Sistemas modernos de detención de camiones sin frenos

*Por el Ing. Greg Speier, especialista de Seguridad Vial (gspeier@yahoo.com) y el Ing. de tránsito Carlos Llanos. Santiago, Chile.

El reto
Muchas carreteras en las Américas deben atravesar un terreno montañoso que requiere que los conductores desciendan por vías con pendientes prolongadas y severas que a menudo resultan en el sobrecalentamiento de los sistemas de frenos del camión y la pérdida de su capacidad de frenado. Los camiones y autobuses “fuera de control” a menudo no podrán maniobrar con seguridad en las curvas subsiguientes y los resultados son trágicos.

Soluciones tradicionales
El enfoque tradicional de este problema es la construcción de rampas de escape de emergencia de camiones que emplean lechos de frenado pavimentados con una superficie de arena, grava de río o grava triturada. Se desaconsejan otros sistemas tradicionales tales como montículos o pilas de arena y rampas gravitacionales, ya que presentan problemas operativos y de seguridad.

Para la solución del lecho de detención, se construye un ramal separado de la carretera principal, normalmente en un ángulo de 5%. El lecho de frenado se encuentra al final del ramal donde se coloca una superficie de canto rodado, arena o grava triturada que varía en profundidad de 0,5 mínima pudiendo llegar 1,5 metros dependiendo del tipo de material a utilizar. La longitud del lecho propio variará dependiendo de su pendiente, el material utilizado y la velocidad probable de entrada de un vehículo fuera de control. El diseño de estos lechos se describe en “Una política sobre diseño geométrico de autopistas y calles” de AASHTO. La fórmula fundamental para determinar la longitud de un lecho de frenado es:

L = V2 / (254 (R + G)) donde:
L = Distancia del lecho de frenado en metros.
V = Velocidad de entrada en km / h.
G = Grado porcentual del lecho dividido por 100.
R = Resistencia a la rodadura del material de la superficie.

Las longitudes típicas de un lecho son de 400 metros para grava triturada, 300 metros para arena y 180 metros para canto rodado de tamaño uniforme. Si bien estas camas de detención son generalmente efectivas, tienen serias limitaciones. Primero, existe el problema de retirar el vehículo detenido del lecho, ya que se encontrará incrustado hasta sus ejes en grava lo que requiere camiones de remolque de alta capacidad. A menudo, el camión tendrá que ser descargado para recuperarlo. La superficie de grava o arena requiere un mantenimiento periódico para evitar que se compacte automáticamente. La superficie debe ser nivelada después de cada uso. La grava puede ser desplazada hacia la carretera. La escorrentía de agua lluvia puede contaminar la grava con finos anegando su buen funcionar. En resumen, los lechos de arena o grava son elementos de alto mantenimiento y no funcionarán si no se mantienen.

Una solución moderna: el sistema de detención de camiones
El Sistema de Detención de Camiones (TAS por sus siglas en inglés Truck Arrestor System), consiste en una serie de redes de contención de vehículos que se montan en barreras de hormigón a cada lado de la rampa. Cuando un vehículo fuera de control ingresa a la rampa, se encontrarán secuencialmente con redes de contención. La primera red de la serie está diseñada para detener automóviles fuera de control. Los camiones y autobuses grandes pueden requerir siete o más redes.
Cada red de frenado de vehículo incluye una malla de cable de acero unida en cada extremo a un absorbedor de energía. Las mallas se mantienen a través de la rampa de escape en posición vertical mediante dispositivos de tracción. Las redes de frenado están ancladas en la barrera de hormigón. Cada absorbedor de energía está compuesto por una cámara de acero inoxidable y una cinta de acero galvanizado encerrada y de longitud variable. Cuando se impacta cada red, ésta jala la cinta de acero arrancándola de los absorbedores de energía obligando que las cintas traviesen por cinco pernos de soporte desfasados obligando su deformación. Es esta fuerza de flexión de las cintas de acero lo que absorbe la energía del vehículo y lo frena. Las cintas de acero deben ser reemplazadas después de cada uso.

Comparación del TAS y un sistema típico de grava triturada, ambos con una rebaja del 6%

Las figuras comparan conceptualmente la longitud y el ancho de un TAS y un lecho de detención de grava triturada. Si bien la arena y la grava del lecho del río son más efectivas, generalmente son mucho más caras.

Ventajas del TAS para rampas de escape de camiones
Desaceleración segura y controlada de vehículos: El sistema Dragnet puede detener con seguridad vehículos de todos los tamaños, desde automóviles compactos de 900 kg, hasta camiones de 50,000 kg. La desaceleración de los ocupantes en descenso está dentro de los estándares aceptados de la FHWA. Hay un mínimo de desplazamiento de las cargas de los camiones.
Flexibilidad del sistema: Las redes pueden diseñarse para cualquier velocidad o cualquier peso del vehículo dentro de un rango de tasas de desaceleración conjunta. Esto permite al diseñador una mayor libertad en el establecimiento de variables de diseño para ajustar las longitudes de la rampa. El Sistema TAS puede ser utilizado en pendientes positivas o negativas.
Alternativa económica: El TAS puede proporcionar ahorros sustanciales a partir del costo de los diseños típicos de lecho de grava o arena al minimizar la cantidad de construcción y relleno que normalmente se requiere. Las rampas pueden ser más cortas con el TAS y no requieren pista de servicio o anclajes adyacentes para el retiro del vehículo.
Facilidad de mantenimiento: Las superficies de las rampas pueden ser pavimentados para que el rendimiento de la rampa no se vea afectado por las condiciones climáticas severas. No hay necesidad de cambiar y reacomodar la grava después de cada uso. Los componentes del sistema TAS solo requieren un mantenimiento periódico mínimo.
Facilidad de reparación: Después de un impacto, el sistema Dragnet se repara fácilmente, a menudo requiere solo el reemplazo del carrete de cinta utilizado en los frenadores. Los tiempos de reparación son generalmente de menos de una hora / red y pueden ser realizados por equipos locales sin herramientas especiales.
Ensayado y probado: Esta tecnología fue desarrollada y utilizada originalmente por la Armada para detener aviones a bordo de portaaviones. Desde entonces, ha sido adaptado y ensayado bajo los estándares FHWA para una variedad de aplicaciones y cumple con los criterios de diseño NCHRP 350.
Ingeniería mínima: Las especificaciones y planos actualmente disponibles pueden modificarse fácilmente para adaptarse a cualquier sitio en particular. El sistema se adapta fácilmente a los criterios de diseño variables, como la velocidad y la masa del vehículo de diseño, las diferentes situaciones geométricas y las pendientes del lugar.