Diseño territorial de la ruta vial que conecta Cali con buga
Diseño territorial de la ruta vial
que conecta Cali con buga
El presente informe tiene como objetivo desarrollar el
diseño geométrico de un corredor vial, considerando criterios técnicos
establecidos en el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras del INVIAS (2008).
El diseño se basa en el análisis de la topografía del
terreno, el trazado de la línea de ceros, la aplicación del método de Bruce y
la posterior definición del alineamiento en planta, garantizando condiciones de
seguridad, comodidad y eficiencia en la operación del tránsito.
Localización y características del terreno
El proyecto corresponde al diseño geométrico de un corredor
vial que conecta las ciudades de Cali y Buga, dos de los principales centros
urbanos del Valle del Cauca, cuya interconexión resulta fundamental para el
desarrollo económico, logístico y social de la región. Este corredor representa
una vía estratégica para el transporte de mercancías, especialmente dentro del
suroccidente colombiano, así como para la movilidad de pasajeros.
El trazado se desarrolla en un entorno geográfico
predominantemente plano con variaciones suaves, característico del valle
geográfico del río Cauca. Estas zonas presentan pendientes moderadas, cambios
graduales de elevación y una importante presencia de redes de drenaje, lo que
influye en el diseño geométrico de la vía, permitiendo condiciones más
favorables en comparación con zonas montañosas, pero exigiendo un adecuado
manejo hidráulico y de estabilidad del terreno.
Desde el punto de vista geotécnico, se pueden encontrar
suelos heterogéneos, con presencia de materiales residuales y coluviales,
susceptibles a procesos de inestabilidad como deslizamientos y movimientos en
masa, especialmente en temporadas de alta precipitación. Estas condiciones son
propias de zonas montañosas, donde las pendientes pronunciadas y la saturación
del suelo incrementan el riesgo geotécnico. Por esta razón, el trazado debe
considerar criterios de estabilidad de taludes, control de erosión y un
adecuado sistema de drenaje superficial y subterráneo, garantizando la
seguridad y durabilidad de la infraestructura.
De acuerdo con los criterios establecidos en el Manual de
Diseño Geométrico de Carreteras – INVIAS (2018), el corredor vial se clasifica
como una carretera secundaria de tipo montañoso, considerando su función dentro
de la red vial, las condiciones del terreno y el nivel de tránsito esperado.
Este tipo de vía se caracteriza por conectar centros poblados intermedios en
zonas de topografía compleja, facilitando la movilidad regional, aunque con
menores volúmenes de tránsito en comparación con una vía primaria.
Adicionalmente, se establece el uso de un pavimento
asfáltico, el cual resulta adecuado para este tipo de infraestructura,
especialmente en zonas montañosas, debido a su buen desempeño frente a las
condiciones de tránsito previstas, su adecuada capacidad estructural y su
flexibilidad para adaptarse a deformaciones del terreno. Asimismo, presenta un
comportamiento favorable ante variaciones climáticas y facilita las labores de
mantenimiento, lo cual contribuye a garantizar la durabilidad y funcionalidad del
corredor vial.
En este contexto, la clasificación adoptada es coherente con
las características del proyecto y permite definir parámetros de diseño
adecuados, como la velocidad de diseño de 70 km/h, garantizando un equilibrio
entre seguridad, funcionalidad y adaptación al terreno.
Elección de la categoría de la vía
El diseño geométrico inicia con la definición del tipo de
carretera y la velocidad de diseño, en función de la clasificación funcional y
las condiciones de tránsito del corredor. De acuerdo con el Manual de Diseño
Geométrico de Carreteras INVIAS (2018), la vía se clasifica como carretera
secundaria, por lo cual se adopta una velocidad de diseño de 70 km/h, adecuada
para este tipo de infraestructura y acorde con los parámetros normativos.
Esta velocidad se justifica por un nivel de tránsito medio,
compuesto principalmente por vehículos livianos, lo que permite garantizar
condiciones seguras y un flujo vehicular uniforme. El trazado continúa con la
definición de la línea de ceros, que sirve como base para el recorrido
preliminar. A partir de esta, se determinan las pendientes longitudinales
considerando la topografía, ajustando progresivamente el alineamiento hasta
lograr un equilibrio entre seguridad, funcionalidad y adaptación al terreno.
Línea de ceros
Para la definición preliminar del trazado se empleó el
método de la línea de ceros, el cual permite identificar un corredor adecuado
siguiendo las curvas de nivel del terreno. Este procedimiento facilita el
control de las pendientes longitudinales, evitando valores excesivos y
permitiendo una mejor adaptación del diseño a las condiciones topográficas
existentes. A partir de esta línea guía, se establece un recorrido inicial que
sirve como base para el desarrollo posterior del alineamiento del proyecto
Para la definición del trazado óptimo se utilizó el método
de la línea de ceros, mediante el cual se obtuvo un alineamiento preliminar
ajustado a las condiciones del terreno. Este método permitió seguir de manera
eficiente la topografía natural, minimizando movimientos de tierra y evitando
zonas de alta inestabilidad.
