Analisis opracional de vía Centenario Panamá

Universidad Tecnológica de PanamáAnálisis Operacional de la Vía de Acceso al Puente Centenario

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Análisis Operacional Vía Centenario

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL LICENCIATURA EN INGENIERÍA CIVILINGENIERÍA DE TRANSPORTE IANALISIS OPERACIONAL VÍA CENTENARIO

INTEGRANTESARENAS, JAVIER CISNEROS, JAIME HIDALGO, TANIA ORTEGA, WILLIAM REYES, JOSÉ SAMANIEGO, RITA


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Índice

Introducción Descripción del EstudioUbicación del Tramo de EstudioDía TípicoHora Pico Análisis en la Condición existenteInventario Geométrico y AmbientalSección transversal de la VíaInventario AmbientalAforo en hora de máximo volumenResumen de aforo en ambas direccionesAforo para cálculo FFSAnálisis operacionalDeterminación del factor de Hora PicoDeterminación del Nivel de ServicioTiempo en que se alcanza la máxima CapacidadResultados del estudioRegistro FotográficoConclusiones

Bibliografía

Anexos


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Introducción

Al igual que muchos sistemas dinámicos, los medios físicos y estáticos tales como carreteras, calles, intersecciones, etc., están sujetos a ser cargados por un volumen de tránsito, con características espaciales y temporales es decir ocupan espacio y se producen en un intervalo de tiempo. Estas distribuciones son interpretadas como la necesidad de las personas de desplazase a través de un espacio en un determinado tiempo.

Al realizar un estudio de análisis operacional de una infraestructura vial es de suma importancia determinar el volumen de tránsito que circula por la vía, a lo que se le suma la variación, tasa de crecimiento y de su composición.

El punto de partida inicial, para el análisis de tránsito es el conteo de vehículos livianos y pesados, transporte público.

Para determinar la capacidad de un sistema vial, rural o urbano, no solo es necesario conocer las características físicas o geométricas, sino también las características de los flujos vehiculares.

Así mismo, no puede tratarse la capacidad de un sistema vial sin hacerse referencia a otras consideraciones importantes que tienen que ver con la calidad del servicio proporcionado.

Por lo tanto un estudio de capacidad vial es al mismo tiempo un estudio cuantitativo y cualitativo, el cual permite evaluar la suficiencia (cuantitativo) y la calidad (cualitativo) del servicio ofrecido por la vía a los usuarios.

Para medir la calidad de flujo vehicular se usa el concepto de nivel de servicio. El cual es una medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un flujo vehicular, y de su percepción por los conductores. Estas condiciones se describen en términos de factores de tales como velocidad y el tiempo de recorrido, la libertad de realizar maniobras, la comodidad, la conveniencia y la seguridad vial.

De los factores que afectan e nivel de servicio, se distinguen las variaciones de velocidad, en el volumen y en la composición del tránsito, las características fijas tales como el ancho de carriles, distancia libre lateral (ancho de hombros), ancho de cunetas, las pendientes, etc.


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Descripción del Estudio

Desarrollar un análisis actualizado de la situación que presenta la Infraestructura Vial Centenario, donde se identifiquen, clasifique y detallen las características, condiciones de operación y la situación en que presta el servicio.El nivel de servicio actual nos proporcionará la información necesaria para determinar si existe la necesidad de realizar mejoras adicionales para aliviar el impacto el flujo vehicular.

Para lograr este objetivo es necesario realizar las siguientes actividades:

Realizar aforo de tránsito clasificados mediante conteos de tráfico; para determinar el flujo vehicular máximo horario, que se da en la hora pico; para la Vía Centenario esto ocurre aproximadamente a las 7:00 am hacia la ciudad de Panamá.

Medir la velocidad de flujo libre (FFS); esta medición se realizó de 9: 00 a 10:00 am cuando la vía se despejó.

Realizar un inventario para determinar los parámetros geométricos y ambientales requeridos.

Realizar el análisis de capacidad vial.

Discusión de los resultados con el equipo de trabajo.

Formulación de mejoras a la vía de ser necesario.


