Ingenieria Del Transporte-etsiiUNED

APUNTES 2006/2007 INGENIERÍA DEL TRANSPORTE

INGENIERÍA INDUSTRIAL (PLAN 2001) UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA

Apuntes realizados por los alumnos de 5º curso de Ingeniería Industrial (plan 2001), siguiendo el texto base “Transportes. UNED. 2006” de la asignatura Ingeniería del Transporte. A continuación se detalla la autoría de cada uno de los resúmenes del texto base, contenidos en este documento: Tema 4. Grúas.

Gabriel López Mendieta. Simón Martínez Ruiz.

Tema 5. Cables:

Juan José de Isusi Moure.

Tema 8. Transporte por Tubería:

Mario Rascón Merino.

Tema 9. Ingeniería del Transporte:

Daniel Valverde Miranda.

Tema 10. Modelos de Tráfico:

Lorenzo Servera Serapio.

Tema 11. Ruido de Tráfico Urbano e Interurbano

Daniel Vidal Lombarte

Formato final e Impresión:

Mario Amo González.

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1

ÍNDICE I. TEMA 4. GRÚAS..................... GRÚAS. .......................................... ............................................ ............................................. ............................................ ..................... I-1 I.1. COMPONENTES DE UN APARATO DE ELEVACION...............................................I-1 I.2. PARÁMETROS....................................................................................................................I-3 I.2.1. PARÁMETROS DE CARGAS ................................................................. ...................................................................................I-3 ..................I-3 I.2.2. PARÁMETROS DIMENSIONALES DIMENSIONALES................................................................... ..........................................................................I-4 .......I-4 I.2.3. VELOCIDADES DE LOS MOVIMIENTOS DE TRABAJO......................................I-5 I.2.4. PARÁMETROS ASOCIADOS ASOCIADOS CON EL CAMINO DE DE RODADURA .......................I-7 I.3. CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS ELEMENTOS DE ELEVACION ELEVACION ......................................I-8 I.3.1. SEGÚN SU CONCEPCIÓN............................ CONCEPCIÓN......................................................................................I-8 ..........................................................I-8 I.3.2. SEGÚN EL ELEMENTO DE APREHENSIÓN.......................................................I-12 I.3.3. SEGÚN LAS POSIBILIDADES DE TRASLACIÓN................................................I-15 I.3.4. SEGÚN EL DISPOSITIVO DE MANDO................................................................I-16 I.3.5. SEGÚN SU POSIBILIDAD DE DE ORIENTACIÓN ...................................................I-16 I.3.6. 4.3.6 SEGÚN EL MODELO MODELO DE APOYO ........................................................... ............................................................... ....I-16 I-16 I.4. CALCULO ESTRUCTURAL ESTATICO .................................................................... .....................................................................I-17 .I-17 I.4.1. PUENTE GRÚA......................................................................................................I-17 GRÚA......................................................................................................I-17 I.4.2. GRÚA PÓRTICO....................................................................................................I-17 I.4.3. GRÚA DE PARED..................................................................................................I-17 I.4.4. GRÚA PALOMILLA DE COLUMNA.....................................................................I-17 I.4.5. GRÚA TORRE ............................................................. ........................................................................................................I-18 ...........................................I-18 I.4.6. VEHÍCULO GRÚA ................................................................ .................................................................................................I-19 .................................I-19 I.5. CÁLCULO ESTRUCTURAL DINÁMICO. .......................................................... ...................................................................I-21 .........I-21 I.5.1. CASO I: SERVICIO NORMAL SIN VIENTO..........................................................I-21 I.5.1.1. Coeficiente dinámico .................................................................... ......................................................................................... ..................... I-22 I.5.1.2. Cargas debidas a movimientos horizontales. ..................................................... I-22

Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte. .

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2

I.5.2. CASO II: APARATO EN SERVICIO CON VIENTO...............................................I-24 I.5.2.1. Efecto del viento ................................................................................................ I-24 I.5.2.2. Efecto de la temperatura .................................................................................... I-25

I.5.3. CASO III: APARATO SOMETIDO A CARGAS EXCEPCIONALES......................I-25 I.6. CABLES..............................................................................................................................I-26 I.6.1. DIÁMETRO DEL CABLE.......................................................................................I-26 I.7. ESQUEMA..........................................................................................................................I-28

II. TEMA 5. CABLES..........................................................................................................II-1 II.1. INTRODUCCIÓN..............................................................................................................II-1 II.2. ESTRUCTURA DE LOS CABLES..................................................................................II-1 II.2.1.CABLES MONOCORDONES................................................................................. II-1 II.2.2.CABLES DE CORDONES. ..................................................................................... II-2 II.2.2.1. Tipos de cordones. ..............................................................................................II-2 II.2.2.2. Nomenclatura......................................................................................................II-3 II.2.2.3. Características.....................................................................................................II-3

II.2.3.CABLES DE CABOS............................................................................................... II-4 II.3. SISTEMAS DE TRENZADO............................................................................................II-4 II.4. LA PREFORMACIÓN......................................................................................................II-5 II.5. ESFUERZOS DE FATIGA DEL CABLE. ...................................................................... II-6 II.5.1. ESFUERZOS DE EXTENSIÓN. ............................................................................. II-6 II.5.2. ESFUERZOS DE ENCURVACIÓN. ....................................................................... II-6 II.5.3. ESFUERZOS DE ESTREPADA.............................................................................. II-7 II.5.4. ESFUERZOS DE APLASTAMIENTO. ................................................................... II-7 II.5.5. ABRASIÓN.............................................................................................................. II-7 II.5.6.CORROSIÓN. ......................................................................................................... II-8 II.5.7.TENDENCIA AL GIRO Y RESISTENCIA AL CALOR. .......................................... II-8 II.6. CABLES UTILIZADOS EN GRÚAS Y APARATOS DE ELEVACIÓN....................II-9


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3

II.6.1. POLEAS Y POLIPASTOS. ...................................................................................... II-9 II.6.2. RIGIDEZ DE CABLES Y RENDIMIENTO DE LAS POLEAS. ............................ II-10 II.6.3. DURACIÓN. ......................................................................................................... II-10 II.7. CABLES FIADORES. .....................................................................................................II-10

III.TEMA 8. TRANSPORTE POR TUBERIA (DE FLUIDOS).................................... III-1 III.1.

INTRODUCCIÓN: .................................................................................................. III-1

III.2.

DESARROLLO DE UNA INSTALACIÓN........................................................... III-1

III.3.

CARACTERÍSTICAS DE LOS FLUIDOS ........................................................... III-2

III.4.

TIPOS DE REGÍMENES EN UN FLUIDO .......................................................... III-3

III.5.

FLUJO DE FLUIDOS DE UNA SOLA FASE (HOMOGÉNEOS) ..................... III-4

III.6.

FLUJO DE FLUIDOS DE VARIAS FASES (HETEROGÉNEOS) .................... III-5

III.7.

MATERIALES EMPLEADOS EN LA FABRICACIÓN DE TUBERÍAS. ....... III-5

III.8.

ACCESORIOS DE TUBERÍAS.............................................................................. III-8

III.9.

VÁLVULAS .............................................................................................................. III-9

III.10.

PÉRDIDAS DE CARGA DEBIDO A VÁLVULAS Y ACCESORIOS............. III-11

III.11.

PROBLEMAS EN LAS CONDUCCIONES........................................................ III-11 III.11.1. GOLPES DE ARIETE...................................................................................... III-11 III.11.2. CORROSIÓN ................................................................................................... III-12

III.12.

BOMBAS Y COMPRESORES ............................................................................. III-13

IV. TEMA 9: INGENIERÍA DEL TRÁFICO .................................................................. IV-1 IV.1.

INTRODUCCIÓN.....................................................................................................IV-1

IV.2.

VARIABLES FUNDAMENTALES DEL TRÁFICO............................................IV-1 IV.2.1. INTENSIDAD DE TRÁFICO............................................................................. IV-2 IV.2.2. CICLOS DE LA INTENSIDAD DE TRÁFICO .................................................. IV-3 IV.2.2.1.Ciclo anual de la intensidad .............................................................................. IV-3 IV.2.2.2.Ciclo semanal de la intensidad.......................................................................... IV-3


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4

IV.2.2.3.Distribución de frecuencias de intensidades horarias........................................ IV-4

IV.2.3. FACTOR DE HORA PUNTA............................................................................. IV-4 IV.2.4. COMPOSICIÓN DEL TRÁFICO ...................................................................... IV-5 IV.2.5. VELOCIDAD ..................................................................................................... IV-5 IV.2.6. DENSIDAD........................................................................................................ IV-6 IV.2.7. ESPACIAMIENTO............................................................................................. IV-6 IV.2.8. INTERVALO ...................................................................................................... IV-7 IV.3.

LA ECUACIÓN FUNDAMENTAL DEL TRÁFICO............................................IV-7 IV.3.1. INTERPRETACIÓN DE LA ECUACIÓN FUNDAMENTAL ............................ IV-7 IV.3.1.1.Relación velocidad – densidad:......................................................................... IV-7 IV.3.1.2.Relación intensidad – densidad:........................................................................ IV-8 IV.3.1.3.Relación intensidad – velocidad: ...................................................................... IV-9

IV.4.

CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO ...........................................................IV-9 IV.4.1. DEFINICIÓN DE CAPACIDAD ....................................................................... IV-9 IV.4.2. DEFINICIÓN DE NIVELES DE SERVICIO E INTENSIDAD DE SERVICIOIV-10 IV.4.3. CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO EN CONDICIONES DE CIRCULACIÓN ............................................................................................................. IV-10 IV.4.3.1.Capacidad y niveles de servicio en autopistas: ............................................... IV-12 IV.4.3.2.Capacidad y niveles de servicio en autovías y carreteras de calzada única con cuatro o más carriles:..................................................................................................................... IV-12 IV.4.3.3.Capacidad en carreteras de dos carriles: ......................................................... IV-13

IV.4.4. CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO EN CONDICIONES DE CIRCULACIÓN DISCONTINUA .................................................................................. IV-13

V. TEMA 10: MODELOS DE TRÁFICO .........................................................................V-1 VI. TEMA 11. RUIDO DE TRÁFICO URBANO E INTERURBANO.......................... VI-1 VI.1.

RUIDO DE UN VEHÍCULO....................................................................................VI-1 VI.1.1. FUENTES DE RUIDO EN UN VEHÍCULO ..................................................... VI-1 VI.1.2. ESTIMACIÓN DEL RUIDO EMITIDO POR UN VEHÍCULO......................... VI-2 Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte.

.

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5

VI.1.3. NIVEL SONORO MÁXIMO............................................................................... VI-2 VI.1.4. INFLUENCIA DEL TIPO DE FIRME............................................................... VI-3 VI.1.5. EFECTO RAMPA. ............................................................................................. VI-4 VI.2.

RUIDO DEL TRÁFICO...........................................................................................VI-4 VI.2.1. CARACTERÍSTICAS DEL RUIDO DE TRÁFICO. ........................................... VI-4 VI.2.2. DESCRIPCIÓN DEL RUIDO DEL TRÁFICO.................................................. VI-6 VI.2.3. INFLUENCIA DEL TIPO DE CIRCULACIÓN................................................. VI-6 VI.2.4. CONTENIDO ESPECTRAL DEL TRÁFICO..................................................... VI-6

VI.3.

PROPAGACION DEL RUIDO DEL TRÁFICO...................................................VI-7 VI.3.1. EFECTOS DE LA ABSORCIÓN........................................................................ VI-7

VI.4.

EFECTOS CLIMATOLOGICOS. ..........................................................................VI-8

VI.5.

BARRERAS ACUSTICAS NATURALES Y ARTIFICIALES............................VI-8

VI.6.

11.6 PROPAGACION EN ZONAS URBANAS. ....................................................VI-8

VI.7.

CALCULO DE LOS NIVELES SONOROS DEL TRÁFICO..............................VI-9 VI.7.1. CIRCULACIÓN CONTINUA............................................................................. VI-9 VI.7.2. CIRCULACIÓN DISCONTINUA. ................................................................... VI-11


T EMA 4. G RÚAS

I. TEMA 4. GRÚAS.


I-1

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DEF. APARATO DE ELEVACION: Aparato de funcionamiento discontinuo, destinado a elevar y distribuir en el espacio, las cargas suspendidas con la ayuda de un gancho u otro accesorio de aprehensión.

Los componentes principales de las grúas son (figura 109): 

Mecanismo de elevación: Mecanismo que

sirve para subir y bajar la carga. 

Mecanismo de traslación: Mecanismo que

asegura la traslación del aparato de elevación. 

Mecanismo de distribución del carro:

Mecanismo que asegura el desplazamiento del carro a lo largo de su camino de rodadura. 

Mecanismo de inclinación de la pluma:

Mecanismo que sirve para variar el alcance y la altura de elevación por variación del ángulo de inclinación de la pluma (figura 110). 

Mecanismo de orientación: Mecanismo que

asegura la rotación en un plano horizontal de la parte giratoria del aparato de elevación (figura 110). Figura 110. Mecanismos de inclinación de la pluma y de orientación 

Cabestrante: Mecanismo en el que el esfuerzo es transmitido por un elemento flexible

(cable, cadena) a través de un tambor motriz (figura 111). 

Polipasto: Mecanismo de elevación que constituye una unidad autónoma montada o

no sobre viga guía (figura 112).


I-2

T EMA 4. G RÚAS



Carretón (chasis): Base de una grúa, que soporta la plataforma giratoria o la torre de

la grúa, y que incluye los dispositivos para su traslación. 

Pórtico: Estructura formada por un puente elevado soportado por patas con o sin

dispositivo de rodadura al suelo. 

Bogie: Soporte ensamblado equipado de ruedas o rodillos que sirven para la traslación

del aparato de elevación y articulado para equilibrar las cargas sobre las ruedas o los rodillos. 

Puente: Estructura portante de los aparatos de elevación de tipo puente destinada a

soportar el carro en el curso de sus desplazamientos, o estructura situada entre los pies de un aparato de elevación de tipo pórtico o semi-pórtico. 

Carro: Conjunto destinado a desplazar las cargas suspendidas.



Corona de orientación: Componente destinado a transmitir los esfuerzos (momento

de carga, fuerzas horizontales y verticales) de la parte giratoria a la parte fija del aparato de elevación, y que puede incluir el mecanismo de orientación de la parte giratoria. 

Plataforma giratoria: Estructura orientable capaz de soportar los elementos del

aparato de elevación. 

Torre: Estructura vertical de una grúa que soporta la pluma y/o la plataforma giratoria

asegurando la altura necesaria a la posición del pie de la pluma. 

Columna (pilar): Columna vertical capaz de soportar una pluma orientable y su carga,

asegurando la altura de elevación necesaria. 

Pluma: Componente estructural de la grúa, capaz de soportar el accesorio de

aprehensión, o el carro portador del mismo, asegurando el alcance y la altura de elevación solicitados. 

Torre de grúa móvil: Equipo amovible de una grúa que comprende una torre con una

pluma, con o sin plumín, así como los accesorios necesarios. 

Contrapeso: Masa fija sobre la contrapluma o sobre la plataforma giratoria para

ayudar a equilibrar las acciones de la carga útil y/o ciertas partes del aparato de elevación durante su funcionamiento (figura 113). 

Lastre: Masa fijada sobre un pórtico o el carretón de un aparato de elevación para

asegurar su estabilidad (figura 113).


I-3

T EMA 4. G RÚAS



Polea: Elemento rotativo con una o varias gargantas destinado a guiar y/o a cambiar la

dirección de un cable (cadena). 

Aparejo: Sistema de poleas y de cables destinado a hacer variar las fuerzas y las

velocidades. 

Aparejo gancho: Conjunto de poleas montadas sobre un armazón al que está fijado un

gancho. 

Órgano de aprehensión: Dispositivo (gancho, cuchara, electroimán, horquilla u

otros) que sirve para suspender o soportar la carga. 

