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2.- CONCEPTOS BÁSICOS Y DESCRIPCIONES

2.1. BENEFICIOS DE LA SEGURIDAD
2.1.1. Antecedentes
2.1.1.1. Los Accidentes de Tránsito en América Latina y el Caribe

En los países de América Latina y el Caribe se ha estimado que anualmente mueren por accidentes de tránsito 100.000 personas y resultan lesionadas 1.200.000 personas. Las pérdidas regionales suman más de US$ 30 mil millones por año. En Chile mueren entre 1.500 y 2.000 personas por año, producto de los accidentes de tránsito y las perdidas se estiman en US$ 600 millones. Muchos países en la región, están experimentando un extraordinario incremento en la motorización y en consecuencia el número de personas muertas y lesionadas crecerá aún más si no se intensifican las acciones preventivas de manera significativa.

Los Gobiernos de los países de América Latina y el Caribe tienen la oportunidad de interrumpir la tendencia del incremento en el número de accidentes de tránsito fatales. La experiencia de los países de la Organización Europea para Cooperación y Desarrollo (OCDE), muestra que en dos décadas es posible reducir a la mitad el número de personas muertas y lesionadas de gravedad a pesar del crecimiento en el tránsito.

Si se toman las acciones apropiadas, pueden salvarse en los próximos 20 años 500.000 vidas en los países de América Latina y el Caribe. Aplicando esto a Chile se traduciría en salvar entre 8.000 y 16.000 en los próximos 20 años. Además de salvar vidas, las políticas de seguridad vial de los gobiernos serían recompensadas con ahorros anuales del orden de US$ 10 billones.

2.1.1.2. Áreas de Atención en Seguridad Vial

Las entidades internacionales recomiendan como prioridad, enfocar los trabajos de seguridad vial en las áreas en donde se ha probado el impacto mediante evaluaciones iniciales. Citan cuatro áreas de acción que pueden, en el corto plazo, contribuir a la reducción de muertos y heridos.

1. Implementar límites de velocidad asociados directamente con el diseño de las carreteras. Esta actividad debería acompañarse con un programa de información y educación para conductores, además de un intenso control policial.

2. Aumentar la actuación sistemática dirigida hacia conductores ebrios y/o drogados.

3. Implementar a nivel local, regional y nacional un programa de mejoramientos continuos de la red vial, incluyendo la eliminación de puntos críticos.

4. Implementar un programa de intervenciones en seguridad vial, especialmente dirigidas a reducir el número de muertos y heridos en los usuarios vulnerables de las vías.

Los importantes esfuerzos realizados por el Gobierno de Chile, a través de organismos interministeriales, comisiones especiales, el alto grado de profesionalismo de la policía y las grandes inversiones destinadas a mejorar la seguridad vial, permiten estimar que en Chile la situación podría ser algo diferente a lo esperado para el resto de los países de América Latina y El Caribe, en cuanto al orden de importancia de las áreas de acción mencionadas. Son probablemente las deficiencias en el diseño y construcción de la infraestructura vial, el aspecto más relevante en orden de importancia para la realidad chilena.

El presente documento tiene como objetivo ser un verdadero aporte para mejorar los sistemas de contención en Chile. El caso particular de las barreras y elementos de contención representan solo una parte de la solución del problema. Por lo tanto, se recomienda ejecutar tareas complementarias en las otras áreas de la seguridad vial, solo de esta manera, con aportes sistemáticos y regulares, será posible obtener beneficios reales en la disminución de la tasa de accidentes o la reducción de la gravedad de los mismos.

2.1.2. Análisis de Costos y Beneficios

El número de muertos por accidentes de tránsito ha alcanzado niveles tales, que organismos internacionales como la Cruz Roja han empezado a incorporar las muertes relacionadas con el tránsito en sus estadísticas y compararlas con otras causas principales de la mortalidad como son enfermedades cardíacas, cáncer, etc.

El financiamiento de los programas de seguridad es un problema en casi todos los países del mundo. La dificultad está en poder valorar la pérdida de la sociedad frente a los accidentes, evaluar los beneficios de intervenciones y asegurar fondos para financiar acciones más eficientes y de mayor alcance.

Para el cálculo de costos, los investigadores normalmente trabajan con tres elementos:

· Costos Directos

· Costos Indirectos

· Perdidas Morales

La mayor dificultad en la estimación de costos de accidentes de tránsito, se encuentra en la gran variedad de aspectos involucrados y en la imposibilidad de valorarlos de manera precisa.

Existen otros costos producidos por los accidentes de tránsito y éstos normalmente no se incluyen dentro de los anteriores, se pueden mencionar:

· Congestión

· Contaminación ambiental

· Accidentes secundarios

· Daños ecológicos

· Otros

Otra dificultad importante, es que el estado no recibe una compensación directa por los accidentes evitados. A pesar de esto, los costos de accidentes son en definitiva costos reales para el estado y deben ser pagados directa o indirectamente.

2.1.2.1. Costos Directos

Los costos directos son tradicionalmente asociados con los accidentes de tránsito en forma directa, incluyendo:

· Costo de policía y servicios de rescate

· Costos de daños materiales

· Limpieza y despeje después de accidentes

· Costos médicos

· Costos legales

· Costos de rehabilitación física

· Reposición de la infraestructura

Los costos directos, son generalmente la primera y única cuantificación de las pérdidas causadas por un accidente de tránsito. Estos costos por lo general se pueden cuantificar relativamente bien, toda vez que requieren de un pago, el cual es efectuado por alguna de las partes involucradas en un corto plazo, luego de ocurrido el accidente.

Estos costos son repartidos entre los diferentes afectados, que son fundamentalmente:

· Las compañías de seguros

· Servicios de policía (costos del estado)

· Servicios médicos de urgencia (costos del estado)

· Administradores de carreteras (costos del estado)

· Las propias víctimas del accidente.

