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Vías terrestres Prólogo El transporte representa el movimiento de alimentos, consumos, insumos, tanto industriales como manufacturados, también de personas; es indispensable para la vida moderna. Los transportes eficientes son la base del progreso de una nación, la moderna transportación terrestre ha hecho posible la formación de grandes ciudades localizadas fuera de las zonas marítimas en donde se iniciaron las antiguas civilizaciones y a transformado otras. Transportar es índice de producir y si su gráfica histórica que debería ser paralela a la producción nacional es mayor, representa que se ha incrementado el ingreso per. Cápita de la población, pero en la actualidad también debe considerarse bien en serio la existencia y posibilidad de la transportación por bandas, cables, vías y ductos. En el transporte terrestre, el ferrocarril ocupó un indiscutible primer lugar entre los porteadores durante un siglo (1825 – 1925). A partir de esta última fecha el automóvil particular, el autobús y el camión, han avanzado en su crecimiento hasta igualar o con frecuencia superar el transporte ferroviario. A partir de 1975. Comenzamos una nueva era caracterizada por la crisis mundial de los recursos energéticos, acero, etc. Que no sólo afectan al transporte, sino a la economía en general y ello señala el principio de un reajuste de procedimientos y cambios en la mentalidad social y económica; lo que influirá en la planeación general, tendiéndose hacia un nuevo equilibrio temporal, que podría llamarse de responsabilidad colectiva, que en los casos de países en desarrollo como el nuestro, demanda austeridad nacional. En esta clase sobre transporte terrestre, no se intenta practicar falsa alarma o posturas demagógicas en pro del resurgimiento del ferrocarril; simplemente expondremos lo que desde hace años es del dominio público respecto a la crisis de recursos que padece el mundo. Hoy resulta obvia la situación, no sólo para los países en desarrollo, sino también para los altamente desarrollados. La crisis actual no sólo afecta al fabricante de equipos que consumen combustibles cada vez más escasos, sino al político y a sus equipos de plantación, para modificar las grandes concentraciones de población que requerirán de acarreos de insumos de grandes distancias, por lo que se deberán crear sistemas de transporte cada vez más eficientes y económicos a través, de mínimos recorridos o a bajos costos, para que se afecte al consumidos final con ellos, la localización de centros de producción cerca de los centros de consumo, y si no es posible se tendrá que recurrir al porteador que pueda manejar la mayor cantidad de mercancías a bajo costo, el ferrocarril, especialmente en México, es ya una necesidad prioritaria si es que queremos entrar al desarrollo mundial; a la globalización.

Antecedentes históricos de las vías terrestres CARRETERAS: Sin considerar las primitivas veredas cuya edad se debe aproximar a la del hombre, se tiene conocimiento sobre los primeros caminos con trazo y especificaciones de construcción desde hace más de 4,000 años. En China, la Dinastía Ming, realizó una sorprendente red de caminos; en Egipto, de los Faraones hasta la Roma a partir de 200 años A.C. se construyeron obras que aún subsisten en buen estado. Los romanos formaron una vasta red de caminos; aproximadamente 80,000 kilómetros a través de Europa y Noráfrica, incluyendo grandes puentes, viaductos y líneas de montaña. En América, los incas en el Perú, realizaron una extensa red de caminos de aproximadamente 4, 000 kilómetros de excelente trazo y construcción; en tanto en México, los mayas operaron sus comunicaciones por una red de caminos con pavimento de la mejor calidad llamado SACBE o “camino blanco”, en el año 752, los aztecas generaron una vasta red de caminos para poder controlar sus dominios hasta las costas del Pacífico y el Golfo de México. En lo que hoy es la República Mexicana, en la época precortesiana, existían numerosos caminos peatonales. Los españoles introdujeron las carreteras y Fray Sebastián de Aparicio, construyó las primeras brechas o veredas con lo que se comenzó como una tradición caminera muy arraigada. Así, hubo comunicación con los puertos de Veracruz, Acapulco, Puebla y otras ciudades importantes de país. A partir de la segunda mitad del siglo XIX, se inicia la construcción de vías férreas, la actividad ferroviaria tuvo su mayor auge durante el gobierno de Porfirio Díaz. Al inicio del siglo XX, se introdujeron en México, los primeros automóviles que utilizaron principalmente caminos y carreteras reales, sin embargo, a partir de 1925 se inicia la construcción de vías de técnica avanzada; los primeros caminos de este tipo fueron realizados por firmas de Estados Unidos, pero, desde 1940, los ingenieros mexicanos se han encargado de los trabajos y ahora se tiene una vasta red de caminos pavimentos que aseguran el tránsito de los vehículos a través del país. En 1925, durante el gobierno del General Plutarco Elías Calles, se publicó el derecho relativo a la construcción (por parte de la Comisión Nacional de Caminos), de la carretera que uniría a la Ciudad de México (que contaba en ese año con 720,000 habitantes) con el puerto de Acapulco (cuya población no alcanzaba los 10,000 habitantes y no era el centro turístico en el que se ha convertido). Esta carretera inició su construcción a mediados de los años 20´s con una inversión inicial de $ 15,000.00 y se continuó durante dos décadas más, cubriendo los costos con recursos federales y estatales.

