Transmilenio, tensión entre cobertura y calidad

Transmilenio, tensión entre cobertura y calidad

“Bogotá, como se cree, no es necesariamente la peor ciudad del mundo en términos de transporte. Cualquiera con cierta población y con algunas zonas de alta densidad tiene problemas de movilidad. La mejor solución es con infraestructura muy costosa, la cual no podemos pagar”, afirma Daniel Jaramillo, que como docente javeriano se ha dedicado a estudiar el sistema de transporte de la ciudad, planteando tecnologías que puedan ser útiles para mejorar el sistema.

Pesquisa Javeriana dialogó con este Ph.D. en telecomunicaciones y magíster en ingeniería electrónica, quien pone sobre la mesa varias opciones para mejorar la movilidad de la ciudad, de la cual resalta que tiene un cuello de botella: su alta densidad poblacional.

Densidad poblacional de ciudades.
Comparativo de densidades poblacionales.

 

Pesquisa Javeriana: Una de las quejas al sistema de transporte público de la ciudad es la calidad del servicio y la congestión que se genera. Usted hizo un estudio para probar técnicas de medición de congestión en Transmilenio. ¿Cuáles son los principales hallazgos de su investigación?

Daniel Jaramillo: Una conclusión directa del estudio que va en sintonía con el espíritu de haber hecho ese esfuerzo es que Transmilenio no es una tecnología desarrollada ni estable, sino que es un gran experimento. Para el año 2000 ninguna ciudad había intentado mover tanta gente a través de un sistema de buses como el plan que tenía Bogotá.

La conclusión más importante es que el sistema está diseñado y planeado sobre muchos supuestos y pocas certezas. Por ejemplo, ¿cómo se mueve una persona dentro del sistema para ir de Soacha a San Victorino? Transmilenio supone que la persona toma un servicio, pero si la persona toma otro y después hace un transbordo, eso no lo sabe el sistema. Esa información es vital para que el sistema funcione mejor. Tampoco evalúa la cantidad de rutas que hay en una sola puerta, en donde pueden encontrar soluciones para reducir la fricción entre pasajeros que aparece cuando llega un bus que no es para quienes están frente a la puerta. Eso mejoraría la calidad del servicio. Hay mucha incertidumbre interna en el sistema que se suma a la falta de infraestructura, lo que impide que este sea estable, confiable y preste mejor servicio.

 

PJ: Lo que usted hizo fue justamente eso, tratar de medir la congestión a través de sistemas que puedan ser utilizados más adelante por el sistema, implementando sus debidas mejoras.

DJ: Exacto. Yo utilicé tres técnicas. La primera: con una computadora, cámaras y un algoritmo hicimos detección y seguimiento de cabezas para tratar de contar las personas y medir la congestión. La segunda: un ‘Sniffer Wi-Fi’ (fisgón en español), que iba pegado en algunas partes de la estación y en el bus para capturar los mensajes Wi-Fi que hay en el aire y estimar el número de personas que hay en los alrededores del lugar. Tercera: es la técnica que utiliza Transmilenio actualmente para hacer algunas de sus mediciones de congestión, a través de un equipo aforos, es decir, personas encargadas de monitorear con lápiz y papel el movimiento de los buses y estimado de personas que se suben en ellos. Nosotros les propusimos hacer grabaciones de voz en vez de escribir, pasamos la voz a texto y el texto a datos, para que la información fuera más precisa y fácil de procesar.

La idea es evaluar qué tan efectivas y escalables son estas técnicas para que en el futuro Transmilenio mida mejor su congestión interna y tome mejores decisiones en su planeación y despacho de buses. En síntesis, el mal funcionamiento no es porque los ingenieros sean malos sino porque la incertidumbre del sistema lo hace malo.

 

En el sistema hay 5.201 buses de SITP, 1.984 Transmilenios, 812 alimentadores y 4.500 provisionales.

 

PJ: Transmilenio ha sido referente para otros países, pero ¿cuál es el verdadero problema del modelo?

