Fórmula de peso bruto de puentes federales

La fórmula federal de peso bruto para puentes , también conocida como fórmula B o fórmula federal para puentes , es una fórmula matemática utilizada en Estados Unidos por camioneros y funcionarios del Departamento de Transporte (DOT) para determinar el peso bruto máximo apropiado para un vehículo comercial (CMV) según el número y la separación de ejes . Esta fórmula forma parte de las regulaciones federales de peso y tamaño para el tráfico comercial interestatal (el tráfico intraestatal está sujeto a los límites estatales). La fórmula es necesaria para evitar que los vehículos pesados ​​dañen carreteras y puentes. Si bien los CMV suelen ser camiones con remolque o autobuses, la fórmula es de especial interés para los camioneros debido a las pesadas cargas que suelen transportar sus vehículos.

A principios del siglo XX, se establecieron límites de peso para proteger los caminos de tierra y grava de los daños causados ​​por las ruedas macizas de los camiones pesados. Con el tiempo, estos límites se centraron principalmente en el peso bruto (sin límites de longitud prescritos). En 1974, los puentes recibieron protección especial frente al aumento de los límites de peso de los camiones. El Congreso de los Estados Unidos promulgó la ley de fórmulas para puentes con el fin de limitar la relación peso-longitud de los camiones pesados ​​y proteger las carreteras y los puentes de los daños causados ​​por el peso concentrado de los camiones más cortos. Esta fórmula reduce efectivamente el límite de peso legal para los camiones más cortos, evitando así el deterioro prematuro de puentes e infraestructura vial .

El cumplimiento de la ley se verifica cuando los vehículos pasan por una estación de pesaje , generalmente ubicada en las fronteras estatales o en las afueras de las principales ciudades , donde se pesan y miden. La única excepción a la fórmula permite que un camión semirremolque estándar de cinco ejes alcance el peso bruto máximo legal. Esta excepción fue solicitada específicamente por la Asociación Estadounidense de Camioneros para permitir que los camiones cisterna alcancen el peso bruto máximo legal sin infringir la ley de la fórmula de pesaje.

Los primeros límites de peso para camiones fueron promulgados por cuatro estados en 1913, oscilando entre 18 000 libras (8200 kg) en Maine y 28 000 libras (13 000 kg) en Massachusetts . Estas leyes se aprobaron para proteger los caminos de tierra y grava de los daños causados ​​por las ruedas de acero y caucho macizo de los primeros camiones pesados. Para 1933, todos los estados contaban con algún tipo de regulación del peso de los camiones. La Ley Federal de Carreteras de 1956 instituyó la primera regulación federal del peso de los camiones (establecida en 73 280 libras o 33 240 kilogramos ) y autorizó la construcción del Sistema de Carreteras Interestatales . ^{[ 2 ]}  

A finales de la década de 1950, la Asociación Estadounidense de Funcionarios Estatales de Carreteras y Transporte (AASHTO) llevó a cabo una serie de extensas pruebas de campo en carreteras y puentes para determinar cómo el tráfico contribuía al deterioro de los materiales del pavimento . En 1964, la AASHTO recomendó al Congreso que se utilizara una tabla de fórmulas para puentes en lugar de un único límite de peso bruto para camiones. Las Enmiendas a la Ley Federal de Carreteras de 1974 establecieron la fórmula para puentes como ley, junto con el límite de peso bruto de 80 000 libras (36 000 kg) . Las aplicaciones actuales de la fórmula permiten hasta 7 ejes y 86 pies o más de longitud entre conjuntos de ejes, y una carga máxima de 105 500 libras. ^{[ 2 ]}  