Estabilizador: Dispositivo destinado a aumentar la base de apoyo de un aparato de

elevación en su emplazamiento (figura 114).

I.2.1.

PARÁMETROS DE CARGAS



Momento de carga con respecto al eje de giro:

carga nominal (Q) por su radio de alcance(L),(figura115): M=Q.L 

Momento de vuelco: carga nominal (Q) por la

distancia de su proyección al eje de vuelco (A),(figura115): Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte. .

I-4

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MA=Q.A 

Masa neta: Masa de una grúa, sin lastre ni contrapesos, carburante, lubricante y agua.

Para las grúas tipo pluma, la masa neta es la masa de la grúa montada con la pluma principal y el contrapeso, pero sin lastre, ni carburante, lubricante ni agua. 

Masa total: Masa total de una grúa en orden de marcha, con lastre, contrapesos,

carburantes, lubricante y agua. 

Carga sobre un apoyo: Valor de la carga máxima vertical transmitida a través de un

apoyo al camión de rodadura o al suelo (figura 115). I.2.2.

PARÁMETROS DIMENSIONALES 

Alcance o radio (l): Distancia entre el eje de orientación de la parte giratoria y el eje

vertical del elemento de aprehensión sin carga, estando el aparato de elevación instalado sobre un emplazamiento horizontal (figura 115). 

Alcance a partir del eje de vuelco (A): Distancia horizontal entre el eje de vuelco y el

eje vertical del elemento de aprehensión sin carga, estando el aparato de elevación instalado sobre un emplazamiento horizontal (figura 115). 

Alcance desde el carril o alcance de voladizo: Distancia máxima horizontal entre el

eje del camino de rodadura más próximo al voladizo y el eje del elemento de aprehensión emplazado sobre el voladizo. 

Aproximación de gancho (C): Distancia horizontal mínima entre el eje de la vía del

camino de rodadura y el eje vertical del dispositivo de aprehensión (figura 116). .



Zona de barrido trasero (r): Radio máximo de la parte giratoria de la grúa en el lado

opuesto a la pluma.


I-5

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

Altura de elevación (H): Distancia vertical entre el nivel de apoyo del aparato de

elevación y el dispositivo de aprehensión cuando éste se encuentra en la posición más elevada de trabajo (figura 116): 

Para ganchos y horquillas, la medida se toma a su superficie de apoyo.



Para los otros dispositivos de aprehensión, la medida se toma a su punto

más bajo (en posición cerrada). 

Para las grúas puente la altura de elevación está determinada a partir del

nivel del suelo. La altura de elevación se tomará sin carga y con el aparato de elevación instalado sobre un terreno horizontal. 

Profundidad de descenso (h): Distancia vertical entre el nivel de apoyo del aparato

de elevación y el dispositivo de aprehensión, estando éste en su posición de trabajo más baja: 

Para ganchos y horquillas, la medida se toma a su superficie de apoyo.



Para los otros dispositivos de aprehensión,la medida se toma a su punto más

bajo (en posición cerrada). 

Para las grúas puente, la profundidad de descenso se tomará sin carga y con

el aparato de elevación instalado sobre un terreno horizontal. 

Amplitud de elevación: Distancia vertical entre la posición de trabajo superior e inferior del

dispositivo de aprehensión. 

Altura del camino de rodadura (Ho): Distancia vertical entre el nivel del suelo y el nivel

superior del camino de rodadura (figura 116). I.2.3.

VELOCIDADES DE LOS MOVIMIENTOS DE TRABAJO. 

Velocidad de elevación (descenso) de la carga (Vn): Velocidad de desplazamiento vertical

de la carga elevada en régimen establecido (figura 117). 

Velocidad de precisión (Vm): Velocidad mínima de descenso de la carga máxima en el

curso de operaciones de montaje o colocación de la misma, en régimen establecido (figura 117). 

Velocidad de giro ( ω): Velocidad angular de la rotación de la parte giratoria de una grúa en

régimen establecido (figura 117). 

Velocidad de traslación (Vk): Velocidad de desplazamiento de un aparato de elevación en


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T EMA 4. G RÚAS

el régimen establecido. Se determina con el aparato en carga y desplazándose sobre una vía o una superficie horizontal, y con una velocidad de viento, a una altura de 10m inferior a 3 m/seg (figura 117).

. 

Velocidad de desplazamiento del carro(Vc): Velocidad del desplazamiento del carro en el

régimen establecido. Se determina desplazándose el carro sobre un camino de rodadura horizontal y portando la carga máxima admisible, siendo la velocidad del viento a una altura de 10m no superior a 3 m/seg (figura117). 

Velocidad de variación del alcance (Vf) (por elevación de la pluma): Velocidad media del

desplazamiento horizontal de la carga, en el régimen establecido. Se determina en la carrera de elevación de la pluma a partir de su alcance máximo, hasta su alcance mínimo, estando la grúa instalada sobre un camino de rodadura horizontal y con una velocidad de viento que no sobrepase a 10m de altura 3m/seg. 

Tiempo de elevación de la pluma (t): Tiempo necesario para elevar la pluma de su posición

de alcance máximo a la de alcance mínimo. Se determina realizando la operación de elevación de la pluma con una carga equivalente a su carga nominal en alcance máximo, estando la grúa instalada sobre un camino de rodadura horizontal y con una la velocidad del viento a una altura de 10m no superior a 3 m/seg. 

Velocidad de desplazamiento en ruta(Vo): Velocidad máxima de desplazamiento de un

aparato de elevación, en posición de ruta, accionado por sus propios medios. 

Duración de un ciclo de trabajo: Tiempo necesario para el cumplimiento de un ciclo de

trabajo tal como se haya especificado.


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T EMA 4. G RÚAS

I.2.4.

PARÁMETROS ASOCIADOS CON EL CAMINO DE RODADURA 

Nivel de apoyo de un aparato de elevación: Superficie horizontal de

la fundación o de la cabeza del carril que sirve de apoyo para la parte no orientable de un aparato de elevación. Para los aparatos en los que los apoyos están dispuestos a niveles diferentes, se considera como nivel de apoyo del aparato el nivel de apoyo. 

Luz (S): Distancia horizontal entre ejes de los carriles de la vía de

rodadura de los aparatos de elevación de tipo puente (figura 118).



Vía (K): 

Para las grúas pluma: distancia horizontal entre los ejes de carriles o de las

ruedas del tren de rodadura. 

Para los carros: distancia horizontal entre los ejes de los carriles de

desplazamiento de los mismos.



Distancia entre ejes (B): Distancia entre los ejes de los soportes del aparato de elevación,

medidos paralelamente al eje longitudinal de desplazamiento. 

Distancia entre ejes de estabilizadores (Bo): Distancia entre los ejes verticales de los

estabilizadores, medidos según el eje longitudinal de desplazamiento del aparato de elevación. 

Distancia entre estabilizadores (Bo): Distancia entre los ejes verticales de los

estabilizadores, medida transversalmente al eje longitudinal de desplazamiento del aparato de elevación. Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte. .

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

Pendiente (i): Pendiente admisible para la utilización del aparato de

elevación, determinada por el cociente i=h/B y expresada en porcentaje que corresponde al desnivel de dos puntos tomados sobre el camino de rodadura y situados a una distancia B igual a la distancia entre ejes del aparato. El valor de desnivel se mide sobre el camino de rodadura sin carga (figura 121). 

Pendiente admisible: Pendiente máxima j=h/B, expresada en

porcentaje, que el aparato puede franquear a una velocidad de ruta constante. 

Contorno de apoyo: Contorno formado por la proyección horizontal de las líneas que unen

los ejes verticales de los elementos de apoyo del aparato de elevación (ruedas o estabilizadores). 

Radio de curvatura de la vía (Rd) : Radio mínimo de curvatura del eje del rail interior

sobre la parte curvilínea de la vía. 

Radio mínimo de viraje (R): Radio de la circunferencia descrita por la rueda delantera

exterior de la grúa en el curso de un viraje.

I.3.1.

SEGÚN SU CONCEPCIÓN

Aparato de elevación de tipo puente: Aparato de elevación en el que su dispositivo de aprehensión está suspendido de un carro, un aparejo ó una grúa pluma capaz de desplazarse a los largo de un puente (figura 122): 

Grúa puente: Aparato de elevación cuyos elementos portadores se apoyan

directamente sobre un camino de rodadura. 

Pórtico: Aparato de elevación cuyos elementos portadores se apoyan sobre un camino

de rodadura por medio de patas de apoyo. 

Semi-pórtico: Aparato de elevación cuyos elementos portadores se apoyan sobre un

camino de rodadura, directamente de un lado y por intermedio de patas de apoyo en el otro.


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

Aparatos de elevación tipo blodin: Aparato de elevación cuyo dispositivo de aprehensión está suspendido de un carro que se desplaza a lo largo de cables portadores fijados a torres de apoyo, que hacen de soportes (figura 123). 

Blondin: Aparato de elevación en el que los elementos portadores son cables fijados a

la parte superior de patas soporte. 

Pórtico a cable: Aparato de elevación en el que los elementos portadores son cables

fijados a los extremos del puente de un pórtico.

Grúa tipo pluma: Aparato de elevación cuyo dispositivo de aprehensión está suspendido de la pluma o de un carro que se desplaza a lo largo de la misma: 

Grúa orientable sobre pórtico: Grúa de pluma orientable montada sobre un pórtico

que permita el paso de camiones o vagones de ferrocarril (figura 124).


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

Grúa orientable sobre semi-pórtico: Grúa de pluma orientable montada sobre un

semi-pórtico que permita el paso de camiones o vagones de ferrocarril. 

Grúa móvil: Grúa pluma, orientable o fija, montada sobre un bastidor equipado de un

tren de rodadura (de neumáticos, orugas o mixtos) que le permita desplazarse fácilmente, bien por sus propios medios o remolcado por un tractor. 

Grúa torre: Grúa de pluma orientable en el que la pluma está montada sobre la parte

superior de una torre vertical (figura 125).



Grúa sobre ferrocarril: Grúa montada sobre una plataforma que se desplaza sobre el

ferrocarril (figura 126).


I-11

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

Grúa flotante: Grúa montada sobre un pontón destinado especialmente a soportarla y

desplazarla (figura 127).



Grúa de cubierta: Grúa de pluma orientable, montada sobre la cubierta de

un barco y destinada a la carga y descarga del mismo. 

Grúa derrick: Grúa de pluma orientable, en la que la pluma se encuentra

articulada sobre la parte inferior de un puntal vertical apoyado en sus dos extremos (figura 128): . Grúa derrick con vientos: el extremo superior del puntal está fijado por vientos de cable. . Grúa derrick con apoyo rígido: el extremo superior del puntal está fijado por medio de tirantes rígidos.

Grúa con pescante: Grúa tipo pluma en la que el dispositivo de aprehensión está suspendido y fijado rígidamente de un pescante o de un carro que se desplaza a lo largo del mismo (figura 129): 

Grúa palomilla de columna: Grúa palomilla capaz de girar sobre una columna fijada

por su base a la fundación, o fijada a una columna giratoria sobre un soporte empotrado. 

Grúa de pared: Grúa fijada a un muro, o susceptible de desplazarse a lo largo de un

camino de rodadura aéreo fijado a un pared o a una estructura de obra. 

Grúa velocípeda: Grúa palomilla desplazable sobre carriles y guiada y soportada por Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte.

.

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un camino de rodadura elevado.

I.3.2.

SEGÚN EL ELEMENTO DE APREHENSIÓN

Según el elemento de aprehensión, los aparatos de elevación se pueden clasificar en: 

Aparato de elevación a gancho (figura 130).



Aparato de elevación de cuchara (figura 131).



Aparato de elevación con electroimán (figura 132).



Grúa puente con electroimán y cajón portador (figura 133).


I-13

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

Grúa puente con cuchara y cajón portador (figura 134).



Grúa puente cargador de horno (figura 135).



Grúa puente para cambiar electrodos: Grúa puente cuyo elemento de aprehensión

es un dispositivo para efectuar la manutención de los electrodos de los baños electrolíticos (figura 136).



Grúa puente apiladora: Grúa puente cuyo elemento de aprehensión está constituido

por un armazón suspendido verticalmente y que porta una horquilla para apilar bultos (figura 137).


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

Grúa puente de colada: Grúa puente cuyo elemento de aprehensión está constituido

por un dispositivo para soportar y voltear la cuchara de colada (figura 138).



Grúa puente cargadora de lingotes: Grúa puente cuyo elemento de aprehensión está

constituido por un armazón vertical pivotante de cuya parte inferior sale una pinza horizontal para manipular los lingotes (Figura 139).



Grúa puente de forja: Grúa puente cuyo elemento de aprehensión está constituido

por dispositivos para elevar I manipular y voltear las piezas de forja (figura 140).


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

Grúa puente stripper. Grúa puente cuyo elemento de aprehensión está constituido por

un dispositivo para extraer los lingotes de las lingoteras (figura 141).



Grúa puente pit. grúa puente cuyo elemento de aprehensión está constituido por una

pinza destinada a la carga de un horno pit (figura 142).

I.3.3.

SEGÚN LAS POSIBILIDADES DE TRASLA CIÓN.



Aparato de elevación fijo: fijado a una fundación o a cualquier tipo de base estática.



Grúa trepadora: Grúa instalada sobre el armazón de un edificio en constitución y

que se puede desplazar hacia arriba por sus propios medios, a medida que la construcción progresa. 

Aparato de elevación desplazable: montado sobre una base susceptible de ser

desplazada de un sitio a otro, bien manualmente o por medio de un equipo de un equipo auxiliar. 

Aparato de elevación giratorio: gira alrededor de un eje vertical fijo en el curso del

trabajo. 

Aparato de elevación desplazable en servicio: susceptible de ser desplazado en el

curso del trabajo. 

Aparato de elevación automotriz: desplazable, provisto de un mecanismo que le

permita autotrasladarse en el curso del trabajo y desplazarse de un sitio a otro. 

Aparato de elevación remolcable: cuya base es una plataforma susceptible de ser Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte.

.

I-16

T EMA 4. G RÚAS

remolcada por un tractor. I.3.4.

SEGÚN EL DISPOSITIVO DE MANDO 

Aparato de elevación a mano: los dispositivos de mando de sus mecanismos se

accionan manualmente. 

Aparato de elevación eléctrico: los dispositivos de mando de sus mecanismos son

accionados eléctricamente. 

Aparato de elevación hidráulico: los dispositivos de mando de sus mecanismos son

accionados hidráulicamente. I.3.5.

SEGÚN SU POSIBIL IDAD DE ORIENTACIÓN 

Aparato de orientación orientable: cuya parte giratoria puede rotar con carga en un

plano con respecto a la parte fija. 

Aparato de elevación de orientación limitada: orientable con rotación

limitada a un ángulo inferior a 360°. 

Aparato de elevación de orientación total: orientable con rotación

superior a un ángulo de 360°. 

Aparato de orientación no orientable: no tiene posibilidad de girar la carga respecto

a su base. I.3.6.

4.3.6 SEGÚN EL MODELO DE APOYO 

Aparato de elevación de elevación posado: elevado o bajo posado sobre un camino

de rodadura elevado. 

Aparato de elevación suspendido: tipo puente suspendido de las alas inferiores de un

camino de rodadura aéreo.


I-17

T EMA 4. G RÚAS

En este tipo de cálculo se considera que todas las cargas que actúan sobre la grúa no se desplazan. Estas cargas se deben a los pesos propios de los elementos más la carga de servicio. Carga de servicio es la carga util más el peso de los accesorios en suposición más desfavorable considerando que la grúa está inmóvil. A continuación se muestran cuales son estas tensiones para las estructuras de un puente grúa, una grúa pórtico, una grúa pared, una grúa palomilla de columna, una grúa torre y una grúa móvil, utilizando modelos simplificados de estructuras. I.4.1.

PUENTE GRÚA

Un puente grúa se puede representar como una viga biapoyada según se muestra en la figura143. I.4.2.