Durante el proceso se identificaron pendientes
longitudinales que oscilan entre el 2% y el 6%, valores acordes con las
condiciones de una vía en terreno montañoso. Estas variaciones reflejan la
complejidad del relieve y hacen necesario un diseño cuidadoso que garantice
condiciones adecuadas de seguridad, drenaje y operación vehicular.
Con el fin de optimizar el procedimiento, se empleó la
rutina Rasante_v1.lsp, la cual permitió automatizar parte del proceso de
trazado del alineamiento. Esta herramienta facilita la generación de la rasante
a partir de parámetros previamente definidos, reduciendo tiempos de cálculo y
posibles errores manuales.
Para su implementación, se utilizaron como datos de entrada
la pendiente de diseño y la distancia entre curvas de nivel, la cual en este
caso fue de 5 metros, correspondiente a la equidistancia del modelo
topográfico. Esto permitió obtener un trazado más preciso y acorde con las
condiciones reales del terreno, optimizando la adaptación del diseño a la
topografía existente.
Método de Bruce
Una vez definida la línea de ceros, se procedió a la
aplicación del método de Bruce, con el fin de optimizar el perfil longitudinal
del trazado y mejorar la distribución de las pendientes a lo largo del corredor
vial. Este método resulta especialmente útil en terrenos montañosos, donde es
común encontrar variaciones bruscas de pendiente que pueden afectar la
seguridad y la operación del tránsito. En este sentido, el método de Bruce
permite identificar aquellos tramos críticos en los que las pendientes superan
los valores recomendados o presentan cambios abruptos, para posteriormente
realizar un proceso de corrección. El procedimiento se basa en el análisis de
las distancias y los desniveles entre puntos consecutivos del trazado, lo que
permite evaluar el comportamiento del perfil longitudinal. A partir de esta
información, se redistribuyen los excesos de pendiente mediante un ajuste
progresivo, logrando un equilibrio más uniforme en todo el recorrido
La tabla presenta los valores obtenidos para los recorridos
de ida y regreso del trazado, así como su valor promedio. Se observa una
diferencia entre ambos sentidos, lo cual refleja la variabilidad en las
condiciones del terreno a lo largo del corredor. El valor promedio obtenido
permite representar de manera más equilibrada el comportamiento general del
perfil, sirviendo como referencia para el análisis y la evaluación del diseño
geométrico de la vía
En conclusión, el método de Bruce permite adaptar el trazado
a las condiciones del terreno de manera más eficiente, cumpliendo con los
criterios técnicos establecidos y optimizando el diseño geométrico del corredor
vial.
Linea de Proyecto
Una vez verificada y aprobada la línea de ceros, se dio
inicio a la elaboración del trazado definitivo del corredor vial. Este proceso
se fundamentó en tomar como base la línea de ceros previamente ajustada, a
partir de la cual se desarrolló un análisis más detallado orientado a la
optimización geométrica del alineamiento.
Durante esta etapa, se buscó definir un trazado más preciso,
continuo y funcional, adaptado a las condiciones del terreno montañoso y a los
requerimientos de diseño. El objetivo principal fue garantizar que el
alineamiento final cumpliera con los criterios técnicos y normativos
establecidos, asegurando condiciones adecuadas de seguridad, comodidad y
eficiencia en la operación del tránsito.
Durante esta fase, se llevó a cabo un análisis minucioso de
cada uno de los tramos que conforman el corredor, buscando perfeccionar su
geometría mediante la corrección de irregularidades y la mejora en la conexión
entre segmentos. Se priorizó la generación de transiciones progresivas y
armónicas, evitando la presencia de cambios abruptos en la dirección que
pudieran afectar la seguridad y comodidad de los usuarios. Asimismo, se procuró
que el recorrido presentara una continuidad adecuada, facilitando una circulación
más fluida y reduciendo posibles riesgos asociados a la conducción.
Adicionalmente, en el desarrollo del trazado se tuvieron en
cuenta factores como la topografía del terreno, las condiciones del entorno y
los parámetros de diseño vial, con el fin de lograr un equilibrio entre
funcionalidad, seguridad y viabilidad técnica. De esta manera, el alineamiento
resultante no solo responde a criterios geométricos óptimos, sino que también
contribuye a una mejor experiencia de desplazamiento a lo largo del corredor.
El diseño geométrico planimétrico consiste en
definir el trazado horizontal de la vía, mediante la combinación de
alineamientos rectos y diferentes tipos de curvas, con el fin de garantizar un
recorrido seguro, cómodo y acorde con las condiciones del terreno.
