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UNIVERSIDAD AUTONOMA “JUAN MISAEL SARACHO” FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE TOPOGRAFIA Y VIAS DE COMUNICACIÓN

PERFIL DE PROYECTO DE INGENIERIA CIVIL GRADO- CIV 501

“RELACION ENTRE EL IFI Y LA DISTANCIA DE FRENADO DE VEHICULO LIVIANO EN PAVIMENTO RIGIDO”

AUTOR: RICARDO VEGA LOPEZ DOCENTE: MARCELO SEGOVIA

TARIJA-BOLIVIA 24 de Julio de 2019

INDICE RESUMEN.......................................................................................................................................... 4 II. CUERPO DE LA PROPUESTA .................................................................................................... 5 2.1. Introducción ............................................................................................................................. 5 2.2. Fundamentación teórica ........................................................................................................... 6 2.2.1. Los principales parámetros ................................................................................................ 6 2.2.2. Factores que afectan a la adherencia del neumático al pavimento. ................................... 7 2.2.3. Superficie del pavimento ................................................................................................... 8 2.2.4. Presencia de agua en el Pavimento.................................................................................. 12 2.2.5. Presencia de contaminantes ............................................................................................. 13 2.2.6. Tránsito ........................................................................................................................... 13 2.2.7. Neumáticos ...................................................................................................................... 14 2.2.8. Clima: Variación de la temperatura................................................................................. 19 2.2.9. Distancia de frenado ........................................................................................................ 19 2.2.10. PARA EL CÁLCULO DELA DISTANCIA DE FRENADO SE INVOLUCRAN VARIOS ASPECTOS O VARIABLES: ................................................................................... 20 2.2.11. Condiciones ambientales ............................................................................................... 21 2.2.12. Amortiguadores ............................................................................................................. 22 2.2.13. Humedad de plataforma ................................................................................................ 22 2.3. Justificación del proyecto ....................................................................................................... 23 2.4. Planteamiento del problema ................................................................................................... 23 2.4.1. Situación problemática .................................................................................................... 23 2.4.2. Problema ......................................................................................................................... 24 2.5. Objetivos del proyecto. .......................................................................................................... 24 2.5.1. Objetivo general .............................................................................................................. 24 2.5.2. Objetivos específicos....................................................................................................... 24 2.5.3. Hipótesis .......................................................................................................................... 24 2.5.4. Variables.......................................................................................................................... 24 2.5.1. Variables independientes................................................................................................. 24 2.5.2. Variables dependientes .................................................................................................... 25 2.6. Contenido preliminar.............................................................................................................. 25 Capítulo I................................................................................................................................... 25 Capitulo II ................................................................................................................................. 25 Capitulo III ................................................................................................................................ 25 Capitulo IV ................................................................................................................................ 25

2.7. Diseño Metodológico ............................................................................................................. 25 a)

Componentes ..................................................................................................................... 25

b)

Métodos y técnicas Empleadas. ........................................................................................ 26

2.7.3. Procesamiento para el análisis y la interpretación de la información.............................. 28 2.7.4. Alcance del proyectó ....................................................................................................... 31 III. SECCION DE REFERENCIA .................................................................................................... 31 3.1. Cronograma de ejecución ....................................................................................................... 31 3.2. Bibliografía ............................................................................................................................ 33

RESUMEN El tema de la presente tesis consiste en realizar una propuesta sobre el análisis de los parámetros entre el IFI y la distancia de frenado en pavimentos rígido. Para poder medir la Distancia de Frenado se requiere evaluar la textura superficial del pavimento. La textura superficial se divide en dos componentes: La macrotextura y la microtextura. ¿Qué significan estos términos, como deben ser evaluados y cuáles deben ser sus valores? Para justificar La investigación se dividió el trabajo en cuatro capítulos. En el primero se identifican los diferentes factores que afectan a la adherencia del pavimento, haciendo énfasis en la textura superficial. En el segundo se identifican los ensayos y equipos más importantes usados en el mundo. En el tercero se mencionan algunas normas extranjeras sobre la resistencia al deslizamiento, se presenta los resultados de la evaluación en pavimentos rígidos en Tarija. En el cuarto capítulo se anexa los datos fotografías y bibliografía utilizada. Al finalizar la investigación se llegó a la conclusión de que en Bolivia se encuentra muy atrasado con respecto a este tema y es importante que se cree conciencia, ya que una de las mayores responsabilidades del ingeniero de caminos es proporcionar seguridad al usuario. Finalmente, los valores que se han propuesto no están fuera de la realidad de los caminos Bolivianos, pero sí con cierto grado de exigencia para estar acorde con normas internacionales.

II. CUERPO DE LA PROPUESTA 2.1. Introducción El tema de la presente tesis es realizar una propuesta sobre el análisis de los parámetros entre el IFI y la distancia de frenado en pavimentos rígido. Esto consiste en evaluar la textura superficial del pavimento para ver si cumple con las características de una buena adherencia entre el neumático y el pavimento. Como antecedentes se debe mencionar que en diferentes países, incluso en países de Sudamérica se ha investigado mucho acerca de este tema, sin embargo, en Bolivia no se cuenta con investigaciones anteriores. El principal interés que motivó esta investigación es la importancia de que los ingenieros civiles en Bolivia tengamos conciencia de cómo debe ser la textura superficial en pavimentos rígidos terminados para ayudar con la seguridad de los usuarios de una carretera. Actualmente, en las Especificaciones Generales de Carreteras en Bolivia no se encuentra detalladamente especificado el tema de la resistencia al deslizamiento una vez concluida la construcción de un pavimento rígido. Por este motivo es de vital importancia que exista una norma más específica, y sobretodo que se adecue a las características de Bolivia. Para poder medir la resistencia al deslizamiento se requieren de dos tipos de evaluación sobre el pavimento terminado: La evaluación de la macrotextura y la de la microtextura. ¿Qué significan estos términos, cómo deben ser evaluados y cuáles deben ser sus valores. Por este motivo es investigar la distancia de frenado en pavimentos rígido para asegurar una buena adherencia entre el neumático y el pavimento de tal manera que contribuya a la seguridad de los usuarios en las carreteras Bolivianas. Para poder justificar la presente investigación se ha planteado lo siguiente: Consiste en identificar los diferentes factores que afectan a la adherencia entre el neumático y el pavimento, siendo la textura superficial el factor a analizar a lo largo de toda la investigación. Se identifican los ensayos y equipos más importantes para la evaluación de la textura superficial y se hace mención del Índice de Fricción Internacional (IFI) para armonizar los diferentes ensayos. Presenta la descripción de la situación actual en Bolivia sobre la valoración de la adherencia entre el neumático y el pavimento. Es la parte experimental de la tesis, donde se presenta la evaluación de los pavimentos rígido. La metodología para poder resolver el problema de la presente tesis tiene dos partes:

