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• paula velasquez

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CARATULA

1. INTRODUCCIÓN

1.1 MARCO TEÓRICO

Las condiciones prevalecientes del sitio en donde se construye una rampa principal

en casos extremos

pueden

determinar

el diseño de un

alineamiento vertical con tangentes de pendientes descendentes continuas y prolongadas. La combinación de estas condiciones con fallas mecánicas de los vehículos, principalmente en sus sistemas de frenos, puede propiciar la ocurrencia de accidentes fatales.

Para

evitar

en

lo

posible

tales

accidentes puede recurrirse al diseño de las rampas de emergencia para frenado, también conocidas como rampas de escape o simplemente rampas de emergencia.

Algunas

investigaciones

aportaban

datos

sobre

el uso,

como

las

características y la velocidad de los vehículos que ingresaban a una rampa y la velocidad a la que viajaban antes de ser detenidos. A partir de esa información se construyeron fórmulas para determinar la longitud de las rampas en función de la velocidad de ingreso de los vehículos, la inclinación de éstas y la resistencia de rodado de su superficie.

Las fuerzas que actúan en cada volquete, tal como se muestra en la Figura 1, y que afectan la velocidad de éstos incluyen el motor, frenos y la sumatoria de fuerzas que actúan directamente sobre el móvil. La fuerza del motor y de los frenos pueden ser ignoradas en el diseño de las rampas, puesto que éstas deberán ser diseñadas considerando el caso más desfavorable, el cual es que los vehículos estén completamente fuera de control

y

que

los

frenos

estén

descompuestos.

FIGURA 1: Fuerzas que actúan sobre un volquete

Ahora bien, la sumatoria de fuerzas que actúa sobre el vehículo es: La inercia (Fi), el aire (Fa), la resistencia al rodado (Fr) y la pendiente (∀) La inercia puede ser definida como una fuerza que se resiste al movimiento del vehículo o lo mantiene, a menos que sobre el vehículo actúe

una

fuerza

externa.

La inercia podría ser superada

por un

incremento o una disminución de la velocidad del vehículo. La resistencia al rodado y la gradiente pueden romper la inercia de un vehículo. La resistencia al rodado es la resistencia al movimiento generado por el área de contacto entre los neumáticos de los vehículos y la superficie de la carpeta de rodado y es aplicable solamente cuando el vehículo está en movimiento. Su influencia depende principalmente del tipo de superficie en la que el móvil se desplace. La 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. La resistencia del aire es una fuerza negativa y que retarda el movimiento al estar ésta en contacto con muchas superficies del vehículo. El aire causa una significativa resistencia para velocidades por encima de los 80 Km/h y es despreciable bajo los 30 Km./h. Generalmente, el efecto de la resistencia del aire ha sido despreciable en la determinación de las

longitudes de las rampas de escape, debido a que introduce un pequeño factor de seguridad en su diseño.

1.2 RAMPAS DE ESCAPE

Las rampas de escape tienen un buen potencial para interceptar y detener a volquetes fuera de control, sin embargo el costo de construcción y mantenimiento

de estas rampas

de escape podría ser muy altos

dependiendo de las condiciones topográficas, los costos más altos en los que se incurren son atribuidos principalmente a su preparación en el corte o relleno de material y los materiales para la superficie. Las rampas de escape generalmente tiene tres áreas básicas en su diseño y construcción: área de acceso, de desaceleración y de frenado.

Es como una vía auxiliar conectada a la rampa principal, especialmente acondicionada para disipar la energía cinética de los vehículos que queden fuera de control por fallas mecánicas o eléctricas, principalmente en sus sistemas de frenos, desacelerándolos en forma controlada y segura, mediante el uso de materiales granulares sueltos y aprovechando, en su caso, la acción de la gravedad.

Las rampas de escape, son construidos normalmente paralelos y adyacentes a las rampas principales. Este tipo de rampas utiliza material granular suelto, de manera que se aumente la resistencia al rodado para la detención total de los volquetes. Estas medidas de seguridad, llamadas indistintamente “rampas de frenado”, “lechos de frenado”

o “cuna

de

grava”, entre otros, se presentan como rampas de escape para aquellos conductores que, con buen criterio, optan por su utilización antes de seguir circulando

sin

tener

el

debido

control

sobre

el

vehículo.

1.2.1 TIPOS DE RAMPAS DE ESCAPE

A) RAMPAS CON MONTÍCULO

Son las que tienen una cama de frenado formada por un montículo de material granular suelto y seco con pendiente ascendente y espesor creciente, que funciona como disipador de energía para disminuir y detener la carrera de los vehículos sin frenos por la resistencia a la rodadura de las llantas, la acción de la gravedad por la pendiente longitudinal ascendente del montículo y eventualmente por la fricción entre el material granular y algunas partes del vehículo. Solo se debe utilizar este tipo de rampas cuando se tengan limitaciones de espacio y su conveniencia esté sustentada con el análisis correspondiente.