GRÚA PÓRTICO

Una grúa pórtico representada en (figura144). CALCULAR: la tensión a la que está sometida la viga principal y la tensión a la que están sometidos los postes: I.4.3.

GRÚA DE PARED

La grúa de pared se representa en la figura 145. El caso más desfavorable se produce cuando la carga está situada en el extremo de la viga. Hay que calcular las tensiones que se producen entre la viga principal y en el poste. I.4.4.

GRÚA PALOMILLA DE COLUMNA

Compuesta por varias subestructuras: la pluma, la columna, la estrella de base y el macizo de anclaje. Pluma.El estado de carga más desfavorable para la pluma se produce cuando la carga está situada en el extremo de la misma. Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte. .

I-18

T EMA 4. G RÚAS

Donde Wfp es el módulo de flexión vertical de la sección donde la tensión es máxima. Columna. La columna es un sólido de revolución que está unido a la pluma mediante dos rodamientos radiales, situados en la parte superior e inferior, y uno axial situado en la parte superior. Como consecuencia de las cargas situadas en la pluma, P y G, del contrapeso, Gc, aparecen unas reacciones, H y V, en estos rodamientos que generan unos esfuerzos de flexión y de compresión (figura 147).

Macizo en estrella base. La estrella base consta de una placa a la que se acoplan radialmente una serie de brazos. Si se considera que la base es una estrella de n brazos, sobre la que actúa un momento máximo Mbmax y una reacción vertical V generadas por las fuerzas exteriores, las reacciones que se producen en los anclajes se deben a este momento flector (figura 148): El macizo de anclaje. Sobre el macizo de anclaje actúa una fuerza vertical R que es la suma de todas las fuerzas verticales que actúan sobre él, como su propio peso,Gm ; el peso propio de la estructura,G; el peso del contrapeso, Gc; y el peso de la carga más el peso del carro,Estas fuerzas generan un momento (figura 149): I.4.5.

GRÚA TORRE

La estructura de una grúa torre está formada por dos grandes superestructuras, que son la estructura superior y la torre. Para realizar su cálculo estructural es importante conocer cual es la carga máxima en función del alcance y para ello se suele indicar su valor en los puntos A y B (figura 150).


I-19

T EMA 4. G RÚAS

Estructura superior. La estructura superior se compone de la pluma, de los tirantes, de la contraflecha y de la portaflecha (figura 150). Los tirantes trabajan a tracción, mientras que la portaflecha trabaja a compresión, flexión y cortadura.

Torre. La torre está sometida a un esfuerzo de flexión y a un esfuerzo de compresión I.4.6.

VEHÍCULO GRÚA

Un vehículo grúa está formado por tres subestructuras: la pluma, el bastidor y los estabilizadores. Pluma. La estructura básica de la pluma de una grúa móvil que está sometida a una carga P, se muestra en la figura152. La pluma está sometida a una fuerza de compresión debido a P2 y a un momento flector debido a Pl. Bastidor. El esquema del bastidor se muestra en la Figura153. Para calcular la tensión que actúa en él, se calcula la tensión que actúa en la dirección x y la tensión que actúa en la dirección y. En el punto de unión de la pluma y el bastidor: En la dirección x, actúa una carga de valor P (igual a la carga de la pluma) y un momento flector de valor (figura 154):


I-20

T EMA 4. G RÚAS

En la dirección y, la sección de unión de la pluma y el bastidor está sometida a una carga P y a un momento torsor de valor(figura155): En este caso el bastidor está sometido a un momento flector y a un momento torsor, siendo los valores máximos en el punto de aplicación de los esfuerzos, que coincide con la sección media. . Estabilizadores. El esquema de las cargas que actúan en los estabilizadores se muestran en la figura 156.Las cargas R3 y R4 son las reacciones entre el bastidor y la estructura de los estabilizadores (figura 155): Estas cargas generan momentos flectores, siendo sus valores máximos, en las secciones A y B:


I-21

T EMA 4. G RÚAS

El cálculo estructural dinámico permite determinar el valor de las tensiones a las que está sometido el aparato de elevación durante su funcionamiento. En este cálculo se tiene en cuenta, además de los propios pesos de los elementos y la carga de servicio, la elevación de la carga, las reacciones transversales debidas a la rodadura, los choques que se producen sobre la estructura y sobre la carga suspendida, y los efectos climáticos debidos al viento, la nieve y las variaciones de temperatura. La norma UNE 58132-2 indica los 3 casos que

hay que considerar a la hora de calcular las

estructuras:

I.5.1.



CASO I: Servicio normal sin viento.



CASO II: Servicio normal con viento límite de servicio.



CASO III: Solicitaciónes excepcionales.

CASO I: SERVICIO NORMAL SIN VIENTO

En este caso se consideran las fuerzas estáticas debidas al peso propio SG, las fuerzas debidas a la carga de servicio SL multiplicadas por el coeficiente dinámico ψ y los dos efectos horizontales más desfavorables SH sin considerar los efectos de choque, multiplicadas todas ellas por el coeficiente de mayoración Yc:

El coeficiente de mayoración va en función del grupo del aparato. El grupo de clasificación del aparato es función de la clase de utilización y del estado de carga. El factor de utilización del aparato está relacionado con el número de ciclos de maniobra que se espera cumpla el aparato de elevación. Desde el punto de vista de la clasificación, se considera que un ciclo de maniobra comienza en el momento en que la carga está dispuesta para ser izada y acaba cuando el aparato está dispuesto para izar la carga siguiente. Por comodidad, el espectro de los números de ciclos de maniobra se ha dividido en diez clases de utilización. El estado de carga considera el número de veces que es elevada la carga, de un orden de magnitud determinado correspondiente a la capacidad del aparato.


I-22

T EMA 4. G RÚAS

I.5.1.1.

COEFICIENTE DINÁMICO El coeficiente dinámico, ψ ,tiene en cuenta el levantamiento de la carga de servicio, las

aceleraciones o desaceleraciones en el movimiento de elevación y los choques verticales debidos a la rodadura sobre las vías. Este viene dado por la expresión:

Donde VL es la velocidad de elevación en m/s y ξ es un coeficiente experimental obtenido de numerosas mediciones efectuadas en diferentes tipos de aparatos (figura 157).

I.5.1.2.

CARGAS DEBIDAS A MOVIMIENTOS HORIZONTALES. Para poder estimar los esfuerzos tangenciales entre las llantas de las ruedas y los carriles,

debidos a la oblicuidad del aparato de elevación, es necesario establecer un simple modelo mecánico de traslación. En este modelo se considera que el aparato de elevación se está desplazando a una velocidad constante y que no posee un accionamiento antioblicuidad. El modelo se compone de "n" pares de ruedas en línea, donde "p" pares están acoplados. Los pares de ruedas pueden tener cualquiera de las combinaciones que se muestran en la Tabla 19.


I-23

T EMA 4. G RÚAS

Las fuerzas tangenciales que actúan sobre el aparato de elevación se pueden calcular mediante las siguientes expresiones (figura 158):

Los coeficientes de rozamiento (fx, fy) dependen del deslizamiento, es decir, de la relación entre el deslizamiento y las distancias teóricas de rodadura (sx=ux/r ψ sy=uy/r ψ); de la presión de contacto entre la rueda y el carril (pc) y del estado de la superficie del carril. Para simplificar el cálculo pueden utilizarse las relaciones empíricas siguientes:

Las cargas debidas a la oblicuidad que actúan sobre el aparato de elevación se muestran en la figura159. La fuerza de guiado Fy está equilibrada con las fuerzas tangencia les de las ruedas Fx1i, Fy1i, Fx2i, Fy2i que son debidas al giro del aparato de elevación alrededor del polo instantáneo de deslizamiento. Con el máximo deslizamiento lateral Sy=α al nivel del dispositivo de guiado y la distribución lineal de deslizamiento Syi entre el dispositivo de guiado y el polo instantáneo de deslizamiento, las fuerzas de oblicuidad correspondientes pueden calcularse de la manera siguiente: Fuerza de guiado, Fy:



f =0,3(1-e-250α) donde α < 0,015 rad



mg es la fuerza de la gravedad debida

a la masa de laparato cargado 

n es el número de ruedas del aparato


I-24

T EMA 4. G RÚAS

de elevación a cada lado del camino de rodadura.

I.5.2.



h es la distancia entre el polo instantáneo de deslizamiento y los medios de guiado.



di es la distancia entre el par de ruedas i y los medios de guiado.

CASO II: APARATO EN SERVICIO CON VIENTO.

A las cargas consideradas para el CASO I se añaden los efectos del viento límite de servicio Sw y, en caso necesario, la carga debida a la variación de temperatura:

En aparatos de elevación no se considera el efecto de las sobrecargas producidas por la nieve.

EFECTO DEL VIENTO

I.5.2.1.

Para la mayor parte de las estructuras, la acción debida al viento F viene dada por la expresión:


I-25

T EMA 4. G RÚAS

Donde: 

A es la superficie neta,en m2, del elemento considerado, es decir, la proyección de la

superficie sólida sobre un plano perpendicular a la dirección del viento. 



Cf es el coeficiente de forma, en la dirección del viento, para el elemento considerado. p es la presión del viento, en kN/m2, y se calcula mediante la siguiente expresión:

Donde: Vs es la velocidad del viento de cálculo en m/s.

EFECTO DE LA TEMPERATURA

I.5.2.2.

Las cargas debidas a las variación es de temperatura no se consideran más que en casos particulares, entre otros, cuando los elementos no pueden dilatarse libremente. En estos casos se toma como límite de temperatura extrema -20°c a +45 °c. I.5.3.

CASO III: APARATO SOMETIDO A CARGAS EXCEPCIONALES.

Las cargas excepcionales a las que puede estar sometido un aparato de elevación son: Aparato fuera de servicio con viento máximo Aparato en servicio bajo el efecto de un choque. Se consideran dos casos: 

El choque que se produce sobre la estructura debido al balanceo de la carga

suspendida o al debido a que unas guías rígidas impiden el balanceo de la carga. En estos casos se aplican las siguientes reglas: 

. Para una velocidad de desplazamiento horizontal inferior a 0,4 m/s no se

tiene en cuenta el efecto de la colisión. 

. Para una velocidad de desplazamiento superior a 0,4 m/s se tienen en

cuenta las reacciones provocadas en la estructura por el choque sobre los topes. 

. Se admite que el tope es capaz de absorber la energía cinética del aparato

(sin considerar la carga de servicio para el caso de choque con la estructura) a una fracción de la velocidad nominal de traslación de 0.7 Vt. 

. Los esfuerzos que resultan en la estructura se calculan en función de la

deceleración que el tope utilizado impone el aparato.


I-26

T EMA 4. G RÚAS



El choque que se produce sobre la carga suspendida. En este caso únicamente se

consideran estos choques para los aparatos en los que la carga está guiada rígidamente. El cálculo de estas cargas se realiza considerando un esfuerzo horizontal capaz de provocar el levantamiento de dos de las ruedas del carro aplicado a la altura del carro. Aparato sometido a los ensayos estáticos y dinámicos recogidos en la norma UNE 58118, y que permiten comprobar que éste se encuentra dentro de las exigencias operacionales y que es capaz de levantar cargas nominales.

Uno de los elementos flexibles más habituales que se suele utilizar para elevar cargas es el cable. En los aparatos de elevación el tipo de cable que se utiliza preferentemente es el de alambres de acero, bien de composición normal, de estructura paralela (Seale Warrington), o bien antigiratorios. Los cables antigiratorios se utilizan cuando hay grandes alturas de elevación o cuando la carga está suspendida en un solo ramal y no está guiada, incluso si el gancho está montado sobre rodamientos. Los cables galvanizados se usan cuando hay peligro de corrosión, como por ejemplo en zonas próximas al mar, en las fábricas de productos químicos o cuando el aparato de elevación pueda quedar al aire libre durante largo tiempo. Las normas UNE 58120:1 y UNE 58120:2 hacen referencia a como se deben seleccionar los cables utilizados en grúas y en aparatos de elevación. I.6.1.

DIÁMETRO DEL CABLE.

El diámetro mínimo del cable, d, se calcula mediante la siguiente expresión según indica la norma (UNE 58120:1):

Donde: S es la tensión máxima de cable, en N, obtenida teniendo en cuenta los factores siguientes: 

Carga nominal de trabajo del aparato.



Masa del aparejo y/o otros accesorios de elevación.



Desmultiplicación mecánica del aparejo.


I-27

T EMA 4. G RÚAS



Rendimiento del aparejo.



Masa de la longitud de cable suspendido, que debe incluirse si la carga se encuentra a

más de 5m debajo de elevación del aparato. C es el factor de selección del cable y se calcula mediante la siguiente expresión:

Donde: 

k' es el factor empírico de carga mínima a la rotura de un cable de construcción dado.

(Tabla25). 

Ro es la resistencia mínima atracción en N/mm2 del alambre utilizado en el cable. La

norma UNE 36710 indica que esta resistencia debe ser de 1570 N/mm2 ó 1770 N/mm2. 

Zp es el coeficiente mínimo de utilización práctica y depende de la clase de

mecanismo (Tabla 26). La clase de mecanismo depende de la utilización del mecanismo y del estado de carga (Tabla 27). La clase de utilización de un mecanismo se determina por la duración del servicio total previsto, en horas. La duración del servicio total máximo puede calcularse a partir de la duración del servicio diario medio, en horas, del número de días laborables por año y del número previsto de años de servicio. Un mecanismo se considera en servicio, cuando está en movimiento. (Tabla28). Por otra parte, el estado de carga indica en que medida un mecanismo está sometido a una carga máxima, o solamente a cargas reducidas.


I-28

T EMA 4. G RÚAS

Aparato de elevación (AE): aparato de funcionamiento discontinuo destinado a elevar y distribuir en el espacio las cargas suspendidas con la ayuda de un gancho u otro accesorio de aprehensión

Componentes Aparato Elevación:

mec. Elevación

Parámetros De cargas

De dimensiones

mec. Traslación mec. Distribución del carro mec. Inclinación pluma mec. Orientación cabestrante polipasto

Alcance o radio (L) Momento de carga

Alcance eje vuelco (A)

M=QxL

Al.desde carril o de voladizo

Momento vuelco MA=QxA Masa neta

pórtico puente

Carga sobre apoyo

Dist entre ejes estabilizadores (Bo)

Alt.Cam. rodadura, Ho

carro corona de orientación plataforma giratoria torre

Velocidades movimientos de trabajo

Veoc. De elevación (descenso) de carga V n V. de giro ω

pluma

V. de traslación, V k

torre de grúa móvil

V.desplaz carro,Vc

contrapeso

V.variación alcance, V f

lastre

Tiempo de elevación de la pluma, t

polea

Velocidad de desplazamiento en ruta, Vo

aparejo

Duración de un ciclo de trabajo

aparejo gancho órgano de aprehensión estabilizador


Pendiente (i) i=h/B Pend admisible (j) j=h/B Contorno de apoyo

V. de precisión V m

columna (pilar)

Vía (K)

Zona barrido trasero, r

Ampl. Elevación,

bogie

Luz (S) Dist entre ejes, (B)

Prf. de descenso, h

Masa total

Nivel de apoyo de un aparato de elevación

Aprox de gancho (C) Altura elevación, H

carretón o chasis

Camino rodadura

Radio curv vía, Rk Radio min viraje, R

I-29

T EMA 4. G RÚAS

CLASIFICACION ELEMENTOS DE ELEVACION Según su concepción Tipo puente

Según el elemento de aprehensión

Aparato de elevación a gancho

-Grúa puente

Aparato de elevación a cuchara

-Pórtico

Aparato de elevación con electroimán

-Semipórtico

Grúa puente con electroimán y cajón portador

Tipo blondin

Grúa puente con cuchara y cajón portador

-Blondin

Grúa puente cargador de horno

-Pórtico a cable

Grúa puente para cambiar electrodos

Tipo pluma

Grúa puente apiladora

Según dispositivo de mando

Aparato de elevación eléctrico Aparato de elevación hidráulico

-Orientable sobre pórtico

Grúa puente de colada

Según apoyo

-Orientable sobre semipórtico

Grúa puente cargadora de lingotes

Posado

-Grúa móvil

Grúa puente de forja

-Grúa torre

Grúa puente stripper

-Grúa sobre ferrocarril

Grúa puente pit

-Grúa flotante -Grúa cubierta -Grúa derrick (con vientos, apoyo rigido) -Grúa con pescante -Palomina de columna -de pared -velocípeda

Según posibilidades de traslación

Según posibilidad de orientación

Aparato de elevación fijo

AE orientable

Grúa trepadora

De orientación limitada

AE desplazable

De orientación total

AE giratorio AE desplazable en servicio

AE no orientable

AE automotriz AE remolcable


modelo

Suspendido

de

I-30

T EMA 4. G RÚAS

Cálculo estructural estático Puente grúa. Viga biapoyada. Grúa pórtico.

