Propuesta metodológica para evaluar los niveles de ...
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Propuesta metodológica para evaluar los niveles de servicio del lado aire de los aeropuertos en Colombia Tesis para optar al título de Magister en Ingeniería Civil - énfasis transporte Universidad de los Andes Laura Vásquez Pérez Director: Germán Lleras Diciembre, 2019
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Propuesta metodológica para evaluar los niveles de servicio del lado aire de los
aeropuertos en Colombia
Tesis para optar al título de
Magister en Ingeniería Civil - énfasis transporte
Universidad de los Andes
Laura Vásquez Pérez
Director: Germán Lleras
Diciembre, 2019
1
CONTENIDO
1 RESUMEN .................................................................................................................... 4
2 ABSTRACT .................................................................................................................. 4
3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................. 5
4 NIVELES DE SERVICIO Y LADO AIRE ...................................................................... 6
4.1 Niveles de servicio ........................................................................................................ 6
4.2 Lado aire ....................................................................................................................... 6
5 METODOLOGÍA PARA EVALUAR LOS NIVELES DE SERVICIO ............................ 6
5.1 Teoría de colas ............................................................................................................. 7
5.2 Diagrama fundamental .................................................................................................. 7
5.3 Evaluación de los niveles de servicio del lado aire ..................................................... 12
6 DESCRIPCIÓN DEL AEROPUERTO ........................................................................ 13
6.1 Oferta .......................................................................................................................... 14
6.1.1 Plataforma ............................................................................................................ 15
6.1.2 Calles de rodaje y taxeo ....................................................................................... 18
6.1.3 Pista ..................................................................................................................... 19
6.2 Demanda ..................................................................................................................... 20
7 APLICACIÓN METODOLOGÍA ................................................................................. 23
7.1 Aplicación diagrama fundamental ABBA .................................................................... 23
7.2 Aplicación teoría de colas ABBA ................................................................................. 27
7.2.1 Simulación situación actual .................................................................................. 27
7.2.2 Simulación proyección Plan Maestro 2011 – 2030 .............................................. 28
7.2.3 Simulación condición de porcentaje de aterrizajes y despegues ......................... 30
7.3 Nivel de servicio del ABBA .......................................................................................... 30
8 IMPORTANCIA DEL INDICADOR ............................................................................. 31
2
9 CONCLUSIONES ....................................................................................................... 32
10 BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................... 33
FIGURAS
Figura 5-1. Sistema de cola .................................................................................................. 7
Figura 5-2. Red de pistas, calles de rodaje y plataforma ..................................................... 8
Figura 5-3. Unión, divergir y cruces cruzados. No se permite girar en el cruce de cruce. ... 9
Figura 5-4. Representación de las celdas de la red de la superficie del aeropuerto ZGGG
............................................................................................................................................ 10
Figura 5-5. Gráficos de flujo de densidad (fila superior) y velocidad de densidad (fila inferior)
para dinámica celular empírica y simulada. Columna izquierda: celdas de aproximación;
columna derecha: celdas de calle de rodaje ...................................................................... 11
Figura 6-1. Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón .................................................................. 14
Figura 6-2. Lado aire Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón .................................................. 15
Figura 6-3. Plataforma regional y nacional ......................................................................... 16
Figura 6-4. Plataforma internacional .................................................................................. 17
Figura 6-5. Calle de rodaje A y calles de taxeo A1, A2, B, C, D, E y A3 ............................ 18