La primera ha consistido en analizar investigaciones hechas en otros países. La segunda realizar ensayos en pavimentos Bolivianos para compararlo con otras experiencias. Esta investigación presenta como principal alcance los primeros resultados de mediciones de textura superficial en carreteras Bolivianas. Por otro lado, presentan los diferentes equipos existentes de medición, de tal manera que en Bolivia, cuando se implemente este tema, se tomen en cuenta equipos más sofisticados, que trabajan a nivel de Red y no sólo de manera puntual. 2.2. Fundamentación teórica Para medir la resistencia al deslizamiento es necesario hacerlo a partir de dos tipos de evaluación como lo son la microtextura y la macrotextura. La microtextura depende de los agregados pétreos utilizados (textura superficial, granulometría, tamaño de la partícula) estos pueden tener características de tipo áspera o lisa. La macrotextura se genera por los defectos de la irregularidad superficial del pavimento producto de la puesta en obra en la extensión y compactación, deformaciones de la estructura del pavimento por el tráfico o por deformaciones de la capa de rodadura. La influencia de estos fenómenos son diferentes en la interacción que existe entre el neumático y el pavimento; las texturas se asocian a la resistencia al deslizamiento mientras que la rugosidad se asocia a la calidad y comodidad de la rodadura de los vehículos. Al evaluar la resistencia al deslizamiento, la textura superficial del pavimento debe ser tal que los vehículos puedan frenar fácilmente cuando lo requieran, es decir, debe existir un buen coeficiente de fricción entre la llanta del vehículo y la superficie de rodadura. Adicionalmente lo ideal es que la superficie del pavimento no presente láminas de agua, ya que si llega a ser lo suficientemente espesa, combinado con circulación vehicular alta, los neumáticos pueden perder el contacto con la superficie, creando un fenómeno conocido como hidroplano. El comportamiento de un pavimento está definido por la forma en que evolucionan diferentes parámetros distintivos dela forma en que está cumpliendo con su fricción a través del tiempo. 2.2.1. Los principales parámetros 2.2.1.1. Estructurales. Se refieren a la capacidad para transmitir adecuadamente a las capas de apoyo los esfuerzos producidos por el tránsito en el pavimento. Depende fundamentalmente del espesor de las capas que constituyen la estructura del pavimento, tipo y características de los materiales utilizados, las condiciones de apoyo, en cuanto a la uniformidad y permanencia del soporte.

2.2.1.2. Funcionales Depende fundamentalmente de las características superficiales del pavimento.          

Resistencia al deslizamiento obtenida mediante una adecuada textura superficial. Regularidad superficial tanto longitudinal como transversal. Eliminación rápida del agua en la superficie del pavimento. Bajo nivel de ruido tanto para usuarios como en el entorno. Bajo nivel de desgaste de las llantas de los vehículos. Resistencia al rodamiento. Condiciones adecuadas de durabilidad de los aspectos anteriores, que incide en el nivel de mantenimiento requerido. Adecuadas propiedades de reflexión luminosa. Resistencia al efecto del derrame de combustibles y aceites. Buena apariencia.

2.2.1.3. Económicas. Consideran los costos generados durante el ciclo de vida del pavimento.    

Costos construcción Costos de mantenimiento Costos de operación Costos debidos a accidentes, contaminación ambiental.

2.2.2. Factores que afectan a la adherencia del neumático al pavimento. Cuando uno se pregunta cuáles deben ser las propiedades principales para que un pavimento sea considerado seguro, una de las primeras ideas es que posea una buena adherencia con los neumáticos. Esto es importante a lo largo de toda la superficie del pavimento, sobre todo en zonas de frenado, curvas o donde exista presencia de agua. Sin embargo esta adherencia no depende únicamente del pavimento, sino también de las características del tránsito y del clima. Los factores más importantes que afectan la adherencia entre el neumático y el pavimento son los siguientes:   

En la superficie del pavimento, como la condición geométrica, la naturaleza del árido, la cantidad de asfalto, la textura superficial, la presencia de agua en el pavimento, la presencia de contaminantes (polvo, caucho), entre otros. En el tránsito, como la velocidad del vehículo, la clasificación de la vía y del peso de los vehículos y los neumáticos. En el clima, como la variación de la temperatura.

En el presente capítulo se hará una breve descripción de la influencia de cada una de esto factores en la adherencia, sin embargo lo que se evaluará a lo largo del trabajo será únicamente la textura superficial. 2.2.3. Superficie del pavimento 2.2.3.1 Condición geométrica La fricción de un pavimento está distribuida en sentido longitudinal y transversal. Por tal motivo se debe tener cuidado con la adherencia en muchos puntos de la superficie del pavimento. Al momento del diseño geométrico de la vía se toma en cuenta este problema, asumiendo un factor de fricción admisible que representa a la fuerza de fricción con respecto a la velocidad. 2.2.3.2. Naturaleza del árido El desgaste y el pulimento que afectan directamente a la adherencia entre el neumático y el pavimento se deben a la naturaleza y forma del árido.

