancia, todo un modelo a seguir para tener éxito en la vida. Saber cuándo
retirarse y cuándo luchar por las cosas que valen.
A mi familia, tíos, primos, abuelos que siempre han estado presente.
A esas personas que nos quitan el estrés de la semana, Sebas, Susan,
Karen, amistades que han servido de apoyo en este proceso y se apreciarán toda la
vida.
vii
Autores:
Br. Gabriel Alejandro Gavidia Graterol
C.I. 20.756.595
Br. Germán Junior Pimentel Ramírez
C.I. 24.277.858
Resumen
La autopista Regional del Centro, es una vía primordial ya que comunica a
toda la Región Central con la Región Capital, Región Nor-Oriental y la Región
Centro Occidental. Pero a su vez, al ser una gran arteria vial que tiene ventajas y
desventajas de las cuales la más resaltante es el mayor volumen vehicular porque
las probabilidades de accidentes de tránsito son elevadas. En un eje tan importante
como el tramo de Tazón a la altura del CORE Nº5 es uno de los sectores más
críticos debido a la pendiente que se encuentra en la vialidad y es necesaria una
rampa de frenado que sea funcional y cumpla con las necesidades de los usuarios.
El presente trabajo trata del rediseño de dicha rampa de frenado que se
encuentra en el tramo de Tazón a la altura del CORE N°5 km 7 sentido Caracas,
debido a que actualmente no cumple con los requisitos mínimos debidos, de igual
forma en Venezuela la norma más reciente para el diseño de una rampa de frenado
data de 1997, por lo cual se utilizará una norma Mexicana actualizada en el 2013.
Su correcto funcionamiento dependerá de los resultados adquiridos en el
Capítulo 4, con estos resultados podremos saber si contamos con un espacio
apropiado para la ampliación de dicha rampa y los métodos de señalización para la
aproximación de la misma, y así contribuir con la reducción de accidentes originados
por fallas en el sistema de frenos de los vehículos, principalmente en vehículos
pesados.
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
viii
Autores:
Br. Gabriel Alejandro Gavidia Graterol
C.I. 20.756.595
Br. Germán Junior Pimentel Ramirez
C.I. 24.277.858
Summary
The Central Regional Highway is a primary means and communicating the
entire Central Region with the Capital Region, North-Eastern and Midwestern
Region. But in turn, to be a great road artery which has advantages and
disadvantages of which the most striking is the increased traffic volume because the
chances of accidents are high. In such an important stretch Bowl up to the CORE
No. 5 shaft it is one of the most critical areas because the slope is in the road and
braking ramp that is functional and meets the needs of the necessary users.
This work deals with the redesign of the ramp braking found in the section of
bowl up to the CORE No. 5 km 7 sense Caracas, because it currently does not meet
the minimum requirements due, just as in Venezuela latest for the design of a
standard braking ramp dates back to 1997, so an updated in 2013 Mexican rule will
be used.
Proper operation depend on the results obtained in Chapter 4, with these
results we will know if we have an appropriate space for the expansion of the ramp
and signaling methods for approximation thereof, and thus contribute to reducing
accidents caused by faults in the braking system of vehicles, mainly in heavy
vehicles.
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FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
ix
ÍNDICE.
Agradecimiento iii
Dedicatoria v
Resumen vii
Summary viii
Introducción xii
CAPÍTULO I
1
Problema de la investigación 1
1.1 Planteamiento del Problema 1
1.2 Formulación del problema
2
1.3 Objetivos de la investigación 2
1.3.1 Objetivo general 2
1.3.2 Objetivos específicos 2
1.4 Justificación de la investigación
2
1.5 Delimitación de la investigación 3
1.5.1 Geográfica 3
1.5.2 Temática 3
1.5.3 Temporal 3
1.6 Limitaciones
4
1.7 Cronograma de actividades 4
CAPÍTULO II
6
Marco teórico 6
2.1 Antecedentes de la investigación 6
2.2 Bases teóricas
14
2.2.1 Rampa de frenado 14
2.2.2 Causas de la pérdida del sistema de frenos 14
2.2.3 Objeto de las rampas de frenado 15
2.2.4 Campo de aplicación
15
2.2.5 Elementos de las rampas de frenado 15
2.2.6 Características de las rampas de frenado 17
2.2.7 Tipos de rampas de frenado
18
2.2.7.1 Rampa de Frenado con Montículo de Material Granular 19
2.2.7.2 Rampa de Frenado Descendente 19
2.2.7.3 Rampa de Frenado Horizontal 19
2.2.7.4 Rampa de Frenado Ascendente 20
2.2.8 Diseño del disipador 20
2.2.9 Drenaje y sub-drenaje 21
2.2.10 Canal de servicio 22
2.2.11 Señalamiento 22
x
2.2.11.1 Señalamiento horizontal 22
2.2.11.1.1 Raya discontinua 23
2.2.11.1.2 Raya continua 23
2.2.11.1.3 Botones reflejantes 23
2.2.11.2 Señalamiento Vertical 24
2.2.11.2.1 Señales restrictivas (SR) 25
2.2.11.2.2 Señales informativas de destino (SID) 25
2.2.11.2.3 Señales informativas de recomendación (SIR) 26
2.2.11.2.4 Señales de información general (SIG) 26
2.2.11.2.5 Señales diversas (SD) 26
2.3 Cuadro de variables 27
2.4 Terminología básica 29
CAPÍTULO III 31
Metodología de la investigación 31
3.1 Tipo de proyecto 31 27
3.2 Diseño de la investigación 31 29
3.3 Nivel de la investigación 32
3.4 Población y muestra 33
3.5 Técnicas e instrumentos de recolección de datos 33
CAPÍTULO IV 36
Procesamiento y análisis de resultados 36
4.1 Ubicación actual de la rampa 36
4.2 Aforo vehicular 38
4.3 Condiciones de la rampa 39
4.4 Análisis de los distintos tipos de rampa 45
4.5 Análisis de los resultados obtenido por la planilla de inspección 46
4.6 Diseño de la rampa 50
4.7 Propuesta de señalización de la rampa 55
CAPÍTULO V 64
Conclusiones, aporte social y recomendaciones 64
5.1 Conclusiones 64
5.2 Aporte social 65
5.3 Recomendaciones 66
REFERENCIAS BIBLIOGRÀFICAS 67
xi
Índice de ilustraciones
Ilustración # 1. Elementos de la rampa de frenado. 15
Ilustración # 2. Rampa con montículo de material granular. 18
Ilustración # 3. Rampa de frenado descendente. 18
Ilustración # 4. Rampa de frenado horizontal. 19
Ilustración # 5. Rampa de frenado ascendente. 19
Ilustración # 6. Señalamiento horizontal. 23
Ilustración # 7. Señalizaciones verticales. 24
Ilustración # 8. Distancia entre las dos rampas. 37
Ilustración # 9. Ubicación de la rampa. 37
Ilustración # 10. Aforo vehicular. 38
Ilustración # 11. Camión promedio. 40
Ilustración # 12. Señalización de la rampa de frenado. 40
Ilustración # 13. Foto frontal de la rampa. 41
Ilustración # 14. Estado de la rampa. 42
Ilustración # 15. Montículo de material granular. 42
Ilustración # 16. Defensa límite de la rampa. 43
Ilustración # 17. Entorno de la rampa. 45
Ilustración # 18. Perfil longitudinal. 52
Ilustración # 19. Corte transversal 52
Ilustración # 20. Drenaje. 53
Ilustración # 21. Plano de la rampa 2D. 55
Ilustración # 22. Señalización transversal de la vía. 56 Ilustración # 23. Señalización horizontal de la raya continua con los botones reflejantes de la vía.
57
Ilustración # 24. Señalización vertical del SR-22 57
Ilustración # 25. Señalización vertical del SID. 58
Ilustración # 26. Señalización vertical del SIR. 58
Ilustración # 27 y 28. Señalización vertical del OD. 59
Ilustración # 29. Señalización vertical del SIG. 60
Ilustración # 30. Vista elevada N°1 3D. 60
Ilustración # 31. Vista elevada N°2 3D. 61
Ilustración # 32. Vista frontal 3D. 61
Ilustración # 33. Vista cercana 3D. 62
Ilustración # 34. Señalización en la vialidad. 63
xii
INTRODUCCIÓN
Con el pasar del tiempo la tecnología se ha desarrollado de una manera
exponencial al igual que la capacidad de adquirir un vehículo, de tal manera que
cada vez nos hacemos más dependientes de estos y así han incrementado la
cantidad de accidentes vehiculares.
Una de las causas principales de discapacidad es producto de los accidentes
vehiculares, que sumándole el deterioro de las vías de comunicación e incluso la
falta de mantenimiento de los mismos vehículos, producen fallas que son difíciles de
controlar. En vías principales, como son las autopistas, es necesario un sistema
eficiente y actualizado que pueda ser utilizado en casos de emergencias, ya que en
estas vías las altas velocidades a las que pueden llegar los vehículos suelen
ocasionar un déficit en el correcto funcionamiento de los frenos, especialmente en
vehículos de carga.
Es necesaria la ubicación de rampas de frenado en sectores estratégicos
para disminuir estos accidentes, igualmente la señalización para el acceso de la
rampa es primordial ya que de esta manera el usuario estará informado de la
aproximación de la rampa.
En Venezuela existen pocas autopistas con pendientes pronunciadas, las
cuales en su mayoría poseen un mecanismo de rampa de frenado que cumpla con
el fin de frenar a los vehículos. Este no es el caso de la rampa que se encuentra
ubicada en la Autopista Regional del Centro en el tramo de Tazón a la altura del
CORE Nº5 en Caracas.
La misma no cumple con el fin para la cual fue diseñada, de rampa de
frenado pasó a ser rampa de impulso por la falta de mantenimiento, que en conjunto
a las condiciones del medio ambiente en la que se encuentra trajo como
consecuencia que se compactará el lecho de frenado. Es por eso que en el
siguiente trabajo de grado se plantea una solución para esta problemática que
afecta a todos los usuarios que circulan en el tramo.
xiii
El proyecto de grado está estructurado de la siguiente manera:
En su Capítulo I, se habla sobre el planteamiento de la problemática
ambiental y se traza el objetivo fundamental de la investigación y los objetivos
específicos, la delimitación así como también se crea el cronograma de ejecución de
actividades inherentes a este proyecto.
En el Capítulo II, se pueden encontrar los antecedentes de dicho proyecto,
que enriquecen y aportan ideas acerca de mezclas experimentales y que persiguen
objetivos comunes, también se expresan las bases teóricas que fundamentan este
trabajo de investigación, en su última sección se contempla el cuadro de variables.
En el Capítulo III, se define todo lo referente al curso de esta investigación es
decir; el tipo de investigación el diseño que se adoptara se define la población y la
muestra y también los instrumentos.
El Capítulo IV, está dedicado a la interpretación y el análisis de la planilla de
inspección de las condiciones actuales de la rampa y a su vez del nuevo sistema de
frenado que se aplicara en el sitio de estudio, también realizando una propuesta de
señalización del tramo en donde se encuentra dicha rampa.
Dejando por último el Capítulo V, en donde se presentan las conclusiones y
recomendaciones del presente trabajo de grado.
