universidad de guayaquil facultad de ciencias...

I

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS ADMINISTRATIVAS

TRABAJO DE TITULACIÓN PRESENTADA COMO REQUISITO PARA OPTAR

POR EL TÍTULO DE INGENIERIA EN SISTEMAS ADMINISTRATIVOS

COMPUTACIONALES

TEMA:

ANÁLISIS COMPARATIVO DEL SISTEMA TRADICIONAL DE

SEMAFORIZACIÓN VS UNA PROPUESTA DE SEMAFORIZACIÓN

INTELIGENTE, PARA LA REDUCCIÓN DEL CONGESTIONAMIENTO

VEHICULAR, EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL.

AUTOR(ES): Piña Pacheco Jean Carlos

Zúñiga López Génesis Mercedes

TUTOR DE TESIS: Ing. Cecibel León Arreaga, MAB.

Guayaquil, 20 de septiembre del 2017

II

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS

TÍTULO:

ANÁLISIS COMPARATIVO DEL SISTEMA TRADICIONAL DE SEMAFORIZACIÓN VS UNA PROPUESTA DE

SEMAFORIZACIÓN INTELIGENTE, PARA LA REDUCCIÓN DEL CONGESTIONAMIENTO VEHICULAR, EN LA CIUDAD DE

GUAYAQUIL.

AUTORES:

Jean Carlos Pina Pacheco

Génesis Mercedes Zúñiga López

REVISORES:

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: Facultad de Ciencias Administrativas

CARRERA: Ingeniería en Sistemas Administrativos Computacionales

FECHA DE PUBLICACIÓN: N° DE PÁGS.: 118 páginas

ÁREA TEMÁTICA: Caso de Estudio

PALABRAS CLAVES:

Sistema

Semaforización

Congestión

Tráfico

Sincronización

RESUMEN: El presente análisis tiene como objetivo, determinar si la implementación de un sistema de semaforización

inteligente ayuda a dar mayor fluidez al tráfico, en los sectores de mayor congestionamiento vehicular en la ciudad de Guayaquil.

N° DE REGISTRO(en base de datos): N° DE CLASIFICACIÓN:

DIRECCIÓN URL (tesis en la web):

ADJUNTO PDF: SI NO

CONTACTO CON AUTORES: Teléfono: 0996528110 - 0999327422

E-mail: [email protected] -

[email protected]

CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN Nombre:

Teléfono:

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

III

Certificación del Tutor

Yo, Cecibel León Arreaga, con C.C. #0910427384 habiendo sido nombrada como tutora de

proyecto de titulación, como requisito para optar por el título Ingeniería en Sistemas

Administrativos Computarizados presentados por los egresados:

Jean Carlos Piña Pacheco C.C. # 0931327498

Génesis Mercedes Zúñiga López C.C. # 0929376705

Tema: “Análisis Comparativo del Sistema Tradicional de Semaforización vs una Propuesta

de Semaforización Inteligente, para la Reducción del Congestionamiento Vehicular, en la

Ciudad de Guayaquil.”

Tengo a bien informar, que el mismo ha cumplido con las directrices y recomendaciones

dadas por la suscrita, por lo expuesto se procede a la Aprobación del Proyecto,

encontrándose actas para sustentación.

Guayaquil, 20 de Septiembre del 2017

Atentamente

Ing. Cecibel León Arreaga, Mab.

IV

Plagiarism Checker X Originality Report

Similarity Found: 3%

Date: martes, agosto 15, 2017

Statistics: 306 words Plagiarized / 12177 Total words

Remarks: Low Plagiarism Detected - Your Document needs Optional Improvement.

-------------------------------------------------------------------------------------------

Ing. Cecibel León Arreaga, Mab.

Tutora de Tesis

V

RENUNCIA DE DERECHOS DE AUTOR

Por medio de la presente certifico que los contenidos desarrollados en esta tesis son de

absoluta propiedad y responsabilidad de: Jean Carlos Piña Pacheco, con c.c. #

0931327498 y, Génesis Mercedes Zúñiga López, con c.c. # 0929376705 cuyo tema es:

Análisis Comparativo del Sistema Tradicional de Semaforización vs una

Propuesta de Semaforización Inteligente, para la reducción del

congestionamiento vehicular, en la ciudad de Guayaquil.

Derechos que renunciamos a favor de la Universidad de Guayaquil, para que haga uso como

a bien tenga.

Jean Carlos Piña Pacheco

Ci: 0931327498

Génesis Mercedes Zúñiga López

C.I. 0929376705

VI

El Honorable Jurado Calificador

Otorga a este trabajo de Titulación

La Calificación de:

Equivalente a:

VII

DEDICATORIA

Dedicamos este trabajo a todas las personas que han colaborado en este proyecto ya sea

directa o indirectamente, en especial a nuestros padres que con sus enseñanzas nos

inculcaron valores, brindaron amor y confianza por lo que siempre serán influencia en todos

los logros que obtendremos a lo largo de nuestras vidas.

VIII

AGRADECIMIENTO

A Dios por brindarnos salud, fuerza y guiarnos en la trayectoria personal y educativa de

nuestras vidas.

A nuestros familiares por ser el motor que nos impulsa a cumplir nuestros objetivos y metas,

haciéndonos saber que siempre contaremos con ellos y brindándonos su apoyo

incondicional.

A nuestra profesora Ing. Cecibel León Arreaga por brindarnos su confianza, conocimientos

y experiencia en el desarrollo de nuestro tema, mostrándose no solo como guía, sino también

como amiga.

A nuestros profesores que a lo largo de 8 semestres nos han compartido sus conocimientos,

que hoy en día nos permitirán llegar a la meta.

A nuestros compañeros y amigos con quienes compartimos alegrías y tristezas, dentro del

largo camino para llegar a culminar el ciclo universitario.

IX

RESUMEN

Título del Proyecto: Análisis Comparativo del Sistema Tradicional de Semaforización vs

una Propuesta de Semaforización Inteligente, para la Reducción del Congestionamiento

Vehicular, en la Ciudad de Guayaquil.

El presente proyecto de tesis consta en un análisis comparativo entre el sistema de

semaforización actual utilizado en la ciudad de Guayaquil y un sistema propuesto de

semaforización inteligente. El sistema actual utilizado consta de semáforos que utilizan la

sincronización vía PLC en el cual en las horas pico se denota un grado alto de

congestionamiento en ciertas zonas consideradas críticas en este ámbito, según las encuestas

realizadas se alteran los tiempos de llegada, aumenta la inseguridad o lo actos delictivos

mientras transcurre la congestión, cambios en el estado de animo de las personas por estos

motivos se propuso un sistema de semaforización inteligente en la cual consistirá en la

detección del tráfico vehicular mediante sensores ubicados a lo largo de las avenidas y

disminuirá la duración estándar de cada semáforo con la finalidad de reducir tiempos de

espera para darle fluidez a la intersección.

La cantidad de agentes de tránsito en zonas críticas de congestión vehicular ha ido en

aumento a lo largo de los últimos meses, la posible implementación lograría que dichos

agentes sean redistribuidos a otras zonas y realicen otras actividades requeridas. Otro de los

aspectos a tomar en consideración de la comparativa es la del ahorro que se obtendría en

tiempos de espera, costos de implementación y el consumo energético, este último

mencionado brindaría un impacto ambiental positivo a los ciudadanos.

AUTOR(es): Jean Carlos Piña

Génesis Zúñiga López

TUTOR: Ing. Cecibel León Arreaga, MAB.

X

ABSTRACT

Project Title: Comparative Analysis of the Traditional Semaphorization System vs a Smart

Semaphorization Proposal for the Reduction of Vehicular Congestion in the City of

Guayaquil.

The present thesis project consists of a comparative analysis between the current

semaphorization system used in the city of Guayaquil and a proposed intelligent

semaphorization system.

The current system used consists of traffic lights that use the synchronization via PLC in

which in the peak hours a high degree of congestion is denoted in certain areas considered

critical in this area, according to the surveys that change the arrival times, increases the

insecurity Or criminal acts while congestion, changes in the mood of people for these

reasons proposed a system of intelligent traffic in which will consist of the detection of

vehicular traffic by sensors located along the avenues and reduce the Duration of each traffic

light in order to reduce wait times to give fluidity to the intersection.

The number of transit agents in critical areas of vehicular congestion has been increasing

over the last few months, the possible implementation would ensure that these agents are

redistributed to other areas and perform other required activities. Another aspect to take into

consideration of the comparative is the savings that would be obtained in waiting times,

implementation costs and energy consumption, the latter mentioned would provide a

positive environmental impact to citizens.

AUTOR(es): Jean Carlos Piña

Génesis Zúñiga López

TUTOR: Ing. Cecibel León Arreaga, MAB.

XI

ÍNDICE GENERAL

Capítulo 1 Introducción ......................................................................................................... 1

1.1. Antecedentes .......................................................................................................... 2

1.1.1. Variación de ventas de vehículos. ....................................................................... 2

1.1.2. Congestionamiento Vehicular en Guayaquil. ...................................................... 4

1.2. El problema ........................................................................................................... 6

1.2.1. Diagrama Causa-Efecto ....................................................................................... 6

1.3. Objetivos ..................................................................................................................... 7

1.3.1. Objetivo General.................................................................................................. 7

1.3.2. Objetivos Específicos .......................................................................................... 7

1.4. Justificación ........................................................................................................... 8

Capítulo 2 ............................................................................................................................ 10

Diseño Teórico .................................................................................................................... 10

2.1. Marco Legal. ............................................................................................................. 10

2.2. Sistema Inteligente de Semaforización..................................................................... 11

2.2.1. Componentes principales. .................................................................................. 11

2.2.1.1. Componentes Físicos. ..................................................................................... 11

2.2.2.2. Microcontroladores ......................................................................................... 14

2.2.2.2.1. Arduino. ....................................................................................................... 14

2.2.3. Simulación de Transporte. ................................................................................. 17

2.3. Antecedentes Investigativos ..................................................................................... 18

2.3.1. Sistema de semaforización inteligente en la ciudad de Bogotá para mejorar los

tiempos de recorrido del sistema Transmilenio ........................................................... 18

XII

2.3.2. Diseño de un modelo de monitoreo para mejorar el flujo de tránsito vehicular a

través de semáforos inteligentes en la ciudad de Trujillo. ........................................... 19

2.3.3. Control del Tráfico vehicular por medio de semáforos inteligentes. ................ 20

Capítulo 3 ............................................................................................................................ 22

Diseño Metodológico .......................................................................................................... 22

3.1. Tipo de Estudio: .................................................................................................. 22

3.2. Hipótesis .............................................................................................................. 23

3.2.1. Variable Dependiente ........................................................................................ 23

3.2.2. Variable Independiente ...................................................................................... 23

3.2.3. Causas probables del problema. ........................................................................ 23

3.3. Población y la Muestra. ............................................................................................ 23

3.3.1. Técnicas de recolección de datos....................................................................... 23

3.3.2. Población: .......................................................................................................... 26

3.3.3. La Muestra ......................................................................................................... 26

3.4. Procesamiento de Datos y Análisis de Datos ...................................................... 27

3.4.1. Procesamiento de Datos..................................................................................... 27

3.4.2. El análisis de datos. ........................................................................................... 28

3.4.3. Análisis de los Resultados ................................................................................. 28

3.4.4. Discusión de los resultados ............................................................................... 32

Capítulo 4 Estudio Comparativo ......................................................................................... 34

4.1. Situación actual del tránsito vehicular en la ciudad de Guayaquil ........................... 34

4.2. Semaforización inteligente ....................................................................................... 37

4.2.1. Funcionamiento actual semaforización inteligente ........................................... 39

4.2.3. Microcontrolador y Estructura........................................................................... 41

4.2.4. Beneficios del Sistema de Semaforización Inteligente...................................... 45

XIII

4.3. Comparativa del Impacto Económico. ..................................................................... 45

4.4. Comparativa del Impacto Social. ............................................................................. 52

4.5. Comparativa del Impacto Ambiental. ....................................................................... 53

4.6. Comparativa del estudio. .......................................................................................... 54

4.4. Operacionalización de Variables. ............................................................................. 57

4.5. Conclusiones ............................................................................................................. 58

4.6. Recomendaciones ..................................................................................................... 60

4.7. Bibliografía ............................................................................................................... 61

Acrónimos ........................................................................................................................ XVI

Anexos ............................................................................................................................ XVII

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1: Unidades por año/mes vendido 2014-2017 ..................................................... 2

Ilustración 2: Ranking de congestionamiento de ciudades de América del Sur. ................... 6

Ilustración 3: Modelo de sensor de ultrasonido. .................................................................. 12

Ilustración 4: Modelo de Sensor Infrarrojo GP2D12. ......................................................... 12

Ilustración 5: Cámaras de Tránsito. ..................................................................................... 12

Ilustración 6: Batería de semáforo. ...................................................................................... 13

Ilustración 7: Paneles solares, semáforos. ........................................................................... 13

Ilustración 8: Información de Tráfico Típico. ..................................................................... 25

Ilustración 9: Intersección de avenidas, Rodolfo Baquerizo- Benjamín Carrión. ............... 25

Ilustración 10: Semáforos apagados por las lluvias, provoca tráfico en las Orquídeas....... 34

Ilustración 11: Semáforos de Guayaquil, Av. Francisco de Orellana. ................................ 35

Ilustración 12: Estructura y distribución de los dispositivos en una intersección. .............. 39

XIV

Ilustración 13: Funcionamiento del Sistema Inteligente. .................................................... 40

Ilustración 14: Diagrama esquemático del sistema de semaforización. .............................. 41

Ilustración 15: Estructura de la placa Arduino en el Semáforo. .......................................... 43

Ilustración 16: Diseño de semáforo con la placa Arduino................................................... 44

Ilustración 17: Funcionamiento del Sistema Inteligente. ........................................... XLVIII

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Unidades por año/mes vendido 2014-2017 ............................................................. 3

Tabla 2: Variación porcentual, de ventas de vehículos de febrero 2016/2017. ..................... 4

Tabla 3: Resumen de Tiempo de la Sincronización de Semáforos. .................................... 31

Tabla 4: Costo por Sistema. ................................................................................................. 46

Tabla 5: Comparativo de costos, del sistema actual, y tradicional en avenidas críticas. .... 46

Tabla 6: Consumo Eléctrico, Semaforización Tradicional. ................................................. 48

Tabla 7: Valores del Consumo anual eléctrico, del sistema tradicional .............................. 49

Tabla 8: Pronóstico de Consumo eléctrico, del sistema inteligente. .................................. 49

Tabla 9: Valores del Consumo anual eléctrico, del sistema inteligente de semaforización.

...................................................................................................................................... 50

Tabla 10: Resumen de costo y consumo eléctrico del sistema tradicional y sistema

inteligente (nuevo). ....................................................................................................... 50

Tabla 11: Representación del consumo eléctrico en porcentajes. ....................................... 51

Tabla 12: Costos Proforma Sistema de Semaforización. .................................................... 55

Tabla 13: Comparativa del Sistema de Semaforización Inteligente y el Sistema

Tradicional. ................................................................................................................... 55

Tabla 14: Cuadro de Operacionalización de Variables. ...................................................... 57

XV

ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo A .......................................................................................................................... XVII

Anexo B ......................................................................................................................... XXIII

Anexo C ................................................................................................................... XXXVIII

Anexo D ...................................................................................................................... XXXIX

Anexo E ............................................................................................................................ XLI

Anexo F ........................................................................................................................... XLII

Anexo G ......................................................................................................................... XLIII

Anexo H ......................................................................................................................... XLIV

Anexo I .......................................................................................................................... XLVI

Análisis Comparativo Del Sistema Tradicional De Semaforización Vs Una

Propuesta De Semaforización Inteligente, Para La Reducción Del

Congestionamiento Vehicular, En La Ciudad De Guayaquil

1

Capítulo 1

Introducción

El presente trabajo prevé un análisis comparativo del sistema tradicional de

semaforización y la propuesta de semaforización inteligente llevado a cabo en ciertas calles

de la ciudad de Guayaquil, con el propósito de reducir y controlar el congestionamiento

vehicular el cual es propiciado por la afluencia de vehículos en la ciudad; el objeto de estudio

serán las principales avenidas y calles que tienden a congestionarse en las diferentes horas

pico. Uno de los factores que llevaron a la ejecución de este proyecto y el más importante a

mencionar, es la constante pérdida de tiempo detrás del volante, esa espera de cambio de luz

del semáforo y que de paso para continuar, -un recorrido normal que pudo llevar un tiempo

de 20 minutos, con el extenuante tráfico puede aumentar a 40 minutos y hasta más-; todo

esto ocasiona incumplimiento en labores cotidianos, llevado también del estrés.