Las gravas naturales, tales como las de río, generalmente tienen una textura superficial lisa, partículas redondeadas y generalmente tienen baja resistencia al pulido. Las gravas trituradas producen frecuentemente una textura superficial rugosa al cambiar la forma de las partículas. La resistencia al desgaste de un agregado depende de la rigidez, debiendo estar constituida por minerales de cierta dureza. Una mezcla de componentes duros con suaves es lo más adecuado. 2.2.3.3. Textura Superficial La textura superficial es la característica geométrica de la superficie de rodado formada por áridos y asfalto en unión. Se define como “la geometría más fina del perfil longitudinal de una carretera” (Archútegi et al, 1996). Es una característica que debe tener la carpeta de rodadura para alcanzar un nivel de seguridad en su resistencia al patinaje ya sea al momento del frenado, controlando al vehículo en zona de curvas o en distintas maniobras que el conductor se vea obligado a realizar. Según la AIPCR (1995) la textura superficial se clasifica en Megatextura, Macrotextura y Microtextura, que dependen de la longitud de onda.

Tabla Nº 1 Clasificación de textura superficial según AIPCR

La longitud de onda de textura se define como la distancia mínima existente entre partes de la curva que se repiten periódicamente en dirección longitudinal al plano del pavimento.

Figura Nº 1: Tipos de Textura de un pavimento (AIPCR, 1995)

A pesar de esta clasificación, diferentes estudios han llegado a la conclusión que los factores que dependen de un pavimento para lograr niveles de fricción adecuados en contacto con un neumático son únicamente la macrotextura y la microtextura.

Figura Nº 2: Definición de Macrotextura y Microtextura

La microtextura influye en la fricción y la macrotextura en la capacidad de evacuar el agua, lo que a su vez ayuda a mejorar la fricción.

a) Megatextura Es la que corresponde a la mayor longitud de onda. Se encuentra más cercana a la rugosidad. Los baches son un ejemplo de megatextura elevada. Como se dijo anteriormente, no se tiene en cuenta como variable de seguridad de adherencia en los pavimentos.

b) Macrotextura. La macrotextura es la textura superficial del propio pavimento. Son el conjunto de partículas de los agregados pétreos que sobresalen de la superficie. Esta es importante ya que permite evacuar el agua de la superficie, de tal manera que ésta se pueda quedar en las depresiones. Es así como existirá mayor contacto entre el neumático y el pavimento. Se dice que para que un pavimento ofrezca suficiente adherencia a cualquier velocidad se debe tener una macrotextura gruesa. c) Microtextura Es la textura superficial de los agregados pétreos. Una forma indirecta de medir la microtextura es mediante el coeficiente de fricción. La microtextura siempre es necesaria, hasta en una carretera seca. Es por este motivo que está directamente asociada con la resistencia al deslizamiento. Se dice que para que un pavimento ofrezca suficiente adherencia a cualquier velocidad se debe tener una microtextura áspera.

Es importante considerar a la textura superficial al término de la construcción de la vía, ya que es sabido que la adherencia va disminuyendo conforme pasa el tiempo debido a que ocurre un pulimento de los agregados causado por el paso del tránsito. d) Limitantes en la macrotextura y la microtextura. Cuanto mayor sea el valor de la macrotextura, mejor será la capacidad de evacuación de agua en la interface neumático pavimento, sin embargo esta elevada capacidad de drenaje hace que exista un mayor nivel de ruido. También, cuanto mayor sea el valor de la microtextura habrá mejor adherencia entre el neumático y el pavimento; sin embargo, esto produce un mayor desgaste de los neumáticos. Es importante entonces, encontrar un punto en que ambas se compensen. Por otro lado, como se ha podido apreciar, la textura superficial de un pavimento está directamente relacionada con la resistencia al deslizamiento y la fricción. e) Resistencia al deslizamiento y fricción La resistencia al deslizamiento y la fricción se definen como la fuerza que se da en la superficie del pavimento cuando los neumáticos dejan de rotar. Sin embargo, la diferencia entre ellas es que la resistencia al deslizamiento no considera la demanda de fricción producto de las aceleraciones a las que se ve sometido el automóvil. 2.2.3.5. Resistencia al Deslizamiento: La resistencia al deslizamiento involucra dos cuerpos dentro de un medio. Pero para que los dos cuerpos interactúen entre sí es necesario considerar a la velocidad de circulación, la cual determinará los siguientes casos:   

Los neumáticos del automóvil rotan y se trasladan. Los neumáticos del automóvil rotan. Los neumáticos del automóvil se trasladan (deslizan).

2.2.3.6. Fricción: En realidad la fricción es una “extensión” de la resistencia al deslizamiento, ya que, como se dijo anteriormente considera también el efecto de las aceleraciones tangenciales y longitudinales. La fricción se evalúa mediante los siguientes coeficientes:

Figura Nº 3: Diagrama vectorial de fuerza de fricción (Adpt. OCDE, 1984)

   

Coeficiente de fricción longitudinal (CFL): Ocurre ante una frenada de emergencia. Coeficiente de fricción transversal (CFT): Ocurre en la salida de un vehículo desde el camino en una curva.

