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An�lisis de reducci�n de gases contaminantes atmosf�ricos mediante la optimizaci�n de la red de transporte p�blico de autobuses en la ciudad de Riobamba

 

Analysis of the reduction of atmospheric polluting gases by optimizing the public bus transport network in the city of Riobamba

 

An�lise da redu��o de gases poluentes atmosf�ricos por meio da otimiza��o da rede de transporte coletivo de �nibus na cidade de Riobamba

 

 

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Correspondencia: otto.balseca@espoch.edu.ec

Ciencias t�cnicas y aplicadas

Art�culos de investigaci�n

 

*Recibido: 16 de marzo de 2021 *Aceptado: 22 de abril de 2021 * Publicado: 05 de mayo de 2021

 

                               I.            Magister en Sistemas de Transporte de Petr�leo y Derivados, Ingeniero Mec�nico, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.�

                            II.            Especialista en Computaci�n Aplicada al Ejercicio Docente, Master en Ciencias, Ingeniero Mec�nico, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.�

                         III.            Investigador Independiente, Ecuador.

                         IV.            Investigador Independiente, Ecuador. �

Resumen

La presente investigaci�n tuvo como objetivo desarrollar una propuesta de reducci�n de gases contaminantes atmosf�ricos, mediante la optimizaci�n de la red de transporte p�blico de autobuses de Riobamba mejorado el �mbito de movilidad urbana en la ciudad a trav�s de la aplicaci�n de ingeniera de operaciones; para la cual se identific� los problemas de las rutas de transporte p�blico de autobuses de la urbe y eval�o la cantidad de gases contaminantes emitidos al ambiente; se realiz� la implementaci�n de una nueva distribuci�n de rutas en el transporte urbano para una �ptima movilizaci�n mediante el software ArcGIS 10.4.1 y su complemento especializado en ruteo vehicular �Network Analyst�. Se contemplo los datos previos y reales de la investigaci�n otorgado por el municipio de Riobamba sobre las rutas actuales del transporte p�blico, y las rutas propuestas por el GADR en el Plan de Movilidad del 2019. Se realizo un total de 16 procesos iterativos obteniendo la soluci�n con mayores beneficios, se calcul� la contaminaci�n ambiental en toneladas anuales para el transporte existentes. Se ejecut� un an�lisis comparativo entre las contaminaciones anuales de las rutas actuales, las rutas propuestas por el GADR y las rutas propuestas en la presente investigaci�n, resultando una reducci�n del 13% de contaminaci�n ambiental en comparaci�n con la contaminaci�n actual de los buses con un total de 1.595,76 toneladas anuales reducidas.

Palabras claves: Ingenier�a de Operaciones; Ruteo Vehicular; ArcGIS (software); Network Analyst (software); M�todo Dijkstra; Contaminantes de Autobuses; Factores de Emisi�n; Reducci�n de Contaminaci�n.

 

Abstract

The aim of this research was to develop a proposal for the reduction of atmospheric pollutant gases by optimizing the public bus transportation network of Riobamba to improve urban mobility in the city through the application of operations engineering; for which we identified the problems of public bus transportation routes in the city and evaluated amount of pollutant gases emitted into environment; we implemented a new distribution of routes in urban transportation for optimal mobilization using ArcGIS 10.4.1 software and its specialized vehicle routing complement "Network Analyst". Previous and actual research data provided by municipality of Riobamba on current public transportation routes, and routes proposed by GADR in the 2019 Mobility Plan, were considered. A total of 16 iterative processes were carried out to obtain the solution with greatest benefits; environmental pollution was calculated in tons per year for existing transportation. A comparative analysis was made between the annual pollution of current routes, routes proposed by GADR and routes proposed in this research, resulting in a 13% reduction of environmental pollution compared to current pollution of buses with a total of 1,595.76 tons per year reduced.

Keywords: Operations Engineering; Vehicle Routing; ArcGIS (software); Network Analyst (software); Dijkstra method; Bus Pollutants; Emission Factors; Pollution Reduction.

 

Resumo

O objetivo desta pesquisa foi desenvolver uma proposta de redu��o de gases poluentes atmosf�ricos, por meio da otimiza��o da rede de transporte coletivo de �nibus de Riobamba, melhorando o escopo da mobilidade urbana na cidade por meio da aplica��o de engenharia de opera��es; para o qual foram identificados os problemas das rotas de transporte p�blico de �nibus da cidade e avaliada a quantidade de gases poluentes lan�ados ao meio ambiente; A implementa��o de uma nova rota de distribui��o no transporte urbano para uma mobiliza��o �ptima foi efectuada utilizando o software ArcGIS 10.4.1 e o seu complemento especializado em encaminhamentos veiculares �Analista de Rede�. Foram considerados os dados anteriores e reais da investiga��o concedida pelo munic�pio de Riobamba sobre as atuais rotas de transporte p�blico, e as rotas propostas pelo GADR no Plano de Mobilidade 2019. Foram realizados 16 processos iterativos no total, obtendo a solu��o com maior benef�cios, a polui��o ambiental foi calculada em toneladas por ano para o transporte existente. Foi realizada uma an�lise comparativa entre a contamina��o anual das rotas atuais, as rotas propostas pelo GADR e as rotas propostas na presente investiga��o, resultando em uma redu��o de 13% da contamina��o ambiental em rela��o � contamina��o atual dos �nibus com um total de 1.595,76 toneladas por ano reduzido.