1
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN
1.1 Planteamiento del problema
En Venezuela existen autopistas con pendientes muy pronunciadas, que al
añadirle vehículos de carga como camiones y autobuses, pueden llegar a altas
velocidades y tornarse un peligro para el resto de los usuarios e incluso para las
viviendas adyacentes. De esta manera es necesaria en algunas ocasiones la
utilización de rampas de frenado, y estás deben mantenerse en un estado óptimo
para su correcto funcionamiento.
En Venezuela existe un déficit de mantenimiento en las rampas de frenado, a
pesar de requerir dicho mantenimiento, ya que el material granular que ayuda a
detener los vehículos se compacta a través del tiempo. Teniendo como
consecuencia accidentes a una mayor escala, ya que al momento de ser utilizada
esta no se encuentra en un estado óptimo.
El tramo que se tomó como caso de estudio para la realización de este
trabajo de grado es la rampa de frenado que se encuentra a la altura del CORE -
Nº5 en Caracas en la Autopista Regional del Centro en el tramo de Tazón en el Km
7 sentido Caracas, en Venezuela. La misma se considera obsoleta, ya que su
diseño data de los años 70 y no cumple con las normas de vialidad para la época
actual ya que las mismas fueron modificas, de igual forma, no existen las
señalizaciones adecuadas para informarle al usuario la aproximación de la rampa.
Por ello gran parte de los accidentes de tránsito que ocurren en la Autopista
Regional del Centro en el tramo de Tazón dejan lesionados y muertes, las cuales
son ocasionadas principalmente por fallas mecánicas en el sistema de frenos de los
vehículos. Debido a esta problemática, el Trabajo de Grado presentado en este
documento plantea una problemática de salud pública, enmarcada en el tema de la
seguridad vial para la Autopista Regional del Centro en el tramo de Tazón.
2
1.2 Formulación del problema
¿De qué manera vamos a realizar el rediseño de la rampa de frenado en la
Autopista Regional del Centro en el tramo de Tazón a la altura del CORE-N°5 en
Caracas?
1.3 Objetivos de la investigación
1.3.1 Objetivo General
Rediseñar la rampa de frenado en la Autopista Regional del Centro en el
tramo de Tazón a la altura del CORE Nº5.
1.3.2 Objetivos Específicos
1. Diagnosticar las condiciones actuales de la rampa.
2. Analizar los distintos tipos de rampas que se pueden aplicar al sitio en estudio.
3. Determinar la señalización más adecuada para el acceso de la rampa.
1.4 Justificación de la investigación
La rampa de frenado ubicada en la Autopista Regional del Centro en el
Tramos de Tazón a la altura del Core Nº5, presenta dimensiones que no cumplen
con las normas de diseño actuales. A pesar de que esta fue diseñada como rampa
experimental posee una excelente ubicación y es necesaria para solucionar las
emergencias que se presenten.
Para evitar lo que ocurrió el 20 de noviembre del 2011 cuando un Ford
mustang y una gandola, cayeron al precipicio que se encuentra detrás de la defensa
3
de esta rampa. Son casos como estos que nos dan a reflejar que la rampa no
cumple con los parámetros para la cual fue diseñada.
De esta manera se busca aportar una nueva solución a este problema
beneficiando a los conductores y entes gubernamentales, evitando así pérdidas
humanas y materiales. Lo cual se lleva a cabo con el nuevo diseño y las
señalizaciones para el acceso de la rampa de frenado que se desarrollará en este
Trabajo de Grado, actualizando o perfeccionando el modelo de rampa de frenado
existente.
1.5 Delimitaciones
1.5.1Geográfica
La zona de estudio se encuentra en Venezuela, en la ciudad de Caracas a la
altura del kilómetro 7, paralela al CORE-N°5 en el tramo Tazón sentido Caracas de
la Autopista Regional del Centro.
1.5.2 Temática
En la presente investigación, intervienen ciertas ramas de la ingeniería civil
como la ingeniería de vialidad. Por lo que el trabajo consiste en el rediseño y
señalización de la rampa ubicada en la Autopista Regional del Centro en el tramo de
Tazón a la altura del CORE-Nº5 en Caracas.
1.5.3 Temporal
El presente estudio tendrá un tiempo estimado de diecisiete meses
continuos, durante los períodos de Mayo del 2015 hasta Agosto del 2016.
4
1.6 Limitaciones
Se dificulta la adquisición de datos referente a las estadísticas de accidentes
y de los planos de la rampa ubicada en la Autopista Regional del Centro en el tramo
de Tazón a la altura del CORE-Nº5 en Caracas.
Se pudo obtener los planos de donde se encuentra ubicada la rampa de
frenado por medio del MPPTT, las estadísticas de accidentes no se pudo obtener
debido a que ningún organismo del estado y ente privado lleva un control sobre eso.
1.7 Cronograma de actividades
Cronograma de ejecución de actividades
Leyenda: P( programado) ; R( Realizado) ; S (Semana)
Actividad
Meses de proyecto 2015
Octubre Noviembre Diciembre
S-2 S-3 S-2 S-3 S-4 S-1
Preparación
de Entrega
de capítulo I
y II
P
R
Inicio de
capítulo III
P
R
Búsqueda
de planos
P
R
Pre-entrega
de capítulo
III
P
R
Entrega
capitulo III
P
R
5
Inicio
capítulo IV
P
R
Cronograma de ejecución de actividades
Leyenda: P( programado) ; R( Realizado) ; S (Semana)
Actividad
Meses de proyecto 2016
Enero Febrero Marzo Abril
S-2 S-3 Mes
completo Mes completo S-1 S-2
Continuación capitulo IV
p
R
Diagnosticar las condiciones
actuales de la rampa.
P
R
Revisión del capítulo IV
p
R
Determinar los vehículos que
circulan en este tramo.
p
R
Revisión del capítulo IV
p
R
Determinar la señalización más adecuada para el
acceso de la rampa.
p
R
Elaboración de cálculos
necesarios para el rediseño
p
R
Pre-entrega de capítulo IV
p
R
Entrega de capítulo I, II .III,
IV y V
p
R
Pre-defensa p
R
6
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes de la investigación
Para sustentar el trabajo de grado es necesario conocer distintos estudios
relacionados con el mismo, y a su vez evaluar los aportes a la presente
investigación, por tal razón se presentan una serie de antecedentes de estudios
realizados con el tema de la rampa de frenado:
De Falcón Veloz, Nelson. (2001) en su trabajo de investigación titulado
Cinemática de las rampas de frenado de Tazón presentado como trabajo de
grado en la Universidad de Carabobo. Facultad de Ciencias y Tecnología.
Departamento de Física. Valencia. En dicho trabajo se realizó un estudio cine-
mático del diseño de la rampa de frenado existente en el tramo Hoyo de La Puerta-
Tazón de la Autopista Coche-Tejerías. Se buscaba alternativas para el rediseño
indicando los valores mínimos a longitud, contrapendientes y valores de los
coeficientes de fricción para que las rampas de frenado cumplan su cometido. El
objeto de estudio era la implantación de disipadores de energía en el tramo Hoyo de
La Puerta-Tazón, no se consideraron las diferencias climatológicas y ambientales,
cuya humedad y pluviosidad compactan la trampa de arena y disminuyen su
efectividad. Por otra parte los ensayos consistieron en medir empíricamente la
distancia de frenado en siete (07) ocasiones y los tiempos empleados en recorrer
300 metros. Tales resultados no fueron sistemáticos ni corroborados
posteriormente, ni se variaron las condiciones inherentes al vehículo, más aún, las
pruebas se efectuaron suponiendo la pérdida del sistema de frenos a sólo 10 metros
de la entrada del disipador de energía.
El autor concluye que los resultados indican que las actuales rampas de
frenado existentes en Tazón no tienen la longitud mínima necesaria para disipar la
energía cinética de los vehículos que pierdan capacidad de frenado.
7
El uso de rampas de frenado con contrapendiente uniforme, disipadores de
energía de arena fina y longitudes de entre 4 y 5 veces las longitudes de las rampas
actuales parece ser una alternativa eficaz y, desde el punto de vista físico, correcta
para disminuir la energía cinética de los móviles.
El trabajo citado anteriormente es primordial para sustentar el estudio que se
está realizando, debido a que los valores de la cinemática afectan en la rampa de
frenado. El trabajo citado y el actual que se están realizando van de la mano ya que
tienen un mismo objetivo, que es una propuesta de rampa de frenado para una
mejor seguridad vial en el tramo de Tazón-Coche. El aporte que este trabajo nos da
es como reflejaría una disminución en la velocidad del vehículo (liviano-intermedio-
pesado), la colocación de disipadores de energía a cierta distancia antes de entrarle
a la rampa de frenado para que el vehículo entre con una menor velocidad y haya
menos daños tanto en el usuario como en el vehículo.
Aporte: Este trabajo nos colabora con los valores significativos de la
cinemática del diseño de la rampa, aplicable al estudio que estamos realizando en
nuestro trabajo.
Carlos Calderón y Simón Palacios (2006), en su trabajo de investigación
titulado Propuesta de Rampa de Frenado para la Autopista Gran Mariscal de
Ayacucho Petare-Guareas, Edo Miranda, presentado como tesis de grado en la
Universidad José María Vargas de Caracas, para optar por el título de Ingeniero
Civil.
En dicho proyecto se realizó un análisis de profundidad basándose en las
estadísticas presentadas por el Comando Regional Número 5 de la Guardia
Nacional en su Destacamento Nº 52°, quien es el encargado de atender las
emergencias viales en este tramo de autopista. Según lo cual se ha estimado que el
42% de los accidentes que dejan lesionados y muertes son ocasionados por fallas
mecánicas en el sistema de frenos de los vehículos. Enfocan su trabajo de grado
planteando como ´´…… una problemática salud pública, enmarcada en el tema de
la seguridad vial para la Autopista Gran Mariscal de Ayacucho y definida por el
8
diseño de dispositivos de frenado de emergencia para vehículos fuera de control´´ y
principalmente haciendo énfasis principalmente en los siguientes parámetros:
Establecer a través los estudios técnicos el tramo del eje vial más adecuado
para darle ubicación física a la estructura. Precisar mediante el análisis cinemático,
algunas características físicas y geométricas de la rampa de frenado. Precisar el
tipo de material disipador más apropiado a ser colocado en el lecho de frenado, los
cuales son primordiales en cualquier propuesta de rampa de frenado, tomando en
cuenta otros aspectos que no se mencionan pero que de igual forma poseen gran
relevancia.
Carlos Calderón y Simón Palacios (2006) concluyen en su trabajo de grado
la gran importancia de la rampas de frenado, ya que el 42% de estos accidentes
involucran la perdida de personas y de materiales, también comentan que la
topografía de los nueve kilómetros anteriores presenta una pendiente de 5%,
situación que afecta directamente en los sistemas de frenado de los vehículos. Si
añadimos que esta vía de comunicación es una de las más transitadas entre la
capital y el oriente del país y la relación existente entre los vehículos y los
accidentes que se producen reflejan la necesidad de implementar una rampa de
frenado que intercepte la mayor cantidad de vehículos en situación de emergencia.
Aporte: El trabajo de investigación citado anteriormente sirve como ejemplo
para realizar el diseño de una rampa de frenado, tomando en cuenta que el sitio de
estudio presenta una pendiente mayor de 5% la cual influye directamente en las
velocidades que llegan a alcanzar los vehículos que circulan por este tramo.