FIGURA 2: Rampa con Montículo

B) RAMPAS DESCENDENTES Estas rampas tienen una cama de frenado de espesor uniforme con pendiente longitudinal descendente. La acción de detención se limita al aumento de la resistencia a la rodadura, y debido a que la acción de la gravedad tiene un efecto acelerador, estas rampas suelen ser las de mayor longitud dependiendo de la magnitud de su pendiente descendente, de las características del material granular y de la velocidad del vehículo de diseño.

FIGURA 3: Rampa Descendente

C) RAMPAS HORIZONTALES Estas rampas tienen cama de frenado horizontal de espesor uniforme, sin pendiente longitudinal. La detención se limita al aumento de la resistencia a la rodadura. Como el efecto de la gravedad en la detención es nulo, estas rampas suelen ser largas dependiendo de las características del material granular y de la velocidad del vehículo de diseño.

FIGURA 4: Rampa Horizontal 5

D) RAMPAS ASCENDENTES Las que tienen una cama de frenado con espesor uniforme y pendiente longitudinal

ascendente.

Como

en la detención

se aprovecha la

resistencia a la rodadura y la acción de la gravedad por la pendiente longitudinal ascendente, estas rampas suelen ser menos largas que las rampas descendentes y horizontales.

FIGURA 5: Rampa Ascendente

1.2.2 CRITERIOS DE DISEÑO

Para la elaboración de una rampa de emergencia para frenado se requiere camino

la información

detallada

del proyecto

geométrico

del

principal en el tramo donde se ubicará la rampa, el

correspondiente estudio topográfico y con el estudio geotécnico del área donde se alojará la rampa o, en su defecto, del tramo de la rampa más próxima a dicha área.

La construcción de una rampa de emergencia para frenado sólo debe considerarse bajo dos circunstancias, no necesariamente excluyentes entre sí. La primera es que exista una alta probabilidad de que, por efecto de un alineamiento vertical continuamente descendente, los vehículos puedan acelerarse a velocidades francamente mayores que las toleradas

por el alineamiento horizontal o hasta ciento cuarenta (140) kilómetros por hora y que el diez (10) por ciento de los vehículos muestren signos de sobrecalentamiento en el sistema de frenos perceptible por el humo o el olor o que su temperatura estimada alcance los doscientos sesenta (260) grados Celsius. La segunda circunstancia que justifica la construcción de una rampa de emergencia para frenado es la ocurrencia anual de un posible accidente fatal causado por vehículos sin frenos o la ocurrencia potencial de accidentes catastróficos, como los que pueden producirse en el

continuo

trabajo

de

la

operación

minera.

Por

ejemplo:

El

descarrilamiento de los volquetes. Nunca debe olvidarse que el diseño de las rampas está orientado a salvar vidas y que la persona que conduce un vehículo, que está completamente fuera de control, no se encuentra en condiciones de tomar decisiones o realizar acciones complejas.

FIGURA 6: Volquete descarrilándose

Es por esto que al diseñar la rampa de escape, incluyendo su señalización, se debe generar las condiciones necesarias para que el conductor de un vehículo con averías conozca de la existencia de la rampa, entienda las maniobras que debe realizar y sienta la confianza

suficiente de ingresar a ésta en forma segura y no continuar por la vía principal. Las condiciones mínimas que se deben cumplir en el diseño de una rampa de escape son: contar con un acceso amplio, tener una buena visibilidad de toda la rampa la mayor cantidad de tiempo posible (si el conductor percibe discontinuidades, aunque éstas no existan, no entrará en ésta), tener una longitud suficiente, colocar los materiales adecuados y contar con un mantenimiento adecuado. Otro elemento que favorece la seguridad de las rampas de escape es la iluminación nocturna.

A) UBICACIÓN No es tarea sencilla llegar a determinar cuál es el mejor emplazamiento para una rampa de escape. Sin embargo, un factor determinante es la tasa de accidentes ocurridos hasta el momento en todos los caminos por los vehículos fuera de control. Otros factores determinantes lo constituyen: el concepto de “frenos humeantes”, hecho que se registra con la constante utilización de los frenos, el cual requiere de un análisis visual de la ruta; el volumen del tránsito en general, de vehículos pesados; la presencia de curvas, etc. No existe un único criterio para garantizar una buena ubicación; a veces se decide en función del riesgo potencial que existe para los demás, etc. Sin embargo, los datos estadísticos sobre accidentes, los conocimientos en ingeniería y, el estudio de las características topográficas de una carretera, son puntos en los que todos coinciden a la hora de consensuar criterios al respecto. En algunas carreteras de EE.UU., se llegó a las siguientes conclusiones, que pueden servir de guía para proyectar las rampas de escape:

•

Debería ser ubicada en un punto de la pendiente que permita interceptar la mayor cantidad de vehículos fuera de control.