La diversidad de agentes involucrados en la evaluación de costos, hace que la apreciación sea parcial, en efecto, dependiendo de que parte del costo le corresponde asumir, los otros se hacen despreciables.

2.1.2.2. Costos Indirectos

La pérdida de producción es lo que una persona deja de producir, de manera permanente o temporal, como consecuencia de las lesiones producidas en el accidente o directamente por su muerte.

2.1.2.3. Pérdidas Morales

Corresponden a los costos intangibles de accidentes, tales como el dolor y sufrimiento. Estos costos son muy difíciles de cuantificar y generalmente su evaluación es muy conflictiva.

2.1.2.4. Beneficios

Los presupuestos para programas de seguridad vial tienen que competir en el mundo político con inversiones en otros sectores. Por esto, es importante conocer todos los costos sociales envueltos en la accidentalidad, para presentar la relación costo efectividad de las intervenciones y relacionarlas con los gastos en otras áreas del sector público.

Con las consideraciones indicadas en los puntos anteriores, no cabe duda que los costos relacionados con accidentes de tránsito son una pérdida económica para el país en su conjunto. La mayor dificultad radica en la imposibilidad de cuantificar certeramente su valor real. Sin embargo, en todos los casos, cuantificados o no, el estado tiene que asumir los costos sociales que generan los accidentes de tránsito, destinando valiosos recursos que serían muy útiles en cualquier área productiva.

La perdida por accidentes de tránsito en Dinamarca, el año 1997, fue de US$ 2.260 millones, equivalente al 1,5% del Producto Geográfico Bruto (PGB). Los daños materiales fueron el mayor costo tangible pero la pérdida de producción y el sector salud constituyeron un esfuerzo considerable para la economía nacional.

En países como Chile, la accidentabilidad y el estado de la infraestructura vial hace suponer que la estimación de US$ 600 millones aproximadamente, equivalente al 1,3% de P.G.B., es conservadora. (Fuente: Seguridad Vial en América Latina y El Caribe, Banco Interamericano de Desarrollo; Dirección de Carreteras, Ministerio de Transporte, Dinamarca)

2.1.2.5. Financiamiento

Es necesario tener presente que inversiones en medidas de prevención de accidentes, si bien no siempre son moralmente motivadas, siempre son viables económicamente. Cálculos de los costos de accidentes refuerzan el entendimiento de los trabajos de seguridad vial como una inversión para la sociedad en vez de un gasto. Pero un mejor parámetro para ampliar este entendimiento entre políticos y tomadores de decisión, es el hecho que los costos de accidentes no retornan al presupuesto de las instituciones responsables por las inversiones en seguridad vial. Conciencia política, es entonces un tema importante en el campo de la seguridad vial y una condición necesaria para continuar con esas actividades.

El problema de seguridad vial no puede ser totalmente atacado con las iniciativas a nivel del gobierno nacional. El esfuerzo del estado necesitará recursos e iniciativas locales de los niveles regional, municipal, universitario y empresa privada.

Es importante enfatizar que las políticas de seguridad vial deberían ser de naturaleza continuada y las actividades deben ser institucionalizadas. El desarrollo de proyectos debe considerar el establecimiento de organizaciones sostenibles y el financiamiento para la continuación de los trabajos de seguridad vial.

2.1.2.6. Situación Nacional

Fuente: - Seguridad Vial en América Latina y El Caribe, Banco Interamericano de Desarrollo; Dirección de Carreteras, Ministerio de Transporte, Dinamarca.

En el año 1996, fallecieron en Chile 1.925 personas y resultaron heridas 52.422 en 60.093 accidentes de tránsito; esto corresponde a 1,34 muertes y 36,4 heridos por cada 10.000 habitantes. Se pueden obtener las siguientes relaciones: 11,8 muertes y 321 heridos por cada 10.000 vehículos.

En los gráficos se muestra la estadística de accidentes el año 1996. En ese año el 88% de los accidentes ocurrieron en áreas urbanas y solo un 12% en áreas rurales, pero los accidentes rurales fueron 8 veces más graves teniendo en cuenta el número de muertos por accidente.

La experiencia nacional, en los diferentes grupos de usuarios de las vías, dice que las consecuencias de los accidentes son diferentes. Los peatones tienen mayor probabilidad de morir, mientras que los pasajeros de los vehículos tienen mayor probabilidad de resultar lesionados.

De acuerdo a antecedentes proporcionados por Carabineros de Chile, es posible apreciar que la distribución de accidentes se modifica levemente en lo años siguientes. Para el año 1999, de un total de 1655 víctimas fatales, solo 746 corresponden a accidentes ocurridos en las zonas urbanas, lo que representa un 45% del total.

La tendencia en los últimos años ha sido de estabilización y eventuales reducciones en la tasa de accidentabilidad y mortalidad. Estas tendencias son auspiciosas dado el aumento del parque vehicular, sin embargo, esta situación podría revertirse de manera dramática en los próximos años producto de la puesta en servicio de nuevas carreteras concesionadas, que derivará seguramente en un aumento en el nivel de tránsito y su velocidad.

En las áreas urbanas las muertes han disminuido con un promedio del 3% en los últimos 4 años, mientras que en áreas rurales el número se ha incrementado en un 10% anual.

Las consecuencias de los accidentes se pueden calcular sobre una base regular, utilizando los costos sociales unitarios determinados en el estudio “Investigación de Programa de Seguridad Vial Nacional” (1996) que el Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones y el Ministerio de Obras Públicas encargaron a la Empresa Consultora Citra Ltda. ..y, usando las estadísticas de accidentes proporcionadas por Carabineros de Chile, tal como se resume en la siguiente tabla.