σf = QL/4W ; τ = Q/2A ; σ=(σf 2 + 3 τ) ½

Viga principal Postes

Grúa de pared

Viga Poste

Grúa palomilla de columna

Pluma Columna Macizo en estrella base Macizo de anclaje

Grúa torre

Estructura superior Torre

Vehículo grúa

Pluma Bastidor Estabilizadores

Cálculo estructural dinámico UNE 58132-2 Caso I: Servicio normal sin viento Coef de mayoraciónYc(SG+ψSL+SH) ; peso propio coef. Dinámico fuerzas debidas a carga en servicio efectos horizontales más desfavorables Kp =Σ[(Ci/CT)(Pi/Pmax)3] ψ=1+ξVL

Caso II: Servicio normal con viento límite de servicio Coef de mayoraciónYc(SG+ψSL+SH)+Sw F=A.p.Cf Cf : coeficiente de forma A (m2) P=0,613 . 10-3 . v2s (kPa)


I-31

T EMA 4. G RÚAS

Caso III: Solicitaciones excepcionales Aparato fuera de servicio con viento máximo Aparato en servicio bajo el efecto de un choque Aparato sometido a los ensayos estáticos y dinámicos UNE 58118. Considerar la mayor de las combinaciones: SG + Swmax SG + SL + ST SG + ψρ1SL ó SG + ρ2SL Cables De alambres de acero, de composición normal (Seale Warrington) o antigiratorios. Galvanizados. Selección UNE58120:1,2 Diámetro del cable:

d=CS1/2 (mm) S: tensión máxima (N) C: factor de selección del cable C=[Z p/(k’.R o)]1/2 k’: factor carga mínima a la rotura R o : resistencia mínima a la tracción (N/mm2) : 1570 N/mm2 o 1770 N/mm2 Z p :coeficiente mínimo de utilización practica (dep clase de mecanismo)

Coeficiente de espectro de cargas : K m =Σ[(ti/tm)(Pi/Pmax)3]


T EMA 5. C ABLES

II. TEMA 5. CABLES.


II-1

T EMA 5. C ABLES

El cable metálico está constituido por un conjunto de alambres retorcidos helicoidalmente, que constituyen una cuerda metálica, apta para resistir esfuerzos de tracción, combinado con cualidades de flexibilidad. Los componentes básicos son: alambres, cordones y alma. Los alambres, se enrollan alrededor de un centro, en una o más capas formando el cordón apoyando estos o no sobre un alma.

Tipos de alma: 

Almas textiles de fibra sintética o de fibras naturales. Las más usuales.



Almas metálicas. Se usan cuando los cordones ejercen presión elevada o ambientes

sometidos a temperaturas elevadas. 

Alma de acero de un cordón. Cables de D < 6mm. Y en cables

antigiratorios. 

Alma de acero de cable independiente. Cable independiente que funciona

como alma del cable principal. Los cables también pueden estar formados por cabos, varios cordones agrupados en torno a un alma secundaria, que se utilizan para estructuras más complejas.

II.2.1.

CAB LES MONOCORDONES.

Formados por un cordón, enteramente metálico con un numero elevado de alambres. Espiroidales. Forma circular. Para aumentar su resistencia a la abrasión, se construyen con los alambres de la capa exterior de mayor diámetro que la interior.


II-2

T EMA 5. C ABLES

Semicerrados. Agrupación de hilos redondos, cubiertos por capa exterior que alterna alambres circulares y alambres X. Cerrados. Centro redondos, exterior hilos en Z o trapezoidal y otra capa Z.

Cable Espiroidal

II.2.2.

Cable semicerrado

Cable Cerrado

CABLES DE CORDONES.

Son los más empleados en la práctica. Pueden estar formados por una o varias capas de cordones que envuelven un alma. A igualdad de diámetro cuantos más alambres grandes presentan mayor resistencia a la abrasión pero menos a la fatiga y viceversa. Según sean si sus alambres son igual o no su trenzado se denomina de ángulos iguales o trenzado de pasos iguales.

TIPOS DE CORDONES.

II.2.2.1. 

Cordón común de capa simple. Ej.: 1+6=7



Cordón Seale. La última capa formada por alambres gruesos, le proporciona alta

resistencia a la abrasión. 

Cordón Filler o de relleno. Entre dos capas de alambre se introducen hilos más finos.

Se usan cuando se quiere cables de mayor sección y buena resistencia al aplastamiento. 

Cordón Warrington. Capa exterior formada por alambres de dos diámetros diferentes.



Warrington Seale. Combinación de ambos. Los alambres finos aportan flexibilidad y

los gruesos exteriores resistencia a la abrasión. 

Cordones de perímetro triangular y elíptico.


II-3

T EMA 5. C ABLES

Cordón común de capa simple

II.2.2.2. -

Seale

Filler

Warrington

Warrington Seale

NOMENCLATURA.

Cordones de alma textil

6 x 19 x 1 Seale Nº de cordones del cable: Nº de alambres por cordón: Nº de almas textiles: Disposición especial:

-

6 9 1 Seale

Cordones de alma metálica

6 x 19 + (7 x 7 + 0)

(Composición del alma)

Cordones complejos

6 x (6 x 7 +1) + 1

II.2.2.3.

CARACTERÍSTICAS.

Su flexibilidad es mayor que los cables monocordonales y se puede aumentar usando cordones con alma. Número de cordones suele estar entre 3 y 8, pero lo más empleado es de 6, ya que es bastante redondo y con superficie de apoyo amplia para las presiones. A menor número de cordones se presentan aristas lo que hace que aumente el desgaste. A mayor número por contra el cable será más redondo y flexible, pero el espacio ocupado por el alma resulta desproporcionado, que favorecerá su deformación por aplastamiento. Se emplearán seis cordones, excepto en algunos casos de 8 con alma mixta o metálica. Cordones de varias capas formadas por la agrupación concéntrica de cordones alrededor de un alma central (Nuflex o antigiratoria), trenzadas en sentidos contrarios, reduciendo la tendencia a girar bajo el peso de las cargas libremente suspendidas. Cables no redondos. Formados por cordones triangulares o elípticos, para conseguir mejor asiento de los mismos en las gargantas de las poleas, aminorando el efecto de la presión de apoyo y


II-4

T EMA 5. C ABLES

resistiendo así mejor las fatigas de magullamiento y las presiones laterales que suelen producirse en las poleas de adherencia. Estos cables son más flexibles que los de cordones redondos y tienen mayor superficie de apoyo.

Cordón triangular

Cordón Elíptico

II.2.3.

CABLES DE CABOS.

Cables Guardianes. Se obtienen agrupando 6 cables (cabos), en torno a un alma principal, que puede ser textil o estar formado por un séptimo cable de igual composición que la de los cabos exteriores. Cables planos. Obtenidos por la yuxtaposición rectilínea de varios cabos de cuatro cordones cada uno, enlazados por la costura hecha con alambres sueltos o con un cordoncillo flexible de acero. El número de cabos es siempre par y oscila entre 6 y 12, trenzados alternativamente a derecha y a izquierda para contrarrestar la tendencia a girar del conjunto y evitar su alabeo.

La torsión del cable puede ser, según sentido, dextrógira o levógira. Según a la posición relativa de los alambres en el cordón y de los cordones en el cable, hablamos de: 

Torsión regular cuando los alambres están torcidos en sentido opuesto al del cordón en

el cable. 

Torsión “Lang” cuando lo están el mismo sentido. Resisten mejor la abrasión, pero

tienen tendencia a destorcerse, por ello deben trabajar siempre con cargas guiadas que no puedan girar.


II-5

T EMA 5. C ABLES

Proceso que se lleva a cabo en la etapa de cableado y consiste en dar a los cordones las forma helicoidal que van a tener en el cable terminado. Este proceso facilita su manipulación y mejora significativamente muchas de sus propiedades, al estar los cordones y alambres en posición de “descanso” en el cable, lo cual minimiza las tensiones internas. El preformado es actualmente un proceso estándar, que solo se deja de aplicar bajo pedido especial. Las ventajas del preformado son: 

Mayor resistencia a la fatiga por flexión, al no tener que vencer tensiones internas se

adapta mejor a un diámetro determinado. 

Mayor duración del factor de seguridad, por la distribución más uniforme de la carga.



Mayor resistencia a sacudidas y vibraciones.



Mayor tendencia a girar sobre sí mismos.



Los alambres exteriores no saltan al romperse, evitando daños en poleas y el propio

cable. 

No tienden a formar cocas, no se enredan ni ensortijan, lo que permite una instalación

más rápida y fácil. 

Las puntas no se abren al quitarles las amarras.


II-6

T EMA 5. C ABLES

II.5.1.

ESFUERZOS DE EXTENSIÓN.

El cable va a estar sometido por un lado a una tensión estática (carga/superficie), y a una tensión dinámica, al iniciarse el movimiento de elevación. Estos esfuerzos de tracción van a producir dos tipos de alargamiento: Alargamiento Elástico. Es un alargamiento transitorio mientras está aplicada la carga y depende de la elasticidad del material. Alargamiento de asentamiento (o de puesta en servicio).Se estima entre un 2 y un 4 por mil de su longitud total, dependiendo del tipo y construcción de cable y normalmente se completa a los 3 o 4 meses. Después continúa hasta alcanzar entre un 5 y un 8 por mil (cuando se retira de servicio). Para contrarrestarlo es conveniente: 

Disponer de mecanismos adecuados para regular su longitud y evitar interrupciones en

el servicio. 

En condiciones duras de trabajo, conviene utilizar cables con modulo de elasticidad

aparente bajo (para absorber los alargamientos y acortamientos) 

En instalaciones fijas, preferiblemente lo mayor posible para obtener la menor

elongación bajo el efecto de la carga. II.5.2.

ESFUERZOS DE ENCURVACIÓN.

Son los que se producen al pasar el cable por la polea y el tambor. Su resistencia a estos esfuerzos es mayor cuanto más flexible sea el cable. La fatiga a la flexión será menor si se eligen estructuras: 

De alambres numerosos y delgados.



Almas textiles en los cordones.



Cableado Lang.



Preformación, con aceros de baja resistencia específica.

En cables estáticos, la flexibilidad no tiene tanta importancia y por contra están sometidos más a esfuerzos de desgaste y a oxidación, que a fatiga de encurvación.


II-7

T EMA 5. C ABLES

En cables de labor será en los que la flexibilidad será más importante. II.5.3.

ESFUERZOS DE ESTREPADA.

Son los debidos a tirones, sacudidas o golpes de percusión, si este esfuerzo supera el límite elástico el cable se rompe. El esfuerzo de estrepada no debe superar el trabajo de deformación elástico. II.5.4.

ESFUERZOS DE APLASTAMIENTO.

Aparecen cuando se somete al cable a fuerzas exteriores en sentido radial (paso por la polea) y producen la distorsión de la estructura del cable y los desgastes en el mismo y en la polea. Cuando un cable está dañado por aplastamiento, los alambres, cordones y alma tienen dificultad para desplazarse y ajustarse a la polea. Reducción de esfuerzos de aplastamiento:

II.5.5.



Se recomienda que el diámetro de la polea sea un 8% superior al del cable.



Utilización de almas de acero.



Uso de cables de torsión regular frente a Lang.



Cables de 6 cordones.



Cables de cordón compactado.

ABRASIÓN.

Abrasión es el desgaste del cable y es función del la superficie del cable y la presión específica sobre ella. El aumento de resistencia a la abrasión va en detrimento de la flexibilidad y viceversa. Reducción del efecto: 

Estructuras con la mayor posible superficie de apoyo. Uso de cableado Lang cuando la

carga vaya guiada y de cables de cordones triangulares o elípticos. 

Elección estructuras de cordones de alambres gruesos (redondos o triangulares).


II-8

T EMA 5. C ABLES

II.5.6.

CORROSIÓN.

Acción corrosiva de la atmósfera, que produce una disminución de la sección metálica de los cables, reduciendo su resistencia mecánica y contra la abrasión, su elasticidad y su flexibilidad. Reducción del efecto: 

Utilización de estructuras de alambres gruesos, limitado por la flexibilidad que

imponga el cable. 

Engrasado, solución ampliamente utilizada frente al resto.



Galvanizado. Solo en ambientes muy corrosivos ya que aumenta la resistencia a

corrosión, pero disminuye las características mecánicas (resistencia y flexibilidad), por lo que queda reducida su aplicación a instalaciones fijas o de funcionamiento poco frecuente. Si el trabajo es continuo, la acción abrasiva destruye esta capa protectora.

II.5.7.



Acero inoxidables. Por su precio no conviene.



Cobre, tampoco conviene por su poca resistencia.

TENDENCIA AL GIRO Y RESISTENCIA AL CALOR.

Los cables tienden a girar sobre si mismo bajo la acción de una carga, debido al enrollamiento en hélice de los alambres y cordones. El giro que se produce es opuesto al sentido de enrollamiento. Para evitarlo se utilizan estructuras antigiratorias, que son agrupación de varias capas de cordones sobre un alma textil, cableados en sentidos contrarios. En instalaciones sometidas a temperaturas elevadas no se aconseja el uso de alma textil (>100º C) y se debe usar alma metálica, aumentando el coeficiente de seguridad si se superan los 150º C por el aumento notable de fragilidad.


II-9

T EMA 5. C ABLES

Las características de un cable destinado a un aparato de elevación deben ser: flexibilidad, resistencia que son aspectos en ocasiones contradictorios. Se recomienda el uso de cables normalizados excepto: 

En condiciones de trabajo duras usar cables de pasos iguales, por peligro de entallado

del cable. 

II.6.1.

Uso de cables antigiratorios.

POLEAS Y POLIPASTOS.

Polea fija. Ésta cuelga de un punto fijo y la carga se sitúa en uno de los extremos del cable. No proporciona una disminución de la fuerza aplicada, sólo cambiar la dirección y sentido. Polea móvil. La masa que se quiere desplazar está unida al eje de una de las poleas, consiguiendo que se desplace con la mitad de fuerza. Polipasto. Sistema combinado de poleas fijas y móviles, para elevar cargas grandes con fuerzas moderadas.

Polea fija

Polea móvil


Polipasto

II-10

T EMA 5. C ABLES

II.6.2.

RIGIDEZ DE CABLES Y RENDIMIENTO DE LAS POLEAS.

La compresión del alambre con la capa inferior de la polea produce un rozamiento considerable y al doblarse el cable, impide la libertad de movimiento de los alambres dentro del mismo. La rigidez del cable se mide por la diferencia de tensiones entre el ramal conducido y el conductor. Al ramal del motor del cable hay que añadirle el esfuerzo relativo a esa rigidez para vencerla, y un esfuerzo supletorio para vencer los esfuerzos de la polea sobre su eje, o el de éste sobre sus cojinetes. II.6.3.

DURACIÓN.

