SOCIEDAD COLOMBIANA DE INGENIEROS Comisión de Transporte y Movilidad

- UNIVERSIDAD NACIONAL -

Encuentro Nacional de Secretarios y Autoridades de Tránsito

“Dinámica vehicular”

Autor, expositor : Hernando Augusto Silva García

Ingeniero Civil

Bogotá D.C. abril 2012

“Se pronostica que en el 2030 los accidentes de carretera serán la quinta causa de muerte a nivel

global, mientras en 2004 ocupaban el décimo lugar.”

Antecedente:

Accidentalidad Vial

La ocurrencia de múltiples accidentes de tránsito vehicular, con muchas

pérdidas de vidas humanas y graves daños en bienes materiales, nos

comprometen a ocuparnos del análisis de los movimientos vehiculares,

para prevenirnos de tales accidentes.

Objetivos del tema: 1. Analizar el comportamiento dinámico en

vehículos automotores terrestres,

2. Identificar las fuerzas físicas resultantes en el movimiento vehicular,

3. Controlar el riesgo y evitar accidentes.

Existen normas que habilitan a las personas para suministrar, poseer y conducir vehículos. El Estado construye, conserva y ofrece vías públicas. También se fijan normas de obligatorio cumplimiento para el comportamiento ciudadano. Si las normas no se acatan y además se causan daños, estos desacatos no deben considerarse como sucesos imprevistos, es decir, no deben considerarse como accidentales, sino como infracciones de responsabilidad personal.

No son accidentes.

Compromiso Social

Efectos del Daño

Las estadísticas indican los efectos dañinos del transporte, y muestran que la tecnología del automóvil ingresó a la vida cotidiana sin los estudios previos para analizar sus impactos sociales y los efectos de una tecnología que genera acciones destructivas. En general, los accidentes de tránsito se aceptan como de normal ocurrencia, y la misma legislación suele considerarlos como eventos generalmente involuntarios.

Causas físicas del Daño

El daño es causado por la acción de La Fuerza. Las causas de muertes, heridas y destrozos, son esas múltiples fuerzas sin control generadas en los accidentes de tránsito. Fuerza es la magnitud física que caracteriza la acción mutua entre dos cuerpos. Fuerza es la acción que tiene capacidad para modificar el estado de movimiento o de reposos de un cuerpo, o para trasladarlo de un lugar a otro. Fuerza es la acción que tiene capacidad de alterar las dimensiones o la forma de un cuerpo, o de romperlo

Elementos en la conducción

A) EL VEHÍCULO. MASA física, portador de materia. Conjunto de automotor, personas y carga.

B) OPERACIÓN DE CONDUCCIÓN. Intervienen:

1. El conductor. Operaciones de control, conducción, navegación y manejo de la energía cinética.

2. El vehículo. Constituye la masa; adquiere velocidad y es el cuerpo físico que ejerce la acción de Fuerza, y

3. La carretera o Via, que cumple dos funciones: a. Componente espacial que da conectividad entre

puntos geográficos, y b. Componente dinámico; transfiere la energía

cinética necesaria entre carretera y vehículo.

1. Acción: Conductor => Vehículo

2. Las ruedas de tracción generan fuerza y desplazamiento, ejecutan trabajo mecánico, y el conjunto masa gana Energía Cinética:

( Fuerza x Distancia )

Esta energía varía en el recorrido de acuerdo con la velocidad ganada.

Generación de Fuerza Dinámica:

F . d F . dBA C DA R R A N Q U E F R E N A D O

Ingeniero Hernando Silva

F

F x d = Trabajo = Energía Cinética

F x d = (1/2) m x v²

F

Arranque Frenado

Energía Cinética (Ek) Dos características:

Primera: Se expresa en: Ek = Fuerza x Distancia

Segunda: La energía cinética varía en proporción al cuadrado de la velocidad, Importante conocerlo por su nivel de variación

Ejemplo en conducción: * El conductor aumenta la velocidad al doble (x2).

**La energía cinética aumenta cuatro veces, [y por consiguiente su fuerza (F)].

Consecuencia: el riesgo aumenta 4 veces. Si existe Fuerza, existe riesgo de causar daño.