DJ: Transmilenio es una paradoja muy rara; es un orgullo de ingeniería por su eficiencia económica, por los bajos costos de infraestructura, pues estamos hablando de una quinta, una décima o una vigésima parte de lo que vale hacer los mismos kilómetros de un metro sobre la cobertura que tiene el sistema. No conozco el primer sistema de transporte en el mundo que mueva tanta gente por tan bajo costo como lo hace Transmilenio, por lo que ha sido copiado en más de 180 ciudades. No obstante, la gente aquí sufre el sistema por su calidad.

 

PJ: ¿Es decir que la tensión aquí está entre la cobertura y la calidad?

DJ: Claro. Si yo doy mucha calidad me gasto todo el dinero en dar un transporte con esa característica y probablemente no doy buena cobertura; si yo doy mucha cobertura probablemente no dé calidad. Es muy difícil dar las dos cosas a la vez. En Medellín hay mucha calidad, pero hay poca cobertura. Entre estas dos, como investigador en transporte, considero que para un país en vía de desarrollo y con altos índices de pobreza es más importante la cobertura que la calidad. Esto no quiere decir que haya que invertir solo en la cobertura. La posibilidad de ampliar Transmilenio, que sería mejorar la cobertura, se pierde si el sistema no se reivindica con la ciudad, y la única forma de hacer eso es invertir también en calidad.

 

PJ: ¿Por qué los buses azules (SITP) causan tanto revuelo en los usuarios? 

DJ: Los buses azules tienen mucha más cobertura que Transmilenio, pero la gente usa mucho más los buses rojos porque está dispuesta a transar su comodidad por su tiempo. Transmilenio, a pesar de las frecuencias o la congestión, en promedio es más rápido que las otras opciones. ¿Por qué los buses azules son tan malos? Hay tres razones: una, el esquema financiero fue presionado por un paro y quedó mal hecho; segundo, los diseños de las rutas no cumplen con ningún criterio de ingeniería, es más un legado de rutas históricas del transporte colectivo antiguo; y la tercera razón, que tal vez es la principal, es la velocidad en los carriles por donde van los buses. Si el bus va despacio nadie se sube, y si nadie se sube el sistema se quiebra. Eso además de otras razones: la gente no sabe dónde recargar, no conoce bien las rutas, la información no es suficiente, las frecuencias no son las adecuadas.

 

El SITP tiene 2009 km, mientras que Transmilenio 114 km. + 442 de las rutas alimentadoras.
El SITP tiene 2.009 Km., mientras que Transmilenio 114, más 442 de las rutas alimentadoras.

 

PJ: ¿Cuál es el panorama actual del sistema de transporte público en la ciudad?

DJ: Hay que tener algo en cuenta: si Bogotá en vez de tener 114 kilómetros de Transmilenio tuviera 114 kilómetros de metro, no se acabaría el trancón. El metro puede tener una capacidad muy similar a Transmilenio, sólo que la calidad del servicio en un metro sería mucho mejor. Pero Bogotá sería la misma ciudad congestionada de siempre. Ahora, otra cosa que pasaría es que nos costaría mucho más el transporte público, entonces habría que subsidiarlo de alguna manera. Analicemos ciudades con metro y nos damos cuenta de que su congestión es muy alta, similar a Bogotá. Ciudad de México tiene 12 líneas de metro, Santiago de Chile posee 6, Moscú tiene 17, y son ciudades muy congestionadas.

Hay que aumentar la infraestructura tanto en el metro como en Transmilenio. Hay muchos actores políticos que han sido muy exitosos en decirnos que Transmilenio representa el mal y el metro representa el bien, y no es así.

 

PJ: Después de que la propuesta de Transmilenio por la séptima fuera revocada, ¿cuáles son las soluciones más acertadas desde su punto de vista para mejorar la movilidad? 

DJ: Lo que más quiere la gente en la carrera séptima es un tranvía, pero necesita tener trenes cortos para no bloquear las intersecciones y, además, la frecuencia no puede ser alta por los semáforos. Esa combinación hace que tenga muy baja capacidad. Por otro lado, Transmilenio sí puede tener la capacidad de movilizar a los más de 20 mil pasajeros/hora/sentido que pasan por la séptima, pero su impacto en la ciudad no sería tan bueno. La tercera opción es hacer un tren por la carrera novena, que venga desde Zipaquirá. Si es un tren como el recientemente adjudicado Regiotram, llegaría lleno a Bogotá y nadie de la ciudad lo podría usar. Si aumentan su capacidad sería bueno, pero no importa si parte de la demanda de la séptima baja a la novena: darles un carril a los buses sobre la séptima representa una enorme justicia social: significa darle más espacio a quienes más lo necesitan y a quienes mejor usan el poco espacio de la ciudad.