La fórmula se promulgó como ley para limitar la relación peso-longitud de un vehículo automotor comercial (VMC). ^{[ 4 ]} La fórmula es necesaria para evitar que los ejes concentrados del camión sobrecarguen los pavimentos y los elementos de los puentes (lo que podría provocar el colapso de un puente ). ^{[ 5 ]} En forma simplificada, esto es análogo a una persona caminando sobre hielo delgado. Cuando está de pie, el peso de una persona se concentra en la planta de los pies, canalizando todo su peso hacia un área pequeña. Cuando está acostada, el peso de una persona se distribuye sobre un área mucho mayor. Esta diferencia en la distribución del peso permitiría a una persona cruzar un área de hielo mientras gatea que de otro modo colapsaría bajo su peso corporal cuando está de pie. Para que un camión con sobrepeso cumpla con la fórmula, se deben agregar más ejes, aumentar la distancia entre ejes o eliminar peso. ^{[ 1 ] [ 6 ]}

Mientras que la Administración Federal de Seguridad de Autotransportistas (FMCSA) regula la seguridad para la industria de camiones de EE . UU., ^{[ 7 ]} la Administración Federal de Carreteras (FHWA) supervisa la aplicación estatal de los límites federales de tamaño y peso de camiones establecidos por el Congreso para el Sistema de Ayuda Federal como se describe en 23 CFR 658 . Los límites de tamaño federales se aplican en todos los estados a la Red Nacional (NN), que es una red de autopistas interestatales , carreteras de EE . UU. y carreteras estatales . Siempre que el camión permanezca en la NN, en todos los estados y un camión no está sujeto a los límites de tamaño estatales. ^{[ 8 ]} De manera similar, los límites de peso federales y la Fórmula Federal de Puentes se aplican al Sistema Interestatal en todos los estados. Las regulaciones estatales de tamaño y peso de camiones se aplican a las rutas del Sistema de Ayuda Federal que no tienen límites federales.

El peso y el tamaño de los vehículos comerciales están restringidos por razones prácticas y de seguridad. Los vehículos comerciales están restringidos por el peso bruto (peso total del vehículo y la carga) y por el peso por eje (es decir, el peso soportado por cada neumático). Los límites de peso federales para vehículos comerciales son 80 000 libras (36 000 kg) para el peso bruto (a menos que la fórmula del puente dicte un límite inferior), 34 000 libras (15 000 kg) para un eje tándem y 20 000 libras (9 100 kg) para un eje simple. ^{[ 9 ]} Un eje tándem se define como dos o más ejes consecutivos cuyos centros están separados por más de 40 pulgadas (102 cm) pero no más de 96 pulgadas (244 cm) . ^{[ 10 ]} Los ejes separados por menos de 40 pulgadas (102 cm) se consideran un eje simple. ^{[ 11 ]}      

En efecto, la fórmula reduce el límite de peso legal para camiones más cortos con menos ejes (véase la tabla a continuación). Por ejemplo, un camión volquete de tres ejes de 25 pies (7,6 m) tendría un límite de peso bruto de 54 500 libras (24 700 kg) , en lugar de 80 000 libras (36 000 kg) , que es el límite de peso estándar para un tractor-remolque de cinco ejes de 63 pies (19,2 m) . ^{[ 1 ]} La regulación §658.17 de la FHWA establece: "El peso bruto vehicular máximo será de 80 000 libras (36 000 kg), excepto cuando la fórmula del puente dicte un peso bruto vehicular menor". ^{[ 9 ]}     

El colapso del puente sobre el río Misisipi de la Interestatal 35W en Minneapolis en agosto de 2007 reavivó el interés en el tema del peso de los camiones y su relación con la tensión en los puentes. ^{[ 12 ]} En noviembre de 2008, la Junta Nacional de Seguridad del Transporte determinó que hubo varias razones para el colapso del puente, incluyendo (pero no limitándose a): placas de refuerzo defectuosas , inspecciones inadecuadas y el peso adicional de la maquinaria pesada de construcción combinado con el peso del tráfico en hora punta. ^{[ 13 ]} El Estudio del Corredor Comercial I-35 informó que la Administración Federal de Carreteras (FHWA) expresó su preocupación por los puentes en el corredor I-35 debido a un aumento previsto del tráfico internacional de camiones desde Canadá y México , y la FHWA lo catalogó como de "alta prioridad" en 2005. ^{[ 14 ]}