TABLA N° 2.1.2.6 Costo de Accidentes de Transito, Año 2000

Muertos
Graves
Mgraves
Leves
Accidentes
Total Anual (N°)
1.698
8.387
7.325
33.079
43.265
Costo Social (UF)
1.250
638
159
37
56

Fuente: - Carabineros de Chile y estudio “Investigación de Programa de Seguridad Vial Nacional” (1996)

De acuerdo a estos antecedentes, el costo total de los accidentes en Chile se puede estimar en UF 12.3 millones (US$ 329 millones), cálculo que incluye únicamente los accidentes reportados y los costos directos. Estimaciones recientes efectuadas por la CONASET, evalúan las pérdidas totales por este concepto en mas de US$ 600 millones.

2.1.2.7. Medidas de Protección

Las cifras involucradas en los accidentes de tránsito resultan impresionantes, sin embargo, es necesario hacer algunas precisiones acerca de los alcances que puede tener la inversión en seguridad vial.

· Peatones

Debemos mencionar nuevamente que el mayor número de muertos se produce entre los peatones y por lo tanto resultará de un gran beneficio social cualquier medida destinada a la protección de ellos, tanto en zonas urbanas como en zonas interurbanas. En este sentido, los elementos de contención y específicamente las barreras de seguridad contribuyen de manera muy favorable a establecer zonas de tránsito segregado, esta situación es particularmente relevante en el caso de la segregación peatonal o en situaciones donde se pretende impedir que los peatones crucen las vías de circulación. Para estos escenarios las barreras se transforman en un sustituto de las vallas peatonales, cercos, pasarelas y otros elementos similares.

· Buses

De acuerdo a un informe preparado para el Banco Interamericano de Desarrollo, analizando la situación de América Latina, podemos observar que un gran porcentaje de los heridos son consecuencias de los accidentes en que están involucrados los buses en zonas interurbanas. De acuerdo a esto, sería importante y seguramente rentable socialmente instalar sistemas de contención de buses en carreteras con alto tránsito de este tipo de vehículos.

· Obstáculos

Los obstáculos laterales y objetos fijos cercanos a la calzada, son identificados como contribuyentes importantes a la gravedad de los accidentes. En efecto, si un vehículo por alguna razón abandona la calzada y existe un obstáculo lateral o una posibilidad de caída, entonces las consecuencias del accidente serán notablemente más graves que si esta situación no existiese o se encuentre protegida de manera apropiada. De acuerdo a esto, una recomendación básica es la eliminación del riesgo. Los beneficios de adoptar esta política, deben compararse directamente con los costos asociados a la instalación de medidas de protección o elementos de seguridad especiales para reducir las consecuencias de un impacto con dichos obstáculos.

La evaluación del beneficio resulta difícil de hacer ya que en la mayoría de los casos el accidente no se producirá o bien será de menor gravedad. La evaluación de los costos asociados a esto resulta imposible.

Las situaciones más comunes se relacionan con la instalación de elementos de infraestructura como estribos y cepas de puentes, pasarelas, pasos inferiores, marcos de señales, luminarias, etc. Este tipo de elementos ubicados en las inmediaciones de la calzada se constituyen en elementos de riesgo que son en la mayoría de los casos evitables. Con una buena planificación del diseño, incluyendo conceptos de seguridad vial, se pueden evitar situaciones de riesgo que pueden ser muy difíciles de solucionar luego de ejecutadas las obras.

Entre las técnicas de diseño más eficaces en la solución de los problemas de obstáculos laterales debemos mencionar los conceptos de “zonas laterales despejadas”, los cuales son presentados y discutidos ampliamente en la bibliografía y en este trabajo.

· Geometría

La geometría de la vía es un importante elemento de la seguridad vial. Radios de curvatura, distancias de visibilidad, perfiles transversales, ancho de la mediana y disposición de obras complementarias como drenajes y desniveles, son elementos que afectan a la seguridad vial.

Existen conceptos de diseño que no requieren de grandes inversiones y que pueden solucionar problemas de seguridad vial de manera definitiva. Los elementos de contención causarán daños al ser impactados y no están diseñados para “evitar” accidentes. El objetivo de los elementos de contención será minimizar las consecuencias.

· Medidas complementarias

Resulta muy difícil de evaluar por separado el efecto que tendría la implementación de una medida de seguridad vial en particular, como sería la modernización de los sistemas de contención, ya que no se trata sólo de agregar una serie de elementos de contención a un proyecto. Al contrario, se debe realizar un profundo análisis de la situación general del camino, estudiando modificaciones, como puede ser al diseño geométrico, intentando evitar los elementos de contención; como por ejemplo, se puede modificar un talud, evitando así la instalación de barreras.

La sistematización del diseño de sistemas de contención siempre tendrá un efecto positivo en la seguridad de las vías.

2.2. BARRERAS DE SEGURIDAD
2.2.1. Propósito General

La seguridad que presenta una carretera frente a situaciones de pérdida de control de los vehículos, tiene directa relación con las posibilidades que tiene el conductor de recobrarlo. Por un lado, una carretera ideal deberá tener una zona lateral despejada suficientemente amplia como para permitir tomar nuevamente el control en condiciones seguras. Por otro lado, una carretera insegura, desde éste punto de vista, será aquella que presente numerosos obstáculos en las inmediaciones de las pistas de circulación o puntos duros, que puedan provocar una detención inmediata o caída del vehículo. En un punto intermedio se encuentra la mayoría de las carreteras.

La primera prioridad de todas las barreras de seguridad es contener y redireccionar un vehículo que, por cualquier razón, abandone su calzada de circulación. De esta manera se evitará que golpee un objeto fijo, caiga por un borde de terraplén o colisione frontalmente con un vehículo en sentido contrario, disminuyendo con ello la gravedad del accidente. En otras palabras, no se instala una barrera para evitar un accidente sino para disminuir sus consecuencias. Se debe tener presente que la barrera en sí constituye un elemento de riesgo.

No existe un sistema de barreras ideal, capaz de contener y redireccionar a toda clase de vehículos a cualquier velocidad y bajo cualquier condición de instalación.