Palavras-chave: Engenharia de Opera��es; Roteamento de ve�culos; ArcGIS (software); Analista de Rede (software); M�todo de Dijkstra; Poluentes de �nibus; Fatores de emiss�o; Redu��o da polui��o.

 

 

 

Introducci�n

Ciertamente la expansi�n humana ha generado efectos sociales, econ�micos y pol�ticos; no solo en varias ciudades principales, sino en todos los lugares donde se mantiene un servicio de transporte p�blico de autobuses, dando aqu� la importancia de optimizar el servicio de ruteo vehicular. Una mejor planeaci�n en un sistema de transporte urbano depende de organizar una demanda de pasajeros, paradas o estaciones durante todo el trayecto de tr�nsito, capacidades de los veh�culos, horarios disponibles del servicio de transporte p�blico, tiempos de llegada requeridos por los usuarios, horas de destino objetivo. Los inconvenientes que se presentan en el momento de organizar un sistema de transporte es la cantidad de viajeros durante las horas pico, los horarios de salida de los viajeros de sus hogares ya que muchas veces este factor no se lo planifica (Alfa y Chen, 1995:p. 137-153) y (CastilloMardonesy Vila, 2017).

En general existen m�todos de planificaci�n en lo que refiere a transporte, primero los trabajos deben enfocarse en una planificaci�n en las rutas para brindar un servicio de calidad optimo con un coste m�nimo. La infraestructura relacionada al transporte debe planificarse y ejecutarse conduciendo a una sostenibilidad lo cual significa brindar respeto al medio ambiente y ocasionar un m�nimo impacto en este. Las rutas pueden planificarse o programarse mediante m�todos de ahorro de tiempos, m�todo Trioptimal, simplificado de reparto, travelling salesman. Los beneficios con una buena planificaci�n en las rutas es reducir horas extras en los conductores, optimizaci�n del uso en toda la flota, minimizaci�n de distancias recorridas con carga y vac�os, reducciones en las cargas administrativas, mayores ingresos, mejor servicio a los usuarios (Fern�ndez D�ez de los R�os, 2015).

Adem�s; actualmente las rutas de transporte p�blico urbano se deben planificar con las zonas con probabilidad de contagios de enfermedades y lugares de congestionamientos optando por conocer de mejor manera el n�mero de rutas, itinerarios, tipos de veh�culos que prestan el servicio p�blico en la ciudad de Lima, Per� (Garaychoa y Ticona, 2015:p. 93-97).

Por lo tanto, crear una red de autobuses que cubra convenientemente la demanda de pasajeros son un ingrediente importante en el proceso de planificaci�n de operaciones de tr�nsito, la determinaci�n de un modelamiento de una red de bus optima es altamente sensible cualquier cambio de la demanda.� muchas de las ciudades de todo el mundo experimentan variaciones de la demanda o aumento poblacional que naturalmente tienen un impacto en la optimizaci�n del servicio de tr�nsito es decir la red autobuses debe proporcionar un servicio conveniente en toda su ruta (AmiripourCedery Mohaymany, 2014:p. 322-338).

Es preciso tener en consideraci�n que la ciudad de Riobamba, provincia de Chimborazo cuenta con un servicio de transporte p�blico urbano que est� compuesto por 7 operadoras y 16 l�neas que cubren diferentes rutas, movilizando a las personas que viven en los 247 barrios de la ciudad, recorre de forma transversal y longitudinal la urbe Riobambe�a, brindando el servicio a 733 pasajeros promedio diariamente por unidad de bus (Movilidad de Tr�nsito y Transporte, 2015:p. 10).

En la presente investigaci�n propone una optimizaci�n del sistema de transporte urbano p�blico y por consecuencia una mitigaci�n del consumo del combustible en la ciudad de Riobamba, una vez determinada la situaci�n actual del transporte en el �rea de estudio se establecer� una nueva distribuci�n de buses con el software ArcGIS en funci�n de minimizar costos, tiempos de trayecto, tiempos de descarga, fijar tiempos entre los distintos trayectos necesarias para el correcto funcionamiento del sistema de transporte urbano p�blico.

