Peraltes
Los problemas históricos de las alineaciones curvas
Durante siglos, los problemas de las alineaciones curvas no estuvieron ligados a los posibles deslizamientos de los carruajes. La velocidad era pequeña y los problemas eran otros. El temor al vuelco era la principal preocupación. En 1855 lo expresaba así Espinosa: “Cuando los animales de tiro marchan por una alineación curva, la acción oblicua que tienen que ejercer hace perder una parte de esfuerzo; y cuando el tiro del carruaje está compuesto de varios de aquellos, se estorban mutuamente para verificar la tracción de un modo conveniente. Estos efectos son tanto mayores cuanto más curvatura tiene el firme y más estrecho es el camino, habiendo en estos casos más exposición a volcar”. Para mejorar estas condiciones, el ingeniero propugnaba aumentar el ancho de los caminos en esas zonas y que los radios de las curvas fueran mayores de 25 o 30 m en las carreteras generales.
Mauricio Garrán, en 1862 (Tratado de la formación de los proyectos de carreteras), fue más explícito y diferenció entre los efectos de las curvas en los carruajes y en el trabajo de los animales de tiro. La curva afecta más a los vehículos con mayor longitud (galeras y diligencias). No obstante, en estos carruajes de cuatro ruedas se facilitaba el movimiento curvo haciendo independientes el par de ruedas delantero respecto al par trasero. “Las primeras se colocan sobre un eje que puede girar alrededor de una clavija maestra fija a la plataforma del carruaje, y por bajo de esta, pueden pasar las ruedas que al efecto se hacen de pequeño diámetro; las otras dos, de diámetro mucho mayor, tienen su eje fijo a la misma plataforma”.
Respecto al trabajo de los animales, Garrán lo describe claramente y le da un toque ingenieril al fenómeno: Cuando el tiro entra en una curva los esfuerzos de cada caballería “actúan oblicuamente a las otras, y por lo mismo se descompondrán en dos fuerzas, una que se empleará en efecto útil, y la otra perjudicial, porque exigirá que cada animal emplee un cierto esfuerzo en destruir esta acción que tiende a separarle continuamente de la dirección que en cada momento lleva, acción que será tanto más intensa cuanto mayor sea la curvatura de la curva y cuanta más longitud o más numeroso sea el tiro”. La conclusión era que debía exigirse un radio mínimo de 25 metros en las curvas que se diseñaran, y que si el radio de la curva alcanzaba los 50 m el efecto negativo para las caballerías era ya casi nulo.
Para entonces (1863) ya se habían publicado en la Revista de Obras Públicas algunos artículos sobre el problema que la fuerza centrífuga suponía para la circulación de trenes ferroviarios en tramos curvos. Aunque los radios de los trazados ferroviarios eran mayores que los de las carreteras, la velocidad también era mayor. Se planteó entonces la necesidad de elevar el raíl exterior para contrarrestar la fuerza centrífuga, es decir, de peraltar la vía.
En 1892, Pardo ya menciona a la fuerza centrífuga al tratar sobre curvas de carretera y describe perfectamente el peligro del vuelco de los carruajes y la desagradable sensación que sufren los viajeros: “El mayor inconveniente de las curvas es la exposición a vuelcos en los carruajes que marchan con mucha rapidez. La fuerza centrífuga que se desarrolla se aplica al centro de gravedad y en dirección del radio, esto es, transversalmente al movimiento: dicha fuerza, al componerse con el peso, da una resultante
oblicua que, si encuentra al firme fuera de la batalla, hace volcar al vehículo […] En los coches de cuatro ruedas, el centro de gravedad está próximo a la parte trasera, que es la más cargada; la fuerza centrífuga
la hace girar alrededor de la clavija maestra, y la caja tiende á colocarse de través, produciéndose movimientos bruscos que en las bajadas son a veces causa de accidentes. En cuanto dicha fuerza es de cierta entidad , las personas que ocupan los vehículos experimentan sensaciones desagradables, parecidas a las que resultarían de esfuerzos que se dirigieran a lanzarlas de sus asientos”. Como los ingenieros que le precedieron, propone que en las curvas exista un sobreancho de la calzada, y que los radios de las curvas no bajaran de los 50 m, salvo casos de terreno accidentado, en el que se podrían admitir radios de 30 m. Teniendo en cuenta la velocidad de circulación, no se consideró necesario adoptar otras medidas.
Los primeros peraltes en carreteras no tuvieron nada que ver con las curvas
Es curioso, pero los primeros peraltes que llegaron a las carreteras españolas nada tuvieron que ver con las curvas. Fueron los peraltes del miedo, en concreto del temor a caer despeñado por la ladera de una montaña. Las carreteras de los siglos XVIII y XIX evitaron en lo posible efectuar cualquier tipo de desmonte o de terraplén que llevara consigo el transporte de tierras. Esa fue, quizás, la primera premisa a la hora de establecer el trazado. Como consecuencia de ello, en las zonas montañosas abundaron los trazados a media ladera, en los que lo que se excavaba se utilizaba en la misma sección. Daba igual que hubiera que trazar numerosas curvas para adaptarse a la ladera, lo único importante era que la pendiente estuviera controlada (para facilitar el tiro animal) para lo cual se daban los rodeos que fuera necesario.