Ek = (1/2) m x v²

Energia Cinetica masa Velocidad al

cuadrado

Ek = V̂2 Variable

a b c d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

MOTO Cada 100

kgUNA(1) Persona

DOS(2) Personas

Moto y DOS(2) Personas Incremento Velocidad Incremento

km/h m/s de (V) V2 de (V2)100 70 140 260 1 10 20 30 40 50

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 02.8 8

39 28 55 102 0 4 8 12 16 20 10 2.8 82.8 23

157 110 220 409 2 16 31 47 63 79 20 5.6 312.8 39

354 248 496 921 4 35 71 106 142 177 30 8.3 692.8 54

630 441 882 1,638 6 63 126 189 252 315 40 11.1 1232.8 69

984 689 1,378 2,559 10 98 197 295 394 492 50 13.9 1932.8 85

1,417 992 1,984 3,685 14 142 283 425 567 709 60 16.7 2782.8 100

1,929 1,350 2,701 5,015 19 193 386 579 772 965 70 19.4 3782.8 116

2,520 1,764 3,527 6,551 25 252 504 756 1,008 1,260 80 22.2 4942.8 131

3,189 2,232 4,464 8,291 32 319 638 957 1,276 1,594 90 25.0 6252.8 147

3,937 2,756 5,511 10,236 39 394 787 1,181 1,575 1,968 100 27.8 7722.8 162

4,763 3,334 6,669 12,385 48 476 953 1,429 1,905 2,382 110 30.6 9342.8 177

5,669 3,968 7,937 14,739 57 567 1,134 1,701 2,268 2,834 120 33.3 11112.8 193

6,653 4,657 9,314 17,298 67 665 1,331 1,996 2,661 3,327 130 36.1 13042.8 208

7,716 5,401 10,802 20,062 77 772 1,543 2,315 3,086 3,858 140 38.9 15122.8 224

8,858 6,200 12,401 23,030 89 886 1,772 2,657 3,543 4,429 150 41.7 17360 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Ek =

Incremento de la Energia Cinetica, con el cuadrado de la velocidad

MOTOCICLETAS VEHICULOS DE 4 A MAS APOYOS

F x d

Peso el Kilogramos

Energia Cinetica en tonelada x metro (t.m)Energia Cinetica en (kg.m)

0.5 x m x Constante para cada

vehiculo

Velocidad (V)

Peso Total del Vehiculo, en Toneladas

Riesg

o d

e rotu

ras en accid

entes d

e transito

039

157354

630984

1,4171,929

2,5203,189

3,937

4,763

5,669

6,653

7,716

8,858

-2,000 0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

020

4060

80100

120140

160

Ve

locid

ad

en

kilom

etro

s po

r ho

ra

Energia cinetica en Kilogramos por metro (Kg.m)

Serie1

Ingeniero Hernando Silva

Control del Riesgo El conductor debe controlar el riesgo atendiendo a los dos factores (Fxd): 1) La Fuerza (F). Este factor, cuando se genera, no se puede modificar

porque la energía cinética depende de la MASA y ésta es inmodificable cuando el vehículo está en movimiento, y

2) La Distancia (d). Esta es la distancia de la cual dispone el conductor para el frenado hasta obtener velocidad cero. Se puede seleccionar como:

a) Distancia suficiente sin impacto, b) Distancia corta de alto riesgo y c) Distancia insuficiente numérica en acción de impacto.

1. Distancia suficiente => fuerza controlable. Operación es exitosa. 2. Distancia de alto riesgo => Llantas bloqueadas y puede causar

daños; y , 3. La distancia corta => No logra velocidad “cero”, fuerza alta en

exceso, distancia corta y se produce impacto con destrucción física.

V e lo c id a d

D is t a n c ia d e

v i s ib i l i d a d d e

p a r a d a

k m / h C a lc u la d a

3 4 0 3 2 0 3 0 0 2 8 0 2 6 0 2 4 0 2 2 0 2 0 0 1 8 0 1 6 0 1 4 0 1 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 1 0 5 1 0 . 2

0 -

1 0 6 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 8 4 0

2 0 1 4 3 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 3 6 3 1 1 5 5

3 0 2 5 7 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 4 7 1 4 7 1 3 5 5

4 0 3 8 1 2 6 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 3 6 1 3 2 5 1 2 6 6 3 0

5 0 5 4 1 9 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 3 5 1 0 2 0 3 9 1 9 7 9 8 5

6 0 7 4 2 8 3 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 3 4 5 7 1 4 2 8 5 7 2 8 3 1 4 1 5

7 0 9 7 3 8 6 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 4 5 6 1 0 1 9 3 9 7 7 3 8 6 1 9 3 0