 

Marco teorico

La planificaci�n del transporte p�blico presenta un mayor enfoque a pa�ses de Am�rica Latina y el Caribe ya que est�n experimentando un proceso de urbanizaci�n similar al de los pa�ses m�s desarrollados. Am�rica latina con 519 millones de habitantes en el a�o 2000 el 75% viven en ciudades y se prev� que para el a�o 2030 presentar� 726 millones de habitantes con el 83% que habitaran las urbes de esta regi�n (Celi Santiago Fernando, 2018:p. 15). Una tendencia que se ha demostrado bastante eficiente es la operaci�n mediante sistemas integrados de transporte. Este tipo de sistemas que consiste en involucrar a diferentes medios de transporte como buses articulados, trenes, estaciones, paradas de autobuses y otros; pero una de las situaciones m�s cr�ticas es la econom�a que se requiere para que estos sistemas entren en funcionamiento ya que no son nada baratos su implementaci�n y mucho menos mantener su funcionamiento. Viendo desde este punto de vista realizar sistemas integrados en cada modo de transporte independientemente si puede resultar m�s factible y accesible para las diferentes regiones del mundo, esta necesidad se debe al crecimiento poblacional y aumento en el n�mero de viajes de los diferentes modos de transporte.

Con los estudios realizados se ha demostrado que para brindar soluciones de movilidad en las diferentes urbes no se requiere de ampliaci�n de sus v�as o de la construcci�n de nuevas mallas viales; sino m�s bien se puede dar soluciones con una buena planificaci�n y optimizaci�n del transporte con mayor jerarqu�a social o transporte masivo. Para que se pueda lograr esta soluci�n se deben controlar los recursos de manera que se designan a cada ciudad. Los m�todos para planificaci�n de nuevas rutas se han estudiado extensamente, pero se ha desarrollado un m�todo bastante eficaz que utiliza el software ArcGIS y sus complementos para determinar las rutas m�s optimas seg�n las variables que el dise�ador considere necesario como tiempo, distancia, numero de buses, n�mero de paradas, lugares de aglomeraci�n entre otros (Serna-UranGarc�a-Castrill�ny Fl�rez-Londo�o, 2016:p. 89-95).

Los Sistemas de Informaci�n Geogr�fica (SIG) son muy utilizados hoy en d�a ya que contienen bases de datos detalladas de cada regi�n del mundo, estos sistemas permiten recopilar, planear, compartir y discutir sobre informaci�n espacial mediante las funciones que presenta cada software, sus herramientas y dem�s datos. Estos Sigs. permiten a los usuarios una variedad infinita de soluciones seg�n el usuario necesite o restringa su trabajo, principalmente se encarga del ruteo vehicular y toda su log�stica para optimizar la movilidad de los veh�culos, disminuir los gastos de operaci�n y ordenar diferentes tipos de rutas con mayores eficiencias (Aguilar, 2017:p. 203).

(Verdugo, 2014) Realiz� una optimizaci�n de las rutas para la Lectura de los medidores para la empresa el�ctrica Regional Centro-Sur en la que utilizo el software ArcGIS; ingresando variables de distancia, costo, tiempo y otras para poder evaluar, reordenar y optimizar las rutas sabiendo que este software utiliza el algoritmo de Dijkstra, el cual es bastante utilizado para organizar rutas con menores distancias, tiempos y gastos posibles.

Otra de las funciones que tiene Network Analyst es planificar rutas en el sector tur�stico, gesti�n de riesgos, cartograf�a, mapeo, ordenamiento territorial, rutas m�s r�pidas para asistir a emergencias, alcance de una servicio de est�n de bomberos, rutas de buses, rutas para movilizarse en una universidad o desplazarse en un campus (�ngel et al., 2019). Para una mejor sostenibilidad en el uso del transporte p�blico se ha basado cinco pilares fundamentales como son: la gesti�n de seguridad vial que consiste en promover iniciativas de seguridad vial para las distintas regiones y con m�todos diferentes, v�as de tr�nsito y una movilidad m�s segura que consiste en mejorar los dise�os de rutas y sus construcciones considerando primordialmente seguridad para los transe�ntes, veh�culos con mayor seguridad que consiste en utilizar la tecnolog�a para proporcionar una mayor taza de sobrevivencia frente a choques o colisiones, usuarios m�s seguros en las v�as ya que con un mejor comportamiento y respeto por parte de estos se puede disminuir el �ndice de mortalidad en las calles y el quinto y �ltimo pilar, que consiste en asistencia frente a cualquier accidente en el menor tiempo posible para intentar salvaguardar la vida de los usuarios de transporte y transe�ntes. Otra de las funciones que tiene Network Analyst es planificar rutas en el sector tur�stico, gesti�n de riesgos, cartograf�a, mapeo, ordenamiento territorial, rutas m�s r�pidas para asistir a emergencias, alcance de una servicio de est�n de bomberos, rutas de buses, rutas para movilizarse en una universidad o desplazarse en un campus (�ngel et al., 2019).

