Infraestructura Vial: Caminos y Ferrocarriles

Tenemos 14 ejes carreteros en el país. Las primeras carreteras fueron México-Pachuca y México-Puebla. La obra más importante es la Panamericana.

Tránsito

Lo componen el peatón, el conductor, el vehículo y el camino.

Camino

Es una franja o faja sobre la superficie terrestre acondicionada, modificada y adaptada para permitir el tránsito de los vehículos para el cual se diseña. Debe ser cómoda y segura.

1. Clasificación por transitabilidad

• Camino de tierra o en terracería: transitable en tiempo de secas.
• Camino revestido: transitable en todo tiempo.
• Camino pavimentado: tratamiento superficial, asfalto o concreto.

2. Clasificación administrativa

• Camino federal: directamente a cargo de la federación.
• Camino estatal: a cargo de las juntas locales.
• Caminos vecinales: construido con la participación de los particulares beneficiados.
• Caminos de cuota: a cargo de Caminos y Puentes Federales de Ingresos y Servicios Conexos. La inversión se recupera por cuota.

3. Clasificación técnica oficial

• Tipo A4: TDPA de 5000 – 20000 vehículos.
• Tipo A2: TDPA de 3000 – 5000 vehículos.
• Tipo B: TDPA de 1500 – 3000 vehículos.
• Tipo C: TDPA de 500 – 1500 vehículos.
• Tipo D: TDPA de 100 – 500 vehículos.
• Tipo E: TDPA hasta 100 vehículos.

Ferrocarril

Vía provista de guías paralelas, denominadas rieles, sobre los cuales se desliza una serie de trenes movidos por tracción mecánica.

Clasificación de los ferrocarriles

• Líneas principales y secundarias: las líneas principales son aquellas que forman las grandes líneas troncales y las líneas secundarias las que complementan la red formada por las anteriores dando así un sistema complejo de vías férreas.
• Líneas de vía angosta y vía ancha: aspecto económico de su construcción sin tener en cuenta si es una vía principal o secundaria, es decir que una línea principal no necesariamente debe ser de vía ancha, o que una secundaria sea de vía angosta, ya que ello dependerá de los aspectos relativos a la construcción.
• Líneas de tránsito general, líneas suburbanas y líneas urbanas: líneas de tránsito general corresponden al servicio nacional e internacional de larga distancia. Las líneas suburbanas son aquellas que ligan una población con sus zonas de influencia cercanas. Las líneas urbanas son las que presentan servicio dentro de las poblaciones sean estos servicios efectuados sobre la superficie como los tranvías o subterráneos o elevados.

Equipos de arrastre

• Furgón: transporta productos que requieren una protección contra la intemperie.
• Góndola: carros descubiertos que transportan todo tipo de material que no necesita protección a la intemperie, se descarga por medio de grúas de volteo de carros o magneto.
• Tolva granelera (mineral): transporta productos industriales que no requieren protección a la intemperie (carbón), tiene compuertas inferiores para descargar el producto a granel.
• Tolva granelera (agrícola): transporta productos agroindustriales que requieren protección.
• Tolva cementera: transporta productos que requieren protección.
• Carro tanque: transporta líquidos o gases y tiene cierre hermético.
• Pallet dos niveles para autos plataforma intermodal: transporta carros sin protección.
• Trinivel automotriz (autorack): transporta autos nuevos.

Planeación

Agrupa los análisis técnico, geográfico-físicos, económico-sociales y políticos de una determinada región, para descubrir los problemas y deficiencias. Es el desarrollo armónico y racional de una actividad dirigida a obtener un fin determinado, para beneficiar a una colectividad, pueblo o nación, etc.

Proyecto

Considerar el diseño geométrico (combinación de los alineamientos horizontal y vertical, así como las secciones transversales), el señalamiento, seguridad en las márgenes y la vulnerabilidad de los usuarios. Reducir costos y perturbaciones asociadas con las modificaciones de último minuto, es más fácil y menos costoso modificar un trazo que reconstruir.

Construcción

Lleva a cabo la ejecución de las obras.

