EVALUACIÓN MULTICRITERIO COMO SOPORTE PARA LA SELECCIÓN DE...
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EVALUACIÓN MULTICRITERIO COMO SOPORTE PARA LA SELECCIÓN DE LA MEJOR RUTA DE LA VÍA FÉRREA ENTRE YOPAL Y BOGOTÁ RICARDO CALDERÓN MORALES Cód. 20012025008 OSCAR ANDRÉS MEDINA HERNÁNDEZ Cód. 20012025032 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA CATASTRAL Y GEODESIA BOGOTÁ D.C. AGOSTO, 2015
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EVALUACIÓN MULTICRITERIO COMO SOPORTE PARA LA SELECCIÓN
DE LA MEJOR RUTA DE LA VÍA FÉRREA ENTRE YOPAL Y BOGOTÁ
RICARDO CALDERÓN MORALES
Cód. 20012025008
OSCAR ANDRÉS MEDINA HERNÁNDEZ
Cód. 20012025032
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA CATASTRAL Y GEODESIA
BOGOTÁ D.C.
AGOSTO, 2015
EVALUACIÓN MULTICRITERIO COMO SOPORTE PARA LA SELECCIÓN
DE LA MEJOR RUTA DE LA VÍA FÉRREA ENTRE YOPAL Y BOGOTÁ
RICARDO CALDERÓN MORALES
Cód. 20012025008
OSCAR ANDRÉS MEDINA HERNÁNDEZ
Cód. 20012025032
Trabajo de grado modalidad Monografía como requisito para optar al grado de:
Ingeniero Catastral y Geodesta
Director: MSC ING. CLAUDIA BERENICE ROJAS
Codirector: ING. CARLOS GERMAN RAMÍREZ RAMOS
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA CATASTRAL Y GEODESIA
BOGOTÁ D.C.
AGOSTO, 2015
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NOTA DE ACEPTACIÓN
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Jurado
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Jurado
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AGRADECIMIENTOS
A través de este espacio queremos manifestar nuestro agradecimiento al alma mater que nos ha
formado y brindado lo conocimientos necesario para iniciar nuestro desarrollo profesional, de
igual manera a los docentes que tuvieron a cargo la supervisión y guía del desarrollo del
presente trabajo de grado.
Por ultimo agrademos a todas aquellas personal que nos han brindado su apoyo para la
culminación de nuestros estudios universitarios.
v
RESUMEN
La evaluación multicriterio - EMC aplicada en el trazado del corredor férreo entre Yopal
(Casanare) y Bogotá (Cundinamarca) a escala general considera las variables de grado de
pendiente, cobertura de la tierra, centros poblados, fallas geológicas y Parques Nacionales
Naturales de Colombia - PNNC. Para esto, se utilizó al Método de Jerarquías Analíticas en la
construcción de un modelo, integrado a la metodología de jerarquía analítica de Satty cuyos
resultados fueron procesados en un entorno de sistemas de información geográfica - SIG, en el
software Arcgis.
Se obtiene en primera instancia jerarquización y los pesos en cada una de los criterios o variables
y subcriterios o clases, materializados en capas raster. Al procesar esta información de acuerdo al
modelo se obtiene la superposición ponderada de variables y la relación coste distancias;
insumos del cálculo de la ruta óptima para el trazado del corredor férreo entre Yopal y Bogotá.
Palabras clave: Método de Jerarquías Analíticas - AHP, Análisis Multicriterio - EMC,
Sistemas de Información Geográfica - SIG, Vía férrea.
vi
CONTENIDO
AGRADECIMIENTOS ............................................................................................................ iv
RESUMEN ................................................................................................................................. v
CONTENIDO ........................................................................................................................... vi
LISTA DE TABLAS ................................................................................................................. ix
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................ x
LISTA DE MAPAS .................................................................................................................. xi
0. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 1
1. MARCO REFERENCIAL ............................................................................................... 5
1.1. ESTADO DEL ARTE............................................................................................... 5
1.1.1. Antecedentes ......................................................................................................... 5
1.1.2. Reseña histórica de los ferrocarriles en Colombia ................................................ 7
1.1.3. Actualidad de la Infraestructura Férrea Colombiana .......................................... 13
1.1 Marco Teórico ............................................................................................................ 16
1.1.1 Metodología de Evaluación Multicriterio EMC.................................................. 16
1.1.4. Evaluación Costo Beneficio vs EMC .................................................................. 20
1.1.2 Los Sistemas de Información Geográfica SIG .................................................... 21
1.2. CONTEXTO ESPACIAL ....................................................................................... 25
1.2.1. ÁREA DE ESTUDIO.......................................................................................... 26
1.2.2. Departamento Casanare....................................................................................... 26
1.2.3. Departamento Cundinamarca .............................................................................. 32
1.2.4. Departamento de Boyacá .................................................................................... 35
1.2.5. COSTOS EN TRANSPORTE ............................................................................ 38
2. METODOLOGÍA .......................................................................................................... 43
2.1. GENERALIDADES ............................................................................................... 43
vii
2.1.1. Diseño de variables independientes .................................................................... 43
2.1.2. Alcance del Estudio ............................................................................................. 43
2.1.3. Tipos de Investigación ........................................................................................ 44
2.1.4. Análisis de los datos ............................................................................................ 44
2.2. MATERIALES ....................................................................................................... 44
2.2.1. Software .............................................................................................................. 44
2.2.2. Información Relacionada con el Ordenamiento Territorial Municipal ............... 45
2.2.3. Mapas Geológicos ............................................................................................... 45
2.2.4. Mapa de núcleos urbanos .................................................................................... 45
2.2.5. Mapas de Parques Nacionales Naturales de Colombia PNNC ........................... 45
2.2.6. Modelo digital de elevación DEM ...................................................................... 46
2.2.7. Coberturas de la tierra metodología Corine Land Cover .................................... 46
2.3. MÉTODOS ............................................................................................................. 48
2.3.1. Fases del Proyecto ............................................................................................... 48
2.3.2. Preliminares ......................................................................................................... 50
2.3.3. Diseño y aplicación de la evaluación multicriterio para el cálculo del corredor
ferroviario. ............................................................................................................................ 51
2.3.4. Fallas geológicas ................................................................................................. 51
2.3.5. Cobertura de la Tierra ......................................................................................... 53
2.3.6. Mapa de Pendientes ............................................................................................. 54
2.3.7. Centros poblados ................................................................................................. 57
2.3.8. Mapa de Parques Naturales ................................................................................. 58
2.3.9. Cálculo de Pesos.................................................................................................. 63
2.3.10. Generación del Modelo EMC, Software Arcgis .............................................. 67
3. RESULTADOS .............................................................................................................. 70
viii
3.1. CONSTRUCCIÓN DE JERARQUÍAS Y ESTABLECIMIENTO DE
PRIORIDADES ........................................................................................................................ 70
3.2. APLICANDO LA METODOLOGÍA EMC CON HERRAMIENTAS SIG .......... 71
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................. 78
5. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 82
ix
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Estado y Operatividad de la Red Férrea Nacional .................................................... 14
Tabla 2. Escala de Saaty ......................................................................................................... 20
Tabla 3 Aplicación de los enfoques Coste beneficio y multicriterio a la planificación
ferroviaria. .................................................................................................................................... 20
Tabla 4. Componentes de una Geodatabase ............................................................................ 24
Tabla 5. Costo de transporte por tonelada transportada por kilometro T2 (2.015) ................. 39
Tabla 6. Costo de transporte por tonelada transportada por kilometro T3 (2.015) ................. 40
Tabla 7. Costo de transporte por tonelada transportada por kilometro CS (2.015) ................. 41
Tabla 8. Leyenda Nacional de Coberturas de la Tierra Colombia (SIAC) ............................. 47
Tabla 9. Tabla de Pesos de Coberturas .................................................................................. 53
Tabla 10. Clasificación de terrenos para trazados viales .................................................... 55
Tabla 11. Cabeceras Municipales por Categoría DANE ......................................................... 57
Tabla 12. Matriz de Importancia entre Criterios por experto 1 ............................................. 60
Tabla 13. Matriz de Importancia entre Criterios por experto 2 ............................................. 60
Tabla 14. Matriz de Consistencia Lógica para caso experto 1 ............................................... 62
Tabla 15. Matriz de Consistencia Lógica para caso experto 2 ............................................... 62
Tabla 16. Subcriterios para la Variable Pendiente ................................................................. 63
Tabla 17. Matriz de Consistencia Lógica para el Subcriterio de Pendientes ......................... 64
Tabla 18. Subcriterios para la Variable Corine Land Cover ................................................. 65
Tabla 19. Matriz de Consistencia Lógica para el Subcriterio de Coraline Land Cover ........ 65
Tabla 20. Pesos Cabeceras Municipales ................................................................................. 66
Tabla 21. Matriz de Consistencia Lógica para el Subcriterio de Centros Poblados .............. 67
x
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Clasificación de técnicas de EMC ........................................................................... 16
Figura 2. Proceso de la EMC .................................................................................................. 19
Figura 3. PIB Casanare y Colombia ....................................................................................... 29
Figura 4. Exportaciones no tradicionales de Casanare para los años del 2006 al año 2013 30
Figura 5. Exportaciones no tradicionales registradas en Casanare ...................................... 31
Figura 6. Red férrea del Atlántico. .......................................................................................... 37
Figura 7. Diagrama de Flujo para la aplicación del proceso metodológico ......................... 48
Figura 8. Diagrama de Procesos para el Model Builder de ArcGIS® ................................... 68
Figura 9. Modelo de Jerarquización de Criterios y Subcriterios............................................ 70
Figura 10 Perfil de Alturas entre Yopal-Sogamoso ............................................................... 77
Figura 11 Perfil de Alturas entre Yopal-Bogotá .................................................................... 77
xi
LISTA DE MAPAS
Mapa 1. Inventario Red Férrea. .............................................................................................. 13
Mapa 2. Ubicación y Estado Red Férrea Nacional. ............................................................... 15
Mapa 3. Plano General del área de estudio. ........................................................................... 26
Mapa 4. Mapa político administrativa de Casanare ............................................................... 28
Mapa 5. Mapa Político Administrativo de Cundinamarca ..................................................... 33
Mapa 6. Mapa Político Administrativo de Boyacá ................................................................. 35
Mapa 7. Mapa de Cobertura de la Tierra CLC ...................................................................... 54
Mapa 8. Modelo digital de elevación ASTER GDEM – Área de Estudio ............................... 56
Mapa 9. Pendientes – Área de Estudio ................................................................................... 57
Mapa 10. Cabeceras Municipales por Categoría DANE – Área de Estudio .......................... 58
Mapa 11. Parques Nacionales Naturales PNN – Área de Estudio ......................................... 59
Mapa 12. Mapa de Pendientes – Clasificación Importancia relativa ..................................... 64
Mapa 13. Corine Land Cover– Clasificación Importancia relativa ....................................... 66
Mapa 14. Superposición Ponderada de Variables para los tres Departamentos. .................. 72
Mapa 15. Relación Coste Distancias. ..................................................................................... 74
Mapa 16. Resultados de Alternativas. ..................................................................................... 76
1
0. INTRODUCCIÓN
Los medios de transporte a lo largo de la historia han sido un factor importante en la cadena
de producción, pues sus costos intervienen en los procesos de abastecimiento y distribución de
las regiones. Así, por las necesidades propias de cada región con respecto a sus dinámicas de
mercado, se desarrollan alternativas y/o innovaciones en infraestructura y medios de transporte.
En la Unión Europea, Canadá, Australia y Estados Unidos entre otros, se han desarrollado
importantes infraestructuras para el transporte terrestre, dentro de las cuales se destaca las vías
férreas por su rapidez, por la posibilidad de interconectar grandes regiones; hecho que fortalece
el intercambio económico, y por la reducción de costos de transporte que supone para los
diferentes usuarios. En América Latina, el desarrollo de transporte ferroviario ha sido impulsado
principalmente por la empresa privada perteneciente al reglón de la minería, en el caso de
Colombia, el transporte de carbón y otros minerales es uno de sus más importantes usuarios.
Una de las ventajas del transporte ferroviario es la reducción en los costos de transporte de
carga. En otros medios de transporte terrestre el costo de tonelada por kilómetro esta entre los
$1800 para el tipo de camión más grande, hasta los $ 14.000 para el camión más pequeño, pero
según Escobar, (2007) “para el caso de los ferrocarriles es 3 a 4 veces menor el costo de
transporte”.
Además del alto costo comparativo, existen otras desventajas del transporte terrestre por
carretera, como son el deterioro de la malla vial por el alto volumen de carga desplazado en las
carreteras, el alto grado de accidentabilidad enmarcada en el trayecto de Bogotá-Villavicencio.
Sumando además, los efectos negativos que tiene el transporte de carga a nivel ambiental, como
la contaminación atmosférica y acústica (emisiones de CO2, derrame de crudo, etc.).
2
El desarrollo de un proyecto de vías férreas para un territorio comprende un alto grado de
complejidad, pues en ello interviene variables técnicas, ambientales, socioeconómicas y
culturales, generando como principal impacto una transformación en su interrelación con el
entorno en que se implementa. Ante la situación planteada, resulta oportuno desarrollar
alternativas de evaluación preliminar, que permitan determinar a escala general la viabilidad de
este tipo de proyectos.
Hechas las consideraciones anteriores, surge la inquietud de estudiar técnicas que permitan
hacer una selección a priori de la mejor ruta para del trazado de una vía férrea; diferente a la
técnica costo beneficio (tradicionalmente utilizado como herramienta en decisiones a las
soluciones de transporte) que de acuerdo a R & M, (2003) no permite incluir de manera
adecuada variables cualitativas de difícil medición. Sino, una técnica que donde se puedan
diseñar un sistema de decisiones basadas en pesos y criterios de variables específicas.
En efecto, la técnica de Evaluación Multi-Criterio – EMC, como alternativa de evaluación de
viabilidad, según lo menciona Gómez Delgado & Barredo Cano, (2005) permite diseñar este
sistema de decisiones, por esta razón se plantea la siguiente pregunta ¿Es pertinente aplicar la
técnica EMC como soporte para la selección de la mejor ruta férrea?
Para constatarlo, en el presente proyecto se plantea realizar la EMC como soporte de la
selección de la mejor ruta en el trazado del corredor ferroviario entre las ciudades de Bogotá,
Cundinamarca y Yopal, Casanare desarrollando los siguientes objetivos:
Identificar las variables que influyen para un trazado férreo.