El plan de movilidad de Riobamba es considerado una herramienta para todas las instituciones p�blicas o privadas, ya que permite organizar sus actividades actuales o futuras que lo requieran; gracias a este documento pueden planear o evaluar tr�fico, medios de transporte pasados, actuales y futuros. El �ltimo plan de movilidad a ser estudiado es publicado en el 2019 donde se proponen mejoras para toda la ciudad, mejores rutas, soluciones para problemas anteriores y visiones a futuro para el bienestar de la ciudad de Riobamba (Gobierno Aut�nomo Descentralizado Municipal del Cant�n Riobamba, 2019).

A.     Planificaci�n, selecci�n de rutas y modos de transporte.�

La generaci�n de nuevas rutas y m�todos �ptimos para la distribuci�n de toda una cadena de log�stica es muy importante actualmente, para disminuir tiempos de entregas, una mayor satisfacci�n de los antiguos y nuevos clientes. Esta es una demanda actual y m�s a�n lo ser� en el futuro.

El �xito o fracaso de una cadena de log�stica depende en su mayor�a el sistema de transporte y su forma de distribuci�n; otro punto que debe considerarse es la satisfacci�n de los clientes con el menor coste posible. Debido a estos objetivos los principales objetivos al momento de brindar un buen servicio de transporte se deben contemplar:

�         Aumentar el nivel de satisfacci�n del cliente.

�         Incluir un valor agregado dirigido a los clientes del transporte.

�         Se debe racionalizar toda la red de distribuci�n del transporte.

�         Incluir de ser posible la exploraci�n de servicios compartidos o interconectados.

B.     Programaci�n de rutas SIGs.

1.      Introducci�n a los sistemas de Informaci�n Geogr�fica

Un SIG o Sistema de Informaci�n Geogr�fica se hace referencia a una aplicaci�n que se utiliza para crear, manipular o establecer mapas y precisamente con esta finalidad se evidenciara en esta investigaci�n. Otros autores se refieren a SIGs como hardware, bases de datos de todas las regiones con sus mapas. Otra forma de interpretar a los SIGs es una infraestructura de datos espaciales o IDE.

2.      Tipos de SIGs

Estos pueden ser de dos tipos dependiendo de lo que se desee analizar como vegetaciones, distribuci�n geogr�fica, temperaturas, ondas de alcance, distribuci�n de v�as, hidrograf�a, divisiones administrativas.� En estos softwares la informaci�n se presenta en capas y se guarda en m�ltiples extensiones como son:

Capas R�ster: Se define como un grupo de celdillas o pixeles en las cuales se guarda informaci�n de datos propios de una regi�n y posteriormente modelizar estos caracteres como se muestra en la Fig.1. Se pueden guardar valores como altitud, latitud, ondas de temperatura, contaminaciones y otros continuando con estructuras similares que se pueden operar entre capas.

 

Figura 1: Capas en formato r�ster.

Fuente: Rodr�guez & Elizabeth, 2010.

 

Capas vectoriales: Se define como un conjunto de puntos, l�neas o en su conjunto pol�gonos que modelan en un determinado medio como se muestra en la Fig.2. En estas capas se conoce a estos objetos como caracteres(features). Se puede almacenar gr�ficos, geograf�a, localidades, letras o n�meros. cada punto en esta capa es conocido por su latitud y altitud en X,Y y Z. (Rodr�guez y Elizabeth, 2010).

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Figura 2: Puntos y l�neas de forma vectorial.

Fuente: Rodr�guez & Elizabeth, 2010.

 

C.     Extensi�n Network Analyst de ArcGIS

Es una extensi�n de ArcGIS que permite optimizar distancias entre dos puntos determinados. Entre las principales funciones que tiene esta extensi�n est�n:

�         Optimizaci�n del tiempo en rutas

�         Ruteo de nuevas rutas entre dos puntos determinados

�         Ruteo para flotas vehiculares

�         An�lisis del �rea de servicio

�         An�lisis de las rutas m�s r�pidas, optimas

�         An�lisis de tiendas o puntos cercanos

�         Designaci�n de locales

�         An�lisis de origen y sus destinos con sus puntos de visita.

1.      Servicio de transporte a varias �rdenes con una flota

Para trabajar con Network Analyst se debe activar la extensi�n con todas las funciones que se muestran en la Fig.3.

 

Figura 3: Barra de herramientas de Network Analyst

Fuente : ESRI, 2020.

 

Entre las funciones principales que se puede realizar en una red de calles est�n nuevas rutas, �reas de servicio, ruteo vehicular, etc.