Operación

• La primera es el monitoreo de un camino recién abierto al tránsito y que ha sido previamente auditado, se analiza y verifica los aspectos de seguridad bajo condiciones reales de operación.
• La segunda, son caminos existentes que no fueron auditados en ninguna etapa del proyecto, aquí el propósito fundamental es el de identificar las que sean un riesgo para la seguridad de los usuarios, tomar en cuenta la información sobre accidentes que en el ocurran para detectar puntos de alto riesgo y emitir recomendaciones para la seguridad de estos.

Tipos de planeación

Son estudios minuciosos, metódicos y exhaustivos que se hacen de una región o de una localidad para lograr el aprovechamiento máximo de los recursos.

Planeación del desarrollo regional

Fortalece la planeación nacional, maximiza las potencialidades de cada región y reduce los desequilibrios entre las mismas.

Planeación estratégica

1. Conservar la infraestructura existente.
2. Ampliar la cobertura de la red federal de carreteras.
3. Modernizar la red mediante proyectos de cobertura regional.
4. Acordar programas de inversión en carreteras con los gobiernos de los estados.
5. Consolidar corredores carreteros que permitan mejorar el acceso a las diferentes regiones del país.
6. Aprovechar en forma más eficiente y segura la infraestructura existente.
7. Integrar proyectos del sector y otros sectores en regiones.

Planeación sectorial

Necesidades de comunicación terrestres de una región.

1. Determinación de la magnitud del problema.
2. Hacer la propuesta adecuada.
3. Evaluación de las alternativas propuestas y selección de la mejor de ellas.
4. Elaboración de programas «acciones inmediatas», sin perder de vista los planes (metas a largo plazo).

Estudios de ingeniería de tránsito

Estudios que ayudan a determinar el TDPA de proyecto.

Estudios de origen y destino

Conocer el movimiento del tránsito en cuanto a sus puntos de partida y término de los viajes; adicionalmente.

Muestreo de tránsito

El crecimiento del tránsito en la red de carreteras, así como la variación de la composición del tránsito, para la instalación de aforos en toda la red, procurando que capten el tránsito representativo en cada tramo y registren un tránsito diario promedio con base de una semana, el cual correlacionado con las estaciones maestras dará como resultado una aproximación al tránsito diario promedio anual.

Estaciones maestras

Para completar los estudios de origen y destino, se han instalado en diversos tramos de la red estaciones permanentes, provistas de contadores automáticos, para registrar las variaciones y comportamiento de las corrientes de tránsito durante todo el año. Las casetas de cobro de caminos y puentes federales de ingresos que funcionan como estaciones maestras.

Análisis para estimar el volumen de tránsito (actual)

1. Obtención del tránsito actual: el tránsito promedio diario semanal obtenido en la estación de muestreo debe corregirse, para hacerlo representativo de PDA, para lo cual se selecciona una estación maestra con la que existe cierta correlación.
2. Cálculo del tránsito desviado o inducido: de los estudios de origen y destino se obtiene el tránsito desviado probable, que es el ahorro para los usuarios por el costo, longitud y tiempo de recorrido.
3. Tránsito generado: se obtiene matemáticamente el modo gravitatorio, que es la distancia y costo de transporte entre las localidades y zonas de influencia como habitantes y producción.

Volumen de tránsito a futuro

Estudio de regresión múltiple entre el volumen de tránsito, el consumo de gasolina, el registro de vehículos y producto nacional bruto, buscando el crecimiento de los tres últimos.

Sección en terraplenes se necesita hacer un relleno para alcanzar el nivel de la subrasante.

Sección balcón

A= corona .a= calzada .b = carril .c= acotamiento

B= cuneta C= contracuenca D= talud o en corte o terraplén

.e= terraplén .f= corte G= terreno natural

Ruta

Es la franja de ancho variable entre dos puntos obligados dentro de la cual es posible hacer la localización de un camino.

Selección de ruta

Etapa más importante, se toma en cuenta el acopio de datos, examen y análisis de estos hasta los levantamientos aéreos y terrestres necesarios para determinar los costos y ventajas de las distintas rutas eligiendo la que más convenga.

Las causas que determinan la comunicación entre dos poblaciones importantes son de carácter económico, político y social.

• Punto de vista económico: es importante para una población el transporte de sus productos agrícolas, ganaderos, forestales, pesqueros e industriales; para el establecimiento de arreglos comerciales.
• Aspecto político social: es esencial que las poblaciones logren comunicaciones social y cultural, así como administrativo con la capital estatal o federal, así como con otras poblaciones.