Si tomamos en cuenta la cantidad de vehículos de carga, transporte y
particulares que circulan por el tramo de estudio, es necesaria una rampa de
frenado actualizada que cumpla con las necesidades de los conductores,
disminuyendo de esta manera el porcentaje de accidentes que involucran perdida
de personas y materiales como lo mencionan Calderón y Palacios.
9
Ing. Manuel Silva Santisteban realizó un proyecto de trabajo para la
empresa canadiense Barrick, cuyo diseño se realizó para una mina ubicada en
Perú, titulado Rampas de Escape Como Sistema de Frenado(2012), tomando
como problemática “el proceso de acarreo involucra el movimiento de grandes
volúmenes de material, tanto mineral como desmonte, mediante el uso de volquetes
de gran capacidad, circulando a diferentes velocidades por las vías principales las
cuales, de acuerdo a la topografía y el diseño de ingeniería, presentan pendientes
(8%-10%), esto constituye un peligro latente ya que la mayoría de las vías no
cuentan con las medidas de seguridad necesarias para evitar accidentes”. “Cuando
el volquete sufre desperfectos y no es posible mantener un adecuado control sobre
el mismo, existe una solución, esta solución es llamada RAMPAS DE ESCAPE”.
El diseño del proyecto se realizó con un camión Komatsu 730E, camión
especializado en el acarreo de material pesado, y cuyos datos topográficos del
proyecto los aportó la Unidad Minera Laguna Norte.
En este proyecto las dimensiones de la rampa se diseñaron con un gran
nivel de seguridad, elevando este factor en un 400% a pesar que el camión de
estudio es el de mayor capacidad de acarreo, también se tomó en cuenta la
ingeniería a largo plazo para incrementar la vida útil de la misma.
Aporte: En el trabajo mencionado anteriormente se realizó el diseño de la
rampa de frenado con un camión de carga, llevando el diseño de esta rampa a un
enfoque superior al necesario alargando la vida útil de la misma. De esta manera,
centrándonos en el tramo de estudio en la zona de Tazón, es significativa la
cantidad de vehículos de carga y de transporte que circulan por el tramo, tomando
en cuenta que estos vehículos son de alto tonelaje, el trabajo anteriormente citado
nos aportó en condiciones extremas, cuales son las características que debe
obtener esta rampa debido a que fue diseñada con referencia a un camión. Ahora
bien hay que llevarlo a que el mismo factor de seguridad sea igual de eficiente para
vehículos livianos, pesados. Es un ejemplo práctico de las necesidades presentes
en la rampa de frenado ubicada en Tazón a la altura del CORE-Nº5 en Caracas.
10
Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres A.C, realizó un
trabajo de investigación en México, en el año (2009) titulado Innovación y
capacitación para mejorar las vías terrestres, tomando como problemática “el
conductor de un vehículo fuera de control por falla en su sistema de frenos no se
encuentra apto para tomar decisiones o realizar acciones complejas, es de suma
importancia considerar el diseño de una rampa de frenado, incluyendo su
señalización, de tal forma que brinde las condiciones necesarias para que el
conductor conozca su existencia, entienda las maniobras que debe realizar, y sienta
la confianza y la seguridad de ingresar en ella y no continuar en el flujo vehicular”.
“Las rampas de frenado tienen su origen en la observación de la forma de
reaccionar de los conductores ante la falla de su sistema de frenos”.
En este trabajo se realizó la comparación de dos tramos de autopista de
aproximadamente 20 km de longitud, ubicados en zonas caracterizadas por un clima
templado-húmedo, lluvias abundantes en el verano y principios de otoño y algunas
lloviznas durante el invierno, así como, bancos de niebla constantes; con una
pendiente descendente del orden de 5 a 6%; con algunos radios de curvatura
inferiores a los 300 m; con dos carriles por sentido, y con acotamientos. El primer
tramo tiene dos rampas de frenado, a 4 y 6 km de la cresta; el segundo cuenta con
cuatro rampas, distribuidas a 6, 10, 14 y 19 kilómetros.
Del total de accidentes reportados por fallas en el sistema de frenos en el
primer tramo, sólo 31% logró ingresar a las rampas de frenado, 42% sucedió
después de la segunda rampa y 27% ocurrió antes de llegar a ellas. Para el
segundo tramo, el porcentaje es: 75% ingresó a alguna de las cuatro rampas
instaladas, y el porcentaje restante aconteció antes de la primera o entre las
rampas.
Aporte: En el trabajo mencionado anteriormente se realizó un estudio con el
cual se verificaron como afectan las variables de una rampa de frenado y si la
misma prestó el servicio necesario para que los conductores tomaran el control de la
situación. De esta manera, centrándonos en el tramo de estudio en la zona de
Tazón, es de gran ayuda debido a que es la vía con más tránsito vehicular que hay
11
en la ciudad capital, y con tanto flujo cada conductor reacciona de una manera
diferente por lo cual debemos cumplir con hacer el diseño para un mejor servicio
para el uso de la misma con señalizaciones.
Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres, A.C, en su
artículo online Rampas de frenado en carreteras (2009), habla de manera general
acerca de los principios básicos que se deben tener en cuenta para el diseño de una
rampa de frenado. Primero se enfocan en la importancia que posee el material
presente en el lecho de frenado, la peculiaridad que posee cada material según
relación de vacíos ya que esta relación minimiza la compactación del material y
además aporta una baja resistencia a las fuerzas cortantes producidas por los
vehículos permitiendo la penetración de los neumáticos en el material. ``También se
suelen utilizar montículos u otros elementos de contención intercalados a lo largo de
la cama de frenado como disipadores de energía (barriles), ya que estos ayudan a
decelerar el vehículo cuando, por las condiciones del terreno, no es posible alojar
una cama de frenado con la longitud requerida. Para la colocación de estos
disipadores de energía se requiere un análisis particular; sin embargo, en general se
deben ubicar en un punto de la cama en el cual el impacto que se produzca sea a
una velocidad menor a 100 km/h, para los montículos, y 80 km/h, para los barriles``.
Por otra parte ``de nada servirá construir una cama de frenado que logre
detener vehículos que ingresen a 140 km/h, cuando se contemplen radios de
curvatura para velocidades menores a ésta``. Nos hace preguntarnos si el diseño de
la autopista permite tales velocidades.
Aporte: Este artículo nos permite obtener una idea de los límites que
tenemos al rediseñar la rampa de frenado, así como anteriormente nos
preguntamos si el diseño de la autopista permite velocidades de 140km/h, la
topografía del terreno nos hace preguntar si se poseen las dimensiones mínimas
requeridas para rediseñar el tipo de rampa existente (rampa ascendente), o si es
necesario la implementación de un tipo de rampa diferente e incluso la colocación
de disipadores de energía.
12
De Revista Ingeniería de Construcción Vol. 22 N°3 de Chile. (2010) en su
artículo de investigación titulado Metodología de análisis y diseño de lechos de
frenado. En este artículo se presenta una metodología de análisis de lechos de
frenado que complementa los procedimientos de diseño utilizados actualmente en
Chile. Se buscaba proporcionar nuevas herramientas para el diseño del lecho de
frenado como determinar donde y cuando se deben colocar y a su vez calcular la
velocidad de diseño del mismo y a su vez nos permite saber si es necesario colocar
un atenuador de impacto o no. El objeto de estudio era la saber si las rampa de
frenado ubicadas en la zona sur de Chile, cumplían con los requisitos o normativas
con las que fue diseñada en su época en la actualidad para ilustrar y basar sus
requisitos se realizaron una serie de estudios enfocados en las variables que refleja
un lecho de frenado el cual compone una rampa de frenado. Dichos resultados no
fueron los esperados y se determinó que su diseño era insuficiente, por lo cual se
propuso reubicarlo, utilizar un atenuador de impacto y disponer señales de velocidad
máxima para el descenso de camiones.
Los autores concluyen que los resultados indican que las actuales rampas de
frenado existentes en la zona sur de Chile no cumplen con el objetivo para el cual
fue diseñado; ya que, se encuentran corriente arriba del punto teórico de corte de
frenos. Esta metodología es adecuada para realizarla en lugares en donde nos
hacemos preguntar dos escenario si es posible o no ubicar una rampa de frenado
debido a la limitación del espacio en donde se realizara.
Aporte: El trabajo citado anteriormente es primordial para sustentar el
estudio que se está realizando, debido a que la rampa que estamos tomando como
caso de estudio nos hace reflexionar sobre el espacio de territorio que tiene la
misma y si por su diseño actual hay la necesidad de colocarle atenuadores de
impacto para una mejor amortiguación al impacto del vehículo (liviano-intermedio-
pesado), para así resguardar la vida del usuario que es el fin que tiene toda rampa
de frenado.
Instituto Mexicano del transporte y Caminos y Puentes Federales de
ingreso y Servicios Conexos, A.C, realizaron un trabajo en México, publicado por
13
el Instituto Vial Iberoamericano titulado Experiencia Mexicana en el diseño y
operación de rampas de frenado en carreteras (2011). En este artículo se
enfocaron en los distintos factores que son necesarios para la implementación de
una Rampa de Frenado ``(I) el análisis estadístico de los accidentes dirigidos a las
salidas del camino, los impactos contra los taludes de corte en tangentes y cualquier
tipo de accidente cuya causante principal sea la falla en el sistema de frenos; (II) el
concepto de frenos humeantes, que tiene relación con la condición que presenta el
sistema de frenos de un vehículo al ser constantemente utilizado y conlleva un
análisis visual en la zona en estudio; (III) el volumen de tránsito y la participación de
los vehículos pesados; (IV) el número de carriles en la pendiente; y (V) la presencia
de curvas horizontales con radios reducidos previas a la rampa, que provocan que
la mayoría de los vehículos pesados fuera de control se salgan del camino antes de
llegar a una rampa``, factores presentes en la autopista Regional del Centro.
También se habla de las distintas maneras de obtener las dimensiones para
la realización de la misma, donde se expresa que en vialidades con pendientes
mayores o iguales a 5% es necesaria la implementación de una Rampa de Frenado.
Al igual que realizaron ejercicios donde se encontraron las longitudes mínimas
necesarias dependiendo de la pendiente de la vialidad y velocidades del vehículo,
todos estos datos estudiados con gravilla de tamaño uniforme, ya que es el material
más eficiente en disipar la energía del vehículo.
Aporte: Es de suma importancia señalar el beneficio que posee esta
publicación para la realización de nuestro trabajo de investigación, ya que nos
aporta de manera explícita las distintas características que deben poseer las
Rampas de Frenado, al igual que no presentan únicamente una manera para la
obtención de estos datos, sino que también se habla del American Association of
State Highway and Transportation Officials (AASHTO, 1996), Departamento de
Transporte de Pennsylvania (PENNDOT, 2001), Caminos y Puentes Federales
(CAPUFE, 2007).
14
2.2 Bases teóricas
Para la realización de un trabajo de investigación, son necesarios los aportes
que pueden brindar otras investigaciones relacionadas, según Bavaresco (2006)
“Las bases teóricas tiene que ver con las teorías que brindan al investigador el
apoyo inicial dentro del conocimiento del objeto de estudio, es decir, cada problema
posee algún referente teórico, lo que indica que el investigador no puede hacer
abstracción por el desconocimiento, salvo que sus estudios se soporten en
investigaciones puras o bien exploratorias.”
2.2.1 Rampa de frenado
Se hace referencia a las "Rampas de Frenado" con el fin de crear
preocupación en las autoridades y en los ingenieros viales por la necesidad de
incluir tales dispositivos en los nuevos proyectos de vías, cuando las pendientes así
lo justifiquen, y de construirlos en vías ya existentes, en los trayectos donde se
hayan acumulado significativamente accidentes graves por fallas en los frenos.