Fig 8. curvas simples, curvas compuestas y/o espirales
Distancia de parada
Este criterio constituye un elemento fundamental en el
diseño geométrico de carreteras, ya que garantiza que la vía cumpla con los
requerimientos de seguridad y operación establecidos por la normativa. De esta
manera, se asegura que el conductor disponga del tiempo y la distancia
necesarios para percibir un obstáculo, tomar una decisión y ejecutar la
maniobra de frenado de acuerdo con la velocidad de circulación del tramo.
Con base en lo establecido en la Tabla 3.4 del Manual de Diseño Geométrico del INVIAS, se calcularon las distancias de visibilidad de parada para aquellos sectores con pendientes menores al 3 %, los cuales son clasificados como tramos en terreno plano. Este análisis permite verificar que las condiciones de visibilidad a lo largo del corredor sean adecuadas para una operación segura de la vía.
Velocidades Específicas de la Curva
Se estableció una velocidad de diseño de 70 km/h,
considerada adecuada de acuerdo con las condiciones geométricas del trazado, la
clasificación de la vía como secundaria y las características del terreno
montañoso. Esta elección permite mantener un equilibrio entre la seguridad, la
funcionalidad de la vía y su correcta adaptación a las limitaciones del
entorno.
No obstante, durante la etapa de modelación en Civil 3D se
empleó una velocidad de referencia de 90 km/h, correspondiente al valor máximo
permitido por la normativa vigente. Esto se realizó con el fin de evaluar
condiciones más exigentes en el diseño geométrico, especialmente en la
definición de curvas horizontales, garantizando que el trazado cumpla con
criterios de seguridad incluso bajo escenarios más críticos.
a tabla No.4 se fundamenta en los lineamientos del Manual de
Carreteras – INVIAS (2008), el cual establece la importancia de seleccionar
adecuadamente la velocidad de diseño de la vía. Según este documento,
aproximadamente el 30% de los accidentes en carreteras de gran longitud se
presentan en tramos curvos, lo que resalta la necesidad de un diseño cuidadoso
en estos sectores.
Diseño de velocidades específicas
Una vez consolidado el diseño del corredor vial, se inició
el análisis de las condiciones de velocidad a lo largo de la vía.
Verificación
de Radios (Cumple / No cumple)
En este caso, se realizó el ajuste de los radios de
curvatura de tal manera que fueran superiores al valor mínimo establecido de
110 m, correspondiente al radio mínimo de diseño para las condiciones del
proyecto. Este proceso permitió garantizar el cumplimiento de los criterios
geométricos exigidos por la normativa.
Durante el desarrollo del trazado, se identificaron algunos
tramos que no cumplían con este requisito, por lo que se efectuaron las
correcciones necesarias en el alineamiento horizontal, logrando así que todos
los radios finales cumplieran con el valor mínimo establecido, mejorando las
condiciones de seguridad y operación de la vía.
En esta fase del proyecto se obtienen los datos del
alineamiento mediante la herramienta “Alignment Layout Tools” de Civil
3D, utilizando la opción "Alignment Grid View", que
permite visualizar y gestionar la información geométrica del trazado.
Esta herramienta permite consultar y recopilar toda la
información geométrica asociada al eje vial, como las longitudes de los tramos,
los radios de las curvas, los ángulos de deflexión, entre otros parámetros. A
partir de la obtención de estos datos, se puede dar inicio a un análisis más
detallado del trazado, el cual constituye la base fundamental para el
desarrollo de los cálculos posteriores relacionados con el diseño geométrico en
planta.
Para el análisis de las velocidades de operación, se extrajo
desde Civil 3D una base de datos en formato Excel que incluía información
detallada como longitudes de curvas, tramos en tangente, ángulos de deflexión y
distancias entre elementos geométricos. A partir de estos datos, se procedió a
la segmentación del corredor en tramos homogéneos, diferenciando sectores
rectos y curvos, con el propósito de evaluar el comportamiento de la velocidad
a lo largo del eje vial.
Resultados obtenidos
Con base en el análisis de los radios de curvatura
obtenidos, se realizaron ajustes con el fin de que la mayoría de las curvas
presentaran valores superiores al radio mínimo exigido, lo cual contribuye a
garantizar condiciones óptimas de seguridad en la circulación. En ciertos
sectores puntuales, los radios resultan considerablemente mayores, lo que
favorece una conducción más estable y confortable para los usuarios.
Se emplea la tabla 3 para determinar la distancia de
visibilidad de parada, a partir de la cual se establecen los valores
requeridos para asegurar que un vehículo pueda detenerse de forma segura ante
cualquier obstáculo presente en la vía. Estos resultados se contrastan con las
condiciones reales del trazado, teniendo en cuenta la velocidad de diseño y las
pendientes longitudinales.
