martes, 2 de agosto de 2011

LOS VEHICULOS AUTOMOTORES: Elementos fundamentales del tránsito

Ing. CARLOS Y.  MORALES  G. (*)

La finalidad de calles y carreteras es servir al tránsito de personas y de vehículos, principalmente automotores, de manera tal que la circulación sea cómoda, confiable, económica y segura para conductores, pasajeros y peatones.
La Federación Internacional del Automóvil define así al automotor : "Vehículo terrestre movido por sus propios medios, que se desliza mínimo sobre cuatro ruedas dispuestas en más de una alineación y que están siempre en contacto con el suelo, y de las cuales por lo menos dos son directrices y dos de propulsión"
La anterior definición no establece distinción entre los diferentes tipos de vehículos automotores; sin embargo y en todos los casos sabemos que se trata de varios miles de piezas, cada una de las cuales cumple una función especifica. Muchas de ellas se deben mover en forma sincronizada.
En el proceso de manufactura automotriz se emplean al menos 100 materiales diferentes, y en su diseño y fabricación se hace uso de las más modernas técnicas y tecnologías, las cuales permiten entregar al usuario final un vehículo con un alto grado de calidad, seguridad y confort.
Para los efectos del diseño y construcción de calles y cerreteras es necesario tener en cuenta las características físicas y operacionales de los vehículos, las cuales suelen ser diferentes de unos vehículos a otros, dado que en la actualidad circulan tipos muy variados. Para su estudio los vehículos suelen ser agrupados en categorías constituídas por características parecidas, según la finalidad perseguida. Usualmente es posible diferenciarlos teniendo en cuenta el sistema de propulsión, su tamaño, peso y movilidad o el objetivo del transporte a realizar.
En Colombia, para la realización de conteos, estudios de accidentes y estudios de tránsito  los vehículos se  clasificaban en tres grandes grupos: a) vehículos de tracción animal b) bicicletas y c) vehículos automotores.
Los vehiculos de tracción animal se vienen utilizando desde hace milenios, tras la revolución neolítica que permitió la ganadería, especialmente cuando, más adelante, la Edad de los Metales posibilitó la tecnología de la rueda. Con la importante evolución y la masificación que en un poco más de 100 años, han tenido los automotores, puede decirse que el vehículo de tracción animal, de tiro o de tracción de sangre, como también se le denomina, está pasando a la historia, no solo porque comparativamente son un número pequeño y porque realizan recorridos muy cortos por caminos con escasa circulación sino porque la ley en algunos países así lo estipula. En el caso de Colombia, el anterior Código Nacional de Tránsito (Ley 769 de 2002) estableció su desaparición de las vías públicas. Por consiguiente, estos vehículos que pudieron tener  cierta importancia  en zonas agrícolas poco motorizadas, dejaron de considerarse en los estudios de las carreteras actuales.
Las bicicletas, bajo cuyo término se incluye la consideración de monociclos, biciclos y triciclos sin motor, por razones ambientales y conservación energética, siguen teniendo singular importancia en países planos como Holanda y Dinamarca y en países con topografía más abrupta como China e India e incluso Colombia, en donde la red  de ciclorutas o ciclovías se ha extendido significativamente. Tal es el caso bogotano.
Las bicicletas se usan generalmente para recorridos cortos y por sus reducidas dimensiones, gran movilidad, flexibilidad, facilidad de acceso puerta a puerta, cero contaminación y bajos costos de adquisición y operación.  Con la excepción de las ciclovías, las bicicletas no suelen influir de manera importante en la capacidad de las vías, aunque si aumenta con su presencia la posibilidad de accidentes.
Los vehículos automotores, a diferencia de los vehículos de tracción animal, han aumentado exponencialmente en cantidad y  aritméticamente en variedad. Se incluyen dentro de esta categoría las motos, los automóviles, los autobuses y los camiones. Cada uno tiene un comportamiento y una influencia particular en el desempeño de las corrientes del tránsito.
Dentro del grupo motos se consideran las motocicletas, motonetas, motocarros y triciclos con motor. Por su gran flexibilidad, acceso puerta a puerta  y relativos bajos costos de adquisición, se han convertido en el modo de transporte para la población  de escasos recursos en la mayoria de las ciudades de los países en vía de desarrollo. Se emplean fundamentalmente para el traslado de personas y para el transporte de mercancías de reducido volumen y peso en áreas urbanas. Destaca su peligrosidad por sus características de funcionamiento y por la poca protection  y alta vulnerabilidad de sus ocupantes.