Una opción equitativa y justa socialmente es hacer Transmilenio porque la gente que no tiene carro tiene derecho a moverse rápido. Una propuesta intermedia para satisfacer ambas posiciones puede ser la de hacer un tranvía que tiene ruedas de caucho. Son llamados ‘trambuses’ o tranvías sin rieles.

 

El pasaje es más barato en SITP ($2.300), no obstante la gente usa más Transmilenio ($2.500).

 

PJ: Después de que se adjudicara el proyecto de Transmilenio por la Avenida 68, ¿cómo ve esta alternativa de movilidad?

D: La demanda del corredor de la 68 es de unos 33 mil pasajeros por hora por sentido. Por eso la propuesta anterior de un tren ligero con capacidad para 10 mil pasajeros no cubriría la demanda. Por motivos de capacidad lo único que podríamos hacer en vez de Transmilenio es un metro y no hay recursos para eso. En este momento el único medio que puede cubrir la demanda es Transmilenio.

Vías más duraderas gracias a los nanomateriales

Vías más duraderas gracias a los nanomateriales

La historia de vida de un pavimento parece estar basada en la de un héroe trágico de la Grecia antigua. Ya sea en asfalto o concreto, debe resistir las peores pruebas de esfuerzo, fatiga, peso, altas temperaturas y lluvia a las que se enfrentará día tras día hasta su desgaste total. La construcción creciente de vías y autopistas que conecten el país hace necesario pensar que los materiales que las sustentan sean de la mayor durabilidad posible, lo cual, en el mejor de los casos, es de siete u ocho años, y en el peor, de dos y medio a tres.

Bajo este interés, el grupo de investigadores javerianos liderado por el ingeniero civil Fredy Reyes Lizcano, master en Geotecnia y Estructuras y doctor en Ciencias del Ingeniero, se orientó por explorar materiales que pudieran añadirse a la mezcla asfáltica y así mejorar su desempeño y durabilidad. En este camino su exploración se cruzó con las potencialidades de los nanomateriales, pues los asfaltos suelen modificarse al recurrir a elementos como los plásticos o el caucho.

“El sueño de un investigador es solucionar todas las características de resistencia mecánicas que deben tener estos materiales: mejoras en fatiga que alarguen la vida útil del pavimento, aumento en los módulos dinámicos de las mezclas (más resistencia) y que sean menos deformables a los cambios de temperatura. Los polímeros arreglan una u otra característica, pero con estos materiales vimos que era factible que todas las circunstancias mejoren”, indicó Reyes.

El equipo encontró que las mezclas asfálticas modificadas, es decir, que contenían adición de nanoparticulas de carbono, resistían hasta el doble de tiempo que las mezclas normales o modificadas con otros materiales.

El asfalto en Colombia mantiene unas características controladas pues su fabricación solo está a cargo de Ecopetrol, que genera una producción estandarizada llamada asfalto 60/70, el cual, para ser puesto sobre la vía, debe combinarse con piedras y rocas que sirven de piso a la mezcla. A esto se le denomina agregados y, en nuestro país, al ser las cordilleras muy jóvenes, no cuentan con la dureza idónea para darle durabilidad a la mezcla asfáltica. Dado el clima lluvioso, se aceleran en tiempos muy cortos los daños y cambios del asfalto por la humedad.

Ante esta problemática surge la experimentación con elementos que presenten desde el ámbito químico y físico la mejor combinación de características que aporten a un asfalto de mejor calidad. “Buscamos un material que solucione variables como la adherencia, esa disposición del asfalto a pegarse mejor con los agregados o piedritas y la cohesión, que no lo destruya el agua. Que sea un material más resistente a la intemperie”, indica Reyes.