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Ubicación del tramo de Estudio

Área de Estudio:

El análisis operacional se realizará en la vía Centenario, cerca del Estadio Rod Carew entre los puntos:

Punto 1:

9° 2' 31.14" N 79° 34' 02.75" O

Punto 2:

9° 01' 35.47" N 79° 35' 24.36" O

Tramo que se analizara

Se realizaron aforos manuales en la hora de máximo volumen horario

Tramo de Análisis


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Día Típico

Los conteos manuales se realizaron el día: martes de 12 de Julio de 2011, debido a que se consideró un día típico en la semana laboral. Las actividades cotidianas a la fecha fueron normales. No se identificaron actividades extraordinarias que afectaran los patrones de flujo en el área de estudio.

Hora Pico a.m.

El martes 12 de Julio de 2011 los conteos iniciaron a las 7:00 am y se extendieron hasta las 8:00 am, que es la hora en la que se dan los máximos volúmenes diarios.

En la hora pico observamos la gran cantidad de población de la región oeste que se desplaza hacia la ciudad y por ello hay un flujo de vehículos elevados.

Análisis de Condición Existente

Volúmenes tabulados: a continuación se incluyen los volúmenes tabulados en forma de grafica por hora pico (a.m) y movimiento para el escenario presente.


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Inventario Geométrico y ambiental

El inventario vial se desarrolló con base en los parámetros que necesitábamos para determinar el nivel de servicio que ofrece la vía a los usuarios en el presente. Nombre: vía de acceso al puente centenario

Identificación del Tramo: Punto 1: 9° 2' 31.14" N 79° 34' 02.75" OPunto 2: 9° 01' 35.47" N 79° 35' 24.36" O

Kilómetro de inicio: 21 K + 150.22Kilómetro de final: 24 K + 570.86

Ancho de calzada: 7.20 m

Ancho de carriles: 3.60 m

Ancho de hombros internos: 1.80 m

Ancho de hombros externos: 3.00 m

Isletas divisorias: 7.2 m

Tipo de pavimento: losas de concreto hidráulico

Condición del pavimento:Buena: no presenta daños significativos.

Velocidad: 100 km/ h


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Sección Transversal de la Vía

Inventario Ambiental

Entre las características ambientales que presenta el área de estudio podemos mencionar las siguientes:

Climatología: clima tropical de tipo sub-ecuatorial caracterizado por una prolongada estación lluviosa de abril a diciembre y una corta estación seca de enero a marzo. La precipitación anual promedio cerca de los 2.000 mm, una humedad relativa promedio de 75% y una temperatura promedio de 27 °C, con máximas absolutas de hasta 39 °C y mínimas de 20 °C.

Régimen Pluviométrico: Se caracteriza por abundantes lluvias, de intensidad entre moderada a fuerte, acompañadas de actividad eléctrica que ocurren especialmente en horas de la tarde. La época de lluvias se inicia en firme en el mes de mayo y dura hasta noviembre, siendo los meses de septiembre y octubre los más lluviosos; dentro de esta temporada se presenta frecuentemente un período seco conocido como Veranillo, entre julio y agosto.

3.00 m1.80 m 3.60 m 3.60 m

Ancho de calzada = 7.20 m

1.80 m 3.60 m

Ancho de carrieles 3.00 m

Ancho de calzada = 7.20 m

3.60 m

Ancho de Isleta = 7.20 m

Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles Ancho de carrieles


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El período entre diciembre y abril corresponde a la época seca. Las máximas precipitaciones en esta región están asociadas generalmente a sistemas atmosféricos bien organizados, como las ondas y ciclones tropicales (depresiones, tormentas tropicales y huracanes), y a la zona de convergencia intertropical (ZCIT).

Vulnerabilidad al ambiente

La red vial presenta serias debilidades para enfrentar condiciones ambientales severas, como el fenómeno El Niño, con más influencia la zona cercana al Puente Centenario. De igual manera la estabilidad de talud se ha visto afectada por las condiciones de lluvias fuertes ocurridas el 8 diciembre de 2010.Para reducir la vulnerabilidad de la vía y subsanar los daños se están realizando la construcción de estructuras de protección tanto a estructura de losa a acceso del Puente Centenario, estabilidad de talud como a defensa ribereña.


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Datos del Aforo para Volúmenes máximos

Los datos que se presentan a continuación son los volúmenes del tránsito horarios máximos, que se presentaron el día martes 12 de Julio de 2011, en la vía de acceso al puente Centenario.Estos datos fueron obtenidos en la hora de máxima circulación de 7:00 am @ 8:00 am. Entre los datos tabulados podemos observar los volúmenes totales a cada 5 minutos hasta completar la hora; para los vehículos tipo sedan o pick up, vehículos pesados como lo son camiones y buses en la dirección hacia la Ciudad de Panamá como en la dirección hacia Chorrera.

HACIA PANAMA HACIA CHORRERA

Hora Carros Camiones Buses Carros Camiones Buses7:00 - 7:05 150 3 3 45 7 -7:05 - 7:10 118 2 6 31 8 17:10 - 7:15 161 2 6 42 7 17:15- 7:20 173 3 6 34 12 27:20 - 7:25 132 3 6 45 4 -7:25 - 7:30 283 6 8 37 9 -7:30 - 7:35 119 4 5 35 15 -7:35 - 7:40 130 7 3 34 7 -7:40 - 7:45 83 3 1 42 9 -7:45- 7:50 94 1 5 37 9 -7:50 - 7:55 75 7 4 40 8 17:55- 8:00 68 9 2 47 7 -

TOTAL 1,586 50 55 469 102 5


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Resumen de Aforo en Ambas Direcciones

Composición de volumen hacia la ciudad de Panamá

Carros tipo sedan y pick up: 94 %

Camiones: 3%

Buses: 3%

CIUDAD DE PANAMA

El Volumen Total registrado hacia la ciudad de Panamá fue de 1, 691 vehículos/ h


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Composición del volumen hacia Chorrera

Carros tipo sedan y pick up: 81.0%

Camiones: 18%

Buses: 1%

CHORRERA

El Volumen Total registrado hacia Chorrera fue de 576.0 vehículos/ h.


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Aforo para Cálculo de Velocidad de Flujo Libres (FFS)

Hora Carros Camiones Buses Totales Hora V % camión/buses

8:00 - 8:05 7 1 - 8

8:00-8:15

29

23

8:05 - 8:10 8 2 10

8:10 - 8:15 10 1 11

8:15 - 8:20 9 3 12

8:15-8:30

33

8:20 - 8:25 12 2 - 14

8:25 - 8:30 6 1 - 7

8:30 - 8:35 5 2 1 8

8:30-8:45

27

8:35 - 8:40 8 0 - 8

8:40 - 8:45 7 3 1 11

8:45 - 8:50 5 1 - 6

8:45-8:50

31

8:50 - 8:55 9 5 - 14

8:55 - 8:60 6 5 - 11

Totales 92 26 2 120 Totales 120 23


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Análisis operacional

Determinación de la velocidad de flujo libre

N° de vehículos

distancia (m) tiempo de viaje velocidad (m/s) velocidad (Km/s)

1 150 5 30 1082 150 5.3 28.3 101.883 150 6 25 904 150 6.5 23.08 83.095 150 4.6 32.61 117.46 150 5.3 28.3 101.887 150 5.2 28.85 103.868 150 4.6 32.61 117.49 150 4.7 31.91 114.88

10 150 5 30 10811 150 5.5 27.27 98.1712 150 6 25 9013 150 6.3 23.81 85.7214 150 6 25 9015 150 6.2 24.19 87.08

Promedio 99.8

Determinando Velocidad de Flujo Libre (FFS)

El procedimiento de medición es muy simple, puede ser determinada directamente del estudio de las velocidades de los conductores en campo.

Los datos presentados son una muestra del volumen en la hora que definimos para cálculo de

la velocidad de flujo (FFS), donde se muestra la distancia de recorrido del vehículo, el tiempo

de dicho recorrido y el cálculo de la velocidad mediante los dos parámetros anteriores.

S fm=99 .8KmHr


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A diferencia de la velocidad base (BFFS), la medida en campo no necesita de ningún ajuste por la geometría de la vía o la proporción de buses, camiones y vehículos recreativos porque la data es tomada directamente del campo de la vía en estudio..

L a medición de la velocidad debe ser entre un tramo razonable de la vía en estudio; por ejemplo, para una pendiente q se desea estudiar la FFS no debe ser medida en un terreno plano.