•

Deberían ser construidas antes de las curvas que no puedan ser enfrentadas en forma segura por un vehículo fuera de control.

•

Deberán estar ubicadas al costado derecho y/o izquierdo (dependiendo del sentido de transito de los vehículos) de la rampa principal y en una alineación tangente a ésta, de manera que los vehículos que ingresen lo hagan de una forma segura, ya que una vez dentro de la rampa se pierde la maniobrabilidad.

•

Deben estar ubicadas en lugares donde se tenga una visibilidad adecuada, tanto para el conductor del vehículo fuera de control como para los conductores de los vehículos que se desplazan en sentido contrario.

A.1) OTRAS CONSIDERACIONES EN LA UBICACIÓN

El diseño de las rampas de emergencia para frenado se debe hacer de forma tal que se generen las condiciones necesarias para que los conductores

de vehículos fuera de control conozcan su existencia,

entiendan las maniobras que deban realizar, sientan la confianza suficiente para ingresar a las rampas en forma segura y no continúen por la ruta principal, tomando en cuenta que:

Las rampas deben ser claramente visibles para evitar la percepción de discontinuidades que desalienten la entrada a las mismas.

El acceso a la rampa debe ser amplio y suficiente para alojar la cama de frenado. El ángulo de entrada a cada rampa respecto al eje de la rampa principal, debe ser de cinco (5) grados como máximo, con el fin de asegurar la estabilidad del vehículo durante la maniobra de ingreso a la rampa y su

alineamiento horizontal debe ser recto, de manera que los volquetes que ingresen lo hagan de una forma segura.

La longitud de la rampa de frenado (LL) de cada rampa se debe determinar como se indica en el inciso anterior, de forma que sea suficiente para disipar la energía cinética del camión que utilice la rampa.

Cada rampa debe contar con un adecuado sistema

de

drenaje

las

y

subdrenaje

que

evite

el

deterioro

de

características del material que forme la rampa de frenado.

Las rampas se deben iluminar para facilitar su uso en condiciones de conducción nocturna. B) AREA DE INGRESO

El ingreso desde la rampa principal, es un factor importante en el diseño de la rampa de escape, el cual debería tener un ancho de acuerdo a la velocidad máxima que adquiera un volquete y de la pendiente de la rampa principal; además debemos incluir en los accesos a las curvas verticales en transición, desarrollo de curvas horizontales (incluyendo peraltes)

y la

longitud. En la siguiente tabla se presenta la relación entre el peralte y la velocidad de ingreso que debería tener como máximo el volquete al ingresar

a

la

rampa

de

escape:

TABLA 01: Relación entre el peralte y la velocidad de ingreso del volquete Velocidad de ingreso a la rampa de escape (Km/hr)

60

70

80

90

100

Pendiente de la

Pendiente de

Radio

Vía (%)

Transición

(m)

6

23.1%

125

8

26.8%

110

10

28.7%

105

6

19.4%

170

8

19.4%

165

10

21.3%

150

6

14.0%

215

8

14.0%

215

10

15.8%

190

6

10.5%

295

8

12.3%

260

10

12.3%

250

6

08.7%

385

8

10.5%

315

10

10.5%

315

VELOCIDAD MAXIMA PERMISIBLE

Es la velocidad máxima en la cual el conductor puede mantener control (la dirección) de un camión es llamada "La velocidad permisible máxima del vehículo". Una velocidad máxima debe ser identificada como la recomendable para el ingreso en las rampas de escape. Sin embargo, la última velocidad en la cual un conductor todavía puede mantener la estabilidad y la guía de su camión varía según

la condición de diseño de la rampa y la

experiencia de operador. La velocidad a aceptar como un criterio orientador para el espaciamiento de rampas de escape puede ser

determinada directamente de acuerdo a las condiciones de operación en la mina.

La velocidad máxima de ingreso a una rampa de emergencia para frenado puede determinarse mediante la siguiente expresión, con un límite máximo de ciento cuarenta (140) kilómetros por hora:

Donde:

Ve = Velocidad de entrada a la rampa, en kilómetros por hora. Vp = Velocidad de operación medida o estimada de la carretera, en el sitio donde inicie el tramo con pendientes descendentes continuas o en el sitio de entrada a una rampa cuando se proyecte otra subsecuente, en kilómetros por hora. n = Número de subtramos con pendientes descendentes diferentes, que integran el tramo para el que se proyecta la rampa, (adimensional). Lpi = Longitud del subtramo i con pendiente descendente Pi, en

metros.

R = Resistencia a la rodadura de la superficie del pavimento, 0,010 cuando la carpeta sea de concreto hidráulico ó 0,012 cuando

sea

asfáltica,

(adimensional,

expresada

en

términos de pendiente equivalente). Pi = Pendiente descendente (negativa) del subtramo y de longitud Lpi, en metro/metro, (adimensional).

