Desde un punto de vista social y tecnológico , el transporte es el movimiento de gente y corderos de un lugar a otro. Transporte viene del latín trans ("a trabas") y portare ("traer").
Las particularidades de los medios de transporte se fundamentan en las técnicas para conseguir sus objetivos, que son el movimiento de cargas o de personas de un lugar a otro en unas condiciones determinadas. Para conseguirlo se usan diferentes tipos de transportes, fácilmente classificables por separado, atendiendo a los diferentes tipos de elementos que las composen en términos de vía, vehículo y planta motriz.
Los vehículos que se mueven por las redes de transporte incluyen los automóviles, las bicicletas, los autobuses, los camiones, las personas, los helicópteros y los aviones. Las operaciones tratan la manera en que se utilizan los vehículos, y los procedimientos especificados por este fin incluyen la financiación, los aspectos legales y las políticas. A la industria del transporte, las operaciones y la propiedad de la infraestructura pueden ser públicas o privadas, según el país y el medio de transporte.
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Se puede dividir la historia del transporte en tres grandes etapas según el origen de la fuerza motriz del transporte:
El primer medio de transporte de los seres humanos fue ir a pie y natación. Con la domesticación de los animales se presenta una nueva manera de transportar carga en forma de mercancías o de pasajeros, cargando el peso a transportar a los animales que puedan traer la carga. La ayuda de los animales permeté la comunicación y la vivienda de zonas que el ser humano no hubiera podido lograr por sí mismo hasta la aparición otros medios motores. Según los territorios, se domesticaron los animales compactos y con mejores capacidades de carga para el transporte; el asno, los camellos, dromedarios, bueyes, renos, iacs, elefantes, búfals, llamas, son algunos de los animales que se usaban para traer cargas incluso atravesando los lugares más hostiles.
El ejemplo más característico del transporte con el uso de animales son las caravanas con camellos o dromedarios , animales capaces de soportar las elevadas temperaturas, las variaciones térmicas del desierto o las caravanas de invierno y que permitieron la conexión de lugares lejanos mediante largas expediciones, como las que conectaban oriente y occidente a través de la ruta de la seda. Estos animales se usan a la actualidad para cargas de 100-150 kg [1] según el tamaño del camello para cubrir grandes trayectos. Este medio de transporte, ha estado de gran importancia para todas las civilizaciones, especialmente allá donde la hostilidad del terreno no permitía el uso de vehículos con ruedas como a los desiertos o las zonas sin carreteras habilitadas o bien no se conocía la tecnología, como la América pre-colombina.
También el transporte naval, se remonta a la prehistoria, donde se construyen útiles funcionales para el movimiento al agua, que más adelante evolucionarían en barcos a la Edad Antigua.[2] El transporte naval aconteció la única manera eficaz de transportar grandes cantidades o en grandes distancias antes de la Revolución Industrial.
Un importante adelanto en las tecnologías del transporte fue el paso de la carga directa a los hombros del animal al uso de vehículos rudimentarios en forma de trineos. La invención de la rueda fue también un hito fundamental puesto que permeté economizar los esfuerzos necesarios para mover vehículos y máquinas. No obstante, estos desarrollos centrados en los vehículos resultaron adaptaciones debido a unas condiciones determinadas del terreno, esto es: la presencia de suelos deslizantes, como la nieve o el hielo para el caso de los trineos o la existencia de caminos para el caso de las ruedas, que se servían en principio de los caminos generados por el pasto de los rebaños y por el paso de animales en general.