Acopio de datos

La topografía, la ecología, la hidrología, el drenaje y el uso de la tierra tienen un efecto determinante en la localización y elección del camino, quien con los datos de tránsito constituyen la información básica del proyecto.

Se debe de contar con cartas geológicas y geográficas sobre las cuales se ubicarán esquemáticamente las diferentes rutas.

Estudios de gabinete

Es muy importante contar con la información dentro de la zona de influencia de las rutas, las obras existentes así como las planeadas para realizarse a corto o largo plazo, de igual forma la localización de las líneas eléctricas, gaseoductos, oleoductos, tuberías de conducción, líneas de fibra óptica y cualquier otra instalación superficial o subterránea que existiera en la zona.

Para poder proyectar un camino y ferrocarril se escogen los puntos de origen y destino que son el lugar de partida y llegada obligados. Los puntos obligados de una vía son sitios por donde deberá pasar necesariamente, ya sea por razones técnicas o topográficas, económicas, políticas o sociales.

• Las razones técnico o topográfico: pueden ser un puerto topográfico, el estrechamiento del cause de un río, etc.
• Las razones económicas: puede ser un centro de producción agrícola, forestal, minero o ganadero.
• Las razones políticas o sociales: puede ser una carretera municipal o un centro turístico.

Puerto topográfico: un punto bajo de paso a través de una cordillera, se deberán cuidar los puntos obligados primarios o principales que condicionen el alineamiento general de la ruta dividiendo esta en tramos y sus tramos señalados de esta manera sobre las cartas varias rutas probables.

VEHÍCULO DE DISEÑO: La carretera debe proyectarse de acuerdo a las características del vehículo que la va a usar y considerando en lo posible las reacciones.

Vehículos ligeros: vehículos de carga o pasajeros que tienen dos ejes y cuatro ruedas.

Vehículos pesados: son unidades destinadas al transporte de carga o pasajeros de dos o más ejes y 6 o más ruedas, en esta denominación se incluyen los camiones y los autobuses.
Vehículos especiales: son aquellos que eventualmente transitan o cruzan el camino, tales como camiones y remolques especiales para el transporte de troncos, minerales, maquinaria pesada u otros productos voluminosos, maquinaria agrícola, bicicletas o motocicletas y en general todos los demás vehículos no clasificados anteriormente.

.

VELOCIDAD: Relación entre el espacio recorrido y el tiempo que se tarda en recorrerlo, cuando esta relación es constante.
V es la velocidad d distancia t tiempo
La velocidad a la que se mueve un vehículo varía constantemente, por lo que obliga a considerar para fines de proyecto una velocidad representativa que se denomina:
VELOCIDAD DE PROYECTO O VELOCIDAD DIRECTRIZ: Se escoge para gobernar y coordinar las características y el proyecto geométrico de un camino en su aspecto operacional.Determina normalmente el costo del camino, es por ello por lo que debe limitarse para fines económicos.Todos los elementos del proyecto de un camino deben calcularse en función de la velocidad de proyecto.
VELOCIDAD DE MARCHA: Es dividir la distancia recorrida entre el tiempo en que el vehículo está en movimiento.
VELOCIDAD DE RECORRIDO: Es dividir la velocidad recorrida entre el tiempo en que el vehículo está en movimiento y el tiempo en que está detenido.

Clasificación de vías

1)

2) Por su volumen de tráfico se clasifican en:

a) Vía clase A: Son aquellas cuyo tráfico anual de carros de carga-kilómetro sea: T ≥ 150,000 para una vía troncal, o que el tráfico anual de carros de pasajeros-kilómetro sea: T ≥ 10,000 con una velocidad media máxima de trenes de pasajeros de 80 km/h.

b) Vía clase B: Cuyo tráfico anual de carros de carga — kilómetro sea 150,000 > T ≥ 50,000 o bien que el tráfico anual de carros de pasajeros — kilómetro sea 10,000 > T ≥ 5,000 con una velocidad máxima de trenes de pasajeros de 64 km/h.

c) Vía clase C: Que no son de importancia son vías de ramales de fuertes pendientes y por lo tanto de bajas velocidades, su tráfico es reducido y sus trenes son cortos, dichas vías no llenan los requisitos de la clasificación tipo B.