Otro importante elemento del diseño es el ancho de la rampa de escape, la rampa debe tener un ancho lo suficientemente operativo como para que un camión pueda ingresar sin mucho esfuerzo, a continuación se muestran anchos recomendados de acuerdo los pesos de los volquetes:

TABLA 2: Relación entre el peso y ancho del volquete

PESO DEL CAMIÓN

ANCHO CAMION

(LIBRAS)

(PIES)

< 100,000

15

100,000 a 200,000

18

>200,000 a 400,000

22

>400,000

29

El ancho de las rampas de escape debería ser adecuado para permitir el ingreso a más de un volquete, ya que es poco común que dos o más volquetes necesiten utilizar la rampa a la vez. El ancho óptimo debería estar entre los 10,0 y 12,0 m, lo que permitiría acomodar dos o más camiones de pequeña dimensión fuera de control, ya que el primero normalmente ocuparía el centro de la rampa de escape, quedando para el segundo vehículo la posibilidad de ubicarse a algunos de los costados.

C) AREA DE DESACELERACION

La mayor contribución de la rampa de escape es la desaceleración del volquete fuera de control por medio de una contra pendiente, si tenemos un mayor control de la pendiente, menor será la longitud requerida de la rampa de escape, en la tabla que se mostrará a continuación detalla las longitudes, la velocidad de ingreso y la pendiente de la rampa de escape.

TABLA 3: Longitud de la Rampa de Escape (Pies)

Velocidad con que ingresa el camión a la rampa de

Pendiente de la rampa, en %

escape (mph) 15(mph)

25(mph)

35(mph)

45(mph)

55(mph)

20

19

53

103

170

253

15

22

60

117

194

289

10

25

70

137

225

337

5

30

84

164

271

405

utilizada

para

La

fórmula

determinar

la

distancia

de

desaceleración, fue la siguiente:

(1)…………..

S = Donde:

v² 2 g (sin θ + b )2

S = Distancia requerida para la desaceleración desde su velocidad de ingreso hasta su detención total, en pies. V = Velocidad de ingreso a la rampa de escape, en pies por segundo. g = 32.2 fps 2 Θ = Ángulo de descenso o ascenso, en grados. b = Coeficiente de resistencia a la rodadura, adimensional.

Es importante denotar que el coeficiente de resistencia a la rodadura utilizado para el cálculo de distancias es 0.2, este valor de resistencia es en base a un superficie de material no consolidado como arena o tierra suelta, las rampas de escape no deberían ser la continuación de las rampas principales y son mas eficientes cuando su resistencia a la rodadura son mas elevadas.

Otra forma de calcular la longitud de la rampa de escape es la siguiente:

LONGITUD DE LA RAMPA

Para la determinación de la longitud de las rampa de escape requerida por un volquete fuera de control para detener su marcha, se puede aplicar la ecuación entregada en el documento de la AASHTO “A Policy on Geometric Design of Highways and Streets” (1994), donde se consideran la resistencia al rodado y la pendiente.

(2)…………..

V2 L= 254x(R ± G)

Donde:

L = Distancia de parada (m) V = Velocidad de entrada (km/hr) G = Pendiente de la rampa dividida por 100 R = Resistencia al rodado del material de la rampa, expresado como un equivalente por 100.

de la pendiente, dividido

D) RESISTENCIA A LA RODADURA

La resistencia al rodado de acuerdo a los diferentes tipos de materiales, expresado como un equivalente de la pendiente, queda expresado en el siguiente cuadro:

TABLA 4: Resistencia al Rodado & Grado Equivalente

Material Superficial de la rampa Concreto con Cemento

Resistencia al rodado (Kg/1000

Grado Equivalente (%)

Kg) 10

1,0

Concreto Asfáltico

12

1,2

Grava compactada

15

1,5

Tierra arenosa suelta

37

3,7

50

5,0

Grava suelta

100

10,0

Arena

150

15,0

250

25,0

Portland

Agregado molido suelto

Gravilla de tamaño uniforme

Fuente: A Policy on Geometric Design of Higways and Streets (AASTHO, 1994) Entonces, por ejemplo, si se asume que las condiciones topográficas en un sector seleccionado para diseñar una rampa de escape, imponen una gradiente de un 10 %, lo que implica el valor para la ecuación G = + 0,10.