Una importante revolución orientada a la adaptación del territorio al vehículo fue iniciada con la construcción de carreteras, donde destacan como constructores los cuerpos de ingenieros Asirios.[3]
El Imperio Romano, también construyó una larga red de caminos pavimentados, para permitir a sus ejércitos de viajar rápidamente; las vías romanas se basaban al construir una capa de fundamentos de piedra machucada como capa subyacente para garantizarla seca y compacta . Así, el agua podía circular y ser evacuada del camino a través de la piedra triturada, en lugar de convertirse en el barro en los suelos de arcilla. La civilización romana se basaba en el uso, mantenimiento y mejora del sistema de transporte que permitía el comercio y el transporte de los ejércitos. Las mejoras a las vías estaban centradas en la durabilidad y la disponibilidad de sus carreteras. Muchas mejoras a las técnicas de las carreteras y de evacuación de agua a los pavimentos son debidas de a los antepasados romanos,[4] cosa que permite ser consciente de la importancia de esta civilización para el transporte.
El primer transporte de río podría haberse desarrollado gracias a los adelantos en las habilidades manuales que permitieran el corte de troncos y la construcción de balses o canoas. El de transporte marítimo y fluvial se empieza a realizar con barcos que aprovechaban la fuerza motriz del viento o bien la fuerza humana, usando remos para propulsar-se. La importancia del comercio marítimo y fluvial hizo que propicio el bastimento de ciudades y núcleos comerciales al lado de los ríos o del mar, a menudo encontrándolas en cruces naturales de los propios ríos o al paso de los ríos cerca de la desembocadura del mar. Antes de la llegada de la revolución industrial, la evolución del transporte continúa siendo lenta y costosa, y la producción y el consumo se sitúan el más cerca posible para minimizar el coste del transporte.
Con la revolución industrial se introduce el ferrocarril, que se perfecciona progresivamente hasta el punto de convertirse en el medio de transporte más eficaz y económico. El ferrocarril fue el medio de transporte preferido al iniciarse la revolución industrial, dando mayores velocidades, rendimientos económicos, flexibilidad, fiabilidad y frecuencias más constantes que los otros medios de transporte contemporáneos, como el transporte por carretera y del transporte fluvial,[5] los cuales se enfrentaban con la dura competencia que suponía el ferrocarril. Todavía hoy en día, la eficiencia del transporte por ferrocarril es mayor que con el transporte por carretera. [6]
Se tiene que distinguir entre tres elementos físicos clave que hacen posible el transporte, que son la vía, el vehículo y la potencia. Al componente organizativo de los medios de transporte se le denomina Operaciones.
Se denomina específicamente vía, o generalmente infraestructura del transporte a los elementos de la red de transportes que hacen posible la circulación de vehículos o cargas a través suyo. Su diseño y planificación corresponde a la ingeniería civil y al urbanismo.
Ejemplos de infraestructuras a las modalidades de transporte más conocidas son:[7]
Los usuarios de redes de transporte no son necesariamente vehículos, también puede darse el caso de circulación de personas o animales en vías específicamente diseñadas para ellos. Por otro lado, la acción de transportar es intrínseca a cualquier proceso, cosa que hace necesario considerar el transporte de bienes, sustancias o de productos semi-elaborados que circulan por cintas transportadores, conductas y cañerías.[8]
El vehículo es uno de los actores principales a cualquier sistema de transporte. En general, su diseño corresponde a la ingeniería Mecánica. De estas máquinas dependen gran parte de los sistemas de transporte moderno, habiéndose adaptado la propia red de transportes a las tecnologías que se iban introduciendo en cada una de las modalidades. Ejemplos de vehículos son los automóviles, los camiones, los trenes,[9] los aviones o las bicicletas. Estas máquinas transitan sobre las redes de transporte diseñadas específicamente para su circulación.
Desde el punto de vista funcional, un vehículo es una máquina diseñada para transportar una carga determinada en un medio ambiente determinado. Las capacidades de esta máquina para llevar a cabo las diferentes misiones en el ámbito del transporte se miden según las siguientes características técnicas:
Es el elemento del transporte que proporciona fuerza motriz gracias al uso de motores y otras fuerzas de tracción de origen animal o ambiental.