Definir y evaluar un método de EMC a partir de las variables identificadas utilizando
herramientas de Sistemas de Información Geográfica - SIG.
3
Establecer la ruta optima de la vía férrea entre Yopal y Bogotá.
Sobre esta base, el presente proyecto se compone de cuatro capítulos que describen una
contextualización con respecto a infraestructura ferroviaria en otros países, sus antecedentes en
Colombia, la metodología de la EMC desarrollada con herramienta SIG, seguida de los
resultados, distribuidos así:
El primer capítulo concierne al Marco Referencial, refiriéndose al estado del arte de los
proyectos ferroviales de otros países, donde se hace una breve descripción de los mismos y las
técnicas utilizadas. En segundo lugar se hace una exposición conceptual de la caja de
herramientas que se aplica en la metodología compuesta por las técnicas de EMC, las
herramientas necesarias para el diseño del SIG, la delimitación espacial y características
generales del área donde se va a desarrollar el proyecto y la metodología de investigación
utilizada.
El segundo capítulo aborda la Metodología, donde se describen los materiales y métodos
utilizados en el desarrollo del proyecto. Así, se expone las fases y los procedimientos que se
llevaron a cabo para la consecución de resultados, la identificación de las variables, su
evaluación de consistencia, además de la construcción de las mismas teniendo en cuenta pesos y
criterios del sistema de decisiones. Por otra parte se incluye el procedimiento de la generación
del modelo para la EMC, diseñado en el software ArcGis®.
El tercer capítulo corresponde a los Resultados de cada uno de los procedimientos planteados
en la metodología, donde se puede visualizar claramente las variables resultantes, jerarquías y
pesos, además de los resultados arrojados por el software ArcGis® a partir del modelo diseñado,
con sus respectivos análisis.
4
El cuarto capítulo contiene las Conclusiones y Recomendaciones. Es importante resaltar que
el desarrollo del presente proyecto, empero de su carácter hipotético traza un precedente en la
construcción de análisis Multicriterio en la búsqueda de la mejor ruta para un trazado ferroviario
teniendo en cuenta variables como topografía, asentamientos urbanos, fallas geológicas, áreas
protegidas y pendientes; dando como resultado un concepto general, punto de partida para
proponer estudios detallados que arrojen resultados de viabilidad propiamente dicha para el
desarrollo de este tipo de infraestructura.
En definitiva, en este tipo de aplicaciones construidas por grupos inter-disciplinarios es donde
el Ingeniero Catastral y Geodesta actúa como agente integrador de conceptos, donde su aporte de
análisis espacial y generador de resultados (modelo, geodatabase, cartografía, ruta óptima) lo
ubica como uno de los actores principales en el proceso de construcción científica de estas
iniciativas.
5
1. MARCO REFERENCIAL
1.1. ESTADO DEL ARTE
1.1.1. Antecedentes
Entre las metodologías que se aplican a los proyectos de infraestructura, la EMC ha adquirido
una importancia significativa en los últimos años pues, mediante su aplicación es posible
manejar problemas en los que la toma de decisiones depende de múltiples objetivos, criterios,
participantes y alternativas. Para ilustrar esto, a continuación se presentan algunos ejemplos de
proyectos de infraestructura en diferentes escenarios en los que se ha aplicado la metodología
EMC
En la Unión Europea, desde el año 1996, se publicó una guía sobre el uso de los métodos de
Costo-Beneficio y EMC, proporcionando las directrices generales de evaluación para proyectos
de infraestructura ferroviaria para todos los países que la conforman.
Luego, García Gutiérrez et al, (2001) desarrollan una aplicación de técnicas multicriterio y
coste-beneficio a la evaluación de proyectos relacionados con el transporte ferroviario de
mercancías, donde presentan un análisis comparativo de la aplicabilidad de dos enfoques
metodológicos, el análisis costo beneficio y las técnicas de decisión multicriterio, para la
evaluación cuantitativa de decisiones relacionadas con infraestructuras ferroviarias para el
transporte de mercancías.
Así, realizan una comparación general de ambos enfoques metodológicos y se particulariza el
análisis comparativo al caso de evaluación de diversos tipos de decisiones relacionadas con
infraestructuras ferroviarias para el transporte de mercancías, destacando las ventajas de la EMC
frente a la metodología del costo beneficio.
6
Por otra parte, un caso más puntual corresponde al proyecto de construcción de la vía de alta
velocidad Huelva (España) - Faro (Portugal). Aquí, se desarrolló una metodología de EMC para
establecer el corredor ferroviario de mínimo impacto ambiental entre Huelva, España y Faro,
Portugal. Este estudio forma parte del proyecto Interregional aplicando Evaluación ambiental
estratégica (EAE) de las posibles conexiones ferroviarias (Convencional / Alta Velocidad)
Huelva – Algarbe. González et al., (2012).
La metodología prevé en primer lugar, la selección de los factores ambientales que van a
intervenir en el modelo y la recolección y homogeneización de la información ambiental
existente entre los dos países, así como su posterior implementación en un SIG.
De acuerdo a esto, se calculan las superficies finales de fricción o resistencia al
desplazamiento; dichas superficies se obtuvieron a partir de la combinación lineal ponderada de
las variables con sus respectivas restricciones. Al combinar las superficies finales de fricción con
puntos origen y destino hacen posible obtener el corredor y camino mínimos. González et al.,
(2012).
En Suramérica, el planteamiento del proyecto del Tren de las Américas, Conexión férrea
Océano Atlántico (Maracaibo, Venezuela) – Océano Pacifico (Buenaventura, Colombia), se
expone la importancia de construir una alianza estratégica entre Venezuela y Colombia con la
que se logre generar mayor desarrollo económico, productivo y agrícola región de la Orinoquia.
ADIR, Casanare, & Casanare (2012).
Como una iniciativa de la Agencia para el Desarrollo Integral de la Regiones – ADIR, se
contó con el respaldo de la Cámara de Comercio de Casanare y la Gobernación del
Departamento de Casanare, buscando vincular a la Cámara de Comercio de Arauca y la Cámara
de Comercio del Meta, integrando con este proyecto a los Departamentos de Arauca, Casanare,
7
Meta, Cundinamarca, Huila, Tolima y Valle del Cauca (Colombia) y a los Estados de Apure,
Táchira, Zulia, Barinas, Portuguesa, Lara, Yaracuy, Carabobo, Aragua y Mirando (Venezuela),
exaltando las ventajas del transporte ferroviario, para Conectar el Océano Atlántico (Maracaibo,
Venezuela) – Océano Pacifico (Buenaventura, Colombia), con el propósito de hacer una
integración regional, pasando por los principales focos de producción para los dos países. ADIR,
Casanare, & Casanare (2012).
1.1.2. Reseña histórica de los ferrocarriles en Colombia
La idea de implementar los ferrocarriles en Colombia es propuesta por el libertador Simón
Bolívar, quien sugirió la posibilidad de unir los océanos Pacífico y Atlántico mediante una vía
férrea descrito por el DNP - Departamento Nacional de Planeación, (2008).
Hacia el año de 1868 Colombia manifiesta su interés en el transporte férreo debido a la
necesidad de interconectar las ciudades que en su momento fueran centros económicos con los
puerto fluviales, con el objetivo de facilitar el comercio exterior; los primeros ferrocarriles
construidos era de pequeñas longitudes. Cabe anotar que los ferrocarriles en gran parte de
américa fueron construidos con capital extranjero a través de la figura de concesión.
Hacia finales del siglo XIX, los ferrocarriles en Colombia pasan de tener con 236 km a contar
con 875 Km para el año de 1910 y en el año 1930 se expande a 2700 Km, alcanzando su máxima
longitud en el año de 1961 con un total de 3431 Km. Estas líneas férreas estaban bajo la
administración de las regiones conectas, luego, en el año de 1972 iniciaría su decadencia con la
pérdida del ferrocarril que comunicaba a la ciudad de Medellín con el Pacifico, a causa del
desbordamiento del rio Cauca. Referido por la (Cámara Colombia de Infraestructura, 2013). A
continuación se describe brevemente la historia de las vías férreas más significativas del país.
8
En el año de 1865, se decide iniciar con la contratación para la construcción de una vía férrea
que comunique a Sabanilla hoy llamado Puerto Salgar y Barranquilla (Atlántico), con el fin de
facilitar y reducir los costos en que se incurrían al transportarse entre estos dos puntos.
Esta obra de infraestructura representaba un avance tecnológico tanto a nivel nacional. Sin
embargo el país, se carecía de soportes técnicos, económicos y administrativos para realizar este
proyecto.
Por tanto se lleva a cabo la contratación con Ramón Santodomingo Vila y Ramón B. Jimeno
Collante, quienes estaban obligados a traer una empresa de ingenieros para trazar y tender la vía;
dotarla de locomotoras y de material rodante, a construir las dos estaciones terminales, a
mantener en buen estado la obra y los trenes; a operarla garantizando la continuidad del servicio;
y a reconocer un canon al Estado Bolívar (Poveda, 2002).
Finamente en 1868, Ramón B. Jimeno Collante toma la decisión de contratar a una firma de
ingenieros alemanes, la sociedad Hoenisberg, Wessels y Compañía, para llevar a cabo la
construcción del ferrocarril, llegando a Barranquilla el mismo año.
Al margen de la orilla de rio magdalena el 2 de febrero de 1869 se da inicio a la construcción
del novedoso proyecto iniciando por la estación terminal llamada Estación Montoya, en honor
del gran empresario antioqueño Francisco Montoya, uno de los pioneros de la navegación a
vapor en el río.
Al cabo de poco tiempo llega al país proveniente de Europa la primera locomotora junto con
algunos vagones y otros materiales requeridos para la construcción del tendido férreo, iniciando
desde Barranquilla la construcción de la vía férrea, la duración de la obra fue de dos años y como
era usual para la época fue construida de la forma más rudimentarias, empleado musculo, picas,
palas, niveles de precisión ópticos empleados por la firma alemana.
9
El 1 de Enero de se lleva a cabo la inauguración del primer ferrocarril del país e inicia su
servicio entre la ciudad de Barranquilla y la aldea de Sabanilla la cual sería nombrada
posteriormente como puerto Salgar en honor al Señor presidente de la época, Eustorgio Salgar.
Con los buenos resultados generados por el primer trazado férreo en relación al volumen
movilizado y a la reducción de tiempos en el desplazamiento de carga y pasajeros y con el
posicionamiento del café como el principal producto de exportación además con los grandes
avances de la navegación marina que generaban barcos con capacidad de mover grandes
volúmenes de carga, con esta condiciones presentada se evidenciaba la necesidad de prolongar el
ferrocarril hacia el occidente e interior del país.
Es entonces como 1880 la empresa concesionaria encargada de administrar la vía ferra que
comunicaba a Barranquilla con Puerto Salgar contrata al ingeniero Francisco Javier Cisneros
para que realizara los estudios necesarios para lo prolongación del ferrocarril hasta Puerto Berrio,
luego de dos años se da inicio a dicha obra, pero con muy pocos avances, logro tender dos
kilómetros de vía pero final desistió dejando en total abandono la obra, deteriorándose en tramos
por efectos de huracanes y mar de levas.
Ya en 1884 el proyecto vuelve a mano del Ingeniero Francisco Javier Cisneros quien había
realizado los estudios previos para la ampliación, es él quien tiene finamente debe de encargarse
de la construcción de dicha obra, la cual a paso lento pero seguro se logró construir.
Pese a ser la persona con todas las capacidades técnicas y financieras para ejecutar dicho
proyecto, fue expuesto a demoras la cuales se atribuye a conflictos políticos y sociales que en la
región se entraban, entre ellos la guerra civil de 1885 y la promulgación de la nueva constitución
por el presidente entonces Rafael Núñez, la cual con la abolición de la figura de estados y
establecimiento de la figura centralista afectaría la finanzas de Cisneros, finalmente en el año de
10
1887 fueron entregados 27 Km de ampliación del ferrocarril de Barranquilla y Puerto Salgar.
Puntualizado por (Poveda, 2002).
Luego inicia la implementación masiva del ferrocarril a lo largo y ancho de la nación y
convirtiéndose en un lugar apetecido por firmas constructoras de diferentes naciones.
El turno seria para Cúcuta, el ferrocarril entre Puerto Villamizar y Cúcuta inicia en el año de
1878 y es entregada en 1888 con una longitud de 55 km, fue la única ruta internacional del país
al conectarse a través de 16 km. con la orilla del río Táchira en 1897.
Para Cundinamarca, en el año de 1885 se da inicio a la construcción del ferrocarril que
comunicaría a la Ciudad de Girardot con la sabana de Bogotá y nuevamente es contratado el
ingeniero Cisneros para la construcción de esta vía Férrea, en esta ocasión cuenta con la
colaboración de una firma inglesa de constructores, finalizando la obra en el año de 1905 con
una longitud de 132 Km.
El Ferrocarril del Norte es iniciado en el año de 1879 por miembros de la Sociedad
Colombiana de Ingenieros y 1894 llega al Puente del Común (La Caro), siendo continuado por el
gobierno nacional; en 1896 llega a Cajicá y en 1898 a Zipaquirá, descrito por Mejía Sanabria
(1998).
Al pacifico también llega el ferrocarril, en el año de 1872 se inician labores, su construcción
estaría llena de contratiempos, este contrato paso por las manos de diversos constructores, uno de
ellos obliga a la nación a pagar una gran suma por un presunto incumplimiento, finalmente las
obras son suspendidas debido al estallido de la guerra de los 1000 días.
La Dorada también se suma a la red ferroviaria con la construcción de la vía férrea que
comunica con Honda, es Cisneros quien inicia la obra pero no quien la termina, ya que este sede
11
la concesión a la empresa The Dorada Railway Company Limited; quienes luego de diversas
interrupciones concluyen la obra en el año 1897.
En Flanes-Tolima en el año de 1893 se da inicio a las obra del ferrocarril que comunicaría a
esta ciudad con Ibagué, obra finalizada en el año de 1906; con una longitud de 76 km, en Santa
Marta en el año de 1906 es inaugurado el ferrocarril, con una longitud de 95 km y que
comunicaría a las zonas de plantaciones bananera con la ciudad.
Fueron alrededor de 50 años de incorporación de vías férreas en el país, una infraestructura
creciente, contando con una longitud de 236 km en el año de 1885 hasta llegar a un total de 2730
km en el año de 1930.