Si la rampa de frenado se construirá con grava suelta, de acuerdo al cuadro anterior el valor de R = 0,10, y la velocidad de entrada del camión es de 140 Km/h, para este caso la rampa de escape deberá tener una longitud mínima de 385.83 m. Cuando la pendiente varía dentro de la rampa de frenado, la velocidad final al término de la primera pendiente puede ser calculada y utilizada como la velocidad inicial en la segunda pendiente y así sucesivamente. Utilizando la siguiente fórmula:

(3)……………

La velocidad del volquete es determinada en cada cambio de pendiente del runaway, hasta una longitud suficiente para detener al volquete fuera de control. En situaciones en que las condiciones topográficas no permitan la construcción de las longitudes deseadas para las rampas, se pueden utilizar montículos u otros elementos de contención, como disipadores de energía, para reducir las distancias de detención. En estos casos se debe utilizar con prudencia este tipo de atenuadores para asegurar que la seguridad de los ocupantes de un vehículo pesado sea aumentada y no puesta en peligro. Los montículos, en lo posible, deberán ser del mismo material con el que fue construido el lecho de frenado y ubicados en un punto del lecho en el cual el impacto que se produzca sea a una velocidad menor que 40 Km/h. Además deberán tener una altura de 0,70 m y un ancho de 3,0 m, con un talud 2:1.

E) AREA DE PARADA

Luego que el volquete se detiene lentamente debido a la pendiente de la longitud de desaceleración y a la alta resistencia a la rodadura de la rampa, se hace necesario detener el camión sin esfuerzo alguno en la rampa de escape, aproximadamente en las ¾ partes iniciales de la rampa se toman todas las medidas o previsiones para empezar a detener el camión. Las técnicas de parada o detención incluyen lo siguiente:

Un nivel adecuado de la sección de la rampa de escape en la parte final. Una berma divisoria, construida sobre la rampa de escape es una de las más eficientes alternativas para detener el camión, las bermas divisorias son bien apropiadas para su uso en conjunto con las rampas de escape. Después que el camión ha reducido su velocidad en la rampa de escape, la grava o arena origina que las ruedas del camión queden retenidas, por lo tanto estos materiales le impiden al volquete ir más allá de lo calculado, esto será muy efectivo si se realiza el mantenimiento adecuado de la rampa de escape. La opción de excavar trincheras o colocar montículos de arena en las rampas de escape, retrasa el movimiento del camión. Estos

montículos

o

baches

deben

ser

completamente

compactados para asegurar la integridad del camión. La dirección manual, es prácticamente imposible hacer algo cuando el camión esta fuera de control y no encuentra un área de parada, cuando el camión comienza a detenerse el operador debería estar entrenado para que de alguna manera active la transmisión en posición de parqueo, el freno de emergencia o active la velocidad de transmisión mas baja del equipo y gire las ruedas lejos de las berma de la rampa de escape.

Las siguientes figuras representan vistas típicas en planta, de perfil y secciones de las rampas de escape: Hacia

Vía

Hacia abajo

FIGURA 7: Vista en planta de la rampa de escape

FIGURA 8: Vista en perfil de la rampa de escape

E MATERIALES DEL TERRENO

2 FIGURA 9: Sección Transversal de la rampa de escape

F) TIPOS DE MATERIALES DE TERRENO Los materiales a ser utilizados en la superficie de las rampas de escape deben ser limpios, no deben ser fáciles de compactar y deben tener un alto coeficiente de resistencia al rodado.

Cuando se utilizan áridos, éstos deben estar compuestos de elementos redondeados, predominantemente de un mismo tamaño y lo más limpio posible de partículas y contaminación. El uso de un tipo de material grande y de tamaño regular minimizará los problemas derivados de la retención de humedad y congelamiento, así como también minimizará el mantenimiento requerido.

El material utilizado con mayor frecuencia es la gravilla de tamaño uniforme, suave, redondeada y no comprimida, cuyo tamaño ideal debe estar comprendido dentro del rango 1/4 ” a 1 1/2” y con un promedio de las mismas entre 1/2 y 3/4”. No obstante lo anterior, también puede utilizarse grava suelta y arena.

1.3 MANTENIMIENTO DE LA RAMPA DE ESCAPE

Los trabajos de mantenimiento son esenciales para el funcionamiento adecuado de las rampas de escape. El mantenimiento requiere de un equipo adecuado, que asegure que la rampa esté de vuelta en funcionamiento en un período mínimo de tiempo.

Es por esto que el uso de herramientas manuales no es aceptado. Con esto también se asegura que los trabajadores abocados a esta tarea no estén expuestos a la posibilidad que un vehículo fuera de control necesite utilizar

la

rampa.

Para evitar su compactación, las rampas deberían ser primero ripiadas y niveladas con las pendientes determinadas; incluso si no han sido utilizadas. Luego de cada uso, el material deberá ser soltado y ripiado si fuera necesario. Además, debería ser limpiado de contaminantes y soltado periódicamente para mantener las características de contención del material del lecho y para mantener el buen drenaje del mismo.