La vida de un cable depende de factores internos, relativos a la fabricación del mismo y a factores externos, características del aparato y condiciones de enrollamiento del cable. Los principales factores externos son el esfuerzo de tracción, los diámetros de las poleas, del tipo y del número de ciclos de trabajo, que van a determinar el diámetro de enrollamiento del cable. Para obtener la máxima duración del cable, la suma de las solicitaciones a las que está sometido ha de ser inferior, pero lo más cercano posible, al límite de fatiga. Para mejorar la seguridad las solicitaciones han de ser inferiores, lo más cerca posible del límite elástico. Conseguir ambos requisitos es complicado. La fórmula de Niemann proporciona una expresión que permite calcular la duración del cable intentando aunar ambos criterios.

Son aquellos cables tendidos y amarrados por sus extremos. Suelen emplearse para salvar vanos en los tendidos eléctricos, cruzar vías de comunicación, suspender los cables conductores en ferrocarriles,… y suelen estar sometidos a cargas poco variables. Pueden soportar cargas concentradas o distribuidas. El cálculo de las tensiones se hace considerando que adoptan la forma de una parábola, cometiendo un error que en la práctica no suele tener importancia.


T EMA 8. T RANSPORTE POR T UBERÍA

III. TEMA 8. TRANSPORTE POR TUBERÍA.


III-1


Se utiliza para el transporte continuo de fluidos o materias fluidificadas. Las variables de explotación son: 

Toneladas transportadas al año



Toneladas-km, suma de toneladas transportadas por la distancia kilométrica recorrida

Clasificación de fluidos transportados 

Homogéneo: en forma gaseosa (gas) o líquida (agua, petróleo), es decir en una sola

fase. 

Heterogéneo: 

Líquidos: gases licuados



Sólidos: líquidos y gases en una fase cercana al estados sólido pero sin

llegar a este. 

Cápsulas: son compartimentos de gas o líquidos que se transportan por la

tubería por la que circula una corriente de aire o agua.

Cuando se aborda el diseño de cualquier instalación es necesario tener en cuenta una serie de factores o condiciones de diseño. Estas condiciones de diseño son en primer lugar de tipo económico, es decir, evaluar la rentabilidad de usar tuberías sobre otros medios de transporte, para ello se consideran el tonelaje/año y la distancia entre los puntos a transportar. Las condiciones de contorno que influyen en el diseño de una instalación fluida son de dos tipos físicas y técnicas. Entre las primeras se tienen en cuenta las distancias a zonas urbanas o protegidas, procurar que el trazado sea lo más corto y recto posible teniendo en cuenta las pendientes del terreno para ahorrar en el trazado, accesibilidad a la instalación y que dicha instalación discurra por zonas geológicamente estables. Las características técnicas, que son las tratadas en el capítulo engloban, la determinación de los esfuerzos que soporta la tubería tanto por parte del terreno, como a los debidos a la presión, sobrepresión y Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte. .

III-2


golpes de ariete del fluido transportado, asegurar la estanqueidad de la instalación y una duración suficiente hasta la obsolescencia de la instalación.

Los fluidos adquieren la forma del recipiente que los contiene. Hay varias características que nos permiten diferenciar un líquido de un gas que pasamos a enumerar a continuación: Densidad ( ): En los líquidos apenas varia con la presión (liquido incompresible), pero sí varia con la temperatura. En los gases la densidad depende tanto de la presión como de la temperatura, la relación viene dada por la ecuación de los gases perfectos:

R =

p = cte ρ ⋅ T

Compresibilidad: Es el factor que más diferencia a líquidos y gases, se define como el cambio de volumen que experimenta un fluido al variar temperatura y presión. Es necesario conocer la variación de la compresibilidad de los gases con la temperatura y la presión para diseñar correctamente una instalación. Los líquidos se consideran por lo general incompresibles. Cuando el se considera el gas ideal se utiliza la ecuación de los gases perfectos para obtener la variación del volumen del gas, pero por lo general estos casos ideales sólo se pueden tomar durante las fases de diseño inicial para una primera estimación. Cuando el gas es una mezcla de gases se usa la ecuación de los gases perfectos modificada para cada gas con su Factor de compresibilidad, que es a su vez función de la presión y temperatura reducidas.

Z = f ( p r , T r ) Conocer este factor es importante en el diseño porque hay que tener en cuenta que si en algún tramo la presión del fluido baja, aumentará la velocidad (principio de Bernouilli) y aumentará la erosión del interior, bajando el rendimiento de la instalación. Viscosidad ( ): La viscosidad dinámica es la resistencia del propio fluido a moverse por un medio: Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte. .

III-3


µ =

τ

dv / dr

Un fluido se dice que es Newtoniano si la viscosidad es constante para una temperatura dada, se consideran newtonianos al agua, petróleo, aire y gas natural. No son fluidos newtonianos 

Fluidos cuya viscosidad es independiente del tiempo por ejemplo fluido plásticos,

pseudo-plásticos y dilatantes en los que existe una relación lineal entre esfuerzos y deformaciones, o en los que la viscosidad disminuye con un aumento del gradiente de velocidad, y otros en los que la viscosidad aumenta cuando la velocidad crece (por ejemplo el aire a velocidades cercanas a la del sonido). 

Fluidos cuya viscosidad depende del tiempo: Fluidos tixotrópicos y reopécticos

También se usa como parámetro a menudo la viscosidad cinemática v = ρ

Por último señalar que en los líquidos la viscosidad disminuye con el aumento de temperatura a diferencia de lo que ocurre con los gases.

Régimen Laminar: la distribución de velocidades es igual en todas las secciones transversales del tubo (bidimensional)

Régimen turbulento: la distribución de velocidades es aleatoria y tridimensional.

El número de Reynolds es la relación existente entre las fuerzas de inercia que se producen en un fluido y las fuerzas viscosas, y se suele usar como parámetro para estimar el régimen de un fluido su expresión más común es:

Re =

ρ ⋅

V ⋅D µ

=

V ⋅D ν


III-4


En tuberías el régimen laminar se produce en tubos de poca sección o a velocidades bajas. Pero si un fluido laminar aumenta su velocidad, hasta un punto llamado velocidad crítica se produce lo que se denomina como “transición” a régimen turbulento

Fluidos ideales (incompresibles y sin rozamiento) Son no viscosos µ=0, incompresibles (densidad cte. con el tiempo e irrotacionales (sin torbellinos en su interior). Para caracterizarlo (como cualquier fluido) se usan la ecuación de conservación de la masa, la ecuación de fuerzas simplificada hasta la forma de Bernouilli. Fluidos incompresibles con rozamiento Se modifica la ecuación de Bernoulli, que no es sino la ecuación de la capa límite de Prandtl para su estudio, en el que se mide la pérdida de energía del fluido debido al rozamiento, esto se conoce como pérdida de carga. Fluidos compresibles (gases) Para su estudio se suelen usar las ecuaciones de Euler (compresible-no viscoso) o modificaciones de las ecuaciones de Navier-Stokes. El libro da una expresión para el cálculo de la pérdida de carga que no creo sea necesario estudiar, si alguien lo considera oportuno lo puede añadir. Cálculo del coeficiente de fricción en una tubería Se suele denominar como Cf al coeficiente que estima el rozamiento entre un fluido y una superficie sólida por la que fluye, sea una tubería, un barco o el ala de un avión. Este coeficiente adquiere diversas formulaciones en función del régimen del fluido (laminar, transición, turbulento) y de la superficie (lisa, semi-rugosa, rugosa), estas expresiones son obtenidas analíticamente, empíricamente o de forma experimental.


III-5


Suelen ser mezclas de vapores líquidos o partículas sólidas en una corriente de líquido o gas. En estos fluido la pérdida de carga es mayor que en los monofásicos, y para su cálculo se emplean ecuaciones empíricas; modelos matemáticos basados en la homogeneidad dimensional; combinaciones de ecuaciones semi-empíricas con modelos físicos; soluciones numéricas obtenidas de las ecuaciones de continuidad, momentum, energía y estado. Cuando se transportan partículas sólidas es necesario que según su tamaño, la corriente tenga mayor velocidad o energía llegando a ser turbulenta para evitar que las partículas sólidas se depositen y colapsen la tubería. Cuando el tamaño de las partículas supera las 30 micras las fuerzas de gravedad entran en juego y en vez de usar el número de Reynolds como parámetro se usa el número de Froude (Fr) que mide la relación entre las fuerzas de inercia y las de gravedad en un fluido.

Fr =

V g ⋅ D

En función del tamaño de las partículas y del medio que las transporta se emplean diversas expresiones semi-empíricas para el cálculo de la pérdida de carga.

Los criterios de selección son: 

Tipo de fluido transportado



Presión de servicio y sobre-presión



Tipo de medio por el que va la tubería (terrestre ( y en estas el tipo de terreno),

marítimo, aéreo) 

Riesgo de daños



Mantenimiento y conservación



Económico.


III-6


Acero Características: Resistencia mecánica superior a cualquier otro material, un galvanizado interiorexterior confiere una buena protección anti-corrosión y mantener una buena calidad del agua si es lo que se transporta, coeficiente de dilatación bajo lo que conlleva menos problemas de tensiones y deformaciones y mejor estabilidad térmica. Se usan en instalaciones donde se requiera alta seguridad, instalaciones contra incendios, de fluidos peligrosos como combustibles, o agua. Una clasificación en función de su fabricación podría ser la siguiente: 

Tubos soldados: obtenidos por conformado y soldados longitudinalmente.



Tubos sin soldadura: obtenidos a partir de un semiproducto perforado y luego

conformado en caliente mediante extrusión y/o laminación. Ambos tipos de tubos pueden ser roscados por los extremos. Otra clasificación se puede hacer considerando las masas y medidas, cada uno correspondiente a una norma UNE, tenemos así la serie normal, la serie reforzada, serie ligera y serie extraligera. Para fluidos se usan sólo las series normal y reforzada. Fundición: Aleación de hierro y carbono. Características: elasticidad similar al acero, mejor resistencia a la corrosión que el acero, manejabilidad, buena resistencia al desgaste, amortigua bien las vibraciones. Tienen buena resistencia a tracción y a los choques y un elevado límite elástico. Los materiales empleados son la fundición gris donde el grafito se presenta en forma de láminas, y la fundición dúctil, donde el grafito se presenta en forma granular. Cobre Se usan en redes de distribución de agua, calefacción, gas doméstico, aguas residuales y combustibles líquidos. Características: se instalan fácilmente, poco peso, fácil de soldar, tienen poca pérdida de carga debido a que su interior es muy liso, gran resistencia a la corrosión.


III-7


Plásticos Ventajas: son económicas y de fácil manipulación, no se oxidan, son atóxicas y no transmiten ningún olor o sabor al agua; no favorecen el crecimiento de microorganismos y son inalterables por los métodos de desinfección; resistencia a la abrasión superior a la de otros materiales; resistentes a los agentes químicos; son aislantes eléctricos; su flexibilidad les permiten absorber pequeñas deformaciones en su instalación; los efectos del golpe de ariete son 2 o 3 veces menores que en otros materiales; bajas pérdidas de carga; buen comportamiento a baja temperatura. Inconvenientes: elevado coeficiente de dilatación térmica, punto de fusión baja, presión de trabajo baja (25 bares), se degradad con el aire y el sol. Durante su fabricación, a los tubos plásticos se les añaden aditivos para mejorar sus propiedades, tales como antioxidantes, estabilizantes, plastificantes y sustancias ignífugas. Los materiales plásticos más habituales son: 

Policlururo de Vinilo (PVC): termoplástico, inodoro, insípido, se ablanda a baja

temperatura, gran resistencia a la corrosión, se usan en depósitos y desagües. 

Polietileno (PE): simple y barato, químicamente inerte, se clasifica según su densidad,

existiendo de Alta Densidad, Media Densidad y Baja densidad. Los de baja densidad son muy flexibles y los de alta densidad son más rígidos y soportan hasta los 70 grados centígrados. Hormigón: Es una mezcla de cemento, arena y grava triturada unidos con agua. Se usan en conducciones de abastecimiento y saneamiento. Características: perfecta estanqueidad, rápida producción, larga vida útil, buena resistencia a la lluvia y agentes residuales, insensibles a las oscilaciones térmicas, hielo y sales del deshielo, su instalación no requiere precauciones especiales ni accesorios complicados. Tipos: Hormigón en masa; hormigón armado con camisa o sin camisa de chapa; hormigón con armadura difusa sin camisa de chapa; hormigón pretensazo con camisa o sin camisa de chapa. Fibrocemento Formados por cemento o silicato de calcio. Características: gran resistencia a compresión y moderada a tracción, poco peso, material incombustible, gran resistencia a corrosión y a la abrasión. Es frágil y la presión máxima es de 15 bares.


III-8


Tipos: 

Tubos con amianto para los tubos cuya composición contiene amianto crisolito



Tubos sin amianto para los tubos reforzados con otras fibras que no sean amianto.

Se usan para la canalización de agua potable, saneamiento, drenaje y alcantarillado.

Un sistema de tuberías está constituido por la tubería, las válvulas y las bombas o compresores. La tubería a su vez, está formada por el tubo y los accesorios que van incorporados en la línea fluida. Estos accesorios permiten la desviación del fluido, el corte de paso de éste o el cambio de diámetro de la sección por la que fluye. Tipos de accesorios: 

De desviación: codos de 45 y 90 grados



De cierre: tapones, bridas ciegas.



De reducción o ampliación



De derivación: piezas en T o V



De unión: Conectan los tubos, su tipo y número depende de la longitud del sistema,

del material de la tubería, del diámetro y espesor de la tubería y del fluido transportado.


III-9


Tipos de uniones: 

No Desmontables Rígidas: se realizan por soldadura resistente (para desmontar se

destruye parcialmente el tubo) o menos resistente (el material de soldar se funde por calor y no se destruye el tubo). Son soldables el acero, el cobre y el PE. 

No desmontable flexible: se introduce un extremo de un tubo en el extremo de otro

tubo mediante enchufes. Fundición, hormigón y PVC. 

Uniones desmontables: las hay de dos tipos a su vez 

Mediante brida, fáciles de cambiar, aguantan grandes presiones, se unen así

las tuberías de acero, cobre 

Mediante manguito, son difícilmente desmontable pero son más baratas que

las bridas, pero aguantan menos presión. Se unen con manguitos todos los tipos de tuberías existentes.

Permiten interrumpir, restablecer o regular el fluido de una conducción, según su función se clasifican en: Válvulas de interrupción y paso: detienen o restablecer el flujo, el dispositivo de cierre no es muy rápido para evitar el golpe de ariete.

Válvulas de control y regulación: controlan la dirección, presión, caudal etc.. Válvulas de seguridad: que actúan, por ejemplo, cuando la presión del fluido sube por encima de un determinado valor.


III-10


Funcionamiento de algunos tipos de válvula: Válvula compuerta: produce el cierre en sentido perpendicular al del flujo, es de bajo coste pero requiere un gran esfuerzo para abrir y cerrar

Válvula de Compuerta

Válvula de mariposa: llevan un disco que gira para abrir o cerrar, ocupan poco espacio pero son propensas al golpe de ariete. Válvula de bola: está formada por una esfera perforada en su centro por un orificio que la atraviesa de extremo a extremo. El cierre o apertura de la válvula se consigue al girar la esfera 90 grados sobre un eje perpendicular a la perforación. Su apertura y cierre es rápido, la pérdida de carga es despreciable, y es barata pero necesita un par torsor alto para moverla

Válvula de Bola


III-11


Válvula de asiento: tiene un pistón elástico sobre el asiento de paso de la válvula que abre o cierra el flujo. Presentan altas pérdidas de carga Válvula limitadora de presión: se usa como válvula de seguridad, abriéndose cuando la presión del sistema sobrepasa el límite permisible, algunas llevan resortes reguladores Aparte de las enunciadas en el libro faltarían las válvulas anti-retorno que sirven para evitar que el fluido cambie de sentido de su flujo y que ayudan a mitigar los golpes de ariete.