Según estimaciones federales de 2007, el tráfico de camiones aumentó un 216 % desde 1970, poco antes de que el límite federal de peso bruto para camiones se incrementara en 30 000 libras (14 000 kg) . Este es también el período durante el cual se construyeron muchos de los puentes interestatales existentes. Las investigaciones muestran que el aumento del tráfico de camiones (y, por lo tanto, el aumento de la tensión) acorta la vida útil de los puentes. ^{[ 12 ]} Las estimaciones del Modelo Nacional de Costos de Pavimentos (NAPCOM) indican que un camión de 80 000 libras (36 000 kg) causa tanto daño a las carreteras como 750 automóviles de 3800 libras (1700 kg) . ^{[ 15 ]}   

Algunos puentes más pequeños tienen un límite de peso (o capacidad de carga bruta) indicado por una señal (de ahí la referencia a un "puente señalizado"). Esto es necesario cuando el límite de peso del puente es menor que el límite de peso bruto federal o estatal para camiones. ^{[ 16 ] [ 17 ]} Conducir un camión sobre un puente que es demasiado débil para soportarlo generalmente no resulta en un colapso inmediato. El puente puede desarrollar grietas, que con el tiempo pueden debilitarlo y causar su colapso. La mayoría de estas grietas se descubren durante las inspecciones obligatorias de puentes. La mayoría de los colapsos de puentes ocurren en áreas rurales, resultan en pocas lesiones o muertes y reciben relativamente poca atención de los medios. Si bien el número varía de un año a otro, hasta 150 puentes pueden colapsar en un año. Alrededor de 1500 puentes colapsaron entre 1966 y 2007, y la mayoría de ellos fueron resultado de la erosión del suelo alrededor de los soportes del puente. ^{[ 18 ] [ 19 ]} En 1987, el puente de Schoharie Creek se derrumbó en el norte del estado de Nueva York , debido a la erosión del suelo alrededor de los cimientos, lo que generó un renovado interés en el diseño de puentes y los procedimientos de inspección. ^{[ 20 ]}

En casos especiales que involucran camiones con un peso inusualmente excesivo (que requieren permisos especiales), no respetar el límite de peso de un puente puede tener consecuencias desastrosas. Quince días después del colapso del puente de Minneapolis, un camión pesado provocó el derrumbe de un pequeño puente en Oakville, Washington . ^{[ 21 ]}

Los vehículos comerciales deben pasar por estaciones de pesaje en las fronteras de la mayoría de los estados y algunas ciudades grandes. Estas estaciones de pesaje son administradas por los Departamentos de Transporte estatales (DOT), y la Administración Federal de Carreteras (FHWA) supervisa el cumplimiento de las normas de peso y tamaño de los vehículos comerciales. Las estaciones de pesaje verifican el peso bruto y el peso por eje de cada vehículo mediante básculas para camiones enterradas , y generalmente es donde se comprueba que un camión cumpla con la fórmula. ^{[ 22 ]}

El reglamento §658.17 de la FMCSA establece: ^{[ 9 ]}

• Ningún vehículo o combinación de vehículos podrá ser movido u operado en ninguna carretera interestatal cuando el peso bruto en dos o más ejes consecutivos exceda las limitaciones prescritas por la siguiente fórmula:

${\displaystyle W=500\left({\frac {LN}{N-1}}+12N+36\right)}$

• W = el peso máximo en libras que se puede transportar en un grupo de dos o más ejes, redondeado a las 500 libras (230 kg) más cercanas . 
• L = distancia en pies entre el centro de los ejes exteriores de dos o más ejes consecutivos.
• N = número de ejes que se están considerando.