Esa búsqueda de mejores materiales llevó al equipo de ingenieros javerianos a cruzar sus caminos con la química. Desde esa área del conocimiento, las nanopartículas de carbono no eran un producto deseable sino un residuo que resultaba del interés por producir hidrógeno; de esta forma se combinaron dos intereses: lo que para uno era un desperdicio que no sabían cómo aprovechar era de vital utilidad para las investigaciones de otro campo del saber. Así se inició un trabajo para lograr en laboratorio la síntesis de los nanotubos.


Dame una nano-partícula

Los nanotubos de carbono son una formación generada artificialmente a partir de su síntesis mediante ciertos procedimientos químicos. Son láminas de grafeno (una de la formas químicas que adquiere el carbono) que se han cerrado de forma cilíndrica como si fueran tallos de bambú infinitamente diminutos y pueden contener una o varias paredes. Si lo comparamos con otros elementos tendríamos que los nanotubos no miden más de 100 nanómetros (los virus llegan a 50 nanómetros y las proteínas y el ADN, a un nanómetro).

“Los nanotubos son materiales altamente resistentes, casi 100 veces más que el acero. Transmiten bien las condiciones de calor y los módulos de Young (resistencia) son bastante altos. Dentro del asfalto se asimilaría a poner acero dentro del concreto y, como ese procedimiento no se puede hacer, se refuerza con algo tan pequeño como un nanomaterial”, explica el profesor Reyes.

Así lucen los nanomateriales desarrollados por los investigadores javerianos. / Cortesía
Así lucen los nanomateriales desarrollados por los investigadores javerianos. / Cortesía

De la síntesis del carbono pueden salir como productos los nanotubos o las nanofibras que dependerán del número de paredes que tengan a nivel nanoscópico, e incluso tener la forma de una dona. Estos nanotubos, nanofibras y nanohebras serán más resistentes entre más paredes los conformen. “Dadas estas propiedades quisimos ver qué sucede con los asfaltos, ya que a los nanotubos no les gusta el agua y lo que queremos es que nuestros pavimentos no tengan presencia de agua dentro de la mezcla, que las expulsen”, añade Reyes.

Es en este punto donde todo el saber de la química sirvió de base para los intereses del proyecto, dado que era necesario estudiar a fondo las propiedades de los nanotubos. Así fue como se vincularon diversos docentes de ese departamento, como el químico Alejandro Pérez Flórez, doctor en Química con postdoctorado en Materiales del Instituto de Materiales en la Universidad de Sevilla, España. “Los asfaltos se desgastan fácilmente por la acción del agua y los nanocompuestos de carbono son hidrofóbicos, no les gusta el agua, entonces, ante esta propiedad y la necesidad de usar estos nanocompuestos que nosotros estábamos desechando, se estableció un trabajo conjunto con ingeniería”, explica.

Para la síntesis de los nanotubos de carbono se realiza un procedimiento llamado deposición catalítica: a través de un catalizador, un material que sirve de medio para obtener otro, se logra la producción del nanomaterial. En este caso se emplearon óxidos metálicos del cobre, niquel y aluminio como catalizadores.

Así detalla el profesor Reyes el proceso: “Ese catalizador se calcina y se dispone dentro de un tubo de cuarzo al cual se le aplica gas metano; al pasar este gas caliente se genera una combustión y se van formando los nanotubos. Es decir, ellos están creciendo a partir del niquel, al cual se adhieren, los otros dos metales ayudan a la combustión y se consumen, y al final quedan algunas impurezas que se pueden o no eliminar”.

Pérez destaca que los nanotubos son muy buenos enlazando los compuestos presentes en el asfalto. “Toman las partes más fuertes y hacen que no se separen tan pronto, evitando así el desgaste. Además, son como resortes y al poderse elongar permiten una elasticidad sin llegar a la fractura. Cuando un asfalto es demasiado rígido genera una fractura debido al peso de los vehículos”.

Este proceso se pudo concretar luego de muchas pruebas y ensayos de laboratorio para encontrar los catalizadores correctos, las relaciones químicas exactas y las condiciones idóneas para lograr la producción con mejor rendimiento de nanomateriales. “Observamos qué efectos tendrían diferentes porcentajes de adición sobre el asfalto y qué importancia, si eran de pared simple o pared múltiple, nanofibras o nanohebras”, explica Reyes.