El principal problema que sacude diariamente es el congestionamiento de los

vehículos ocasionados en las horas pico en ciertas calles y avenidas de la ciudad, y cómo

podemos reducir o evitar; en este trabajo propondremos un sistema de semaforización que

permita la reducción del tráfico, en una primera investigación hemos estimado que no todas

las calles de la ciudad presentan congestionamiento, sin embargo son afectadas por los

embotellamientos que propician las grandes avenidas, en las diferentes horas, llamadas

“horas pico” y de las cuales pueden tomarse mucho tiempo para que el trafico disminuya

provocando varios altercados de tránsito. El diseño del sistema estará dado por la placa

Arduino la cual junto con un algoritmo inteligente podrá sincronizar de una mejor manera

las intersecciones de las avenidas, dando que de esta manera el tráfico disminuya




2

1.1. Antecedentes

En la actualidad el incremento de vehículos se ha vuelto una necesidad en torno a las

personas, y más aún en las familias. La afluencia de vehículos en la ciudad es notoria debido

al grado de poder adquisitivo de un vehículo en la actualidad.

(TELÉGRAFO, 2017) En lo que va de transcurrido los meses de enero y febrero de

2017 las ventas de carros han dejado un incremento anual del 45%. En 2016 las ventas

totales de enero y febrero sumaron 7.910 unidades, mientras que en los mismos meses de

este año la cifra ascendió a 11.888, lo cual evidencia que el sector se está recuperando,

después de caer drásticamente en 2015.

1.1.1. Variación de ventas de vehículos.

Desde el año 2014 las ventas de vehículos en el país han disminuido, pero en lo que

va del año 2017 las ventas han mejorado respecto al año 2016 y 2015 posteriormente, como

lo podemos observar en la siguiente gráfica.

Ilustración 1: Unidades por año/mes vendido 2014-2017 Fuente: AEADE

Podemos observar un aumento en las ventas, si tomamos como refrencia el mes de

diciembre de los tres priemeros años, 38% (diciembre 2014), 17% (diciembre 2015), 21%

8,278

3,821

6,6867,505

0

2

4

6

8

10

Diciembre Diciembre Diciembre Marzo

2014 2015 2016 2017

Unidades por año/mes vendido 2014-2017




3

(diciembre 2016), en lo que va del año 2017, mes de marzo un 24% lo que vemos un alza,

en las ventas.

Tabla 1: Unidades por año/mes vendido 2014-2017

Unidades por año/mes vendidos

Año/Mes Miles Porcentual

2014 Diciembre 8,278 31,4872575

2015 Diciembre 3,821 14,5340434

2016 Diciembre 6,686 25,4317231

2017 Marzo 7,505 28,546976

Fuente: AEADE

A continuación, veremos una comparativa en el mes de Febrero del año 2016 y 2017

respectivamente, en cada uno de los tipos de vehículos que se han vendido en ambos

períodos. Siendo el mes de Febrero de 2017, que ha superado en ventas correspondientes al

año 2016.

Gráfico 1: Variación de ventas de Vehículo, febrero 2016-2017 Fuente: El TELEGRAFO – AEADE

4089

1758

1000

784

259

139

149

5916

2628

1770

877

331

90

220

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Total

Automoviles

Sport Utility Vehicle (SUV)

Camionetas

Camiones

Buses

Furgonetas

2017 Febrero 2016 Febrero




4

Tabla 2: Variación porcentual, de ventas de vehículos de febrero 2016/2017.

Año 2016 Año 2017 Variación

Automóviles 1758 2628 49%

SUV 1000 1770 77%

Camionetas 784 877 12%

Camiones 259 331 28%

Buses 139 90 -35%

Furgonetas 149 220 48%

Total 4089 5916 45%

Fuente: EL TELEGRAFO.

En el año 2017 se ha incrementado la venta de vehículos, por lo consiguiente le tráfico

vehicular y la congestión de vehículos en la ciudad de Guayaquil, es mayor.

1.1.2. Congestionamiento Vehicular en Guayaquil.

(Nacion, 2015) Desde que asumieron el control de tránsito los Agentes de Tránsito

Municipal (ATM), tienen como desafío disminuir el tráfico, ya que es un gran impacto que

aqueja a toda la ciudad; conductores indican que el caos vehicular ha aumentado en la

ciudad, y que la hora pico se ha extendido durante todo el día. La ATM, también incido que

se establecería un procedo para modernizar la tecnología para mejorar las intersecciones en

la ciudad, señala que un promedio de 200 autos pueden ser paralizados en hora pico, si un

bus se estanca en un intersección, y apuntan que el problema del tráfico radica en las

intersecciones de las avenidas.

(Universo, 2015) Desde la mañana empieza el tráfico, en avenidas altamente

transitadas, los conductores mencionan que alrededor de 45 minutos se pierde en la espera,

y es que el tráfico invade desde el sur con la Av. Domingo Comín, hasta el norte con la AV.

Benjamín Carrión, esto ocasiona que en horas pico se pierda más de media hora detrás del

volante. A continuación mencionaremos las avenidas con más tráfico vehicular de la ciudad.




5

Domingo Comín: Esta avenida conecta de sur a norte, el trayecto más complejo

es entre la av. Pío Jaramillo y la av. Olmedo, en el malecón.

Pedro Menéndez G.: Avenida que recibe a conductores que vienen de la

Puntilla y de Durán, desde la mañana y tarde el tráfico vehicular es parte de

ella.

Carlos Julio Arosemena: La circulación de la avenida se dificulta desde la

unión con la av. del Bombero y la av. Velasco Ibarra, de Bellavista.

Benjamín Rosales: La afluencia de vehículos se complica desde la avenida

Agustín Freire hasta la av. Pedro Menéndez, zona que se ubica frente al

Terminal Terrestre.

9 de Octubre: En esta av. la congestión va desde la calle Tungurahua y av.

Malecón.

A esto se suma la intersección de la avenida Benjamín Carrión, con una demora

alrededor de 17 minutos en espera.

Benjamín Carrión: La congestión se produce en la intersección con la av.

Rodolfo Baquerizo Nazur.

1.1.2.1. Ranking a nivel Mundial de Congestionamiento.

(INRIX, 2017) Según la Consultora Internacional Inrix en un estudio realizado en el

2015 coloca a la ciudad de Guayaquil en el puesto 21 como las ciudades con más congestión

vehicular de la región, mencionando que el número de horas de espera es de 33.2, con un 12

% de congestión al día esto a diferencia de la ciudad de Bogotá la cual ocupa el primer lugar

de América del Sur, con un tiempo de espera de 79.8, y con un 33% congestión diaria.




6

Ilustración 2: Ranking de congestionamiento de ciudades de América del Sur. Fuente: Inrix Global Traffic Scorecard

1.2. El problema

¿Cómo evitar o reducir el congestionamiento vehicular ocasionado en las horas pico

en la ciudad de Guayaquil?

1.2.1. Diagrama Causa-Efecto

La problemática es muy palpable en el transcurrir del día a día en nuestras actividades,

hemos sido testigos de cómo afectan diversos puntos en tránsito vehicular que conllevan a

un congestionamiento, por esta razón decidimos plantear o estructurar un sistema que ayude

a evitar o reducir de gran manera esta problemática, hemos mencionado las causas y efectos

procedentes de esta temática, lo que nos llevara a buscar la manera de que estas se limiten o

desaparezcan de manera gradual.

Debemos tener en cuenta que el tránsito vehicular debe darse de una manera fluida,

con el propósito de que todos los participantes salgan beneficiados de la misma ya sea de

manera laboral, social o económicamente, el congestionamiento afecta a todos, no tratarlo

podría llevarnos a un declive en nuestro sistema cultural como habitantes de la ciudad.




7

Causas Efectos

Gráfico 2: Diagrama Causa-Efecto de la Problemática. Fuente: Autores - Piña Jean Carlos, Zúñiga Génesis.

1.3. Objetivos

1.3.1. Objetivo General

Determinar si la implementación de un sistema de semaforización inteligente ayuda

a dar mayor fluidez al tráfico, en los sectores de mayor congestionamiento vehicular en la

ciudad de Guayaquil.

1.3.2. Objetivos Específicos

Determinar los algoritmos que ayuden a mejorar el funcionamiento de los

semáforos en las zonas de estudio.

Conocer las horas con mayor congestionamiento vehicular.

Congestion Vehicular

Irrespeto de las señales de

Transito

Luz Amarilla

Invasion de las Intersecciones

Cultura

Carencia de Educacion Vial

ImpuntualidadAccidentes de

Transito

Alteracion en tiempos de llegada.

Aumento de Ruido y Gases Contaminantes.




8

Determinar cuáles serán las herramientas idóneas para el desarrollo del sistema de

semaforización

1.4.Justificación

En la creciente ciudad de Guayaquil transitan miles de vehículos diariamente por sus

calles y avenidas, en la cual existe poca organización vehicular tiende a crecer en las

avenidas y calles de mayor fluctuación vehicular y del cual se genera el llamado

embotellamiento de vehículos, y por ende las calles y avenidas que se encuentran conectadas

también son afectadas con el congestionamiento vehicular. El tráfico se ve con menos

congestionamiento en ciertas horas llamadas horas pico; esto ocasiona diversas molestias

entre los usuarios de vehículos, ya que al no poseer un sistema que regule y controle el

funcionamiento de tránsito, se ve la necesidad de solventar con agentes de tránsito para que

ayuden a solventar esta anomalía.

El análisis permitirá comparar el sistema tradicional de semaforización y un nuevo

sistema de semaforización inteligente dentro de la ciudad y, el cual estará dado por un

trabajo de monitoreo en conjunto con distintos dispositivos de apoyo que le permitirán al

semáforo alcanzar una mayor organización en su funcionamiento, dichos dispositivos como

antes mencionados son: sensores de ultrasonido e infrarrojos que ayudaran a detectar la

afluencia de vehículos a lo largo de la vía, mediante una alerta que ira direccionada hacia el

semáforo para activar el algoritmo funcional de este, por lo que serán de gran utilidad a la

hora de saber si tenemos o no un tráfico vehicular, otros de los dispositivos que tenemos

son las cámaras ubicadas en lugares estratégicos cercanos a los lugares o avenidas

semaforizadas, nos permitirán ser de soporte y ayuda visual para detectar anomalías en el

funcionamiento en el tránsito vehicular. El funcionamiento del algoritmo del semáforo

estará dado por un alerta activa vía sensores y soportada por las cámaras que hará que los




9

tiempos de cambio/respuesta del semáforo se vean alterados en medida que por ejemplo si

un semáforo normal dura 1minuto en cada cambio de luces, lo reducirá o aumentara

dependiendo el caso a un tiempo prudencial en el que se reactive la fluidez en la vía, y así

adentrándonos en un ciclo hasta alcanzar una estabilidad de tránsito vehicular.

Se espera que con un sistema de semaforización dentro de la ciudad se disminuya

paulatinamente el tráfico vehicular que alberga cada día las avenidas de Guayaquil, ya que

el beneficio está implícito para toda la ciudad y no solo para los conductores.




10

Capítulo 2

Diseño Teórico

Para controlar un fenómeno debemos entenderlo, ¿Qué es la Congestión?, según el

diccionario de la Real Academia Española de la Lengua la define como (RAE, 1992) “acción

y efecto de congestionar o congestionarse”, en tanto que “congestionar” significa “obstruir

o entorpecer el paso, la circulación o el movimiento de algo”, que en nuestro caso, es el

tránsito vehicular. Habitualmente se entiende como la condición en que existen muchos

vehículos circulando y cada uno de ellos avanza lenta e irregularmente.

(CEPAL, 2001) Una de las causas fundamentales de la congestión es la fricción entre

los vehículos en el flujo de tránsito; a un cierto nivel de tránsito los vehículos pueden tener

una velocidad en la circulación relativamente libre. Mientras que a volúmenes mayores, cada

vehículo adicional entorpece el desplazamiento del resto, es cuando comienza la congestión;

podemos decir en base a lo anterior que la “congestión es la condición que prevalece si la

introducción de un vehículo en un flujo de tránsito aumenta el tiempo de circulación de lo

demás”.

2.1. Marco Legal.

El no cumplimiento de las leyes de tránsito suelen ser una causa de la congestión del

tráfico, el irrespeto por parte de los conductores a las diversas leyes de tránsito suele

provocar accidentes, lo que desencadena en ciertos casos congestión vehicular (UNIVERSO

E. , 2017) ; en el estudio se analizó que la importancia del cumplimiento de estas leyes

ayudarían al cumplimiento óptimo del sistema. Se mencionarán artículos del Código

Orgánico Integral Penal y la Ley Orgánica de Transporte Terrestre, Tránsito y Seguridad

Vial, en el (Anexo A).




11

2.2. Sistema Inteligente de Semaforización.

Sistema Inteligente: (GLOBAL, 2017) Incorpora la inteligencia en las aplicaciones

que son manejadas por máquinas; los Sistemas Inteligentes realizan búsqueda y optimizan

junto con capacidades de aprendizaje.

Semáforo Inteligente: (Orozco, 2015) Un semáforo inteligente es aquel que detecta la

cantidad de flujo vehicular mediante sensores y con base a parámetros ya establecidos, van

modificando los tiempos de paso y/o detección.

Semáforo: (Mapfre, 2017) Señales luminosas las cuales indican que vehículo debe

avanzar o detenerse, en el caso de un peatón al cruzar la calle debe esperar que las luces

indiquen el momento de seguir. El semáforo es una señal de tránsito prioritaria después de

los agente de tránsito.

PLC (Programmable Logic Controller ): (AMCI, 2017) Sistema informático de

control industrial, el cual monitorea de una manera continua el estado de todos los

dispositivos de entrada, y a su vez toma decisiones las cuales se basan en un programa

personal para que este pueda controlar el estado de los dispositivos de salida.

2.2.1. Componentes principales.

2.2.1.1. Componentes Físicos.

Sensores de ultrasonido: (WikiRobotica, 2016) Los sensores de ultrasonido son muy

frecuentes en los robots móviles (particularmente).




12

Ilustración 3: Modelo de sensor de ultrasonido. Fuente: RoboticaWebs

Sensores de infrarrojos: (WikiRobotica, 2016) El sensor de infrarrojos es un sensor

de medición de distancia, que se basa en un sistema de emisión/recepción de radiación

lumínica en el espectro de los infrarrojos (menor que las ondas de radio y mayor que la luz).

Ilustración 4: Modelo de Sensor Infrarrojo GP2D12. Fuente: RoboticaWebs

Cámara de Tráfico: (Waze, 2016) Las Cámaras de Tráfico sirven para monitorizar el

flujo vehicular en las diferentes avenidas dentro de una ciudad, también utilizadas para

controlar en tiempo real, el tráfico o la congestión vehicular y así mismo como fuente de

información para las instituciones encargadas del control de tránsito. Pueden ser videos

cámaras, radares o incluso la combinación de ambos; son compactas y pueden apuntar a

cualquier dirección esto depende de qué tipo de control se le dé.

Ilustración 5: Cámaras de Tránsito. Fuente: MotorAbc




13

Batería: Batería de 12V 1.3Ah Ciclo Profundo AGM, de ciclo continuo de 6 celdas,

tiene varios campos de aplicación como sistemas de seguridad, luz de emergencia, señales

aéreas así como semáforos, posee una dimensión de milímetro 97 (Largo) x 43 (Ancho) x

52 (Alto) // 58 (Alto con terminal) [± 2 mm]

Ilustración 6: Batería de semáforo. Fuente: Alegsa.

Paneles Solares: (Ecologiahoy, 2017) Los paneles solares son módulos que usan la

energía que proviene de la radiación solar, existen varios tipos, los de uso doméstico que o

los paneles solares fotovoltaicos que producen electricidad, el cual es utilizado para

alimentar de energía a los semáforos que están activos todo el día, ayudaran a disminuir el

consumo energético del mismo.

Ilustración 7: Paneles solares, semáforos. Fuente: Ecología2015




14

2.2.2.2. Microcontroladores

Parallax Basic Stamp

(Parrallax, 2017) El BASIC Stamp Editor Software es el entorno de programación

para todos los módulos BASIC Stamp y dispositivos personalizados construidos con

nuestros chips PBASIC Interpreter. Un Terminal de depuración incorporado admite la

comunicación bidireccional (unidireccional en BS1) entre el BASIC Stamp y el PC durante

el tiempo de ejecución.

Netmedia’s BX- 24

(RoHS, 2002) BasicX-24p es el microcontrolador programable BASIC potente. Su

diseño todo-en-uno proporciona un módulo potente capaz de encajar en las aplicaciones más

pequeñas. El potente conjunto de funciones BX-24 y su bajo coste lo convierten en la opción

perfecta para cualquier aplicación o proyecto.

2.2.2.2.1. Arduino.

Se ha elegido como plataforma de desarrollo a Arduino Uno R3, ya que es una

plataforma de prototipos electrónicos de código abierto, la cual se basa en el software y

hardware flexibles y sencillos de usar. (Olimex, 2017) Arduino consta de una placa principal

de componentes eléctricos, donde se encuentran conectados los controladores principales

que gestionan los demás complementos y circuitos ensamblados en la misma.