Ejemplos de fuentes de potencia son:
Las operaciones representan la manera de organizarse los usuarios de los medios de transporte. En general, forman parte de las operaciones el control de los sistemas de transporte, la política sobre transporte, las señales de tránsito, etc. Operaciones más complejas, como por ejemplo el Cross docking pueden dar una visión sobre la necesidad justificada de usar sistemas informáticos que tracen el sistema de transporte.
Las operaciones alcanzan todo tipo de herramientas para el control, no sólo las relacionadas con la gestión al instante del transporte (elementos tipos semáforos, control de trenes, control del tráfico aéreo, etc.). También forman parte elementos más estáticos como las políticas, la financiación y la regulación del transporte (p. ej. el uso de peajes o impuestos ).[10]
Los medios de transporte son combinaciones de redes, vehículos y operaciones, que dan soluciones específicas al problema del transporte. Cada modo tiene sus ventajas y desventajas, y se seleccionan unos u otras en función del coste, de la capacidad, de la ruta, de la velocidad y de la importancia de la carga.[11][12]
Según los medios de transporte utilizados, el transporte se clasifica principalmente según las características de vía y tipo de vehículo.
Los elementos del transporte por carretera son el vehículos, movidos generalmente por motores de combustión interna y dotados de ruedas y dirección para adaptarse a las carreteras para su movimiento.
El bastimento de una infraestructura de carreteras depende directamente de las tecnologías de construcción de que se dispone y de las soluciones necesarias para los diferentes entornos de construcción: sorteo de obstáculos, configuraciones del calles a las ciudades, necesidades de aparcamiento de vehículos, etc.
Los elementos del transporte naval son los vehículos en forma de barco, propulsats generalmente por motores de combustión interna y con capacidad de flotación para flotar por el mar o por los ríos, transportando así su carga.
La infraestructura necesaria para el movimiento de barcos no sólo es la demasiada de agua sobre la que flotar, también es necesaria la construcción de puertos , faros, diques y canales (en el caso fluvial) que hacen posible las operaciones del transporte naval y de vía en mayor o menor medida.
Los elementos del transporte ferroviario son los vehículos en forma de tren con uno o más motores tractores que impulsan una gran cantidad de vagones, aprovechando la baja resistencia aerodinámica y de rodolament que opone su paso a través de las vías ferroviarias, que consisten en un par de carriles de acero que se extienden continuadament por toda la red ferroviaria. Las construcciones necesarias son las propias vías, las estaciones, las utilidades de carga y descarga, las instalaciones de mantenimiento, los puentes, etc.
Los elementos del transporte aéreo son los vehículos en forma de aeronave con uno o más motores que impulsan el aire mediante hélice o turbinas y las propias vías, designadas por aviación civil, por las cuales los quieres son controlados en todo momento, siempre circulante de aeropuerto en aeropuerto.
Es necesaria la construcción de aeropuertos con pistas de aterrizaje, de rodadura, ayudas a la navegación, terminales, etc.
Los elementos del transporte por cañería son la potencia en forma de estaciones de bombeo o de compresión que impulsan fluïds a través de las vías en forma de cañerías.
Tienen la particularidad al ámbito de los transportes que el mismo fluido es carga y vehículo a la vez.
El uso del diferentes medios de transporte, no sólo depende del vehículo y la vía, en algunos casos es útil clasificar los transportes según su cariz organizativo a las operaciones y el operador:[13]
En todos estos casos las características propias de la red de transporte pueden combinarse o gestionarse de diferentes maneras, siempre tratando de resolver el problema básico, que es transportar un bien o pasajero de un lugar a otro en el mínimo tiempo posible, con unas restricciones de costes. El hecho de disponer de diferentes medios de transporte que solucionan el mismo problema permite determinar el grado de adelanto de la red de transporte implementada, aumentando la flexibilidad a la hora de tomar decisiones de tipo organizativo.