El drenaje es un factor fundamental en la vida útil de las rampas de escape, por dos razones. La primera es que el congelamiento anula la eficacia del lecho en climas fríos, y segundo, el drenaje inadecuado puede llevar a la acumulación de partículas que llenen los huecos, compacte los áridos y finalmente reduzca el rendimiento de las rampas. Para el caso de las rampas de escape de Lagunas Norte el diseño de los drenajes esta representado en cada rampa diseñada. Experiencias internacionales han demostrado que la falta de drenaje podría llevar a la inutilización de las rampas de escape y, por lo tanto, recomiendan algunas medidas para evitar que esto suceda. Una de las medidas básicas consiste en diseñar la rampa con una pendiente en la base para interceptar y drenar las aguas que entren al lecho, sumado a sistemas de sub drenes transversales. ESPACIAMIENTO DE RAMPAS DE ESCAPE La consideración primaria del diseño para la protección de un camión fuera de control es el espaciamiento requerido en las rampas de escape. Si ocurriera alguna situación de falla del sistema de frenado de un camión, el conductor debe encontrar una provisión de seguridad antes de que su camión choque o vuelque y que le permita hacer maniobras de control.

En la siguiente tabla (Tabla 5) se muestra que las distancias entre las rampas de seguridad están en función

a las máximas velocidades

permisibles o las velocidades finales del camión. Estas se aplican a cualquier tipo de rampa de escape emitiendo la distancia requerida en

pies para un camión y poder así evitar exceder la velocidad permisible del vehículo. TABLA 5: Distancia entre rampas de escape en función a la velocidad máxima permisible

DISTANCIA EN PIES, ENTRE RAMPAS DE ESCAPE CON UNA VELOCIDAD DE INICIO EN LA PERDIDA DEL SISTEMA DE FRENADO DE 20 MPH BAJADA

VELOCIDAD MAXIMA PERMISIBLE DEL VEHICULO O

EQUIVALENTE

VELOCIDAD TERMINAL DE ENTRADA PARA EL RUNAWAY

(%)

25

30

35

40

45

50

55

60

1

752

1671

2757

4010

5431

7018

8772 10694

3

251

557

919

1337

1811

2340

2924

3565

5

151

335

552

802

1086

1404

1755

2139

7

108

239

394

573

776

1003

1254

1528

9

84

186

307

446

604

780

975

1189

11

69

152

251

365

494

638

798

973

13

58

129

212

309

418

540

675

823

15

51

112

184

268

362

468

585

713

DISTANCIA EN PIES, ENTRE RAMPAS DE ESCAPE CON UNA VELOCIDAD DE INICIO EN LA PERDIDA DEL SISTEMA DE FRENADO DE 10 MPH BAJADA

VELOCIDAD MAXIMA PERMISIBLE DEL VEHICULO O

EQUIVALENTE

VELOCIDAD TERMINAL DE ENTRADA PARA EL RUNAWAY

(%)

15

20

25

30

35

40

45

50

1

418

1003

1755

2674

3760

5013

6433

8021

3

140

335

585

892

1254

1671

2145

2674

5

84

201

351

535

752

1003

1287

1604

7

60

144

251

382

537

716

919

1146

9

47

112

195

297

418

557

715

892

11

38

92

160

243

342

456

585

730

13

33

78

135

206

290

386

495

617

15

28

67

117

179

251

335

429

535

La fórmula empleada para procesar los datos de las tablas anteriores fue:

S =

∆

v

(4)…………

2 g (sin θ − b )

Donde:

S = distancia entre rampas de escape de acuerdo a la velocidad máxima permisible, en pies. ∆V = diferencia de velocidades entre la velocidad de viaje en la cual falla el sistema de frenado y la velocidad de ingreso a la rampa de escape, en pies por segundo. G = 9.81 m/s

2

Θ = ángulo de descenso, en grados b = coeficiente de resistencia al rodado con b= 0.035, el camión no debe sobrepasar los 100 km/h si llegara a ingresar a la rampa escape.

1.4 SEÑALAMIENTO

El diseño del señalamiento de una rampa de emergencia para frenado, debe comprender tanto el señalamiento horizontal como el señalamiento vertical, previo a la rampa. 1.4.1. SEÑALAMIENTO HORIZONTAL

El señalamiento horizontal de rampas de emergencia para frenado se debe hacer mediante marcas especiales pintadas o colocadas en el pavimento, tanto en tangentes como en curvas, denominadas Rayas para frenado de emergencia (M-14). En la entrada a la rampa y diferenciando claramente el arroyo vial de la carretera para evitar que los vehículos fuera de control continúen por él, se deben utilizar rayas canalizadoras (M-5), Señalamiento horizontal y vertical de carreteras y vialidades urbanas, como se muestra en la figura. Las marcas para frenado de emergencia son:

- Raya de emergencia para frenado discontinua (M-14.1)