(Olimex, 2017) Hardware: En la parte de tangible Arduino se encuentra constituido

por un micro controlador principal llamado Atmel AVR de 8bits el cual es programable y

requiere un lenguaje fácil y avanzado a la vez.

(Olimex, 2017) Software: No solo es una placa de circuitos ni de componentes

eléctricos, en combinación con un lenguaje de programación el cual controla los distintos




15

sensores que se hallen conectados, por medio de parámetros que se establecen al conectar la

placa al ordenador. El lenguaje que viene por defecto en Arduino es Wirirng (plataforma de

prototipo electrónico), el cual se basa en C/C++. Y no es el único lenguaje de programación

que acepta Arduino algunos como C#, Java, PhP entre otros, suelen manejarlo.

2.2.2.2.1.1. Características de Arduino

Posee un microprocesador ATmega328

Tiene 32 kbytes de memoria Flash

Dispone de 1 kbyte de memoria RAM

Frecuencia de 16 MHz

Posee 13 pins para entradas/salidas digitales las cuales con programables

Tiene 5 pins para entradas analógicas

Contiene 6 pins para salidas analógicas de salidas PWM

Es Completamente autónomo: ya programado no necesita estar conectado al

PC

Chip Microcontrolador ATmega328

Tiene Voltaje de operación 5V

Voltaje de entrada (recomendado) 7-12 V

Voltaje de entrada (limite) 6-20 V

Digital I/O Pins 14 (con 6 salidas PWM)




16

Entradas analógicas Pins 6

Corriente continua (DC en inglés) corriente I/O Pin 40 mA

Corriente continua (DC en inglés) corriente 3.3V Pin 50 mA

Posee Memoria Flash 32 KB (2 KB para el bootloader)

Memoria estática - SRAM 1 KB

Memoria ROM - EEPROM 512 byte

Con una Velocidad de reloj 16 MHz

2.2.2.2.1.2. Ventajas de Arduino

(Olimex, 2017) Multi-Plataforma – Funciona en casi todos los sistemas operativos

como Windows, Macintosh OSX y Linux. Aunque la mayoría de entornos está limitado para

Windows.

(Olimex, 2017) Entorno de programación simple y directo – Su entorno de programar

es sencillo de usar ya sea para novatos y profesionales.

(Olimex, 2017) Software ampliable y de código abierto- Se encuentra publicado bajo

una licencia libre y preparada para ser ampliado por programadores de vasta experiencia. Su

lenguaje puede expandirse por medio de C++, de igual manera se puede sumergirse a niveles

técnicos se lo puede realizar en el lenguaje AVR C.

(Olimex, 2017) Hardware ampliable y de Código abierto – Se encuentra basado en

microcontroladores ATMEGA168, ATMEGA328 y ATMEGA1280. Posee una licencia de

publicación de Creative Commons, por ende usuarios expertos o novatos en circuitos pueden

realizar su propia versión del módulo.




17

2.2.3. Simulación de Transporte.

(TTS, 2017) El Sistema de Simulación de Transporte que se utilizará en el análisis es

Aimsun desarrollado por la empresa TSS-Transport Simulation Systems, el cual servirá para

presentar un modelo del Sistema de Semaforización Inteligente. (TSS, 2017) Aimsun es el

software de modelado de tráfico el cual permite simular cualquier cosa desde un solo carril.

El software Aimsun realza por la velocidad en sus simulaciones, y por la combinación que

posee en su modelación, este sistema permite la estimar operaciones de cualquier magnitud

de tráfico.

2.2.3.1. Usos de Aimsun.

Permite realizar estudios de viabilidad sobre vehículos pesados, y carriles en

peajes.

Evaluación de estrategias de administración de la afluencia de tráfico.

Permite desarrollar un análisis de seguridad.

Gestionar zonas con obras.

Tráfico de carreteras y peajes.

Optimizar planes de Prioridad de señales de tráfico (TSP) y de autobuses.

Estudio o análisis de impactos de diseños de infraestructuras.

Estudio del impacto del medioambiente.

Análisis de Manuales de Capacidad de carreteras/vías.

Dentro de los usos que posee Aimsun, se establece evaluación de tráfico el cual será

útil en el estudio para el desarrollo de la simulación del sistema de semaforización




18

inteligente. Se presenta los pasos a realizar para el desarrollo del simulador del sistema de

semaforización en el (Anexo B) (Anexo C).

2.3. Antecedentes Investigativos

2.3.1. Sistema de semaforización inteligente en la ciudad de Bogotá para

mejorar los tiempos de recorrido del sistema Transmilenio

(Rogelez, 2013) El sistema de tránsito y transporte masivo cuenta con grandes

problemas en la ciudad de Bogotá desde hace más de 50 años debido a que utilizan un

modelo o sistema analógico de semaforización que no considera la afluencia y el volumen

vehicular en la ciudad, es por esto que procedió a proponer un sistema de semaforización

inteligente y autónomo que sirva o se acomode a las necesidades del usuario conductor, el

algoritmo creado tendrá la capacidad de calcular y proponer los tiempos de espera de cada

uno de los colores indicadores del semáforo y a su vez se irán registrando dichos tiempos

para poder reusarlos en dicho sector, dentro del algoritmo también se dará preferencia a la

vía o intersección más congestionada, ganando con esto un sistema adaptable a las

necesidades del conductor.

(Rogelez, 2013) Cuando se habla de implementar este sistema se tiene en cuenta que

se requiere mejorar tiempos de espera, medio ambiente, evitar accidentes, consumo de

gasolina etc., sin embargo muchos de los inconvenientes que presentan pueden perjudicar o

alterar el desarrollo del mismo, por ejemplo dentro de una intersección se da prioridad a la

de mayor congestionamiento, lo que podría dar como resultado que se afecte el tráfico en

otro punto cercano a dicha intersección debido a que se alteran el algoritmo que opera en el

semáforo, es por esto que nuestro sistema debe ser capaz de captar y registrar dichos cambios

en el ciclo para poder aplicarlos óptimamente cuando se vuelva a presentar la congestión,

otro de los puntos en contra que podemos encontrar son los accidentes de tránsito, estos se




19

dan por no respetar ya sea señales de tránsito, semáforos y la más simple, distancia que

debe existir entre vehículos, por lo general esta última juega un papel importante en nuestro

sistema ya que nuestros sensores detectan y captan a los vehículos con su debida distancia,

ignorar esto haría que los accidentes de tránsito no cesen.

(Rogelez, 2013) Los resultados del algoritmo genético de la propuesta evidenció que

el tráfico se beneficiara de manera continua, obteniendo mejoras en un 17% en la

disminución de longitud en la cola vehicular, 38,1% en la velocidad promedio y un 7,8 en

la velocidad máxima promedio aproximadamente, esto nos llevaría a expresar que se

beneficiarían tanto el sistema de Transmilenio, como el de vehículos particulares.

2.3.2. Diseño de un modelo de monitoreo para mejorar el flujo de tránsito

vehicular a través de semáforos inteligentes en la ciudad de Trujillo.

(Esquivel, 2014) La ciudad de Trujillo ha presentado un desajuste vehicular debido al

incremento poblacional y por ende a su infraestructura, lo que ha ocasionado un aumento en

el sector de transportes, y del cual se adhiere la poca planificación que se ha presentado para

manejar un acrecentamiento en su parque automotor, esto conlleva a que la ciudad necesite

disponer de un sistema que ayude a mejorar el flujo de tránsito el cual ha sufrido

inconvenientes por la falta de infraestructura a pesar de que la ciudad está completamente

señalizada, los semáforos son insuficientes y operan de manera temporizada, carecen de una

sincronización sistemática y por lo consiguiente representa una gran desventaja en horas

pico.

(Esquivel, 2014) Respecto a los estudios realizados, tomados de la mano junto con la

problemática se realizó los análisis pertinentes y se identificó los indicadores de mal

funcionamiento de tránsito vehicular, los mismos que se orientan a agilizar el seguimiento

adecuado y registro de los acontecimientos viales ocurridos; y esto dio paso a que la




20

propuesta antes establecida la cual se basa en el diseño del algoritmo de tránsito vehicular

de monitoreo el mismo que se ajustó a las necesidades encontradas en la Municipalidad

Provincial de Trujillo. El sistema propuesto fue satisfactorio ya que produce un

mejoramiento en el tránsito vehicular en un 20%. Con base a lo expuesto con anterioridad

se podría considerar: - establecer políticas de respaldo y recuperación de información en

unidades externas; - el sistema debe ser manejado únicamente por personal capacitado; - se

debe resguardad la seguridad de la información de las bases de datos a través de restricciones

de acceso adecuadas; - restablecimiento de claves de acceso paulatinamente para restringir

el sistema de acceso; - educación vial, ya que el diseño depender al uso que le proporcionen

al sistema y que se cumplan las debidas normas.

2.3.3. Control del Tráfico vehicular por medio de semáforos inteligentes.

(Morales, 2013) La investigación tiene como objetivo principal el desarrollo de un

sistema de tráfico vehicular por medio de la semaforización inteligente, este trabajo no se

basa en una ciudad o locación sino que trata de acoplarse a el tráfico que padecen todas las

grandes ciudades, el dispositivo a desarrollar sería capaz de tomar decisiones sobre el

direccionamiento de vehículos en las intersecciones de manera más efectiva que los

semáforos cotidianos; y, será programado y de mano de los microprocesadores y leds.

(Morales, 2013) La realización de la propuesta antes planteada se lo llevo a cabo en

la ciudad de Maracaibo, se realizaron los debidos análisis sustentándose en la metodología

Open Up1 compuesta por cuatro fases, se llevó a cabo un análisis de los elementos necesarios

para crear el sistema de semáforos inteligente y se llegó a determinar la funcionalidad del

1 Open Up: Proceso de desarrollo de Software.




21

mismo. Se procedió a realizar pruebas en un ambiente de intersecciones para determinar si

el alcance del proyecto fue óptimo.

(Morales, 2013) Esta investigación y respectivo análisis reflejo que se debe tomar en

cuenta utilizar la placa Arduino2 para determinar una mayor eficiencia en las intersecciones,

a su vez se recomendó poseer sensores para fortalecer el control del tráfico, en el punto de

las intersecciones, también se considera la ampliación del sistema para la inclusión de

artefactos de detención de imágenes y detectores de velocidad, lo cual ampliará y facilitará

la detección de infracciones de tránsito.

2 Arduino: Plataforma de prototipos electrónica.




22

Capítulo 3

Diseño Metodológico

En el presente capítulo se desarrollará las directrices y metodología que se llevará a

cabo para lograr el objetivo del proyecto, el mismo se detalla a continuación.

3.1.Tipo de Estudio:

(WebProfit, 2000-2017) De acuerdo con el nivel científico (observación, descripción,

explicación), se deberá formular el tipo de estudio a realizar y dependiendo del tipo de

información que se desee obtener y el nivel de análisis que deberá realizar.

El presente proyecto de investigación se basará en la investigación documental y de

campo (investigación mixta), será documental porque se realizarán consultas de documentos

tales como libros, revistas, periódicos, proyectos, etc., para extraer la información necesaria;

de campo porque se observarán los problemas en el lugar donde acontecen. Se usará el

estudio explicativo, en el que se pretende una mayor comprensión y entendimiento del

objeto de estudio.

El objeto de estudio es no experimental, puesto que los datos no serán manipulados;

en la investigación se analizarán las situaciones para posteriormente extraer información. El

período de tiempo en que se desarrollará el proyecto de investigación es vertical, puesto que

tiene un determinado plazo para analizar el estudio. El ámbito del quehacer humano se lo

refleja en el ámbito social, llevado a cabo en las principales avenidas de mayor congestión

vehicular en la ciudad de Guayaquil.




23

3.2. Hipótesis

3.2.1. Variable Dependiente

Congestionamiento vehicular en horas pico.

3.2.2. Variable Independiente

Sistema de semaforización inteligente.

3.2.3. Causas probables del problema.

Las causas probables, son los factores que influyen de una u otra manera para que el

problema persista., la variable dependiente es lo que logramos explicar en base a la

manipulación de la variable independiente, se ha constituido causas para determinar la

hipótesis.

3.2.3.1. La hipótesis es:

La utilización de un Sistema de Semaforización Inteligente ayudará a disminuir el

congestionamiento vehicular en horas pico.

3.3. Población y la Muestra.

(UNIVERSO E. , 2012-2017) En la ciudad de Guayaquil, circulan más de 400 mil

vehículos aproximadamente y esa cifra va en aumento gradual, considerando que es una

población finita se ha determinado a extraer una muestra representativa.

3.3.1. Técnicas de recolección de datos

(Amador G., 2009) El método de investigación, se entiende como el medio para lograr

establecer relación entre el investigador y sujeto de investigación, para la respectiva

recolección de los datos y así poder dar paso a la concreción de objetivos. La investigación

cualitativa permite realizar varias interpretaciones de datos (Cerda H., 1991) Las técnicas




24

de recolección de datos que se usan a menudo para la metodología investigativa, son

Observación, Entrevista, Cuestionario y Encuesta.

Para el presente estudio se ha utilizado técnicas de recolección de datos como:

observación, encuesta, estudio de tiempo movimiento y entrevista; se ha considerado la

observación porque es la técnica que se ha empleado indirectamente en el transcurso de la

investigación para tratar el objeto de estudio. Se ha realizado la encuesta cerrada (Anexo C),

de esta manera se prevé recolectar la debida información que pudiere proporcionar la

muestra poblacional, quienes serán los conductores de la ciudad, y de esta manera conocer

sus opiniones acerca del actual sistema de tránsito de la ciudad. Se utilizó el método

empírico, en el cual se emplea el análisis estadístico y la observación de fenómenos, que es

lo que hemos usado en nuestra investigación.

También se empleó el estudio de tiempo , (López, 2011) actividad la cual implica

realizar un estándar de tiempo permisible para realizar una tarea determinada; y estudio de

movimientos es un análisis de los múltiples movimientos que efectúa el cuerpo al realizar

una acción o trabajo, los cuales se dieron uso, para medir el tiempo que demora los

semáforos en cambiar de color; y en el cual se dará uso al método continuo, que consiste en

dejar correr el cronómetro mientras dura el estudio. Por medio de un Diagrama de Procesos

de Operaciones, se plasmará la sincronización de los semáforos que se determinó en el

estudio de tiempo movimiento de las Av. Rodolfo Baquerizo Moreno Nazur y Benjamín

Carrión, las avenidas cuentan con cuatro carriles, cada carril cuenta con un tiempo de cambio

de semáforo de 00:01:02, en el estudio se determinó los 4 carriles lo que nos deja una espera

de cambio de semáforo de 00:04:08, el estudio se lo realizó en varias horas de un día, se

debe considerar que el tráfico varia y puede que el tiempo pueda variar, dependiendo la

fecha (Anexo D).




25

Se ha ejemplificado diversas intersecciones en las que podría ser muy útil daría

grandes beneficios implementar la semaforización inteligente. A continuación se detalla la

ubicación de las intersecciones en un mapa de Google que adicionalmente cuenta con

información de tráfico en una hora pico de un día normal (lunes 17h30).

Ilustración 8: Información de Tráfico Típico. Fuente: Google Maps 2017

Como podemos observar en el gráfico, el color rojo oscuro representa tráfico lento y

el color verde un tráfico fluido.

Las avenidas Rodolfo Baquerizo – Benjamín Carrión, son una de las intersección con

mayor congestión vehicular a lo largo de las horas pico, siempre es necesaria la presencia

de agentes de tránsito para ayudar a evacuar un poco la vía como podemos apreciar en la

siguiente ilustración.

Ilustración 9: Intersección de avenidas, Rodolfo Baquerizo- Benjamín Carrión. Fuente: Google Maps 2017.




26

Por último se elaboró entrevistas, donde se recolecto información del personal del

Proceso de Matriculación y Revisión Vehicular de la Agencia de Tránsito Municipal (Anexo

E), y agente de ATM (Anexo F); dicha información se recepto con el propósito de conocer

y analizar la información que puedan brindar acerca de cuál es su criterio referente a un

Sistema Inteligente de Semaforización en la ciudad, y que opiniones pueden darnos a

conocer acerca del sistema actual personas que se relacionan con el tema.

3.3.2. Población:

(Wigodski, 2010) Es un conjunto total de individuos, objetos que tienen características

en común las cuales se pueden observar, en un lugar y momento establecido.

(UNIVERSO E. , 2012-2017) La población que se ha considerado a medir son los

conductores de la ciudad de Guayaquil, con un aproximado de 400 mil vehículos que

circulan en la ciudad, nuestra población por ende serán 400 mil conductores, sin embargo

en vista que es un estimado se procede a determinar una población finita de la cual se

realizará una muestra para la obtención de mejor proyección de resultados.

3.3.3. La Muestra

Es un subconjunto netamente representativo de la población (Wigodski, 2010). El tipo

de muestreo que se llevará a cabo será sistemático el cual pertenece a la categoría de

muestreos probabilísticos, mediante el cual se podrá obtener los resultados de la población

mediante la siguiente formula.