Cualquier tipo de método de medición puede ser utilizada, en nuestro caso utilizamos el siguiente:

El método fue el de asumir que los autos viajan a velocidad constante, dos miembros del equipo de pararon a una diferencia de distancia de 50 metros a una hora donde el flujo de vehículos fuera mínimo.

Se usaron como muestra un carro de pasajeros por cada diez vehículos que pasaban en el sentido menos transitado, en nuestro caso fue el que sale de la ciudad hacia Arraiján, con la distancia y el tiempo conocido podemos determinar la velocidad con la fórmula V=D/t.

Los resultados se muestran a continuación en la siguiente tabla:

HACIA ARRAIJÁN

La velocidad promedio de todas las velocidades fue de 99.02 Km/h redondeamos para efectos prácticos redondeamos a 100Km/h.

Para asegurarnos de que el cálculo es confiable sumamos el volumen total en la hora dándonos un valor de 469 Veh/hr/ln . Siendo menos de 1400 veh/hr/ln como nos indica el manual podemos usar esta velocidad como de flujo libre.

Determinación del factor de Hora Pico

Intervalo de Tiempo Volumen d v

% de camiones/buses Volumen v

% de camiones/buses

TIEMPO (Seg) VELOCIDAD (Km/h)1.99 90.381.63 110.341.74 103.371.83 98.281.94 92.71

10125. formulaCampofV

SFFSHV

FFM

pHVp ffNPHF

Vv

11

1

ttHV Ep

f1pfAsumiendo

HrKm

St

Ln

nt

LS n

ii

n

i

i

9.101

11

S

vD p

Hr

VehV 1691


16

7:00 - 7:15 451 1804

18.6

142 568

6.27:15 - 7:30 620 2480 143 5727:30 - 7:45 355 1420 142 5687:00 - 7:15 265 1060 149 596

Total 1691 Total 576

PHF = 0.68 PHF= 0.97

Tomando en cuenta los factores del manual de capacidad vial en las distintas tablas,

podemos calcular el factor de vehículos pesados, la tasa de flujo, el valor de la velocidad de

flujo libre; para luego poder determinar la densidad que la vía transportó y poder

determinar el nivel de servicio.

Determinación del Nivel de servicio de la Vía:

Mediante los datos obtenidos del inventario geométrico, se pueden realizar los cálculos para determinar el nivel de servicio que la vía está ofreciendo en la actualidad.

terreno Ondulado

Hombro Izquierdo=1 .8 mt

w=3 .6 mt

FHP (Direccion menos cargada )=0 .97

Hombro Derecho=3 .0 mt

FHP (Direccion cargada)=0 .68

Pt=18.6%

separacion Media=3 .6 mt

78.0HVflnhpcvp //1594

100)( FFSffffBFFSteoricoFFS IDNLCLW

HrKm

BFFSAsumir 100

723,623,523,4230,,, Tablaffff amlclw

HrKm

formulacampoFFS 82.101)1(

32381.101130020

310015180023

281

6.2

tabla

HrKm

SFFS

FFSvFFSFFSS p


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Significado de las variables

S = Velocidad media de viaje en km/h.L = Longitud del tramo de camino expresado en kilómetros.

ti = Tiempo de viaje de los vehículos que atraviesan la sección, en horas.

n = Número de vehículos observados o tiempos de viajes medidos.


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C=¿

Resultados

Según los resultados obtenidos la vía aparentemente esta en transición de un nivel de servicio C a un nivel de servicio D, y esto lo deducimos por la cercanía de la densidad obtenida y la densidad de 16 Pc/ km/ ln.

La vía posiblemente llegará a su capacidad máxima en aproximadamente 7. 5 años, tomando como válidos los datos de crecimiento de tránsito divulgados por el ministerio de obras públicas en base a los estudios de la firma The Louis Berger Group.