2.2.4. Presencia de agua en el Pavimento Cuando el pavimento se encuentra seco, la superficie de contacto entre el neumático y el pavimento es mucho mayor que cuando una superficie tiene presencia de agua. Las condiciones existentes en la superficie de contacto entre el neumático y el pavimento mojado es la siguiente:

Figura Nº 4: Contacto entre el neumático y el pavimento mojado

Como se aprecia en la figura la superficie de contacto entre el neumático y el pavimento se divide en tres zonas:  Zona 1: El agua es evacuada progresivamente por los dibujos de la goma y por la macrotextura del pavimento, la fricción es prácticamente nula.  Zona 2: Es esta parte queda una cantidad de agua a evacuar y el neumático empieza a tener contacto con las irregularidades del pavimento.  Zona 3: El neumático está en contacto seco, la adherencia está desarrollada en esta verdadera zona de contacto. Al aumentar el espesor de la película de agua, la zona 3 se vería disminuida, aumenta la zona 1 y por tanto se reduce la adherencia. Para que el agua se pueda eliminar con una mayor rapidez que la que podría evacuar el dibujo del neumático se requiere de una macrotextura gruesa. En la zona 3 y parte de la zona 2 se requiere de una microtextura áspera de tal manera que logre atravesar la película delgada de agua y produzca puntos secos de contacto. El hidroplaneo es conocido como la pérdida de control de un conductor debido al espesor de la película de agua que se encuentra sobre la calzada debido a que los neumáticos pierden contacto con la superficie del pavimento. Esto se debe principalmente a la presencia de texturas muy finas que no dan tiempo de evacuar el pavimento. El hidroplaneo es una de las características que más pueden afectar a los usuarios, ésta depende principalmente de:   

La velocidad y el peso del vehículo, Las características y estado de los neumáticos, La macrotextura del pavimento y de espesor del agua sobre el pavimento.

2.2.5. Presencia de contaminantes La presencia de mucho polvo o tierra hará que la porosidad que presenta el pavimento se termine, por lo que la adherencia entre el neumático y el pavimento se verá disminuida. Por otro lado, si hubiera presencia de caucho sobre el pavimento hará que se pierda adherencia también. 2.2.6. Tránsito 2.2.6.1. Velocidad del vehículo A medida que la velocidad aumenta existe la tendencia a una disminución del rozamiento debido a que disminuye el área de contacto entre el neumático y el pavimento.

Si observamos la figura mostrada en el subcapítulo 1.1.5, se observa también que al aumentar la velocidad, disminuirá la zona 3 y aumentará la zona 1, por lo que se reducirá la adherencia. 2.2.6.2. Clasificación de la vía y peso del vehículo Esto está relacionado con la categoría de la vía. El tipo y volumen de tráfico que circule por la vía influirá en el desgaste del pavimento. Mientras mayor sea la carga, mayor será el desgaste del pavimento y por ende, las características adecuadas para una textura superficial correcta, disminuirán. 2.2.7. Neumáticos Los neumáticos de un automóvil, y el aire que los llena constituyen el único contacto con el pavimento. Dado que el tipo de neumático es un aspecto asociado a la tecnología del automóvil, en el presente trabajo sólo se mencionarán sus características principales y algunos tipos de neumáticos especialmente diseñados para evacuar el agua y resistir el deslizamiento. 2.2.7.1. Presión de Inflado: La presión de inflado de los neumáticos depende de las especificaciones dadas en cada automóvil. En Bolivia son muy pocos los usuarios que utilizan correctamente la presión de inflado y siempre tienden a inflar más la llanta de lo especificado. Este es un problema muy grave ya que la fricción entre la superficie del neumático y la superficie del pavimento disminuirá si el neumático posee una gran presión de inflado debido a que habrá menor área de contacto. Por este motivo, para que haya una adecuada adherencia neumático – pavimento, es de vital importancia que las autoridades creen conciencia de ello y regulen el tema. 2.2.7.2. Tipo de neumático: Los neumáticos lisos tendrán menor adherencia con el pavimento que los neumáticos con dibujos ya que los neumáticos con dibujos hacen que el agua evacue más rápido sobre la superficie de contacto. El tipo de neumático es importante ya que son los encargados de asegurar la adherencia y la amortización de las imperfecciones del pavimento, siendo fundamentales para la seguridad. Todos los neumáticos vienen con unas inscripciones grabadas. Estas definen gran parte de sus características, las cuales generalmente son:

Fig. Nº 5: Inscripciones y características de los tipos de neumáticos

P: Pasajero (automóvil de turismo). Si aparece LT se trata de un vehículo de carga ligero (light truck). 215: Ancho del neumático (mm). Se mide con la presión máxima de inflado y sin carga alguna. 65: Neumático radial. Si aparece B significa que está construido con capas circulares. Si aparece D está construido en forma diagonal. 15: Diámetro de la llanta (pulg.) Para darnos una idea de cómo deben ser los dibujos adecuados para una buena adherencia de los neumáticos con el pavimento a continuación se presentarán los tipos de neumáticos de la empresa Goodyear diseñados específicamente para obtener esta característica: 2.2.7.3. Llantas para automóvil convencional y radial:  GPS2 Neumático con gran poder de agarre y reducción de hidroplaneo en pistas mojadas. Su construcción sistema “envelope” fortalece el costado y ofrece resistencia a impactos.

Fig. Nº 6:GPS2

 GPS3 SPORT Neumático radial con un agresivo diseño de tres canales longitudinales formando 4 ribs ligados radialmente con bloques orientados a la zona de los hombros cuyos canales terminan en la zona alta de los costados, incorpora además el nuevo concepto exclusivo de Goodyear denominado BUBBLE BLADE, que permite vía las burbujas cóncavas y convexas conectar los bloques para un mejor agarre.

Fig. Nº 7: GPS3 SPORT

 GT70 Neumático que permite mayor confort y agarre con las pistas, de buen desempeño en superficies mojadas, debido a la conexión de los canales centrales y los bloques direccionados en la zona de los hombros.

Fig. Nº 8: GT70

b) Llantas High Performance:  EAGLE F1 GSD3 Excelente diseño Ultra High Performance que combina su alto desempeño a un exclusivo estilo de neumático para los vehículos más modernos y deportivos del mundo automovilístico. El diseño unidireccional con canales alargados en forma de “V” garantiza un drenaje eficaz de agua, excelente frenada en piso mojado.