Los automóviles pertenecen a la clase de vehículos automotores de cuatro ruedas, destinados a transportar un reducido número de viajeros ( generalmente menos de seis). Forman la parte más importante del parque de vehículos de todos los países. Por su participación porcentual en el tránsito total, sus características geométricas y operativas son prioritarias al determinar las condiciones geométricas de las carreteras y el establecimiento de la ordenación del tránsito.
Los autobuses son vehículos destinados al transporte de pasajeros, con capacidad superior a la de los automóviles. Por su tamaño y peso llevan un eje con ruedas dobles. Por sus características físicas y operacionales se asemejan a los camiones, aunque son de menor peso y de mayor velocidad, representando una porción reducida del parque automotor total.
Los camiones son vehículos pesados destinados al transporte de mercancías y dotados de más de cuatro ruedas, que comprenden las siguientes sub-clases: camiones sin remolque, camiones articulados, camiones con uno o varios remolques y ciertos vehículos especiales. Todos ellos de gran capacidad. En general con carga maxima superior a las 2 toneladas y dotados de varios ejes con ruedas dobles. Representan un porcentaje importante del parque automotor que circula en carreteras y autopistas.
DIMENSIONES Y PESOS DE LOS VEHICULOS.
Conocer las dimensiones y pesos de los vehículos que circularán por una vía, resulta fundamental para preparar el proyecto de una carretera.  Determinadas características geométrias de las vías, tales como ancho de carriles, gálibos, curvaturas, entre otras, condicionan las dimensiones de los vehٕículos que pueden utilizarlas.  Recíprocamente estas dimensiones hacen necesarias unas características geométricas mínimas en las vías. Por otro lado, los pesos totales de los vehículos y su reparto entre sus ejes, afectan a los pavimentos y estructuras de las carreteras: conocerlos es indispensable para su correcto proyecto.
En todos los países existen limitaciones relativas a las dimensiones y pesos máximos autorizados para la circulación de vehículos. Naturalmente, solo los vehículos comerciales de mayor tamaño se ven afectados por estas limitaciones. Los límites legales relativos a pesos se refieren a pesos totales de los vehículos cargados y a cargas máximas por eje. Los límites de peso total se establecen  de acuerdo con el tipo de vehículo y su número de ejes. Las cargas máximas legales por eje dependen del tipo de eje. Estos pueden ser ser simples con rueda sencilla, simples con rueda doble, o de eje tandem formado por dos ejes simples acoplados, ejes que generalmente son ambos de doble rueda o una de rueda doble y otro de rueda sencilla. En casi todas las legislaciones están limitadas, por separado, las cargas máximas que pueden actuar sobre ejes simples y tandem.
Con frecuencia y en muchos países, incluído Colombia, grandes camiones circulan con cargas superiores a las legales. Estos excesos de carga acortan notablemente la vida de los pavimentos y la de los propios vehículos, por lo que es imprescindible una labor de vigilancia y control que evite la sobrecarga.
VEHICULO DE DISEÑO
Como puede extraerse fácilmente de la lectura de los párrafos anteriores, los vehículos varían ampliamente en forma, características y  propósitos para los cuales son usados. Las normas de diseño de calles, carreteras y autopistas  están regidas en gran parte por las dimensiones de  los vehículos más frecuentes que se prevee circularán por la vía.
Un vehículo de diseño es un vehículo a motor seleccionado, cuyo peso, dimensiones,y caracteríٕsticas  operacionales son utilizadas para establecer los controles del diseño geométrico que permitan acomodar en la vía vehٕículos de las clases designadas. Para propósitos del diseño geométrico de las vías, cada vehículo de diseño seleccionado posee las más grandes dimensiones físicas y el más largo radio de giro entre todos los vehículos de su clase.
Aunque el Libro Verde de la AASHTO (2001)  incluye 19 vehículos de diseño, tan solo cuatro clases generales de vehٕículos de diseño son usualmente consideradas: Carros de pasajeros, buses , camiones y vehículos recreacionales.
La clase carros de pasajeros (P)  contempla compactos, subcompactos, sedans, pick-ups, SUVs, minivans y Vans de tamaño total. La clase buses (B) considera buses urbanos, buses interurbanos, escolares y articulados. La clase camiones (C) involucra camiones de una sola unidad, combinaciones de camión tractor- semiremolque y camiones tractores semiremolques  en combinación con remolques completos. La clase de los vehículos recreacionales (VR) incluye casas a motor (motor-home), carros con remolques camperos, carros con botes remolques, casas a motor que remolcan botes y casas a motor que remolcan carros. Adicionalmente la clase bicicleta también deberá ser considerada como un vehículo de diseño cuando su uso esté permitido en la vía.
CARACTERISTICAS OPERACIONALES DE LOS VEHICULOS