2.2.2 Causas de la pérdida del sistema de frenos
En general, los vehículos sujetos a la contingencia de encontrarse fuera de
control por exceso de velocidad son los pesados como auto-buses, camiones y
articulados. La pérdida del sistema de frenos, ocasionalmente originada por fallas
mecánicas, proviene en la mayoría de los casos por:
Carga excesiva, para la cual no fue diseñado el sistema de frenos.
Recalentamiento de los frenos por uso excesivo, al no haberse aprovechado la
capacidad de enfrenamiento del motor.
Deficiente mantenimiento del vehículo en general y de sus frenos en particular.
15
2.2.3 Objeto de las rampas de frenado
El objeto de las rampas de emergencia es el de reducir la velocidad y
detener por completo aquellos vehículos que han escapado al control del
conductor, por haber adquirido una velocidad excesiva a lo largo de una pendiente
descendente prolongada.
2.2.4 Campos de aplicación
Las rampas de emergencia se utilizan generalmente en dos escenarios:
En áreas rurales donde sea necesario proyectar pendientes fuertes y prolongadas o
en vías ya existentes con tales condiciones.
En áreas de gran desarrollo y tránsito intenso, con pendientes muy fuertes entramos
cortos.
2.2.5 Elementos de las rampas de frenado
Son todos aquellos factores que conforman una rampa de frenado, estos
elementos hacen que cada rampa sea un caso único de estudio determinando
incluso el tipo de rampa más favorable a utilizar.
Ilustración # 1. Elementos de la rampa de frenado (FUENTE: Norma Mexicana. Proyecto de carreteras)
16
Elementos Definición
Canal de
servicio
Estructura adyacente al lecho de frenado que permite acceder con
facilidad hasta el lugar donde se detuvo el vehículo siniestrado, de igual
manera permite prestar la atención primaria a los pasajeros involucrados
así como el rescate del vehículo para su reincorporación a la vía principal.
Longitud
Es la magnitud física que determina la distancia, es decir, la cantidad de
espacio existente entre el inicio del canal de aproximación y el final del
lecho de frenado y el canal de servicio.
Lecho de
frenado
Se refiere al espacio de la estructura que contiene el material disipador,
generalmente una trampa de arena o agregado grueso.
Canal de
aproximación
Estructura inicial de la rampa de frenado constituida por una superficie de
pavimento rígido, que provee a la vía principal de una salida segura hacia
el lecho de frenado, diseñada de manera tal que un vehículo fuera de
control y a altas velocidades acceda de forma progresiva y de tiempo de
reacción suficiente para que su conductor se prepare al proceso de
desaceleración.
Pendiente
Se debe al efecto de la gravedad, pudiendo ser ésta positiva (gradiente) o
negativa (pendiente) y se expresa como la fuerza requerida para mover
un vehículo a través de una distancia vertical
Tabla # 2. Elementos de la rampa de frenado
(FUENTE: Propia)
2.2.6 Características de las rampas de frenado
El lecho granular debe estar contenido en un cajón de concreto o de otro material
que impida su contaminación con el suelo adyacente. Se debe acceder a él
mediante una rampa adecuadamente diseñada, pavimentada con asfalto o concreto.
Es importante destacar que tanto el lecho granular como el cajón que lo contiene,
deben contar con un sistema de drenaje en extremo eficiente, que intercepte toda
posibilidad de escurrimiento de las aguas hacia el dispositivo y que disponga
17
rápidamente de las aguas que se infiltren en él. El objeto de este lecho es el de
proveer la mayor resistencia posible al rodamiento y, mediante el movimiento de sus
partículas, disipar la mayor parte de la energía del vehículo en emergencia.
El material seleccionado debe ser una grava de cantos rodados, lo más
redondeados posible, sin aristas que incrementen la fricción entre las partículas, con
una granulometría lo más uniforme posible. El diámetro de las partículas que ha
dado los mejores resultados está comprendido entre 13 y 18 milímetros.
La dureza del material es muy importante, por cuanto la rotura de los granos
producida por los vehículos al entrar en el dispositivo, contribuye a contaminar el
lecho y reduce la relación de vacíos.
La longitud del dispositivo es función exclusivamente de la velocidad de entrada y
de la pendiente longitudinal del mismo. Pendientes descendentes aumentan los
requerimientos de longitud. Pendientes ascendentes los reducen.
No son recomendables pendientes superiores al 15% en los dispositivos, que
faciliten la dispersión del material granular, a lo cual contribuyen el viento y las
lluvias.
2.2.7 Tipos de rampa de frenado
Durante el desarrollo de los diferentes sistemas viales, se han venido
desarrollando distintos tipos de rampa.
De acuerdo a la experiencia acumulada, el más recomendable por su
eficiencia y mayor seguridad es el constituido por un lecho de frenado con un
apreciable espesor formado por material granular, que debe cumplir rígidas
especificaciones en lo referente a su naturaleza, forma y granulometría.
18
2.2.7.1 Rampa de Frenado con Montículo de Material granular
No poseen lecho de frenado, solo se dispone un montículo de arena suelta y
seca al final de su superficie (Trampa de Arena) que funciona como disipador de
energía. (Ilustración #2)
Ilustración # 2. Rampa con montículo de material granular (FUENTE: Norma Mexicana. Proyecto de carreteras)
2.2.7.2 Rampa de Frenado Descendente
Tienen superficies con pendiente longitudinal descendente, formadas por un
lecho de frenado con material granular como disipador de energía. (Ilustración #3)
Ilustración # 3. Rampa de frenado descendente (FUENTE: Norma Mexicana. Proyecto de carreteras)
2.2.7.3 Rampa de Frenado Horizontales
Tiene una superficie horizontal (pendiente cero) y al igual que la anterior,
posee un lecho de frenado con material granular como disipador de energía dentro
de su estructura. (Ilustración #4)
19
Ilustración # 4. Rampa de frenado horizontal (FUENTE: Norma Mexicana. Proyecto de carreteras)
2.2.7.4 Rampa de Frenado Ascendente
Tienen superficies con pendiente longitudinal ascendente, también están
conformadas por un lecho de frenado con material granular como disipador de
energía. Además la acción de la gravedad contribuye a reducir la velocidad del
vehículo. (Ilustración #5)
Ilustración # 5. Rampa de frenado ascendente (FUENTE: Norma Mexicana. Proyecto de carreteras)
2.2.8 Diseño del disipador
Para el diseño del sistema Rampa-Disipador, se recomienda adoptar los
siguientes parámetros:
El lecho de grava debe tener un mínimo de 0,60 m de espesor. A los efectos de
frenar gradualmente el vehículo fuera de control, el espesor de dicho lecho debe
20
comenzar con un mínimo de 7,5 cm, hasta llevarlo progresivamente a su
profundidad final en los primeros 30 m del lecho.
El ancho del lecho debe estar entre 9 y 12 metros, aunque este ancho puede
disminuirse hasta 8 metros, cuando las condiciones no sean demasiado severas.
Es recomendable que el lecho de grava tenga una vía de acceso paralela, a fin de
que los remolques puedan maniobrar en ella, sin atascarse en la grava. Es buena
práctica proveer de algunos anclajes firmes a estas vías de servicio, a fin de que los
vehículos de auxilio puedan sujetarse a ellos.
Es recomendable disponer de áreas de parada en la cresta de cuestas largas y
empinadas, a fin de que los conductores puedan detenerse y examinar sus frenos
por defectos.
2.2.9 Drenaje y sub-drenaje
El sistema de drenaje y sub-drenaje de las rampas de frenado se diseña con
el propósito de captar el agua de lluvia, los escurrimientos superficiales y
principalmente, el agua que se infiltre en la cama de frenado, para desalojarla
oportunamente, a fin de evitar la acumulación de partículas en suspensión que
llenen los huecos del material de cama y su posible densificación y compactación,
ya que sin este sistema, el material granular requerirá mayor mantenimiento.
Las rampas de frenado se diseñarán con una pendiente transversal de dos por
ciento como mínimo en el fondo del lecho de frenado, para interceptar y recolectar el
agua que se infiltre.
El lado más bajo del lecho de frenado, se diseñará un sub-drenaje con una
pendiente longitudinal de uno coma cinco por ciento. El sub-drenaje consistirá en
tubos perforados de PVC o concreto perforados, con un mínimo de quince
centímetros de diámetro.
Las salidas para el agua captada por el sub-drenaje, se harán con tubos de igual
diámetro, pero sin perforaciones, el cual se ubicará en la parte más baja del sub-
21
drenaje y a lo largo del mismo, a cada cien metros como máximo, colocándole
rejillas en las bocas de salida.
2.2.10 Canal de servicio
Para facilitar el rescate de los vehículos detenidos, se diseñará el canal de
servicio de la rampa de frenado, y en algunos casos, puntos de anclaje que
permitan el apoyo adecuado de las grúas de rescate.
Este camino será adyacente al lecho de frenado, preferiblemente del lado más
próximo a la carretera, con un ancho mínimo de tres metros y pavimentado para que
provea una superficie firme para los equipos de rescate.
Los puntos de anclaje se harán de concreto hidráulico, con las dimensiones y
resistencia necesaria para permitir el anclaje o apoyo firme de los equipos de
rescate, con una distancia entre sí de entre cincuenta y cien metros, ubicando el
primer punto de anclaje al inicio del lecho de frenado.
2.2.11 Señalamiento
En el diseño de una rampa de frenado se tomará en cuenta tanto el
señalamiento horizontal como el vertical, previo a la rampa y en ella.
2.2.11.1 Señalamiento horizontal
Este señalamiento se realizará mediante marcas especiales pintadas o
colocadas directamente sobre el pavimento, tanto en rectas como en curvas,
aproximadamente de unos quince centímetros de ancho, de color rojo reflejante.
22
2.2.11.1.1 Raya discontinua
Se utiliza para guiar a los vehículos que pudieran estar fuera de control,
desde el sitio donde inicia la pendiente descendente para la que se diseñe la rampa,
hasta mil metros antes de su entrada. Se situará al centro del carril de la carretera y
si esta es de dos o más carriles, se situará al centro del carril de alta velocidad y
consiste en segmentos de cinco metros separados entre sí diez metros.
2.2.11.1.2 Raya continua
Utilizada para guiar en forma continua a los vehículos que estén fuera de
control, desde el sitio donde concluya la raya discontinua, hasta el lugar donde inicie
el lecho de frenado de la rampa. Se situará al centro del carril de la carretera y si
esta es de dos o más carriles, se situara al centro del carril de alta velocidad, y si la
rampa está ubicada a la derecha del camino en una tangente ubicada a no menos
de quinientos metros antes de la entrada de la rampa. Esta raya pasará suavemente
del carril de alta velocidad al de baja.
2.2.11.1.3 Botones reflejantes
Para complementar las rayas se pueden ubicar botones reflejantes u ojos de
gato de color rojo que este dentro de la raya roja continua y discontinua.
23
Ilustración # 6. Señalamiento horizontal. (FUENTE: Norma Mexicana. Proyecto de carreteras)
2.2.11.2 Señalamiento vertical
El señalamiento vertical de las rampas de frenado se integrará mediante las
señales restrictivas (SR), señales informativas de destino (SID), señales
informativas de recomendación (SIR), señales de información general (SIG) y
señales diversas (OD) que se indican a continuación.