2.2.2. Aspectos Generales

Los sistemas de barreras de contención se pueden agrupar en tres categorías de acuerdo a su comportamiento: flexibles, semiflexibles o semirígidos y rígidos.

Los sistemas flexibles son aquellos que logran la contención y redirección de los vehículos principalmente por la acción de una viga o cable, que cuenta con sistemas de anclaje en ambos extremos.

Los sistemas semiflexibles o semirígidos son aquellos que logran contener y redireccionar a un vehículo mediante la acción combinada de una viga más sus postes de sustentación. Estos sistemas también cuentan con anclajes en sus extremos.

Los sistemas rígidos son aquellos que logran contener y redireccionar mediante una reacción directa al vehículo.

Los rangos esperados de deformación de los sistemas luego de un impacto, son los siguientes:

Tabla 2.2.2. Deflexiones Esperadas

Tipo de Sistema
Deflexión Esperada (m)
Flexible
De 1,5 a 3,5
Semirígido
De 0,5 a 1,5
Rígido
De 0,0 a 0,5

Fuente: Elaboración propia

Equivalentemente, se pueden utilizar las medidas de ancho de trabajo expresados en la Norma Europea EN 1317-2 tabla 4 (ver anexo) donde se definen los rangos de deformación (W) y criterios de aceptación para todos los sistemas de contención.

En términos muy generales, la rigidez del sistema de contención afecta de dos maneras distintas a los vehículos que la impactan, mientras más rígida es la barrera, se esperan mayores daños en el vehículo y menor será la deflexión del sistema. Un sistema flexible tendrá una deflexión mayor y los daños al vehículo serán menores. En consecuencia, el ancho de trabajo es una de la variables más importantes para los proyectistas.

2.2.3. Sistemas Flexibles

Al ser impactados, estos sistemas presentan una alta deflexión, lo que se traduce en un suave redireccionamiento del vehículo, minimizando el riesgo a sus ocupantes y los daños al móvil.

Los sistemas más comunes son los construidos a partir de cables de acero o vigas metálicas de perfil “W” con postes débiles. En ambos, el principio de funcionamiento consiste en traspasar la energía lateral del vehículo a la tensión longitudinal de la viga o cables de acero. Los postes débiles deben solo mantener constante la altura del elemento de contención, no colaborando en la contención propiamente tal. En todos los casos, el sistema de sujeción del poste con la viga o cables, es un sistema colapsable, que permite el desenganche de los postes durante la colisión.

El espaciamiento de los postes debe ser tal que permita mantener el elemento resistente a una altura constante.

La instalación de los postes puede materializarse mediante hincado en terreno, poyos de hormigón o vainas prefabricadas. Para este tipo de sistema, el procedimiento de anclaje del poste no reviste mayor importancia, ya que frente a un impacto, el poste deberá colapsar sin ofrecer mayor resistencia. Es esencial que cada tramo de barrera flexible cuente con elementos de anclaje al inicio y término.

Su aplicabilidad es reducida en Chile, porque requieren de una zona lateral despejada de aproximadamente 3 m de ancho tras la barrera, lo que en general es difícil de encontrar en la infraestructura de nuestras carreteras, excepto en medianas de ancho igual o superior a 6 m.

· Cables de acero, poste débil

Los sistemas de cable de acero son bastante utilizados en algunos países de Europa y EE.UU., destacando entre sus ventajas su rápida instalación y bajo costo de reposición, ya que los cables son recuperables luego de un impacto. El reemplazo consiste en la instalación de postes nuevos en la zona afectada por el impacto y, luego, el montaje y tensionado de los cables.

La tensión en los cables, varía de acuerdo a los cambios de temperatura ambiente, lo que produce variaciones temporales en la longitud de estos y por consecuencia requiere de sistemas de corrección. Por esta misma razón, la longitud de cada tramo es limitada (máximo 2.000 a 3.000 m).

La altura de los cables de acero varia entre 400 y 800 mm, medidos desde la superficie de fundación de los postes, considerando que las instalaciones más comunes tienen tres cables a diferentes alturas, entre los rangos señalados.


Figura 2.2.3.a Sistema flexible, Cables de acero.

· Vigas “W” , poste débil

Las barreras metálicas con viga tipo “W” y poste débil, son consideradas sistemas flexibles. La viga funciona con los mismos principios de las barreras con cable de acero. La altura total de la barrera es de aproximadamente 700 a 750 mm sobre el terreno de fundación.

Una característica fundamental de este sistema, es que cuenta con un dispositivo de sujeción que facilita el desenganche del poste durante su deformación, permitiendo que la viga metálica se comporte como una cinta, descargando los esfuerzos a lo largo de esta, sin colaboración de los postes.


Figura 2.2.3.b Sistema Flexible, barrera con perfil “W”

2.2.4. Sistemas Semirígidos

Estos sistemas son capaces de controlar y redireccionar a los vehículos que los impactan, disipando la energía a través de la deformación de los postes y la viga.

Por su simplicidad se han transformado en uno de los sistemas más utilizados en el mundo. En general consisten en barreras metálicas formadas a partir de perfiles doble o triple onda, sustentados por postes de acero, hormigón o madera, los cuales se empotran en el terreno a una distancia variable.

La separación entre los postes varia generalmente entre 0,8 m y 2,0 m y es función del grado de rigidez que se desea obtener.

Para estas barreras también existen algunos elementos accesorios o disposiciones especiales que permiten modificar su comportamiento, orientado especialmente a requerimientos de más resistencia o disminución del ancho de trabajo. Entre los más relevantes se cuentan la posibilidad de ubicar postes a menor distancia, vigas diagonales entre postes y, perfiles o rieles inferiores.

· Vigas “W”, poste fuerte

El sistema semirígido de viga “W” con poste fuerte, es uno de los más ampliamente difundidos en el mundo. El perfil tipo “W” presenta ventajas estructurales, facilidad de fabricación y montaje.