Dos o más ejes consecutivos no pueden exceder el peso calculado por la fórmula del puente, incluso el peso bruto del camión. ^{[ 4 ]} Esto significa que el "grupo exterior" o ejes 1-5 que comprende todo el Peso Bruto Vehicular (PBV) del camión y todas las combinaciones interiores de ejes también deben cumplir con la fórmula del puente. El Estado no puede emitir menos de cuatro citaciones cuando un camión viola cada uno de los límites de peso federales en el Sistema Interestatal que son: 1) Eje simple, 2) Eje tándem, 3) Peso Bruto Vehicular (PBV), 4) Grupo interior. ^{[ 23 ] [ 1 ]}

Las sanciones por infringir los límites de peso varían entre los estados (las infracciones de peso según la fórmula del puente se tratan como infracciones de peso bruto), ya que los estados son responsables de la aplicación y el cobro de las multas. Algunos estados, como Connecticut , imponen multas en base a un porcentaje (por ejemplo, un 20 % de sobrepeso equivale a 10 dólares por cada 100 libras o 45 kilogramos ), lo que significa que los camiones más grandes pagan multas más altas. Por ejemplo, un camión con un límite bruto legal de 20 000 libras (9100 kg) que lo infrinja por 5000 libras (2300 kg) pagaría una multa de 500 dólares, mientras que un camión con un límite bruto legal de 60 000 libras (27 000 kg) que lo infrinja por 5000 libras pagaría una multa de 250 dólares. Otros estados, como Nueva York , imponen multas por libra (por ejemplo, 5000 libras de sobrepeso equivalen a una multa de 300 dólares). Otros estados, como Massachusetts , imponen un sistema de multas menos complejo, según el cual un vehículo que exceda los límites en menos de 10 000 libras (4500 kg) recibe una multa de 40 dólares por cada 1000 libras (450 kg) , mientras que una infracción que supere las 10 000 libras (4500 kg) conlleva una multa de 80 dólares por cada 1000 libras (450 kg) (por ejemplo, un exceso de 5000 libras o 2300 kilogramos equivale a una multa de 200 dólares). ^{[ 24 ]}         

Algunos estados exigen que los camiones con sobrepeso descarguen suficiente carga para cumplir con los límites. En Florida , cualquier vehículo que exceda los límites en más de 6000 libras (2700 kg) debe descargarse hasta que cumpla con los requisitos. Florida también incluye una tolerancia de báscula, que permite que las infracciones de menos del 10 % se perdonen y no se emitan multas. Florida también permite que se desplace una carga (por ejemplo, moviéndola de la parte delantera a la trasera del vehículo) para que este cumpla con los límites de peso por eje, sin penalización. ^{[ 25 ]} 

Existe una excepción a la fórmula: dos conjuntos consecutivos de ejes tándem pueden transportar 34 000 libras (15 000 kg) cada uno si la distancia total entre el primer y el último eje de estos tándems es de 36 pies (11 m) o más. Por ejemplo, un camión de cinco ejes puede transportar 34 000 libras tanto en los ejes tándem del tractor (2 y 3) como en los ejes tándem del remolque (4 y 5), siempre que los ejes 2 y 5 estén separados por al menos 36 pies (11 m) . ^{[ 1 ]}    

Esta excepción permite que la configuración estándar de semirremolque de 5 ejes alcance un peso bruto de hasta 80 000 libras (36 000 kg) (el límite legal) ^{[ 9 ]} sin infringir la ley de la fórmula del puente. Sin ella, la fórmula del puente permitiría un peso real de solo 66 000 libras (30 000 kg) a 67 500 libras (30 600 kg) en tándems espaciados a 36 pies (11 m) a 38 pies (11,6 m) de distancia; en comparación con 68 000 libras (31 000 kg) con la excepción. Esta excepción fue solicitada por la Asociación Estadounidense de Camioneros para que las empresas de transporte pudieran usar remolques de 40 pies (12,2 m) y pesar 80 000 libras (36 000 kg) . Era la única manera en que los operadores de camiones cisterna podían alcanzar las 80 000 libras sin agregar ejes a sus flotas de remolques ya en operación. ^{[ 26 ]}         