Circular por esas carreteras, en las que por un lado se tiene un desmonte pero por el otro un pequeño terraplén y el resto de la ladera, ofrecía la angustiosa sensación de peligro, que en la mayor parte de las ocasiones era real.
Para aumentar la seguridad, los ingenieros del siglo XIX propusieron peraltar la carretera hacia el interior de la montaña. En 1826, Francisco Xavier Barra (Memoria sobre la construcción del pavimento o firme de los caminos) fue, quizás, el primero en proponer esos peraltes del miedo: “En los caminos que se abren en las laderas de las montañas, en que por lo regular resulta un precipicio por uno de los lados, tanto más temible si el camino tiene pendiente, en tal caso aconsejan algunos ingenieros que el camino se construya de modo que su superficie forme un plano inclinado hacia la parte de la montaña”. El temor de los ingenieros era que las aguas, al circular por la carretera, destruyeran el firme. Barra proponía para el firme una sección curva, con protección en el lado del terraplén a base de losas y disponiendo en la parte interior los paseos otras losas, para que al circular el agua no dañara al firme, añadiendo cunetas anchas y profundas. Espinosa, en 1855, opinaba que ese peralte debería tener del 1% al 2%, e insistía en el diseño adecuado de la cuneta.
Y en esto, llegó el automóvil
Al comenzar el siglo XX, con el automóvil llegó la velocidad y un nuevo problema se añadió al peligro de vuelco al circular por una curva: el deslizamiento. La fuerza centrífuga es proporcional al cuadrado de la velocidad, de ahí su importancia cuando se produjo el aumento de esta última. Para contrarrestar esa fuerza, en curvas sin peralte, como eran todas entonces, solamente se oponía el coeficiente de rozamiento transversal, mediante la conocida fórmula aproximada siguiente, en la que V es la velocidad en km/h, Ut el rozamiento transversal movilizado y R, en metros, el radio de la curva.
Ni qué decir tiene que con los pequeños radios con los que habían sido construidas las carreteras durante el siglo XIX, el problema prometía ser importante.
Por una parte, era necesario que los radios de las curvas fueran lo más grandes que fuera posible. Ya en el primer Congreso internacional de la carretera, celebrado en París del 11 al 18 de octubre de 1908, se estableció que el radio de las curvas no debería bajar de 50 metros. Como novedad importante, en el mismo acuerdo se introdujeron las curvas de acuerdo (en este caso parabólicas), para evitar la brusquedad del paso de una alineación recta (sin fuerza centrífuga) a una curva. Se estaban sentando las bases para el diseño de carreteras en el siglo XX, el siglo del automóvil. También se añadió el críptico párrafo siguiente: “Los cambios de dirección podrán elevarse, pero sin exceso, para no crear dificultades a los vehículos ordinarios”.
El peralte en las curvas de las carreteras ordinarias había nacido. Produce un efecto que se suma al del rozamiento transversal. La siguiente figura está obtenida del del magnífico libro “Caminos”, de José Luis Escario, cuya primera edición data de 1943:
Ahora, también de manera aproximada, la fórmula que relaciona velocidad, rozamiento, radio y peralte se convierte en la siguiente:
A igualdad de otros factores, la velocidad a la que puede tomarse la curva, sin deslizar, aumenta cuanto mayor sea el peralte.
Ahora bien, como sucede en muchas ocasiones al diseñar algo relacionado con las carreteras, lo que es bueno para unos usuarios puede ser menos bueno, o incluso malo, para otros. Si pensamos solamente en un automóvil circulando a alta velocidad, lo idóneo sería disponer de un gran peralte, al estilo de los que tienen los autódromos o velódromos, que facilite poder tomar las curvas sin problema. Sin embargo, el conductor de un carro con tracción animal tendría muchos problemas para manejar a los animales de tiro y para evitar el vuelco hacia en interior de la curva. La Instrucción de 1939 lo definía así: “no conviene prácticamente hacer peraltes superiores al 12% si se tiene que admitir la tracción animal, por el peligro de vuelco de los carros con cargas voluminosas, que elevan mucho el centro de gravedad del vehículo”. Hay que tener en cuenta que en las carreteras españolas, en el año 1957, todavía convivían con los automóviles un millón de carros. En el mundillo de las carreteras siempre se ha tenido que buscar un equilibrio al tomar ciertas decisiones.