Los países europeos cuentan con mucha experiencia practica en la utilización de este sistema, sin embargo no se conocen muchos antecedentes recientes de su comportamiento en pruebas de impacto real. Las pruebas disponibles son anteriores al año 1977 y por lo tanto no recogen las exigencias actuales de las nuevas normativas.

Tampoco se conocen clasificaciones del comportamiento de este sistema de acuerdo a los Reportes 230 y 350 de la NCHRP y la Norma EN-1317, por lo que su utilización ha sido justificada por los estudios realizados hace mucho tiempo, reforzado por la experiencia práctica.

La altura de la viga es de aproximadamente 680 a 740 mm sobre el terreno de fundación y el anclaje de los postes está materializado mediante el sistema de hinca en terreno natural o alternativamente en empotramientos con hormigón o bien vainas desmontables.

Es característico de estos sistemas la incorporación de un bloque separador entre la viga y el poste, el cual tiene por función impedir que elementos del vehículo se enganchen al poste. El material utilizado en el bloque separador generalmente es acero, madera o plástico reciclado.


Figura 2.2.4.a. Sistema Semirígido, barrera con perfil “W”

· Vigas triple onda, poste fuerte

La viga de perfil triple onda es de la misma familia que la viga de perfil “W”, pero es más resistente a la flexión y tensión longitudinal. Esto se debe a su mayor sección y al pliegue adicional.

Este tipo de barrera es más rígida y generalmente más resistente que otras barreras metálicas y su mayor rigidez se traduce en un ancho de trabajo menor.

La configuración normal de esta barrera es la viga triple onda montada en postes de acero o madera, separados entre ellos por longitudes variables. La altura de la viga fluctúa entre 0,8 y 1,2 m, medida desde el terreno de emplazamiento.

Este sistema otorga un mayor nivel de contención que los mencionados en los puntos anteriores, característica que lo hace adecuado especialmente para vehículos de tamaño medio a velocidades moderadas. Sin embargo, esta misma característica resulta en el aumento de la severidad del impacto en el caso de vehículos livianos.

Se han probado un gran número de tipologías de este tipo de barreras y tanto en EE.UU. como en Europa las clasificaciones obtenidas abarcan casi todas las posibilidades de acuerdo al Reporte 350 de la NCHRP y a la norma EN 1317. Este tipo de barreras probablemente es uno de las más estudiadas tanto en pruebas de simulación en laboratorio como de impacto real.


Figura 2.2.4. Sistema semirígido, viga triple onda con separador y riel inferior.

· Vigas de acero revestidas en madera

Se han desarrollado últimamente sistemas híbridos entre madera y metal, especialmente con fines estéticos. Básicamente estos sistemas consisten en una viga metálica reforzada y recubierta con una viga de madera. El sistema es soportado por postes de madera o metálicos también recubiertos con madera.

La resistencia estructural de estos sistemas esta repartida en los esfuerzos de tracción tomados por la viga metálica, de la cual depende también la continuidad y la flexión, que es compartida por la viga de madera. Ambas vigas se encuentra unidas mediante pernos, en toda su longitud, para evitar la fragmentación de la madera durante un impacto.

La altura de la viga es de aproximadamente 700 mm desde el terreno de emplazamiento y la separación entre postes es normalmente de 2 m.

Las barreras de acero con madera son especialmente recomendadas para zonas de preservación ecológica como parques nacionales, reservas naturales y caminos turísticos en general. Todos los diseños que actualmente se utilizan incluyen refuerzos metálicos de manera discreta.

No existen diseños realizados solamente en madera que estén ensayados y aprobados.

2.2.5. Sistemas Rígidos

Esta clasificación incluye cualquier estructura suficientemente rígida como para no deformarse substancialmente frente al impacto de un vehículo de la clase para la cual fue diseñada. Incluidos en esta clasificación se encuentra: el perfil New Jersey, el perfil “F”, el muro liso vertical, la forma de pendiente constante y pretiles de puentes de varias configuraciones. En algunos casos se combinan un elemento inferior de hormigón y un elemento superior de acero y en otros se construyen totalmente de hormigón o de acero.

Típicamente tienen una elevación de por lo menos 0,80 m, dependiendo de las características de los eventuales vehículos que las impactarán y también de las condiciones del lugar de emplazamiento.

Esta clasificación abarca sistemas capaces de contener y redireccionar desde el vehículo más liviano hasta un camión con remolque de 36.300 kg a 15° y a 84 km/h. Dado que su deflexión es prácticamente nula, estos sistemas son la solución de preferencia para las medianas de sección reducida, puentes y muros de contención de suelos y túneles, donde es esencial minimizar las deflexiones.

· Las formas “F” y New Jersey

Estas barreras trabajan principalmente basadas en su peso propio, como parte solidaria del pavimento o incorporadas con la losa de un puente, cuando se usa como pretil. Se pueden construir en sitio mediante moldajes deslizantes o pueden ser prefabricadas como elementos modulares, los cuales requieren una conexión fuerte entre ellos.

Se han mostrado capaces de contener y redireccionar vehículos livianos y buses.

Ambas formas usan una altura mínima de 0,80 m, pudiendo extender su elevación sin límite. Es importante mencionar que estos sistemas absorben energía lateral levantando parcialmente el vehículo, por lo que se espera que mientras más severa es la colisión, más alta será la altura que alcanzará el vehículo, para luego caer.

Las modificaciones incorporadas en el perfil “F” respecto del Perfil New Jersey, están orientadas principalmente a mejorar la trayectoria de vehículos pequeños en impactos severos.

Los diseños disponibles para este tipo de barrera son muy variados en cuanto a su estructura interna, presencia de armaduras, sistemas de unión y otros elementos accesorios.