A la pérdida de energía ocasionada en el fluido por los elementos que se intercalan en la línea, por ejemplo, válvulas, filtros etc, se les denomina “pérdidas de carga puntual o localizada”. El cálculo de estas pérdidas se realiza mediante un modelo simplificado que utiliza la longitud equivalente de un tubo recto para simular a los accesorios presentes en la línea, por tanto se tiene al final que la pérdida de carga total en la línea es la suma total de las energías perdidas en los tramos de tubo recto más la suma de las longitudes equivalentes de todos los accesorios.

III.11.1. GOLPES DE ARIETE

Un golpe de ariete es un choque producido en una conducción cuando hay una rápida disminución en la velocidad del fluido. La onda de choque que se produce provoca sobrepresiones del orden del 60% a 100% de la presión normal, lo que excede los valores de seguridad para los que ha sido diseñada la instalación provocando la rotura en algún punto de esta. Las acciones que las provocan son la parada de bombas y el cierre brusco de válvulas, cuanto más dura el cierre o parada más fuerte será el golpe. Las formas para proteger la instalación de los golpes de ariete son: 

Colocar válvulas motorizadas de tal manera que su tiempo de maniobra sea superior a

la velocidad de propagación de la onda. 

Colocar volantes de inercia en las bombas que impidan paradas bruscas.



Colocar válvulas de seguridad en derivaciones. Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte.

.

III-12




Mediante chimeneas de equilibrio para transformar la energía cinética del fluido en

energía potencial. 

Colocar acumuladores (depósitos de gas a presión), donde las ondas de presión se

transforman en una expansión o compresión del aire contenido en el depósito cerrado. 

III.11.2. CORROSIÓN

Es un fenómeno propio de las conducciones metálicas, o en las que como las de hormigón armado llevan elementos metálicos. Como bien se sabe, la corrosión es un fenómeno electroquímico que afecta a los metales. En el caso de las tuberías es necesario separar entre la corrosión exterior y la interior al tubo. 

La corrosión externa la provocan la humedad y ciertos materiales de construcción,

como por ejemplo el yeso, la escayola y las escorias de la soldadura. Es necesario aislar de todo contacto a las tuberías con este tipo de elementos favorecedores de la corrosión. 

La corrosión interior depende del fluido transportado, de su acidez y concentración de

las sales disueltas en él, contenido de oxígeno, temperatura etc… Hay dos tipos de protecciones contra la corrosión para las tuberías, la pasiva mediante revestimientos o la activa mediante un cátodo. Los revestimientos suelen ser materiales bituminosos como alquitranes o asfaltos, o bien plásticos como el PVC, resinas epoxi o poliuretanos. La protección catódica consiste en mantener el metal a proteger con un potencial negativo por encima de un valor máximo, por debajo del cual hay riesgo de que se pueda corroer. Este tipo de protección es aplicable al acero, cobre, plomo, latón y aluminio. Por lo general se usan ánodos galvánicos de magnesio, zinc y aluminio. Por lo general se suele usar una combinación de protección pasiva-activa dependiendo de las condiciones ambientales y físicas (longitud) de la instalación.


III-13


Mediante estos elementos se comunica energía a los gases (compresores) y a los fluidos (bombas). Los parámetros que caracterizan a ambos accesorios son la presión de salida del fluido, el caudal que suministran, la potencia y el rendimiento. Se clasifican en: 

Bombas o compresores de pistón, cuyo funcionamiento se basa en la variación del

volumen que experimenta la cámara del cilindro a través del movimiento del pistón o émbolo. Existen las de pistones axiales y radiales.

Bomba de pistón

Bomba de pistones rotativos



Bombas o compresores rotativos donde la variación de volumen se produce por el giro

de partes móviles tales como engranajes, paletas o tornillos sin fin.


III-14


Bomba rotativa de paletas



Turbo-bombas o compresores dinámicos, modifican la trayectoria y velocidad del

fluido mediante elementos giratorios a partir de discos de álabes, pueden ser de tipo axial, centrífugo o diagonales, aunque los más comunes son los dos primeros

Bomba centrífuga (compresor + turbina)


T EMA 9. I NGENIERÍA DEL T RÁFICO

IV. TEMA 9. INGENIERÍA DEL TRÁFICO.


IV-1


La definición de transporte engloba el cambio de situación geográfica de personas o mercancías. La expresión tráfico rodado se refiere únicamente al movimiento de vehículos, especialmente por carretera. Se define Ingeniería del Tráfico como la rama de la ingeniería que tiene como principales objetivos el planeamiento, trazado y explotación de las redes viarias, de forma que la circulación de personas y mercancías sea segura, rápida y económica. Dentro de los objetivos señalados pueden separase dos aspectos: 

El planeamiento de redes viarias, si se trata de proyectar redes de carreteras para

necesidades futuras. 

La ordenación y regulación del tráfico en redes existentes, si se tratad de resolver

problemas actuales o previsibles a corto plazo.

Existen multitud de variables que influyen en el comportamiento del tráfico, de las cuales tres se consideran fundamentales. Son Intensidad, Densidad y Velocidad . Estos tres conceptos son válidos tanto en vías urbanas como interurbanas, aunque densidad y velocidad suelen utilizarse en condiciones de circulación continua. Se entiende por circulación continua al tipo de circulación en el que no existen elementos de regulación fijos externos al flujo de tráfico (ej: semáforos) que obliguen a detenerse a los vehículos. Las condiciones de circulación son el resultado de las interacciones entre los vehículos, y entre éstos y las características geométricas y ambientales de la vía. Se entiende por circulación discontinua al tipo de circulación en el que existen unos elementos fijos que producen interrupciones periódicas en la circulación vial.


IV-2


IV.2.1. INTENSIDAD DE TRÁFICO

Se llama intensidad de tráfico al número de vehículos que pasan a través de una sección transversal determinada de una carretera por unidad de tiempo.

I =

Unidades:

n( x) t

Vehículos/hora → intensidad horaria Vehículos /día → intensidad diaria

Donde: n(x) es el número de vehículos que atraviesan la sección fija de la vía (x) t es el intervalo temporal estudiado (segundo, horas, días, etc.)

Volumen de tráfico (Q): Número de vehículos que atraviesan una sección determinada de vía durante un tiempo determinado. Se expresa en vehículos absolutos. Intensidad horaria equivalente: Cociente entre el número de vehículos que pasan por una sección determinada durante un período de tiempo inferior a una hora y el intervalo temporal utilizado expresado en horas. El valor obtenido es una estimación ya que la intensidad varía en el tiempo y por tanto no tiene por qué ser uniforme a lo largo de la hora considerada. Otros conceptos son; Intensidad horaria punta: Es la intensidad horaria medida durante la hora que se considera representativa de las condiciones de mayor circulación. Intensidad media horaria: Promedio de vehículos que circulan por un determinado punto durante un día completo. Intensidad diaria máxima: Número de vehículos que circulan durante el día del año en que se produce un tráfico máximo. Intensidad media diaria anual (IMD): Número de vehículos que pasan por una sección determinada durante un año, dividido entre 365. Sus unidades son vehículos/día. Es la magnitud utilizada para caracterizar la intensidad en las carreteras, realizar estadísticas y clasificar las vías.


IV-3

T EMA 9. I 9. I NGENIERÍA DEL DEL T RÁFICO

IV.2.2. IV.2.2. CICLOS DE LA INTENSIDAD DE TRÁFICO

La intensidad de tráfico en una carretera varía a lo largo del tiempo siguiendo una ley formada por una tendencia a largo plazo, normalmente creciente, a la que se superponen unas oscilaciones cíclicas (de año, semana, día) y unas variaciones aleatorias. Este crecimiento general de las intensidades de tráfico es principalmente debido al aumentote población población,, de la renta y del grado de motorizaci motorización. ón. Por el contrario contrario,, será mucho menos menos importante importante e incluso puede presentarse una tendencia decreciente en zonas de regresión (zonas rurales con emigración) o en épocas de crisis económica.

IV.2.2.1. CICLO ANUAL DE LA INTENSIDAD En un tramo de calle o carretera la variación de la intensidad de tráfico del día típico de un mes sigue una ley relativamente constante a lo largo de los años, mientras no se modifiquen sustancialmente las características físicas y funcionales de la vía o el uso del suelo próximo a ella. Para estudiar las variaciones de período anual se pueden obtener las intensidades medias diarias durante cada uno de los meses del año. La variación es sensible a los siguientes factores: 

Carácter turístico de las zonas por donde discurre el tráfico.



Las bajas intensidades de tráfico que hacen que los valores de las intensidades diarias

sean más sensibles a situaciones extraordinarias. IMD<500 vehículos. 

Proximidad a una gran población, ya que genera viajes de corto recorrido (recreo)

Ayudan a una distribución uniforme a lo largo del año los factores siguientes: 

El carácter industrial de la zona.



La mayor proporción de tráfico pesado.



La situación próxima al centro de una ciudad, donde normalmente el tráfico de un día

laborable cualquiera no difiere en más de un 10% de la IMD.

IV.2.2.2. CICLO SEMANAL DE LA INTENSIDAD Normalmen Normalmente te el tráfico de los días laborables laborables (lunes (lunes a viernes), viernes), difiere difiere del de los sábados sábados y domingos. Las diferencias serán más o menos acusadas según el tipo y función de cada vía. La variación semanal se acusa tanto en vías urbanas como interurbanas; en las primeras el domingo es el día de menor tráfico y el sábado no muy diferente del de los días laborables. En interurbanas la influencia relativa de sábados y domingos varía a lo largo del año. Las cifras de intensidades de Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte. .

IV-4


tráfico en los días festivos son mucho más variables que en días laborables. Factores que contribuyen a mayores variaciones dentro del ciclo semanal: 

Proximidad a una gran ciudad, que acusa la influencia de viajes de recreo los fines de

semana. 

Las condiciones atmosféricas favorables.

IV.2.2.3. DISTRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS DE INTENSIDADES HORARIAS La intensidad no es uniforme las 24 horas del día. Durante la noche las intensidades son muy bajas (mínimo (mínimo entre entre 3 y 5h). 5h). La intensida intensidadd crece crece después después rápidament rápidamentee hasta hasta las las 8 ó 9 de la mañana. mañana. A partir partir de esta hora, hora, en vías urbanas urbanas el el nivel nivel se se mantiene mantiene constante constante hasta hasta las 8 ó 9 de la noche. noche. IV.2.3. IV.2.3. FACTOR DE HORA PUNTA PUNTA

Se define factor de hora punta como:

FHP =

Q 4Q15 MAX

Donde: 

Q: Volumen de tráfico registrado durante toda la hora sometida a estudio



Q15MAX: Volumen de tráfico máximo registrado durante quince minutos consecutivos

de la hora estudiada. Factor de hora punta muy próximo a 1 → tráfico muy homogéneo durante la hora Factor de hora punta muy próximo a 0 → grandes variaciones en el volumen de tráfico Cuando la vía es una autopista o autovía se consideran intervalos de 5 minutos, por tanto:

FHP =

Q 12Q5 MAX


IV-5


IV.2.4. COMPOSICIÓN DEL TRÁFICO

Las categorías más utilizadas son: 

Peatones



Vehículos no mecanizados



Motocicletas



Vehículos ligeros



Vehículos pesados



Tractores agrícolas



Autobuses y autocares

La composición del tráfico se define mediante el porcentaje de vehículos en la IMD que pertenecen pertenecen a cada cada categor categoría. ía. IV.2.5. VELOCIDAD

La velocidad en un tramo varía de unos vehículos a otros, y para el propio vehículo. Hay que destacar: Velocidad de un único vehículo a.1) Velocidad local o instantánea: Es la velocidad de un vehículo en el momento en el que atraviesa una determinada sección de una vía. a.2) Velocidad de circulación (VC): Es el cociente entre la distancia recorrida y el tiempo que el vehículo ha estado en movimiento para recorrerlo. a.3) Velocidad de recorrido (Vr): Es el cociente entre la distancia recorrida y el tiempo que transcurre desde que el vehículo inicia el viaje hasta que llega a su destino, incluyendo las posibles paradas. paradas. Velocidad de un grupo de vehículos b.1) Veloci Velocidad dad media media instantánea instantánea o local local (Vt): (Vt): Es el valor que que se obtiene obtiene al hacer el promedi promedioo de las velocidades instantáneas de los n vehículos que pasan por un tramo de vía durante un tiempo determinado. La velocidad media espacial (Ve) se calcula de la misma forma pero teniendo en cuenta los vehículos que, en un instante determinado, están circulando simultáneamente por un cierto tramo de vía


IV-6


b.2) Velocidad media en un tramo: es el cociente entre la longitud de un tramo y la media de los tiempos empleados por un grupo de n vehículos en recorrerlo. b.3) Velocidad media en movimiento: cociente entre la longitud de un tramo y la media de los tiempos empleados por un grupo de n vehículos en recorrerlo, excluyendo las posibles paradas que hayan efectuado durante el viaje. La velocidad media de un tramo es, normalmente, algo menor que la velocidad media instantánea o local, debido a que en el cálculo de la velocidad media de un tramo tienen más peso los vehículos pesados, que, por ser más lentos, permanecen más tiempo en el tramo de vía sujeto a estudio. Existen otros conceptos de velocidad que es importante conocer: 

Velocidad percentil 85: es aquella que sólo es sobrepasada por el 15% de los vehículos

que circulan por un determinado tramo de carretera (se consideran solo turismos). 

Velocidad de proyecto: es aquella que se toma como base para definir los elementos

geométricos de la vía: radios de curva, horizontales y verticales, distancias de visibilidad y peraltes. Se emplea para diseñar las carreteras. 

Velocidad de servicio: es aquella a que se puede circular por una determinada vía en

situaciones atmosféricas favorables, en las condiciones de circulación existentes en cada momento y dentro de unos márgenes razonables de seguridad. IV.2.6. DENSIDAD

Se entiende por densidad de tráfico al número de vehículos que ocupan un tramo de carretera de longitud dada en un instante determinado (unidades km/h). Tiene valor máximo cuando todos los vehículos están en fila sin huecos entre ellos y depende de la longitud media de los vehículos. Describe la proximidad entre los vehículos y refleja la libertad de maniobra dentro de la corriente de tráfico. Se puede calcular a través de la velocidad media de recorrido y de la intensidad de circulación. I = D·V IV.2.7. ESPACIAMIENTO

Se define espaciamiento (o separación) entre vehículos como la distancia entre las partes frontales de un vehículo y el que le sucede por el mismo carril en un instante dado. El valor medio de esta variable es la inversa de la densidad. Para una determinada velocidad, puede definirse también una separación o espaciamiento medio mínimo que garantice la seguridad del tráfico.


IV-7


IV.2.8.

INTERVALO

Es el tiempo transcurrido entre el paso de dos vehículos sucesivos por una misma sección. El valor medio de los intervalos medidos para diversos vehículos durante un intervalo de tiempo corresponde a la inversa de la intensidad.

La ecuación que relaciona las variables intensidad, velocidad y densidad se conoce como ecuación fundamental del tráfico. Suponiendo que dos vehículos se desplazan a una velocidad media Vt separados una distancia s, el intervalo es: τ = s/ Vt. De esta relación y de las definiciones de intervalo y espaciamiento obtenemos: I = D·Vt IV.3.1. IV.3.1. INTERPRETACIÓN INTERPRETACIÓN DE LA ECUACIÓN FUNDAMENTAL FUNDAMENTAL

IV.3.1.1. R ELACIÓN ELACIÓN VELOCIDAD – DENSIDAD DENSIDAD: Cuando se tiene un valor muy bajo de densidad, significa que sobre la vía existen muy pocos vehículos circulando. Este valor permitiría a los vehículos circular a la velocidad que deseasen, pudiendo pudiendo ser ésta tan alta como como el vehículo, vehículo, la vía y las condiciones condiciones meteorológi meteorológicas cas permitan. permitan. Si lo que se tiene es una densidad de mayor valor, existirán más vehículos en el tramo, por lo que la velocidad de cada vehículo se verá afectada por sus interferencias con vehículos más lentos que no le permitirán permitirán mantener mantener su su velocida velocidad. d. La velocidad media resulta así una función de la densidad que alcanza un valor máximo cuando la densidad es casi cero, y disminuye constantemente al aumentar la densidad hasta llegar a anularse cuando la densidad de tráfico alcanza su valor máximo.