En aquella época se convirtió en la carretera más moderna del país, construida con la tecnología más avanzada y que respondió a las características operativas más eficaces; ya que estaba en clara correlación con el aforo y tipo de vehículos que transitaban por ella. Algunas características generales fueron:        

Autotransportes de pasajeros de dos ejes y 8.00 mts. De largo. Transporte de carga de dos ejes y 7.00 mts. De largo. Vehículos particulares de dos ejes y 5.00 mts. De largo. Longitud de la vía: 470.00 kms. Ancho de corona: 6 a 7 mts. Aforo 40 vehículos diarios de los 1,500 que había en todo el país. Pendiente máxima 4% Grado de curvatura no especificado: 8° a 28°.

Debido al incremento vehicular en la carretera y al auge de Acapulco en los 40´s, se obliga a adecuar la carretera a las necesidades y se crearon entre otras cosas:      

El puente Mezcala y Papagayo. Longitud de la vía 413 kms. Ancho de corona: 9 a 10 mts. Pendiente máxima: 10% Grado de curvatura: 16% Aforo 7,400 vehículos diarios.

No obstante, el tramo Chilpancingo – Acapulco era muy peligroso por accidentes (índice de mortalidad alto); por esto fue necesario que el Gobierno Federal pensara en modernizar el tramo de carretera de Cuernavaca – Acapulco, pensando en la concesión a particulares. Así, el 3 de Marzo de 1989 la S.C.T. publicó la convocatoria respectiva para la construcción de dicho tramo por concesión a particulares. (GMD, ICA y TRIBASA). El esquema general de financiamiento fue el siguiente:    

Monto de la inversión prevista: $7 billones. Duración de la concesión: 14 años 8 meses. Tiempo total de construcción: 3 años. Los recursos para la ejecución de la obra se integraron de la siguiente manera: o 40% Banca Nacional o 30% GMD, ICA, TRIBASA o 20% CAPUFE o 5% el Estado de Guerrero o 5% PEMEX

CAPÍTULO I. Introducción a la planeación de carreteras y vías férreas Objetivo: Se presentan los aspectos básicos del proceso de planeación que permitan definir los elementos que determinan la función y los alcances de una obra carretera o ferroviaria. 1.1 Planeación y estrategia de desarrollo de la red La planeación es una actividad fundamental dentro de la realización de cualquier proyecto y debe estar presente en todas y cada una de las acciones que el ingeniero civil emprenda. Es por esto, que debe tenerse bien claro el concepto de planeación, su importancia, así como el proceso general aplicado a cualquier proyecto de ingeniería. El proceso de planeación involucra la necesidad de cambiar la situación actual por otra mejor en base a las necesidades presentes y futuras, generando diversas alternativas de solución para evaluarlas en base a sus ventajas y desventajas y de ésta manera de indicar los medios y planes adecuados para satisfacerla. El estudio de la planeación en cualquier tipo de obra de servicio, se refiere esencialmente a fijar metas para permitir su desarrollo ordenado de acuerdo con las tendencias de la demanda y posteriormente tomando en cuenta tales metas para poder controlar el crecimiento de una forma prevista hasta donde sea posible, según se presente el desarrollo de la demanda. Los principios o bases de la planeación son los mismos independientemente del tipo de servicio o rama de la ingeniería de que se trate. Es muy importante y evidente que las personas encargadas de efectuar estos estudios, tengan conocimientos especiales sobre cada una de las ramas específicas de la ingeniería, a fin que pueda establecer criterios de desarrollo adecuado. Por otra parte, es indispensable disponer de los adecuados recursos económicos para crear la infraestructura necesaria. Por lo que es indispensable y siendo un proceso dentro de la planeación, realizar un estudio de factibilidad financiera y económica que determine mediante indicadores si la inversión es costeable. Por ello, a continuación, se presentan las fases principales dentro del proceso de la planeación, así como sus rasgos más importantes. FASE 1. Análisis de la demanda En esta fase, se determinan todos los parámetros de la demanda (pasajeros, operaciones, toneladas de carga, correo, equipaje, etc.), en todas sus formas (anual, horaria, etc.), lo cual permite seguir con la otra fase. FASE 2. Oferta de infraestructura Con los parámetros obtenidos en la fase uno, se pueden describir la evolución de la infraestructura en el tiempo, y por consiguiente en el calendario de inversiones.