Un ejemplo claro puede ser, por ejemplo, el de resolver el transporte de un pasajero en el trayecto Alicante-Barcelona, trayecto que es cubierto por varios medios de transporte entre los cuales destacan los más avanzados, el Tren de Alta Velocidad Euromed o el puente aéreo entre los aeropuertos del Altet y de El Prat, situados en las comarcas del Baix Vinalopó y del Baix Llobregat, respectivamente. Con dos alternativas, todavía y no caracterizarse por un alto nivel tecnológico, puede solucionarse el problema con mayor flexibilidad.
La combinación de varios medios para cumplir el mismo objetivo resulta de mucha más utilidad para los usuarios que la presencia de un solo medio. Con un solo medio, sin el complemento otras vías de transporte se tienen más problemas de distancia que tiene que recorrer el usuario hasta el medio de transporte, problemas de coste para no disponer de alternativas e incluso pueden darse problemas a la hora de establecer un programa regular de viajes, puesto que los recursos necesarios (materiales y personas) para poner en servicio el propio transporte sólo pueden llegar al lugar de operación usando este medio.
Ejemplos claros de los inconvenientes de disponer sólo de un medio de transporte para una determinada ruta pueden ser: el servicio de transporte enla Antártida con barcos trencaglaç, el transporte de materiales para el bastimento de un sistema de ferrocarril continental o bien los sistemas de transporte de países subdesarrollados.
El transporte y la comunicación son tanto sustitutos como complementos. Aunque el avance de las comunicaciones es importante y permite transmitir información por telégrafo, teléfono, fax o correo electrónico, el contacto personal tiene características propias que no se pueden sustituir.[14]
El crecimiento del transporte sería imposible sin la comunicación, vital para sistemas de transporte avanzados (control de trenes, control del tráfico aéreo, control del estado del tránsito en carretera, etc.). No existe, sin embargo, relación probada entre el crecimiento de estos dos sistemas. El mejor previsor del crecimiento de un sistema de transporte es el crecimiento del producto interno sucio (PIB) de un área. Resulta, además, relativamente fácil encontrar predicciones del PIB. La utilización de series históricas para preceder el crecimiento futuro del sistema de transporte puede llevar a serios errores (problema de la "suboptimització" o de análisis fragmentario de un sistema).[15]
El transporte y el uso de la tierra están relacionados de manera directa. Dependiente del uso de la tierra se generan actividades específicas que no necesariamente coinciden con el lugar de residencia de quien las desarrollan, en el caso de la cual se tienen que trasladar. Una jornada puede ser dividida entre el tiempo gastado en actividades y el tiempo gastado viajando desde y hacia el lugar en el cual se desarrollan tales actividades. Se llama que el transporte es "una demanda indirecta", dado que carece de fin en si mismo, pero es necesario para desarrollar las actividades en el lugar de destino.
La agrupación de una variedad de actividades dentro de la misma zona terrestre minimiza la necesidad del transporte. Por el contrario, la organización por zonas de actividades exclusivas lo aumenta. Sin embargo, hay economías de escalera al agrupar actividades, el que impide una organización de actividades por zonas completamente heterogéneas.[16]
También el transporte y el uso de tierra actúan recíprocamente de otro modo, dado que los servicios de transporte consumen tierra, igual que las ciudades. Un sistema de transporte eficiente puede minimizar el uso de la tierra. Sin embargo, este ahorro tiene que ser comparado con el coste; un sistema de transporte eficiente en una ciudad grande puede tener un coste sumamente elevado.