A continuación, se presenta la tabla correspondiente a la
verificación de la distancia de visibilidad de adelantamiento, en
la cual se evalúa si los diferentes tramos del trazado cumplen con los
requerimientos establecidos por la normativa vigente. Este análisis permite
identificar los sectores donde es posible realizar maniobras de sobrepaso de
manera segura, en función de la velocidad de diseño y las condiciones
geométricas de la vía.
Se observa que en determinados tramos del corredor no se
cumple con la distancia mínima de visibilidad de adelantamiento, lo cual indica
que la geometría de la vía no ofrece las condiciones adecuadas para realizar
maniobras de sobrepaso de manera segura. Esta situación se presenta debido a
limitaciones en la línea de visión del conductor, asociadas principalmente a la
presencia de curvas horizontales, pendientes longitudinales pronunciadas o a la
combinación de ambas, características propias de un terreno montañoso, que
reducen significativamente el campo visual disponible.
Como consecuencia, se hace necesario implementar medidas de
regulación del tránsito mediante señalización horizontal y vertical. Entre
estas se incluyen la demarcación de líneas continuas que prohíben el
adelantamiento, así como la instalación de señales reglamentarias que
restrinjan este tipo de maniobras en los tramos críticos. De igual forma, se
recomienda complementar con señalización preventiva que advierta sobre la
necesidad de reducir la velocidad, especialmente en sectores donde las
condiciones geométricas incrementan la distancia de frenado.
Estas acciones permiten mitigar los riesgos asociados a la
limitada visibilidad, contribuyendo a mejorar la seguridad vial y a reducir la
probabilidad de conflictos entre vehículos durante la operación del corredor.
Diseño de peralte
El diseño del peralte se realizó con el objetivo de
garantizar la estabilidad de los vehículos durante su paso por curvas
horizontales, contrarrestando el efecto de la fuerza centrífuga y mejorando las
condiciones de seguridad y confort en la vía.
Para ello, se adoptaron valores de peralte acordes con las
condiciones del terreno y la velocidad de diseño establecida, evitando valores
excesivos que puedan generar incomodidad en la conducción o afectar el drenaje
superficial de la calzada.
En este sentido, se consideró que en curvas de mayor radio
el peralte requerido es menor, mientras que en curvas más cerradas se
incrementa progresivamente, con el fin de compensar adecuadamente las fuerzas
que actúan sobre los vehículos en movimiento.
Se observa que en algunos tramos el valor de peralte
no se encuentra definido, lo cual se debe a que las curvas presentan radios
muy amplios, cercanos a condiciones de alineamiento recto. En estos casos, la
influencia de la fuerza centrífuga es mínima, por lo que no se requiere un
peralte adicional para garantizar la estabilidad de los vehículos.
En consecuencia, se mantiene el bombeo normal de la vía, al
considerarse suficiente para garantizar un adecuado drenaje superficial y
condiciones seguras de circulación. Esta configuración permite la evacuación
eficiente del agua hacia los costados de la calzada, evitando la acumulación
sobre la superficie de rodadura y contribuyendo a la estabilidad y durabilidad
del pavimento.
El diseño geométrico del corredor vial permitió establecer un trazado que se adapta adecuadamente a las condiciones topográficas del terreno, caracterizado por un relieve montañoso y variaciones significativas de pendiente, lo cual implicó un manejo cuidadoso de los parámetros geométricos para garantizar la funcionalidad de la vía.
La selección de una velocidad de diseño de 70 km/h resulta apropiada para la clasificación de la vía como carretera secundaria y para las condiciones del entorno, permitiendo mantener un equilibrio entre seguridad, eficiencia y cumplimiento de la normativa vigente.
La implementación de la línea de ceros facilitó la definición de un alineamiento preliminar ajustado a la topografía natural, mientras que la aplicación del método de Bruce contribuyó a optimizar la distribución de las pendientes, logrando un perfil longitudinal más uniforme, estable y funcional.
En cuanto a las condiciones de visibilidad, se identificaron tramos donde no se cumplen completamente los requisitos para el adelantamiento, evidenciando la influencia de la geometría del trazado en zonas montañosas. Por esta razón, se hace necesario implementar medidas de control mediante señalización horizontal y vertical, así como restricciones de sobrepaso en los sectores críticos, con el fin de garantizar la seguridad vial.
Finalmente, el cumplimiento de los parámetros geométricos, como radios mínimos, pendientes y condiciones de drenaje, permite concluir que el diseño propuesto es viable desde el punto de vista técnico, asegurando condiciones adecuadas de operación, seguridad y durabilidad de la infraestructura.
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