FASE 3. Factibilidad En esta fase, se analiza el impacto regional y nacional según todos los puntos de vista de los usuarios (transportistas, conductores, etc.) tratando de juzgarlos en función de criterios simples que permitan después hacer una evaluación sobre el proyecto. En cuanto una ciudad se desarrolla, se ve la necesidad de aumentar su capacidad de transporte para satisfacer la demanda provocada, por ello, es necesario que cuente con capacidad y calidad en el servicio, para lo cual será necesario que se tengan en cuenta los siguientes elementos: a) Volumen de la demanda esperada y período durante el cual se pretende satisfacerla. b) El nivel de calidad del servicio que se pretende ofrecer al usuario. c) El equilibrio entre las capacidades de cada uno de los sistemas y subsistemas de cada transporte. Considerando todo lo anterior, podemos darnos cuenta de lo que implica la creación de un adecuado sistema de transporte para lo cual hay que realizar un buen proceso de planeación. Un proceso común de planeación consta de las siguientes partes: a) Determinación de la demanda La determinación, se puede realizar por una parte mediante la obtención de datos estadísticos que normalmente son los mejores antecedentes. Estas estadísticas se refieren a pasajeros movidos, operaciones realizadas, carga movida en toneladas, etc. Tanto horario diario, mensual, anual, etc. Adicionalmente a la obtención de de los datos estadísticos es apropiado determinar la demanda del transporte mediante un estudio que permita la delimitación del área de influencia de la vía, para determinar el volumen probable de usuarios y características socio – económicas para realizar el análisis de factibilidad. b) Estudios de origen – destino En términos generales, consiste en la recopilación de los informes que se obtienen de entrevistas directas o indirectas a los usuarios de los sistemas de transporte. c) Pronóstico de pasajeros Una vez obtenido el número de usuarios en el sistema, se establecen las proyecciones a futuro, mediante leyes evolutivas, basadas en tasas de crecimiento definidas por las estadísticas, debiéndose tener cuidado en su aplicación ya que existen factores que pueden modificar su tendencia, como son:

Desarrollo económico de la región en estudio. Desarrollo demográfico de la región en estudio. Desarrollo turístico de la región en estudio. Etc. d) Tratamiento de los pronósticos Los parámetros anuales de la demanda de transporte sirven esencialmente para el estudio de las características técnicas de la vía y de las instalaciones auxiliares, es decir, estos datos sirve como “parámetros de proyecto”. e) Oferta de infraestructura Después de haber definido la demanda presente y futura, se trata de calcular la infraestructura necesaria para satisfacerla conforme aumente. Dichos cálculos, no se pueden realizar sin que se hayan definido previamente las condiciones locales (metereológicas, topográficas, geológicas, etc.) o incluso sin haber descrito la situación actual, en caso de ya existir algún sistema de transporte. f) Interacción con el medio Después de haber precisado las principales características de los sistemas, se debe verificar su factibilidad desde el punto de vista de su integración con el medio de acuerdo a su área de influencia. g) Plan Maestro Este conjunto de elementos, una vez definida su magnitud y etapas de desarrollo permitirá establecer el Plan Maestro, cuyos principales objetivos son:    

Planificar oportuna y cuidadosamente las ampliaciones de las vías e instalaciones. Garantizar mejores y adecuados servicios que permitan satisfacer la demanda de los usuarios. Restringir el crecimiento humano, cuidando las áreas de derecho de vía. Prever los terrenos para futuras ampliaciones.

Cabe mencionar, que dentro del contexto de un estudio de factibilidad, no se trata evidentemente de llevar a cabo este estudio en forma detallada, el cual se debe realizar por completo dentro de la fase de proyecto, una vez que se determina definitivamente su factibilidad y se decide su construcción. Sin embargo, dentro del estudio de factibilidad, en necesario hacer avanzar la elaboración del Plan Maestro lo suficiente como para:  

Asegurar que en el sitio de estudio existe realmente una solución racional que permite alcanzar la capacidad esperada. Permitir establecer la estimación del costo de inversión con la precisión deseable para el estudio de factibilidad.