Año 1914: los primeros peraltes en carreteras: el 4%
La primera disposición que he encontrado en la que se establecen los peraltes a disponer en las curvas data del 31 de julio de 1914, y trataba sobre la reparación de carreteras. Se establecía un bombeo en recta del 2% a cada lado (el 4% en los paseos laterales), pero añadió que “en las curvas la sección transversal será una recta con inclinación de 4 por 100 hacia el interior de la curva, tanto para el firme como para los paseos, con un espesor de 22 centímetros en el borde inferior y 27 en el exterior, y por consiguiente con el fondo de la caja inclinada”. De inmediato surgió el problema de lo que se denomina «transición del peralte», es decir, la manera de pasar sin brusquedad de un tramo con bombeo lateral a uno peraltado. En 1914 no se anduvieron con detalles, e indicaron simplemente que se las apañara el ingeniero: “La unión entre ambas secciones se efectuará en la longitud y con las superficies más convenientes para evitar molestias al tránsito”. Ahí queda eso.
El Circuito Nacional de Firmes Especiales, pionero como siempre
El Real Decreto-Ley de 9 de febrero de 1926 creó el denominado Circuito Nacional de Firmes Especiales, que fue el primer gran plan español de adecuación de las carreteras para los vehículos automóviles, con el objetivo añadido de fomentar el naciente turismo. El plan no se limitó a afirmar las carreteras con tratamientos asfálticos, sino que se suprimieron los pasos a nivel con el ferrocarril y se mejoraron las travesías, las curvas y las rasantes. Se trataba de crear una red de carreteras moderna y lo cierto es que se consiguió, pues la calidad de la red de carreteras de España se pudo comparar con las mejores redes europeas de la época. Entre las actuaciones de las carreteras incluidas en el Circuito figuró el establecimiento de peraltes en las curvas, y bien que presumió de ello en la Memoria de 1931, como se muestra en las fotografías que siguen.
A partir de entonces, todas las nuevas carreteras incorporaron peraltes, y también se adecuaron muchas carreteras construidas anteriormente. En las carreteras españolas seguían circulando cientos de miles de carros de tracción animal, pero estaba claro que el parque de automóviles crecía con fuerza y exigía cambios.
El desarrollo teórico y la regulación detallada de los peraltes: la Instrucción de 1939
Se puede decir que la primera Instrucción de carreteras española, la de 1939, tuvo tanto afán didáctico como normativo. Para tratar sobre el peralte de las curvas desarrolló las variables que intervienen paso a paso, con detalles y explicaciones propios de un libro de texto. En la parte normativa, estableció los radios mínimos de las curvas y la velocidad base para cada tipo de carretera. Fijó el coeficiente de rozamiento, y en función de esa “velocidad base” (60 km/h en las carreteras nacionales, 50 km/h en las comarcales y 40 km/h en las locales) y del radio de la curva, estableció el peralte que debía proyectarse. Nunca se debía sobrepasar el 12%, como ya se ha citado anteriormente. Además, la Instrucción describió (ahora sí) la forma de desvanecer los peraltes e introdujo el necesario sobreancho en las curvas, también con todo detalle y justificación.
Los peraltes en las Normas de Trazado posteriores a la de 1939. Tendencia a la baja.
En 1964 se aprobó una nueva Norma 3.1-IC, sobre características geométricas (Trazado). Como novedad, redujo al 10% el peralte máximo en las curvas y publicó los valores de los coeficientes de rozamiento transversal (en función de la velocidad) que no debían rebasarse.
Ahora se complicaba la resolución de la fórmula aproximada que vincula todas las variables que aparecen en la circulación por una curva, al depender el coeficiente de rozamiento que debía adoptarse en los cálculos también de la velocidad:
La Norma lo dio resuelto, y estableció también los radios mínimos que habría que disponer en el futuro, en función de la velocidad específica. Finalmente, introdujo una novedad: la limitación de la línea de máxima pendiente en las curvas que coinciden con una rasante inclinada.
En 1976 se aprobó la Norma complementaria de la 3.1-IC, dedicada al trazado de autopistas. En esas vías de alta capacidad, el peralte máximo propuesto descendió al 7%. En 1999, una nueva modificación de la Norma de Trazado distinguió entre autopistas, autovías y carreteras C-100 y el resto de carreteras. El peralte máximo siguió descendiendo en general, ahora hasta el 8%, (aumentando, eso sí, en el caso de autopistas), y se actualizaron los valores del coeficiente de rozamiento que no debía superarse en función de la velocidad (estos valores se han mantenido hasta el día de hoy). Al igual que la Norma de 1964, ofreció una tabla que establecía el radio mínimo y el peralte a disponer en función de la velocidad.
La Norma de Trazado de 2016
La última modificación de la Norma de Trazado data de 2016. Actualmente, el peralte máximo que se tolera en el proyecto de una carretera española es del 8%. La siguiente tabla muestra los valores que debe adoptar el peralte en función del radio y del tipo de carretera de que se trate, según la Norma vigente:
