“Análisis y comparación de criterios de diseño geométrico en intersecciones a desnivel”

“Ing. Gregory Romero”

▪ Identificar la ausencia de consideraciones de análisis y diseño de intersecciones a desnivel del Perú, presentes

en el “Manual de Diseño Geométrico (DG-2018)”, así como proponer la actualización de dichos parámetros

para posibilitar una adecuada planificación y diseño de los futuros intercambios viales del país.

▪ Establecer una comparación, con ayuda de los resultados obtenidos, entre distintas metodologías de diseño

geométrico y sus criterios para identificar los puntos a mejorar en el manual del Perú.

OBJETIVOS

La problemática

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Veh

ículo

s (e

n m

iles

)

Año

PARQUE AUTOMOTOR EN CIRCULACIÓN A NIVEL

NACIONAL 2000-2017

VISIÓN GENERAL

Figura 1. Crecimiento del Parque automotor en circulación en el Perú.

Fuente: Superintendencia Nacional de los Registros Públicos.

La solución

Tipo de Zonas Ventajas Desventajas

Zona urbana

- Mantiene el patrón de tráfico existente.

- Demoras y colas menores.

- Evita el recurso de ordenación por semáforos.

- Menor experiencia de choques, menor

contaminación.

- Ahorro de combustible, disminución de

costos operacionales y ahorro de tiempo.

- Costoso de construir y requiere mucho tiempo.

- Mayor requerimiento de espacio.

- Eficacia limitada.

- Trasladan el problema a otras intersecciones

cercanas.

- Solución técnica a corto plazo.

- Accidentes motivados por la confusión.

Zona no urbana

- Elevada eficacia y menos interrupciones.

- Velocidades de viaje más altas.

- Elimina demoras y colas.

- Facilita los giros en todos los sentidos.

- Menor frecuencia y gravedad de accidentes.

- Solución a largo plazo. Mayor relación costo /

beneficio.

- Costoso de construir y requiero mucho tiempo.

- Mayor requerimiento de espacio.

- Mayor impacto ambiental.

- Accidentes motivados por la confusión.

Figura 2. Intercambio vial de avenida Habich

Fuente: Diario El comercio.

Figura 3. Intercambio de Huacho

Fuente Diario El Comercio.

La construcción de mayor infraestructura orientada al transporte privado no es la solución al transporte urbano,

solo provoca una mayor atracción de vehículos. No es recomendable la construcción de intercambios viales en

zonas urbanas.

• A Policy on Geometric Design of Highways and Streets. AASHTO (2011) – EE.UU.

• Guide to Road Design Part 4C: Interchanges. Austroads Ltd. (2015)- AUSTRALIA

• Guide to Road Design Part 3: Geometric Design. Austroads Ltd. (2016) - AUSTRALIA

• Guide to Traffic Management Part 6: Intersections, Interchanges and Crossings. Austroads Ltd. (2017)- AUSTRALIA

• Manual de carreteras: Diseño geométrico DG-2018 - PERÚ

METODOLOGÍA

PlaneamientoAnálisis

Operacional

Seguridad Diseño

Metodología

Intercambio de estudio

Figura 4. Intercambio Vía de Evitamiento Sur Piura (VESP) – Panamericana Norte.

Fuente: Revista Constructivo.

Intersección a desnivel de tipo trébol de dos hojas y se ubica al final de la Vía de Evitamiento Sur Piura –

VESP (Km 11+780). Éste permite acceder desde la Carretera Panamericana Norte aproximadamente en el Km

988+000 hacia la Carretera Piura – Dv. Olmos (km 248+920)

Figura 5. Plano de ubicación del intercambio.

Fuente: PID Intercambio vial 2014.

0 200 400 600 800 1000 1200

Auto

Station…

Panel

Pick up

Rural

Micro

Bus

Camión

Semi…

Tráiler

Vehículos

Participación del IMDA por vehículo

VESP

PanamericanaNorte

Fuente: Elaboración propia.

Figura 7. Diagrama de flujo vehiculares en el intercambio.

Fuente: PID Intercambio vial 2014.

Figura 6. IMDA por vehículo.

Fuente: Elaboración propia.

Ramal 04(26)

Ramal 03(32)

Ramal 01(17)

Ramal 02(38)Flujo exterior que no se

entrecruza (79)

• La capacidad del intercambio actual con dos carriles es

notablemente mayor que la capacidad del diseño propuesto con

los requerimientos mínimos del MTC.

• La capacidad de los ramales 1 y 3 es similar debido a que

ambos son ramales que conectan la vía secundaria con la

principal. Del mismo modo, la capacidad de los ramales 2 y 4

porque ambos conectan la vía principal con la secundaria.

ANÁLISIS Y COMPARACIÓN DE RESULTADOS

Análisis operacional

• La relación volumen – capacidad en el diseño propuesto

aumenta casi el doble debido a la reducción de dos (02) carriles

a un (01) único carril.

• A pesar de reducir a un (01) solo carril en el diseño propuesto,

los volúmenes no alcanzan el 5% de la capacidad.

• El control de demora es muy similar en todos los ramales.

• El control de demora casi no ha sido afectado por la reducción

del número de carriles en el diseño propuesto.