𝑛 =𝑍2 ∗ 𝑁 ∗ 𝑝 ∗ 𝑞

𝑒2 ∗ (𝑁 − 1) ∗ 𝑍2 ∗ 𝑝 ∗ 𝑞

Dónde:

n= Tamaño de la muestra

N = Tamaño de la población. (400000)




27

p= Porcentaje de probabilidades de éxito. (0,5)

q= Porcentaje de probabilidades de fracaso. (0,5)

Z = Nivel de confianza con porcentaje del 95% que equivale a 1,96

e = porcentaje de error (0,05)

Reemplazamos:

𝑛 =1.962 ∗ 400000 ∗ (0.5) ∗ (0.5)

0.052 ∗ (400000 − 1) ∗ 1.962 ∗ (0.5) ∗ (0.5)

𝑛 =384160

960.3976

𝑛 = 400

El número de conductores de vehículos es de 400, es la muestra con la cual se medirá

el alcance del proyecto de investigación en la ciudad de Guayaquil.

3.4. Procesamiento de Datos y Análisis de Datos

La información antes obtenida será tratada y presentada, por medio de la estadística

descriptiva, el cual permitirá el respectivo análisis y de esta manera plantear la solución a la

problemática, cumpliendo los objetivos y a su vez verificando la hipótesis planteada.

3.4.1. Procesamiento de Datos

Dados los datos recolectados por medio de la encuesta, se procederá a organizar la

información, para mayor interpretación y análisis de los datos recolectados. El tipo de

procesamiento a utilizar será el de procesos electrónicos, en el cual se empleó la herramienta

de Formularios de Google, en que se realizaron los siguientes pasos:




28

Ingresar a google docs.

Dar clic en el símbolo de nuevo documento +.

Se abrirá un nuevo formulario, en el cual ya podremos trabajar.

En el formulario, se podrá ingresar las preguntas que se ajusten a nuestros

requerimientos, y en él también se pueden realizar cambios de edición, la herramienta de

google permite extraer la información directamente en un archivo de formato Excel,

proporcionando una condensado de los datos, para su respectivo análisis.

3.4.2. El análisis de datos.

La información que se ha obtenido por medio de las técnicas de recolección de datos,

serán analizadas usando la herramienta de estadística descriptiva, mediante el uso de esta

herramienta se podrá disminuir la dispersión de los datos, y también la comprensión de la

variabilidad; y de esta manera se podrá comprobar la hipótesis.

El análisis que se hará a continuación se desarrollará con la información obtenida de

la encuesta realizada a la muestra de 400 conductores de la ciudad de Guayaquil, se

procederá a analizar y describir las preguntas más relevantes, las cuales nos ayudarán para

aseverar las variables y la hipótesis (Anexo G).

3.4.3. Análisis de los Resultados

3.4.3.1. Resultados de la encuesta, realizada a 400 conductores en la ciudad de

Guayaquil.

Se procederá a analizar la información que se obtuvo, mediante el uso de estadística

descriptiva, para la óptima interpretación de los mismos.




29

Gráfico 3: Pregunta 1-¿Cuál considera usted, que es el grado de congestionamiento

vehicular en la ciudad de Guayaquil? Fuente: ‘Encuesta dirigida a los Conductores de Vehículos que circulan en la ciudad de Guayaquil’.

Elaborado por: Piña Jean Carlos y Zúñiga Génesis.

Del 100% de los conductores encuestados el 60% considera que existe un alto

congestionamiento vehicular en la ciudad de Guayaquil, mientras que el 36% que es medio,

y el 4% que es bajo; lo que conlleva aseverar la existencia del tráfico.

Gráfico 4: Pregunta: 2-¿Qué factores considera usted como causantes del tráfico

vehicular? Fuente: ‘Encuesta dirigida a los Conductores de Vehículos que circulan en la ciudad de Guayaquil’.


60%

36%

4%

Alto

Medio

Bajo

8%

25%

51%

16%

Mala Señalización

Falta de Agentes de tránsito

Mal funcionamiento delSistema de Semaforizaciónactual

Todas las anteriores




30

Del 100% de la muestra, el 51% contempla que el ‘Mal funcionamiento del Sistema

de Semaforización actual’, es el principal factor causante del tráfico vehicular, mientras que

el 25% considera que se debe a la ‘Falta de Agentes de tránsito’, el 16% piensa que se debe

a la ‘Mala Señalización’, y el 8% considera que el tráfico vehicular es consecuencia de todos

los factores antes mencionados; podemos mencionar que dado el porcentaje de encuestados

que consideran que se debe al mal funcionamiento, una modificación del sistema actual,

proponiendo nuevos parámetros podría tener una buena acogida por parte de los

conductores.

Gráfico 5: Pregunta 3-¿Qué opción considera usted como solución a la problemática? Fuente: ´Encuesta dirigida a los Conductores de Vehículos que circulan en la ciudad de Guayaquil’.


El 55% de los conductores encuestados, sostienen que ‘Implementar un Sistema de

Semaforización Inteligente’, mejore el problema de congestión vehicular en la ciudad,

mientras que el 19% considera ‘Crear nuevas señales de tránsito’ como solución, el 16%

contempla el ‘Ingreso de nuevos agentes de tránsito’, y el 10% considera que todas las

opciones anteriores son factibles para resolver el problema.

10%

19%

55%

16% Ingreso de nuevos agentesde tránsito

Crear nuevas señales detránsito

Implementar un sistema desemaforización inteligente

Todas las anteriores




31

3.4.3.2. Resultado del estudio tiempo y movimiento, llevado a cabo en las

avenidas Rodolfo Baquerizo Nazur y Benjamín Carrión.

Se llevará a cabo el análisis del Proceso Tiempo y Movimiento, establecido por medio

del estudio tiempo y movimiento.

Tabla 3: Resumen de Tiempo de la Sincronización de Semáforos.

Símbolos Actividades Número Tiempo

Promedio

Espera 18 0:17:28

Operación 5 0:04:08

Fuente: Proceso de Tiempo y Movimiento.


El Estudio de Tiempo y Movimiento realizado en la Intersección de las avenidas

Rodolfo Baquerizo Moreno y Benjamín Carrión cuyo cruce cuenta con 4 semáforos uno

para cada carril, debemos tener en consideración que la duración normal del semáforo es de

1’02’’ por cada semáforo, dicho esto cada vehículo debe esperar que el ciclo se cumpla 4

veces para poder avanzar, dando así un total de 4’08’’ de espera normal, se realizó una

muestra de 73 vehículos que recorrieron la avenida a los largo de una escala de

aproximadamente 12 horas, dentro de los mismos se pudo notar la variación en cuanto a

tiempos de espera se refiere y como el ciclo de semáforo se ve involucrado, el estudio

muestra que la horas críticas son 08:30 – 09:00 donde el ciclo se dio como 4 veces y 17:00

– 18:00 que el ciclo se repitió hasta 5 veces dando entornos de espera de más de 19 minutos

tomando solo como referencia esta intersección, coincidiendo con los estudios realizados

que en las horas pico de entrada y salida de los diversos sitios laborales se concentra el

mayor tráfico en la ciudad, el estudio fue realizado y replicado en los 4 carriles de la avenida.




32

3.4.4. Discusión de los resultados

El análisis resultante de la recolección de datos efectuada en la presente investigación

dejó en claro que la congestión vehicular en ciertas horas es un problema radicado desde

hace varios años y va en aumento debido al crecimiento del parque automotor y a la falta de

una estructura vial óptima y sistema de semáforos, la sincronización de los semáforos varían

dependiendo de las avenidas, pero no todos cumplen lo establecido, en vías altamente

transitadas no existen una buena sincronización ya que el tiempo de cambio de luz demora,

generando la congestión, la duración de los cambios de tiempo de los semáforos se da

mediante una fórmula tomando datos como la cantidad de vehículos, ancho de la vía, número

de carriles y velocidad promedio. El sistema actual deja ver muchas falencias respecto a su

sincronización, una mala gestión y control ha ocasionado que en horas picos diversas calles

de la ciudad se encuentren congestionadas, como solución primaria han optado por incluir

agentes de tránsito en ciertas avenidas, y de esta manera minimizar la congestión y mejorar

la fluidez del tránsito, pero es un hecho que esta alternativa no es duradera ya que los agentes

no siempre se establecen en aquellas calles.

La observación que se estableció en conjunto con el estudio de tiempo movimiento,

en las avenidas de la ciudad Rodolfo Baquerizo Moreno y Benjamín Carrión a 73 vehículos,

corroboraron la situación que albergan la calles de la ciudad debido al tráfico que existe en

determinadas horas pico, con un promedio de espera de 17’28’’ aproximadamente los

conductores deben esperar detrás de los semáforos, antes de cruzar la luz verde; esto reflejó

que la sincronización de estas avenidas como de muchas otras, no cumplen la función

debida, y esto afecta de forma directa a varios conductores diariamente en la ciudad.

El análisis de la encuesta determinó que aproximadamente un 55% de los conductores

encuestados, consideran que la implementación de un sistema de semaforización inteligente,




33

ayudaría a mejorar el problema de tránsito que alberga la ciudad, y un 51% considera que el

mayor factor que influye en la congestión vehicular, es el sistema actual de semáforos,

teniendo en cuanta los resultados y diversas observaciones que se presentaron en el estudio

se asume que la hipótesis antes formulada (La utilización de un Sistema de Semaforización

Inteligente ayudará a disminuir el Congestionamiento vehicular en horas pico), tiene un alto

grado de factibilidad lo que conlleva a decir que proponer un Sistema Inteligente de

Semaforización sería viable en la ciudad.




34

Capítulo 4

Estudio Comparativo

4.1. Situación actual del tránsito vehicular en la ciudad de Guayaquil

El tránsito vehicular en la ciudad de Guayaquil, es sin duda un malestar que a diario

se vive en ciertas horas pico en la mayoría de calles y avenidas de la ciudad, lo que en

ocasiones trae consigo accidentes de tránsito; el parque automotor en la ciudad ha

aumentado en los últimos años, (UNIVERSO, 2017) los semáforos no se encuentran en

buenas condiciones en dados casos, por motivo del invierno o diversos factores dejo

alrededor de entre el 5% y 10% de afectación en los controladores.

Ilustración 10: Semáforos apagados por las lluvias, provoca tráfico en las Orquídeas. Fuente: El Universo, febrero 2017

La alcaldía de la ciudad se ha manifestado desde septiembre de 2016 que los semáforos

actuales necesitan cambios ya que carecen de tecnología por su antigüedad, por lo cual ha

convocado en mayo de este año propuestas para mejorar tal problemática, (Universo, 2017)

El alcalde Jaime Nebot refirió que la urbe tiene una enorme variedad de semáforos, de

distintos años y datas tecnológicas, “lo que impide su debida coordinación para la correcta

circulación vehicular”. En lo que va del año, no han logrado concretar algún proyecto por

medio de las compras públicas.




35

Ilustración 11: Semáforos de Guayaquil, Av. Francisco de Orellana. Fuente: El Universo, mayo 2017.

(UNIVERSO E. , 2012-2017) La ciudad de Guayaquil cuenta con alrededor de

400.000 vehículos matriculados anualmente, sin contar los vehículos que no poseen una

matrícula oficial, es esta la cantidad de automotores que circulan a lo largo de las vías en el

día a día, (ATM, 2017) dentro de las avenidas principales o también llamadas arterias viales

tenemos: la avenida de las Américas, Machala, Quito, Francisco de Orellana, Juan Tanca

Marengo, Benjamín Carrión, 9 de Octubre, Rodolfo Baquerizo, Plaza Dañin, (Telegrafo,

2015) a su vez, la mayoría denota un índice de congestionamiento vehicular muy alto en el

transcurso de las horas pico. Guayaquil cuenta con un sistema de semaforización anticuado

y falto de sincronización, (UNIVERSO E. , 2016) el municipio de Guayaquil destino

alrededor de $340.000 para realizar “arreglos rápidos” en varios de las avenidas que

presentaron una caída en el funcionamiento de sus semáforos a finales del año pasado, por

lo general están ubicados en calles e intersecciones que cuentan con gran afluencia de

vehículos durante el día, la principal desventaja con la que cuentan es que manejan un

proceso simple y mecánico donde se pautan tiempos establecidos de una manera estándar

según el tipo de calle o vía, a continuación se muestra el flujograma del proceso actual de

semaforización:




36

Flujograma 1: Proceso Actual de Semaforización. Elaborado por: Piña Jean Carlos y Zúñiga Génesis.

Como vimos no manejan muchas variables más que las de tiempo de duración de cada

color, este ciclo es funcional efectivo a poca afluencia de vehículos, sin embargo cuando el

número de vehículos circulantes aumenta, el semáforo deja de ser eficiente, debido a que




37

mantiene los mismos tiempos de espera y estos no fueron establecidos para generar flujo

vehicular, fueron puestos para ordenar el tránsito vehicular de una manera equitativa,

basados en el estudio de tiempo y movimiento que se realizó, en las avenidas de gran

concurrencia la duración de intersecciones normales es de 1’ a 1’10’’, cabe recalcar que

existen intersecciones que cuentan con 4 semáforos en vez de dos, tal es el caso del cruce

de las avenidas Rodolfo Baquerizo y Benjamín Carrión, en dicha intersección se suscita uno

de los caos vehiculares más grandes en la ciudad debido a que ambas son avenidas de gran

importancia por lo tanto cada semáforo dura alrededor de 1’08’’ de espera por carril,

sumando los 4 carriles tenemos un tiempo de espera de 4’08’’ para que cambie de color, en

promedio dado el estudio de tiempo y movimiento, se espera aproximadamente 17’28’’

detrás del volante, hasta que pueda cruzar la avenida un conductor dependiendo del tráfico.

(ATM, 2017) Las autoridades de transito han optado por incrementar el número de

agentes de tránsito en dichas avenidas para tratar de disminuir el tráfico, (UNIVERSO,

2017)implementación de dispositivos que apoyen el monitoreo de la fluidez vehicular y un

alza en muchas de las infracciones que pueden ocasionar congestión vehicular como lo es

quedarse en medio de una intersección o parquearse en avenidas de transito rápido.

4.2. Semaforización inteligente

Se prevé determinar si la implementación de un sistema de semaforización inteligente

ayuda a dar mayor fluidez al tráfico, en los sectores de mayor congestionamiento vehicular

en la ciudad de Guayaquil, el funcionamiento del sistema tendrá como inclusión captar el

congestionamiento vehicular mediante sensores, esto implicada que si no se detecta

congestión en la vía o calle, se dará paso en el tiempo normal, mientras que si se detecta

congestionamiento se procederá a disminuir el tiempo de cambio del semáforo, para agilizar




38

el paso de una calle, y así mismo de otra tardar un poco más, siempre y cuando detecte el

mayor flujo de congestión, como se lo presenta en el siguiente flujograma.

Flujograma 2: Sistema de Semaforización. Fuente: Piña Jean Carlos y Zúñiga Génesis.




39

4.2.1. Funcionamiento actual semaforización inteligente

El sistema de semaforización inteligente funcionara de acuerdo a las necesidades de

los usuarios, simplificando tiempos de espera y movilizando el flujo vehicular, lo va a

realizar mediante un funcionamiento conjunto de cámara de tráfico, sensores y semáforo

pero este último deberá ser un semáforo con tarjeta de micro controladores con la finalidad

de tener una comunicación con los dispositivos antes mencionados. La intersección estará

compuesta por la estructura o soporte del semáforo, una cámara ubicada a un lado del

semáforo, los sensores estarán ubicados a lo largo de la vía para poder detectar el flujo

vehicular, peatonal así como de la luminosidad.

A continuación se muestra una ilustración de cómo será la estructura y distribución de

los dispositivos en una intersección.

Ilustración 12: Estructura y distribución de los dispositivos en una intersección. Fuente: Sistema de Semaforización.

Funcionará de la siguiente manera una vez que en una de las vías se detecte un

embotellamiento o congestión vehicular, el semáforo automáticamente cambiara la duración

del semáforo, por ejemplo si en esa vía la luz roja duraba 60 segundos y la luz verde 30

segundos, la luz roja cambiara a 50 segundos y la luz verde 80 segundos, esta




40

reducción/aumento de tiempo ayudara a darle mayor fluidez a la vía y me ayudara a no

congestionar o descuidar la intersección.

Se puede dar el caso que ambas avenidas tengan congestión, en esta situación la

prioridad estará dada por que avenida tenga mayor tráfico, no obstante la avenida secundaria

también sufrirá un leve cambio con el fin de ayudar a desahogar ambas vías.

A continuación un ejemplo del funcionamiento del semáforo inteligente.

Ilustración 13: Funcionamiento del Sistema Inteligente. Fuente: Sistema de Semaforización.

La estructura del sistema de semaforización estará dada por 2 tarjetas electrónicas. La

tarjeta principal es la encargada de controlar los displays de visualización tanto vehicular

como peatonal, gradúa la intensidad de la luz del reflector, así como también de los displays.