Se utiliza para guiar a los vehículos que pudieran estar fuera de control, desde el sitio donde inicia la pendiente descendente continua y prolongada para la que se diseña la rampa, hasta mil (1.000) metros antes de su entrada, lugar donde los conductores han de tomar la decisión de entrar a ella. Se sitúa al centro del carril descendente de la carretera o si ésta es de dos o más carriles por sentido de circulación, al centro del carril de la extrema izquierda y consiste en segmentos de color rojo reflejante de cinco (5) metros de largo y veinte (20) centímetros de ancho, separados entre sí diez (10) metros, como se muestra en la figura 7. El color rojo debe estar dentro del área correspondiente, con los coeficientes mínimos de reflexión que en la misma se indican, pinturas para Señalamiento Horizontal, de la Normativa para la Infraestructura del Transporte, de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes.

- Raya de emergencia para frenado continua (M-14.2) Se utiliza para guiar en forma continua a los vehículos que estén fuera de control, desde el sitio donde concluya la raya de emergencia para frenado discontinua, a que se refiere el Subinciso anterior, hasta la orilla del arroyo vial donde inicie el acceso a la cama de frenado de la rampa. Se sitúan al centro del carril descendente de la carretera o si ésta es de dos o más carriles

por sentido de circulación, al centro del carril de la extrema izquierda y, si la rampa se ubica a la derecha del camino, en una tangente ubicada a no menos de quinientos (500) metros antes de la entrada a la rampa, esta raya continua se debe pasar suavemente de dicho carril al carril de extrema derecha, como se muestra en la figura 7. Consiste en una raya continua de color rojo reflejante y veinte (20) centímetros de ancho. El color rojo debe estar dentro del área correspondiente. -

Marca para indicar el acceso a una rampa de emergencia para frenado (M-14.3) Se utiliza para hacer franca la entrada a la cama de frenado a los conductores de los vehículos que estén fuera de control, entre el límite del arroyo vial que se abandona y el inicio de la cama de frenado. Consta de un tablero formado con rectángulos rojos y blancos reflejantes, inscritos en forma alternada, cada uno de tres (3) metros de largo en el sentido del eje longitudinal de la rampa por un (1) metro de ancho, como se muestra en la figura. El color rojo y el blanco deben de estar en el área correspondiente. 1.4.2 SEÑALAMIENTO VERTICAL El señalamiento vertical de rampas de emergencia para frenado se debe integrar mediante las señales restrictivas (SR), señales informativas de destino (SID), señales informativas de recomendación (SIR), señales de información general (SIG), señales informativas de servicios (SIS) y señales diversas (OD), excepto en lo que se refiere a los colores del fondo, de los caracteres, de las flechas y de los filetes de las señales especiales SID-9, SID-13, SID-15, SIR y SIG, que se muestran en la figura 8, en las que el fondo debe ser de color amarillo reflejante y negros los caracteres, las flechas y los filetes, considerando que sólo serán aplicables para el diseño del señalamiento vertical para rampas de emergencia para frenado. - Señales restrictivas (SR) Se deben instalar en la carretera las señales restrictivas SR-22 "Prohibido Estacionarse", como la mostrada en la figura 8, una en el acceso a la rampa de emergencia para frenado, otra en el inicio de la cama de frenado y en la carretera las necesarias hasta quinientos (500) metros antes del acceso a la

rampa de emergencia, con una separación máxima entre ellas de ciento cincuenta (150) metros. - Señales informativas de destino (SID) Se deben instalar en la carretera dos señales informativas de destino SID-9 o SID-13, como las mostradas en la figura 8, una decisiva a la entrada de la rampa para frenado de emergencia y otra previa a no menos de doscientos (200) metros de esa entrada. En carreteras de un carril por sentido de circulación, estas señales pueden ser bajas o elevadas en bandera, tomando en cuenta el volumen del tránsito y la velocidad de operación, mientras que en carreteras con dos o más carriles por sentido de circulación, siempre deben ser elevadas en bandera, complementadas con dos señales informativas de destino previas elevadas, en bandera (SID-13) o en puente (SID-15), como la mostrada en la misma figura 8, a no menos de cuatrocientos (400) y de setecientos (700) metros de la entrada a la rampa, respectivamente, que indiquen el carril que han de utilizar los vehículos fuera de control.