El transporte es un consumidor importante de energía, la cual se obtiene transformando combustibles, mayoritariamente mediante motores de combustión interna. En el proceso de combustión se generan emisiones gaseosas (CO2, CO, NOx, SOx y otros, como partículas) que su nocivitat depende de la fuente de energía usada.[17]
Suele sostenerse que los vehículos eléctricos impulsados son "limpios", igual que aquellos que usan celdas de hidrógeno. Pero, en realidad, estos tipos de vehículos generan, hoy en día, mayor contaminación que los vehículos de combustión interna.[18] La razón es que la generación de hidrógeno o electricidad consume energía producida en centrales alimentadas principalmente por carbón, es decir, las centrales que se usan fuera de periodo pico. La producción de hidrógeno o el almacenamiento en baterías introduce pérdidas de la orden del 60% [19][20] de la electricidad producida y, por lo tanto, triplica la cantidad de contaminación producida en las plantas de carbón. En general, se estima que el uso de vehículos de hidrógeno aumentará la cantidad de dióxidos de carbono y de azufre en la atmósfera[18] (responsables del calentamiento global y la lluvia ácida) pero disminuirá la cantidad de compuestos de nitrógeno (responsable de la polución). Su principal ventaja es la liberación de las ciudades de la contaminación directa de los vehículos que circulan y también la posibilidad de centralizar la contaminación en un solo lugar, haciendo así más fácil la gestión y control de estas emisiones.[16]
Dado que se prevé el agotamiento del petróleo hacia el 2050,[21] el transporte mundial enfrenta el reto de modificar completamente sus sistemas en menos de cinco décadas.
Durante se han llevado a cabo mejoras técnicas encaradas a mejorar la eficiencia de los vehículos, como consecuencia de regulaciones ambientales más estrictas e incorporación de mejores tecnologías, (convertidores catalíticos, etc.), y, sobre todo, por un mejor aprovechamiento del combustible. Sin embargo, esta situación ha sido más que compensada por la subida tanto del número de vehículos como del uso creciente anual de cada vehículo, lo cual determina que ciudades con más de 1.000.000 de habitantes presenten problemas de índices de contaminación atmosférica excesivos, afectando la salud de la población.
El transporte y la distribución de la energía ha ocasionado múltiples accidentes que han afectado gravemente a personas, instalaciones y medio ambiente. El transporte de la energía varía dependiente del tipo de energía a transportar.
El medio ambiente también causa impactos importantes sobre el sistema energético; ningún destacar el efecto de los terremotos, huracanes, tormentas, variaciones bruscas de temperatura, etc.
Las empresas que llevan a cabo operaciones de transporte internacional de mercancías se denominan transitaris. Existen varios convenios que regulan los términos y condiciones en que se realizan el transporte de las mercancías: quién se hace responsable de qué gastos, seguros de transporte etc. Los términos más usados son los llamados incoterms.[22] La Asociación de Transporte Aéreo Internacional regula las condiciones del transporte aéreo de mercancías.
Las redes de transporte, que hoy en día pueden tener un alcance global, tienen que diseñarse mediante investigaciones detalladas, permitiendo cumplir los objetivos por los cuales se diseñan.
Los objetivos a la hora de diseñar, pueden ser tan sencillos como cumplir la demanda de transportes de toda una sociedad. El estudio de sistemas complejos tiene que hacer estimaciones para tratar de diseñar un sistema que se avenga de manera óptima al conjunto de necesidades de transportes en el marco estudiado.
No tiene que confundirse la complejidad del problema de transporte con el uso de tecnología avanzada.[23] Es evidente que el problema de disponer un buen sistema de control de tráfico en Singapur o el problema del transporte espacial necesitan fuertes inversiones en tecnologías de control y en técnicas aeroespaciales. Sin embargo, desde el punto de vista de la logística se tienen que tener en cuenta otros factores, como las restricciones en términos de tiempos o recursos puntuales. Un ejemplo de esta complejidad puede ser lo del traslado de peregrinos de la Meca en Medina.[24]
Las vías se diseñan considerando tres aspectos: la geometría, la resistencia y la capacidad. En la práctica, el diseño de las redes de transporte se centra en cuestiones geométricas, como definir su ancho, número de carriles, vías o diámetro. Su producto es tomado por el especialista en pavimentos, riells, puentes o conductas y convertido en espesores de calzada, balast, vigas o paredes de cañería. El ingeniero de transporte es también responsable de definir el funcionamiento del sistema considerando el tiempo.[25]
El concepto de "modelo" tiene que ser entendido como una representación, necesariamente simplificada, de cualquier fenómeno, proceso, institución y, en general, de cualquier "sistema". Es una herramienta de gran importancia para el planificador, puesto que permite simular escenarios de actuación y temporales diversos que ayudan a evaluar alternativas y realizar el diagnóstico de futuro.[26]
El esquema clásico de modelización es el de cuatro etapas:
A veces, según los datos disponibles y el tipo de análisis que se desea se puede prescindir del modelo de generación, quedando en tres etapas y obteniéndose únicamente el modelo de distribución. En corredores de carreteras sin transporte público realmente competitivo, es frecuente suponer que no hay cambio modal y sólo se usen los modelos de distribución (o un modelo de crecimientos) y de asignación.[17]
También se pueden mencionar otros tipos de modelos como los de usos del suelo que permiten análisis correlacionados y complejos entre actividad en el territorio y transportes.