24
Ilustración # 7. Señalizaciones verticales.
(FUENTE: Norma Mexicana. Proyecto de carreteras)
2.2.11.2.1 Señales restrictivas (SR)
Se instalarán en la carretera ``Prohibido Estacionarse´´, en el acceso de la
rampa de frenado, otra en el inicio del lecho de frenado y en la carretera las
necesarias hasta quinientos metros antes del acceso a la rampa, con una
separación máxima de ciento cincuenta metros.
2.2.11.2.2 Señales informativas de destino (SID)
25
Se instalarán dos señales informativas de destino, una a la entrada de la
rampa y otra previa a no menos de doscientos metros de esa entrada. En carreteras
de dos o más carriles, siempre serán elevadas, complementadas con otra señal a
no menos de cuatrocientos y setecientos metros de la entrada de la rampa.
2.2.11.2.3 Señales informativas de recomendación (SIR)
Se instalarán cuatro señales:
``PRUEBE SUS FRENOS´´, ubicada lo más próximo al inicio de la pendiente.
``VEHICULOS SIN FRENOS SIGA LA RAYA ROJA´´, ubicada a no menos de cien
metros de la señal anterior.
``CEDA EL PASO A VEHICULOS SIN FRENOS´´, esta se ubicará en dos lugares,
una a no menos de seiscientos cincuenta metros antes de la entrada a la rampa, y
otra a doscientos metros antes del inicio de la pendiente.
2.2.11.2.4 Señales de información general (SIG)
Se instalará una señal con la leyenda ``RAMPA DE FRENADO A 500m´´ a
no menos de quinientos metros de la rampa de frenado.
2.2.11.2.5 Señales diversas (OD)
Se instalarán en la zona neutral formada por las rayas canalizadoras en la
entrada de la rampa, ubicadas a cada veinte metros en ambos lados del lecho de
frenado, exceptuando las rampas con montículo granular, en las cuales se
colocarán estos indicadores hasta donde el montículo alcance un espesor de
sesenta centímetros.
26
2.3 Cuadro de variables
Objetivo Variable Dimensione
s Indicadores
Medición
Fuentes
Técnicas e instrumento
s de medición
Diagnosticar las
condiciones actuales de
la rampa
Condiciones
Componentes de la rampa
Lecho de frenado
Normas Campo
Observación directa /
Formulario de inspección y
medición
Canal de aproximación
Longitud de la rampa
Pendiente
Canal de servicio
Analizar los distintos tipos de
rampa que se pueden aplicar al sitio de estudio
Tipos de rampa
1. Horizontal
Sin pendiente
Normas Documenta
l
Observación directa /
Topografía del terreno y
condiciones del caso de
estudio
Con lecho de frenado
2. Ascendente Con pendiente
positiva
27
Con lecho de frenado
3.Descendente
Con pendiente negativa
Con lecho de frenado
4. Con montículo de
arena
Con pendiente positiva
Sin lecho de frenado
Determinar la
señalización más
adecuada para el
acceso de la rampa.
Señalización para el
acceso a la rampa
Señalamiento horizontal
Raya discontinua
Normas Documenta
l
Observación directa y
condiciones del caso de
estudio
Raya continua
Botones reflejantes
Señalamiento vertical
Señales restrictivas
28
Señales informativas de destino
Señales informativas
de recomendació
n
Señales de información
general
Señales diversas
2.4 Terminología básica
Disipadores de energía: Son dispositivos especiales en una estructura, con el fin
de reducir las deformaciones y esfuerzos sobre ella.
(Fuente: Pagina web: http://www.sigweb.cl/sitio/ disponible en:
http://www.sigweb.cl/biblioteca/DisipacionEnergia.pdf; Revisado el 7/11/2015)
Fricción: Se conoce como fuerza de fricción a la que realiza una oposición al
desplazamiento de una superficie sobre otra, o a aquélla opuesta al comienzo de un
movimiento.
(Fuente: Pagina web: http://www.ecured.cu/ disponible en:
http://www.ecured.cu/index.php/Fricci%C3%B3n; Revisado el 7/11/2015)
Lecho de frenado: Se refiere al espacio de la estructura que contiene el material
disipador, generalmente una trampa de arena o agregado grueso.
(Fuente: Pagina web: http://dspace.universia.net/ disponible en:
http://dspace.universia.net/bitstream/2024/1374/1/MI_TESIS_DE_GRADO.pdf; Revisado el 7/11/2015)
29
Material granular: Cualquier tipo de material gravoso, limo o arena, enormemente
poroso pero sin coherencia ni plasticidad alguna.
(Fuente: Pagina web: http://www.parro.com.ar disponible http://www.parro.com.ar/definicion-de-
material+granular; Revisado el 7/11/2015)
Pendiente: Se refiere a la inclinación del terreno.
(Fuente: Pagina web: https://www.planning.org/ disponible en:
https://www.planning.org/planificacion/2/1.htm; Revisado el 7/11/2015)
Rampa: Plano o superficie inclinada dispuesta para subir o bajar, o para lanzar algo.
(Fuente: Pagina web: http://es.thefreedictionary.com/ disponible en:
http://es.thefreedictionary.com/rampa; Revisado el 7/11/2015)
Topografía: Es la ciencia que estudia el conjunto de principios y procedimientos
que tienen por objeto la representación gráfica de la superficie terrestre, con sus
formas y detalles; tanto naturales como artificiales.
(Fuente: Pagina web: http://app.ute.edu.ec/ disponible en: http://app.ute.edu.ec/content/3453-32-20-1-
3-5/UTE%201.pdf; Revisado el 7/11/2015)
Volquete: Vehículo para transportar tierra u otros materiales con un dispositivo
mecánico para volcarla.
(Fuente: Pagina web: http://jarcargo.com/ disponible en: http://jarcargo.com/servicios/volquetas/;
Revisado el 7/11/2015)
Defensa: Las defensas son dispositivos de seguridad que se instalan en uno o
ambos lados de la carretera, en los lugares donde exista peligro, ya sea por el
alineamiento del camino, altura de los terraplenes, alcantarillas, otras estructuras o
por accidentes topográficos, entre otros, con el fin de incrementar la seguridad de
los usuarios, evitando en lo posible que los vehículos salgan del camino y
encauzando su trayectoria hasta disipar la energía del impacto.
(Fuente: Pagina web: http://vialidadtotal.com.mx/ disponible en:
http://vialidadtotal.com.mx/index.php?page=shop.browse&category_id=36&option=com_virtuemart&Ite
mid=89; Revisado el 7/11/2015)
30
Radio de giro: la distancia que necesita un vehículo para cambiar de dirección
completamente.
(Fuente: Pagina web: http://blogdemotor.com/ disponible en: http://blogdemotor.com/diseno-
vehiculos/el-radio-de-giro-de-los-coches/#sthash.vl60XrT0.dpuf; Revisado el 7/11/2015)
31
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
3.1 Tipo de proyecto
La presente investigación es un proyecto factible, debido a que se presenta
una propuesta de rediseño de la rampa de frenado en la Autopista Regional del
Centro en el tramo de Tazón a la altura del CORE Nº5 en Caracas, está dirigido a
los usuarios de esta autopista para el uso en caso de presentar fallas en el sistema
de frenos o pérdida del control del vehículo, mediante el estudio de los factores
involucrados para obtener soluciones y recomendaciones a tales problemas.
3.2 Diseño de la investigación
“El diseño señala al investigador lo que debe hacer para alcanzar sus
objetivos de estudio, contestar las interrogantes que se ha planteado y analizar la
certeza de la hipótesis formulada en un contexto en particular.” (Hernández
Samperio y otros, 1994, p.100).
Investigación de campo: este tipo de investigación se apoya en informaciones que
provienen entre otras, de entrevistas, cuestionarios, encuestas y observaciones.
Investigación Documental: es una variación de la Investigación Científica, cuyo
objeto es analizar los diferentes fenómenos que se presentan en la realidad
utilizando como recurso principal los diferentes tipos de documentos que produce la
sociedad y a los cual tiene acceso el investigador.
Investigación bibliográfica: es la revisión bibliográfica del tema para conocer el
estado de la cuestión. La búsqueda, recopilación, organización, valoración, crítica e
información bibliográfica sobre un tema específico tiene un valor, pues evita la
dispersión de publicaciones o permite la visión panorámica de un problema.
32
Referido a lo anteriormente podemos constatar que nuestra investigación es de
campo, debido a que nos enfocaremos en las observaciones visuales en el lugar de
estudio que es la rampa de frenado en la autopista Regional del Centro en el tramo
de Tazón a la altura del CORE Nº5 en Caracas, ya que nos basaremos
principalmente en la Normas para el proyecto de señalamiento y dispositivos de
seguridad en carreteras y vialidades urbanas. Norma oficial mexicana 2013, para
realizar los cálculos necesarios para así llevar a cabo todas las interrogantes
planteadas y lograr cumplir con nuestros objetivos a la solución del problema
planteado en el capítulo I.
3.3 Nivel de la investigación
Según Arias (2006) el nivel la investigación se puede clasificar en:
Investigación descriptiva: Consiste en la caracterización de un hecho, fenómeno,
individuo o grupo, con el fin de establecer su estructura o comportamiento. Los
resultados de este tipo de investigación se ubican en un nivel intermedio en cuanto
a la profundidad de los conocimientos se refiere.
Investigación explicativa: Se encarga de buscar el porqué de los hechos mediante
el establecimiento de relaciones causa-efecto. Sus resultados y conclusiones
constituyen un nivel más profundo de conocimientos.
Investigación exploratoria: Es aquella que se efectúa sobre un tema u objeto
desconocido o poco estudiado, por lo que sus resultados constituyen una visión
aproximada de dicho objeto, es decir, un nivel superficial de conocimientos.
Este trabajo de grado es de un nivel de investigación exploratoria debido
a que debemos hacer una recolección de datos para estudiar la causa y efecto que
ha tenido la misma a través del tiempo en la rampa de frenado y así modificar las
variables que en realidad favorecen el proyecto
33
3.4 Población y muestra
"Una población es un conjunto de todos los elementos que estamos
estudiando, acerca de los cuales intentamos sacar conclusiones". Levin&Rubin
(1996).
"Una muestra es una colección de algunos elementos de la población, pero
no de todos". Levin&Rubin (1996).
En la investigación, la población son las Rampas de Frenado que cumplen
con la Norma para el Proyecto de Carreteras. MTC 1997. Las cuales están
diseñadas bajo ciertos criterios para así cumplir con las necesidades de los
usuarios, en cualquier parte del país.
En este caso la muestra será la rampa de frenado en la Autopista Regional
del Centro en el tramo de Tazón a la altura del CORE Nº5 en Caracas, ya que esta
no cumple con las dimensiones mínimas que se presentan en Norma para el
proyecto de señalamiento y dispositivos de seguridad en carreteras y vialidades
urbanas. Norma oficial Mexicana 2013.
3.5 Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Las técnicas e instrumentos de recolección de datos, serán todos los
métodos que se utilizarán para recopilar la información necesaria para el estudio de
la rampa de frenado.
En la investigación la técnica utilizada será la observación directa, ya que
esta nos permitirá captar una información valida y confiable del caso de estudio.
Esta técnica nos permite realizar las mediciones pertinentes para obtener los datos
de la rampa de estudio, y a su vez observar el caudal de vehículos y el tipo de los
mismos que circula a través de este tramo.
