VELOCIDAD DE PUNTO

FRANCISCO JAVIER MONTES ULLOQUE

JOHAN MARTINEZ CHAVEZ

CARLOS FRANCO ROMERO

GUILLERMO SALGADO JIMENEZ

FABIAN MARTINEZ BARRIOS

Presentado a:

JAVIER HERRRERA BETIN

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD DE SUCRE

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

VÍAS II

SINCELEJO, COLOMBIA

2015

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN 3

1. OBJETIVOS 4

1.1. OBJETIVO PRINCIPAL 4

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4

2. JUSTIFICACIÓN 5

3. MARCO TEÓRICO 5

4. PROCEDIMIENTO DE CAMPO 6

5. RESULTADOS 8

6. ANÁLISIS DE RESULTADOS15

7. CONCLUSIONES 16

BIBLIOGRAFÍA 17

INTRODUCCIÓN

Se define la velocidad como la relación entre el espacio recorrido y el tiempo que se tarda en

recorrer ese espacio; con esto inducimos que la velocidad es un factor muy importante en la

calidad de operación de los vehículos en una vía, ya que a través de esta podemos establecer el

nivel de servicio de la vialidad, la libertad que tengan para hacer maniobras en las cuales puedan

llegar en un mejor tiempo a su destino con la mayor precaución de una vía en buen estado. Todo

esto se lleva a cabo con la idea de minimizar las demoras al momento de transportarse de un

lugar a otro, teniendo en cuenta que para poder lograr esto debemos incrementar la velocidad y

mantenerla constante, segura y en función de la velocidad de diseño de la carretera.

Con velocidades entre 60- 90 KPH podemos tener una reducción de tiempo significativo en el

recorrido que se quiere hacer y economizamos gasolina, ya que a unas mayores más gasolina es

usada. Además, las grandes velocidades aumentan las posibilidades de tener accidentes por la

reducción en los tiempos de percepción, intelección, reacción y volición, aumentando las

distancias de parada.

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1. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVO PRINCIPAL:

Determinar las velocidades de punto de 130 vehículos mixtos en una sección de 50m del tramo

de la ruta nacional 25 o troncal de occidente, en la ciudad de Sincelejo, en la vía que comunica

Sincelejo - corozal, midiendo el tiempo que tardan en recorrer esa sección.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

- Calcular la velocidad de cada uno de los vehículos que pasan por el tramo escogido.

- Determinar las velocidades de operación y la velocidad media de los vehículos en el tramo.

- Estimar la velocidad de diseño de la vialidad.

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2. JUSTIFICACIÓN

La velocidad de los vehículos es un elemento fundamental para determinar qué tan eficiente es el

comportamiento de un sistema vial, observar las deficiencias presentes, identificar los problemas

existentes y así poder plantear unas posibles soluciones.

El estudio de velocidades que se realizó en el tramo frente al concesionario de carros Renault en

la troncal de occidente, el cual se realizó para poder establecer las diferentes características como

son la velocidad de operación, la velocidad de diseño, calidad del flujo, con esto podemos

resolver diversos inconvenientes que se presenten y garantizar así la seguridad de los usuarios en

el caso que sea necesaria.

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3. MARCO TEÓRICO

La velocidad es una magnitud física de carácter vectorial que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo. Se representa por V. En análisis dimensional sus dimensiones son L/T. Su unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el metro por segundo (símbolo m/s); más es el ámbito de diseño de vías se utiliza el kilómetro por hora (KPH ó km/h).

En virtud de su carácter vectorial, para definir la velocidad deben considerarse la dirección del desplazamiento y el módulo, el cual se denomina celeridad o rapidez. De igual forma que la velocidad es el ritmo o tasa de cambio de la posición por unidad de tiempo.

La Velocidad de punto es la velocidad de un vehículo a su paso por un determinado punto de una carretera o de una calle. Como dicha velocidad se toma en el preciso instante del paso del vehículo por el punto, también se le denomina n se le denomina velocidad instantánea.

Además, se denomina velocidad de punto a aquella velocidad de los vehículos que recorren distancias relativamente pequeñas (25, 50, 70, 100 metros).

Permite conocer la velocidad de un móvil que se desplaza sobre una trayectoria cuando el intervalo de tiempo es infinitamente pequeño, siendo entonces el espacio recorrido también muy pequeño, representando un punto de la trayectoria. La velocidad instantánea es siempre tangente a la trayectoria.