Fueron 30 años de operación a cargo de diversas concesiones pero en 1954 el gobierno
nacional decide nacionalizar los ferrocarriles creando la empresa de Ferrocarriles nacionales
adscrita el ministerio de obras públicas, con el fin de abolir la administración departamental que
tiene a cargo las diversas líneas, al entrar en operación la nueva empresa estatal no se presenta
ningún cambio significativo, indicado por la (Cámara Colombia de Infraestructura, 2013).
En 1972 la empresa comienza su descenso; uno de los factores incidentes fue la pérdida del
ferrocarril que comunicaba a Medellín con el Pacifico ya que dejo desconecta la red del
Atlántico con el Pacifico generando así pérdidas económicas significativas, debido a que dejo de
movilizar un gran volumen de carga, el problema se haría más evidente el año de 1975, por el
(DNP - Departamento Nacional de Planeación, 1993)
A pesar de este descenso, el gobierno de turno no desistiría de la infraestructura, se realizó
esfuerzos para lograr restablecer la eficiencia del sistema, en 1982 el gobierno sanciona la ley 30
la cual establece que un 10% de los impuestos sobre combustibles se destinaria al mejoramiento
12
y extensión de la vía férrea. Adicionalmente se vincula al banco mundial para ejecutar un
proyecto de rehabilitación
En 1986 el gobierno nacional luego de realizar un seguimiento y análisis a la situación
financiera de la empresa, decide revaluar la viabilidad económica del transporte férreo en el país.
Bajo esta premisa se inicia la toma de decisiones.
El primer paso a tomar es la restructuración institucional en función de conceptos de
eficiencia y rentabilidad, con la ley 21 de 1988 se da vía a la liquidación de la empresa de
ferrocarriles nacionales, se crea el fondo de pasivo pensional con el fin de atender dichas
obligaciones y se da inicio a la empresa Colombiana de Vías Férreas (Ferrovías) que estará a
cargo de la administración, control y mantenimiento de la red férrea, adicionalmente se autoriza
la creación de empresas de transporte férreo mixto de carácter privado para la explotación y
comercialización del sistema, extraído de la (Cámara Colombia de Infraestructura, 2013).
Con la puesta en marcha de FERROVIAS, inicia un periodo de optimización del sistema;
necesitando realizar la rehabilitación de diferentes tramos del sistema, es así como FERROVIAS
crea un plan de rehabilitación para ser ejecutado entre 1991 y 1995 el costo estimado para dicho
proyecto es de US$ 338 millones.
Finalmente en el año de 2003 a través del decreto 1791 de 2003 se ordena la liquidación de
FERROVIAS, debido a que no era auto sostenible y no estaba generando utilidad, los contratos
existentes de concesiones fueron cedidos al Instituto Nacional de concesiones (INCO), el cual
fue creado con el objeto de planear, estructurar, contratar, ejecutar y administrar los negocios de
infraestructura de transporte que se desarrollaban con capital privado y en especial las
concesiones, en los modos carretero, fluvial, marítimo, férreo y portuario. (Cámara Colombia de
Infraestructura, 2013)
13
1.1.3. Actualidad de la Infraestructura Férrea Colombiana
En la actualidad la infraestructura férrea cuenta con 3413 km entre las cuales se incluyen
aquellos corredores que se encuentran concesionados, esta red férrea se encuentra distribuida de
la siguiente manera; Concesión de atlántico 245 Km, concesión del pacifico con 498, tramo
desafectado administrado por FENOCO 887 Km, tramo desafectado administrado por INVIAS
388 Km, red inactiva a cargo de INVIAS 1322 Km.
Mapa 1 Inventario Red Férrea.
Fuente: INVIAS
14
En el Mapa 1, se relaciona la distribución de la red Férrea Nacional, adicional a esta se cuenta
con un ferrocarril privado a cargo de la explotación minera que comunica el Cerrejón y Puerto
Bolívar en el departamento de la Guajira la cual lo compone un total 150 Km.
El gobierno nacional ha logrado rehabilitar algunos de los corredores férreos con que cuenta
el país, y a su vez restableciendo su operación a través de la figura de concesiones. En la Tabla 1
se presenta el estado de las vías de la Red Férrea Nacional, y en el Mapa 2 se hace una
descripción detallada de su ubicación y estado por tramo.
Tabla 1. Estado y Operatividad de la Red Férrea Nacional
Fuente: Ministerio de Transporte
En relación a la ciudad de Yopal es nula su infraestructura vial férrea, presentándose esta
circunstancia como un obstáculo para el desarrollo de la zona, y en mayor medida, ante la
inexistencia de una comunicación férrea con la capital de país, suponiendo un mayor costo y
tiempo a la hora de transportar mercancías.
15
Mapa 2. Ubicación y Estado Red Férrea Nacional.
Fuente: ANI
16
1.1 Marco Teórico
1.1.1 Metodología de Evaluación Multicriterio EMC
La EMC se puede entender como: “Un mundo de conceptos, aproximaciones, modelos y
métodos, para auxiliar a los centros decisores a describir, evaluar, ordenar, jerarquizar,
seleccionar o rechazar objetos, en base a una evaluación (expresada por puntuaciones, valores o
intensidades de preferencia) de acuerdo a varios criterios. Estos criterios pueden representar
diferentes aspectos de la teleología: objetivos, metas, valores de referencia, niveles de aspiración
o utilidad” (Gómez Delgado & Barredo Cano, 2005).
El autor menciona que los distintos métodos o técnicas de EMC, que se diferencian
básicamente en los procedimientos aritméticos estadísticos que se realizan sobre las matrices de
evaluación y de prioridades, su clasificación se muestra en la Figura 1.
Figura 1. Clasificación de técnicas de EMC
Fuente: Elaboración propia, basada del documento (Gómez Delgado & Barredo Cano,
2005).
TECNICAS DE EMC
COMPENSATORIAS
ADITIVAS
Sumatoria lineal ponderada
Análisis de concordancia
Jerarquías analíticas
DE PUNTO IDEAL
TOPSIS
AIM
MDS
BORROSAS
Sumatoria lineal ponderada borrosa
Sumatoria lineal ponderada ordenada
NO COMPENSATORIAS
Conjuntivo
Disjuntivo
Lexicografico
17
La Evaluación Multicriterio. (EMC), posee dos enfoques con los cuales se originó esta
metodología:
El enfoque normativo (prescriptivo): este enfoque busca establecer que agentes
decisores son los más óptimos en el evento de la toma de decisiones y luego establece
los procedimientos u operaciones requeridas para la evaluación de dichos agentes o
criterios de decisión.
El enfoque positivo (Descriptivo): Este enfoque pretende elabora una serie de
construcciones teóricas y lógicas, con las que se procede a explicar el comportamiento
de las agentes decisores, es decir del por qué se ha de tomar una determinada decisión
cuáles son sus razones.
Para la aplicación a los SIG la metodología toma el enfoque normativo debido a que el
análisis espacial realizado inicialmente define qué características o alternativas son las que se
encuentran presentes y así deferir en cuales son lo requeridos para posteriormente logra definir
los procesos y parámetros con los cuales se lograran discernir y descartar todos aquellos factores
que no cumplan con los criterios de establecidos para la toma de decisión.
De las técnicas de EMC, interesa particularmente el método de las jerarquías analíticas (MJA
o Analytic Hierarchy Process “AHP”) pues, de acuerdo a Ramírez, (2007) es la mejor
fundamentada estadísticamente y actualmente una de las de mayor uso en el mundo, vista en el
entorno de los Sistemas de Información Geográfica.
1.1.1.1 Método de Jerarquías Analíticas (Analytic Hierarchy Process - AHP)
Según Steiguer, Duberstein, & Vicente, (2003), mencionan que el AHP posee un conjunto de
cualidades: es un proceso de decisión estructurado y cuantitativo que puede documentarse y
18
repetirse; aplicable a situaciones de decisión que impliquen múltiples criterios y juicios
subjetivos; emplea datos tanto cualitativos como cuantitativos; proporciona una medida de la
consistencia de las preferencias; además existe una amplia documentación y software para
aplicarlo; y es apropiado para trabajos de toma de decisión.
Font Graupera, (2000), considera eficiente al AHP porque: a) permite una organización
jerárquica del problema en distintos niveles, b) realiza una evaluación de la situación de toma de
decisiones por niveles, y c) incluye la asignación de las preferencias en términos de importancia
relativa mediante “pesos” que se asignan a los atributos considerados, lo cual facilita la tarea de
"extraer" de la mente del decisor esta información de una forma confiable.
Este autor señala que es importante advertir que el AHP siempre ha despertado cierta
polémica respecto al significado exacto de los pesos asignados y obtenidos; sin embargo le
reconoce los méritos de: detectar y aceptar, dentro de ciertos límites, la incoherencia de los
decisores humanos; permitir emplear de forma natural una jerarquización de los criterios y no
requerir información cuantitativa acerca del resultado que alcanza cada alternativa en cada uno
de los criterios considerados, sino tan sólo los juicios de valor del centro decisor.
Para Steiguer et al., (2003), la estructura lógica de las técnicas de EMC convencionales o
compensatorias consideran atributos, objetivos, metas y limitaciones (restricciones); los atributos
son valores de decisión asociados a una realidad objetiva y se pueden medir a partir de las
preferencias de los decidores; con frecuencia se expresan en una función matemática de las
variables de decisión, como pueden ser el valor agregado y el nivel de empleo; un objetivo es un
nivel de aspiración e implica el mejoramiento de uno o más atributos en algún aspecto, como
puede ser la obtención de los máximos rendimientos de un cultivo o bien, la minimización de los
costos de producción en ese cultivo.
19
Es oportuno mencionar que tales técnicas consideran en su ejecución la asignación de pesos
de importancia, análisis de sensibilidad, restricciones o limitaciones y situaciones de riesgo e
incertidumbre.
Figura 2. Proceso de la EMC
Fuente: Elaboración propia, basada del documento (Pacheco & Contreras, 2008)
• Dependiendo de la envergadura de la iniciativa, las posibilidades de financiamiento entre otros; es importante requerir un grupo de expertos para chequear los criterios, es válido contemplar criterios a partir de estudios previos.
1. DEFINIR GRUPO DE EXPERTOS
• La selección de criterios deben ser relevantes para la evaluación, dependerá del nivel jerárquico que se quiera implementar la iniciativa de cuáles objetivos se deben considerar ya sea de política, planes, programas y los del propio proyecto.
2. SELECCIÓN DE CRITERIOS
• Para la construcción de los indicadores que serán empleados, se requiere que los objetivos sean desglosados en variables que puedan ser “medidas” y evaluadas.3. DEFINIR LOS
INDICADORES
• Ordene los criterios por niveles, desde los más generales hasta los más específicos, estableciendo la jerarquía del problema.4. ESQUEMA
JERÁRQUICO
• : En este paso debe ingresar los juicios respecto de la importancia relativa de los criterios y sus subcriterios. Se debe identificar cuáles son sus posibilidades de establecer las relaciones de importancia entre ellos (Tabla 3).
• Los criterios en términos cualitativos dependen de una escala establecida, que corresponden con su valoración del decisor y la asignación numérica (Saaty, 1980).
5. CONSTRUCCIÓN DE PRIORIDADES
• A partir de los juicios expresados en las matrices de comparaciones calcule los ponderadores correspondientes a cada criterio.6. CÁLCULO DE
PONDERACIONES
• Verificar la consistencia de los juicios ingresados en las matrices de comparaciones. Verificar que este sea inferior al 10%, si es superior al 10%, debe reingresar los juicios en la o las matrices que demuestren inconsistencia y volver a calcular los ponderadores y la relación de consistencia hasta que sea menor a 10%.
7. COMPROBAR CONSISTENCIA
• Los indicadores de las iniciativas poseen diferentes características según sea la variable que estén describiendo. Clasificar la información de cada indicador en tablas que indiquen los diferentes grados de la característica. Se debe crear una escala con valores mínimo, máximo e intermedios tales que agrupen todo el rango de valores del indicador cuantitativo.
8. ANÁLISIS DE INDICADORES
• Cuando se emplea el método AHP, en el paso 7 ya realizó la estandarización de la información a través de la clasificación en tablas. En caso donde no fue posible establecer ningún tipo de importancia relativa entre los criterios, los indicadores deben estandarizarse para su uso.
9. ESTANDARIZACIÓN DE INDICADORES
• Calcular el índice que sintetiza los indicadores de cada uno de los criterios y sus ponderaciones. Multiplicando cada indicador normalizado por su correspondiente ponderador en cada una de las alternativas.
10. CÁLCULO DE LOS INDICES
• Ordenar jerárquicamente los índices calculados para cada alternativa o proyecto de mayor a menor. Seleccionar como preferencia a aquel que obtuvo el mayor valor en la evaluación.11. ESTABLECER
RANKING
• Realizar análisis del comportamiento del ranking establecido frente a cambios en las ponderaciones relativas de los principales criterios. Definir escenarios posibles y compararlos con el escenario actual de su evaluación.
12. ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD
20
Tabla 2. Escala de Saaty
Intensidad Definición Explicación
1 De igual importancia 2 actividades contribuyen de igual forma al objetivo.
3 Moderada
importancia
La experiencia y el juicio favorecen levemente a una
actividad sobre la otra.
5 Importancia fuerte La experiencia y el juicio favorecen fuertemente una actividad
sobre la otra.
7 Muy fuerte o
demostrada
Una actividad es mucho más favorecida que la otra; su
predominancia se demostró en la práctica.
9 Extrema La evidencia que favorece una actividad sobre la otra, es
absoluta y totalmente clara.
2,4,6,8 Valores intermedios Cuando se necesita un compromiso de las partes entre valores
adyacentes.
Recíprocos aij=1/aji
Hipótesis del método. La definición de la fórmula del
recíproco, se expresa por el termino aij, que corresponde al
valor asignado debajo de la diagonal correspondiente a los
valores del lado opuesto 1/aij.
Fuente: Elaboración propia, basada del documento (Saaty, 1980)
1.1.4. Evaluación Costo Beneficio vs EMC
Como se ha venido explicando, existen dos metodologías de evaluación ampliamente
aplicadas en análisis, donde intervienen dos o más variables para el posible desarrollo de un
proyecto ferroviario, a saber, la EMC y costo-beneficio.
Tabla 3 Aplicación de los enfoques Coste beneficio y multicriterio a la planificación
ferroviaria.
Coste-Beneficio Multicriterio
Punto de Vista “La sociedad”: empresas operadoras,
GIF, operadores logísticos, clientes
finales, empresas relacionadas,
trabajadores, ciudadanos…
Representación multidecisor
multicriterio del proceso de toma de
decisiones.