34
Se debe realizar una visita con los instrumentos necesarios para la correcta
recolección de los datos. Estos son:
Cinta métrica: con esta se realizarán las mediciones de las partes de la rampa de
frenado.
Block de notas: nos permite realizar anotaciones de posibles problemas que no
hayan tomado en cuenta.
Cámara fotografita: con ésta se observarán los diferentes vehículos que circulan en
el tramo y la falta de señalización de la rampa
Planillas de inspección de la rampa: en esta se plasmarán todas las mediciones
realizadas de la rampa de frenado.
35
36
CAPÌTULO IV
PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
En el presente capítulo se procederá a explicar los pasos para el análisis de
los aspectos a tener en cuenta para el desarrollo del rediseño de la rampa de
frenado en la autopista Regional del Centro en el tramo de Tazón a la altura del
CORE Nº5 en Caracas.
4.1 Ubicación actual de la rampa
La rampa se encuentra ubicada en un punto crítico de la autopista Regional
del Centro, ya que posee una pendiente de 6% durante el trayecto entre la primera
rampa de frenado y la rampa que tomamos como caso de estudio. Con distintos
métodos de medición se logrará obtener que la distancia que existe entre las
mismas es de 1000 metros es decir 1 kilómetro.
Tomando en cuenta que su diseño data de 1970, la velocidad máxima para
la cual fue diseñada esta autopista es de 80km/h pero debido a la pendiente
presente en el tramo, las velocidades adquiridas por los vehículos oscilan entre 80 y
120 km/h, que al momento de presentar algún tipo de falla en el sistema de frenado
estos no tendrán ningún tipo de información sobre la aproximación de la rampa, si
no 300m antes del ingreso a la misma, lo cual le da al usuario menos de 1 minuto
(como se muestra en la Ilustración # 8) para ingresar a la rampa y así un accidente
que involucre a otros usuarios de la autopista.
También es importante recalcar que en Venezuela la norma más actualizada
acerca del diseño de rampas de frenado data de 1997, por lo cual se utilizará una
norma Mexicana que fue actualizada en el 2013, la que nos servirá de referencia
para el rediseño de todos los componentes de la rampa de frenado.
37
Ilustración # 8. Distancia entre las dos rampas. (FUENTE: Google maps)
Otro punto a tener en cuenta es el acceso hacia la rampa, que debido a que
la misma posee el canal de acceso al inicio de la curva, se dificulta el ingreso hacia
la misma para los vehículos que vienen desde el canal rápido, y añadiendo que la
señalización se encuentra muy cerca del inicio de la rampa, esta no permite avisar
con tiempo para realizar el cruce de canal. En la siguiente imagen se puede
observar lo mencionado.
Ilustración # 9. Ubicación de la rampa. (FUENTE: Google maps)
38
Por lo tanto para mejorar este problema nos veremos en la condición de
alargar longitudinalmente la entrada de la rampa de frenado para que así, les dé una
mejor oportunidad a los conductores de incorporarse a la rampa. Esta distancia la
obtendremos por medio de una formula con la cual se verán reflejados la pendiente
de la vialidad, la velocidad entre otros factores que aplican en la rampa.
4.2 Aforo vehicular
El aforo vehicular es de gran importancia, ya que con este lograremos
obtener una información más precisa de los tipos y las cantidades de vehículos que
circulan por este tramo. Esta información dará a conocer si un rediseño de la rampa
es realmente necesario basándose en la cantidad de camiones que circulen por este
tramo.
El aforo vehicular fue proporcionado por el Ministerio del Poder Popular para
Transporte Terrestre, este fue realizado el doce (12) de Abril de dos mil once (2011).
Ilustración # 10. Aforo vehicular. (FUENTE: MPPTT)
39
Se toman como vehículos de mayor importancia en el caso de estudio a los
camiones o vehículos de carga, ya que estos a pesar de ser el 11.21% de todos los
vehículos que circulan por el tramo, son los principales en presentar fallas en el
sistema de frenado.
Es necesario recordar que no se posee un historial oficial acerca del uso de
esta rampa, lo cual no nos permitirá tener un estimado aproximado del uso de la
rampa en relación a la cantidad de vehículos que circulan por el tramo.
4.3 Condiciones de la rampa
El estado actual de la rampa de frenado de Tazón se determinó a través de
un diagnóstico para reflejar la realidad del servicio que la misma presta, enfocado en
los accidentes ocurridos a través de los años en lo que se involucran mayormente
vehículos de carga.
Para el estudio del mismo fue necesaria la observación directa para
determinar la calidad y condiciones de la rampa, los vehículos que circulan en el
tramo en donde la misma se encuentra ubicada información que fue suministrada
por el Ministerio del Poder Popular para Transportes y Obras Públicas para
corroborar los datos obtenidos.
En la Autopista Regional del Centro más que todo en el tramo de Tazón
circula todo tipo de vehículos, desde motos hasta gandolas de grandes cargas. Pero
para efecto de estudio se tomarán los vehículos con mayor carga ya que son los
principales causantes de los accidentes de tránsito, estos vehículos tienen una
longitud de 17,50 m, un ancho de 2,80 m y poseen una capacidad máxima de carga
de 32 TON.
40
Ilustración # 11. Camión promedio. (FUENTE: propia)
La ilustración # 11 representa los tipos de vehículos pesados más comunes
que circulan en el tramo y los usuarios más comunes a utilizar la rampa de frenado.
Ilustración # 12. Señalización de la rampa de frenado (FUENTE: propia)
La ilustración # 12 enseña la única señalización que se encuentra en todo el
kilómetro desde la finalización de la primera rampa de frenado hasta 300m antes del
ingreso a la rampa de estudio, esta informa que la rampa está ubicada en el lado
derecho de la autopista, pero de igual forma no aporta un tiempo de reacción
41
adecuado para los usuarios que presentes fallas en el sistema de frenado y estén
circulando por el canal izquierdo de la autopista
Es importante señalar que tampoco existe ningún rayado en la vía, de tal
manera que le sirva al conductor como guía para el correcto acceso hacia la rampa.
Ilustración # 13. Foto frontal de la rampa.
(FUENTE: propia)
Se puede notar como en la ilustración # 13 el canal de servicio de la rampa
se encuentra del lado derecho de la misma, este canal no presenta ningún tipo de
anclajes para ayudar a remover los vehículos luego de la utilización de la rampa,
también se observa el mal estado del pavimento del mismo, al igual que la maleza
presente en el canal de servicio y en el lecho de frenado por falta de mantenimiento
en toda la rampa.
Por otra parte, la iluminación tampoco se encuentra presente en el perímetro
de la misma y esta no posee ningún tipo de defensa longitudinal para así tener un
mayor control de vehículo y evitar que este se salga de la rampa.
42
Ilustración # 14. Estado de la rampa (FUENTE: propia)
En la ilustración # 14 y # 15 se ve el mal estado en el que se encuentra la
rampa de frenado actualmente, una de estas observaciones directas es que no se
ha realizado la restauración de los montículos de material granular luego de su
utilización.
Ilustración # 15. Montículo de material granular.
(FUENTE: propia)
43
Ilustración # 16. Defensa límite de la rampa (FUENTE: propia)
La ilustración # 16, demostró el por qué el 20 de noviembre del 2011 un Ford
mustang y una gandola, cayeron al precipicio que se encuentra detrás de esta
defensa. Se observa el estado de corrosión de la estructura metálica y a su vez que
es un elemento conformado por dos materiales de distinta resistencia, los cuales
que a pesar de su falta de mantenimiento, esta defensa no proporciona ningún tipo
de disipador de energía en los casos que el vehículo llegue al final de la rampa, y
tiene como defecto que no puede amortiguar el impacto y menos salvaguardando la
vida del conductor.
En estas imágenes queda demostrado el deterioro tan grave de este
mecanismo, de igual forma le vamos a añadir una planilla de inspección la cual se
basa en las mediciones que se hicieron en campo y se compararán tomando como
referencia: la Norma para el proyecto de señalamiento y dispositivos de seguridad
en carreteras y vialidades urbanas. Norma oficial Mexicana 2013
44
45
Se ve reflejado lo que se encuentra en el planteamiento del problema las
condiciones de la rampa de frenado, ubicada en Caracas a la altura del kilómetro 7,
paralela al CORE-N°5 en el tramo Tazón sentido Caracas de la Autopista Regional
del Centro, está completamente fuera de norma y a su vez tenemos los mecanismos
necesarios para hacer el redimensionamiento de la rampa y así se encuentre dentro
las especificaciones exigidas.
4.4 Análisis de los distintos tipos de rampa
Al analizar los distintos tipos de rampas que se pueden aplicar debemos
enfocarnos principalmente en el espacio donde está ubicada esta rampa,
principalmente en su topografía, ya que esta nos aportará gran parte de la
información necesaria para definir el tipo de rampa.
En la siguiente ilustración logramos observar como esta rampa fue
construida utilizando la pendiente positiva de la montaña logrando así obtener una
menor longitud al momento de diseñar la rampa. Es importante recordar que en el
momento de diseñar la rampa existente, por esta vía no circulaban vehículos con las
cargas que se presentan hoy en día.
Ilustración # 17. Entorno de la rampa. (FUENTE: propia)
46
Por otra parte se observa que la longitud de la rampa en relación a su
pendiente no ha proporcionado un sistema eficiente de frenado, demostrando así
que esas son las dos variables principales que hay que tomar en cuenta para
rediseñar la misma.
Dicho esto podemos decir que una rampa descendente no sería la más apta
para el caso, ya que deberá presentar una mayor longitud de lo habitual por no
poseer una pendiente que ayude a detener el vehículo. En una rampa horizontal se
presenta el mismo caso explicado anteriormente.
Una rampa con montículo de material granular aporta un sistema más
eficiente, pero se requiere de una longitud significativa, de tal manera que, el
espesor creciente de material granular en relación con la pendiente no tan
pronunciada de la rampa puedan crear un sistema eficiente y seguro.
La rampa ascendente es el mejor caso cuando se poseen grandes
longitudes con pendientes positivas donde pueda ser ubicada la rampa, de igual
forma su pendiente definirá de manera significativa la longitud de la misma.
Con lo mencionado anteriormente nos da a entender que las dos rampas
más favorables para el rediseño de la misma se centran en la rampa ascendente y
la rampa con montículo de material granular. Ambas requerirán de una longitud
mayor que la rampa existente, pero la rampa con material granular deberá ser de
menor longitud ya el material granular creciente tendrá mayor influencia que la
pendiente.
4.5 Análisis de los resultados obtenido por la planilla de inspección
La planilla de inspección se encuentra enfocada en los principales
componentes que se toman en cuenta para el rediseño y diseño de una rampa de
frenado, los cuales serán comparados con las especificaciones exigidas por la
47
Norma Oficial Mexicana NOM-036-SCT2-2009, que se encuentra enfocada en
rampas de emergencia para frenado de carretera.
El primer componente que se observó fue el lecho de frenado, el cual tiene
unas dimensiones de 50 metros de longitud y 9 metro de ancho y basándonos en la
norma debería tener una oscilación entre 10 y 12 metros de ancho sin adicionarle el
canal de servicio. Para determinar la longitud que debería tener el lecho de frenado,
primero se procederá a calcular la velocidad de entrada a la rampa y luego la
longitud efectiva de la misma, ecuaciones que serán suministradas por la norma.