Fig. Nº 9: EAGLE F1 GSD3

 EAGLE NCT5 Las nervaduras transversales mejoradas y hombros en forma de bloques dan un mejor agarre a la pista para un mejor control. Las nervaduras longitudinales dispersan el agua, previniendo el hidroplaneo.

Fig. Nº 10: EAGLE NCT5

 EAGLE NCT3 Sus amplios surcos circunferenciales le otorgan una excelente resistencia al hidroplaneo y una rápida respuesta al volante debido a sus canales centrales en su banda de rodamiento.

Fig. Nº 11: EAGLE NCT3

c) Llantas para camión:  G358/LHS Su banda de rodamiento con láminas (siping) da una mejor tracción en pisos mojados y su diseño con surcos profundos permite un mayor kilometraje y menor costo por kilómetro.

Fig. Nº 12: G358/LHS



TRAILERA CT-217

Las barras transversales de gran profundidad dan un gran agarre e inmejorable tracción. Tiene un diseño mixto de surcos longitudinales, para uso en cualquier posición y es apropiado para ser usado en carretera.

Fig. Nº 13: TRAILERA CT-217

2.2.7.4. Estado del neumático: A medida que el neumático se va gastando los dibujos también por lo que la adherencia neumático – pavimento irán disminuyendo.

2.2.8. Clima: Variación de la temperatura Con respecto a los neumáticos, como el caucho es un material visco – elástico, esta elasticidad es fuertemente afectada por la temperatura, por lo que la fricción entre los neumáticos y el pavimento estará influenciada por ella. Por otro lado, estudios realizados han determinado que existe muy poca influencia de la temperatura y la fricción del propio pavimento. No obstante, los equipos que miden este parámetro cuentan con un factor de corrección por temperatura, para lo cual es aconsejable usar siempre un factor de 1. 2.2.9. Distancia de frenado La distancia de frenado es un parámetro importante y se define como el camino que requiere el vehículo para llegar de la velocidad actual a la deseada. La distancia de frenado se infravalora a menudo lo que provoca que muchos conductores descuidan la distancia de seguridad a altas velocidades. Saber calcular la distancia de frenado y conocer los factores que la afectan, puede salvar vidas. Por tanto, queremos tratar hoy los aspectos más importantes para usted.

Cuando una persona se sienta al volante existen multitud de factores que pueden modificar su conducción. Encontrar un animal en la carretera, un peatón que cruza la vía o un semáforo en rojo son algunos de los motivos que pueden llevarle a tener que detener su vehículo, incluso de manera apresurada. La distancia que se recorre desde el momento en el que se detecta el obstáculo hasta que el coche o la moto se para totalmente es la denominada distancia de detección, y se calcula teniendo en cuenta la distancia de reacción y la de frenado. El tiempo de reacción es el que tardas en pisar el freno desde que ves el obstáculo, un tiempo que ronda un par de segundos pero que puede verse incrementado por la inexperiencia, el cansancio o las sustancias estupefacientes. Sobre la segunda distancia, la de frenado, influye tu pericia, pero también el estado del propio vehículo. Ten en cuenta que unos metros más o unos metros menos pueden marcar la diferencia entre un accidente serio o un susto. Te contamos qué es la distancia de frenado y de qué factores depende para que puedas disminuir tu distancia de detección y evitar así accidentes.

2.2.10. PARA EL CÁLCULO DELA DISTANCIA DE FRENADO SE INVOLUCRAN VARIOS ASPECTOS O VARIABLES:    

Vehículo liviano. Diferentes velocidades. Humedad de plataforma. Neumáticos de diferente trilla.

Distancia de visibilidad para parar: 𝒅𝒐 =

𝑽∗𝒕 𝑽𝟐 + 𝟑. 𝟔 𝟐𝟓𝟒 ∗ (𝒇 ± 𝒊)

𝑬𝒄: 𝟏

Donde: do = Distancia para parar (m) V = Velocidad de proyecto (km/h) t= Tiempo de reacción y percepción (1.5-2seg) f= Coeficiente de fricción (0.2-0.9) i= Pendiente longitudinal de entrada (en decimal). 2.2.10.1. El coche y la distancia de frenado Como decimos, la distancia que se recorre hasta llegar a los 0 km/h depende de varios factores, muchos de ellos relacionados directamente con el propio vehículo. El

mantenimiento correcto del coche puede hacer que los metros que transcurren en ese tiempo se reduzcan. 2.2.10.2. Estado de los frenos Los frenos guardan una relación muy importante con esa distancia ya que son los encargados de trasladar la fuerza de frenado a los discos de freno de las ruedas. Con el uso sufren un desgaste que va disminuyendo paulatinamente su efectividad, por lo que si no los mantienes en perfecto estado y los sustituyes cuando corresponde puedes estar poniendo en peligro tu seguridad y la de los que te rodean. El uso continuado de las pastillas de freno las va estropeando, endureciendo y cristalizando, por eso es importante que las revises y reemplaces de manera regular una vez al año o bien cada 15.000 kilómetros recorridos, aunque no hagan ruidos ni parezcan desgastadas. Además, en el caso de que notes que la distancia de frenado aumenta o que se escucha un sonido chirriante al frenar cámbialas, aunque no hayas recorrido esos kilómetros ya que es posible que estén gastadas o estropeadas y que, por lo tanto, su fiabilidad se haya reducido. Además de garantizar el buen estado de las pastillas de freno también debes asegurarte de que los discos y el disco de freno están en perfectas condiciones. Cada 2 cambios que realices en las pastillas cambia los discos, y sustituye el líquido de freno cada 2 años o bien cada 30.000 kilómetros.