Estudios de velocidad de punto: Los estudios de la velocidad de punto se conducen para estimar la distribución de velocidades de vehículos en una corriente del tráfico, en una localización particular en una carretera. La velocidad de un vehículo se define en el índice del movimiento del vehículo, se expresa generalmente en millas por hora o kilómetros por hora. Un estudio de la velocidad de punto es realizado registrando las velocidades, de una muestra de vehículos en una localización especificada. Las características de la velocidad identificadas por tal estudio serán válidas solamente para el tráfico y las condiciones ambientales que existen a la hora del estudio.

El uso más frecuente de los estudios de velocidad de punto es el de determinar el efecto o la necesidad de diversos dispositivos para el control de tráfico, tales como señales preventivas, señales restrictivas de velocidad y zonificación de la velocidad. Un uso menos frecuente, pero importante, puede ser el del estudio de la relación de la velocidad asociada a detalles del proyecto, accidentes y otras características operacionales. En los estudios de velocidad de punto se registra la distribución de velocidades en una distancia corta, o sean las velocidades instantáneas. De ahí que los datos no deberán usarse como sustituto de los estudios de tiempos de recorrido, los cuales normalmente tienen que ver con velocidades promedio sobre tramos largos.

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4. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS

Cinta métrica. Cronómetros. Cartera de campo. Cinta de enmascarar.

5. PROCEDIMIENTO DE CAMPO

Asignado el punto de interés, la sección de la vía en la cual se realizó el estudio, se hizo una

marca en la superficie de rodadura con cinta de enmascarar y 50m a partir de esta se colocó una

segunda marca.

Después, se seleccionaron vehículos al azar y se determinó el tiempo (en segundos) que

empleaban en recorrer los 50m entre cada marca.

En la primera marca, se situó una persona, encargada de seleccionar los vehículos e indicar a los

encargados de medir el tiempo con los cronómetros el momento en que las llantas delanteras de

este cruzaban la marca.

En la imagen podemos observar un vehículo liviano en el momento preciso que cruza la marca

de referencia y se le toma los datos de lectura.

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Para la segunda marca, dos personas más recibían el vehículo y la señal de la persona en la

primera marca, activaban el cronómetro y determinaron el tiempo que transcurría desde que las

llantas delanteras de los vehículos cruzaran la primera marca hasta que llegaran a la segunda.

Esto se hizo para 130 vehículos de diferentes tipos.

Registrados los respectivos tiempos para cada uno vehículo, se dio por finalizada la práctica y se

abandonó el lugar de trabajo cabe resaltar que esta practica se realizo en el punto del cementerio

y estábamos tomando lectura sobre los vehículos que viajaban hacia el municipio de corozal.

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RESULTADOS Y ANÁLISIS

Del trabajo realizado en campo se tienen los siguientes datos:

# Tiempo (s) Vehículo1 2,68 Camión2 1,87 Camión3 2,66 Carro4 3,00 Taxi5 2,93 Carro6 3,25 Camión7 3,00 Taxi8 4,17 Carro9 5,37 Bus10 3,17 Carro11 3,27 Camión12 3,19 Camión13 2,35 Carro14 2,25 Taxi15 2,20 Carro16 2,48 Carro17 2,75 Bus18 2,73 Carro19 2,75 Carro20 2,66 Carro21 2,37 Carro22 2,50 Carro23 2,29 Carro24 3,36 Carro25 2,71 Buseta26 2,94 Carro27 2,17 Carro28 2,68 Carro29 3,40 Carro30 2,81 Taxi31 2,77 Carro32 2,2 Carro33 2,19 Carro34 3,00 Carro35 3,24 Carro36 2,78 Carro37 3,00 Buseta38 2,51 Carro39 2,4 Carro40 2,13 Carro41 3,85 Carro42 2,45 Taxi43 2,86 Carro44 2,03 Carro45 2,35 Carro

# Tiempo (s) Vehículo46 2,77 Carro47 2,60 Camión48 3,93 Carro49 3,70 Carro50 4,27 Camión51 1,73 Carro52 2,43 Mula53 2,61 Camión54 1,65 Carro55 2,20 Carro56 2,29 Carro57 2,05 Carro58 3,11 Mula59 2,82 Camión60 3,35 Camión61 2,82 Carro62 3,10 Taxi63 2,83 Buseta64 3,46 Camión65 2,58 Buseta66 3,63 Carro67 2,18 Carro68 2,74 Buseta69 3,31 Carro70 3,06 Mula71 3,52 Camión72 2,31 Carro73 2,58 Mula74 1,98 Buseta75 3,18 Camión76 2,68 Camión77 3,62 Carro78 3,22 Camión79 2,04 Carro80 2,20 Carro81 3,68 Carro82 3,86 Carro83 3,02 Buseta84 2,8 Carro85 2,81 Camión86 3,80 Camión87 2,83 Carro88 2,38 Taxi89 3,14 Mula90 3,16 Camión