Tres son las características operacionales de un vehículo que influencian en el diseño de las vías: El radio de giro, la aceleración  y la capacidad de frenado.
·                     El radio de giro en los vehículos  establece la distancia mínima en la cual un vehículo puede girar, determinando, a su vez, el área necesaria para esa actividad, con lo cual incide en el diseño de curvaturas y de estacionamientos.
El espacio mínimo absoluto para que un vehículo pueda ejecutar un giro de 180º en el sentido del movimiento de las agujas del reloj, queda definido por la trayectoria que sigue la rueda delantera izquierda del vehículo (trayectoria exterior) y por la rueda trasera derecha (trayectoria interior). Además de la trayectoria exterior, debe considerarse el espacio libre requerido por la sección en volado que existe entre el primer eje y el parachoques, o elemento más sobresaliente.
La trayectoria exterior queda determinada por el radio de giro mínimo propio del vehículo, el cual  es una característica de fabricación.
La trayectoria interior depende de la trayectoria exterior, del ancho del vehículo, de la distancia entre el primer y último eje y de la circunstancia que estos ejes pertenecen a un camión del tipo unidad rígida o semirremolque articulado.
·                     La aceleración vehicular es la tasa o rata a la cual los automotores pueden incrementar la velocidad.
Los datos de aceleración son usados para determinar:
1.            El tiempo para cruzar una intersección desde un punto inicial de referencia.
2.            La distancia requerida para pasar otro vehículo.
3.            La separación aceptable entre dos vehículos consecutivos.
La tasa de aceleración en los carros de pasajeros va de 6.4 a 9.6 kms. por hora por segundo lo cual representa de 1.8 a 2.7 metros por segundo por segundo; para camiones es de 2.4 a 3.2 kms. por hora por segundo, ó 0.60 a 0.90 mts. por segundo por segundo.  La potencia del motor y el sistema de transmisión controlan la aceleración, como lo hacen también la velocidad y la pendiente. La tasa de aceleración vehicular es máxima a bajas velocidades y cambia poco hasta velocidades de 32 kms. por hora.
·                     La capacidad de frenar de un vehículo y la fricción entre llantas y pavimento inciden en las habilidades de los vehículos a motor para reducir velocidades y detenerse.
La desaceleración o tasa de pérdida de velocidad  no puede exceeder a la fricción que puede producir el pavimento, pues se produciría deslizamiento cuando la resistencia a la fricción es sobrepasada.
Cuando la palanca de velocidades en un vehículo en movimiento es puesta en posición neutral, el vehículo es desacelerado por la resistencia a la tracción. Esto es logrado por la resistencia a la rodadura (fricción entre llantas y pavimento), la inherente fricción entre las partes del vehículo y la resistencia del aire.
En adición a la resistencia a la tracción, la resistencia del motor (que actúa cuando el motor está engranado) ayuda a desacelerar el vehículo. Mediciones de estas desaceleraciones por efecto de estas resistencias (a la tracción + resistencia del motor) indican que varían entre 0.96 mts. por segundo2 a 112 kms. por hora  y 0.39 mts. por segundo2 a 32 kms. por hora.
Si los frenos son aplicados sorpresivamente, éstos tienden a bloquear las ruedas y el vehiculo patina. Las marcas del patinaje indican la distancia a la cual el vehículo desaceleró durante el patinaje.
Cuidadosas investigaciones se desarrollan actualmente para encontrar métodos económicos más exáctos para mejorar los coeficentes de fricción en los pavimentos. Las acciones se orientan al diseño de llantas, diseño de superficies de rodadura e investigaciones de los efectos sobre los pavimentos de las condiciones inclementes del tiempo.
COLOR DE LOS CARROS Y LOS ACCIDENTES
Un grupo de investigadores de la Universidad de Monash, en Melbourne (Australia), han demostrado que los carros oscuros tienen más accidentes que los claros. El estudio confirmaría la creencia popular de que la elección más segura es el color blanco al ser más visible en la carretera.
Tras estudiar 850.000 accidentes con víctimas en Australia, el equipo de investigadores concluyó que los automóviles blancos son los más seguros, pues resultan más visibles y presentan menos probabilidades de colisión. Del mismo modo, los de color negro son los más peligrosos (un doce por ciento más de riesgo de accidente que los blancos) seguido de los grises, con un once por ciento, plata, un diez por ciento y los rojos y azules, con un siete por ciento. Los colores pastel, como el beige o el color crema obtuvieron valoraciones muy cercanas al color blanco.
Como lo explicó el director de la investigación, Stuart Newstead, los estudios llevados a cabo hasta el momento se centraban únicamente en el color y la visibilidad de los carros, sin incidir en el riesgo de impacto. Su estudio hace hicapié en este otro aspecto, no solo en el cromático.