· Muro vertical de hormigón

El muro liso vertical ha dado buenos resultados, tanto del punto de vista teórico como práctico. La ventaja principal de esta forma es que es fácil de construir y es especialmente útil en medianas restringidas. Su resistencia a un impacto será función de su diseño estructural. Dependiendo de la cantidad de acero incorporado y de las características del hormigón y sus dimensiones, estas barreras pueden ser capaces de resistir cualquier vehículo.

· Muro vertical de hormigón con mampostería de piedra

Este sistema es esencialmente igual al sistema descrito en el párrafo anterior, con la diferencia de que se forra con mampostería de piedra lisa con juntas de mortero, entregando una apariencia rústica, la cual tiene gran aceptación en vías escénicas.

Cualquier muro vertical con estructura resistente y con altura mayor o igual a 0,80 m, podrá ser considerado como uno de estos tipos de barrera.


Figura 2.2.5 Sistema rígido, barrera de hormigón.

2.2.6. Sistemas Móviles y Removibles

Las barreras móviles y removibles se han desarrollado para prestaciones en situaciones de tránsito variable o en caso de emergencias. Deben en todo lo posible cumplir con los requerimientos de una barrera permanente.

· Barreras móviles de hormigón

Para algunas situaciones de flujo de tránsito variable conviene contar con una barrera capaz de ser trasladada de manera sencilla y rápida. Una aplicación de gran utilidad es cuando se quiere maximizar el uso de pistas en una vía que tenga un tránsito con alta incidencia direccional. Por ejemplo, una vía de 5 pistas con un flujo predominante en la mañana en una dirección y por la tarde en la otra dirección, podría modificarse todos los días permitiendo 3 o 4 pistas en la dirección de alto tránsito y 1 o 2 en la dirección contraria. La barrera móvil sería trasladada dos veces por día.

El traslado se logra utilizando un sistema rígido de hormigón que se compone de una cadena de segmentos de barrera de forma “F”, con un elemento superior con forma de “T”, el cual facilita el levantamiento y desplazamiento. La barrera se corre usando un vehículo diseñado para tales fines, logrando un desplazamiento lateral de 1,2 hasta 5,5 m. Las velocidades de transferencia son de 8 a 16 Km/h. El sistema se ha ensayado con un vehículo de 2.300 Kg a 90 Km/h y a 25°.

· Barreras móviles de módulos de plástico.

Existen en el mercado internacional varios diseños de barreras de plástico, pero la experiencia indica que la gran mayoría de estas no se pueden considerar como una barrera de contención, aún cuando estén debidamente lastradas con agua, arena u hormigón. Por esto, antes de usar estos sistemas como contención, es necesario saber con que criterio fueron ensayados. En general estos sistemas son usados como delineadores continuos y en este rubro funcionan muy bien.

Un sistema comercialmente disponible, que ha sido ensayado exitosamente, utiliza segmentos de plástico reforzados con acero y lastrados con agua. Los elementos son conectados con un cable de acero, el cual provee la capacidad de tensión del sistema.

· Barreras removibles de vigas de perfil “W”

Se encuentran desarrolladas algunas variaciones en los sistemas de instalación de barreras metálicas, que permiten considerarlas dentro de los sistemas removibles. Están basadas en viga “W” con una adaptación de sus elementos de unión y fijación de postes. La utilización de estos sistemas está especialmente indicada en la materialización de pasadas de emergencia en instalaciones continuas de barreras metálicas.

Son diversos los tipos de modificaciones realizadas en los elementos de unión y conexión, siendo los más habituales la utilización de tuercas mariposa o pernos con pasador. Estos diseños de unión no han sido sometidos a pruebas de impacto, por lo cual se recomienda su instalación en sectores de bajo riesgo. Algunos ejemplos son mostrados en las láminas tipo de la Normativa Española.

Incluido en este grupo están los portones de metal, disponibles comercialmente, los cuales son capaces de desplazarse longitudinalmente abriendo la barrera, permitiendo el paso de vehículos de emergencia. Algunos de estos sistemas han sido ensayados exitosamente.


Figura 2.2.6. Barrera removible, perfil “W”

2.2.7. Sistemas de Pretil de Tierra

Un pretil de tierra puede ser usado exitosamente como una barrera de contención. Estos elementos no tienen dimensiones fijas y en general corresponden a un montículo o “camellón” continuo de tierra, cubiertas normalmente por vegetación baja. No se recomienda una altura mayor a 3 m ni taludes laterales mayores a 1:3 (V:H), aunque se puede exceder esta última cifra de contar con taludes muy uniformes y con un pie de pretil adecuadamente redondeado.

La iniciación del pretil de tierra debería ser lo más gradual posible, no recomendándose su uso en las afueras de curvas horizontales o en lugares donde el traspaso del pretil presentaría consecuencias severas.

Una muy buena aplicación de este tipo de sistemas es en medianas con una alta presencia de cepas o muros centrales de sostenimiento de estructuras.

2.2.8. Sistemas en Zonas de Trabajos

Los sistemas de contención provisionales o provisorios, utilizados en zonas de trabajo, deben tener tres funciones: proveer seguridad para los usuarios del camino, proveer seguridad para los trabajadores y el equipamiento de trabajo y, proteger los elementos de la obra, como por ejemplo moldajes, armaduras, etc. Un sistema de contención provisional ayudará además a controlar la entrada a la obra de personas y vehículos que no estén autorizados.

En algunos casos de trabajos de reducida duración o en vías de baja velocidad, en general, no conviene proveer un sistema de contención. En otros casos, en faenas de conservación de corta duración, pero en vías de alto tránsito y altas velocidades, bastará con utilizar un Amortiguador Montado en Camión (AMC).

En trabajos de mayor duración, con trabajos cercanos a pistas de tránsito o, de tener excavaciones laterales de más de 50 cm de profundidad en la cercanía de pistas de alta velocidad, conviene considerar el uso de barreras modulares e interconectadas de hormigón, ya que estas dan un buen nivel de seguridad y son fáciles de instalar y remover.