2.2.11. Condiciones ambientales Debes tener en cuenta que no es lo mismo que circules sobre un asfalto seco que si lo haces por uno con humedad, nieve, arena, hielo o con otros elementos. Son muchas las circunstancias ambientales que pueden modificar la distancia de frenado de tu vehículo. Por ejemplo, en condiciones de lluvia la adherencia se puede reducir en casi un tercio en comparación con una carretera seca, por lo que puede aumentar considerablemente. Esto puede comprometer tu seguridad y la del resto de los ocupantes del vehículo creando situaciones de riesgo que podrías evitar con otros neumáticos. La calidad de las ruedas influye directamente en tu seguridad, por lo que compara los disponibles y elige el que más te convenza. Según un estudio de Michelin y RACC, en suelo mojado si equipas tu vehículo con ruedas A necesitarás para detenerte una distancia un 30% inferior a la que requerirías con ruedas tipo G. Cambiar los neumáticos de tu vehículo según la estación del año también es una manera de mejorar tu seguridad al volante. Si usas neumáticos estándar y circulas a 80 km/h con bajas temperaturas necesitarás 40 metros para poder frenar, mientras que con unos de invierno sólo requerirías 34 metros, pero la cifra aumenta considerablemente si conduces sobre nieve. 32 metros son los que necesitas para frenar en nieve con ruedas de invierno,

frente a los 63 metros con cubiertas convencionales. Y no vale con sustituir alguno de tus neumáticos por unos de invierno, sino que debes hacerlo con las 4 ruedas. 2.2.12. Amortiguadores Otra de las piezas del coche que inciden en esta distancia es el amortiguador. Este recambio mantiene el neumático en contacto con el suelo y contribuye a mantener la estabilidad del coche. Además, unos amortiguadores en buen estado contribuyen a disminuir los metros necesarios para frenar y a mantener la trayectoria mientras realizas maniobras de emergencia. Si por cualquier razón tuvieras que realizar una maniobra imprevista, unos amortiguadores desgastados pueden convertirla en un accidente al aumentar la distancia y dificultarte el control del propio vehículo. Para que te hagas una idea: al viajar a 100 km/h por una superficie lisa necesitarás cerca de un 4% más de distancia de frenado si los amortiguadores de tu vehículo han recorrido 65.000 kilómetros que si son nuevos.

2.2.13. Humedad de plataforma El agua superficial contribuye en la oxidación del asfalto, más aún cuando ingresa por los poros de la capa de rodadura, sin embargo, el mayor efecto destructivo se manifiesta en forma combinada con las cargas del tráfico ya que el agua alojada en las fisuras, poros e intersticios del pavimento por efecto de la presión de los neumáticos, genera una presión de vacíos que gradualmente destruye el pavimento rígido. Es conocido que diferentes agentes químicos pueden modificar las características mecánicas y desempeño de los concretos asfálticos, esta es la base para el uso y desarrollo de diferentes modificadores con el objeto de mejorar el comportamiento del asfalto frente a diferentes solicitudes y/o factores, así mismo las adiciones y aditivos en los pavimentos hidráulicos. Partiendo del hecho que existen agentes químicos y que el agua superficial puede infiltrarse en el concreto hidráulico, y que ésta sometida a fuerzas externas causarán inevitables esfuerzos internos adicionales, podemos inferir que los agentes químicos presentes en el agua de escorrentía o agua lluvia podrían verse potencializados, modificar el comportamiento mecánico de los concretos utilizados en los pavimentos, acelerar los procesos de envejecimiento y causar daños estructurales.

Fig. Nº 14: HIROPLANEO

2.3. Justificación del proyecto La adecuada visualización de la huella de frenado desde el momento que iniciar la maniobra de frenado, es una forma de garantizar la correcta reconstrucción de la mecánica del hecho durante la investigación en un siniestro vial. Los beneficios en esta investigación es que el Licenciado en Criminalística (la Policía Boliviana) conozca la relación (IFI) versus Distancia de Frenado para un tipo de vehículo liviano en caso de producirse un siniestro. Se pretende colaborar, para que conjuntamente con otros elementos que se puedan relacionar con este trabajo a investigar, el perito en Criminalística arribe a conclusiones más exactas al momento de considerar la velocidad de circulación en base a la longitud de la huella de frenada, cuyos datos deberán ser ponderados además del tipo de superficie sobre la cual rueda un vehículo, siendo en este caso pavimento rígido con una plataforma seca y húmeda.

2.4. Planteamiento del problema 2.4.1. Situación problemática Con la presente investigación se pretende establecer científicamente, la determinación del análisis entre la distancia de frenado y el Índice de Fricción Internacional (IFI). También, mediante la cuantificación de esta influencia, se otorgará a los investigadores en siniestros viales, un dato que permita aportar un rango de velocidad confiable y objetivo, cada vez que se esté en presencia de este factor. Debido a que la determinación de la velocidad, humedad de la plataforma, peso del vehículo (liviano), tipo de neumático, obviando los factores de percepción y reacción, y edad o genero del conductor, analizaremos las condiciones de los pavimentos flexibles, además de tener

datos medidos experimentalmente para poder identificar las variantes en la distancia de frenado. 2.4.2. Problema ¿Cómo relacionar la distancia de frenado y el IFI de vehículos livianos en pavimentos rígido según datos obtenidos en campo con equipos de laboratorio para medir la macrotextura y microtextura del pavimento, y las distintas variables que se tomaran en cuenta en la distancia de frenado?