Colores en la oscuridad
Newstead señaló además que esta relación entre el color del carro y el riesgo de colisión se reduce cuando hay poca luz, pues la baja luminosidad hace menos perceptible la diferencia cromática.
Sin embargo, como concluyen los propios investigadores, "conducir un vehículo oscuro puede incrementar el riesgo de colisión, pero es mucho más influyente el comportamiento del conductor al volante".


VEHICULOS AMBIENTALISTAS
Si Ud, amigo lector, en su condición de conductor le preocupa la ecología y la contaminación ambiental, si quiere ahorrar dinero en combustible y mantener verde el planeta... ahora tiene oportunidad de realizar una campaña ambientalista. No hace falta disminuir la velocidad, basta con aplicar una serie de técnicas en la conducción.
Una utilización correcta del automóvil es fundamental para conseguir un notable incremento de la calidad ambiental. He aquí algunos consejos:
  • Aire acondicionado: El uso de aire acondicionado aumenta el consumo de combustible, por lo que no conviene abusar del mismo.
  • Entonación o puesta a punto: Una correcta puesta a punto del motor  puede hacer que el carro consuma hasta un 10% menos de combustible.
  • Neumáticos: Controle periódicamente la presión de los mismos y vigile posibles desgastes anormales.
  • Nunca pise el acelerador al arrancar el vehículo. Simplemente hay que dar al encendido y si el carro es de gasolina podemos emprender la marcha. Si por el contrario, es diésel, es conveniente dejar al ralentí unos segundos el vehículo.
  • Recuerde que la primera marcha funciona como un trámite entre el vehículo parado y la marcha, por lo que, utilízela lo menos posible.
  • Las revoluciones adecuadas para cambiar de marcha son entre 2.000 y 2.500 para vehículos gasolina y 2.000 en los diésel. Conseguirá, con estos cambios rápidos de marcha, un consumo reducido.
  • Si necesita reducir la marcha, retráselo lo máximo posible. Sin pisar el acelerador y a más de 20 km/h y con cualquier marcha engranada, nuestro consumo será 0,0: un récord para nuestro bolsillo y para el medio ambiente.
  • Circular con marchas más largas, y a bajas revoluciones produce un consumo mínimo.
  • Hay que mirar lejos y estar atento a la carretera. Esto hace que nos podamos anticipar a los acontecimientos y evitar una conducción brusca y agresiva, con la que consumimos más combustible.
Beneficios de la conducción ambientalista o ECO-Conducción
  • Ahorro medio de combustibles:  15%.
  • Disminución global de la contaminación ambiental.
  • Reducción del 15% de las emisiones de CO2 a la atmósfera.
  • Disminución de la contaminación acústica.
  • Aumento del confort en el vehículo.
  • Disminución del riesgo de accidentes.
  • Reducción del estrés del conductor.
  • Ahorro en costos de mantenimiento del vehículo; sistemas de frenado, embrague, caja de cambio y motor.