Medida de Factores Cálculo de las compensaciones por la
prestación de servicios de interés
social.
Estandarización del cálculo de los
valores no monetarios mediante
técnicas multicriterio (tiempo de viaje,
seguridad, comodidad, impacto
ambiental y social...)
Agregación de
Factores
La evaluación se realza según las
preferencias en términos de “valores
de mercado” de los afectados del
proyecto.
El procedimiento de agregación
permitirá incorporar objetivos políticos
relacionados con la equidad de las
alternativas.
Fuente: Elaboración propia, basada del documento (García Gutiérrez et al., 2001)
21
La evaluación costo- beneficio fue de gran apoyo, pero conforme fue evolucionando la diseño
y estudios de trazados de transporte se ha incluido diversas variables que no son de fácil
cuantificación haciendo de la evaluación costos beneficio insuficiente para este tipo de
decisiones, argumenta (R & M, 2003).
Por su parte, la herramienta más utilizada de análisis cuantitativos para evaluar decisiones
relacionadas con infraestructura ferroviarios para el transporte de carga, es la aplicación de EMC
(Gómez Delgado & Barredo Cano, 2005).
Aunque esta metodología fue desarrollada inicialmente como un apoyo a la toma de
decisiones en la campo de la economía y finanzas se ha logrado enlazar y aplicar como la toma
de decisiones en el ámbito territorial y posteriormente tomar como aliado o herramienta los SIG,
este alcance se logró gracias a investigaciones y desarrollo generados por diversos autores
algunos de ellos son Eastman, J.R., Kyem, P.A. y Toledano (1993), Barredo (1996) y
Malczewski (1999), quienes sientan los conceptos y bases de la metodología en el ámbito de los
SIG.
1.1.2 Los Sistemas de Información Geográfica SIG
En la planificación de corredores viales se incrementa la complejidad en la toma de decisiones
sin embargo actualmente se cuenta con procedimientos y técnicas que facilitan las actividades
para el trazado y disminuyen el tiempo de las actividades mecánicas ya que se genera una
automatización del proceso (Esparza V, 2004). Entre ellos los SIG.
El termino Sistemas de Información Geográfica (SIG), engloba muchos conceptos. Se
considera como “un sistema de hardware, software y procedimientos elaborados para facilitar la
obtención, gestión, manipulación, análisis, modelado, representación y salida de datos
22
espacialmente referenciados, para resolver problemas complejos de planificación y
gestión”(Gómez Delgado & Barredo Cano, 2005).
1.1.2.1 Características de los SIG
Los SIG utilizan los datos geográficos como fuente principal para su funcionamiento. En este
sentido (Vila & Varga, 2008), destaca tres componentes:
La componente espacial. Se compone de dos factores, la localización y las relaciones
espaciales, entre las que se distinguen las relaciones topológicas y las relaciones geométricas.
La componente temática. Que hace referencia a la autocorrelación espacial, que describe el
hecho de que los objetos más cercanos entre sí tienden a tener valores temáticos más parecidos
La componente temporal. Que se representa mediante la autocorrelación temporal. Aquí, los
valores temáticos que cobra un mismo objeto representado a lo largo del tiempo tienden a ser
más parecidos entre sí cuanto menos tiempo ha transcurrido entre dos representaciones.
1.1.2.2 Representación de datos en un SIG
Del Bosque et al (2012) explica que a pesar de la diversidad de información que se deriva de
la representación de los diferentes fenómenos terrestres, existen solo dos formatos para
representarlos y sistematizarlos en una base de datos geográfica a saber, el modelo vector y el
modelo raster.
Modelo raster: Por definición (Vila & Varga, 2008) El modelo raster “…divide en una red
regular de unidades diferenciadas, de igual tamaño y forma, denominadas píxeles o celdas”
Modelo vectorial: Las entidades con que se clasifica el mundo real se representan mediante
vectores. Para ello se utilizan las denominadas primitivas geométricas de dibujo (puntos, líneas,
polígonos), referenciadas a un sistema de coordenadas”(Del Bosque et al., 2012).
23
Una vez se defina el componente de datos e información geoespaciales, es necesario
relacionar los atributos temáticos, pertenecientes a cada objeto. Podemos relacionar una
estructura de datos espaciales con una base de datos tipo relacional a través de un arreglo
conocido como modelo hibrido o georrelacional (Gómez Delgado & Barredo Cano, 2005).
1.1.2.3 Diseño de la Base de datos geográfica
“Una base de datos espacial es una colección de datos referenciados en el espacio que actúa
como un modelo de la realidad” (Poveda, 2002). Para su materialización, se conocen tres
generaciones de modelos geográficos (Negrete López & Rodríguez Ortega, 2004):
Modelo CAD: los mapas eran creados con un software CAD (Computer-Aid Design). El
modelo geográfico CAD almacenaba los datos geográficos en archivos de formato binario con
representaciones para puntos, líneas y áreas.
Modelo Coverage: Donde, los datos espaciales son combinados con atributos y las relaciones
topológicas entre componentes vectoriales pueden ser almacenadas.
Modelo Geodatabase: ArcInfo introduce un nuevo modelo de datos orientado a objetos
llamado Geodatabase Data Model. Muy cercano al modelo de datos lógico, permite implementar
la mayoría de los comportamientos normales de los componentes. Este modelo es el usado en la
actualidad.
El diseño de los modelos de datos comprende tres etapas secuenciales (Garcia Ruiz &
Otálvaro Arango, 2009):
Modelo conceptual: Es independiente del hardware y software que serán usados para
implementar la base de datos. Representa el nivel más alto en el modelado de datos, debido a que
describe el contenido más que la estructura de almacenamiento de la base de datos. Usa
expresiones y diagramas conocidos como esquemas conceptuales cuyo proceso de comprensión
24
y transformación de los requerimientos de los usuarios es demasiado complicado para ser
realizado en forma apropiada por un software.
Modelo lógico: consolida, refina y convierte el esquema conceptual en un sistema específico
de modelado definido como esquema lógico, a través de tres pasos: i. Proyectar el esquema
conceptual al esquema lógico, ii. Identificar las claves principales y foráneas y iii. Normalizar las
tablas de atributos.
Modelo físico: Especifica cómo los datos serán almacenados y cómo fluirán dentro del
proceso. Por lo tanto, este modelo es dependiente del software y del hardware que serán
utilizados. El resultado es un esquema físico conocido como diccionario de datos que contiene
las características de los ítems y las especificaciones de la base de datos física.
1.1.2.4 Elementos del Modelo de Datos Geodatabase en Arcgis®
“La Geodatabase, es la estructura nativa de almacenamiento de datos para ArcGIS que se
almacenan en un sistema de archivos de carpeta, una base de datos Microsoft Access o una base
de datos de sistema de gestión relacional multiusuario (DBMS), como IBM DB2, IBM Informix,
Microsoft SQL Server, Oracle”(García Ruiz & Otálvaro Arango, 2009). Para (Zeiler, 2009), los
componentes de la Geodatabase se definen de la siguiente manera:
Tabla 4. Componentes de una Geodatabase
Componente Definición
Feature class Es una colección de características con el mismo tipo de
geometría punto, línea o polígono.
Feature dataset Es una colección de feature clases que comparten un sistema
de coordenadas común.
Raster dataset Pueden ser dataset simples o compuestos con múltiples bandas
para distintos espectros o valores categóricos.
Raster dataset Pueden ser dataset simples o compuestos con múltiples bandas
para distintos espectros o valores categóricos.
Object class Es una tabla que tiene un comportamiento. Las filas de la
matriz representan objetos y las columnas atributos. Tiene
25
información descriptiva acerca de los objetos que se relacionan
con características geográficas pero que no están en el mapa.
Relationship class Es una tabla que almacena relaciones entre características u
objetos en dos feature class o tablas.
Fuente (Zeiler, 2009)
1.2. CONTEXTO ESPACIAL
De acuerdo al objetivo del proyecto continuación se hace una breve exposición de las
características de la zona de estudio, teniendo en cuenta que se va a modelar sobre tres
escenarios diferenciados:
Yopal, Casanare: Lugar de origen propuesto desde donde se va a ganerar el mayor
flujo de transporte de carga.
Bogotá, Cundinamarca: Lugar de destino propuesto desde donde va a llegar el mayor
flujo de transporte de carga.
Boyacá: Departamento de paso de la vía férrea.
26
1.2.1. ÁREA DE ESTUDIO
Mapa 3 Plano General del área de estudio.
Fuente: Elaboración propia, a partir de shapefile del IGAC y Modelo de ASTER GDEM
La zona de estudio, se encuentra localizado entre las longitudes 72°23´38,4´´ y 74°06´21,6´´ y
las latitudes 5°19´55,2´´ y 4°21´36´´, comprendiendo parcialmente los departamentos de
Cundinamarca, Boyacá y Casanare como se puede apreciar en el Mapa 3. La descripción se
realiza a escala 1:300.000, ubicando los dos puntos de interés y el área de estudio.
1.2.2. Departamento Casanare
El Departamento de Casanare está localizado al nororiente del país, en la región de la
Orinoquía. Tiene una superficie de 44.640 km2 la cual corresponde al 3.91% del total del área
nacional y un poco menos de 1/5 de la región de la Orinoquía (17.55%). Sus coordenadas
27
geográficas están entre los 4º17'25" y los 06º20'45" de latitud norte y los 69º50'22" y 73º04'33''
de longitud oeste. Limita al norte y oriente con Arauca, al su oriente y sur con Vichada y Meta y
al occidente con Boyacá. En el Mapa 4 se presenta la división política del departamento.
1.2.2.1. Fisiografía
Tres conjuntos fisiográficos denominados vertiente oriental de la cordillera Oriental,
piedemonte y llanura aluvial. La parte montañosa en el occidente comprende áreas desde el
límite con el piedemonte hasta los 4.000 m sobre el nivel del mar; se caracteriza por sus cumbres
montañosas, con pajonales y frailejones y vertientes abruptas fuertemente disectadas, cubiertas
por bosque húmedo tropical. Entre las formaciones orográficas más destacadas se encuentran las
cuchillas Las Lajas, Polo Bajito y El Retiro, el cerro Vanegas y la serranía Farallones, entre
otros. (Flórez Chávez et al., 2011)
El área de piedemonte, conformada por abanicos, terrazas disectadas y colinas, se caracteriza
por su relieve plano a ondulado, cubierto por bosque ecuatorial, sabanas y praderas. La llanura
aluvial, que se extiende desde el fin de piedemonte hasta límites con los departamentos de
Vichada y Meta, está conformada a su vez por sabanas inundables, bosques de galería en los
grandes ríos Pauto, Cuasina, Casanare, y llanura eólica en el centro y sur cubierta por gramíneas
y bosque en las márgenes de los caños y ríos. (Flórez Chávez et al., 2011).
28
Mapa 4. Mapa político administrativa de Casanare
Fuente: Elaboración propia, a partir de shapefile del IGAC
1.2.2.2. Hidrografía
Casanare se encuentra inmerso dentro de dos grandes cuencas hidrográficas pertenecientes al
río Charte y el Cravo Sur. Puntualmente en la zona de estudio influye la Cuenca del río Cravo
Sur. Nace en la cordillera oriental en territorio del municipio de Mongua Boyacá, en la cota 3600
metros (páramo de Pisba), bañando a los municipio de Mongua y Labranzagrande en el
departamento de Boyacá, los municipios de Yopal, San Luís de Palenque y Orocué en el
departamento de Casanare, presentando un tramo navegable de 138 kms, desde el corregimiento
29
del Algarrobo en Orocué, hasta su desembocadura en el río Meta, tramo que ha perdido su
navegabilidad al presentarse disminución del caudal. Yopal, (2007)
El cauce del río Cravo Sur es considerado uno de los cuatro más ríos de mayor caudal en
Casanare, con un caudal de 151.0 m3 /s. Presenta un régimen torrencial debido a lo escarpado
del paisaje de montaña, la alta pendiente de los cauces y sus afluentes, la alta precipitación en el
flanco oriental de la cordillera y el pie de monte, sumado a la deforestación provoca crecidas
súbitas en invierno, dando origen a los abanicos aluviales, en el punto de contacto entre el pie de
monte y la sabana, como el caso particular de la ciudad de Yopal.
1.2.2.3. Economía
El departamento se sostiene de diferentes sectores económicos, debido a que la diversidad del
mismo lo facilita, además cuenta con una participación bastante significativa en PIB a nivel
nacional, con base a lo mencionado por Uribe Escobar, Bustamante Roldán, & Guataquí Roa
(2012).
Figura 3. PIB Casanare y Colombia
Fuente: DANE – Dirección de Síntesis y Cuentas Nacionales.
30
Tal como se observa en la Figura 3, la variación del PIB entre los años 2007 y 2011, el
departamento tiene una tendencia de crecimiento en contraste con el PIB nacional. En igual
medida en el ámbito local el PIB del departamento presenta un crecimiento progresivo en los
últimos años, a pesar de ser un departamento que cuenta con una gran producción petrolera los
demás sectores económicos a saber, agropecuario, Industria, silvicultura, caza y pesca,
construcción, minería, transporte y electricidad gas y agua, contribuyen en gran medida al
desarrollo de la región.
La minería, es el sector más relevante y de mayor aparte al PIB a nivel nacional y
contribuyendo al PIB total departamental con el 77.2%, seguido del sector de la agricultura con
una contribución de 9.48%, la construcción (2.83%), el transporte con 1.42% y, por último, la
industria con 0.84%, resultados obtenidos de (Uribe Escobar et al., 2012). Para el año 2012, el
sector agropecuario presento un incremento significativo haciendo un aporte del 12,26% y
siendo la industria quien más sorprendiera llegando a un 14,46%. En 2014, el DANE publica las
estadísticas presentadas en la Figura 4.
1.2.2.4. Exportaciones e importaciones
Figura 4. Exportaciones no tradicionales de Casanare para los años del 2006 al año 2013
Fuente: (Competitividad, 2014)
31
Para el año de 2004 las exportaciones presentaron una crisis ya que en comparación con el
año anterior se redujeron en un 68%, en su mayoría el sector afectado fue la industria, siendo los
subsectores como la metalurgia y productos químicos presentaron un incremento en sus ventas al
exterior.