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Figura 4: Tipos de ruteo de transportes que permite ArcGIS.

Fuente: ESRI, 2020.

 

Seg�n (ESRI, 2020), para la generaci�n de rutas en ArcGIS se debe limitar el error, insertar variables y conocer a profundidad el lugar en �l se generan las nuevas rutas. Esto puede ocasionar resultados, en ocasiones confusos ya que en lugar de optimizar se podr�an estar creando nuevas rutas por lugares con acceso restringido o lugares innecesarios. Un ejemplo de la generaci�n de rutas es:

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Figura 5: Generaci�n de rutas para una flota de veh�culos.

Fuente: ESRI, 2020.

 

D.    Contaminaci�n del aire

La contaminaci�n del aire debe ser considerada como un riesgo para la salud de todo ecosistema; de controlarse la contaminaci�n ambiental muchos pa�ses podr�an controlar en un mayor nivel el �ndice de mortalidad proveniente de c�ncer de pulm�n y neupatias cr�nicas como el asma.� Seg�n la organizaci�n mundial de la salud (OMS) la contaminaci�n atmosf�rica provoca 3.7 millones de muertes prematuras cada a�o. El origen de las emisiones es fijas y m�viles; las fijas provienen de chimeneas de centrales t�rmicas y del sector industrial, mientras que las m�viles son aviones, ferrocarriles, buses y dem�s maquinaria que puede movilizarse (Digesa, 2005).

Existe mucha evidencia de que un aire contaminado de acuerdo con la Organizaci�n Mundial de la Salud (OMS), alrededor de 249 mil muertes prematuras fueron atribuibles a la contaminaci�n del aire exterior y alrededor de 83 mil muertes a causa de la contaminaci�n del aire de combustible solidos en Am�rica. El aire puro consiste en un 78% de Nitr�geno, 21% de Ox�geno y el 1% de otros gases en peque�as cantidades como el di�xido de carbono, arg�n, ozono, etc. Por lo tanto, se define por contaminaci�n del aire como cualquier forma o modificaci�n a este equilibrio de componentes, y que adem�s este produce un efecto negativo en las personas, animales, vegetales, bienes materiales y dem�s partes de un ecosistema. los contaminantes del aire se clasifican en primarios y secundarios; los primarios son los que permanecen en la atmosfera en su estado de c�mo fueron emitidos y entre estos est�n mon�xido de carbono, di�xido de carbono, �xidos de nitr�geno, �xidos de azufre e hidrocarburos. Los contaminantes secundarios son los que se forman durante su ascenso o reaccionan con cambios qu�micos en la atmosfera como el �cido sulf�rico, �cido n�trico, ozono, smog fotoqu�mico y compuestos org�nicos vol�tiles(COV) (Zhao et al., 2018:p. 928-933).

Para esta investigaci�n se consideran los motores de los veh�culos que son los causantes de las emisiones principales al medio ambiente como: Mon�xido de carbono, di�xido de carbono, di�xido de azufre, �xidos de nitr�geno y otros gases que son el resultado durante el proceso de combusti�n; pero se realizara una evaluaci�n con los datos del di�xido de carbono, �xidos de nitr�geno y metano que se genera en gran medida en veh�culos a di�sel datos presentados en la Tabla 1. de Emisiones por tipo de veh�culo de la poblaci�n de una instituci�n.

La clasificaci�n m�s cl�sica en la contaminaci�n del aire son fuentes fijas y m�viles.

Las fuentes fijas se consideran las que permanecen fijas en su entorno y �nicamente son el resultado de alguna actividad como procesos industriales, miner�a, calderas, centrales energ�ticas, canteras, etc. Las fuentes m�viles son consideradas las que cambian de lugar y emiten contaminaci�n durante su proceso de funcionamiento como el sector automotriz de todo tipo, aviones, motos, etc. Adem�s la contaminaci�n del aire aumenta en gran medida en sectores urbanizados, y se debe a la presencia de industrias a gran escala, aumento de veh�culos, construcciones de todo tipo, incendios, control inestable de los desechos s�lidos y muchos factores m�s (Zhao et al., 2018:p. 928-933).

 

 

Tabla 1: Emisiones por tipo de veh�culo de la poblaci�n de una instituci�n.

Fuente: Valencia-Arroyave et al., 2015.

Elaborado por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2020.

 

E.     Tipos de emisiones

1.      Emisiones en caliente

Este tipo de emisi�n consiste en la contaminaci�n al ambiente por medio de los gases de escape, una vez que el motor ha alcanzado su etapa de funcionamiento. T�cnicamente esta etapa ocurre cuando el agua del sistema de refrigeraci�n alcanza 70�C.

2.      Emisiones en frio

Este tipo de emisi�n consiste en la contaminaci�n al ambiente por medio de los gases de escape, una vez que el motor ha alcanzado su etapa de funcionamiento. T�cnicamente esta etapa ocurre cuando el agua del sistema de refrigeraci�n alcanza 70�C.