También se encarga de recibir señales de sensor de ultrasonido (detección de peatones), de

sensor de luminosidad (intensidad de luz), y del sensor de la cámara (detección de

vehículos).

La segunda tarjeta electrónica es la de control de alimentación energética la cual se

encarga de detectar el nivel de batería, evitando que se descargue y el sistema se apague.

Contará con un pequeño panel solar que ira almacenando energía hasta usarla cuando los




41

niveles de batería estén bajos, de igual manera cuando la batería se encuentra totalmente

cargada, distribuye la alimentación directamente hacia el semáforo.

Ilustración 14: Diagrama esquemático del sistema de semaforización. Fuente: Sistema de Semaforización.

4.2.3. Microcontrolador y Estructura.

La estructura de un sistema inteligente es el eje básico para entender el funcionamiento

de cada uno de los dispositivos a integrarse en el sistema, la importancia radica en conocer

a detalle todas las posibles componentes, su fin y porque son indispensables en el desarrollo

del proyecto.




42

El sistema de semaforización inteligente posee una placa de microcontroladores que

ayuda a la integración de diversos dispositivos compatibles externos hacia la misma, en este

caso dicha placa estará dada por la plataforma Arduino, es aquí donde los sensores tanto de

luminosidad como de ultrasonido tendrán comunicación con nuestro semáforo.

Se recalca que Arduino es una multiplataforma por lo tanto los usos que puede llegar

a tener son diversos o pueden estar ligados a más de un sistema, esta placa de




43

microcontroladores posee muchas conexiones y funcionalidades que a su vez pueden llegar

a ser poco claras o complejas a continuación se detalle la estructura de conexiones.

Ilustración 15: Estructura de la placa Arduino en el Semáforo. Fuente: Tr3sdland.




44

Una vez analizado el diagrama de conexiones que posee Arduino, se puede apreciar

cómo será el esquema y funcionamiento de Arduino en 3 casos diferentes.

En los 3 casos vemos que claramente hay una semejanza, y es que en todas las

ilustraciones la comunicación es lineal y directa, haciendo esto más factible a la hora de

ejecutar un testeo o estudio acerca de tiempo y respuesta del Semáforo.

Ilustración 16: Diseño de semáforo con la placa Arduino. Fuente: Programafacil.com




45

4.2.4. Beneficios del Sistema de Semaforización Inteligente.

La implementación de un Sistema Inteligente traería consigo varios beneficios los

cuales mencionamos, a continuación.

Reducción del congestionamiento vehicular en la ciudad

Menor consumo energético

Menor costo de implementación

Disminución en tiempos de espera

Mejor distribución de agentes de tránsito en la ciudad

Reducción de accidentes de transito

Tiempos de llegada más rápidos

Impacto ambiental positivo

Reducción de actos delictivos durante los tiempos de espera

4.3. Comparativa del Impacto Económico.

Para realizar un análisis más exacto acerca del impacto económico se ha tomado como

referencia las avenidas con mayor índice de congestionamiento crítico, mencionadas en el

Capítulo 1:

Domingo Comín

Pedro Menéndez G.

Carlos Julio Arosemena




46

Benjamín Rosales

9 de Octubre

Benjamín Carrión

A manera explicativa, se calculó la implementación del sistema de semaforización

inteligente en un número expresado a criterio de los autores, por avenida. A continuación se

muestra el cuadro de costos por avenidas teniendo en cuenta los valores del sistema actual

como el tradicional:

Tabla 4: Costo por Sistema.

Costo Por Intersección

Tradicional $24.000

Nuevo $18.040


Tabla 5: Comparativo de costos, del sistema actual, y tradicional en avenidas críticas.

Avenidas Nº de

intersecciones

Costo por Intersección

Sistema

Inteligente Sistema Tradicional

Domingo Comín 4 $72.160 $96.000

Pedro Menéndez G. 2 $36.080 $48.000

Carlos Julio

Arosemena 3 $54.120 $72.000

Benjamín Rosales 4 $72.160 $96.000

9 de Octubre 4 $72.160 $96.000

Benjamín Carrión 5 $90.200 $120.000

TOTAL $396.880 $528.000

Diferencia $131.120


Continuando con el análisis, se ve que existe una diferencia de $ 131.120 que

significaría un ahorro importante tomando en consideración que no solo se beneficiara el




47

tránsito vehicular, también la seguridad tanto de peatones como de conductores, así mismo

esto deduciría una reducción de agentes de tránsito ubicados en distintas avenidas críticas e

implicaría una reducción de gastos en la institución competente. Otro punto que debe

mencionarse, es el costo de la mano de obra en el cálculo realizado anteriormente, tanto para

el sistema tradicional como para el nuevo sistema, no existe gasto debido a que tanto la ANT

(Agencia Nacional de Tránsito) como la ATM (Autoridad de Tránsito Municipal) poseen

departamentos de Logística y Mantenimiento encargados del montaje, desmontaje y

reparación de sus semáforos, por ende el costo de Mano de Obra será de 0% ya que estaría

siendo un gasto periódico, caso contrario si dichas instituciones necesitaran la actuación de

agentes o entidades externas, deberá considerarse como costo de Mano de Obra adquirida;

esto lleva a una gran interrogante, ¿Cuánto costaría realizar la implementación del sistema

actual en toda la ciudad de Guayaquil?, para resolver esta duda se debe plantear distintos

datos y algunas acotaciones que ayudará a resolverlo.

En Guayaquil existen 12.784 intersecciones de las cuales solo 1.515 intersecciones

están semaforizadas (Universo E. , 2016), si se implementará en su totalidad el sistema

actual sería equivalente a la cifra de $ 27’330.600 millones de dólares enfrentándose al valor

del sistema tradicional de $ 36’360.000 millones, dichos valores son consideradas

inversiones en bruto, caso que en la ciudad de Guayaquil no se ha dado, ya que el Municipio

y las instituciones competentes al área de tránsito y urbanismo vial van implementando

paulatinamente sus sistemas, es decir anualmente hacen un balance de que vías necesitan

semáforo y poco a poco los han ido introduciendo haciendo que los egresos no sean

exagerados y sean manejables, así mismo las cifras antes mencionadas se basan en todos los

semáforos que se han ido implementando a lo largo de la historia de nuestra ciudad mas no

que se los haya implementado en una sola gestión. Lo de acuerdo con la propuesta es

implementar dicho sistema de semaforización inteligente en las intersecciones y avenidas




48

de mayor índice de congestionamiento vehicular en la ciudad, con esto ya se reduciría a 138

intersecciones (Universo E. , 2016) y mostrando los resultados del respectivo cálculo la

inversión sería de $ 2’489.520 para el sistema de semaforización inteligente y $ 3’312.000

el sistema tradicional respectivamente, dicho valor beneficia a las instituciones competentes

debido al bajo costo y el ahorro que podría brindar.

Cálculo Sistema de Semaforización Inteligente

Cálculo Sistema Tradicional

4.3.1.1. Ventajas Económicas.

A nivel de costos económicos vemos la ventaja que posee el sistema de semaforización

inteligente, ahora se procede a mostrar otro punto importante que es el consumo eléctrico de

dichos semáforos, en primer lugar se visualizara la tabla de consumo eléctrico del Semáforo

Led Siemens que se utiliza hoy en día con su respectivo gasto diario.

Tabla 6: Consumo Eléctrico, Semaforización Tradicional.

Horas

de Uso Potencia (w)

Consumo

(Wh)

Semáforo Vehicular 24 14,4 345,6

PLC 24 82,5 1980

Semáforo Peatonal 24 14,4 345,6

Total 2671,2

Costo de Watt hora en Ecuador $0,00004

Costo Diario $0,11 Elaborado Por: Piña Jean Carlos y Zúñiga Génesis.

Costo sistema 18.040 * Intersecciones más críticas 138 = $2’489.520 Inversión

Costo sistema 18.040 * Total de intersecciones 1.515 = $27’330.600 Inversión general.

Costo sistema 24.000* Intersecciones más críticas 138 = $3’312.000 Inversión





49

Se visualiza un consumo diario por cada semáforo de $ 0,11 centavos de dólar, se dice

que una intersección posee 2 semáforos generalmente, su totalidad sería de $0,22 centavos

de dólar por intersección, a continuación se mostrara la tabla de valores anuales de consumo

si se implementara en todas las intersecciones semaforizadas (1.515) y así mismo de las

intersecciones criticas (138).

Tabla 7: Valores del Consumo anual eléctrico, del sistema tradicional

Intersección Anual

Intersección Mensual Anual Total

Intersecciones

Intersecciones

Criticas

$0,21 $6,41 $76,93 $116.549,80 $10.616,42


Si el sistema se lo ejecutaría en todas las intersecciones se ve un total de $116.549

dólares en consumo energético, y si solo se la realizara en las zonas críticas, un total de

$10.626 dólares, estos son los valores que aproximadamente se gastan en el sistema actual,

ahora se procederá a compararlos con los valores del sistema nuevo, con el mismo formato:

Tabla 8: Pronóstico de Consumo eléctrico, del sistema inteligente.

Horas

de

Uso

Potencia

(w)

Consumo

(Wh)



Cámara 24 1,2 28,8

Lámpara 12 30 360

Controladores 24 5 120

Total 1080

Costo de Wh en Ecuador $0,00004

Costo Diario $0,04


Se presenta el coste energético adicionando los nuevos dispositivos que se integraran

al sistema de semaforización inteligente y se ve que ha decrecido dicho total pasamos de

0,11 a 0,04 centavos, así mismo realizando el respectivo cálculo para la intersección




50

asciende a 0,09 centavos, hay que tener en cuenta que el nuevo sistema tendrá panel solar y

batería, esto hará que pueda retroalimentarse o funcionar de manera autónoma por 3 días sin

corriente eléctrica, por ende tentativamente habría menor consumo de la cifra señalada.

Tabla 9: Valores del Consumo anual eléctrico, del sistema inteligente de semaforización. Intersección Anual


Intersecciones

Intersecciones

Criticas

$0,09 $2,59 $31,10 $47.122,56 $4.292,35


Visualizando los totales se observa cuáles serían los gastos energéticos se ven $47.122

si el sistema se lo implementara en todas las intersecciones semaforizadas de la ciudad, y

$4.292 si solo se lo realizara en las zonas críticas. Haciendo la respectiva comparativa es de

fácil conclusión ver la gran ventaja que lleva el nuevo sistema hacia el tradicional, alrededor

del 60% de menor consumo, haría que las instituciones competentes obtengan un ahorro que

puede ser destinados para otros proyectos o gastos.

4.3.1.2. Resultado de costos y consumo eléctrico, de ambos sistemas.

Se presenta el resumen y resultado de costos y consumo eléctrico de ambos sistemas

de semaforización, en el cual se visualiza el ahorro que generaría implementar el sistema

inteligente de semaforización.

Tabla 10: Resumen de costo y consumo eléctrico del sistema tradicional y sistema

inteligente (nuevo).

Elaborado por: Jean Carlos Piña y Génesis Zúñiga.

Consumo Eléctrico Costo del Consumo Eléctrico

Potencia

(w) Diario Mensual Anual

Intersecciones

Criticas

Total

Intersecciones

Semáforo

Actual 111,3 $0,21 $6,41 $76,93 $10.616,42 $116.549,80

Semáforo

Inteligente 65 $0,09 $2,59 $31,10 $4.292,35 $ 47.122,56

Ahorro $0,12 $3,82 $45,83 $6.324,07 $ 69.427,24




51

Tabla 11: Representación del consumo eléctrico en porcentajes.

Consumo Eléctrico Costo del Consumo Eléctrico

Potencia (w) Diario Mensual Anual Intersecciones

Criticas

Total

Intersecciones

Semáforo Actual 111,3 70,00% 71,22% 71,21% 71,21% 71,21%

Semáforo

Inteligente 65 30,00% 28,78% 28,79% 28,79% 28,79%

Ahorro 40,00% 42,44% 42,42% 42,42% 42,42%


Gráfico 6: Representación de la Comparativa del Consumo Eléctrico. (Sistema Nuevo -

Sistema Tradicional). Elaborado por: Jean Carlos Piña y Génesis Zúñiga.

Se detalla la representación de la comparativa del Sistema Inteligente vs el Sistema

Tradicional, obteniendo como resultado del 100% de consumo el 71,21% representa el

consumo de energía eléctrica del Sistema Actual, mientras que el 28,79% equivale al

Sistema Inteligente, teniendo un ahorro del 42,42% en comparación del Sistema Actual. Lo

cual genera un gran beneficio en el ámbito ambiental, y económico.

71,21%

28,79%

-42,42%

Sistema Actual Sistema Inteligente Ahorro

Representación de la Comparativa del Consumo Eléctrico




52

Gráfico 7: Consumo Eléctrico del sistema actual y sistema inteligente. Elaborado por: Jean Carlos Piña y Génesis Zúñiga.

Analizando la gráfica anterior se determina que el mayor consumo de energía con un

70% diario, 71,21% mensual y 71,21% anual lo demanda el sistema tradicional; mientras

que el sistema de semaforización solo demandaría un consumo del 30% diario, 28,79%

mensual y 28,79% anual, considerando un ahorro en promedio del 41% diario, mensual y

anual respectivamente.

4.4. Comparativa del Impacto Social.

Es de conocimiento general que estar presente o ser partícipe de un congestionamiento

o tráfico vehicular conlleva a la alteración de muchos estados de ánimo, así mismo dicha

problemática altera no solo el humor o estado de las personas si no del tiempo de los

partícipes del mismo, ya sea para llegar a su casa o a su trabajo, se ha dado el caso que

debido a la congestión y el tráfico se llegase tarde a sus instituciones laborales, se estarían

exponiendo a sanciones e incluso perdidas de su puesto u ocupación, si se concretaron

reuniones de negocios o compras, se presentarían perdidas de carteras clientes, esta

problemática no solo afecta a los vehículos, puede encadenar una serie de conflictos

70,00% 71,21% 71,21%

30,00% 28,79% 28,79%

40,00% 42,42% 42,42%

Diario Mensual Anual

Consumo Eléctrico

Sistema Actual Sistema Inteligente Ahorro




53

colaterales, mientras que en el nuevo sistema inteligente brindara mayores beneficios que

radican en 3 puntos:

Seguridad, Confort, y, Tiempo.

Porque mencionamos la seguridad, es de conocimiento público y así lo sustentan los

diarios y noticieros del país que cuando se presentan congestionamientos o

embotellamientos vehiculares en la Avenida Quito a la altura del “Parque Victoria” se

presentan hechos delictivos hacia los automóviles o buses que se encuentran en la vía, es un

índice muy alto de asaltos, y dicha avenida es solo un ejemplo de muchas otras que presentan

la misma problemática. En cuanto a confort se refiere a la comodidad de viajar sin

complicaciones, llegando a su destino a tiempo, cómodo, al contrario de tratar de

movilizarse con trafico acalorado, estresado y con un varias preocupaciones en su andar, y

por último el Tiempo, es la más importante de todas a simple inspección y por fácil análisis,

participar de la congestión vehicular altera todos los tiempos que tenemos trazados en la

agenda, Mientras se pierda tiempo, se pierde dinero. Tiempo = Dinero.

4.5. Comparativa del Impacto Ambiental.

Aproximadamente hasta el año 2011 la Agencia Nacional de Transito implementaba

los semáforos fluorescentes cuyo consumo era 70 W, sin embargo decidieron hacer la

transición hacia los semáforos LED, cada panel de diodos o LED está entre 10 –15 W. si

bien es cierto el solo cambio de fluorescente a led ya denota un gran alivio en consumo

energético, hay que tener en cuanto que dicho ahorro va a aumentar si se implementa el

sistema de semaforización inteligente, como se mostró en la comparativa económica en el

punto de gastos energéticos se vio como el nuevo sistema consume alrededor de 60% menos

que el tradicional, en este caso el semáforo PLC LED Siemens, por ende se han dado dos




54

pasos agigantados para el bien del ecosistema, en estos tiempos en el que el calentamiento

global se ha convertido en un problema que nos afecta a todos es de mucha importancia, en

un estudio realizado en el extranjero se dice que cambiando 49.000 semáforos se evitará el

consumo anual de 10.898 toneladas de petróleo y la emisión de 31.246 toneladas de CO2 a

la atmósfera. (Circulaseguro, 2008), se dará el primer paso en la ciudad luego se esparcirá

por el país y así sucesivamente, contribuiremos a un menor índice de daño hacia el ambiente.

4.6. Comparativa del estudio.

Comparativo de costos de implementación de un semáforo tradicional vs el semáforo

inteligente.

En la ciudad de Guayaquil se utilizan actualmente Semáforos con tecnología LED

marca siemens (ANT, 2016) y su costo promedio es de $24.000 por intersección, el cual

incluye 1 PLC, 2 semáforos vehiculares y 2 peatonales. (LUMINATTI, 2017)

El semáforo que participara en el sistema inteligente contendrá una tarjeta de

microcontroladores que permitirá tener comunicación mediante otros dispositivos, su costos

promedio es de $ 11.000 por intersección e incluye 2 semáforos vehiculares y 2 peatonales.