De acuerdo al informe de Competitividad, (2014) es evidente una recuperación en este sector
a lo largo de 7 años (Figura 6), siendo los años de 2012 y 2013 donde registraran el mayor
número de transacciones, para el año 2014 se registró exportaciones por un monto de U$ 2.287
Millones representando así una 7% con respecto al año anterior, para enero de 2015 se registra
importaciones por un monto de U$ 105,9 representando una reducción del 50,7% con respecto
al mismo periodo del año anterior, este comportamiento se debe a la afectación en el campo de
los hidrocarburos el cual componen un porcentaje significativo en la economía.
El Ministerio de Industria (2015), registra para el 2014 importaciones por un total de U$ 116,
8 millones y para el mes de enero de 2015 se tiene un registro de U$ 5, 8 millones, de acuerdo a
informe presentado por el ministerio de industria, comercio y turismo. En la Figura 5, se
relacionan los principales productos importados mencionando los países de origen, con los
cuales actualmente se tienen convenidos comerciales.
Figura 5. Exportaciones no tradicionales registradas en Casanare
Fuente DANE - DIAN 2014
32
1.2.3. Departamento Cundinamarca
Está ubicado entre las siguientes coordenadas geográficas extremas: el extremo meridional se
encuentra a los 30º42’, de latitud norte, ubicado al sur del páramo de Sumapaz; el extremo
septentrional a 5° 51' de latitud norte, localizado en el río Guaguaquí; el extremo occidental a los
74° 54' de longitud oeste, justamente en la ribera oriental del río Magdalena; y el extremo
oriental a los 73° 03' de longitud oeste, en la ribera del río Guavio.
Cundinamarca se divide en 15 provincias, dentro de estas provincias, tal como se puede
apreciar en el Mapa 5 se asientan los 116 municipios además del Distrito Capital de Bogotá.
1.2.3.1. Fisiografía
Desde el punto de vista fisiográfico, Cundinamarca se divide en cuatro regiones: flanco
occidental, altiplano de Bogotá, flanco oriental y piedemonte Llanero.
El flanco occidental, es una franja dispuesta en dirección sur-norte y corresponde al flanco
occidental de la cordillera oriental, cubre el 45% de la superficie departamental y va desde los
300 msnm, en la margen derecha del río Magdalena, hasta los 3.500 msnm en los páramos de
Sumapaz y Guerrero. El río Sumapaz, al sur, cierra los límites de la región. Más al occidente de
la región lo componen cordones montañosos, paralelos al río Magdalena, cuyas alturas por lo
general no sobrepasan los 1.500 msnm. Se presentan algunas depresiones, ocupadas por los ríos
Negro, Seco y el curso bajo del río Bogotá. Continuando en la misma dirección, el relieve se
presenta escalonado, culminando a los 3.200 msnm.
33
Mapa 5 Mapa Político Administrativo de Cundinamarca
Fuente: Elaboración propia, a partir de shapefile del IGAC
El altiplano de Bogotá, lo conforma una faja en sentido noreste-suroeste; su límite meridional
lo constituyen las estribaciones más septentrionales del macizo de Sumapaz; hacia el noreste, el
altiplano continúa hasta el valle alto del río Suárez, en el departamento de Boyacá. El altiplano,
en su mayor parte plano, está rodeado al occidente y oriente por dos cordones montañosos y se
encuentra salpicado por algunos ramales que se desprenden de éstos.
En el flanco oriental, es una franja paralela a la del altiplano de Bogotá que cubre el 27% del
total de la superficie departamental. Se extiende desde los 1.500 msnm en las faldas de los
farallones de Medina, en el oriente, hasta los páramos de Sumapaz, Guasca y Siecha, en el
34
occidente se insinúa muy abrupto con crestas montañosas, unas dispuestas en dirección SW-NE,
como los farallones de Medina y cuchilla de Ubalá. El flanco a su vez se encuentra
profundamente disectado por los cursos de los ríos Guavio, Negro, Chuza, y Machetá.
Para la región del piedemonte llanero, situado al oriente del departamento con el 5% de la
superficie departamental. Hace parte de un sistema de transición fisiográfica entre la región
Andina y los llanos Orientales. Su límite superior se halla a unos 1.500 msnm, y el inferior de
300 m, en la parte plana de los llanos Orientales.
1.2.3.2. Economía
Un estudio realizado por la Cámara de Comercio de Bogotá (2013), señala que la región
Bogotá - Cundinamarca es el motor de la economía colombiana. Es importante en los mercados
de bienes y servicios, el mercado laboral, la actividad empresarial y el comercio exterior.
El PIB de la región de US$ 108.241 millones, representa el 29% del generado en el país y
cada uno de los sectores tiene alta participación en la producción de su propio sector. Además, la
economía de la región tiene alto nivel de diversificación, y está orientada a la producción de
servicios, que representan el 77.8% del PIB.
En carga se transportaron 401.409 toneladas que participaron con 83,2% del total nacional y
crecieron en 10,7% con respecto al año anterior. A la ciudad ingresaron 162.298 toneladas,
distribuidas entre empresas nacionales y externas con 63,1% y 36,9%, respectivamente. Por su
parte la carga que salió de Bogotá llego a 239.111 toneladas, de las cuales 51,1% se transportó en
aerolíneas nacionales y 48,9% en extranjeras. La carga que entro a la ciudad se incrementó en
mayor medida que la que salió, con variaciones de 27,5% y 1,5%, en cada uno. (Cámara de
Comercio de Bogotá, 2013).
35
1.2.4. Departamento de Boyacá
Boyacá está situado en el centro del país, en la cordillera Oriental de los Andes; localizado
entre los 04°39`10” y los 07°03`17” de latitud norte y los 71°57`49” y los 74°41`35” de longitud
oeste. Su superficie es de 23.189 km2, limita por el norte con los departamentos de Santander y
Norte de Santander, por el este con Arauca y Casanare, por el sur con Meta y Cundinamarca, y
por el oes- te con Cundinamarca y Antioquia. El departamento de Boyacá se encuentra dividido
en unos 123 municipios, 185 inspecciones de policía, 123 corregimientos, también numerosos
caseríos y varios sitios poblados.
Mapa 6 Mapa Político Administrativo de Boyacá
Fuente: Elaboración propia, a partir de shapefile del IGAC
36
1.2.4.1. Fisiografía
El Ministerio de Industria, (2012) añade que el departamento de Boyacá, pertenece al sistema
andino, distinguiéndose a nivel macro las unidades morfológicas valle del río Magdalena,
cordillera Oriental, altiplano y piedemonte de los llanos orientales. El valle del Magdalena
medio, en la parte occidental del departamento, comprende las tierras bajas y planas entre el río
Magdalena y la vertiente occidental de la cordillera Oriental, con alturas inferiores a 500 metros
sobre el nivel del mar; se le conoce también con el nombre de Territorio Vásquez.
La cordillera Oriental ocupa la mayor parte del territorio departamental con alturas hasta de
5.380 m sobre el nivel del mar en la sierra nevada del Cocuy; entre sus accidentes más
representativos están la serranía de las Quinchas, la cordillera del Zorro y los páramos de la
Rusia, Guantiva, Pisba, Chontales y Rechíniga; la sierra nevada del Cocuy, constituye la única
altura nevada de la cordillera oriental, conformada por veinticinco nevados.
1.2.4.2. Economía
La economía de Boyacá se basa principalmente en la producción agrícola y ganadera, la
explotación de minerales, la industria siderúrgica, el comercio y el turismo. La agricultura se ha
desarrollado y tecnificado en los últimos años; los principales cultivos son papa (55.428 ha),
maíz (29.127 ha), cebolla (20.146 ha), trigo (15.540 ha), cebada (13.330 ha), caña panelera
(13.597 ha), yuca (3.247 ha). La población ganadera se estima en 1.018.994 cabezas de ganado.
El sector agropecuario aporta al Producto Interno Bruto (PIB) del departamento 380.973
millones de pesos: 68.6% el subsector agrícola y 31.3% el subsector pecuario. Tafur Reyes, Toro
Mesa, Pedraza Pérez, & Hernández Hernández, (2006)
37
Los centros de mayor actividad comercial son Sogamoso, Duitama, Tunja, Paipa,
Chiquinquirá, Garagoa, Moniquirá y Puerto Boyacá. Tienen registrados 5.790 establecimientos
comerciales. La participación departamental en el producto interno bruto (PIB) nacional es de
12.20%. Los renglones destacados de la actividad industrial son la producción de acero en las
siderúrgicas Paz de Río, Sideboyacá y Sidehornasa, las más importantes y modernas del país;
cemento, motores para vehículos, metalmecánica, cervecería, bebidas gaseosas, prefabricados
para la construcción, ladrillos, carrocerías para camiones y buses, trefilados, muebles, calzado,
artículos de cuero y productos alimenticios.
1.2.4.3. Transporte Férreo en Boyacá
Figura 6. Red férrea del Atlántico.
Fuente: (Cámara Colombia de Infraestructura, 2013)
38
El sistema de transporte férreo presenta dos alternativas de desarrollo a través de proyectos
que actualmente se encuentran en curso: el tren del Carare que está en proyecto de construcción,
el cual permitirá el transporte de carbón desde Cundinamarca hasta el Caribe y que cruzaría
Boyacá en dos líneas: una que pasaría por Chiquinquirá y Saboyá desde Cundinamarca y otra
que pasaría por Moniquirá, Tunja, Paipa y Tibasosa proveniente desde Barbosa (Santander), y se
espera que esté finalizado en 2012 o 2013.
El segundo proyecto es la reactivación de la línea del tren turístico que conecta
Ventaquemada, Tunja y Sogamoso, la cual se destinaría principalmente a transporte de pasajeros.
1.2.5. COSTOS EN TRANSPORTE
A continuación se presentarán los costos de movilización de carga entre las ciudades de Yopal
y Bogotá, estos han sido generados a través de la aplicación dispuesta por el ministerio de
transporte para el año 2015 para tres casos particulares
En la Tabla 5 se presenta el primer caso, corresponde al costo de transporte por tonelada
transportada por kilómetro Bogotá Yopal, cuya configuración de vehículo es tractocamión.
39
Tabla 5. Costo de transporte por tonelada transportada por kilometro T2 (2.015)
Fuente: (Ministerio de Transporte, 2015)
El caso 2 presentado en la Tabla 6, corresponde al costo de transporte por tonelada
transportada por kilómetro de recorrido Bogotá Yopal, donde la configuración de vehículo: es
doble troque de dos ejes
40
Tabla 6. Costo de transporte por tonelada transportada por kilometro T3 (2.015)
Fuente: (Ministerio de Transporte, 2015)
Finalmente, el caso 3 presentado en la Tabla 7, corresponde al costo de transporte por
tonelada transportada por kilómetro de recorrido Bogotá-Yopal, donde la configuración de
vehículo es Camión Sencillo
41
Tabla 7. Costo de transporte por tonelada transportada por kilometro CS (2.015)
Fuente: (Ministerio de Transporte, 2015)
De acuerdo a la información presentada los costos de transporte de carga de tonelada por
kilómetro esta entre los $1800 para el tipo de camión más grande, hasta los $ 14.000 para el
camión más pequeño, pero según Escobar (2007) “para el caso de los ferrocarriles es 3 a 4
veces menor el costo de transporte.”
Existen innumerables problemáticas asociadas con este tema, como lo son: el deterioro de la
malla vial por el alto volumen de carga desplazado en las carreteras, el alto grado de
accidentabilidad enmarcada en el trayecto de Bogotá-Villavicencio. Sumando además, los
efectos negativos que tiene el transporte de carga a nivel ambiental, como la contaminación
atmosférica y acústica (emisiones de CO2, derrame de crudo, etc.).
42
Lo anterior supone una oportunidad para implementar un sistema de transporte más eficiente
y de menor costos, siendo el ferrocarril una alternativa interesante al tema de reducción de los
costos de transporte, incluyendo consigo la accesibilidad de los mercados, e interconectando la
región con otras, tanta a nivel nacional como internacional; fortaleciendo la economía local y
regional. De esta forma es importante resaltar el objetivo de este proyecto se configura como una
herramienta importante en el análisis de pre-factibilidad de este tipo de proyectos.
43
2. METODOLOGÍA
2.1. GENERALIDADES
La investigación desarrollada tiene un enfoque cuantitativo pues, según Hernández Sampieri
(2006) se desarrolla alrededor de la medición del fenómeno, de cuyos resultados se deriva la
construcción de un modelo; éste será probado experimentalmente para evaluar el
comportamiento de las variables y sus resultados con respecto a un análisis de consistencia
esperada por tipo de variable.
2.1.1. Diseño de variables independientes
Para el diseño de las variables independientes se tuvo en cuenta los siguientes parámetros:
Validez interna, es decir, la evaluación de las variaciones de las variables independientes,
para considerar la afectación generada en la variable dependiente
Contexto del experimento, que en este caso es la construcciòn y validación de la EMC
Se evalúa el comportamiento de variables pre-prueba y post-prueba para la generación de
resultados: Diseño experimental factorial.
2.1.2. Alcance del Estudio
El presente proyecto se desarrolla en tres fases: La descripción, medición y validación de los
elementos actuales, la construcción de un modelo a partir del análisis comparativo de los
mismos y su correspondiente validación experimental.
44
2.1.3. Tipos de Investigación
Para la primera fase se desarrolla una investigación descriptiva (Oyola, 2010) y
corresponde al estudio de metodologías de EMC para la selección de la mejor ruta, la
validación del cálculo a partir de la elaboración de una matriz de criterios de experto.
En la segunda fase se desarrolla una Investigación Correlacional (Hernández Sampieri
et al., 2006); atañe a la extracción y ordenamiento sistemático de las variables identificados
en la primera fase, hacia la estructuración y prueba del modelo y Explicativa (Oyola,
2010) basada en la selección de la mejor ruta para el trazado de la vía férrea entre Yopal y
Bogotá.
Finalmente, la fase tres se lleva a cabo mediante la investigación descriptiva y empírica
(Oyola, 2010); donde se realizaron pruebas al modelo mediante información secundaria. A partir
de esto se realiza el análisis y validación del modelo.
2.1.4. Análisis de los datos
Los modelos generados para la comprobación de las hipótesis se detallan posteriormente en el
capítulo cuarto de Metodología y Resultados, que valida desde la decisión de la mejor ruta de
acuerdo a las variables y a la matriz de experto.
2.2. MATERIALES
2.2.1. Software
Se utilizó el software ArcGis 10.1 de ESRI (Environmental System Research Institute) con las
extensiones 3D Analyst y Spatial Analyst, se utilizó la herramienta de automatización de tareas
de geoprocesos Model Builder.