• El nivel de servicio continúa siendo “A” en ambos casos.

Análisis operacional

• La longitud de cola en el diseño propuesto aumenta ligeramente,

sin representar un gran efecto en la operación.

• A pesar de reducir a un (01) único carril en el diseño propuesto,

la longitud de cola sigue sin ser sustancial. De hecho no llega ni

al valor de un vehículo.

• La capacidad por carril del diseño actual coincide con la

propuesta por AASHTO. El Manual de Diseño

Geométrico 2018 del MTC y Austroads consideran una

capacidad menor.

• Los tres métodos permitirían una velocidad en la

carretera Panamericana Norte de 90 km/h. En el diseño

actual se reduce la velocidad a 40 km/h.

• La velocidad de diseño de los ramales es 40 km/h en

todos los casos.

• El ancho de calzada de Austroads coincide con el diseño

actual. MTC y AASHTO recomiendan un ancho de carril

similar.

• AASHTO y Austroads coinciden en el ancho de la berma.

El MTC propone una berma de ancho menor; sin

embargo, la berma del diseño actual es mucho mayor que

la indicada en cualquier método.

Criterios de diseño geométrico

Fuente: Elaboración propia.

• Los radios mínimos de AASHTO y Austroads son más

conservadores que los de MTC.

• Las pendientes máximas y los peraltes máximos de los

diferentes métodos muestran cierta semejanza.

• La longitud de los carriles de aceleración y

desaceleración indicada por AASHTO y Austroads es

notablemente mayor que la señalada por el MTC y que

aquella con la que cuenta el diseño actual.

• La longitud de los carriles auxiliares especificada por

AASHTO y Austroads es mucho mayor que la

establecida por el MTC y que la longitud en el diseño

actual.

• La distancia mínima en la zona de entrecruzado del

diseño actual es notoriamente menor que las

recomendadas por el MTC, AASHTO y Austroads.

Fuente: Elaboración propia.

• La distancia mínima entre las terminales de los ramales 3

y 4 del diseño actual es coherente con la referida por

AASHTO y Austroads. El MTC no precisa este

parámetro.

• La distancia mínima entre intercambios sucesivos no es

precisada por el MTC. Mientras tanto AASHTO y

Austroads coinciden en que debe existir al menos 5

kilómetros entre dos intercambios en una misma ruta.

Criterios de diseño geométrico

Se considera que el intercambio vial construido no está adecuadamente dimensionado porque algunos parámetros

están sobredimensionados mientras que otros están subdimensionados. Tampoco es una intersección a desnivel

segura aunque sí tiene una correcta operación con un nivel de servicio más que adecuado.

Diagnóstico

Adecuado dimensiona

mientoOperación Seguridad Eficacia

• El Intercambio Vial Piura Evitamiento Sur Piura – Panamericana Norte no está adecuadamente dimensionado

pues posee algunos elementos geométricos subdimensionados mientras que otros están sobredimensionados.

• El análisis operacional es vital para estimar la capacidad y el nivel de servicio de los ramales de un intercambio

vial y así evitar sobredimensionamientos en el número de carriles y ancho de calzada.

• Además del análisis operacional, se evidencia la falta de consideración de criterios de planeamiento y seguridad

por parte del MTC.

• En comparación con el MTC, AASHTO y Austroads tienen criterios de diseño geométrico más estrictos que

garantizan una buena operación y alto grado de seguridad en los intercambios. Los criterios poco rígidos del

MTC en conjunto con la poca profundidad del DG 2018 genera que en el Perú sean implementados en cualquier

lugar sin evaluar previamente si realmente son técnicamente viables y con elementos geométricos

subdimensionados

CONCLUSIONES

• Para el correcto diseño de un intercambio no basta con el adecuado dimensionamiento de sus elementos

geométricos. Se necesita un planeamiento en donde se tenga en cuenta no solo los parámetros geométricos sino

también la operación y la seguridad. Estas tres características tienen la misma importancia dentro del

procedimiento de diseño y, como son independientes entre sí y ninguna condiciona a la otra, es necesario que

siempre se analicen por separado.

Figura 8. Cuello de botella en intercambio vial de Av. Habich.

Fuente: Diario El Comercio.

• Se recomienda el análisis de otros escenarios en donde, por ejemplo, se implemente una red de semáforos

inteligentes en la zona urbana o se modifique la geometría de las vías colocando carriles exclusivos de giro a la

izquierda y derecha.

• Se recomienda utilizar la metodología del HCM para realizar el análisis operacional durante el proceso de diseño

de un intercambio.

• En cuanto a los criterios de diseño que carece la normativa peruana se recomienda hacer uso de los criterios que

AASHTO y Austroads proponen en sus respectivos manuales.

• Se recomienda la implementación de mayor infraestructura de transporte público. Es la medida más conveniente

y menos costosa a largo plazo.

RECOMENDACIONES

AGRADECIMIENTOS

Quisiera expresar mi sincero y profundo agradecimiento a la empresa PROIN – PROYECTOS E

INFRAESTRUCTURA DEL NORTE por su asesoría técnica y el apoyo económico brindado durante esta

investigación y después de ella para su divulgación. Sin su colaboración no hubiera sido posible.

Contacto: gromero@proin.com.pe