(LUMINATTI, 2017). En ambos casos son semáforos con tecnología LED, pero la

interrogante que se crea es porque en el caso actual cuesta $24.000 y en el nuevo $11.000,

básica y exclusivamente se debe a que en el semáforo actual interviene un dispositivo

llamado PLC que permitirá sincronizar hasta 2 intersecciones por cada módulo que se

obtenga, es por este motivo que el costo asciende o que hay mayor diferencia en el costo de

ambas semaforizaciones, el nuevo semáforo también tendrá la actuación de nuevos

dispositivos sin embargo estos no encarecen demasiado el valor del mismo.




55

Tabla 12: Costos Proforma Sistema de Semaforización.

PARTES COSTO

Estructura Poste – soporte $ 1.900,00

Semáforo inteligente $11.000,00

Visualización Matriz led vehicular $ 750,00

Matriz led peatonal $ 600,00

Iluminación Reflector led 30w $ 240,00

Vigilancia Traficam $ 850,00

Alimentación Batería $ 600,00

Panel solar $ 500,00

Regulador $ 100,00

Control Alimentación energética $ 500,00

Tarjeta principal $ 800,00

Sensor infrarojo $ 100,00

Sensor ultrasonido $ 100,00

Mano de Obra Instalación de sistema $ 00,00

TOTAL $ 18040,00


La implementación en una intersección de un semáforo tradicional cuesta $ 24000

como se detalló anteriormente, el sistema inteligente está costeado alrededor de $18040 una

diferencia de $ 5900, considerando menos gastos y una mejora en el sistema de

semaforización actual. En lo referente a mano de obra, costo no habría por el motivo de que

las agencias pertinentes disponen de departamentos que pueden encargarse de su instalación.

Tabla 13: Comparativa del Sistema de Semaforización Inteligente y el Sistema

Tradicional.

Sistema de Semaforización Inteligente Sistema Tradicional de Semaforización




56

Reducción del congestionamiento

vehicular en la ciudad, al detectar la

congestión en las vías, y reducir su espera

en el semáforo.

Actualmente el sistema tradicional, no

dispone de sensores para poder detectar la

congestión de las avenidas.

Habría menos consumo energético, del

60%, con un costo de 0.04 ctvs. diarios.

El actual sistema, tiene un consumo de 0.11

ctvs. diarios.

Reducción en tiempos de espera.

El tráfico que se ocasiona, implica que los

conductores pierdan demasiado tiempo

detrás del volante.

Los agentes de tránsito estarían mejor

distribuidos, en sectores puntuales donde se

los requiera.

A falta de control en muchas calles, se ven

en la necesidad de requerir a sus agentes,

solo en casos de tráfico.

Ayuda al medio ambiente, tendrá como

alternativa la energía solar para su

funcionamiento.

Utiliza un microcomponente que le permite

interactuar con los sensores para detectar el

tráfico vehicular

Funciona únicamente en base a energía

eléctrica.

Funciona por medio de un PLC que

utilizara para sincronizar los semáforos de

manera pre-establecida.

Elaborado por: Jean Carlos Piña y Génesis Zúñiga López.




57

4.4. Operacionalización de Variables.

Tabla 14: Cuadro de Operacionalización de Variables.

Res

pu

esta

s/E

nco

ntr

ad

as

Po

r m

edio

del

est

ud

io,

de

tiem

po

mo

vim

ien

to s

e ll

egó

a e

stab

lece

r

las

ho

ras

de

may

or

cong

esti

ón

,

tom

and

o c

om

o m

ues

tra

las

aven

idas

Ro

do

lfo

Baq

uer

izo

Naz

ur

y B

enja

mín

Car

rió

n.

(CA

P.3

-

3.4

.3.2

)

Efe

ctu

ando

in

ves

tig

acio

nes

en

var

ias

fuen

tes,

se

lleg

ó a

det

erm

inar

las

ho

ras

más

con

ges

tio

nad

as,

y l

as a

ven

idas

más

crít

icas

; la

s cu

ales

fu

ero

n a

cog

idas

par

a su

res

pec

tiv

o e

stu

dio

.

(CA

P.1

- 1

.1.2

)

Med

ian

te f

lujo

gra

mas

, d

e am

bo

s

sist

emas

se

pla

smó

el

fun

cio

nam

ien

to l

óg

ico

. (C

AP

. 4

-

4.1

/4.2

)

Po

r m

edio

del

uso

de

pla

ca d

e

mic

roco

ntr

ola

do

r (A

rdu

ino

), l

a

cual

per

mit

e p

rog

ram

ar e

n v

ario

s

len

gu

ajes

(se

co

nsi

der

ó j

ava)

. L

a

imp

lem

enta

ció

n d

el e

stu

dio

de

sim

ula

ció

n d

el d

iseñ

o d

el s

iste

ma

sim

ula

nd

o l

a ej

ecu

ció

n y

pu

esta

en

mar

cha

del

mis

mo

, m

edia

nte

la

her

ram

ien

ta A

IMS

UN

. (C

AP

. 2

-

2.2

.2/2

.2.3

/4.2

.3)

Ind

icad

ore

s

Est

ud

ios

de

tiem

po

movim

ien

to

Inv

.

Docu

men

tal

Her

ram

ien

tas

Her

ram

ien

ta

Tec

no

lóg

ica

Dim

ensi

on

es

Hora

s co

n m

ayor

conges

tionam

iento

.

Alg

ori

tmos

que

mej

ora

n e

l

funci

onam

iento

de

los

sem

áforo

s.

Her

ram

ienta

s id

ónea

s

par

a el

des

arro

llo d

el

sist

ema

Ob

jeti

vos

Esp

ecíf

icos

Conoce

r la

s hora

s

con m

ayor

conges

tionam

iento

veh

icula

r.

Det

erm

inar

los

algori

tmos

que

ayuden

a m

ejora

r el

funci

onam

iento

de

los

sem

áforo

s en

las

zonas

de

estu

dio

.

Det

erm

inar

cuál

es

será

n l

as

her

ram

ienta

s id

ónea

s

par

a el

des

arro

llo d

el

sist

ema

de

sem

afori

zaci

ón

Vari

ab

les

Conges

tionam

iento

veh

icu

lar

Sis

tem

a de

sem

afori

zaci

ón

Inte

ligen

te

Sis

tem

a de

sem

afori

zaci

ón

inte

ligen

te

Det

erm

inar

si

la

imple

men

taci

ón d

e

un s

iste

ma

de

sem

afori

zaci

ón

inte

ligen

te a

yuda

a

dar

may

or

fluid

ez a

l

tráf

ico, en

los

sect

ore

s

de

may

or

conges

tionam

iento

veh

icula

r en

la

ciudad

de

Guay

aquil

.





58

4.5. Conclusiones

El análisis comparativo que se estableció para determinar si la implementación de un

sistema inteligente ayuda a dar mayor fluidez al tráfico, en los sectores de mayor

congestionamiento vehicular en la ciudad de Guayaquil, determinó que la implementación

del sistema de semaforización inteligente tendría un impacto positivo en el tráfico vehicular

reduciendo los tiempos de espera, mejorando la circulación vial en las avenidas críticas de

tráfico vehicular y beneficios ambientales tanto como sociales.

A través de técnicas de recolección de datos, y estudios, las cuales permitieron

determinar que la opción más idónea para semaforización en las intersecciones críticas de

la ciudad es la de implementar un sistema de semaforización inteligente. Mediante el estudio

de tiempo movimiento, el cual se lo llevó a cabo en las avenidas Rodolfo Baquerizo Nazur

y Benjamín Carrión, las cuales fueron tomadas para muestra, se determinó las horas de

mayor congestionamiento, también se obtuvo aportes de documentos ya establecidos, donde

se tomó información para su estudio. Así también se realizaron flujogramas de ambos

sistemas, para un mayor análisis y con el uso de herramientas como Aimsun, se desarrolló

el modelamiento del sistema.

El sistema ofrecido tiene un costo menor que el sistema que se usa actualmente, una

diferencia de $6.000 por intersección, lo que nos indica un ahorro anual si se lo

implementara solo en las zonas críticas alrededor de $9’090.000 lo convierte en un modelo

ampliamente viable.

El Nuevo Diseño plasmado utiliza un panel solar, lo que nos ayudara a obtener otro

ahorro en cuanto a consumo energético, de diferencia son 0,12 centavos diarios de consumo

por intersección lo que anualmente en las zonas críticas representaría $65.448.




59

El Sistema de semaforización inteligente plantea liberar o aliviar el número de agentes

de tránsito en la ciudad, se ahorraría en sueldos o en nómina en lo que muchas veces podría

utilizarse ese dinero o personal en otras necesidades.

El sistema de semaforización inteligente, brindará un mejor desarrollo en diversas

actividades proyectadas en varios aspectos, tales como el social, económico y ambiental. La

posible implementación disminuirá la congestión vehicular y a su vez presentará un ahorro

económico para las instituciones encargadas del tránsito vial. Otro aspecto relevante es el

ahorro energético en relación al consumo de cada semáforo lo que conllevaría a tener un

impacto ambiental positivo para el ecosistema y generar mayor beneficio económico a favor

de las instituciones competentes.




60

4.6. Recomendaciones

Se recomienda lograr que el responsable de dirigir la Agencia de Tránsito Municipal

evalué el sistema de semaforización actual en su totalidad para verificar que semáforos o

soportes ya deben eliminarse, y lograr hacer la transición en la zonas críticas.

Recomendamos darle un seguimiento, chequeo y mantenimiento constante a cada uno

de los dispositivos del sistema, así mismo si se requiere alargar la vida útil de la batería que

incorpora el semáforo dicho chequeo debe realizarse cada 3 meses, par que dure alrededor

de 5 años.

Como el sistema de semaforización inteligente incluye una cámara de video, el

administrador de transito deberá contar con un departamento de control vial para estar atento

a cualquier novedad que pueda presentarse que pueda conllevar a una congestión en alguna

intersección, así mismo aplicar multas y sanciones para los que no cumplan o respeten las

leyes.

En una época con constantes inserciones tecnológicas, se recomienda revisar

periódicamente las nuevas tendencias o tecnologías en semaforización con el fin de siempre

mantenerse actualizado y no quedarse con tecnología obsoleta, sacándole beneficio a la gran

inversión que se realizara.




61

4.7. Bibliografía

Amador G., M. (2009). Metodología de la Investigación. Obtenido de

http://manuelgalan.blogspot.com/2009/03/recoleccion-de-datos-en-la.html

AMCI. (2017). Programmable Logic Controller. Obtenido de

https://www.amci.com/industrial-automation-resources/plc-automation-

tutorials/what-plc/

ANT. (2016). Agencia Nacional de Transito. Obtenido de http://www.ant.gob.ec/

ATM. (2017). Agencia de Transito Municipal. Obtenido de http://www.atm.gob.ec/

CEPAL. (2001). La congestion del tránsito urbano. Obtenido de

http://repositorio.cepal.org/bitstream/handle/11362/6381/S01060513_es.pdf;jsessio

nid=DC0A461EC58EFA22D89C898853E439AD?sequence=1

Cerda H. (1991). Metodología de la Investigación II. 106.

Circulaseguro. (2008). Obtenido de http://www.circulaseguro.com/los-semaforos-de-

diodos-se-ven-mejor-consumen-mucho-menos-y-duran-mucho-mas-pero-son-mas-

caros/

COIP. (2016). Código Orgánico Integral Penal.

Ecologiahoy. (2017). Composición de panales solares. Obtenido de

http://www.ecologiahoy.com/paneles-solares

Esquivel, D. E. (2014). Diseño de un modelo de monitoreo para mejorar el flujo de tránsito

vehicular a través de semáforos inteligentes en la ciuadad de Trujillo. 2-65.

GLOBAL, I. (2017). IGI GLOBAL. Obtenido de https://www.igi-

global.com/dictionary/intelligent-system/15045

INRIX. (2017). Global Traffic Scorecard. Obtenido de http://inrix.com/scorecard/

López, C. (11 de Marzo de 2011). Estudio tiempo y movimiento. Obtenido de

https://www.gestiopolis.com/el-estudio-de-tiempos-y-movimientos/

LOTTTSV. (2016). Ley Orgánica de Transporte Terrestre, Tránsito y Seguridad Vial.

Ecuador.

LUMINATTI. (2017). Señalización. Obtenido de

http://www.luminatti.com.ec/senalizacion.html




62

Mapfre. (2017). Para que sirve el semáforo. Obtenido de

https://www.fundacionmapfre.org/fundacion/es_es/educa-tu-mundo/seguridad-vial-

prevencion/familias/sabias-que/para-que-sirve-semaforo.jsp

Morales, G. (2013). Control del Tráfico Vehicular por medio de semáforos inteligentes. 8-

81.

Nacion, L. (2015). Congestionamiento Vehciular en Guayaquil., págs.

http://lanacion.com.ec/congestionamiento-vehicular-en-guayaquil/.

Nacional, P. (2016). EcuadorVial. Obtenido de http://www.policiaecuador.gob.ec/dnctsv/

Olimex, I. (2017). Arduino. Obtenido de http://arduino.cl/que-es-arduino/

Orozco, A. (11 de 08 de 2015). Semáforos que evitan choques, una realidad. Obtenido de

http://www.sie7edechiapas.com/single-post/2015/08/11/Sem%C3%A1foros-que-

evitan-choques-una-realidad

Parrallax. (2017). Microcontroladores. Obtenido de

https://www.parallax.com/microcontrollers/basic-stamp

RAE. (1992). Real Academia Esapañola.

Rogelez, F. (2013). Sistema de semaforización inteligente en la ciudad de Bogotá para

mejorar los tiempos de recorrido del sistema Transmilenio. 10-29.

RoHS. (2002). Microcontrolador Netmedia. Obtenido de

http://www.basicx.com/Products/BX-24/bx24main.htm

Telegrafo, E. (2015). Calles principales. Obtenido de

http://www.eltelegrafo.com.ec/noticias/guayaquil/10/guayaquil-tiene-5-calles-

principales-con-problemas-de-congestionamiento-vehicular

TELÉGRAFO, E. (Mayo de 2017). La venta de vehículos mejoró 45% en relación a 2016.,

págs. http://www.eltelegrafo.com.ec/noticias/economia/8/la-venta-de-vehiculos-

mejoro-45-en-relacion-a-2016.

TSS. (2017). Transport Simulation System- AIMSUN. Obtenido de

https://www.aimsun.com/

TTS. (2017). Transport Simulation System. Obtenido de http://www.aimsun.com/

Universo. (2015). Avenidas con más tráfico vehicular en Guayaquil, págs.

http://www.eluniverso.com/noticias/2014/07/14/nota/3231736/avenidas-mas-

trafico-vehicular.




63

Universo. (9 de MAYO de 2017). Municipio define los detalles para nueva licitación de

semáforos. págs. http://www.eltelegrafo.com.ec/noticias/guayaquil/10/municipio-

define-los-detalles-para-nueva-licitacion-de-semaforos.

UNIVERSO. (2017). Fotorradares empezarán a multar en 7 vías de Guayaquil. Obtenido

de http://www.eluniverso.com/noticias/2017/04/23/nota/6148984/fotorradares-

empezaran-multar-7-vias

UNIVERSO. (12 de 02 de 2017). Riesgo en calles por averías en semáforos. págs.

http://www.eluniverso.com/noticias/2017/02/12/nota/6042910/riesgo-calles-

averias-semaforos.

UNIVERSO, E. (2012-2017). Aumento de vehiculos en Guayaquil., pág.

http://especiales.eluniverso.com/otroguayaquil/transito/.

UNIVERSO, E. (2016). Obtenido de

http://www.eluniverso.com/noticias/2016/01/15/nota/5344744/338-mil-empresa-

que-repare-semaforos-ano

Universo, E. (2016). Semáforos en Guayaquil. Obtenido de

http://www.eluniverso.com/2011/09/09/1/1445/cuantos-semaforos-faltan.html

Universo, E. (2016). Semáforos en Guayaquil. Obtenido de

http://www.eluniverso.com/2010/08/26/1/1445/57-1864-semaforos-urbe-nueva-

tecnologia.html

UNIVERSO, E. (junio de 2017). Accidentes complicaron circulación en avenidas. Obtenido

de http://www.eluniverso.com/noticias/2017/06/04/nota/6213292/accidentes-

complicaron-circulacion-avenidas

Waze. (2016). waze- camaras y radares. Obtenido de

https://wiki.waze.com/wiki/C%C3%A1maras_y_radares

WebProfit. (2000-2017). métodos de estudio. Obtenido de

https://www.gestiopolis.com/tipos-estudio-metodos-investigacion/

Wigodski, J. (2010). Metologia de la Investigación. Obtenido de

http://metodologiaeninvestigacion.blogspot.com/2010/07/poblacion-y-

muestra.html

WikiRobotica. (2016). RoboticaWebs. Obtenido de http://wiki.robotica.webs.upv.es/wiki-

de-robotica/sensores/sensores-proximidad/sensor-infrarrojos/




XVI

Acrónimos

Wh: Watt hora.