2.5. Objetivos del proyecto. 2.5.1. Objetivo general “Determinar el coeficiente de rozamiento (IFI) obtenido con los ensayos del Péndulo y Circulo de Arena y Analizar la distancia de frenado en asfalto seco y húmedo, con un vehículo liviano que posee neumáticos nuevos y lisos por desgaste” 2.5.2. Objetivos específicos     

Determinar la distancia de frenado generada con neumáticos nuevos y con neumáticos lisos. Establecer la relación existente entre distancia de frenado con neumáticos lisos y coeficiente de rozamiento (IFI) obtenido con neumáticos nuevos. Establecer el coeficiente de rozamiento existente entre vehículo-pavimento para distintas velocidades. Determinar la distancia de frenado generada sobre una superficie seca y húmeda. Comparar los resultados del experimento realizado en frenadas de pánico (stop panic) a diferentes velocidades. Con un vehículo liviano.

2.5.3. Hipótesis Si medimos las distintas rugosidades del pavimento podemos observar las depresiones y estado en el que se encuentra el pavimento, y relacionar con los resultados de la distancia de frenado a distintas variables, a partir de ello es posible realizar un análisis y poder determinar el estado de los pavimentos.

2.5.4. Variables 2.5.1. Variables independientes Las variables independientes en este proyecto serán las siguientes:

   

Tipos de llanta. (nueva y desgastada). Humedad de la plataforma. Distintas velocidades. Vehículo liviano.

2.5.2. Variables dependientes  

Distancia de frenado. IFI (Péndulo inglés, mancha de arena).

2.6. Contenido preliminar Capítulo I 

Cuerpo e perfil

Capitulo II  

Estado de conocimiento del proyecto Fundamentación teórica

Capitulo III   

Relevamiento dela información Trabajo de campo Tabulación de datos

Capitulo IV   

Análisis de resultados Conclusiones Recomendaciones anexos

2.7. Diseño Metodológico a) Componentes  Unidades de estudio y decisión muestral

La unidad de estudio del presente trabajo de investigación es la distancia de frenado de un vehículo liviano sobre un pavimento rígido con la plataforma seca y húmeda, los cuales

serán analizados para determinar el (IFI) mediante el equipo de péndulo británico y circulo de arena.  Población La población escogida para es la distancia de frenado y textura (IFI) a nivel mundial.  Muestra La muestra seleccionada para esta investigación son los pavimentos rígidos la capital de (Tarija – Cercado).  Muestreo El muestre serán la calles donde realizaremos el análisis de textura de la plataforma con los ensayos. La ubicación de las zonas a analizar serán:  

La calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo. La Av. Circunvalación entre Av. Romero y calle esmeralda

b) Métodos y técnicas Empleadas. Hoy en día existen diferentes tipos de ensayos para evaluar la macrotextura de un Pavimento. Estos ensayos varían mucho, tanto en la rapidez del trabajo, tipo de medida y costo del equipo. Método Volumétrico: Este método mide la profundidad media de textura (MTD) y se mide con el método del Círculo de la Arena: Este ensayo es la manera más antigua que se tiene de evaluar el pavimento.

Fig. Nº 15: Circulo de arena

Consiste en extender sobre la superficie del pavimento un volumen conocido de arena fina (que pase la malla 50 y la retenga la 100). Luego se extiende la arena formando un círculo. La medida de su diámetro permite determinar el área del círculo y al dividirlo entre el volumen se obtiene la profundidad promedio de las depresiones, como se muestra en la siguiente fórmula:

𝑷𝑻 =

𝟒𝑽 𝝅𝑫𝟐

𝑬𝒄: 𝟐

A pesar que este ensayo es el más utilizado presenta una serie de inconvenientes: a) Funciona en tramos específicos, y no a nivel de red. b) Se debe cortar el tránsito en una carretera abierta. c) Es difícil garantizar la homogeneidad de la arena o por lo que se puede producir errores.  Péndulo TRRL Debido a la importante influencia del agua en esta propiedad es que estos métodos han optado por normalizar los ensayos en condiciones de pavimento mojado.

Figura Nº 16: Equipo Péndulo de Fricción

El Péndulo de Fricción TRRL se utiliza para medidas puntuales, es decir, no mide de forma continua. Esto trae como consecuencia que se tenga que obstaculizar el tránsito para su medida. Este equipo mide el coeficiente de fricción para velocidades menores a 50 km/h. Se usa tanto para medir el CFL como el CFT, dependiendo de la ubicación del equipo. Se utiliza sobre una superficie húmeda, dejando desplazarse un péndulo, que tiene debajo una zapata. Este recorre una distancia normalizada en la superficie a medir, hasta el reposo. Esta pérdida de energía por la fricción que tiene el pavimento se registra en una escala graduada que tiene incorporado. El coeficiente de fricción es calculado de la siguiente manera:

𝑪𝑫𝑹 =

𝑳𝒆𝒄𝒕. 𝒑𝒓𝒐𝒎. 𝟏𝟎𝟎

𝑬𝒄: 𝟑

CRD = Coeficiente de Resistencia al Deslizamiento 2.7.3. Procesamiento para el análisis y la interpretación de la información Para la realización de los ensayos en campo, se necesita equipos de laboratorio de asfaltos (péndulo inglés y mancha de arena), los cuales se los puede adquirir solicitando permisos pertinentes al departamento de topografía y vías de comunicación, de la misma manera para poder realizar los ensayos en los puntos de estudio en diferentes calles de la ciudad, la distancia de frenado e IFI (índice de Fricción Internacional), se necesita permisos de la alcaldía o ya sea la entidad encargada de dichas calles. También se necesita de la disponibilidad de tiempo del personal de laboratorio que son encargado de los equipos y guías en las realizaciones de los ensayos. Se necesitaran 30 puntos de estudio por cada ensayo a realizar. Los pasos a seguir son los siguientes:

FASE 1 - Día 1: 3 Ensayos péndulo inglés y 3 ensayos de mancha de arena en la Av. Circunvalación

entre Av. Romero y calle esmeralda, cada 50 m. - Día 2: 3 Ensayos péndulo inglés y 3 ensayos de mancha de arena en la Av. Circunvalación entre Av. Romero y calle esmeralda, cada 50 m. - Día 3: 3 Ensayos péndulo inglés y 3 ensayos de mancha de arena en la Av. Circunvalación entre Av. Romero y calle esmeralda, cada 50 m. - Día 4: 3 Ensayos péndulo inglés y 3 ensayos de mancha de arena en la Av. Circunvalación entre Av. Romero y calle esmeralda, cada 50 m. - Día 5: 3 Ensayos péndulo inglés y 3 ensayos de mancha de arena en la Av. Circunvalación entre Av. Romero y calle esmeralda, cada 50 m. FASE 2 - Día 6: 3 Ensayos péndulo inglés y 3 ensayos de mancha de arena en la calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo, cada 50 m. - Día 7: 3 Ensayos péndulo inglés y 3 ensayos de mancha de arena en la calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo, cada 50 m. - Día 8: 3 Ensayos péndulo inglés y 3 ensayos de mancha de arena la calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo, cada 50 m. - Día 9: 3 Ensayos péndulo inglés y 3 ensayos de mancha de arena en la calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo, cada 50 m. - Día 10: 3 Ensayos péndulo inglés y 3 ensayos de mancha de arena en la calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo, cada 50 m. FASE 3 - Día 11: 2 Pruebas de distancia de frenado con plataforma húmeda, a una velocidad de 30 km/h, llantas del vehículo nuevas, en la Av. Circunvalación entre Av. Romero y calle esmeralda, cada 50 m.

- Día 12: 2 Pruebas de distancia de frenado con plataforma húmeda, a una velocidad de 40 km/h, llantas del vehículo nuevas, en la Av. Circunvalación entre Av. Romero y calle esmeralda, cada 50 m. - Día 13: 2 Pruebas de distancia de frenado con plataforma húmeda, a una velocidad de 30 km/h, llantas del vehículo desgastadas, en la Av. Circunvalación entre Av. Romero y calle esmeralda, cada 50 m. - Día 14: 2 Pruebas de distancia de frenado con plataforma húmeda, a una velocidad de 40 km/h, llantas del vehículo desgastadas, en la Av. Circunvalación entre Av. Romero y calle esmeralda, cada 50 m. FASE 4 - Día 15: 2 Pruebas de distancia de frenado con plataforma seca, a una velocidad de 30 km/h, llantas del vehículo nuevas, en la Av. Circunvalación entre Av. Romero y calle esmeralda, cada 50 m. - Día 16: 2 Pruebas de distancia de frenado con plataforma seca, a una velocidad de 40 km/h, llantas del vehículo degastadas, en la Av. Circunvalación entre Av. Romero y calle esmeralda, cada 50 m. - Día 17: 3 Pruebas de distancia de frenado con plataforma seca, a una velocidad de 40 km/h, llantas del vehículo nuevas, en la Av. Circunvalación entre Av. Romero y calle esmeralda, cada 50 m. FASE 5 - Día 18: 2 Pruebas de distancia de frenado con plataforma húmeda, a una velocidad de 30 km/h, llantas del vehículo nuevas, en la calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo, cada 50 m. - Día 19: 2 Pruebas de distancia de frenado con plataforma húmeda, a una velocidad de 40 km/h, llantas del vehículo nuevas, en la calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo, cada 50 m. - Día 20: 2 Pruebas de distancia de frenado con plataforma húmeda, a una velocidad de 30 km/h, llantas del vehículo desgastadas, en la calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo, cada 50 m.

- Día 21: 2 Pruebas de distancia de frenado con plataforma húmeda, a una velocidad de 40 km/h, llantas del vehículo desgastadas, en la calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo, cada 50 m. FASE 6 - Día 22: 2 Pruebas de distancia de frenado con plataforma seca, a una velocidad de 30 km/h, llantas del vehículo nuevas, en la calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo, cada 50 m. - Día 23: 2 Pruebas de distancia de frenado con plataforma seca, a una velocidad de 40 km/h, llantas del vehículo degastadas, en la calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo, cada 50 m. - Día 24: 3 Pruebas de distancia de frenado con plataforma seca, a una velocidad de 40 km/h, llantas del vehículo nuevas, en la calle Junín frente a plaza San José entre / calle cnl. Delgadillo, cada 50 m. 2.7.4. Alcance del proyectó El proyecto consiste en determinar el índice de rugosidad (IFI) para lo cual se realizara una relación con la distancia de frenado aplicando un procesamiento de los datos obtenidos en campo con los ensayos de laboratorio. El alcance del proyecto es establecer 30 puntos en pavimento rígido en calles seleccionadas, las cuales cambiaran tomando en cuenta las diferentes variables, que nos proporcionaran datos para la presente investigación.

III. SECCION DE REFERENCIA 3.1. Cronograma de ejecución

3.2. Bibliografía 1. AEPO INGENIEROS CONSULTORES 2003 Introducción a la auscultación de Firmes (http://www.aepo.es/ausc/publ/auscultacion.pdf) 2. AEPO INGENIEROS CONSULTORES 2003 (http://www.aepo.es/ausc/ejem/pre.pdf) 3. CATÁLOGOS GOODYEAR 2003 Llantas para automóvil convencional y radial. Llantas High Performance Llantas para camión 4. CENTRO DE ESTUDIOS Y EXPERIMENTACIÓN DE OBRAS PÚBLICAS 2003 (http://www.cedex.es/ces/document/auscul.htm) 5. IX CILA 2001 “Sistema de Evaluación y Diagnóstico de Carreteras Utilizando equipos y procedimientos de bajo costo Lima 6. COMISIÓN NACIONAL DE SEGURIDAD DE TRÁNSITO 2003 (http://www.conaset.cl/html/lineas/vehiculo/seg_acti.html)