IV-8


Figura 1.- Relación velocidad - densidad

IV.3.1.2. R ELACIÓN ELACIÓN INTENSIDAD – DENSIDAD DENSIDAD: Observando la ecuación fundamental del tráfico I=D·V, se observa que cuando la densidad es nula, la intensidad también lo es. La intensidad se anulará en dos casos: 

Si no existen vehículos en la calzada (D=0)



Si existen tantos vehículos en la calzada que están totalmente parados, por lo que no

pasan pasan por por ninguna ninguna sección sección de de la vía (V=0, (V=0, D=máxima) D=máxima) Por tanto para la mínima y máxima densidad se tendrá un valor nulo de intensidad. La densidad para la que se alcanza la máxima intensidad recibe el nombre de densidad crítica y suele ser entre un 30-40% de la densidad máxima.

Figura 2.- Relación intensidad - densidad

A la izquierda de la densidad crítica, la situación de la circulación es fluida y estable, cualquier incidente tiende a desaparecer, mientras que en la zona de la derecha, la circulación no es tan fluida y cualquier incidente en la circulación provoca una mayor saturación del tráfico. En estas


IV-9


condiciones de circulación inestable, por la vía circulan más vehículos de los que es capaz de absorber, por lo que se ven obligados a disminuir la velocidad. El diagrama que representa la intensidad en función de la densidad se conoce como diagrama fundamental del tráfico.

IV.3.1.3. R ELACIÓN ELACIÓN INTENSIDAD – VELOCIDAD VELOCIDAD:

Figura 3.- Relación intensidad – velocidad

Para cada valor de la intensidad se registran dos velocidades distintas: una relativamente elevada y otra menor. La parte derecha de la curva (velocidad media elevada) corresponde a una circulación libre y estable, mientras que la parte izquierda (velocidad media baja) corresponde a una circulación congestionada y estable.

IV.4.1. IV.4.1. DEFINICIÓN DEFINICIÓN DE CAPACIDAD CAPA CIDAD

La capacidad de un carril, expresada en vehículos / hora, es el número máximo de vehículos que puede puede pasar pasar por él por por unidad unidad de tiempo tiempo.. La capacidad capacidad de de una vía vía siempre siempre ha de de ser igual igual o mayor mayor que su su intensidad. Suponiendo una velocidad uniforme, la capacidad puede expresarse como:

C = 1000

V S s


IV-10


Donde: 

V es la velocidad en km/h



Ss es la separación media mínima entre vehículos

IV.4.2. DEFINICIÓN DE NIVELES DE SERVICIO E INTENSIDAD DE SERVICIO

Las condiciones de circulación cuando la intensidad de vehículos alcanza el nivel de la capacidad son muy deficientes, por lo que habrá que diseñar las vías de modo que tengan una capacidad mayor que la máxima intensidad esperada, teniendo en cuenta el coste económico. Se entiende por nivel de servicio una medida cualitativa representativa del funcionamiento de una vía cuando soporta una determinada intensidad de tráfico, que tiene en cuenta los siguientes factores: 

Velocidad y tiempo de recorrido, considerando velocidad instantánea y tiempo

necesario para recorrer un tramo. 

Interrupciones de tráfico, así como la magnitud y frecuencia de los cambios bruscos de

velocidad necesarios para mantener la corriente de tráfico. 

Libertad de maniobra para mantener la velocidad deseada.



Seguridad



Comodidad en la conducción y economía

Se define intensidad de servicio como la máxima intensidad compatible con un determinado nivel de servicio, es decir, el máximo número de vehículos que pueden atravesar una sección de carretera por unidad de tiempo garantizando un nivel de servicio determinado. IV.4.3. CAPA CIDAD

Y NIVELES

DE SERVICIO EN CONDICIONES DE

CIRCULACIÓN

En condiciones de circulación continua puede hablarse de seis niveles de servicio que se enumeran de la A a la F como sigue: Nivel de servicio A 

Velocidad prácticamente igual a la que eligen los conductores.



Permite desarrollar velocidades de 110 a 120 km/h



Permite conseguir velocidades medias de más de 100 km/h



Permite adelantar sin demora. Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte.

.

IV-11


Nivel de servicio B 

Velocidad influida por otros vehículos



Permite obtener velocidades medias superiores a 90 km/h en autopistas y a 80 km/h en

otras carreteras 

Los vehículos pueden verse demorados pero no se forman largas colas.



Las carreteras se suelen dimensionar de forma que las condiciones de circulación no

sean peores que las del nivel B, salvo unas pocas horas al año. Nivel de servicio C 

La velocidad deberá ajustarse teniendo en cuenta los vehículos que les preceden



Permite obtener velocidades medias superiores a 80 km/h en autopistas y a 65 km/h en

otras carreteras. 

Circulación estable, pero existen pocas posibilidades de adelantamiento.



Las autopistas y arterias urbanas se suelen proyectar para que no se sobrepase este

nivel de servicio durante las horas punta. Nivel de servicio D 

Todos los vehículos deberán regular su velocidad según los vehículos precedentes



Velocidades medias de 65 km/h en autopista y 55 km/h en otras carreteras



Largas colas que impiden adelantar a otros vehículos



Se aproxima a la inestabilidad, cualquier incremento de intensidad da lugar a la

detención. Nivel de servicio E 

La intensidad del tráfico iguala la capacidad de la carretera



Velocidad media de 50 km/h en cualquier tipo de carretera



Largas colas con separación muy pequeña entre vehículos, imposibilidad de maniobrar

o cambiar de carril. Frecuentes detenciones bruscas. Nivel de servicio F 

- Corresponde a la situación de congestión producida cuando la intensidad del tráfico

que entra en un tramo de carretera sobrepasa la capacidad en la salida del mismo. 

- Se forma una cola de vehículos hasta atravesar la zona congestionada. Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte.

.

IV-12




- Velocidad media bajísima



- Indica la existencia de una sección cuya capacidad es insuficiente para la demanda.

La determinación del nivel de servicio suele efectuarse de acuerdo con sólo dos parámetros: la velocidad de servicio y la relación entre la intensidad y la capacidad.

IV.4.3.1. CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO EN AUTOPISTAS: La capacidad por carril (en condiciones ideales) oscila entre 2.200 y 2.300 vehículos hora si la vía tiene más de seis carriles. Se consideran condiciones ideales las siguientes: 

Circulación sólo de vehículos ligeros (ausencia de camiones, autobuses, motos y

Vehículos especiales) 

Carriles de al menos 3,60 m de anchura y arcenes libres de obstáculos en 1,80 m

Si las condiciones no se ajustan a lo expuesto habrá que aplicar un factor de corrección para calcular la capacidad real, que será menor que la registrada en condiciones ideales.

IV.4.3.2. CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO EN AUTOVÍAS Y CARRETERAS DE CALZADA ÚNICA CON CUATRO O MÁS CARRILES:

La capacidad en condiciones ideales es de 2.200 vehículos / hora por carril. Se consideran condiciones ideales las mismas que para las autopistas. Factor de corrección por anchura de carriles: 

Carretera con calzadas separadas → mismos coef. que en autopistas.



Carretera con calzada única → coef. de autopistas de 3 ó 4 carriles /sentido

Factor de corrección por obstáculos en los laterales 

En autovías se emplean los mismos coef. que en autopistas.



En carreteras de calzada única → mismos coef. que en autopistas



Si existe obstáculo a distancia > 0,60 m del borde interior de la calzada → no utilizar

factor de corrección 

Si la distancia es < 0,60 m → mismos coef. que en autopistas con obstáculos a ambos

lados. Factor de equivalencia por el tipo de vehículo: Se utilizan los mismos que en el caso de autopistas.


IV-13


IV.4.3.3. CAPACIDAD EN CARRETERAS DE DOS CARRILES: En condiciones ideales, la capacidad de una carretera de dos carriles (suma de ambos sentidos) es de 2.800 vehículos / hora si los vehículo se distribuyen uniformemente entre ambos carriles. Se consideran condiciones ideales en este caso: 

Anchura de carril de más de 3,60 m



Obstáculos laterales a 1,80 m o más del borde de la calzada



Tráfico formado exclusivamente por vehículos ligeros

IV.4.4. CAPA CIDAD

Y NIVELES

DE SERVICIO EN CONDICIONES DE

CIRCULACIÓN DISCONTINUA

Para realizar una estimación relativamente exacta de la capacidad en condiciones de circulación discontinua, es necesario estudiar la capacidad de las intersecciones. Esto exige considerar muchos factores, destacando: Condiciones físicas y de operación: 

Ancho de acceso: La anchura de acceso a una intersección no varía solamente con la

de la calle, sino también por la disposición de las marcas viales, las isletas de canalización y la existencia de otros obstáculos. 

Circulación en sentido único o doble: Una vía urbana que opera en dos sentidos tendrá

una capacidad ligeramente menor que si lo hace en sentido único, debido a la interactuación entre ambos sentidos. 

Estacionamiento lateral: La supresión del estacionamiento proporciona un aumento de

la capacidad, puesto que se evitan maniobras que ocupan zonas destinadas a la circulación. 

Pendiente de la vía: Si la pendiente es ascendente la velocidad de los vehículos será

menor y la capacidad se reducirá. Condiciones ambientales: 

Factor de carga: Factor que evalúa el grado de aprovechamiento del tiempo que

permanece en verde un semáforo. 

Factor de hora punta: Refleja las variaciones de la intensidad de tráfico



Población del área urbana: Entre dos intersecciones de idéntico trazado y regulación

tiene más capacidad aquella que está situada en una ciudad más grande.


IV-14




Ubicación dentro del área urbana: Para distintas ubicaciones de la misma intersección

dentro de la misma ciudad se observan distintas capacidades. Características del tráfico: 

Giros a la derecha y a la izquierda: Estas maniobras provocan obstrucción parcial del

tráfico directo y su influencia en la capacidad puede llegar a ser importante si son muchas. 

Presencia de autobuses y vehículos pesados: Por ser estos vehículos más lentos, no

solo en velocidad sino también en la realización de maniobras, su presencia tiende a disminuir la capacidad. 

Autobuses de transporte urbano: Además de lo anterior, los autobuses de transporte

urbano realizan mayor número de maniobras de parada y continuación de la marcha para la subida y bajada de viajeros. Su efecto va a depender de la zona de la ciudad, del número de paradas, del tiempo de parada y del lugar de ésta. Medidas de control de tráfico: 

Semáforos: Su importancia en la capacidad se manifiesta en la duración y el reparto

del tiempo del ciclo semafórico 

Señalización vertical y marcas viales: Tienden a organizar el flujo del tráfico y

mejoran la capacidad. NOTAS: 

Giro con oposición: Aquel que exige que el vehículo atraviese el sentido de circulación

contrario para realizarlo (ej. giro a la izquierda cuando la vía es de doble sentido). 

Giro sin oposición: Aquel que se realiza en una vía de sentido único o aquel en el que

no se invade el sentido contrario (giro a la derecha en vías de doble sentido). Dentro de los giros sin oposición se considera giro normal aquel en el que el radio de curvatura del giro es mayor de 15 m y giro restringido si el radio es menor que dicho valor.


T EMA 10. M ODELOS DE T RÁFICO

V. TEMA 10. MODELOS DE TRÁFICO.


V-1


Modelos de Tráfico

Ingeniería del Transporte


V-2


Definición 





Un modelo es una abstracción que representa las características más relevantes de un objeto de estudio Modelo de trafico pretende predecir las variables características del trafico. Objeto: diseñar las vías en las fases de proyecto y gestionar el tráfico en las fases de explotación.

Clasificación. Criterios Escala de las variables Modelos de tiempo continuo. Modelos de tiempo discretos. Los cambios ocurren en determinados estados de tiempo.

Representación de los procesos Modelos empíricos. Modelos deterministas Modelos estocásticos


V-3


Clasificación. Criterios Resolución Dependiendo de si la solución se obtiene de forma analítica o por simulación

Nivel de aplicación Según la situación del trafico en una recta, en una glorieta, red de autovías….

Nivel de detalle   

Modelos macroscópicos Modelos microscópicos Modelos mesoscópicos

Modelos macroscópicos Consideran el flujo de vehículos como un flujo continúo de materia, son adecuados para simulaciones a gran escala de redes de carreteras. La solución del modelo viene normalmente como una formula analítica, útil para estimar, predecir y controlar el tráfico.


V-4


Modelos microscópicos Representan el comportamiento de los vehículos y conductores, individualmente, son adecuados para simulaciones destinadas a diseñar la geometría o equipamiento de los vehículos. Modelos sobmicroscópicos: Igual que el anterior pero añadiendo más información sobre el vehículo.

Modelos mesoscópicos

 



Combinan las propiedades de los dos modelos anteriores. Definen con detalle cada vehículo pero no su comportamiento, su aplicación típica es la de evaluar los sistemas de ayuda al conductor para decidir la mejor ruta. De distribución de avance. De Racimo: Agrupan los vehículos que comparten una característica especifica. De Teoría cinética de los gases: Describen la dinámica de las funciones de distribución de la velocidad de los vehículos circulantes.


V-5


Diagrama espacio-tiempo

a e n á t n e m o m n ó i c a v r e s b O

Observación local

Modelos Macroscópicos. Funciones de corriente 

Función de corriente a partir de observación Local. Ф(xi) Xi

Nº de vehículos que han pasado por un punto en un intervalo de tiempo determinado. Nos permite definir la Intensidad de tráfico (I) y la Densidad (D)

I =

Φ xi (ti ) − Φ xi (t 0 ) ∆t

Vehículos / tiempo

D =

Φ xi ( ti ) − Φ x 0 (t i )

Vehículos / distancia


∆ x

V-6


Modelos Macroscópicos. Funciones de corriente 

Función de corriente a partir de observación momentánea. Ψ (ti) X0

Xi

∆ X

Nº de vehículos que en el instante ti se encuentran en un tramo de longitud X. Nos permite definir la Densidad de tráfico (D) y la Intensidad (I)

D =

Ψti ( xi ) − Φ ti ( x 0 ) ∆ x

Vehículos / distancia

I =

Ψti ( Xi ) − Ψt 0 ( X i ) ∆t

Vehículos / tiempo

Distribuciones de velocidad 



Número de vehículos que atraviesan la sección considerada a una velocidad v. (Caso observación local) Número de vehículos que circulan por el tramo considerado, en el instante de medición a una velocidad v. (caso de observación momentánea)


s o l u c í h e V e d º N

Velocidades

V-7


Distribución de velocidad Observación momentánea, vehículos que en un instante t se encuentran en el tramo ∆ X con la velocidad particular indicada. 80Km/h

70Km/h

∆ X

90Km/h

85Km/h

Ecuación Fundamental del Tráfico 

Es uno de los fundamentos para los modelos macroscópicos. I = D x Ve Siendo Ve la velocidad media espacial. 2

La velocidad media local

Vt = Ve +

σ e

Ve

2

σ e es la varianza de la velocidad media espacial Ve

Esto demuestra que la velocidad media momentánea o local es algo inferior a la velocidad media espacial


V-8


Modelos que relacionan Velocidad y densidad Estos modelos solo usan dos de las tres variables fundamentales, la velocidad V y la densidad D.

   

Modelo de Greenshields Modelo de Greenberg ( logaritmico) Modelo de Underwood (logaritmico) Modelos generales para un régimen único. Família de modelos de Pipes-Munjan Familia de modelos de Drew Familia de modelos de Drake

Modelos Generales Multi-regimen Los modelos anteriores no recogen con precisión la relación V y D por lo que se definen un nuevo tipo de modelo. En estos modelos se combinan los modelos anteriores dependiendo del valor de densidad.


V-9


Modelos que relacionan Intensidad y Densidad 

Modelo Parabólico de I-D.