Un vehículo comercial puede exceder los límites de la fórmula del puente (o los límites de peso bruto y su peso por eje) hasta en 550 libras (249 kg) si está equipado con una unidad de potencia auxiliar (APU) o tecnología de reducción de ralentí . Esto se permite "para promover la reducción del consumo de combustible y las emisiones debidas al ralentí del motor". Para ser elegible, el operador del vehículo debe demostrar el peso de la APU mediante una certificación escrita o, mediante demostración o certificación, que la tecnología de reducción de ralentí funciona correctamente en todo momento. La certificación del peso de la APU debe estar disponible para los agentes del orden público si se determina que el vehículo infringe las leyes de peso aplicables. El peso adicional permitido no puede exceder las 550 libras o el peso certificado, el que sea menor. ^{[ 27 ]}  

La fórmula para puentes (también conocida como Fórmula B) se basa en investigaciones sobre puentes de un solo tramo y no considera los puentes de varios tramos. Los puentes de dos tramos podrían no estar completamente protegidos por la Fórmula B, dependiendo de la longitud del camión, la longitud del tramo y otros factores. ^{[ 28 ]} Los vehículos de menor distancia entre ejes (generalmente camiones especializados como camiones de basura y camiones cisterna) tienen dificultades para cumplir con la Fórmula B. ^{[ 29 ]}

En 1987, el Congreso de los Estados Unidos aprobó la Ley de Asistencia Uniforme para la Reubicación y el Transporte de Superficie , solicitando a la Junta de Investigación del Transporte (TRB) que realizara un estudio para desarrollar alternativas a la Fórmula B. El estudio recomendó varias que nunca se implementaron. Sugirió que la Fórmula B era demasiado estricta para camiones con longitudes de eje más cortas. Una de las fórmulas alternativas (más tarde conocida como la Fórmula de Puentes TTI HS-20) se desarrolló en conjunto con el Instituto de Transporte de Texas . La TTI HS-20 permitía que los camiones más cortos tuvieran límites de peso más altos que la Fórmula B. Para un camión de 3 ejes con una longitud de eje de 14 pies (4,3 m) , el límite de peso aumentó de 46 500 libras (21 100 kg) a 54 000 libras (24 000 kg) . ^{[ 29 ]} La TTI HS-20 tampoco abordó el problema de los puentes de múltiples tramos. ^{[ 28 ]}   

• ¹ Los valores calculados reflejan la política de la FHWA de redondear hacia abajo cuando las distancias caen exactamente entre incrementos de 6 pulgadas (15,24 cm) . ^{[ 30 ]} 
• ² Los valores calculados reflejan la política de la FHWA de redondear hacia abajo cuando los pesos caen exactamente entre incrementos de 500 libras (227 kg) . ^{[ 4 ]} 
• ³ Eje tándem por definición. ^{[ 11 ]}
• ⁴ Las distancias comprendidas entre 8 pies (2,44 m) y 8 pies 11 pulgadas (2,72 m) no se pueden redondear hacia abajo. ^{[ 30 ]}    
• ⁵ __ Límite máximo de peso legal basado en el número de ejes. Las longitudes de eje que superan estos límites no aumentan el peso máximo legal. ^{[ 11 ]}
• ⁶ __ Excepción a la fórmula: cuando los cuatro ejes considerados son dos ejes tándem separados por al menos 36 pies (10,97 m) , se permite un peso bruto de 68 000 libras (30 844 kg) . ^{[ 11 ]}  
• ^Las áreas en blanco superiores representan configuraciones poco realistas. [ ^{4 ]}

• Vehículo de combinación larga
• Dolly (tráiler)

• Calculadora de pesos de fórmulas de puente