1.2 Volumen de tránsito, vehículo de diseño y capacidad necesaria Entenderemos por VOLUMEN de tránsito a la cantidad de vehículos de motor que transitan por un camino o vía en un determinado tiempo. Las unidades más comúnmente usadas en los volúmenes de tránsito son: “vehículos por día” o “vehículos por hora”. Existen diferentes volúmenes de tránsito; los cuales dependerán del camino o vía, los hay de tipo turístico, agrícola, comercial, etc. En fon, la variación de los vehículos depende del tipo de ruta y las actividades que prevalezcan en ella. En zonas agrícolas, las variaciones horarias dentro de la época de cosecha son extraordinarias, puede ser que en la noche no haya ningún vehículo y sin embargo, a ciertas horas del día exista tal cantidad de vehículos que saturen la vía. En el caso de una vía de tipo turístico, durante los días entre semana, el tránsito será normal, pero los sábados y domingos puede llegar a volúmenes extraordinarios. Estas variaciones horarias, diarias, semanales, etc. Ocurren en cualquier parte del mundo, pero podemos preverlas mediante algunos estudios específicos. El recuento de volúmenes de tránsito puede realizarse de diversas formas y por variados equipos; principalmente equipos electrónicos que mediante detectores registran el paso de cada vehículo en un punto dado de la vía. También hay registros gráficos de diversos tipos, estos registros se pueden realizar por períodos cortos o bien de forma permanente. Volumen de proyecto Para fines de proyectos se debe tomar en cuenta el factor económico, fundamentalmente se proyecta con volúmenes horarios pronosticados, no se trata de considerar el máximo número de vehículos por hora, ya que se deberían realizar costosas inversiones, sino que debe tomarse en cuenta el volumen diario que se presente más veces al año. En el caso de carreteras, el volumen de tránsito deberá ser considerado también por carriles y por dirección. Es necesario en los estudios de volúmenes de tránsito conocer los distintos tipos de vehículos que componen el volumen total (clasificación vehicular), esto se mide en % sobre el volumen total. Siendo el vehículo uno de los tres factores primordiales del tránsito se hace necesario estudiarlo con todo detalle. Existen en el mundo una gran variedad de vehículos terrestres que se han incorporado a nuestra civilización, de estos los vehículos automotores son los que representan un número mayor. Podemos llegar a la siguiente conclusión: “Los países adelantados son los que han podido incorporar a su economía la mayor cantidad de vehículos y casi podemos afirmar que la relación habitantes/vehículo es la medida para apreciar el progreso de un país, tanto en su transporte como en su economía general.”

Es indispensable que cada país facilite su transporte, que lo mecanice al máximo para que progrese, para que puedan transportarse los bienes de consumo desde la fuente de producción hasta los lugares de consumo más apartados, para que los bienes y servicios se distribuyan a todo el país. A la fecha, se ha observado que el vehículo automotor es usado preferentemente en actividades de trabajo y negocio; y el ferrocarril en el transporte de bienes y servicio de consumo. Por lo que es necesario que las vías o caminos se diseñen para aquel tipo de vehículo que dará mayor rendimiento, mayor ocupación y comodidad aunado a menores tiempos de recorrido (mayores velocidades). Esto se cumplirá cuando se diseñen vehículos que satisfagan la demanda del usuario tanto en capacidad, velocidad, comodidad y seguridad. Vehículo de proyecto En un vehículo hipotético (virtual) en base al cual se regirá el diseño geométrico de las instalaciones viales. El proyectista deberá seleccionar un vehículo que represente el porcentaje más significativo de tráfico que pretende haga uso de la instalación vial y que además, considere las tendencias de los fabricantes a modificar las características de vehículos. Las dimensiones de los vehículos de proyecto deberán representar valores críticos en el diseño geométrico y por lo tanto, son mayores a los reales correspondientes a la mayoría de los vehículos que integran cada categoría. La S.C.T. tiene una tabla donde se especifica el vehículo equivalente para diseño: dimensiones, estabilidad en las curvas, etc. Capacidad La capacidad de un camino o vía es el volumen máximo de trabajo considerado con eficiencia y seguridad. Es por esta razón, que debemos planear un proyecto con la suficiente área de crecimiento a futuro para poder conservar la eficiencia y seguridad de la vía y mantener la capacidad.

1.3 Tipos de proyectos y factores a considerar: costos de planeación, proyecto, construcción, mantenimiento y conservación El proyecto de cualquier sistema de transporte debe tomar en cuenta la factibilidad técnica y económica del mismo, de lo contrario, se llegará a especificar soluciones que desde el punto de vista constructivo sean prácticamente imposibles de realizar o bien sean antieconómicas. Por lo tanto, una vez realizados los estudios de planeación, deberán realizarse las evaluaciones de factibilidad económica y financiera a partir de los datos obtenidos en la etapa de planeación. El proyecto en el campo de la ingeniería consiste en la utilización de principios científicos, información técnica e imaginación, en la definición de una obra que cumpla funciones específicas con el máximo de economía y eficiencia. El realizar una evaluación con respecto al proyecto, implica el determinar sus características tanto físicas, económicas, financieras y sociales, con las cuales se debe tomar la decisión de aceptar o rechazar dicho proyecto. En el país, el Gobierno Federal, se encarga de todo lo relativo a vías de transporte, proyecto, construcción, operación, operación y mantenimiento o conservación, por lo que será necesario realizar un análisis de los aspectos técnicos y financieros, una revisió...