8 0 1 2 3 5 0 4 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 4 4 5 6 8 1 3 2 5 5 0 1 0 1 5 0 4 2 5 2 0

9 0 1 5 1 6 3 8 2 2 2 2 2 3 3 3 4 4 5 5 6 8 1 1 1 6 3 2 6 4 1 2 8 6 3 8 3 1 9 0

1 0 0 1 8 3 7 8 7 2 2 3 3 3 3 4 4 4 5 6 7 8 1 0 1 3 2 0 3 9 7 9 1 5 7 7 8 7 3 9 3 5

1 1 0 2 1 7 9 5 3 3 3 3 3 4 4 4 5 5 6 7 8 1 0 1 2 1 6 2 4 4 8 9 5 1 9 1 9 5 3 4 7 6 5

1 2 0 2 5 6 1 1 3 4 3 4 4 4 4 5 5 6 6 7 8 9 1 1 1 4 1 9 2 8 5 7 1 1 3 2 2 7 1 1 3 4 5 6 7 0

1 3 0 2 9 5 1 3 3 1 4 4 4 5 5 6 6 7 7 8 1 0 1 1 1 3 1 7 2 2 3 3 6 7 1 3 3 2 6 6 1 3 3 1 6 6 5 5

1 4 0 3 3 8 1 5 4 3 5 5 5 6 6 6 7 8 9 1 0 1 1 1 3 1 5 1 9 2 6 3 9 7 7 1 5 4 3 0 9 1 5 4 3 7 7 1 5

1 5 0 3 8 4 1 7 7 2 5 6 6 6 7 7 8 9 1 0 1 1 1 3 1 5 1 8 2 2 3 0 4 4 8 9 1 7 7 3 5 4 1 7 7 2 8 8 6 0

F r e n a d o c o n l l a n t a s b l o q u e a d a s

D is t a n c ia l im i t e d e v i s ib i l i d a d d e p a r a d a

I n g e n ie r o H e r n a n d o S i l v a

E n e r g i a

C i n e t i c a

t o n / m

D is t a n c ia d e f r e n a d o e n m e t r o s

I m p a c t o

C o n d ic i o n e s d e f r e n a d o p a r a u n v e h i c u lo d e 2 0 t o n e la d a s d e p e s o t o t a l

Ingeniero Hernando Silva

Movimiento seguro

Frenado con llantas

bloqueadas

Fuera de control IMPACTO

FUERZA

DISTANCIA

ENERGÍA CINÉTICA

Ingeniero Hernando Silva

El Exceso de Velocidad es una situación relativa,

No consiste únicamente en superar la

velocidad indicada en las señales de tránsito; estas son las velocidades de diseño.

El exceso de velocidad real consiste a las limitaciones de operación ó control mecánico que puedan darse en el vehículo, el conductor o la carretera.

CONTROL DEL EXCESO REAL El exceso de velocidad no se puede controlar, porque en realidad, tal exceso consiste en un estado de velocidad, superior a la posibilidad de control. El control del riesgo consiste en evitar que ocurra exceso de velocidad, para las condiciones reales del vehículo y del ambiente en el que se está conduciendo.

Dinámico:

Estático: Fuerzas Permanentes

Fuerzas TemporalesCoordinación de Movimientos en el Espacio y en el Tiempo.

Percepción Espacial de la Via, y de los demás Usuarios y

Ocupantes

Transferencia de energia

Diseño Geométrico

Diseño Estructura del Pavimento

Diseño Geotécnico. Banca y Laderas

Coeficiente de Rozamiento

Capacidad de soporte

Navegación. Planeacion del viaje. Eleccion de ruta. Conservacion de trayectoria.

2. VEHICULO

Control de accidentalidad

V E L O C I D A D

Movimiento Vehicular

Estabilidad Espacial

Estabilidad Vial

Adherencia

3. CARRETERAHernando Silva

Control de la Velocidad y de la Trayectoria

1. CONDUCTOR Habilitación empresarial para prestar servicio público Aptitud Fíisica, Mental y Legal para conducir

Control. Percepción Sensorial para regular el movimiento.