PLC: Programmable Logic Controller.

LED: Light Emitting Diode.

ANT: Agencia Nacional de Tránsito.

ATM: Agencia de Tránsito Municipal.




XVII

Anexos

Anexo A

Leyes de Tránsito estipuladas en el Código Orgánico Integral Penal y la Ley Orgánica de

Transporte Terrestre, Tránsito y Seguridad Vial.

Delitos de tránsito más relevantes con sus respectivas sanciones

1.- (COIP, 2016) Provocar la muerte a una o varias personas por manejar bajo los

efectos del alcohol o de las drogas, genera una revocatoria definitiva de la licencia de

conducir y una condena de 8 a 12 años de prisión y una multa de 30 remuneraciones básicas.

2.- (COIP, 2016) Provocar la muerte a una o varias personas por: negligencia,

impericia, exceso de velocidad, imprudencia, malas condiciones del vehículo o el no

obedecer a una ley de tránsito, conlleva a prisión de 3 a 5 años, también a una suspensión

de la licencia de conducir por igual tiempo y una multa de 20 remuneraciones básicas.

3.- (COIP, 2016) Provocar la muerte a una o varias personas, por malas condiciones

físicas, tales como: falta de sueño, cansancio o mal estado de salud, implicará una pena de

prisión de uno a tres años, con suspensión de la licencia de conducir por igual cantidad de

tiempo y una multa de 15 remuneraciones básicas.

(COIP, 2016) Si el conductor del vehículo accidentado es un empleado al que

obligaron a trabajar en tales condiciones, se le aplicará la misma multa al empleador.

4.- (COIP, 2016) Conducir un vehículo con la licencia de conducir suspendida de

forma temporal o definitiva y causar un accidente en estas condiciones, en donde los daños

materiales no excedan las seis remuneraciones básicas, generará una sanción con una multa

de cinco remuneraciones básicas. Y si existe reincidencia, el infractor será sancionado con

15 días de prisión y la licencia de conducir será revocada de forma definitiva.




XVIII

5.- (COIP, 2016) Otras acciones consideradas delitos, serán: causar lesiones a terceros

por accidentes de tránsito, producir daños materiales, etc. Las mismas podrán significar

penas de prisión, suspensión de la licencia de conducir y pérdida de puntos en la misma.

Clases de Contravenciones de Tránsito

Las contravenciones de tránsito se encuentran clasificadas de acuerdo a una escala que

va desde las muy graves hasta las leves, originando multas y sanciones a los infractores.

(COIP, 2016) Contravenciones muy Graves: Son aquellas que representan pena de

prisión por 3 días, multa de una remuneración básica, pérdida de 10 puntos en la licencia y

prisión preventiva del vehículo por 24 horas. Las mismas consistirán en: conducir a exceso

de velocidad, ser irrespetuoso con las autoridades de tránsito y conducir sin licencia o bajo

los efectos de drogas o alcohol.

Por su parte, se multará con 2 remuneraciones básicas, retención del vehículo por 7

días y pérdida de 10 puntos en la licencia de conducir a quienes: hagan carreras de vehículos

en la vía pública, lleven a cabo transporte de pasajeros sin los permisos requeridos o

conduzcan un vehículo con una licencia de categoría menor a la que éste exige.

(COIP, 2016) Contravenciones Graves Tercera Clase: En esta categoría se

sancionarán con multa del 50% de una remuneración básica y la pérdida de 9 puntos en la

licencia de conducir a quienes: conduzcan con la licencia caducada o revocada. A quienes

ocasionen accidentes de los que resulten daños materiales. A los adolescentes que conduzcan

sólo cuando la licencia específica presencia de un adulto. A los conductores extranjeros que

en la frontera presten servicio comercial de transporte. A los conductores de transporte

público que excedan la cantidad de pasajeros o el volumen de carga.




XIX

(COIP, 2016) Contravenciones Graves Segunda Clase: En esta categoría se

sancionará con el 40% de una remuneración básica y la pérdida de 7.5 puntos en la licencia

de conducir, a quienes lleven a cabo las siguientes acciones: derramar sustancias tóxicas o

deslizantes en la vía pública, transportar material inflamable sin los permisos pertinentes,

provocar con el vehículo daños a la vía pública, estacionar el vehículo en zonas catalogadas

como peligrosas (túneles, puentes, curvas) sin tomar en cuenta las medidas preventivas

necesarias, no retirar los escombros de la vía luego de haber finalizado un trabajo, conducir

con gente ubicada en la parte exterior del vehículo, como parachoques, estribos, etc.

Transportes comerciales o públicos que carezcan de las franjas retro-reflectivas. Conductor

de transporte comercial o público que se niegue a prestar el servicio.

(COIP, 2016) Contravenciones Graves Primera Clase: La sanción será el pago de una

multa del 30% de una remuneración básica y la pérdida de 6 puntos en la licencia de conducir

para aquellas personas que: Adelanten vehículos en lugares no permitidos, desobedezcan a

un oficial de tránsito, excedan el límite de velocidad, conduzcan un vehículo en malas

condiciones mecánicas, coloquen obstáculos en la vía que provoquen la alteración del

tráfico, manejen una moto sin el casco respectivo, conduzcan un vehículo sin sus placas o si

las mismas se encuentran alteradas, transporten carga que salga del vehículo sin colocar los

banderines rojos, propietarios de un transporte comercial o público que permitan que otra

persona sin la debida autorización conduzca el vehículo, conductores profesionales que

presten servicio comercial, público o propio fuera de la zona en la que han sido autorizados

para ello.

(COIP, 2016) Contravenciones Leves Tercera Clase La sanción será el pago de una

multa del 15% de una remuneración básica y la pérdida de 4.5 puntos en la licencia de

conducir para aquellas personas que: desciendan una pendiente con el motor apagado, no




XX

paguen los peajes, conducir en contrasentido, no despejar la vía ante señales de alarma o

sirenas, estacionar en lugares no autorizados, no contar con cinturón de seguridad, no usar

taxímetro, alterarlo o colocarlo en un lugar no visible, hacer cambios bruscos o inapropiados

de carril, cargar combustible con pasajeros dentro del vehículo, recoger pasajeros en lugares

no permitidos, conducir con las luces del vehículo quemadas, no respetar las ciclo vías, dejar

niños en los vehículos sin supervisión, llevar en los brazos o en lugares inapropiados

mientras conduce a personas, objetos o animales, adelantar un transporte escolar en lugares

en donde no está permitido, exceder el número de pasajeros en las motos, ser propietario de

un motor y negarse a prestar ayuda cuando se le requiere, negarse a transportar un ciclista

en transporte público si cuenta con facilidades para ello, conducir vehículos del sector

público fuera de las horas de oficina sin el permiso requerido.

(COIP, 2016) Contravenciones Leves Segunda Clase: La sanción será el pago de una

multa del 10% de una remuneración básica y la pérdida de 3 puntos en la licencia de

conducir para aquellas personas que: Conduzcan en las vías destinadas para los buses, no

cuenten con botiquín de primeros auxilios y extintor, se queden sin combustible y

obstaculicen el tránsito, no tomen las medidas de seguridad necesarias al transportar

menores de edad, estacionen en lugares prohibidos o destinados a personas con

discapacidad, no respeten los reglamentos de emanación de gases, usen el celular mientras

conducen, no enciendan las luces en la noche o en lugares oscuros, usen vidrios polarizados,

no coloquen el triángulo de forma correcta en caso de desperfecto mecánico, usen sirenas

no autorizadas en el vehículo, no detengan el vehículo antes de cruzar una vía férrea o

exclusiva para buses, irrespeten los descuentos (en los transportes públicos) a niños,

estudiantes y personas mayores de 65 años, conduzcan por la derecha en vías de doble

sentido.




XXI

También serán sancionados: los transportistas que maltraten verbal o físicamente a los

usuarios, servicios de mecánica que sean prestados en la vía pública, circular por zonas

restringidas, conducir sin licencia, vehículos de transporte público que circulen con las

puertas abiertas, contar con sistemas de video instalados en el vehículo que puedan causar

distracción, llevar a cabo, con vehículos de tracción animal, competencias en la vía pública.

(COIP, 2016) Contravenciones Leves Primera Clase: La sanción será el pago de una

multa del 5% de una remuneración básica y la pérdida de 1.5 puntos en la licencia de

conducir para aquellas personas que: Usen de forma indiscriminada la bocina u otros equipos

de sonido, no usen el cinturón de seguridad, no mantengan una distancia prudencial entre

vehículos, boten deshechos en la vía pública desde el vehículo, no registren el traspaso de

su vehículo en un máximo de 30 días, usen sin autorización luces, neblineros o faros en

sitios prohibidos, conduzcan con animales en los asientos delanteros, etc.

(COIP, 2016) Se sancionará también a los peatones en los siguientes casos: cuando no

transiten por las aceras o lugares destinados para ello, no despejen la vía ante una señal de

sirena o emergencia. Asimismo, no se podrá ejercer actividad comercial en zonas de

seguridad peatonal o calzada.

(COIP, 2016) Los ciclistas o motociclistas a su vez, serán sancionados cuando

transiten por lugares no permitidos, o no respeten la señalización reglamentaria. En el caso

del transporte público, serán sancionados cuando no estén debidamente identificados de

acuerdo al servicio que prestan, no presenten la lista de pasajeros cuando se trate de

transporte interprovincial o internacional, no coloquen al servicio de los usuarios bolsas para

la basura, los discapacitados que conduzcan un vehículo sin los documentos necesarios,

también serán sancionados.




XXII

Aspectos a tener en cuenta sobre las alteraciones de la Ley de Transporte

Terrestre, Tránsito y Seguridad Vial, en el 2016.

(LOTTTSV, 2016) Conducir un vehículo (de carga, comercial o transporte

público) con un grado máximo de alcohol de 0.1 gramos (el equivalente a un vaso de

cerveza), generará una multa de dos remuneraciones básicas, perderá los 30 puntos de la

licencia de conducir y deberá ir a prisión por 60 días.

(LOTTTSV, 2016) Regirán los 30 puntos de la licencia de conducir. Tras la primera

pérdida de los mismos el Conductor podrá recuperar 20 puntos, luego de 60 días de

suspensión y de haber hecho un curso en las Escuelas de Conducción. Si los pierde de nuevo,

podrá recuperar solo 15 puntos, luego de 120 días de suspensión y tomar el curso. Si los

pierde por una tercera vez, se suspenderá la licencia por un año, deberá hacer el curso y sólo

podrá recuperar 15 puntos.

(LOTTTSV, 2016) Conducir un vehículo en estado de embriaguez, representará un

sanción de 30 días de prisión y la pérdida de 15 puntos en la licencia de conducir, además

de un multa. La reincidencia en cualquiera de las contravenciones implicará una sanción con

el doble del máximo de la multa que corresponda a dicha sanción.




XXIII

Anexo B

Procedimiento del uso del Software AIMSUN, para la simulación del sistema.

Para la realización de la simulación se tomó como muestra las avenidas Rodolfo Baquerizo

Nazur, y Benjamín Carrión.

El primer paso después de iniciar Aimsun es crear un nuevo modelo; Esto se puede hacer

usando el menú Archivo / Nuevo.

Se configura el nuevo proyecto: se procede a utilizar una importación desde

OpenStreetMap, utilice la plantilla OSM.




XXIV

Se ingresa al programa, para proceder a importar los gráficos.

Se importan los gráficos, desde nuestra pc.




XXV

Archivos creados con anterioridad.

Se procede a configurar, los gráficos para su importación.




XXVI

Se muestra el gráfico luego de que se halla importado el archivo OSM.

Luego se importa la imagen de estará dada, por debajo de la estructura.




XXVII

Se procede a importar de nuestra pc.

Revisamos las configuraciones de la imagen.




XXVIII

La imagen se enlaza con el archivo OSM.

Se fijan las propiedades de los gráficos, estableciendo la estructura de las avenidas.




XXIX

Se configura la referenciación del archivo OSM, junto al orthophoto.

El resultado del OSM y el orthophoto ya escalados.




XXX

Clickeamos las propiedades del orthophoto para evitar que se edite o mueva.

Propiedades del Orthophoto.




XXXI

Se desactiva la casilla para evitar que se superponga y se disminuye su nivel.

Se procede a crear estado de tráfico.




XXXII

Se comenzara a detallar cada una de las vías y su estado.

Flujo de vías ya detallado.




XXXIII

Así mismo se llenara el porcentaje de giro de cada una.

Se procederá a agregar centroides para detalle del inicio y fin del curso.




XXXIV

Se procede a elaborar una matriz cd para simulación del tráfico.

Se llenan los campos de intersección de la matriz.




XXXV

Se procede a realizar la demanda de tráfico.

Se agrega los estados de tráfico previamente agregados.




XXXVI

Para realizar una simulación, se escoge escenario dinámico.

Se escoge nuevo experimento dentro del escenario.




XXXVII

Aceptamos y escogemos si queremos un promedio al final de la simulación.

Se procede a reproducir la simulación de tráfico.




XXXVIII

Anexo C

Recibo del Otorgamiento de la Licencia de Aimsun, por parte de TSS.




XXXIX

Anexo D

Formato de ´Encuesta dirigida a los Conductores de Vehículos que circulan en la ciudad

de Guayaquil’ realizada a la muestra de 400 conductores.




XL




XLI

Anexo E

Proceso de Tiempo y Movimiento.

Proceso Congestión Vehicular en la AV. Rodolfo Baquerizo Moreno

y Benjamín Carrión

Número de

Vehículos

Tiempo de cambio 4 carriles

(00:04:08)

10

8:30:00 - 8:34:08

8:34:08 - 8:38:16

8:38:16 - 8:42:24

8:42:24 - 8:46:32

8:46:32 - 8:50:40

8

12:30:00 - 12:34:08

12:34:08 - 12:38:16

12:38:16 - 12:42:24

12:42:24 - 12:46:32

12:46:32 - 12:50:40

14

16:30:00 - 16:34:08

16:34:08 - 16:38:16

16:38:16 - 16:42:24

16:42:24 - 16:46:32

16:46:32 - 16:50:40

21

16:50:40 - 16:54:48

16:54:48 - 16:58:56

16:58:56 - 17:03:04

17:03:04 - 17:07:12

17:07:12 - 17:11:20

20

19:00:00 - 19:04:08

19:04:08 - 19:08:16

19:08:16 - 19:12:18




XLII

Anexo F

Entrevista Realizada a la Lcda. Karina Intriago corresponsal en el Proceso de

Matriculación y Revisión vehicular de la ATM.

Entrevista realizada a la Lcda. Karina Intriago corresponsal en el proceso de

matriculación y revisión vehicular de la ATM.

¿Qué opina usted del Congestionamiento Vehicular en la ciudad de Guayaquil?

El congestionamiento vehicular en la ciudad de Guayaquil es una problemática que ha

venido creciendo en los últimos años debido al incremento del número de vehículos en

el parque automotor, nuestra institución se ha propuesto como objetivo disminuir este

inconveniente adoptando muchas medidas que harían disminuir la congestión.

¿Qué medidas han adoptado para disminuir la problemática?

Hemos empezado con el aumento en el número de nuestros agentes de tránsito así

mismo en zonas o avenidas consideradas críticas o de alto número de congestión se ha

desplegado mayor número de agentes para control y ordenamiento en las vías, así

hemos puesto paraderos especiales para los buses ya que los mismos son responsables

directo de crear congestión muchas veces en vías donde la misma no es frecuente

¿Han considerado utilizar la tecnología para reducir la congestión vehicular?

Es uno de nuestros planes para el 2020 tenemos sobre la mesa un proyecto en el que

interviene un software que ayudara a los semáforos a sincronizarse y mover

rápidamente la vía, no se pueden dar más detalles pero si tenemos en cuenta la

importancia de la tecnología hoy en día.

¿Qué opina acerca de un semáforo inteligente que permita calcular a tiempo real

el índice de congestionamiento y aplique correctivos?

Sería una herramienta muy útil para nosotros, haría que el congestionamiento se vea

reducido inmediatamente y con la ayuda de nuestros agentes se complementarían a la

perfección, es sin duda una gran iniciativa que tendremos en cuenta nosotros como

organización.




XLIII

Anexo G

Entrevista realizada al Agente de Tránsito Andrés Olaya miembro de la Agencia de

Tránsito Municipal de Guayaquil.

Entrevista realizada al Agente de Tránsito Andrés Olaya miembro de la Agencia

de Tránsito Municipal de Guayaquil.

¿Dentro de las diversas intersecciones y avenidas que le ha tocado controlar cual

ha sido la que más trabajo le ha dado?

Por lo general estoy ubicado en el sector centro, por lo tanto siempre me mandan al

malecón 2000, av. 9 de octubre, calle Boyacá, sin embargo puedo decir que en mi sector

todas estas avenidas dan mucho trabajo más que todo en horas pico, el transito se vuelve

insoportable.