45
2.2.2. Información Relacionada con el Ordenamiento Territorial Municipal
En el área de estudio se encontraron Esquemas de Ordenamiento Territorial, Planes Básicos
de Ordenamiento Territorial y Planes de Ordenamiento territorial, que están diferenciados en la
legislación Colombiana, Ley 388 de 1997 de acuerdo al número de habitantes
El resultado de esto planes que tañen al análisis del presente proyecto son los mapas de usos
propuestos para el suelo urbano y el suelo rural. Es importante resaltar que en la actualidad
dichos planes se encuentra en proceso de revisión y ajuste; aquellos que fueron aprobados
alrededor del año 2000 se encuentran desarrollados a diferentes escalas y utilizan catálogos
diversos para la definición de los usos. En tanto, fue necesario evaluar hasta qué punto dicha
información s relevante para un estudio tan general y si lo es que tan complejo puede ser su
proceso de normalización.
2.2.3. Mapas Geológicos
Formato análogo (.pdf) a nivel departamental: Boyacá a escala 1:250.000 del año 1999,
Cundinamarca a escala 1:250.000 del año 1999 y Casanare a escala 1:500.000 del año 2007, del
Servicio Geológico Colombiano (INGEOMINAS).
2.2.4. Mapa de núcleos urbanos
Cartografía digital en escala 1:100.000, del año 2012 en formato shapefile del Departamento
Nacional de Estadística - DANE.
2.2.5. Mapas de Parques Nacionales Naturales de Colombia PNNC
Cartografía digital a escala 1:100.000, en formato shapefile del año 2002 de PNNC.
46
2.2.6. Modelo digital de elevación DEM
Raster resolución espacial de 30 metros, se descargó de la página web ASTER GDEM.
2.2.7. Coberturas de la tierra metodología Corine Land Cover
Mapa adaptado para Colombia en escala 1:100.000 del año 2007 por el Instituto de
Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM).
Tabla de coberturas de la tierra para la leyenda nacional escala 1:100.000, de acuerdo con la
metodología Corine Land Cover adaptada para Colombia por el IDEAM.
47
Tabla 8. Leyenda Nacional de Coberturas de la Tierra Colombia (SIAC)
48
2.3. MÉTODOS
2.3.1. Fases del Proyecto
Figura 7. Diagrama de Flujo para la aplicación del proceso metodológico
49
Acorde a los objetivos trazados del presente proyecto, el diagrama de flujo presentado en la
Figura 7 describe las actividades que componen el debido desarrollo de las fases del proyecto.
Fase I. Identificación de criterios: Esta fase consta de la identificación de criterios o
variables que se van a incluir en el modelo, las fuentes de información de los mismos para
establecer los métodos de edición y alistamiento de la información.
Fase II. Estandarización de la información: Con los productos obtenidos en la Fase I, es
necesario definir el sistema de proyección, las características comunes de la información
generada que van a servir de insumo para generar las capas de información raster del SIG.
Fase III. Construcción de jerarquías y establecimiento de prioridades: Esta fase es quizás la
fase más importante del proyecto pues, de acuerdo a la investigación realizada y con el apoyo de
la construcción de matrices de importancia obtenidas a partir de criterios de experto, es posible
construir un modelo de criterios mediante los cuales se aplicará la metodología EMC a partir de
un SIG.
Fase IV. Cálculo de pesos: Una vez se haya definido la jerarquización de criterios, se hace el
cálculo de pesos relativos de cada una de las variables. Estos valores son evaluados a través de la
prueba de consistencia lógica que a un nivel de confianza del 90% nos indica si los valores que
estamos otorgando a los subcriterios son adecuados para la construcción del modelo. De esta fase
se obtiene la matriz de pesos y jerarquías total.
Fase V. Cálculo de la Ruta Óptima: Con el resultado de la Fase IV, se procede a calcular en
el Software ArcGis®, la superposición ponderada de variables y la relación coste – distancia del
modelo. Usando como insumo esta información se obtiene finalmente el trazado de la ruta
óptima entre Bogotá y Yopal.
50
2.3.2. Preliminares
La cartografía utilizada para este trabajo se ha conseguido de diferentes entidades y
organismos, siendo necesario plantear una homogenización de información debido a que la
información está en diferentes formatos (análogo y digital), escalas y sistemas de referencia, se
han obtenido seis mapas para el cubrimiento de estos tres departamentos:
Mapa de usos del suelo Corine Land Cover (escala 1:100.000).
Mapa de núcleos urbanos (escala 1:100.000).
Mapas de Parques Naturales(escala 1:100.000).
Mapa de fallas geológicas (escala 1:500.000).
Modelo digital de elevación (precisión 30 metros)
Con el propósito de utilizar esta información significativa, se decidió trabajar la información a
la escala más general que sería la escala 1:500.000 para evitar errores que se pueden al intentar
reducir a escalas menores.
Una vez definida la escala de trabajo, de acuerdo a los orígenes Gauss-Krüger definidas para
Colombia, y por la ubicación del área de estudio, se decide trabajar con la proyección Magna –
Sirgas, origen central, cuyos parámetros son:
MAGNA-SIRGAS, ORIGEN BOGOTÁ
Tipo de Proyección: Transversa de Mercator
Falso Este: 1000000.000000
Falso Norte: 1000000.000000
Meridiano Central: -74.077508
Latitud de Origen:: 4.596200
Factor de Escala: 1.000000
Unidades Lineares: Metros (1.000000)
Sistema de Coordenadas Geográficas: GCS_MAGNA
Unidad Angular: Grados (0.017453292519943299)
Primer Meridiano: Greenwich (0.000000000000000000)
Datum: D_MAGNA
Elipsoide: GRS_1980
Semi eje mayor: 6378137.000000000000000000
Semi eje menor: 6356752.314140356100000000
Achatamiento Inverso: 298.257222101000020000
Fuente: IGAC 2008
51
2.3.3. Diseño y aplicación de la evaluación multicriterio para el cálculo del corredor
ferroviario.
2.3.3.1. Depuración y Construcción de Variables
Según (Pacheco & Contreras, 2008) se consulta a un grupo de expertos para definir las
variables. El grupo fue constituido por un ingeniero Civil, un Especialista en Diseño de Vías
Urbanas Tránsito y Transporte y un Profesional en topografía, de esta manera se llegó a
determinar un conjunto de variables relevantes para la EMC, entre ellas la geología (fallas
geológicas), pendientes, cobertura de la tierra CLC, centros poblados y parques naturales.
Cabe aclarar que, del insumo de los mapas geológicos solo se extrajo la información de fallas
geológicas. La clasificación geológica se descartó debido a que no era relevante para este
proceso, además (Font Graupera, 2000) no lo considera eficiente para la aplicación AHP, por su
complejidad como factor en la toma de decisiones y la baja importancia relativa que toman sus
valores debido a su extensa clasificación. En este sentido también se descartó la información de
usos del suelo extraída de los planes de ordenamiento territorial.
A continuación se presenta la descripción de la construcción de las variables a partir de los
insumos expuestos anteriormente.
2.3.4. Fallas geológicas
La capa de fallas geológicas se obtuvo a partir de la digitalización de las planchas
correspondientes a los tres departamentos. En primer lugar se procedió cambiar su formato de
pdf a tif, con el fin de manipular la información en el software Arcgis. Luego, se georeferenció
cada una de las tres imágenes con un mínimo de 4 puntos por imagen, con coordenadas
específicas.
52
Se creó un feature por departamento y se procedió a digitalizar todas las líneas
correspondientes a fallas geológicas, Obteniendo los siguientes resultados.
Mapa 7. Mapa de Fallas Geologicas
Fuente: Elaboración Propia, a partir de plano de fallas geológicas INGEOMINAS
Estas fallas geológicas se digitalizaron en un feature de tipo línea donde fue nombrado como
fallas, luego se procedió a generar un buffer de 500 metros a lado y lado de esta línea generando
un feature de tipo polígono.
La finalidad de este procedimiento es evitar al máximo el paso por las áreas de falla, debido a
cualquier estructura sobre este polígono podría llegar a tener problemas de estabilidad, afectando
la construcción del mismo, o inflando los costos de las líneas férreas para mejorar su estabilidad
demandando consigo mayor mantenimiento.
53
Esta información se procesó para dejarla en formato raster en un tamaño de pixel de 30
metros, homologando la información al tamaño del pixel del archivo DEM.
2.3.5. Cobertura de la Tierra
Antes de emplear la Cobertura de la tierra, se realizó un análisis comparativo con la
información de cartografía básica obtenida del Instituto Geográfico Agustín Codazzi, y se tomó
la decisión de utilizar la cobertura de Corine Land Cover
La información dada en formato shape, en su nivel más específico está clasificado en las
categorías de la Tabla 9.
Tabla 9. Tabla de Pesos de Coberturas COBERTURA3 COBERTURA3
Mosaico de cultivos y espacios naturales
Zonas quemadas
Tejido urbano discontinuo
Herbazal Denso
Tejido urbano continuo
Aeropuertos
Red vial, ferroviarias y terrenos asociados
Bosque abierto bajo de tierra firme
Pastos limpios
Bosque abierto alto inundable
Pastos enmalezados
Bosque abierto alto de tierra firme
Zonas Arenosas Naturales
Bosque abierto bajo inundable
Otros cultivos transitorios
Cuerpos de Agua Artificiales
Mosaico de pastos y cultivos
Bosque denso alto de tierra firme
Tierras desnudas y degradadas
Bosque denso alto inundable
Mosaico de cultivos, pastos y espacios naturales
Bosque denso bajo de tierra firme
Pastos arbolados
Bosque denso bajo inundable
Mosaico de cultivos
Plantación Forestal
Herbazal abierto rocoso
Cuerpos de agua artificiales
Herbazal abierto arenoso
Obras hidráulicas
Bosque fragmentado
Salitral
Bosque de galería y ripario
Lagunas, lagos y ciénagas naturales
Arbustal denso
Plátano y banano
Arbustal abierto
Otros cultivos permanentes arbóreos
Afloramientos rocosos
Cultivos confinados
Mosaico de pastos con espacios naturales
Palma de aceite
Leguminosas
Café
Tuberculos
Cultivos Permanentes Herbaceos
Vegetación secundaria o en transición
Otros cultivos permanentes herbáceos
Hortalizas
Zonas verdes urbanas
Cereales
Instalaciones recreativas
Zonas arenosas naturales
Turberas
Bosque Fragmentado
Zonas Pantanosas
Zonas de extracción minera
Ríos (50 m)
Zonas glaciares y nivales
NUBES
Zonas industriales o comerciales Vegetación acuática sobre cuerpos de agua
54
De esta clasificación se obtuvo el Mapa 8. En efecto, la densidad de la clasificación debe
generalizarse de tal forma que se identifiquen las coberturas que aportan una ponderación
significativa en el modelo
Mapa 8. Mapa de Cobertura de la Tierra CLC
Fuente: Elaboración Propia, a partir de cobertura Corine Land Cover IDEAM
2.3.6. Mapa de Pendientes
La cobertura de pendientes de terreno constituye uno de los factores que más afecta a la
metodología para un trazado vial. Para su categorización, existen muchas clasificaciones
respecto sobre el porcentaje de pendiente, sin embargo cabe destacar que estos porcentajes
dependen de muchos criterios como toneladas netas anuales de carga y el uso que se le vaya a
dar de acuerdo al tipo de roca que se pueda remover.
55
De esta forma, las ponderaciones asignadas al porcentaje de pendiente en el presente proyecto
buscan que el trazado que se pueda obtener requiera el mínimo movimiento de tierra, en donde
se le darán valores de peso a las variables que estén en terreno plano y en menor porcentaje
aquellas onduladas y alguna restricción a los terrenos montañosos. En la Tabla 10 se presenta
una clasificación de las pendientes de acuerdo a los movimientos de tierra y al tipo de terreno.
Tabla 10. Clasificación de terrenos para trazados viales
Terreno
Inclinación máxima media
de las líneas de máxima
pendiente
Movimiento de tierras
Plano
(P) 0 a 5 %
Mínimo movimiento de tierras por lo que no
presenta dificultad ni en el trazado ni en la
Explanación de una carretera.
Ondulado
(O) 7 a 25 %
Moderado movimiento de tierras, que
permite alineamientos rectos, sin mayores
dificultades en el trazado y explanación de
Una carretera.
Montañoso
(M) 25 a 75 %
Las pendientes longitudinales y transversales son
fuertes aunque no las máximas que se pueden
presentar en una dirección considerada; hay
dificultades en el trazado y explanación de una
carretera.
Escarpado
(E) > 75%
Existe un máximo movimiento de tierras, con
muchas dificultades para el trazado y construcción
de la obra básica
Fuente: Análisis a las observaciones presentadas al estudio de selección de la vía de acceso al
nuevo aeropuerto internacional de Quito y complementación (2013)
Para el desarrollo del presente proyecto, se hizo énfasis en determinar los límites de tolerancia
de la pendiente en el desarrollo vial. Así, de acuerdo a consulta de expertos se llegó a la
conclusión que no debe sobrepasar el 4% de pendiente para aquellos casos donde no haya cadena
de arrastre, hasta el 12 % de pendiente con cadena de arrastre.
Así, con el insumo del modelo digital de elevación ASTER GDEM, con ArcMap, herramienta
Slope, se generó el raster de pendientes con una resolución espacial de 30 metros cuyo resultado
se puede visualizar en el Mapa 9. Posteriormente se realizó la clasificación se extrajo la
56
información correspondiente a las pendientes del área de estudio como se presenta en el Mapa
10.
Mapa 9 Modelo digital de elevación ASTER GDEM – Área de Estudio
Fuente: Elaboración Propia, a partir de Modelo digital de elevación ASTER GDEM
57
Mapa 10 Pendientes – Área de Estudio
Fuente: Elaboración Propia, a partir de Modelo digital de elevación ASTER GDEM
1 2.3.7. Centros poblados
La información de los centros poblados se obtuvo del Marco Geoestadístico Nacional del
Departamento Nacional de Estadística DANE, descargado en formato shape. Partiendo de la
clasificación que se presenta en la Tabla 11:
Tabla 11. Cabeceras Municipales por Categoría DANE CABECERAS TIPO
Sogamoso, Duitama, Tunja, Paz del Rio, Villa Nueva,
Monterrey y Tauramena.
1
Aguazul 2
Demás Cabeceras Municipales 3
Zona Rural 5
Fuente:DANE (2013)
Atendiendo esta clasificación, de las cabeceras municipales y la zona rural se construye el
Mapa 11, cuya importancia radica en que la construcción de la vía férrea interconecte las
cabeceras Tipo 1y pase lo más cerca posible de las cabeceras Tipo 2 y Tipo 3.