Conduccion. Accion Fisico-Mecanica sobre el VehiculoRegulacion Reglamentaria de

Tránsito de Vehículos y Personas

Responsabilidad

Personal Inducido Personal Compartida

Riesgo

Figura No. 02 Interacciones entre los Agentes Causantes del Movimiento Vehicular

Kilometros / hora 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Metros / segundo 0 3 6 8 11 14 17 19 22 25 28 31 33

Agente Funcion Factor Variable de riesgoDiseño Geometria de la via

PavimentadoPavimento con huecos

LisaDestapado

SecoLluvia

Dia Noche

Niebla, nieveHumo

EstabilidadPlano

OnduladoEscarpado

PeatonesDeportistas

SemovientesConstruccion

Alto traficoExtra grande

ArticuladoCamion - Volqueta

BusAutomovil

MotocicletaMotor. Impulsion

Luces externas e internasLlantas, y soporte

Frenos. Marcha y parqueoEn movimiento Comportamiento dinamico

Experto en el manejoSabe las normas de transito

Comportamiento dinamicoResponsabilidad al conducir

Sentido de la VistaSentidos O-O-T

Cerebro. Sistema nerviosoExtremidades

Grado de concentracionCarretera

Carretera urbanaUrbana

RestriccionEmpresarial Recorrido

El exceso de velocidad consiste en viajar a velocidad mayor a la minima que ofrece el menor riesgo

EL EXCESO DE VELOCIDAD ES DE ALTO RIESGO PARA LA VIDA HUMANA

Marque la velocidad segura para las variables de riesgo indicadas de la columna cuatro (4) y elija la velocidad menor como velocidad critica de riesgo controlable durante el viaje. El riesgo crece en proporcion al cuadrado de la velocidad. A mayor

velocidad, mayor riesgo de accidente.Ingeniero Hernando A. Silva Garcia

VELOCIDAD MAXIMA

AUTORIZADAControl social Legal

La maxima velocidad segura de viaje sera: la menor velocidad indicada en la tabla que representa el menor riesgo

CONDUCTOR

Capacidad de reaccion, control,

conduccion y navegacion

Habilitacion

Estado de salud

VEHICULO

Capacidades de: autopropulsion con

movimiento de traslacion.

Generacion de energia cinetica. Regulacion de

velocidad.

Carga

Pasajeros

En reposo

Estado mecanico

VELOCIDAD CRITICA DE VIAJE - EVALUACION DEL RIESGO MENOR

Velocidad de viaje =>

Velocidad de viaje con afectacion de riesgo

CARRETERA Capacidad de soporte y rodamiento

Calzada

Clima

Atmosfera

Laderas Relieve

Obstaculos

VELO

CID

AD C

RÍT

ICA

DE

VIAJ

E

En los Manuales de Diseño Geométrico de Carreteras no se han establecido espacios para circulación de motocicletas, por lo cual, tales vehículos automotores se ven en la necesidad de ocupar las franjas laterales de seguridad de los vehículos mayores, con los riesgos de accidentes de los dos tipos de vehículos.

FIN

1

2

3

SENSIBILIDAD EN EL CONTROL DE CONDUCCIÓN

Hernando Augusto Silva García

Ingeniero Civil

Especialista en: 1. Infraestructura Vial y de Transporte 2. Sistemas de Información Geográfica 3. Administración de obras civiles 4. Topógrafo

Sociedad Colombiana de Ingenieros. Socio de número

Autor de los libros:

1. “CARRETERAS. INGENIERÍA DE ESPACIO Y MOVIMIENTO” 2. “EXCESO DE VELOCIDAD EN VEHÍCULOS AUTOMOTORES” 3. “SIMÓN BOLÍVAR. EL LIBERTADOR EN EL ESPACIO Y EN EL TIEMPO”

Dirección: hernandosilvag@hotmail.com

1

Movimiento vehicular El fenomeno fisico

Que regrese sin novedad!

Que le vaya bien!

Que regrese pronto!

Que Dios lo lleve con bien !

Son clamores y deseos de siempre en una despedida !

Es la sabiduría popular !

Es presentimiento de algo !

REFERENCIA:

Título: © “CARRETERAS. INGENIERÍA DE ESPACIO Y MOVIMIENTO”

Autor: © Hernando Augusto Silva García

• Ingeniero Civil • Especialista en Sistemas de Información Geográfica SIG • Especialista en Infraestructura Vial y de Transporte • Topógrafo

Socio de la Sociedad Colombiana de Ingenieros SCI

hernandosilvag@hotmail.com

Teléfono: 4318880, 3106735133

•las operaciones de arranque, aceleración y frenado. Cuando las coordenadas espaciales del vehículo varían en función del tiempo, surge el fenómeno físico de la velocidad, o relación entre el espacio y el tiempo.