# Tiempo (s) Vehículo91 3,61 Camión92 3,56 Carro93 3,80 Carro94 2,96 Carro95 2,74 Camión96 2,47 Carro97 3,83 Camión98 2,36 Carro99 2,53 Carro100 2,61 Carro101 2,97 Carro102 2,83 Taxi103 2,40 Carro104 4,01 Camión105 3,76 Camión106 2,59 Buseta107 3,00 Taxi108 3,81 Camión109 3,84 Carro110 2,86 Camión111 3,55 Buseta112 3,22 Carro113 3,34 Carro114 2,47 Carro115 2,02 Carro116 2,83 Bus117 2,75 Carro118 2,80 Buseta119 4,08 Camión120 4,01 Camión121 2,47 Carro122 2,45 Taxi123 2,32 Taxi124 2,50 Mula125 2,24 Mula126 2,40 Camión127 2,34 Carro128 2,73 Taxi129 3,42 Carro130 2,65 Buseta

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Como sabemos que la velocidad es igual a la distancia recorrida en un tiempo dado, podemos

calcular la velocidad de punto para cada vehículo con la expresión:

v= xt; siendo x ladistancia recorrida eneltiempo t .

Por tanto, se obtiene:

Vehículo

Velocidad

m/skm/

h1 19 672 27 963 19 684 17 605 17 616 15 557 17 608 12 439 9 3410 16 5711 15 5512 16 5613 21 7714 22 8015 23 8216 20 7317 18 6518 18 6619 18 6520 19 6821 21 7622 20 7223 22 7924 15 5425 18 6626 17 6127 23 8328 19 6729 15 5330 18 6431 18 6532 23 8233 23 8234 17 6035 15 5636 18 6537 17 6038 20 7239 21 7540 23 85

41 13 4742 20 7343 17 6344 25 8945 21 7746 18 6547 19 6948 13 4649 14 4950 12 4251 29 10452 21 7453 19 6954 30 10955 23 8256 22 7957 24 8858 16 5859 18 6460 15 5461 18 6462 16 5863 18 6464 14 5265 19 7066 14 5067 23 8368 18 6669 15 5470 16 5971 14 5172 22 7873 19 7074 25 9175 16 5776 19 6777 14 5078 16 5679 25 8880 23 8281 14 4982 13 4783 17 60

84 18 6485 18 6486 13 4787 18 6488 21 7689 16 5790 16 5791 14 5092 14 5193 13 4794 17 6195 18 6696 20 7397 13 4798 21 7699 20 71100 19 69101 17 61102 18 64103 21 75104 12 45105 13 48106 19 69107 17 60108 13 47109 13 47110 17 63111 14 51112 16 56113 15 54114 20 73115 25 89116 18 64117 18 65118 18 64119 12 44120 12 45121 20 73122 20 73123 22 78124 20 72125 22 80126 21 75

10

127 21 77128 18 66129 15 53130 19 68

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Para analizar la distribución de velocidad, agrupamos los datos. Por lo cual se establece:

Tamaño de muestra: 130 Velocidad Máxima: 109 Velocidad Mínima: 34

Ahora:

Rango=V Máx−VMín=75

Númerode Intervalos=1+3,32 log (130)≅ 8

Anchode intervalo= RangoNúmero Intervalos

≅ 10→NuevoRango=80

Por lo cual se tiene:

Velocidades (km/h) Y fi hi Fi Hi Y^2 Y*fi fi*Y^2

30 - 38 34 1 0,77% 1 0,77% 1156 34 1156

38 - 46 42 7 5,39% 8 6,16% 1764 294 12348

46 - 54 50 22 16,92% 30 23,08% 2500 1100 55000

54 - 62 58 23 17,7% 53 40,78% 3364 1334 77372

62 - 70 66 35 26,92% 88 67,7% 4356 2310 152460

70 - 78 74 22 16,92% 110 84,62% 5476 1628 120472

78 - 86 82 12 9,23% 122 93,85% 6724 984 80688

86 - 94 90 5 3,85% 127 97,7% 8100 450 40500

94 - 102 98 1 0,77% 128 98,47% 9604 98 9604

102 - 110 106 2 1,53% 130 100% 11236 212 22472

Suma - 130 100% - - - 8444 572072

Dónde:

Y: Punto Medio. fi: Frecuencia Observada Absoluta. hi: Frecuencia Observada Relativa.

Fi: Frecuencia Acumulada Absoluta. Hi: Frecuencia Acumulada Relativa.