Formulación de la velocidad de entrada de la rampa:
Ve= (Vp2 – 254Lpi*(R + Pi))1/2
Ecuación #1.
Donde:
Ve: Velocidad de entrada de la rampa (Km/h)
Vp: Velocidad de operación media (Km/h)
Lp: Longitud del sub-tramo en Km
R: Resistencia de la rodadura (0,012 Carpeta asfáltica)
Pi: Pendiente positiva con respecto al tipo de rampa
Ve= ((80km/h)2 – 254*(1km*(0,012+0,06))1/2
Ve= 79,86km/h
Formulación de la longitud efectiva de la rampa:
Le= Ve2 / 254*(R + Sl)
Ecuación #2.
Donde:
Le: Longitud efectiva de la rampa
Ve: Velocidad de entrada de la rampa (Km/h)
48
R: Resistencia del material granular (0,050 Grava triturada suelta)
Sl: Pendiente de la rampa
En la siguiente tabla se muestra el perfil longitudinal de la rampa que se
obtuvo mediante planos de la topografía del sector, proporcionados por el Ministerio
del Poder Popular para Transporte Terrestre (MPPTT), con el cual se obtuvo la
pendiente de la rampa.
Elemento de la Rampa D(m) Cota Pendiente (%)
Canal de Aproximación
0 1006,79
17 1005,91 -5,18
Lecho de frenado
23 1006,61 11,67
54 1008,67 6,65
Tabla # 2. Perfil longitudinal de la rampa existente.
(FUENTE: Propia)
Grafica # 1. Perfil longitudinal de la rampa existente
(FUENTE: Propia)
De esta manera se concluyó que la pendiente de la rampa es de 7%, la cual
se utilizará en la ecuación #2 para calcular la longitud efectiva del lecho de frenado.
49
Le= (79,86km/h)2/254*(0,050+0,07)
Le= 209,23m
Con este resultado se demuestra que la longitud actual del lecho de frenado
no satisface las especificaciones de la norma, lo cual ratifica nuevamente la
justificación de este proyecto.
El segundo componente es el canal de servicio que tiene un ancho de 2
metros y una longitud de 72 metros, por norma debe tener un ancho mínimo de 3
metros y la longitud debe ser igual que la rampa, este canal deberá poseer anclajes
para facilitar la extracción de los vehículos.
Otro componente que se evaluó fue el acceso a la rampa el cual mide 22
metros de longitud y 9 metros de ancho lo cual no corresponde a una buena vía de
acceso hacia la rampa de frenado el ancho mínimo debería contemplar 10 metros y
la longitud varía dependiendo de la longitud total de la rampa.
Uno de los componentes el cual no se observó de vista fue el drenaje ya que
mayormente van por debajo del lecho de frenado, esta rampa se considera
ascendente por lo tanto debe tener una pendiente de 2% para así recolectar el agua
que filtra por el material granular.
La iluminación en el sector es nula, no se posee iluminación en toda la
rampa en general ni en la vialidad antes del ingreso de la rampa, dificultando el
ingreso a la misma.
Se posee una señalización vertical a 300m de la rampa de frenado, esta
señal de información general presenta una leyenda informando la proximidad de la
rampa y se coloca en el canal derecho informando la ubicación de la misma.
50
No se observó ningún tipo de anclajes en el canal de servicio, lo que dificulta
extraer algún vehículo que utilice la rampa.
De igual manera no se observa ningún tipo de rayado para informar al
conductor, la vía más adecuada para el correcto acceso a la rampa, esta deberá
presentar una raya continua, 500m antes de la rampa y una discontinua 1000m
antes de la rampa. También se puede complementar con botones reflejantes para
una mejor visualización en la noche.
4.6 Diseño de la rampa
El tramo de estudio contiene una pendiente aproximada de 6%, la cual en el
canal de aproximación se reducirá a 1%, debido a que el ángulo de entrada de la
rampa con respecto al eje de la carretera no debe ser mayor al 5%, con el fin de
asegurar la estabilidad del vehículo durante el ingreso a la rampa.
Debido a las limitaciones de espacio que se poseen en la zona de estudio,
se decidió hacer una conformación del terreno ya existente para llegar a una altura
final de 22m y así poder tomar una pendiente de 10% para la rampa de frenado que
se va a diseñar. Se utilizará grava de rio suelta que proporciona una mayor
eficiencia al momento de disipar la inercia que posee el vehículo al momento de
ingresar a la rampa.
Para el cálculo de la longitud efectiva del lecho de frenado, se utilizará la
misma velocidad de entrada que se tomó para el estudio de la longitud efectiva de la
rampa actual. Obteniendo como resultado:
Le= Ve2 / 254*(R + Sl)
Ecuación #2.
Donde:
Le: Longitud efectiva de la rampa
51
Ve: Velocidad de entrada de la rampa (79,86Km/h)
R: Resistencia del material granular (0,100 Grava de rio suelta)
Sl: Pendiente de la rampa
Le= (79,86km/h)2/254*(0,100+0,10)
Le= 125m
Esta rampa contará a su vez con un montículo del mismo material utilizado
en el lecho de frenado, el cual contará con una altura de 70cm por una base de 3m
y se ubicará a una longitud de 94m del inicio del lecho de frenado sirviendo como
dispositivo de seguridad. Esta longitud viene dada por el siguiente cálculo:
VFj2= VIj2 – 254Lj*(R ± Sj)
Ecuación #3.
En donde:
VF: es la velocidad final que debe ser 40km/h
VI: es la velocidad de entrada de la rampa (79,86km/h calculada en la primera
fórmula)
L: Longitud de ubicación del dispositivo
R: Resistencia del material granular
S: Pendiente de la rampa en este caso es positiva porque es una rampa ascendente
40km/h2=79,86km/h2-254L*(0,10+0,10)
L=94,05m
La velocidad final de 40km/h que se colocó en la fórmula, se debe a que en
la norma que se está utilizando, para poder colocar un montículo de material
granular que sirva como dispositivo de seguridad, es necesario que el vehículo
tenga una velocidad máxima de 40km/h para evitar lesiones al momento de que
algún vehículo impacte con este dispositivo. De esta manera lo que se hace es
52
conocer a que distancia desde el inicio del lecho de frenado, el vehículo tendrá la
velocidad máxima requerida.
Ilustración # 18. Perfil longitudinal (FUENTE: Propia)
El canal de servicio se ubicará del lado derecho de la rampa, debido a las
limitaciones topográficas donde se encuentra la rampa de estudio. Este poseerá un
ancho de 3m establecido por la norma y una longitud igual a la del lecho de frenado
de 125m, el cual se encontrará pavimentado para un mejor acceso de los vehículos
de rescate. El primer macizo de anclaje, estará ubicando al inicio del canal de
servicio, el segundo y el tercero a 50m y a 100m del primero respectivamente, serán
de concreto hidráulico con las dimensiones y resistencias necesarias para facilitar el
rescate de los vehículos que hagan uso de la rampa.
Ilustración #19. Corte transversal (FUENTE: Propia)
53
Para el drenaje de la rampa, ésta contendrá una pendiente transversal de
2% en la base de la misma, con el fin de colocar cuatro tuberías transversales a la
rampa, cuya salida se conectará con el sistema de recolección de agua que tiene la
vialidad mediante torrenteras. La primera tubería estará a 6 metros del inicio del
lecho de frenado y las otras tres a 38m de separación entre sí.
El drenaje contará con una tubería de PVC que tendrá un diámetro interno
de 315mm y esta tubería tendrá un mecanismo de perforación para que el agua
pueda ser canalizada en todo su trayecto para así evitar socavación en el terreno, y
perdida del material granular utilizado en el lecho de frenado. Esta tubería se
ubicará en una zanja con una cama de 15cm de espesor, 1,3m de base y una altura
desde la base de la tubería de 70cm, la cual estará rellena con el material de filtro
que se utilice para el relleno de la zanja.
Ilustración # 20. Drenaje.
(FUENTE: Propia)
En la siguiente ilustración, se reflejará todo el rediseño de la rampa de
frenado explicando las nuevas dimensiones de los elementos que la conforma:
54
Elementos Ancho Longitud
Lecho de frenado 10m 125m
Canal de servicio 3m 125m
Acceso 10m 74m
Drenaje N/A N/A
Iluminación N/A N/A
Señalización N/A 10m separación entre cada uno
Anclajes N/A 50m separación entre cada uno
Rayado 10m 14m
Tabla # 3. Dimensiones de la rampa.
(FUENTE: Propia)
55
Ilustración # 21. Plano de la rampa 2D. (FUENTE: Propia)
4.7 Propuesta de señalización de la rampa
La vialidad contará con una señalización horizontal de una raya discontinua
que iniciará en donde se encuentra la primera rampa de frenado del tramo de tazón
en la Autopista Regional del Centro. La que a su vez dará a conocer que distancia
hay desde ese punto al canal de aproximación de la rampa, la forma de que esta
raya de emergencia sea discontinua es para ayudar al conductor que tiene el
vehículo fuera de control a guiarlo hacia la rampa.
El color de esta raya debe ser de color rojo reflejante, con un ancho de 15cm
y separación entre raya de 5m discontinuamente durante una longitud de 500m.
Ubicada en el segmento central del carril rápido debido que este es el carril con
mayor velocidad, en donde se pierde el control del vehículo luego del recorrido de
500m se ubicará una raya continua hasta el ingreso de la rampa de frenado.
56
Ilustración # 22. Señalización transversal de la vía. (FUENTE: YouTube)
Este ayudará al conductor a ubicarse del canal rápido al canal más
adyacente a la rampa de frenado y al inicio de ésta raya continua se dará a conocer
nuevamente que longitud queda para el acceso a la rampa. La información de la
distancia entre las rayas discontinua y la raya continua hasta llegar a la rampa de
frenado se verá en el tramo transversal de la vía con pintura blanca reflejante, y por
último para contemplar esta señalización horizontal se ubicarán botones reflejantes
tanto en el trayecto de las rayas discontinuas como en la raya continua para una
mejor guía más que todo en el horario nocturno.
57
Ilustración # 23. Señalización horizontal de la raya continúa con los botones reflejantes de la vía.
(FUENTE: YouTube)
También se contará con una señalización vertical para rampas de frenado
una de las señalizaciones será la SR-22 que significa no estacionar, se ubicará
durante el trayecto de los 500m antes del acceso de la rampa con una separación
máxima entre SR-22 de 150m, la siguiente se instalará en el inicio de la rampa de
frenado y otra en el lecho de frenado en las siguientes ilustraciones se verá
reflejada.