El resultado con mayor éxito fue el que permitió que de medio gramo de catalizador se saquen cuatro o cinco gramos de nanotubos. Una cantidad aún pequeña a escala industrial pero ideal para las pruebas en la mezcla asfáltica. Este es quizás uno de los retos del proyecto, establecer una producción rentable de un material con excelentes condiciones para usarse industrialmente.


El mejor asfalto

Una vez generados los nanotubos de carbono, lo siguiente fue realizar las pruebas necesarias para evidenciar si sus características mejoraban las condiciones del asfalto. Para ello se hicieron hasta cuatro combinaciones con pavimento y la mejor relación se dio con un 2% de presencia de nanomateriales adheridos.

Los ensayos también se hicieron comparando asfalto sin modificar y el asfalto modificado tanto con impurezas (los restos de los metales usado en la síntesis) como limpios. Bajo estas condiciones se realizaron pruebas de laboratorio como el desempeño en altas temperaturas, resistencia a la deformación (Multi Stress Recovery) o la fatiga del material.

“En un asfalto convencional podemos tener 25.000% de deformación y, cuando lo modificamos con una de las mejores combinaciones de nanotubos, se logra disminuir a menos de 5.000%. Eso es cinco veces menos deformable de lo que es el asfalto natural. Caso similar ocurre con la fatiga, con una adición del 2%, en un mismo segmento deformado se logra el doble de vida útil de ese material”, expresó Reyes.

Estas ventajas para los investigadores resultan notables pues se llegan a números similares a los de otro tipo de asfaltos modificados y sin sus fallas; incluso, los rendimientos se mantuvieron en el último escenario de ensayo, el cual fue probar la mezcla junto a los agregados.

Se verificaron factores como el ahuecamiento, fatiga, los módulos dinámicos (resistencia), para así calcular qué tanto va a soportar el material instalado en la vía. “Tuvimos registros similares o mayores a los que presenta a un asfalto modificado con caucho. Esto con la ventaja de que nuestra mezcla modificada es muy flexible a la fatiga, muy resistente por el aumento de los módulos dinámicos y a temperaturas y cargas elevadas. En general, estamos obteniendo un material que puede solucionar absolutamente todo lo que afecta regularmente al asfalto”, expresa Reyes.


Una relación con química

A raíz de todos los ensayos realizados por este proyecto se robusteció el área de ingeniería civil al consolidar su laboratorio para las pruebas químicas y físicas requeridas.

Con el trabajo conjunto con el departamento de Química no solo se conoce qué es sino cómo usar este nuevo material de la manera más eficiente. “Muchos de los ensayos que se hacen en ingeniería son a nivel físico-mecánicos, de cuánto o no resiste un material, pero ahora se busca conocer a profundidad las propiedades químicas de los materiales, en estos momentos, no es suficiente decir si un material es bueno o no, si no el porqué. Internamente conocer con detalle los materiales y al tener ese conocimiento químico, podremos mejorar cada vez más sus propiedades físicas y mecánicas”, indica el profesor Pérez.

Esa visión interdisciplinar también ha sido vital desde el área de la ingeniería, “los temas no se deben resolver desde una sola disciplina sino que hay que ser multidisciplinario. Solamente visto desde la ingeniera civil se queda corto el alcance; visto desde las ciencias puras, como la química, entonces no se sabe bien la aplicación. Es necesaria la aplicación de ambos”, concluye Reyes.


TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN: Nanotubos de carbono para el mejoramiento de la mezcla asfáltica mdc-2 y del asfalto 60/70
INVESTIGADORES: Fredy Alberto Reyes (ingeniero civil, M.Sc., Ph.D.), Carlos Daza (químico, Ph.D), Alejandro Pérez (químico, Ph.D)
Facultad de Ingeniería (Departamento de Ingeniería Civil)
Facultad de Ciencias (Departamento de Química)
Grupo Cecata
Pontificia Universidad Javeriana:
PERIODO DE LA INVESTIGACIÓN: 2012-2016.