A MANERA DE CONCLUSION
Conciente o inconcientemente, cuando un conductor asume el mando de un vehículo a motor inmerso en una corriente vehicular, tiene a su disposición una serie de características físicas, espaciales y operacionales propias del vehículo, que utilizadas adecuada y responsablemente, conllevan a que la  conducción sea cómoda, confiable, económica y segura para conductores, pasajeros y peatones.
Muchos de los muertos, heridos, daños a la propiedad y pérdidas económicas debido a accidentes donde se ven involucrados vehículos a motor enfatizan la crítica necesidad de considerar aspectos de ingeniería humana en el diseño de los vehículos.
Las dimensiones de los asientos, la localización y ubicación de los controles, las dimensiones y posición del volante, la presencia de nuevos dispositivos que ofrece el mercado multimedia  tales como  GPS, laptops,  tablets y otros elementos que  se están convirtiendo en la base para el diseño vehicular ergonométrico.
Se ha avanzado significativamente en las últimas dos décadas cuando se propuso iniciar la era de los vehículos inteligentes, pues la tecnología automotriz se está dirigiendo desde entonces  a lograr una mayor seguridad en carreteras.

Si los seres humanos nos preocupamos por entender como están construídos y como funcionan los vehículos, su incidencia en el diseño y construcción de calles y carreteras, sus  limitaciones físicas y espaciales  y si además, cambiamos los hábitos de conducción y  nos apuramos a poner las manos sobre el volante, podremos compartir, responsablemente y en excelentes condiciones, la conducción de los automóviles .



(*)      Ingeniero en Transportes y Vías, Ingeniero Civil, Gerente de Proyectos, M Sc. (Universidad Nacional de Colombia),  PhD © (U. Politécnica de Madrid (España)), Capacitador Internacional sobre Formulación y Evaluación de Proyectos de Interés Social con metodología BID y de la Banca Multinacional. Investigador sobre Temas de Seguridad Vial. Analista, Asesor y Consultor del Observatorio Boyacense de Movilidad y Seguridad Vial - SEGVIAL BOYACÁ. Email: Cymoralesg@gmail.com
BIBLIOGRAFIA
1.    Balaguer C., Enrique; Kraemer H., Carlos; Puente de Lucas, Angel y Sánchez B.,Victor.”Elementos de Ingeniería de Tráfico”. Escuela de Caminos, Canales y Puertos, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid –España, 1984, 2-1 a 2.15.
2.    Carter , Everett C and Homburguer, Wolfgag S. “ Introduction to Transportation Engineering”, Institute of Transportation Engineers, Reston Publishing Company, Inc Reston, Virginia, 1978.
3.    Pignataro, Louis J. “ Traffic Engineering – Theory and Ptractice” , Prentice-Hall,Inc. New Jersey, 1973
4.    AASHTO, “Green Book”, 2001.
5.    http://www.seguridad-vial.net/tipos_conducción ecologica.asp

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