Ilustración # 24. Señalización vertical del SR-22 (FUENTE: Norma Mexicana. Proyecto de carreteras)
58
Otro tipo de señalización vertical serán las SID las cuales se colocará al
inicio de la pendiente de la vía, en forma de bandera elevadas complementadas con
dos señales informativas debido a que estamos en una autopista que cuenta con
más de dos carriles. También se ubicarán a 700m de la entrada de la rampa y una
última a 400m de la entrada de la misma indicando al vehículo fuera de control que
carril tomar este tipo de señalización es la siguiente:
Ilustración # 25. Señalización vertical del SID (FUENTE: Norma Mexicana. Proyecto de carreteras)
Luego nos encontraremos con una señalización tipo SIR la cual serán 4
señalizaciones la primera dirá (PRUEBE SUS FRENOS) se ubicará en el inicio de la
pendiente de la vía debe de ser color blanco reflejante estipulado por la norma, la
siguiente señalización se debe ubicar a no más de 100m del inicio de la pendiente la
cual dirá (VEHICULOS SIN FRENOS SIGA LA RAYA ROJA) será de color amarillo
reflejante. Y por último ubicaremos dos señalizaciones que indicarán (CEDA EL
PASO A VEHICULOS SIN FRENOS), una estará a 650m de la entrada de la rampa
y la otra a 200m antes del inicio de la rampa y serán de color blanco reflejante. A
continuación se presentarán las señalizaciones antes mencionadas:
Ilustración # 26. Señalización vertical del SIR (FUENTE: Norma Mexicana. Proyecto de carreteras)
59
Y por último se instalarán señales SIG y OD, la señal SIG se ubicará a 500m
antes del inicio de la rampa donde la raya continua cambia de carril y otra a no
menos 1000m se pueden colocar a la altura de la señal SID mencionada
anteriormente o a un costado de la vialidad. La señal OD se encontrará en los
bordes de lecho de frenado contendrán rayas canalizadoras en la entrada de la
rampa pueden ser de PVC o material flexible que pueda estar a la intemperie, y se
encontrarán a una separación de 5 a 10m entre sí a continuación se enseñarán
estos dos tipos de señalización:
Ilustración # 27. Señalización vertical del OD (FUENTE: Norma Mexicana. Proyecto de carreteras)
Ilustración # 28. Señalización vertical del OD (FUENTE: YouTube)
60
Ilustración # 29. Señalización vertical del SIG
(FUENTE: Norma Mexicana. Proyecto de carreteras)
A continuación se demostrará por medio de una captura de google maps y
una edición de AutoCad como irían posicionada cada una de las señalizaciones y en
qué lugares irían exceptuando la señalización OD que se ve en la imagen del
diseño de la rampa:
Ilustración # 30. Vista elevada N°1 3D (FUENTE: Propia)
61
Ilustración # 31. Vista elevada N°2 3D
(FUENTE: Propia)
La ilustración # 31 y # 32 dan a reflejar los cálculos que se obtuvieron en el
rediseño de la rampa, como a su vez algunos tipos de señalizaciones que se aplican
al modelo.
Ilustración # 32. Vista frontal 3D (FUENTE: Propia)
62
Ilustración # 33. Vista cercana 3D (FUENTE: Propia)
En la ilustración # 33 se observan los cilindros de color negro con una cúpula
roja representan la señalización vertical OD, el cilindro amarillo son los anclajes
ubicado a una distancia especificada anteriormente.
63
Ilustración # 34. Señalización en la vialidad (FUENTE: Propia)
La ilustración # 34 se demuestra la ubicación de cada una de los tipos de
señalizaciones y en que parte del tramo de la vialidad se deben de ubicar.
64
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES, APORTE SOCIAL Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
La siguiente investigación se enfocó en el rediseño del acceso de la rampa
de frenado en la autopista Regional del Centro en el tramo de Tazón a la altura del
CORE Nº5 en Caracas los objetivos planteados fueron ejecutados completamente
por lo tanto se puede concluir:
El desarrollo de la propuesta de señalización que se da es conveniente para
un apoyo al conductor, debido a que en los momentos de la pérdida de control del
vehículo los mismos entran en pánico y con esta señalización se ayuda a controlar
esta situación. De tal manera que no ocasione ningún accidente antes del uso de la
rampa.
Con el nuevo diseño de la rampa se da una mayor confianza a los usuarios
de la misma. Ya que esta contará con un sistema actualizado que no se ha utilizado
antes en el país, salvaguardado la vida de las personas al momento del uso y no
sirviendo como rampa de impulso, esto fue gracias al análisis que se pudo realizar
por medio de la planilla de inspección, y reforzándonos en las especificaciones
dadas por la Norma para el proyecto de señalamiento y dispositivos de seguridad en
carreteras y vialidades urbanas. Que fue actualización en el año 2013.
Esto nos da un margen de seguridad mucho mayor que con la que se había
diseñado anteriormente esta rampa, en cuanto a la eficiencia de la rampa se verá
ejecutando el mantenimiento correspondiente y que los ciudadanos sean
responsables con los límites de velocidad y cargas estipulados en esta vialidad que
es de 80km/h, pero de igual manera conociendo la costumbre de los conductores se
integro a esta rampa un montículo de material granular para un efecto de frenado
mayor.
65
Las nuevas dimensiones de la rampa se encuentran sustentadas por la
norma mencionada anteriormente, pero debido a que la longitud es dos veces
mayor que la actual nos veremos en la posición de hacer modificaciones en el
terreno realizando excavación y relleno para conformación de talud para poder
obtener la rasante y sección transversal para la construcción de este rediseño.
5.2 Aporte social
Gracias al rediseño de esta rampa de frenado, los usuarios que
circulan por esta autopista tendrán un sistema de seguridad que les proveerá
mayor confianza al circular por el tramo de estudio.
Principalmente los vehículos de carga y vehículos de transporte
público, se ven afectados por las fallas en el sistema de frenos, por lo que
esta rampa tendrá un gran impacto a nivel social, ya que la misma
actualmente no posee las dimensiones adecuadas para detener un vehículo,
y esta ha servido como rampa de impulso en lugar de disipador de energía
para así evitar accidentes con pérdidas humanas y materiales como ha
ocurrido anteriormente.
De igual forma, la propuesta de señalización no solo influye a los
usuarios de la rampa, sino también a los usuarios que circulen alrededor de
un vehículo que necesite ingresar a la rampa. Estas señalizaciones les
informarán a estos usuarios acerca de las precauciones que deben tener
para evitar colisiones con el vehículo que vaya a ingresar a la rampa.
66
5.3 Recomendaciones
Debido a los cálculos y estudio del lugar donde se encontrara ubicada esta
rampa se proponen las siguientes recomendaciones:
Realizar un estudio de suelo al terreno donde se conformará esta rampa.
Verificar el material de relleno si será de préstamo o recolectado en sitio para una
buena conformación del talud que se encontrara al final de la rampa con el fin de
obtener la pendiente requerida.
Colocar módulos de transito que restrinjan el exceso de velocidad como también el
exceso de carga
Integrar una comisión o encargar a un ente del estado o privado que lleve las
estadísticas del uso de la rampa.
Realizar el mantenimiento regularmente y cada vez del uso de la rampa.
No permitir vehículos que se estacionen en el ingreso de la rampa ni 300m antes del
ingreso de la misma.
Reforzar el alumbrado de la vialidad y la reparación de los huecos formados en la
vía.
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Referencias bibliográficas
Textos
Jacob Carciente (1965). Carreteras estudio y proyecto. Venezuela: Editorial Vega.
Fidias G. (2006). El Proyecto de Investigación. Introducción a la metodología
científica quitan edición. Venezuela: Editorial Episteme
Trabajos de grados, ascenso y similares
Manuel Silva Santisteban (2008). Rampas de Escape Como Sistema de Frenado.
Página Web principal: https://es.scribd.com/, [EN LINEA] Disponible
en:https://es.scribd.com/doc/111412524/Rampas-de-Escape-Como-Sistema-de-
Frenado[Consulta Marzo, 2015]
Ing. Horacio P. Mac Donnell (2009). Calculo de desagües pluviales. Página Web
principal http://es.slideshare.net/ [EN LINEA] Disponible en:
http://es.slideshare.net/fenix15/calculo-de-desagues-pluviales-5057465 [Consulta
Febrero, 2016]
Luciagonpa3693 (2011). Pavimentos rígidos. Página Web principal:
https://es.scribd.com/, [EN LINEA] Disponible en:
https://es.scribd.com/doc/57943562/pavimento-rigido [Consulta Abril, 2015]
Denis Henry Villarroel (2012). Perfil de tesis. Modulo: metodología de la
investigación. Delimitación temática, espacial y temporal. Página Web principal: http,
[EN LINEA] Disponible en:
http://adecuacionmansustox.blogspot.com/2012/03/delimitacion-tematica-espacial-
y.html [Consulta Febrero, 2015]
68
Maricela Loja (2012). Estudio hidrológico, diseño del alcantarillado pluvial y
corrección hidrológica de las quebradas que atraviesan la cabecera parroquial de
Pachicutza, Canton Elpanui. Página Web principal: https://es.scribd.com [EN
LINEA] Disponible en: https://es.scribd.com/doc/86589034/Estudio-hidrologico-
diseno-del-alcantarillado-pluvial-y-correccion-hidrologica-de-quebradas [Consulta
Marzo, 2016]
Simón Palacios (2012). Propuesta de rampa de frenado para la autopista Gran
Mariscal de Ayacucho. Página Web principal: http://m.monografias.com/, [EN LINEA]
Disponible en: http://m.monografias.com/trabajos91/critwrios-colocacion-rampa-
frenado/critwrios-colocacion-rampa-frenado.shtml[Consulta Febrero, 2015]
Fuentes electrónicas en línea
Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC) - Normas Para El Proyecto de
Carreteras (1997). Página Web principal: https://es.scribd.com, [EN LINEA]
Disponible en:https://es.scribd.com/doc/93578879/MTC-Normas-Para-El-Proyecto-
de-Carreteras-1997[Consulta Septiembre, 2015]
Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres A.C.Innovación y
capacitación para mejorar las vías terrestres (2009). Página Web principal:
http://www.institutoivia.com/, [EN LINEA] Disponible
en:http://www.institutoivia.com/cisevponencias/intervenciones_infraestructura/Emilio
_Mayoral.pdf [Consulta Septiembre, 2015]
Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías terrestres, A.C. (2009). Rampas de
frenado en carreteras. Página Web principal: http://www.amivtac.org/ , [EN LINEA]
Disponible en:http://www.amivtac.org/esp/1/rampas-de-frenado-en-
carreteras/algunos-principios [Consulta Octubre, 2015]
Sin autor (2010). Conceptos básicos de Metodología de la Investigación. La
metodología y planteamiento del problema. Página Web principal:
69
http://metodologia02.blogspot.com/?m=0, [EN LINEA] Disponible en:
http://metodologia02.blogspot.com/?m=1 [Consulta Febrero, 2015]
Dr. Miguel Pineda (2010). Conceptualización de la investigación según el Esquema
Alternativo de Investigación. Página Web principal: http://ias.blogcindario.com[EN
LINEA] Disponible en: http://ias.blogcindario.com/2010/09/00025-conceptualizacion-
de-la-investigacion-segun-el-esquema-alternativo-de-investigacion.html[Consulta
Noviembre, 2015]
Edgar Méndez (2011). Evaluación por competencia de marketing político.
Delimitación temática, espacial y temporal. Página Web
principal:http://marketingpoliticoygobernabilidad.blogspot.com/?m=1, [ENLINEA]
Disponibleen:http://marketingpoliticoygobernabilidad.blogspot.com/2011/09/vi-
delimitacion-tematica-espacial-y.html?m=1 [Consulta Febrero, 2015]
Norma para el proyecto de carreteras. Proyecto de señalamiento y dispositivos de
seguridad en carreteras y vialidades urbanas. Proyecto de dispositivos de
seguridad, Capitulo Rampas para frenado de emergencia. (2013). Página Web
principal: http://normas.imt.mx, [EN LINEA] Disponible en:
http://normas.imt.mx/normativa/N-PRY-CAR-10-04-007-13.pdf [Consulta Noviembre,
2015]