La vía por el momento cuenta con las condiciones geométricas ideales como lo son ancho de carril, ancho de hombro y el pavimento se muestra en condiciones óptimas de operación con excepción del tramo cercano a la plataforma de acceso al Puente Centenario, el cual

Tiempo en que se alcanza la capacidad: cuando la vía presente un nivel de servicio E, donde la

capacidad de la vía es de 2300 Pc/ Km/

ln y una tasa de flujo de 1,594 Pc/ Km/ ln y tomando en

consideración el estudio de el estudio de factibilidad realizado por la firma The Louis Berger Group (año 2001), determinó un tráfico diario promedio en el Puente de las Américas de aproximadamente 40,000 vehículos. Se estima que en la fase inicial de operación del Puente Centenario un 40% (16,000 vehículos por día), También se estimaron que el crecimiento del tráfico en la vía a centenario sería de un 5% anual. Estos datos del estudio realizado por la firma The Louis Berger Group se publicaron en el informe de vías presentado por el Ministerio de Obra Públicas (MOP)

C=V P(1+r )T


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sufrió fallas hacen pocos meses. La vía presenta muy buena visibilidad en toda su longitud. Teniendo en cuenta estos factores no consideramos por el momento que sea necesario modificar sus atributos geométricos.

Registro Fotográfico


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Conteo en La dirección hacia la ciudad de Panamá, realizado en la vía de acceso al Puente Centenario

Conteo en La dirección hacia La Chorrera, realizado en la vía de acceso al Puente Centenario


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Área donde se realizó el inventario geométrico de Vía de acceso al Puente Centenario

Área donde se realizó el inventario geométrico y ambiental de Vía de acceso al Puente Centenario


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Equipo de Aforo en la Vía de acceso al Puente CentenarioRita Samaniego – Javier Arenas – Tania Hidalgo – Jaime Cisneros – José Reyes

El terreno según lo observado en sus pendientes se puede considerar Ondulado


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Conclusiones

Es importantes recalcar varios parámetros que determinaron el análisis de la vía y su nivel de servicio, podemos señalar tres aspectos importantes: la densidad, el volumen y la velocidad dada en términos de la velocidad media de los automóviles que circulaban por la sección en estudio y la relación volumen – capacidad. Cada uno de esos parámetros constituye una indicación de cuán bien el volumen de tránsito está siendo servido por la autopista.

Por otra parte cabe mencionar que la velocidad, la densidad y el volumen están interrelacionados. Por lo tanto si los valores de dos cualesquiera de esos parámetros son conocidos, el tercero queda determinado. y esto lo vimos cuando obtuvimos la velocidad instantánea y el volumen obteniendo automáticamente el nivel de servicio

También observamos la manera de medir La velocidad en flujo libre que es el promedio de las velocidades de los automóviles, determinadas para las condiciones de operación correspondientes a volúmenes de tránsito que van de valores bajos a moderados, hasta 1400veh/h/carril. En nuestro caso se obtuvo un valor 1594veh/h/carril. Cumpliéndose definitivamente la condición de autopista.

Debido a la premisa que el estudio en el terreno de la velocidad en flujo libre debe ser realizado en un sector representativo de la sección básica para la cual se quiere determinar ese parámetro. Obtuvimos los aforos para la velocidad de flujo en una sección básicamente plana para ello lo logramos a 150 metros y aprox. 5 segundos, esto conllevo a flujos libres aproximados levemente por encima de 100Km/Hr indicando el tipo de vía, en la medida teórica este flujo represento igual valor de velocidad máxime por tratarse de autopista rural y valores geométricos máximos tales como 3.6 de por carril y hombros mayores e iguales a 1.8 metros.

El factor de la hora pico nos representó un poco más bajo de lo pensado 0.68, debido quizás que en la hora que hicimos el aforo quizás no era el horario para una representación de un aforo óptimo, o como dice el manual que , en las autopistas, los valores correspondientes al factor de la hora pico, por lo general varían desde 0,80 a 0,95. Los valores menores de este rango de variación del factor de la hora pico resultan ser característicos de las autopistas rurales y de las condiciones imperantes en el resto de las horas distintas a la de punta, mientras que los factores más altos son los más comunes en las autopistas urbanas y suburbanas para las condiciones de operación correspondientes a la hora pico.

Esta autopista rural tiene una capacidad vial, factores geométricos y ambientales que colaboraran para su mayor desarrollo y vaticinamos su utilidad por muchos años más Concluyendo la experiencia de la aforación de esta vía ha sido de mucha utilidad para nuestro desarrollo profesional, y esta práctica debe ser imitada por otros cursos .


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Bibliografía

1. Highway Capacity Manual 2000

2. Informe de Autopistas del Ministerio de Obras Públicas (MOP).

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