Los terminales iniciales de estas barreras de hormigón no deben presentar un peligro al tránsito, pudiendo para este fin, utilizar un amortiguador de impacto, proveer una transición para alejar la punta del tránsito o, utilizar un terminal de hormigón abatido, si la velocidad de circulación es menor o igual que 70 Km/h.

Por su naturaleza, las zonas de construcción atraen el interés del público, éste pueden entorpecer la obra y representar un gran peligro. En estos casos, se recomienda contemplar vallas peatonales de control de acceso.

· Barreras de Hormigón

Las barreras de hormigón son adecuadas para trasladarse de un lugar a otro, factor que puede ser muy importante durante una obra en construcción. Es más, se puede fabricar la barrera, colocarla en un lugar temporal para proteger al usuario, los obreros y la obra, y luego colocarla en su posición final, formando parte de los elementos definitivos del camino. En algunos casos, la barrera de hormigón se puede usar en varios lugares durante la vida de una obra antes de ponerla en su lugar final.

La barrera de cadena de segmentos de perfil “F” con un elemento superior con forma de “T”, tiene también aplicación en vías en construcción. La barrera puede proteger la obra durante el día, permitiendo el uso de pistas adyacentes para altos flujos y, luego, ser corrida cierta distancia durante períodos de menor demanda vehicular, facilitando la construcción de la vía.


Figura 2.2.8 Barrera de hormigón provisoria.

2.3. AMORTIGUADORES DE IMPACTO Y ELEMENTOS TERMINALES

Los amortiguadores de impacto tienen como función parar un vehículo de una manera controlada o redireccionarlo, evitando que impacte con un objeto fijo o que entre en un lugar peligroso. Estos dispositivos se pueden clasificar en dos grandes grupos: amortiguadores de impacto sin capacidad de redireccionamiento y amortiguadores de impacto con capacidad de redireccionamiento.

La mayoría de los sistemas atenuadores y amortiguadores de impacto están diseñados para las solicitaciones impuestas por vehículos livianos, debido a que generalmente no están disponibles en los caminos los espacios requeridos para ubicar los elementos necesarios que disipen la energía de vehículos pesados.

Aún con esta limitación, un amortiguador de impacto, diseñado para vehículos livianos, tendrá efectos positivos de ser impactado por un vehículo mayor, especialmente si este impacto es a baja velocidad.

Los objetivos principales de un terminal de barrera son evitar que se produzca una detención violenta del móvil en un choque frontal y que algún elemento de la barrera penetre al compartimiento de pasajeros del vehículo y, además, servir como anclaje del sistema en un impacto lateral.

Las consecuencias de accidentes con barreras sin terminales adecuados son, por lo general, muy graves, ya que los extremos de barreras tienen una sección transversal muy pequeña, que fácilmente puede penetrar el habitáculo en el caso de barreras metálicas o bien provocar deformaciones muy severas en la carrocería del vehículo en el caso de barreras rígidas.

Los elementos utilizados en los extremos de barreras se conocen como tratamientos terminales y corresponden, en general, a una prolongación de la barrera, en una tipología compatible con la misma y con características apropiadas para ser impactados desde todos los ángulos.

2.3.1. Amortiguadores de Impacto Sin Capacidad de Redireccionamiento

Los amortiguadores más conocidos en esta categoría corresponden a los tambores de plástico con arena interior, los cuales se diseñan según el espacio disponible, el ancho del elemento peligroso y la energía que se requiere disipar. Esa energía es función de la velocidad y la masa del vehículo.

Al impactar los tambores, el vehículo los rompe y con esto se comienza a desplazar la arena contenida en ellos, traspasándose la energía del móvil hacia la arena, causando la deceleración y posterior detención de éste.

La disposición de los tambores se realiza en orden creciente de masa en dirección hacia el obstáculo, de esta manera, se logra un dispositivo que va aumentando su resistencia, permitiendo que ante el impacto de un vehículo muy liviano, no resulte un cambio de velocidad muy brusco. Es decir, el vehículo pequeño solicita sólo los tambores de menos masa localizados al frente del dispositivo. Un vehículo de mayor masa solicita tantos los tambores de menor masa como los siguientes que contienen mayor cantidad de arena.

Antecedentes proporcionados por los fabricantes indican que pueden detener hasta un vehículo de 2000 Kg, impactando a una velocidad de 113 Km/h, sin causar daños a sus ocupantes. En algunos casos, después de un accidente, el conductor del vehículo simplemente engancha su transmisión en reversa para salir del área cubierta de arena y sigue su viaje.

Por su naturaleza estos dispositivos son de menor costo y en general después de un impacto no son reutilizables. Dado que los tambores y arena no tienen capacidad de redireccionamiento, estos dispositivos tienen que ser alineados para responder al ángulo de impacto esperado, resultando agrupaciones de tambores de distinto ancho y longitud.


Figura 2.3.1 Tambores de plástico con arena.

2.3.2. Amortiguadores de Impacto Con Capacidad de Redireccionamiento

El mercado ofrece una gran variedad de estos amortiguadores, cuyo funcionamiento se basa en distintas formas de lograr la disipación de energía al sufrir un impacto en su nariz y, el redireccionamiento del vehículo en caso de un choque lateral.

La disipación de la energía se logra mediante una deformación, permanente o temporal, de los elementos que constituyen el amortiguador, los cuales normalmente son cartuchos comprimibles o cilindros deformables de caucho o plástico. Para el buen funcionamiento del sistema se requiere un muro de reacción. El redireccionamiento se consigue mediante la coraza o revestimiento que envuelve los elementos disipadores.


Figura 2.3.2. Amortiguadores de impacto con capacidad de redireccionamiento.


2.3.3. Amortiguadores de Impacto Móviles

Los sistemas amortiguadores de impacto móviles, corresponden a aquellos que son instalados como accesorio, en la parte trasera de vehículos o, en una plataforma que pueda desplazarse con el amortiguador.