3.      Emisiones evaporativas

Este tipo de contaminaci�n se produce por una evaporaci�n espontanea de los combustibles, principalmente ocurre con la gasolina y ocurre en las salidas de los tubos de escape, en los tanques de almacenamiento cuando est�n abiertos o recargando el combustible.

 

F.     Factores de emisi�n de gases

Entre los medios m�viles que m�s contaminan est�n los buses, pero obtener un valor promedio resultado un tanto dif�cil, el factor de emisi�n en estos medios de transporte y en general en todo veh�culo depende mucho de las condiciones en las que est� trabajando y de acuerdo con el a�o de su fabricaci�n, como ejemplo de variable es el a�o de fabricaci�n ya que desde el a�o 2000 los buses obtuvieron mejoras para reducir la contaminaci�n y emisi�n de gases de efecto invernadero. En la Tabla 2. se aprecia los factores de emisi�n para buses de acuerdo con la tecnolog�a vehicular.

 

Tabla 2: Factores de emisi�n para buses[g/Km].

Fuente: Valencia-Arroyave et al., 2015.

Elaborado por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2020.

 

Seg�n (Davis et al., 2005:p. 157-165) el factor de emisi�n es una relaci�n entre el porcentaje de contaminante emitido al ambiente por cada longitud unitaria recorrida, generalmente viene dado en [g/Km] los valores del factor de emisi�n han sido obtenidos de otra investigaci�n donde se detallan 450 tecnolog�as vehiculares de distintos tipos de medios de transporte, seg�n los tipos de combustibles, pesos, dispositivos para obtener la mezcla, forma de controlar las emisiones, edad de los veh�culos.

 

Tabla 3: Factores de emisi�n de CO2 y SO2.

Fuente: Metropolitana del Valle de Aburr�, 2018.

Elaborado por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

En la Tabla 3. se muestran los factores de emisi�n de CO2 y de SO2 para veh�culos seg�n el tipo de combustible usado, estos valores se presentan en Kilogramos por Tera Joule.

 

G.    Gases potenciales de efecto invernadero

Adem�s de conocer los gases de efecto invernadero, el objetivo principal de esta investigaci�n reducir los gases de efecto invernadero o gases que afectan de forma potencial al medio ambiente.

Seg�n (Metropolitana del Valle de Aburr�, 2018:p. 50), los gases que son obtenidos de los tubos de escape m�s perjudiciales son el di�xido de carbono CO_2 y el �xido nitroso 〖NO〗_X que, en mayor porcentaje, son obtenidos de fuentes m�viles peque�as como autom�viles; mientras que en los medios de transporte grandes a di�sel se destaca la contaminaci�n por metano〖 CH〗_4 y estos valores se detallan en la Tabla 4.

 

Tabla. 4: Emisi�n de gases de efecto invernadero por categor�a vehicular [ton], a�o 2016.

Fuente: Metropolitana del Valle de Aburr�, 2018.

Elaborado por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

Los factores de emisi�n pueden ser obtenidos de dos formas, se puede proceder a los c�lculos mediante la toma de datos directamente en los tubos de escape con equipos t�cnicos, en los cuales se pueda obtener datos reales de una regi�n o sector; pero tambi�n, se pueden obtener del modelo IVE (International Vehicle Emissions) que presenta datos generales de diferentes factores de emisi�n para distintos tipos de transporte.

 

Calculos

A.     C�lculos de distancia y gases contaminantes emitidos actualmente

La distancia optimizada en esta investigaci�n para las rutas de transporte es de 18.000,91 Kil�metros anuales por cada unidad de transporte como se muestra en la Tabla 5. Este valor es �nicamente la distancia que recorre en las v�as durante el servicio de transporte; es decir, no se ha considerado las distancias recorridas para las distintas actividades como visitas a gasolineras, salidas a comer, retornos a las viviendas, entre otros

 

Tabla 5: Distancia total recorrida en un a�o por cada unidad de transporte de las rutas actuales.

Elaborador por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

La Tabla� 6. contiene los datos de contaminaci�n con la distribuci�n actual de rutas, tanto para una unidad de transporte como de toda la flota vehicular. Adem�s, contiene los valores de contaminaci�n anuales con un valor total de 12.391,72 toneladas anuales con 184 buses en funcionamiento.

 

CONTAMINANTE\BUSES	1 Unidad Vehicular	184 unidades
CO(ton/a�o)	11,75	2.161,59
MP(ton/a�o)	4,14	762,26
SO2(ton/a�o)	2,69	495,30
VOC(ton/a�o)	2,34	430,91
NOx(ton/a�o)	46,42	8.541,65
TOTAL GASES (ton/a�o)	67,35	12.391,72

Tabla 6: Resultados de la contaminaci�n de los diferentes gases de las rutas actuales.