58
Mapa 11 Cabeceras Municipales por Categoría DANE – Área de Estudio
Fuente: Elaboración Propia, a partir de Marco Geoestadistico Nacional, Dane (2014)
2.3.8. Mapa de Parques Naturales
El Código de Recursos Naturales Renovables, en su artículo 328, define el Sistema de
Parques Nacionales, cuyo propósito es el de perpetuar en estado natural muestras de
comunidades bióticas, regiones fisiográficas, unidades biogeográficas, recursos genéticos y
especies silvestres amenazadas de extinción, para proveer puntos de referencia ambientales para
investigaciones científicas, estudios generales y educación ambiental.
En este sentido, es trascendental excluir del trazado de la vía férrea estas áreas pues, como
ordena la legislación ambiental son intocables para el desarrollo de proyectos de infraestructura.
59
Por tanto, como se muestra en el Mapa 12, se incorporó al proyecto la información geográfica de
los Parques Nacionales Naturales de Colombia – PNN del área de estudio en formato shape.
Mapa 12 Parques Nacionales Naturales PNN – Área de Estudio
Fuente Elaboración Propia, A partir de Shapefile PNN
2.3.8.1. Análisis y estandarización de Indicadores
Tal como se ha visto, la información proviene de varias medidas y tiene diferentes escalas.
Por tanto se realizó una normalización a la información para hacerlas comparables entre ellas.
Para ello se clasificó la información en tablas que indican los diferentes de jerarquía y su
ponderación, mediante la elaboración de las matrices de concertación con expertos.
60
De esta forma el Experto 1 y Experto 2 establecieron la importancia y los pesos relativos de
cada una de las variables con respecto al modelo, cuyos resultados se muestras en la Tabla 12 y
Tabla 13 respectivamente.
Tabla 12. Matriz de Importancia entre Criterios por experto 1
PENDIENTE COBERTURA
PARQUES
NATURALES
CENTROS
POBLADOS FALLAS
PENDIENTE 1 5 5 9 7
COBERTUR
A 0,2 1 5 7 5
PARQUES
NATURALES 0,2 0,2 1 7 5
CENTROS
POBLADOS 0,111111111 0,142857143 0,142857143 1
0,1428571
4
FALLAS 0,142857143 0,2 0,2 7 1
Fuente: Elaboración propia
Tabla 13. Matriz de Importancia entre Criterios por experto 2
PENDIENTE COBERTURA
PARQUES
NATURALES
CENTROS
POBLADOS FALLAS
PENDIENTE 1 2 3 5 3
COBERTURA 0,5 1 2 3 2
PARQUES
NATURALES 0,333333333 0,5 1 2 3
CENTROS
POBLADOS 0,2 0,333333333 0,5 1 2
FALLAS 0,333333333 0,5 0,333333333 0,5 1
Fuente: Elaboración propia
Una vez obtenidas las matrices de importancia, se realizó la prueba de consistencia lógica
para hacer la validación absoluta del modelo por método comparativo.
La jerarquización para ambas matrices son coincidentes, sin embargo, se dan valores de
importancia relativa diferentes a cada criterio. En este sentido, se tienen dos matrices de
prioridades con base al esquema jerárquico establecido en la metodología con el fin de
determinar cuán importante es un criterio (X) respecto a otro (Y).
Para obtener los resultados de la consistencia lógica, es necesario determinar el valor de
relación de consistencia - RC. El criterio establecido por Saaty (1980), especifica que el valor de
RC debe ser menor al 10%.
61
Para calcular el valor de RC, fue necesario hallar la variable lambda (𝜆), que corresponde al
máximo valor propio de la matriz de comparaciones, calculada con la expesion
𝜆𝑚𝑎𝑥 = 𝑉 ∗ 𝐵
donde:
V= Correspondea al vector de prioridades o el peso de cada variable con respectó a los demás
criterios.
B= Correspondiente a la sumatoria de los elementos de cada columna de la matriz de
comparaciones los cuales expresan la importancia de cada criterio con respecto al
correspondiente de cada columna.
Una vez hallado el valor de lambda, se calculó el valor del índice de consistencia IC, a través
de la expresión:
𝐼𝐶 =𝜆 max − 𝑛
𝑛 − 1
Donde n corresponde al número de criterios.
Este valor nos indica el grado de desviación de los pesos determinados para los diferentes
criterios con respecto al grado de importancia determinado para los criterios; de donde se puede
decidir cuál es la mejor para la aplicación del modelos AHP.
Sin embargo para tener plena seguridad de la elección de la matriz de jerarquías es necesario
calcular el valor de la Relación de Consistencia el cual se halla a través de la expresión:
𝑅 =𝐼𝐶
𝑅𝐼
Moreno, Altuzarra, & Escobar (2003) define RI como el índice aleatorio o valor esperado
para el tamaño de la matriz n=5, los valores de RI han sido calculados a partir de un gran número
de matrices recíprocas positivas de orden n generadas aleatoriamente.
62
De este proceso, se obtuvo como resultado las matrices de consistencia lógica de los criterios
establecidos por los expertos 1 y 2 que se presentan en la Tabla 14 y Tabla 15 respectivamente, ,
donde se le han asignado a las variables colores distintivos para identificar mejor la relación de
cada una de ellas entre sí.
Tabla 14. Matriz de Consistencia Lógica para caso experto 1
Fuente: Elaboración propia
Tabla 15. Matriz de Consistencia Lógica para caso experto 2
Fuente: Elaboración propia
Los resultados parciales, se analizaron con base a Moreno et al. (2003). Así, partiendo de los
resultados de 𝜆, en la Tabla 14 de 𝜆max = 7,54 y en la Tabla 15 de 𝜆max = 5,43, indica que la
matriz de consistencia lógica para el caso experto ,1presenta una mayor distorsión entre los pesos
otorgados a sus variables.
De la misma forma se calculó el valor IC para ambos casos, se halló un valor de IC= 0,6371,
tenemos un valor de IC= 0,1097, indicando que el grado de desviación de los pesos determinados
PENDIENTE COBERTURA PARQUES NATURALES CENTROS POBLADOS FALLAS SUM PESOS
PESO CADA
VARIABLE + SUM
VARIABLE
PENDIENTE 1 5 5 9 7 27 0,39311301 0,650196441
COBERTURA 0,2 1 5 7 5 18,2 0,26498729 1,733773977
PARQUES NATURALES 0,2 0,2 1 7 5 13,4 0,19510053 2,212997458
CENTROS POBLADOS 0,111111111 0,142857143 0,142857143 1 0,142857143 1,53968254 0,02241738 0,694938757
FALLAS 0,142857143 0,2 0,2 7 1 8,54285714 0,12438179 2,256641025
SUM 1,653968254 6,542857143 11,34285714 31 18,14285714 68,6825397 1 7,548547658
n 5 λ (Lambda) IC RC
IR 1,12 7,548547658 0,637136914 0,568872245
PENDIENTE COBERTURAPARQUES
NATURALES
CENTROS
POBLADOSFALLAS SUM PESOS
PESO CADA
VARIABLE + SUM
VARIABLE
PENDIENTE 1 2 2 9 5 19 0,41166558 0,95140489
COBERTURA 0,5 1 2 7 1 11,5 0,24916601 1,156842178
PARQUES NATURALES 0,5 0,5 1 2 2 6 0,12999966 0,779997937
CENTROS POBLADOS 0,11111111 0,142857143 0,5 1 0,2 1,95396825 0,04233587 1,016060804
FALLAS 0,2 1 0,5 5 1 7,7 0,16683289 1,534862606
SUM 2,31111111 4,642857143 6 24 9,2 46,1539683 1 5,439168415
n 5 λ (Lambda) IC RC
IR 1,12 5,43916841 0,1097921 0,09802866
63
para los diferentes criterios con respecto al grado de importancia determinado para los criterios
es menor para el caso experto 2.
Los valores hallados para RC fueron: 56,88% para la Tabla 14 (caso experto 1) y 9,80% para
la Tabla 15 (caso experto 2), siendo esta ultima la que posee una inconsistencia aceptable en los
valores de prioridad definidos y sus respectivos pesos; al estar por debajo de un valor del 10%
(Saaty, 1980), por esta razon fue adoptada para aplicar el modelos definido en el sofware de
ArcGis®.
2.3.9. Cálculo de Pesos
En el marco de las anteriores consideraciones, cálculos y pruebas estadísticas se tiene un
conjunto de variables jerarquizadas cuya consistencia lógica, a un grado de confianza del 10%,
permite la construcción de un modelo para la aplicación de la EMC. De acuerdo a la metodología
AHP, el siguiente paso consiste en aplicar el mismo tratamiento hecho a los criterios para los
subcriterios de cada una de las variables como se indica a continuación.
2.3.9.1. Pendientes
Teniendo en cuenta lo expuesto en la Tabla 10 de Clasificación de terrenos para trazados
viales y la publicación de Ministerio de Transporte (2013), para la capa de pendientes, en la
Tabla 16 se definieron 4 clases o sub criterios
Tabla 16. Subcriterios para la Variable Pendiente Clase Porcentaje de
Pendiente
1 0-4%
2 4-12%
3 12-20%
4 20-100%
Fuente: Elaboración propia, basada de Ministerio de Transporte (2013)
Posteriormente, en la Tabla 17 se evaluó la importancia relativa de los sub criterios definidos
de acuerdo a la metodología definida.
64
Tabla 17. Matriz de Consistencia Lógica para el Subcriterio de Pendientes
Fuente: Elaboración propia.
Se aprecia que el valor de RC del 4.5% obtenido, menor al límite de confianza del 10%,
indicando que los valores de importancia relativa establecidos son los apropiados. De esta forma,
de los subcriterios o clases para la capa de pendientes se obtiene el clasificado de acuerdo a los
valores de importancia relativa.
Mapa 13 Mapa de Pendientes – Clasificación Importancia relativa
Fuente Elaboración Propia
PENDIENTE
S1 (0-4% ) 2 (4-12% ) 3 (12-20% ) 4 (20-100% ) SUM PESOS
PESO CADA
VARIABLE +
SUM VARIABLE
1 (0-4% ) 1 2 8 9 20 0,54566124 0,947328534
2 (4-12% ) 0,5 1 4 6 11,5 0,31375521 1,071996969
3 (12-20% ) 0,125 0,25 1 2 3,375 0,09208033 1,243084502
4 (20-100% ) 0,11111111 0,16666667 0,5 1 1,77777778 0,04850322 0,873057977
SUM 1,73611111 3,41666667 13,5 18 36,6527778 1 4,13546798
n 4 λ (Lambda) IC RC
IR 0,9 4,13546798 0,04515599 0,05017333
65
2.3.9.2. Cobertura de la Tierra CLC
Para la Cobertura Corine Land Cove, se definieron 7 clases clasificadas de acuerdo a
(González et al., 2012), representadas en la Tabla 18.
Tabla 18. Subcriterios para la Variable Corine Land Cover Clases Descripción
1a Cultivos transitorios; Pastizales, zonas industriales y suelos urbanos
2b Aeropuertos
3c Bosque Abiertos o Dispersos
4d Cultivos Permanentes
5e Bosques Densos
6f Zonas Verdes y Recreativas
7g Cuerpos de Agua y Pantanos
Fuente: Elaboración propia, basada en González et al. (2012)
Al aplicar la evaluación de importancia relativa se obtuvo los resultados representados en la
Tabla 19.
Tabla 19. Matriz de Consistencia Lógica para el Subcriterio de Coraline Land Cover
Fuente: Elaboración propia.
El valor de RC es 9,8% que indica que los valores de importancia relativa establecidos son los
apropiados, siendo inferior al l-imite de confianza del 10%. De esta forma los sub criterios o
clases para la capa Corin Land Cover toma los valores de importancia relativa de la Tabla 19
representados en el Mapa 14.
CORINE LAND
COVER1a b2 3c 4d 5e 6f 7g SUM PESOS
PESO CADA
VARIABLE + SUM
VARIABLE
1a 1 2 3 4 5 7 9 31 0,3033115 0,76959275
2b 0,5 1 2 3 5 7 8 26,5 0,25928241 1,115223038
3c 0,333333333 0,5 1 2 3 4 6 16,8333333 0,16470141 1,194085193
4d 0,25 0,33333333 0,5 1 2 3 5 12,0833333 0,11822626 1,304429699
5e 0,2 0,2 0,33333333 0,5 1 2 4 8,23333333 0,08055693 1,349328498
6f 0,142857143 0,14285714 0,25 0,33333333 0,5 1 3 5,36904762 0,05253206 1,278280148
7g 0,111111111 0,125 0,16666667 0,2 0,25 0,33333333 1 2,18611111 0,02138944 0,77001984
SUM 2,537301587 4,30119048 7,25 11,0333333 16,75 24,3333333 36 102,205159 1 7,780959166
n 7 λ (Lambda) IC RC
IR 1,32 7,78095917 0,13015986 0,09860596
66
Mapa 14. Corine Land Cover– Clasificación Importancia relativa
Fuente Elaboración Propia, a partir de cobertura Corine Land Cover IDEAM
2.3.9.3. Centros Poblados
Para los Centros poblados, se definió cuatro clases que clasifica las cabeceras municipales
(ver Tabla 14), de acuerdo a la participación económica en la región, que añade y ejemplifica
(Uribe Escobar et al., 2012).
Tabla 20. Pesos Cabeceras Municipales
Clase
CABECERAS
1 Sogamoso, Duitama, Tunja, Paz del Rio, Villa
Nueva, Monterrey y Tauramena.
2 Aguazul
3 Demás Cabeceras Municipales
4 Zona Rural
Fuente: Elaboración propia. , basada en Uribe Escobar et al. (2012).
67
Al aplicar la evaluación de importancia relativa se obtuvo los resultados representados en la
Tabla 21.
Tabla 21. Matriz de Consistencia Lógica para el Subcriterio de Centros Poblados
Fuente: Elaboración propia
El valor de RC es 2.29 % que indica que los valores de importancia relativa establecidos son
los apropiados, siendo inferior al l-imite de confianza del 10%. De esta forma los sub criterios o
clases para la capa de Centros Poblados toma los valores de importancia relativa mostrados en la
Tabla 21.
2.3.9.4. Parques Nacionales Naturales y Fallas Geológicas
Para las capas de parques naturales y fallas geológicas no se realizó la evaluación de
importancia relativa, debido que para cada una es un elemento único y no la conforma ningún
subcriterio cuyo fin en el modelo es el ser evitadas en lo posible por el trazado férreo, siendo
introducidas al sistema como variables booleanas indicando presencia y ausencia.