Modelo Logarítmico de I-D

Modelos que relacionan la velocidad y la Intensidad Mediante combinaciones de la ecuación fundamental con los modelos de V-D se definen estos modelos cuya forma general responde a la grafica


V-10


Teoría Hidrodinámica

∂

Aplicación de la mecánica de fluidos.  Ecuación de continuidad o de conservación de vehículos. Considerar la Densidad y la Intensidad son función del tiempo y del espacio. D=D(x,t) I =I(x,t)

D ( x, t )∆ x = ∂t

tasa de entrada por X – tasa de salida por (x+∆x)

La tasa de entrada por X = I(x,t) Tasa de salida por (x+∆x ) = I (x+∆x ,t)

∂ D ∂

t

D

+

∂ I

=

∂ x

0

Ecuación de estado 

La ecuación de continuidad asemeja el paso de vehículos por un tramo de vía al flujo de fluido que atraviesa una sección de tubería

∂ D ∂t

D + C

Donde:

C =

∂ I ∂ D

∂ D ∂ x

= V +

=0

∂V ∂ D

D

C es la velocidad de la onda de choque


V-11


Ondas de choque 



La perturbación se transmite igual que en mecánica de fluidos. Puede definirse como el movimiento de propagación de un cambio de densidad de flujo

V 1 =

I 1 I ;V 2 = 2 D1 D2

La velocidad de la onda de choque es:

I 1 − I 2 V 0 = D1 − D2


T EMA 11. RUIDO DE T RÁFICO U RBANO E I NTERURBANO.

VI. TEMA 11. RUIDO DE TRÁFICO URBANO E INTERURBANO.



VI-1

VI.1.1. FUENTES DE RUIDO EN UN VEHÍCULO

Las fuentes de ruido de un vehículo son muy diversas y son función de la velocidad, estado del pavimento etc. Ruidos a vehículo parado: 

Ruidos que provienen del motor, generados por las explosiones, y piezas móviles.



Ruido del ventilador de refrigeración.



Ruido generado por la aspiración del motor.

Estos ruidos aumentan con las rpm del motor (pisar el acelerador) la variación de los mismos aumenta según: 

Motores de gasolina n 4-5



Motores diesel n 3

Ruidos con el vehículo en movimiento: 

Interacción de las ruedas con el firme.



Sistema de transmisión de potencia motor-ruedas.



Ruido aerodinámico del vehículo.



Sistemas auxiliares (frenos, Bombas etc.)



Fuentes accidentales (piezas sueltas, cargas en el portaequipaje)

Estas fuentes ganarán o perderán importancia según la velocidad del vehículo. La interacción de neumáticos con el firme se hace significativa a partir de 80 km/h y prácticamente dominante a partir de 100 km/h. En vehículos pesados el ruido del motor sigue predominando independientemente de la velocidad. Aparte de la velocidad también influyen en el ruido factores como puede ser el firme seco o mojado (Ver figura 295).


VI-2


VI.1.2. ESTIMACIÓN DEL RUIDO EMITIDO POR UN VEHÍCULO

En un observador fijo la impresión sonora varia en función de la distancia a la que se encuentra el vehículo del observador, el máximo se alcanza cuando la distancia al observador es mínima. La impresión sonora de cada vehículo recibida por el observador es diferente y es función del tipo de automóvil, de la forma de conducción y el entorno de circulación. Esta impresión sonora recibe el nombre de “Firma Sonora”. Fig. 297. La simplificación de la “Firma Sonora” se muestra en la fig 298. A partir de las formulas de la pagina 513 podemos caracterizar el nivel sonoro de un vehículo si se conoce el nivel máximo L0m y el nivel de fondo Lf VI.1.3. NIVEL SONORO MÁXIMO

El nivel sonoro máximo L0m dB(A) de un vehículo a una distancia y a determinada velocidad depende: 

Tipo de vehículo.



Velocidad a la que se mueve.



Distancia mínima Vehículo-observador.



Tipo de terreno por el que se propaga el ruido.



A parte pueden influir variables como el firme, estado del vehículo

Utilizando técnicas experimentales con diferentes vehículos y situaciones controladas se llega a las siguientes relaciones. Vehículos ligeros:

Lm

=

a ⋅ log V + K 1 a

Lm

= b ⋅ log V + K 2

∈ (30,40).

Vehículos pesados: a ∈ (20,30)

Para llegar a utilizar estas relaciones es necesario disponer de instrumentación de medida adecuada como de vehículos que permitan la extrapolación a todo el parque automovilístico. Una aproximación teórica para conocer la velocidad de un vehículo nos obliga a realizar las siguientes simplificaciones. Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte. .

VI-3




El vehículo es una fuente sonora puntual.



La fuente sonora está caracterizada por una presión sonora P determinada y radia ruido

uniformemente en todas direcciones. Sin embargo a partir de cierta distancia esta aproximación es bastante buena la Fig. 299 muestra la firma sonora medida a 15 m. Tras numerosos ensayos se concluye que la distancia óptima de toma de datos es 15 m. el micrófono a una altura de entre 4,5 y 6 m. Si conocemos la duración de la firma en segundos (τ) entre L0m y 10 db (A).

V = 24,6

d τ

Expresando d en metros y V en km/h siempre y cuando se cumpla: 

Que la Velocidad del vehículo es Cte.



Que no existan obstáculos entre el vehículo y el punto de medida.



Que el vehículo que se está midiendo sea el único que emite sonido.

VI.1.4. INFLUENCIA DEL TIPO DE FIRME.

La interacción neumático-calzada se convierte en una fuente muy importante a velocidades superiores a 80 km/h. La cuantificación de este efecto al ruido es complicada y la dispersión de los datos obtenidos experimentalmente es grande. Por ejemplo un neumático sobre la misma cazada puede generar diversos resultados en función de: 

Estado de los neumáticos.



Presión de los mismos.



Granulometría del firme.



Etc.

A pesar de esto podemos destacar unas conclusiones generales. 

La influencia del pavimento se debe a las características tanto macro como

microscópicas. Apuntes 2006/2007 Ingeniería del Transporte. .


VI-4



Los pavimentos flexibles son menos ruidosos que los rígidos.



Del Pavimento asfáltico al hormigón rayado se pueden encontrar niveles superiores a

11db en este último. 

Las variaciones producidas por los neumáticos son menores que las del firme.



A partir de ondulaciones superiores a 10 mm en el pavimento el ruido aumenta.



El rayado del pavimento puede aumentar el ruido entre 4 y 11db.



A menor presión en los neumáticos aumenta el ruido generado.

Estas situaciones se refieren a firmes usados usualmente en carreteras. VI.1.5. EFECTO RAMPA.

Se produce cuando un vehículo tiene que aumentar la potencia del motor para mantener la V=cte cuando llega a una pendiente, lo que produce un aumento del ruido al aumentar la rpm del motor. En la práctica los valores no aumentan significativamente ya que el incremento del ruido del motor se compensa con la disminución del que se produce en el neumático-calzada en comparación con el llano.

Antes se ha estudiado el ruido de cada vehículo, en este apartado Combinaremos lo estudiado anteriormente con alguna teoría de flujo del tráfico. VI.2.1. CARACTERÍSTICAS DEL RUIDO DE TRÁFICO.

Para evaluar el ruido del tráfico, las diferentes posibilidades están determinadas por la intensidad de la vía. Intensidad Baja. Distancia media entre vehículos grande, entre dos vehículos existe un tiempo considerable. El ruido se mantiene constante y corresponde prácticamente al valor de fondo (Fig 300).



VI-5

Intensidad Ideal. Seria aquella en que la distancia media entre vehículos fuera tal que cuando el ruido del vehículo disminuyera hasta el ruido de fondo comenzara a aumentar el nivel del siguiente vehículo, en este caso aun seria inidentificable el ruido de fondo. Esta situación es ideal ya que los vehículos deberían ser iguales y equidistantes. Esta variación del nivel sonoro es la característica más destacada del ruido del tráfico. Intensidad media-alta. Al momento que se supera la situación ideal el ruido de los vehículos interfieren entre si y el ruido de fondo está dominado por el tráfico y se hace imperceptible. Intensidad media-alta. La situación anterior llevada al extremo produce que el ruido se prácticamente constante en el tiempo (La carretera se convierte en una fuente lineal con cierta potencia acústica por unidad de longitud). Las fig 301 muestra una densidad de 500 vehículos/h y la fig 302. una de 2000 vehículos/h (a mayor intensidad del tráfico mas constante es el ruido). Razones que explican las variaciones del ruido del tráfico. 

-Carácter aleatorio del tráfico.



-La gran variedad de vehículos.



-La distinta velocidad de los vehículos.



-La forma de conducción.



-La fluidez del tráfico.



-La pendiente de la vía.



-Condiciones de propagación del vehículo.



-Trazado de la carretera y el firme.



VI-6

VI.2.2. DESCRIPCIÓN DEL RUIDO DEL TRÁFICO.

La cantidad y variación de todos los parámetros que influyen en el ruido del tráfico hace imposible su formulación matemática, por lo que es mejor usar técnicas probabilísticas. Niveles percentiles Ln: Son los valores de nivel sonoro excedidos durante un porcentaje n del tiempo. Nivel excedido el 50% del tiempo seria L50. Son fáciles de medir pero no aportan un comportamiento futuro a partir de ellos. Nivel Sonoro Continuo Equivalente, Leq: mide la energía total en un periodo de tiempo, es fácil de medir, calcular y nos permite obviar el carácter aleatorio del tráfico. Además podemos sumar logarítmicamente la contribución de las diversas fuentes. VI.2.3. INFLUENCIA DEL TIPO DE CIRCULACIÓN.

A la hora de realizar estudios sobre el ruido del tráfico se debe diferenciar entre circulaciones continuas (carreteras) y circulaciones discontinuas (tráfico urbano) ya que abordaremos de forma diferente cada una de ellas. VI.2.4. CONTENIDO ESPECTRAL DEL TRÁFICO.

El nivel de presión sonora nos da una medida cómoda y objetiva de la intensidad del ruido, pero está lejos de representar lo que se percibe. La sensibilidad de nuestros oídos depende fuertemente de la frecuencia del sonido: 

1 kHz a 0 db es audible.



100 kHz a 36 db empieza a ser audible.

Para poder medir el ruido generado con cierta fiabilidad se utilizan redes de compensación que atenúan las altas y las bajas frecuencias dejando las medias sin alterar. En ocasiones es necesario conocer la distribución espectral del sonido por ejemplo para diseñar aislamientos acústicos. El análisis de frecuencias permite identificar la contribución de las diversas fuentes sonoras tipos de vehículos y partes de los mismos (neumáticos, motor, etc).



VI-7

La Fig 303 representa el espectro típico de 2000 vehículos/hora.

Si consideramos una fuente sonora puntual radiando uniformemente en todas direcciones sin ningún tipo de obstáculo y atmósfera uniforme, el nivel de presión sonora disminuye 6 db cada vez que doblamos la distancia. Si la fuente es lineal lo hace a razón de 3 db. El ruido de una carretera debería decaer a una razón intermedia entre la f.puntual y la f.lineal, y así es a cortas distancias de la carretera, a grandes distancias lo hace más rápidamente esto se debe: 

Las fuentes no radian uniformemente si no en direcciones preferentes.



La atmósfera no es uniforme (presenta gradientes).



El medio no está libre de obstáculos.

VI.3.1. EFECTOS DE LA AB SORCIÓN.

La señal sonora pierde intensidad a medida que se aleja del punto de origen. Existen dos tipos de absorción del ruido: 

Absorción del aire: depende de la humedad relativa del aire y la temperatura, no afecta

a distancias pequeñas, pero no puede despreciarse a partir de los 300 m. Su efecto es despreciable a frecuencias inferiores a los 250 Hz pero significativa par frecuencias a partir de 1 kHz. 

Absorción producida por el terreno: aparece en propagaciones Tierra-Tierra a baja

altura (las ondas sonoras interaccionan con el terreno). Se debe a heterogeneidades de la capa atmosférica cercana al suelo y a la absorción del terreno que trasforman la energía sonora en calorífica. El coeficiente de absorción varía entre 0.22 y 0.5 para frecuencias 200 Hz y 1 kHz (terrenos de hierba corta), en terrenos pedregosos varía entre 0.04 y 0.2.



VI-8

Los efectos climatológicos que modifican la percepción sonora son: 

Los efectos de la velocidad del viento.



Los gradientes de temperatura (suelen aparecer combinados con los gradientes de

viento). Por las grandes variaciones que tienen estos efectos no se incluyen en la metodología de cálculo.

La propagación sonora se ve alterada por la presencia de barreras naturales y artificiales (algunas construidas con ese fin). La eficacia de las barreras depende: 

Diferencia del rayo original y el difractado por la barrera.



La longitud de onda del sonido, frecuencias bajas (longitudes de onda largas) las

barreras de pequeñas dimensiones son prácticamente ignoradas por el sonido. En el caso de carreteras las barreras son eficaces si tienen las medidas adecuadas a la zona a proteger, son ineficaces para proteger en altura.

Los edificios se comportan como barreras que reducen el nivel sonoro en su parte trasera pero reflejan el ruido a la calzada produciendo un aumento entre 2.5 y 3 db. Este efecto conocido como efecto barrera produce que en zonas comprendidas entre fachadas el campo sonoro se refuerza en función de la altura (tabla 70).


VI-9


La metodología de cálculo de los niveles sonoros ya sea de forma empírica o por simulación debe ser capaz: 

Identificar las magnitudes necesarias.



Identificar las variables a considerar.



Especificar sus limitaciones.



Determinar su exactitud.

VI.7.1. CIRCULACIÓN CONTINUA.

1º Estimación de la Intensidad media horaria: ( I ) Se utilizarán las siguientes formulas: Para datos de las 22:00 a las 6:00:

I =

0.1 IMD 8

I =

0.9 IMD 16

Para el resto del día:

2º Estimación del porcentaje de vehículos pesados: ( IVP ) Esta estimación se hará mediante observación de la vía y la consulta de datos de entidades relacionadas con el tráfico. 3º Estimación del porcentaje de vehículos ligeros: ( IVL ) Una vez calculada la intensidad del tráfico y los vehículos pesados el resto corresponde a vehículos ligeros.



VI-10

4º Estimación de las velocidades medias del tráfico: (VVp i VVL) Si no podemos determinar las velocidades medias de cada tipo de vehículo, se utilizaran las máximas especificadas por la vía a estudio. 5º Distancia del tráfico al receptor: Existen dos posibilidades: 

La distancia entre el observador y el centro de la calzada es > que el ancho de la

calzada, se supone que todo el tráfico circula por el centro de la calzada. 

En el caso contrario se realizaran dos medidas y los cálculos de Leq se sumarán. (Fig

304). 6º Altura al receptor y ángulo de la trayectoria: ( H ) y ( β ) Conocida la altura del receptor se determina el ángulo ( β ) con la calzada (Fig. 305). Según este ángulo aplicaremos un coeficiente de atenuación según la (Tabla 71). 7º Determinación del ángulo de contribución de la vía de circulación: (Φ) En general este ángulo será de 180º pero puede existir algún obstáculo que lo haga menor (Fig. 306). 8º Especificación de las posibles barreras naturales o artificiales: ( ε ) La magnitud de dichas atenuaciones se podrá cuantificar si se conoce la altura de la barrera respecto al tráfico. Y el ángulo de la vía que obstaculiza. (Fig 307) 9º Determinación del coeficiente de altura de las edificaciones: ( R ). Según la (Fig 308) se calculará:

R =

altura de las cos ntruccione s laterales h = anchura de la calzacda A

10º Coeficiente de rampa: Se determinará calculando la pendiente de la calzada. 11º Obtención del nivel equivalente a la distancia de referencia: Si obtenemos para cada vehículo su nivel sonoro de equivalente suponiendo que la medida se realiza a 15 m.


Ingenieria Del Transporte-etsiiUNED

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