- Señales informativas de recomendación (SIR) Se deben

instalar en la carretera cuatro señales informativas de

recomendación SIR como las mostradas en la figura 8:

1. Una con la leyenda "VEHICULO SIN FRENOS ALERTE CON LUCES Y CLAXON", ubicada lo más próximo posible al sitio donde inicie la pendiente descendente continua y prolongada para la que se diseña la rampa para frenado de emergencia. 2. Otra con la leyenda "VEHICULO SIN FRENOS SIGA LA RAYA ROJA", ubicada a no menos de cien (100) metros de la señal que se indica en 6.7.2.3.1. 3. Dos con la leyenda "CEDA EL PASO A VEHICULO SIN FRENOS", ubicadas a no menos de seiscientos cincuenta (650) metros de la entrada a la rampa y de doscientos (200) metros del sitio donde inicie la pendiente de la carretera. En carreteras de un carril por sentido de circulación, esas señales deben ser bajas, mientras que en carreteras con dos o más carriles por sentido de circulación, pueden ser bajas o elevadas en puente, a criterio del proyectista, tomando en cuenta el volumen del tránsito y la velocidad de operación. Si se opta por señales bajas y la carretera es de cuerpos separados, se deben instalar dichas señales en ambos lados del arroyo vial. - Señales información general (SIG) Se debe instalar en la carretera una señal de información general SIG, como la mostrada en la figura 8, a no menos de quinientos (500) metros de la rampa de emergencia para frenado, preferentemente en el sitio donde la raya roja continua M-14.2, cambie del carril de alta velocidad al de baja y, en el caso de que el tramo con pendiente descendente de la carretera sea largo, se debe instalar otra señal igual, a cuando menos mil (1.000) metros de la primera. En carreteras de un carril por sentido de circulación, esas señales deben ser bajas, mientras que en carreteras con dos o más carriles por sentido de circulación, pueden ser bajas o elevadas en puente, a criterio del proyectista, tomando en cuenta el volumen del tránsito y la velocidad de operación. Si se opta por señales bajas y la carretera es de cuerpos separados, se deben instalar dichas señales en ambos lados del arroyo vial. -

Señal informativa de servicios (SIS)

A un lado del acceso a la rampa se debe instalar una señal informativa de servicios SIS-65 "Asistencia Telefónica en Vialidades" que indique el número telefónico donde se puede solicitar auxilio, complementada con un tablero adicional con el nombre de la carretera y el número de la ruta, la ubicación de la rampa en kilómetros más metros y las coordenadas geográficas (longitud y latitud) en grados con seis decimales, como se muestra en la figura 8. - Señales Diversas (OD) Se debe instalar un indicador de obstáculos OD-5, como el mostrado en la figura 8, en la zona neutral formada por las rayas canalizadoras en la entrada a la rampa de emergencia para frenado. También se deben colocar indicadores de alineamiento OD-6, con reflejante rojo, como el mostrado en la figura 8; de concreto hidráulico, de policloruro de vinilo (PVC) o de algún otro material flexible; inastillable y resistente a la intemperie, ubicados a cada veinte (20) metros en ambos lados de la cama de frenado, desde donde inicie la rampa hasta donde termine la cama, a excepción de las rampas tipo RE-1 en las que se colocarán estos indicadores hasta

donde

el

montículo

alcance

un

espesor

de

60

2 CONCLUSIONES •

Las rampas de escape son una solución práctica y efectiva como un sistema de frenado de emergencia ante la falla del sistema de frenado de los vehículos en una situación crítica.

 Las rampas de emergencia deberán ser diseñadas de acuerdo a los cálculos de velocidad, pendiente, orografía, tipo de material en el lecho

2.1 RECOMENDACIONES

•

Se recomienda que antes de diseñar y evaluar los parámetros de las rampas de escape, se deba realizar un trabajo en conjunto con el departamento de ingeniería largo plazo para poder mantener una rampa de escape de larga vida.

•

Las rampas de escape deberán tener un adecuado sistema de drenaje debido a las constantes precipitaciones que existan en una determinada zona, para esto se ha establecido construir cunetas en todo el perímetro para poder drenar el agua que podría almacenarse en la rampa y afectar su uso.

•

Las rampas de escape deberían ser señalizadas de manera que el operador pueda visualizarlas tanto en el turno día como en el turno noche, asimismo el acceso a la rampa de escape debe estar libre de cualquier objeto y/o material para que los volquetes en caso de emergencia

puedan

ingresar

sin

ninguna

dificultad.

3. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1. INSTITUTO

MEXICANO

DEL

TRANSPORTE,

“Experiencia

mexicana en el diseño y operación de rampas de frenado en carreteras”, México, 1998. 2. SEGURIDAD VIAL, “Lechos de Frenado”.[ Fecha de Consulta: 21 Marzo 2009], Disponible en la World Wide Web: http://www.viabilidad.cl/seguridad_vial 3. SEGURIDAD VIAL EN CARRTERAS, “Rampas de Escape”. Fecha de Consulta: 23 de Agosto 2009], Disponible en la World Wide Web: http://www.vialidad.cl/areasde_vialidad/seguridad_vial/normas/iscv/CA P10_RAMP.htm

4. INSTITUTO

DE

SEGURIDAD

MINERA:

“Reglamento

de

Seguridad e Higiene Minera”-Decreto Supremo No 046-2001-EM, Lima-Perú

2001