2.3.10. Generación del Modelo EMC, Software Arcgis
Para la respectiva aplicación de la metodología EMC, se diseñó con la herramienta Model
Builder de Arcgis® (ver Figura 8), el modelo matemático que permite recopilar, explorar y
preparar los datos de análisis, para organizar y documentar de forma visual los procesos
implicados en la EMC.
CP1 CP2 CP3 CP4 SUM PESOS
PESO CADA
VARIABLE + SUM
VARIABLE
CP1 1 2 3 5 11 0,45298559 0,921070693
CP2 0,5 1 2 4 7,5 0,30885381 1,158201784
CP3 0,33333333 0,5 1 2 3,83333333 0,15785861 1,026080988
CP4 0,2 0,25 0,5 1 1,95 0,08030199 0,963623885
SUM 2,03333333 3,75 6,5 12 24,2833333 1 4,068977351
n 4 λ (Lambda) IC RC
IR 0,9 4,06897735 0,02299245 0,02554717
68
Figura 8. Diagrama de Procesos para el Model Builder de ArcGIS®
El proceso se inició con la herramienta de superposición ponderada (Weighted Overlay), que
permite el análisis de múltiples criterios entre varias capas Raster, bajo la ponderación asignada
en cada una de las variables.
Con la capa resultante y el punto inicial, se procedió a utilizar la herramienta para el cálculo
de las distancias de menor costo acumulativo (Cost Distance), que genera dos capas, coste de
distancia (CostDist) y un vínculo de menor coste (Cost Back Link); la primera hace referencia al
raster de distancia del menor coste de salida, la segunda se refiere a la distancia de menor coste
acumulativo para la celda al origen más cercano sobre una superficie de coste. Este
procedimiento garantiza que cada celda tenga el menor coste acumulativo y continúa para todas
las celdas hasta que se llega al borde del límite raster.
69
Por último se ejecuta la herramienta ruta de coste (Cost Path), que integra los dos resultados
anteriores y el punto de destino, produciendo un raster de salida que registra la ruta o las rutas de
menor coste desde las ubicaciones seleccionadas hasta la celda de origen más cercana definida
dentro de la superficie de coste acumulativo, en términos de distancia de coste.
70
3. RESULTADOS
3.1. CONSTRUCCIÓN DE JERARQUÍAS Y ESTABLECIMIENTO DE
PRIORIDADES
A lo largo de los planteamientos anteriormente realizados en los capítulos de Fuente
Elaboración Propia, A partir de Shapefile PNN
Análisis y estandarización de Indicadores y Cálculo de Pesos, aplicando la metodología AHP.
De esta forma se obtuvo en primera instancia, la jerarquización de las variables o criterios
mediante las matrices de importancia de Experto 1y 2, correspondientes a la Tabla 12 y Tabla 13.
En segunda instancia, se obtuvo la ponderación y validación de los subcriterios de las
variables de pendiente, cobertura de la tierra y centros poblados de la Tabla 17, Tabla 19 y Tabla
21 respectivamente, además de las variables de fallas geológicas y PNN que se incluyen como
variable booleanas en el modelo.
71
Figura 9. Modelo de Jerarquización de Criterios y Subcriterios
Fuente Elaboración Propia
En la Figura 9 se presenta la síntesis el resultado de esta fase, con el Modelo de
Jerarquización de Criterios y Subcriterios. Es mediante este modelo y con los pesos obtenidos en
las tablas mencionadas anteriormente que se aplica el Diagrama de Procesos para el Model
Builder de ArcGIS®, presentado en la Figura 8.
3.2. APLICANDO LA METODOLOGÍA EMC CON HERRAMIENTAS SIG
De las variables incluidas en el modelo se obtuvieron 5 capas raster de resolución espacial de
30 m que conforman la Base de datos geográfica del presente estudio. Sobre estas capas se aplicó
el Diagrama de Procesos expuesto en la Figura 8. Obteniendo así, dos resultados importantes a
saber, la superposición ponderada de variables y la relación coste distancias.
La superposición ponderada de variables corresponde al resultado de la aplicación de la
herramienta del software ArcGis® llamada “Weighted overlay” el cual relaciona las capas de
todas la variables identificadas y las relacionan entre sí en función del peso de las misma y los
subcriterios que las conforman definidos previamente.
La relación coste distancias es obtenida con la aplicación de la herramienta del software
ArcGis® llamada “Cost Distance” la cual relaciona el resultado de la superposición ponderada
con un punto de inicio, tomando en cuenta el valor del grado de dificultad y la distancia irradiada
a partir del punto de inicio. Su algoritmo trabaja asignando un valor mayor a aquellos pixeles que
se van alejando del punto de inicio y tienen un grado de dificultad elevado. Los valores
asignados son adimensionales.
72
Mapa 15 Superposición Ponderada de Variables para los tres Departamentos.
73
Con la superposición ponderada de variables se obtiene el Mapa 15. Su leyenda describe siete
(7) rangos diferentes, correspondientes al grado de dificultad para realizar el trazado férreo;
tomando valores entre 0 (verde) y 7(rojo) siendo 0 las áreas más apropiadas para este fin y 7 las
que presentan un mayor grado de dificultad. La descripción se realiza a escala 1:900.000.
Las características de la zona con menor grado de dificultad se encuentra en la parte oriental
debido a que es una zona más llana, presenta menor densidad de hidrografía de gran caudal,
menor presencia de fallas geológicas y no se encuentran áreas de parque natural. En cuanto al
uso de suelo predominan áreas de pastizales y cultivos transitorios que no son restrictivos para el
trazado de la vía férrea.
Las zonas con mayor grado de dificultad se encuentran ubicadas a lo largo de la cordillera
oriental, debido a la pendiente que se presenta, que hace que la ruta sea más compleja. Entre
estas se destaca la zona norte del departamento de Boyacá, correspondiente a los municipios de
Cubara y el Cocuy, que además de tener altas pendientes cuentan con la restricción de ser una
zona de parque natural. Sin embargo esta zona no afecta el posible trazado, ya que se encuentra a
una distancia considerable.
Por otra parte, con la relación coste distancias se obtiene el Mapa 16. Su leyenda presenta el
coste asociado en determinada zona en función a la distancia al punto de inicio, es decir, se
genera un coste acumulativo al desplazarse de un pixel a otro. El color amarrillo representa el
menor y el morado el mayor el coste asociado Los valores definidos para esos rangos carecen de
unidades, ya que son valores de referencia. La descripción se realiza a escala 1:900.000.
Las regiones más amplias se observan al oriente de la zona de estudio, que indican que es
desplazamiento es más fácil, rápido y económico. Caso contrario sucede en la región de la
cordillera oriental en donde se puede apreciar que las irradiaciones son menos distantes.
74
Mapa 16 Relación Coste Distancias.
75
Finalmente, mediante la aplicación de la herramienta Cost Path se obtiene el Mapa 17, que
describe dos alternativas de rutas con menor coste basándose en la capa de superposición
ponderada. La primera alternativa culmina en Bogotá, y la segunda en Sogamoso. La descripción
se realiza a escala 1:300.000.
Como elemento de salida de este proceso se obtuvo una capa raster, que se generó uniendo los
pixeles de menor coste acumulativo a lo largo del raster empleado, desde el punto de origen,
Yopal, hasta el destino definido Bogotá; este coste está en función a cada uno de los criterios y
pesos evaluados y definidos con la metodología AHP, es decir, aquellos elementos que
representa un alto coste como lo son las altas pendientes o fallas geológicas fueron evitados en lo
posible.
Como se mencionó anteriormente, en el trazado generado para la primera alternativa, se pudo
observar que éste intersecta con la vía férrea existente entre Bogotá-Belencito en la ciudad de
Tunja y de ahí se genera un trazado paralelo a dicha vía.
No obstante, se generó una segunda alternativa para el trazado, estableciendo el punto de
intersección más cercano a la vía existente siendo este el municipio de Sogamoso. De acuerdo a
esto se han obtenido dos rutas, la primera con una longitud de 275,33 Km comprendida entre la
ciudad de Yopal - Bogotá, la segunda ubicando un punto de intersección en la ciudad de
Sogamoso, con una longitud de 100,22 Km.
Se ha calculado un perfil de altura ilustrado en la Figura 10 y la Figura 11, para visualizar el
comportamiento de las pendientes a lo largo del trayecto, identificando aquellos picos que
corresponden a tramos de alta pendiente; esto sugiere la posibilidad o la necesidad de
implementar un túnel con el fin de reducir el esfuerzo de la maquinaria para superar este
obstáculo y de igual manera no incrementar la distancia al bordearlo.
76
Mapa 17 Resultados de Alternativas.
77
Figura 10 Perfil de Alturas entre Yopal-Sogamoso
Figura 11 Perfil de Alturas entre Yopal-Bogotá
El eje de las x, corresponde a la distancia del trazado de 0 a 100 kilómetros, el eje de las y
corresponde a la altura sobre el nivel del mar con respecto a cada punto.
Profile Graph Title
Profile Graph Subtitle
100.00090.00080.00070.00060.00050.00040.00030.00020.00010.0000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
500
Profile Graph Title
Profile Graph Subtitle
260.000240.000220.000200.000180.000160.000140.000120.000100.00080.00060.00040.00020.0000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
500
78
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Son innumerables las variables que intervienen en la construcción de un trazado férreo, pues
la propuesta de esta infraestructura no solo modifica el territorio físicamente sino que transforma
sus relaciones económicas y sociales. Para el presente proyecto, el universo de variables se cerró
en aquellas que a una escala general pudieran servir como aporte en la fase de prefactibilidad de
un proyecto de tal envergadura como es la propuesta de la construcción de la vía Férrea que
conecta las ciudades de Bogotá y Yopal.
Hecha la observación anterior, inicialmente se propusieron siete variables, de las cuales se
identificaron cinco como variables influyentes a saber, pendientes, cobertura de la tierra, centros
poblados, fallas geológicas y Parques Nacionales Naturales de Colombia; descartando las
variables de uso del suelo de los ordenamientos territoriales municipales y geología, debido a la
dificultad que suponía su generalización pues, la escala a la que estaba dispuesta la información
por su grado de detalle no fue comparable con la información de escala general con la que se
realizó la construcción del modelo.
Con la metodología AHP, fue posible construir las matrices de importancia por criterios de
experto se identificó que la jerarquización de las variables dada por los dos expertos fue la
misma. Sin embargo se eligió la matriz de importancia del experto 2, pues de acuerdo al nivel de
confianza del 90% que constituye la prueba de consistencia lógica los pesos otorgados a cada
una de las variables presentaban menor distorsión y se aprueban como adecuados para la
construcción del modelo.
La prueba de consistencia lógica fue necesario replicarlas para las variables de pendientes,
cobertura de la tierra y centros poblados, debido a que los pesos otorgados fueron producto de la
79
investigación de criterios utilizados en otros estudios y fue necesario validarlos para el modelo
propuesto.
El estudio de las variables de fallas geológicas y parques naturales arrojó que para poderlas
ingresar al modelo se debieron configurar como variables booleanas basadas en el principio de
presencia – ausencia. Los valores otorgados a estas variables pretendían que el modelo evitara a
toda costa el paso de la vía férrea por estos lugares por razones estructurales y legales
respectivamente.
En efecto se obtuvo como resultado de la aplicación de la metodología AHP, se identificaron
las variables que influyen en un trazado férreo, además de su jerarquización y priorización en el
modelo que es el insumo fundamental para la EMC.
La EMC se diseñó a partir de las herramientas del software ArcGis aplicadas al modelo de
jerarquización y priorización obtenido dando como resultado las capas de Superposición
Ponderada de Variables, Relación Coste Distancias y Rutas Alternativas del trazado; de acuerdo
a los pesos relativos otorgados las variables del modelo.
Atendiendo a este resultado, se valida en el presente proyecto el uso metodología EMC
aplicada a herramientas SIG pues, se logró establecer que el trazado de la ruta optima de la vía
férrea entre Yopal y Bogotá, es la alternativa dos que corresponde a la que intersecta con la vía
férrea Bogotá – Belencito en el municipio de Sogamoso debido a que la distancia del trazado es
inferior y se podría aprovechar la línea férrea existente disminuyendo los costos de construcción.
Los perfiles obtenidos de las rutas alternativas son un insumo importante para establecer
costos asociados a la construcción de túneles o puentes, remoción de material o establecer tramos
80
donde se deban hacer estudios detallados de rutas óptimas en pequeños tramos de características
especiales.
Se recomienda que para la aplicación de la metodología en estudios detallados se incluyan
variables sociales, físicas y jurídicas del territorio, pues el éxito de los resultados de la
metodología EMC depende específicamente de la correcta inclusión y definición de las variables.
Siendo el presente proyecto un punto de partida para puntualizar este tipo de estudios de
infraestructura.
De acuerdo con los resultados obtenidos es pertinente destacar y evaluar a futuro, el impacto
que conlleva la construcción del ferrocarril en la región en concordancia con el programa de
infraestructura 4G que existe en la actualidad, donde se menciona la conexión de los llanos
orientales con el océano pacifico, a través del ferrocarril trasandino conectando los municipios de
Puerto Gaitán con Buenaventura pasando por Villavicencio.
Lo anterior destaca la posible aplicabilidad del presente proyecto pues, se tiene estimada una
inversión de US 2955 millones en un periodo de construcción entre los años 2022 y 2030,
dejando abierta la posibilidad de conexión entre el municipio de Yopal con esta vía férrea,
ampliando la opción de conectar diferentes regiones, reduciendo así los tiempos de transporte y
los gastos.
Como complemento se menciona la propuesta del ferrocarril de las Américas que es una
alianza entre Venezuela y Colombia, esta iniciativa es adelantada por la cámara de comercio de
Casanare y Agencia para el Desarrollo Integral de las Regiones (ADIR), que busca la conexión
interoceánica de los puerto de Maracaibo Venezuela y Buenaventura Colombia a través de los
llanos orientales, para un periodo estimado de 20 años (ADIR, Casanare, & Casanare, 2012).
81
Con la eventual ejecución de esta obra, la ruta propuesta en el desarrollo de este documento,
complementaría la conexión de la región con el centro y norte del país sirviendo como punto
estratégico, permitiendo así la movilización de carga hacia esta región, impulsando de igual
manera la economía de la región y del país.
82
5. BIBLIOGRAFÍA
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