¿Usted piensa que es necesaria la presencia de agentes de tránsito donde hay

semáforos ubicados?

Según mi experiencia si lo considero necesario, en muchas de las avenidas donde

existen semáforos cuando no hay agentes los conductores no suelen respetan las señales

de tránsito, semáforo o intersección esto hace que se genere una congestión vehicular

enorme.

¿Usted considera a la tecnología como herramienta de ayuda para el control del

tráfico vehicular?

Claro que sí, estamos en una época en que la tecnología es de gran ayuda en diversas

ramas, será muy esencial en la nuestra, confió en que pronto se hagan cambios o se

adopten nuevas metodologías que ayuden al trabajo que realizamos.

¿Qué opina usted de un sistema de semaforización inteligente que funcione de

acuerdo de las necesidades de los conductores?

Sería muy útil sin embargo en esta ciudad siempre será necesaria la presencia de los

agentes de tránsito debido a que muchas veces la congestión la provocan no por la falta

de señales de tránsito, más bien por la negligencia de no cumplirlas y es ahí donde pone

orden la institución, por lo demás lo considero una excelente herramienta que al final

ayudará a disminuir el tráfico vehicular.




XLIV

Anexo H

Resultados de, 'Encuesta dirigida a los Conductores de Vehículos que circulan en la

ciudad de Guayaquil´.

Pregunta Opciones Resultado de

Encuesta Relativo

Absoluto

%

¿Cuál considera usted,

que es el grado de

congestionamiento

vehicular en la ciudad de

Guayaquil?

Alto 240 0,6 60

Medio 143 0,3575 35,75

Bajo 17 0,0425 4,25


Encuesta Relativo

Absoluto

%

¿Qué factores considera

usted como causantes del

tráfico vehicular?

Mala Señalización. 32 0,08 8

Falta de Agentes de

tránsito. 102 0,255 25,5

Mal funcionamiento

del Sistema de

Semaforización actual.

204 0,51 51

Todas las anteriores. 62 0,155 15,5


Encuesta Relativo

Absoluto

%

¿Qué opción considera

usted como solución a la

problemática?

Ingreso de nuevos

agentes de tránsito. 39 0,0975 9,75

Crear nuevas señales

de tránsito 75 0,1875 18,75

Implementar un

sistema de

semaforización

inteligente.

221 0,5525 55,25

Todas las anteriores. 65 0,1625 16,25


Encuesta Relativo

Absoluto

%

¿Consideraría

necesario invertir

en un nuevo

sistema de

semaforización

inteligente para

mejorar el flujo

vehicular en la

ciudad?

Existen otras prioridades. 85 0,2125 21,25

Gasto innecesario. 210 0,525 52,5

Si, actualizaría y mejoraría el

sistema. 105 0,2625 26,25


Encuesta Relativo

Absoluto

%

¿Qué problemas se le

presentan debido al

tráfico vehicular?

Alteración en los

tiempos de llegada

hacia su destino.

27 0,0675 6,75




XLV

Error en el cálculo de

llegada hacia ciertos

lugares.

132 0,33 33

Estrés y malhumor. 169 0,4225 42,25

Todas las anteriores. 72 0,18 18


Encuesta Relativo

Absoluto

%

¿Considera usted que el

tráfico vehicular, afecta

al medio ambiente

debido a la emisión de

gases de los

automotores?

Si 376 0,94 94

No 24 0,06 6


Encuesta Relativo

Absoluto

%

¿Cuál cree que sea el

nivel de eficiencia del

sistema de tránsito

vehicular actual?

Altamente Eficiente 24 0,06 6

Eficiente 266 0,665 66,5

Poco Eficiente 110 0,275 27,5


Encuesta Relativo

Absoluto

%

¿Qué opina usted de los

semáforos en la ciudad

de Guayaquil?

Cumple su función. 91 0,2275 22,75

Se dañan

constantemente. 291 0,7275 72,75

Son excelentes. 18 0,045 4,5


Encuesta Relativo

Absoluto

%

¿Cuál de las siguientes

avenidas considera que

soporta mayor

congestionamiento

vehicular?

Av. De las Américas 30 0,075 7,5

Av. Francisco de

Orellana 150 0,375 37,5

Av. Quito 98 0,245 24,5

Av. Plaza Dañín 57 0,1425 14,25

Todas las anteriores 46 0,115 11,5

Otra: Av. 9 de Octubre 19 0,0475 4,75


Encuesta Relativo

Absoluto

%

¿Cree usted que la

seguridad e integridad de

los pasajeros y

conductores podría puede

verse comprometida por

el tráfico vehicular?

Si, somos vulnerables. 373 0,9325 93,25

No, la seguridad es

alta. 27 0,0675 6,75




XLVI

Anexo I

Propuesta de Semaforización Inteligente, para la Reducción del Congestionamiento

Vehicular, en la Ciudad de Guayaquil.

Descripción

El sistema de semaforización inteligente estará dado por un trabajo de

monitoreo en conjunto con distintos dispositivos de apoyo que le permitirán al

semáforo alcanzar una mayor organización en su funcionamiento, dichos

dispositivos como antes mencionados son: sensores de ultrasonido e infrarrojos que

ayudaran a detectar la afluencia de vehículos a lo largo de la vía, mediante una alerta

que ira direccionada hacia el semáforo para activar el algoritmo funcional de este,

por lo que serán de gran utilidad a la hora de saber si tenemos o no un tráfico

vehicular, otros de los dispositivos que tenemos son las cámaras ubicadas en lugares

estratégicos cercanos a los lugares o avenidas semaforizadas, nos permitirán ser de

soporte y ayuda visual para detectar anomalías en el funcionamiento en el tránsito

vehicular. El funcionamiento del algoritmo del semáforo estará dado por un alerta

activa vía sensores y soportada por las cámaras que hará que los tiempos de

cambio/respuesta del semáforo se vean alterados en medida que por ejemplo si un

semáforo normal dura 1minuto en cada cambio de luces, lo reducirá o aumentara

dependiendo el caso a un tiempo prudencial en el que se reactive la fluidez en la vía,

y así adentrándonos en un ciclo hasta alcanzar una estabilidad de tránsito vehicular.

Se espera que con un sistema de semaforización dentro de la ciudad se

disminuya paulatinamente el tráfico vehicular que alberga cada día las avenidas de

Guayaquil, ya que el beneficio está implícito para toda la ciudad.

Funcionamiento

Se prevé determinar si la implementación de un sistema de semaforización

inteligente ayuda a dar mayor fluidez al tráfico, en los sectores de mayor

congestionamiento vehicular en la ciudad de Guayaquil, el funcionamiento del

sistema tendrá como inclusión captar el congestionamiento vehicular mediante




XLVII

sensores, esto implicada que si no se detecta congestión en la vía o calle, se dará paso

en el tiempo normal, mientras que si se detecta congestionamiento se procederá a

disminuir el tiempo de cambio del semáforo, para agilizar el paso de una calle, y así

mismo de otra tardar un poco más, siempre y cuando detecte el mayor flujo de

congestión, como se lo presenta en el siguiente flujograma.

Flujograma: Sistema de Semaforización. Fuente: Piña Jean Carlos y Zúñiga Génesis.




XLVIII

Ilustración 17: Funcionamiento del Sistema Inteligente. Fuente: Sistema de Semaforización.

La estructura del sistema de semaforización estará dada por 2 tarjetas

electrónicas. La tarjeta principal es la encargada de controlar los displays de

visualización tanto vehicular como peatonal, gradúa la intensidad de la luz del

reflector, así como también de los displays. También se encarga de recibir señales

de sensor de ultrasonido (detección de peatones), de sensor de luminosidad

(intensidad de luz), y del sensor de la cámara (detección de vehículos).

La segunda tarjeta electrónica es la de control de alimentación energética la

cual se encarga de detectar el nivel de batería, evitando que se descargue y el sistema

se apague. Contará con un pequeño panel solar que ira almacenando energía hasta

usarla cuando los niveles de batería estén bajos, de igual manera cuando la batería

se encuentra totalmente cargada, distribuye la alimentación directamente hacia el

semáforo.




XLIX

Ilustración: Diagrama esquemático del sistema de semaforización. Fuente: Sistema de Semaforización.

Hardware y Software

Componentes Físicos

Sensores de ultrasonido: Los sensores de ultrasonido son muy frecuentes en

los robots móviles (particularmente).

Ilustración: Modelo de sensor de ultrasonido. Fuente: RoboticaWebs




L

Sensores de infrarrojos: El sensor de infrarrojos es un sensor de medición de

distancia, que se basa en un sistema de emisión/recepción de radiación lumínica en

el espectro de los infrarrojos (menor que las ondas de radio y mayor que la luz).

Ilustración: Modelo de Sensor Infrarrojo GP2D12. Fuente: RoboticaWebs

Cámara de Tráfico: Las Cámaras de Tráfico sirven para monitorizar el flujo

vehicular en las diferentes avenidas dentro de una ciudad, también utilizadas para

controlar en tiempo real, el tráfico o la congestión vehicular y así mismo como fuente

de información para las instituciones encargadas del control de tránsito. Pueden ser

videos cámaras, radares o incluso la combinación de ambos; son compactas y pueden

apuntar a cualquier dirección esto depende de qué tipo de control se le dé.

Ilustración: Cámaras de Tránsito. Fuente: MotorAbc

Batería: También llamados batería eléctrica, acumulador eléctrico; es un

dispositivo que almacena energía eléctrica usando procesos electroquímicos y

permite devolverla luego para ser usada. Se considera un generador eléctrico

secundario, pues no puede funcionar si no se le ha dado energía previamente cuando

se carga. En el caso de los semáforos brindaran un respaldo de energía en caso de

pérdida de conexión eléctrica o fallo de los paneles solares.




LI

Ilustración: Batería de semáforo. Fuente: Alegsa.

Paneles Solares: (Ecologiahoy, 2017) Los paneles solares son módulos que

usan la energía que proviene de la radiación solar, existen varios tipos, los de uso

doméstico que o los paneles solares fotovoltaicos que producen electricidad, el cual

es utilizado para alimentar de energía a los semáforos que están activos todo el día,

ayudaran a disminuir el consumo energético del mismo.

Ilustración: Paneles solares, en los semáforos. Fuente: Ecología2015

Microcontrolador Arduino

Se ha elegido como plataforma de desarrollo a Arduino, ya que es una

plataforma de prototipos electrónicos de código abierto, la cual se basa en el software

y hardware flexibles y sencillos de usar. (Olimex, 2017) “Arduino consta de una

placa principal de componentes eléctricos, donde se encuentran conectados los

controladores principales que gestionan los demás complementos y circuitos

ensamblados en la misma”.




LII

Hardware: En la parte de tangible Arduino se encuentra constituido por un

micro controlador principal llamado Atmel AVR de 8bits el cual es programable y

requiere un lenguaje fácil y avanzado a la vez.

Software: No solo es una placa de circuitos ni de componentes eléctricos, en

combinación con un lenguaje de programación el cual controla los distintos sensores

que se hallen conectados, por medio de parámetros que se establecen al conectar la

placa al ordenador. El lenguaje que viene por defecto en Arduino es Wirirng, el cual

se basa en C/C++. Y no es el único lenguaje de programación que acepta Arduino

algunos como C#, Java, PhP entre otros, suelen manejarlo.

Características de Arduino

Microprocesador ATmega328

32 kbytes de memoria Flash

1 kbyte de memoria RAM

16 MHz

13 pins para entradas/salidas digitales (programables)

5 pins para entradas analógicas

6 pins para salidas analógicas (salidas PWM)

Completamente autónomo: Una vez programado no necesita estar

conectado al PC

Microcontrolador ATmega328

Voltaje de operación 5V

Voltaje de entrada (recomendado) 7-12 V

Voltaje de entrada (limite) 6-20 V

Digital I/O Pins 14 (con 6 salidas PWM)

Entradas analógicas Pins 6

DC corriente I/O Pin 40 mA

DC corriente 3.3V Pin 50 mA

Memoria Flash 32 KB (2 KB para el bootloader)

SRAM 1 KB

EEPROM 512 byte

Velocidad de reloj 16 MHz




LIII

Ventajas de Arduino

Multi-Plataforma – Funciona en casi todos los sistemas operativos como

Windows, Macintosh OSX y Linux. Aunque la mayoría de entornos está

limitado para Windows.

Entorno de programación simple y directo – Su entorno de programar es

sencillo de usar ya sea para novatos y profesionales.

Software ampliable y de código abierto- Se encuentra publicado bajo una

licencia libre y preparada para ser ampliado por programadores de vasta experiencia.

Su lenguaje puede expandirse por medio de C++, de igual manera se puede

sumergirse a niveles técnicos se lo puede realizar en el lenguaje AVR C.

Hardware ampliable y de Código abierto – Se encuentra basado en

microcontroladores ATMEGA168, ATMEGA328 y ATMEGA1280. Posee una

licencia de publicación de Creative Commons, por ende usuarios expertos o novatos

en circuitos pueden realizar su propia versión del módulo.

Costos del Sistema.

Tabla: Costos Proforma Sistema de Semaforización.

PARTES COSTO

Estructura Poste – soporte $ 1.900,00

Semáforo inteligente $11.000,00

Visualización Matriz led vehicular $ 750,00

Matriz led peatonal $ 600,00

Iluminación Reflector led 30w $ 240,00

Vigilancia Traficam $ 850,00

Alimentación Batería $ 600,00

Panel solar $ 500,00

Regulador $ 100,00

Control Alimentación energética $ 500,00

Tarjeta principal $ 800,00

Sensor infrarojo $ 100,00

Sensor ultrasonido $ 100,00

Mano de Obra Instalación de sistema $ 00,00

TOTAL $ 18040,00 Elaborado por: Piña Jean Carlos y Zúñiga Génesis.

La implementación en una intersección de un semáforo tradicional cuesta $

24000 como se detalló anteriormente, el sistema inteligente está costeado alrededor

de $18040 una diferencia de $ 5900, considerando menos gastos y una mejora en el

sistema de semaforización actual. En lo referente a mano de obra, costo no habría




LIV

por el motivo de que las agencias pertinentes disponen de departamentos que pueden

encargarse de su instalación.

En Guayaquil existen 12.784 intersecciones de las cuales solo 1.515

intersecciones están semaforizadas, si se implementará en su totalidad el sistema

actual sería equivalente a la cifra de $ 27.330.600 millones de dólares. Lo estaría de

acuerdo con la propuesta es implementar dicho sistema de semaforización inteligente

en las intersecciones y avenidas de mayor índice de congestionamiento vehicular en

la ciudad, con esto ya se reduciría a 138 intersecciones y mostrando los resultados

del respectivo cálculo la inversión sería de $ 2’489.520.

Consumo

Tabla: Pronóstico de Consumo eléctrico, del sistema inteligente.

Horas

de

Uso

Potencia

(w)

Consumo

(Wh)



Cámara 24 1,2 28,8

Lámpara 12 30 360

Controladores 24 5 120

Total 1080

Costo de Wh en Ecuador $0,00004

Costo Diario $0,04


Se observa el coste energético incluyendo los nuevos dispositivos que se

integraran al sistema de semaforización inteligente y se ve que ha decrecido dicho

total pasamos de 0,11 a 0,04 centavos, así mismo realizando el respectivo cálculo

para la intersección asciende a 0,09 centavos, hay que tener en cuenta que el nuevo

sistema tendrá panel solar y batería, esto hará que pueda retroalimentarse o funcionar

Costo sistema 18.040 * Intersecciones críticas 138 = $2’489.520 Inversión





LV

de manera autónoma por 3 días sin corriente eléctrica, por ende tentativamente habría

menor consumo de la cifra señalada.

Tabla: Valores del Consumo anual eléctrico, del sistema inteligente de semaforización. Intersección Anual


Intersecciones

Intersecciones

Criticas

$0,09 $2,59 $31,10 $47.122,56 $4.292,35


Visualizando los totales se observa cuáles serían los gastos energéticos se ven

$47.122 si el sistema se lo implementara en todas las intersecciones semaforizadas

de la ciudad, y $4.292 si solo se lo realizara en las zonas críticas. Haciendo la

respectiva comparativa es de fácil conclusión ver la gran ventaja que lleva el nuevo

sistema hacia el tradicional, alrededor del 60% de menor consumo, haría que las

instituciones competentes obtengan un ahorro que puede ser destinados para otros

proyectos o gastos.

Ventajas del Sistema de Semaforización Inteligente.

Se mencionan las ventajas principales del sistema inteligente de semaforización.

Reducción del congestionamiento vehicular en la ciudad.

Menor consumo energético.

Menor costo de implementación.

Disminución en tiempos de espera.

Mejor distribución de agentes de tránsito en la ciudad.

Reducción de accidentes de tránsito.

Tiempos de llegada más rápidos.

Impacto ambiental positivo.

Reducción de actos delictivos durante los tiempos de espera.

universidad de guayaquil facultad de ciencias...

Documents