3) Por su forma de sujeción:

a) Vía elástica: Moderna vía ferroviaria que se construye empleando riel soldado en largos tramos, generalmente de 800 metros, con sujeción riel — durmiente por medio de grapas elásticas, una placa de hule entre el riel y el durmiente y utilización de durmientes de concreto armado.

b) Vía clásica: Que esté formada por un par de rieles sujetos al durmiente por 4 clavos de vía, anclas, tornillos, placas de asiento y planchuelas de unión.

Cono de agudeza visual: es con ángulo de 5 grados, se forma como la velocidad aumenta (las señales deben de estar en ese cono).

Percepción reacción: reacción de frenado, dura 2.5 seg.

Eje tándem: es el eje doble.

Vía elástica: es como el metro, tiene menor número de uniones, los durmientes son de concreto, los tramos van soldados y son de 800 m.

Vía clásica: va sobre durmientes de madera, cada unión es a 20 m.

Terracería

Conjunto de cortes y terraplenes que dan forma a la obra vial, desde el despalme hasta que la construcción alcanza la alta indicada para la subrasante.

Terraplén: Son estructuras de materiales de cortes o de bancos, se hace para obtener la subrasante, cimentar estructuras, ampliar la corona, formar bermas, bordos y tener los taludes.

Subyacente: si el tránsito es mayor a 10,000 ejes equivalentes de 8.2 ton en la vida útil del pavimento se construye el cuerpo del terraplén de 30 cm con material compactable.

Subrasante: es una transición entre la terracería y el pavimento, es la capa subyacente a la subcorona, es de 20 cm.

Pavimento

Es el conjunto de capas de materiales seleccionados desplantados sobre la capa subrasante, que reciben en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten a las capas inferiores, estas capas proporcionan una superficie de rodamiento donde debe de ser rápida, cómoda y segura.

Pavimento flexible: una carpeta asfáltica proporciona la superficie de rodamiento; las cargas de los vehículos se distribuyen por medio de las características de cohesión y fricción de las partículas de los materiales; la carpeta asfáltica se pliega a pequeñas deformaciones de las capas inferiores sin que se rompa su estructura.

Las capas que lo forman son: subbase, base y carpeta, desplantándose este conjunto sobre la capa subrasante. Este tipo de pavimentos distribuyen las cargas con la profundidad.

Pavimento rígido: es aquel que está constituido a base de losas de concreto hidráulico que pueden estar apoyadas directamente sobre la capa subrasante cuando la calidad es adecuada. Este pavimento es empleado cuando se requiere soportar cargas pesadas, tránsito intenso, etc. Distribuye las cargas en áreas mayores por el efecto de la rigidez de las losas de concreto hidráulico y la transmisión de esfuerzos de una losa a otra.

Reconocimiento

Aéreo

Permite observar el terreno a una altura abarcando grandes extensiones, lo que facilita el estudio de la zona. Se realiza en avión o helicóptero. Desde el aire se tiene un panorama general de la zona que se desea reconocer, eliminando los problemas de clima y accesibilidad. Si el reconocimiento se hace en helicóptero podrá descender en lugares de interés para tomar datos con más detalle.

Terrestre

Se realiza cuando no es posible llevar a cabo el reconocimiento aéreo, se tiene que estudiar la línea en partes; de igual manera el geólogo efectúa estudios de detalle que son poco efectivos, ya que la geología requiere estudios de las formaciones, los contactos, fallas y fracturas.

Clasificación de los caminos de acuerdo a su utilidad socioeconómica

A) Integración nacional

Se construyen para preservar la identidad nacional, comunican la capital del país con las capitales de los estados, entre las capitales de los estados con las cabeceras municipales.

B) Función social

Se construyen para incorporar al desarrollo nacional a zonas que han permanecido marginadas por falta de comunicación. Pasan a ser la infraestructura de la infraestructura ya que una vez construidos es más fácil dotar a las poblaciones del resto de los servicios. El criterio de evaluación de este tipo de caminos es mediante el costo per cápita:

C) Penetración económica

Se construyen para comunicar aquellas regiones del país con alto potencial de productividad en los aspectos: Agricultura, Ganadería, Industriales, Turística, Educacionales. Se construyen para evitar situaciones de autoconsumo y al tener camino exista posibilidad de comerciar en la zona de influencia del camino.