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30 - 38 38 - 46 46 - 54 54 - 62 62 - 70 70 - 78 78 - 86 86 - 94 94 - 102

102 - 110

0.00%5.00%

10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%

0.77%

5.39%

16.92%17.70%

26.92%

16.92%

9.23%

3.85%

0.77% 1.53%

Histograma de Frecuencias

Velocidades (km/h)

Frec

uenc

ias R

elat

ivas

34 42 50 58 66 74 82 90 98 106

0.00%5.00%

10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%

Curva de Distribución de Frecuencia

Punto Medio

Frec

uenc

ia O

bser

vada

Rel

ativa

38.49 46.49 54.49 62.49 70.49 78.49 86.49 94.49 102.49 110.490.00%

20.00%

40.00%

60.00%

80.00%

100.00%

120.00%

Curva de Distribucion de Frecuencia Acumulada Relativa

Intervalo Superior de Clase

Frec

uenc

ia A

cum

ulad

a Re

lativ

a

De la gráfica de distribución de frecuencias acumuladas se procede a obtener el valor de la

velocidad para los percentiles 15, 50, 85 y 98; que corresponden a la velocidad mínima de

operación, velocidad media de operación, velocidad máxima de operación y velocidad de diseño

respectivamente.

Por lo cual:

DETERMINACIÓN DE VELOCIDADES

Percentil 15 Velocidad Mínima de Operación 51 km/hora

Percentil 50 Velocidad Media 65 km/hora

Percentil 85 Velocidad Máxima de Operación 76 km/hora

Percentil 98 Velocidad de Diseño 85 km/hora

Teóricamente, se puede determinar la velocidad:

Vt=8444130

=64,9538

Qué es aproximadamente igual a 65 km/h.; concordando con el valor arrojado por el percentil 50.

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ANÁLISIS DE RESULTADOS

Las velocidades para cada percentil representan las diferentes condiciones que se buscan en un

análisis de operación de tránsito y servicio de flujo vehicular; el percentil 15 es de 51Km/h el que

nos indica el límite inferior de velocidad el cual ningún vehículo debería ir por debajo o a esa

velocidad ya que esto ocasionaría una disminución tanto en el flujo normal como en el servicio

de la vía para la cual fue diseñada.

La velocidad media, correspondiente al percentil 50, para este estudio fue de 65Km/h, mientras

que el percentil 85 el cual establece la velocidad critica a la que debe establecerse el límite

máximo en conjunto con los dispositivos de control del tránsito es de 76Km/h (permitiendo una

velocidad a la cual pueden transitar los vehículos de forma aun segura ya que esta no sobrepasa la

velocidad de operación. La velocidad de diseño de la troncal del occidente de la ciudad de

Sincelejo es de 85Km/hora, debido a que es una vía de doble calzada permite desarrollar

velocidades altas por lo que el resultado obtenido concuerda o es acorde con el resultado que se

esperaba.

Las velocidades presentes son mayormente de automóviles a pesar que el flujo vehicular era

mixto y con una circulación, en la mayor parte del tiempo, continua. De estas observaciones

hechas con los resultados obtenidos se hacen planificaciones de operación del tránsito, regulación

y control del mismo, realización de estudios de accidentalidad y sus posibles soluciones con

respecto a los acontecimientos actuales del tramo de vía estudiado y analizado.

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CONCLUSIONES

Los valores de velocidades obtenidos nos permiten efectuar una mejor planeación del tránsito,

regulación y control del mismo, para así poder efectuar posibles soluciones a las problemáticas

que pueda presentar la vía.

En el tramo de vía estudiado los valores de las velocidades obtenidas fueran acorde a las

velocidades de diseño para esta, ya que es una vía doble calzada en la cual se pueden desarrollar

velocidades altas en tramos donde no haya reductores ni señalización que lo impida, y estas no

superaran a las condiciones de diseño de la vía.

Para realizar un estudio de velocidades es factible realizarlo en una vía primaria ya que esta

cumple todos los parámetros normales para garantizar resultados que sean confiables, ya que se

presentan circulación o flujos relativamente libres y sin mayores interrupciones que las que se

presentan en una calle normal, es decir, no se presentaran tránsito peatonal, semáforos, ni

posibles intersecciones a nivel, etc.

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BIBLIOGRAFÍA

1. RAFAEL CALL Y MAYOR, JAMES CÁRDENAS GRISALES; Ingeniería de Tránsito 8ª

edición; Alfaomega editores.

2. MINISTERIO DE TRANSPORTE; Manual sobre Dispositivos para el control del tránsito en

calles y carreteras.

3. PAUL C. BOX, JOSEPH C. OPPENLANDER; Manual de Estudios de Ingeniería de Tránsito.

Cuarta edición, Representaciones y servicios de Ingeniería S.A. editores.

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