Los principales métodos para el diseño de redes incluyen el método de las cuatro etapas, el uso de la teoría de colas, la simulación y los métodos que podrían denominarse de coeficientes empíricos.[27]
En este método se calcula separadamente la "generación de viajes", o número de personas o cantidad de carga que produce una área; la "distribución" de viajes, que permite estimar el número de viajes o cantidad de carga entre cada zona de origen y destino; la "partición modal", es decir, el cálculo del número de viajes o cantidad de carga que usarán las diferentes maneras de transporte y su conversión en número de vehículos; y, finalmente, la "asignación", o la definición de qué segmentos de la red o rutas utilizarán los vehículos.[28]
Este proceso se realiza utilizando la densidad y la localización de población o de carga actual para verificar que los volúmenes previstos por el método estén de acuerdo con la realidad.[29] Finalmente, se usan las estimaciones de población futura para recalcular el número de vehículos a cada arco de la red que se usará para el diseño. Se utiliza principalmente para la planificación de transporte y es exigido por ley en muchas zonas urbanas.[30]
Utiliza la estadística y ciertas asunciones sobre el proceso de servicio.[31] Permite estimar, a partir de las tasas de llegada de los clientes (ya sean vehículos o personas) y de la velocidad de atención de cada canal de servicio, la longitud de cola y el tiempo de medio de atención. La tasa de llegada de los clientes tiene que analizarse para conocer, no solamente su intensidad en número de clientes por hora, sino su distribución en el tiempo. Se ha encontrado, experimentalmente, que la distribución de Poisson y las distribuciones geométricas reflejan bien la llegada aleatoria de clientes y la llegada de clientes agrupados, respectivamente. Se utiliza principalmente para la estimación de número de casetas de peaje, surtidores en estaciones de combustible, lugares de atención en puertos y aeropuertos y número de cajeros o líneas de atención al cliente requeridas en un establecimiento.
Existen dos tipos principales de simulaciones en computador utilizadas en la ingeniería de transporte: macrosimulacions y microsimulacions.
Las macrosimulacions utilizan ecuaciones que reflejan parámetros generales del corriendo vehicular, como velocidad, densidad y caudal. Muchas de las ideas detrás de estas ecuaciones están tomadas del análisis de flujo de líquidos o gases o de relaciones encontradas empíricamente entre estas cantidades y sus derivadas.
Las segundas simulan cada vehículo o persona individualmente y hacen uso de ecuaciones que describen el comportamiento de estos vehículos o personas cuando siguen a otro (ecuaciones de seguimiento vehicular) o cuando circulan sin impedimentos.
La teoría de colas se basa en procesos estocásticos.
Utilizan ecuaciones de tipo teórico pero, en general, parten de mediciones que indican la capacidad de una red en condiciones ideales. Esta capacidad, normalmente, va disminuyendo a medida que la red o circunstancias se alejan de este ideal.
Los métodos proporcionan coeficientes menores que la unidad, por los cuales se tiene que multiplicar la capacidad "ideal" de la red para encontrar la capacidad en las condiciones dadas.
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