Los amortiguadores de impacto de camión, se montan en aquellos vehículos, generalmente de servicio o conservación de vías, que constituyen un serio obstáculo, sobre todo cuando deben transitar a bajas velocidades e incluso permanecer detenidos en la calzada. En un eventual impacto, estos dispositivos, cuya tecnología es similar a los sistemas fijos, protegen al camión y sus operadores y a los ocupantes del vehículo colisionante.


Figura 2.3.3 Amortiguador de impacto móvil montado sobre camión.

2.3.4. Terminales Atenuadores de Impacto

Desde hace muchos años se ha visto el peligro que representa el inicio de una barrera, documentándose que de ser impactadas de frente, tienden a penetrar los vehículos o a causar reacciones no predecibles. Para evitar estos problemas, se han estudiado diversas modificaciones de la geometría del extremo de la barrera. Entre las más difundidas se encuentran los tratamientos terminales abatidos, esviados y combinaciones de ambos.

La efectividad de estos tratamientos es muy limitada ya que, en general, solo funcionan a bajas velocidades y por lo tanto no son adecuados a vías expresas. Para la utilización de terminales abatidos, debe asumirse la posibilidad de que los vehículos que los impactan frontalmente, monten la barrera, salten sobre ella o vuelquen. Por su parte, si el terminal es esviado, se aumenta considerablemente el ángulo de impacto y con ello la severidad.


Figura 2.3.4.a. Terminal abatido central.

En todos estos casos, las consecuencias del accidente no sólo son graves sino que además impredecibles

Se ha desarrollado una familia de dispositivos para remediar estas situaciones, los cuales funcionan con los mismos principios de disipación de energía que los amortiguadores de impacto.

Estos terminales tienen además una segunda función, que es la de “anclar” la barrera, asegurando así que ésta pueda desarrollar su capacidad de tensión.


Figura 2.3.4.b Terminal de barrera.

2.4. RAMPAS DE ESCAPE
2.4.1. Generalidades

Las rampas de escape son pistas especiales ubicadas en el entorno inmediato de los caminos, para permitir que vehículos fuera de control puedan ingresar a éstas y reducir violentamente su velocidad en forma segura.

Generalmente las rampas son diseñadas en aquellos lugares donde la topografía impone condiciones de pendientes fuertes, generando situaciones inseguras para la circulación de los vehículos pesados, debido a que se ven expuestos a constantes cambios de velocidad, utilización permanente de frenos y la acción retardante de los motores al llevarlos enganchados constantemente.

La primera instalación diseñada para ayudar a los camiones fuera de control se construyó en California EE.UU. en el año 1956. A partir de entonces y a medida que crecía el interés por la aplicación de rampas de escape, también aumentó la necesidad de saber cómo diseñar estas instalaciones para que su uso fuera eficaz. ¿En qué lugares eran necesarias?, ¿Qué características físicas, como longitud e inclinación y qué materiales eran los que mejor funcionaban?, ¿Qué procedimientos de mantenimiento eran necesarios?, etc. En algunos estados de EE.UU, en Australia y el Reino Unido comenzaron proyectos de investigación para responder a estas dudas.

Las fuerzas que actúan en cada vehículo y que afectan la velocidad de éstos incluye al motor, frenos y la sumatoria de fuerzas que actúan directamente sobre el móvil. La fuerza del motor y de los frenos pueden ser ignoradas en el diseño de las rampas, puesto que éstas deberán ser diseñadas considerando el caso más desfavorable, cual es que los vehículos estén fuera de control.

Ahora bien, la sumatoria de fuerzas que actúan sobre el vehículo son: la inercia, el aire, la resistencia al rodado y la pendiente.

2.4.2. Tipos de Rampas

Existen tres categorías para identificar los tipos de estos dispositivos más utilizados, estas son: gravitacionales, montículos de arena y lechos de frenado.

Dentro de estas categorías existen cuatro tipologías predominantes para el diseño de las rampas. Estos diseños son los montículos de arena y tres tipos de lechos de frenado, clasificados por la pendiente: pendiente descendente, pendiente horizontal y pendiente ascendente.

Las rampas gravitacionales tienen un pavimento o un material de rodado granular compactado densamente en la superficie, confiando fundamentalmente en la fuerza de gravedad para disminuir y detener la carrera de los vehículos. Este tipo de rampa por lo general es de una gran longitud, debe tener una gran gradiente y requiere de un control topográfico continuo y estricto.

Las rampas de montículos de arena están compuestas de arena suelta y seca, y su longitud normalmente no sobrepasa los 120 m. La influencia de la gravedad depende de la pendiente de la superficie.

Los lechos de frenado son construidos normalmente paralelos y adyacentes a las rutas. Este tipo de rampa utiliza material granular suelto, el cual aumenta fuertemente la resistencia al rodado, forzando de esta manera la detención del vehículo.

El más común de los lechos de frenado es el de pendiente ascendente, ya que tiene la gran ventaja de utilizar la inclinación del terreno como complemento de los materiales granulares sueltos que otorgan la resistencia al rodado, reduciendo así su longitud.


Figura 2.4.2. Rampa de montículos de arena.

2.4.3. Criterios de Diseño

Existen algunos fundamentos básicos en el diseño de las rampas de escape, en general relacionados con las características físicas de ellas, pero también existe otro fundamental y es el relacionado con la seguridad.

Las condiciones mínimas que se deben cumplir en el diseño de una rampa de escape son: contar con un acceso amplio, tener una buena visibilidad de toda la rampa la mayor cantidad de tiempo posible (si el conductor percibe discontinuidades, aunque éstas no existan, no entrará en ésta), tener una longitud suficiente, colocar los materiales adecuados y contar con una pista auxiliar para remover vehículos y permitir su mantenimiento.

Otro elemento que favorece la seguridad de las rampas de escape es la iluminación nocturna.