El criterio de selección de este tipo de camino es por el índice de productividad.

D) Camino entre zonas desarrolladas

Se construyen entre zonas que ya cuentan con comunicación pero se ha presentado un gran desarrollo entre esas dos zonas de tal forma que se requiere un camino con mayores especificaciones. Son las llamadas autopistas que en general son caminos de cuota con control total o parcial de sus accesos e intersecciones a desnivel.

El criterio de selección para este tipo de caminos es el índice de rentabilidad.

Localización

Es el estudio detallado en planta y elevación, del eje del camino. Consta de dos etapas: en el gabinete y en el campo.

La localización en gabinete podemos considerarla:

1. Localización de la línea a pelo de tierra.
2. Trazo de tangentes.
3. Unión de tangentes con curvas circulares simples.
4. Cadenamiento de la línea.
5. Construcción del perfil deducido.
6. Proyecto de subrasante.
7. Cálculo analítico de la planta.
8. Establecimiento de las necesidades de curvas espirales de transición.
9. Cálculo y trazo de curvas circulares simples.
10. Cálculo y trazo de curvas con espirales.
11. Ampliación y distancia de visibilidad.
12. Cálculo y trazo de curvas verticales.

Selección del procedimiento para los trabajos topográficos

Tomar en cuenta: la vegetación, la configuración topográfica, la accesibilidad a la zona y el plazo de ejecución.

Anteproyecto

Es el resultado del conjunto de estudios y levantamientos topográficos, llevados a cabo, en base a datos obtenidos con anterioridad, para situar en planos elaborados con estos mismos el eje del camino.

Estudio de la línea preliminar por el método tradicional

Estudiar y estimar las cantidades de obra de cada una de las alternativas propuestas, eligiendo la más favorable a la cual se le hará posteriormente el reconocimiento terrestre. Personal que integra la brigada de localización de la ruta aprobada.

1. Un ingeniero trazador quien es responsable del trabajo.
2. Un cadenero de primera que va adelante, quien recibe las señales para fijar el punto del trazo y es el que da horizontalidad a la cinta.
3. Un cadenero de segunda o de atrás, quien es el responsable de poner la cinta en ceros.
4. Un ayudante que coloca, nivela y centra los aparatos en las estaciones o vértices.
5. Un ayudante que coloca las estacas y trompos en sus cadenamientos respectivos.
6. Peones brecheros, los que sean necesarios.

Localización y trazo

Cuando se tienen localizados los puntos obligados se procede a ligar estos, mediante:

1. El trazo de una poligonal de apoyo lo más apegado posible a los puntos establecidos, orientándolos, puntos de inflexión (P.I.) referenciados, deflexiones marcadas con exactitud.
2. La poligonal de apoyo es una poligonal abierta a través de un vértice o punto de inicio clavando estacas a cada 20 m y lugares intermedios, hasta llegar al vértice siguiente.
3. Nivelación de la poligonal, generalmente a cada 20 m que será útil para definir cotas de curvas de nivel cerradas a cada 2 metros.
4. Obtención de curvas de nivel en una faja de 80 a 100 metros a cada lado del eje del camino.
5. Dibujo del eje de trazo y curvas de nivel con detalles relevantes como cruces, construcciones, fallas geológicas visibles, etc.

Nivelación

Consiste en realizar el perfil preliminar del eje de la vía de comunicación, determinando cada una de las cotas de las estaciones a cada 20 metros o estaciones intermedias importantes.

Secciones topográficas

A cada 20 metros de nuestra línea del camino, se tendrá que determinar 30 metros a la izquierda y 30 metros a la derecha, la intersección de las curvas de nivel. El objeto de que sean 30 metros los que se tengan que determinar hacia los lados, obedece a que por disposición federal, todos los caminos de carreteras federales comprenden 30 metros hacia la izquierda y 30 metros hacia la derecha.

Anteproyecto en planos

Es el resultado de los datos obtenidos en los estudios realizados anteriormente, los cuales se tomarán para replantear un número variado de alternativas, hasta seleccionar el proyecto más conveniente.