 

 

 

 

 

 

 

 

Elaborador por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

B.     An�lisis de contaminaci�n para la propuesta del GADR (Gobierno Aut�nomo Descentralizado de Riobamba).

La distancia recorrida para las rutas de transporte propuestas por el GADR ser� de 22.057,51 Kil�metros anuales por cada unidad de transporte como se muestra en la Tabla 7. Este valor es �nicamente la distancia que recorre en las v�as durante el tiempo de servicio urbano; es decir, no se ha considerado las distancias recorridas para las distintas actividades como visitas a gasolineras, salidas a comer, retornos a las viviendas, entre otros.

 

Tabla 7: Distancia total recorrida en un a�o por cada unidad de transporte de las rutas propuestas del GADR.

Elaborador por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

La Tabla� 8 contiene los datos de contaminaci�n con la propuesta presentada por el (Gobierno Aut�nomo Descentralizado Municipal del Cant�n Riobamba, 2019), tanto para una unidad de transporte como de toda la flota vehicular. Adem�s, contiene los valores de contaminaci�n anuales con un valor total de 10.795,96 toneladas anuales con 218 buses en funcionamiento.

 

Tabla 8: Resultados de la contaminaci�n de los diferentes gases de las rutas propuestas por el GAD, 2019.

Elaborador por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

C.     An�lisis de la propuesta planteada en esta investigaci�n

Los valores de kilometraje recorrido en cada l�nea de transporte para la propuesta de esta investigaci�n, el n�mero de vueltas promedio de cada bus en las diferentes l�neas de transporte son tomadas de los estudios previos del (Gobierno Aut�nomo Descentralizado Municipal del Cant�n Riobamba, 2019).

La distancia optimizada en esta investigaci�n para las rutas de transporte es de 15.682,83 Kil�metros anuales por cada unidad de transporte como se muestra en la Tabla 9. Este valor es �nicamente la distancia que recorre en las v�as durante el servicio de transporte; es decir, no se ha considerado las distancias recorridas para las distintas actividades como visitas a gasolineras, salidas a comer, retornos a las viviendas, entre otros.

 

Tabla 9: Distancia total recorrida en un a�o por cada unidad de transporte de las rutas propuestas en la presente investigaci�n.

Elaborador por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

La Tabla 10. contiene los datos de contaminaci�n con la propuesta presentada en esta investigaci�n, tanto para una unidad de transporte como de toda la flota vehicular. Adem�s, contiene los valores de contaminaci�n anuales con un valor total de 10.795,96 toneladas anuales con 184 buses en funcionamiento.

 

Tabla 10: Resultados de la contaminaci�n de los diferentes gases de las rutas propuestas en la presente investigaci�n.

Elaborador por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

Resultados

A.     Rutas actuales del sistema de transporte de Riobamba

El sistema de transporte urbano actual se muestra en el Fig.6. con un notable cruce de v�as en el centro de la ciudad, esta situaci�n es la que ha genera congestionamientos, smog, contaminaci�n ambiental y especialmente una inconformidad por parte de la ciudadan�a seg�n las encuestas realizadas en esta investigaci�n.

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Figura 6: Rutas actuales del sistema de transporte de Riobamba

Elaborador por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

B.     Rutas propuestas por el GAD, 2019 para la ciudad de Riobamba

Mediante el plan de movilidad de Riobamba 2019, el sistema de transporte urbano propuesto se muestra en el Fig.7. con nuevas rutas llegando a lugares donde el sistema actual de autobuses no cubre.

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Figura 7: Rutas propuestas por el GAD,2019 para la ciudad de Riobamba

Elaborador por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

C.     Rutas propuestas en la presente investigaci�n para la ciudad de Riobamba

La Fig. 8. es el resultado final del sistema de transporte mediante el software ArcGIS 10.4, el sistema se forma con un total de 16 l�neas de transporte, cubriendo un �rea similar a la propuesta del plan de movilidad 2019 pero con menores distancias recorridas.

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Figura 8: Rutas propuestas en la presente investigaci�n para la ciudad de Riobamba

Elaborador por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

D.    An�lisis comparativo de la investigaci�n

La Tabla 11. muestra las diferencias entre los distintos gases contaminantes de forma individual y total de las rutas actuales del transporte p�blico con 12.391,72 toneladas/a�o, la propuesta en el plan de movilidad 2019 que generara 19.685,43 toneladas/a�o y los valores del presente trabajo con una contaminaci�n de 10.795,96 toneladas/a�o.

 

Tabla 11: Comparaciones en (toneladas/a�o) entre las rutas de transporte.

Elaborador por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

La Tabla 12. muestra los valores de aumento y reducci�n de contaminaci�n ambiental respecto a una contaminaci�n actual del sistema de transporte urbano. Con la propuesta en el plan de movilidad de la ciudad de Riobamba se obtendr� un aumento del 59% y el presente trabajo manifiesta una reducci�n del 13% de contaminaci�n ambiental.

 

Tabla 12: Porcentajes de variaci�n de la contaminaci�n posible en referencia a la contaminaci�n actual de los buses de Riobamba

Elaborador por: Chimbo, D.; Paucar, V. 2021.

 

Analisis y discusion

La contaminaci�n ambiental en la ciudad de Riobamba actualmente es de 12391,72 toneladas por a�o mediante la ecuaci�n �Modelo Simplificado de Estimaci�n de Emisiones o Botton Up�. Este valor presentar�a un aumento considerable de emisiones de gases contaminantes en la propuesta del Plan de Movilidad de Riobamba 2019 con un valor de 19685,43 toneladas. Los valores de contaminaci�n ambiental se han optimizado te�ricamente a un valor de 10795,96 toneladas de contaminantes anuales considerando la flota actual y sin ning�n tipo de inversi�n. La ecuaci�n empleada para la estimaci�n de la emisi�n de los diferentes gases fue determinada en base a los datos disponibles de la flota vehicular de buses de Riobamba como: la cantidad de buses y sus a�os de fabricaci�n, el kilometraje que recorre cada una de las unidades de transporte diaria y anualmente. Los tipos de gases contaminantes estudiados en esta investigaci�n son el Mon�xido de Carbono, material particulado, di�xido de azufre, compuestos org�nicos vol�tiles y compuestos con Nitr�geno debido a la disponibilidad de los factores de emisi�n para el servicio de transporte de buses en general. Los factores de emisi�n considerados para esta investigaci�n pertenecen a fuentes confiables y han sido fundamentales para la obtenci�n de los valores de contaminaci�n ambiental. No se han utilizado factores de emisi�n propios de la ciudad de Riobamba ya que en el Ecuador �nicamente tres provincias cuentan con los equipos para realizar la revisi�n t�cnica vehicular y adem�s afirman que es informaci�n confidencial por lo que no se logr� disponer de factores de emisi�n de nuestro pa�s en los centros de revisi�n vehicular de Quito y Cuenca.

Con la presente investigaci�n se propone un porcentaje de reducci�n del 13% respecto a la contaminaci�n actual; considerando adem�s que el �rea de servicio por parte de los buses se optimiz� semejante al (Gobierno Aut�nomo Descentralizado Municipal del Cant�n Riobamba, 2019b) pero con menores distancias recorridas y evitando cruces innecesarios dentro de la ciudad. La distancia obtenida en cada una de las L�neas de transporte es menor en comparaci�n con las rutas vigentes y con las rutas propuestas para el GAD de Riobamba en el Plan de Movilidad 2019. Todas las distancias han sido calculadas mediante el software ArcGIS y su base de datos interna.

De acuerdo con las encuestas realizadas en la presente investigaci�n se concluye que los principales problemas que enfrenta el sistema de transporte de buses de Riobamba son: el cruce excesivo de las l�neas por las calles del centro, el recorrido excesivo para movilizarse de un lugar a otro, el tiempo de espera en las paradas, lugares a los que no llega el servicio de transporte, recorridos que rodean toda la ciudad y demoran mucho en retornar a la base. Por estas razones las personas prefieren utilizar otros medios de transporte en lugar de un servicio de transporte publico ineficiente. Los valores de las distancias optimizadas se detallan en el presente documento.

 

Conclusiones

Se ha logrado identificar principales problemas en el servicio de transporte p�blico urbano, son tiempos excesivos en la movilizaci�n, distancias muy extensas, rutas con demasiadas vueltas, rutas en zigzag que afectan directamente a los usuarios para usar constantemente este medio de transporte.

La nueva implementaci�n de la red de transporte urbano con el software ArcGIS 10.4.1 y su complemente Network Analyst, disminuye las distancias recorridas por cada unidad de transporte, pero alcanzando la misma �rea de servicio.

En cuanto a la cantidad de contaminaci�n del transporte p�blico urbano se analiza los gases: Mon�xido de Carbono, material particulado, di�xido de azufre, compuestos org�nicos vol�tiles y compuestos con Nitr�geno con un valor de 12.391,72 toneladas emitidas anualmente seg�n el Modelo Simplificado de Estimaci�n de Emisiones.

Se ha desarroll� una propuesta para reducir los gases contaminantes en la ciudad de Riobamba, mediante la evaluaci�n del sistema de ruteo vehicular actual, el sistema propuesto por el (Gobierno Aut�nomo Descentralizado Municipal del Cant�n Riobamba 2019b) y el presente estudio.

 

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