Figura 6-6. Pista y calles de rodadaje. ............................................................................... 19
Figura 7-1. Red de pistas, calles de rodaje y plataforma ................................................... 25
TABLAS
Tabla 5-1. Regla de separación mínima para rodaje de aeronaves (unidad: metros). ...... 11
Tabla 6-1. Puestos plataforma ........................................................................................... 17
Tabla 6-2. Operaciones anuales – 2015 – 2018 ................................................................ 20
Tabla 6-3. Aviones por clasificación según RAC 14 - 2018 ............................................... 21
Tabla 6-4. Volúmen de operaciones por mes ..................................................................... 22
3
Tabla 6-5. Estimación de la demanda esperada total de aeronaves – Plan Maestro 2011 -
2030 .................................................................................................................................... 23
Tabla 7-1. Proyección de aterrizajes y despegues -Plan Maestro 2011 – 2030 ................ 28
GRÁFICAS
Gráfica 5-1. Niveles de servicio a partir de el tiempo de espera versus ocupación de la
demanda ............................................................................................................................. 12
Gráfica 6-1. Tráfico anual – 2015 – 2018 ........................................................................... 20
Gráfica 6-2. Aviones por clasificación según RAC 14 ........................................................ 22
Gráfica 7-1. Flujo vs. densidad ........................................................................................... 26
Gráfica 7-2. Velocidad vs. densidad ................................................................................... 26
Gráfica 7-3. Tiempo de espera vs. Ocupación - situación actual ....................................... 28
Gráfica 7-4. Tiempo de espera vs. Ocupación – Plan Maestro 2011 - 2030 ...................... 29
Gráfica 7-5. Tiempo de espera vs. Ocupación – Condición aterrizajes y despegues ........ 30
Gráfica 7-6. Nivel de servicio lado aire ABBA .................................................................... 31
4
1 RESUMEN
El objetivo de esta investigación es proponer una metodología para evaluar los niveles de
servicio del lado aire de los aeropuertos en Colombia, teniendo como caso de estudio el
Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón de la ciudad del Palmira, del departamento del Valle del
Cauca; cabe destacar que este indicador no está incluido en el Reglamento Aeronáutico de
Colombia, ni en las agencias internacionales de aviación civil. Esta medida propuesta, está
condicionada por dos parámetros: tiempo de espera de las aeronaves para despegar y
capacidad de operaciones/hora del aeropuerto. Para medir la relación de estos dos factores
se tuvo en cuenta la teoría de colas con un sistema M/M/1 con un servidor y dos colas,
aterrizajes y despegues, siendo los aterrizajes prioridad sobre los despegues, se debe
considerar que este sistema de colas está condicionado por la capacidad de la
infraestructura y operaciones/ hora del aeropuerto. Para estimar la capacidad de la red de
pista, calles de rodaje y plataforma, se utiliza la metodología de los diagramas
fundamentales expuesta en el paper de L. Yang et al., Fundamental diagrams of airport
surface traffic: Models and applications del 2017. Una vez calculada la capacidad del área
de espera en la red de superficie se simulan los tiempos en cola y se definen los niveles de
servicio. Esta metodología es aplicada al ABBA teniendo como base el Plan de Vuelos
(Manhattan) del día del año con mayores operaciones, el Plan Maestro del Aeropuerto 2011
– 2030 y condiciones operacionales empleadas por los Servicios de Tránsito Aereo del
Aeropuerto (ATS, siglas en inglés). También se presenta la importancia de la
implementación de este indicador tanto para los operadores de los aeropuertos
(concesionarios) como para las entidades nacionales gestoras de esta infraestructura de
transporte.
2 ABSTRACT
The purpose of this research is to propose a methodology to evaluate the levels of service
of the air side airports in Colombia, taking as a case study the Alfonso Bonilla Aragón Airport
in the city of Palmira, in the department of Valle del Cauca; It should be noted that this
indicator is not included in the Colombian Aeronautical Regulations, nor in international civil
aviation agencies. This proposed measure is conditioned by two parameters: delay time for
aircraft to take off and capacity for operations / hour. To measure the relationship of these
two factors, the queue theory with an M / M / 1 system with a server and two queues,
landings and take-offs was taken into account, with priority landings on take-offs, this system
of queues is conditioned by the infrastructure capacity and operations /hour of the airport.
To estimate the capacity of the runway network, taxiways and platform, use the methodology
of the fundamental diagrams set out in the paper of L. Yang et al., Fundamental diagrams
of airport surface traffic: models and applications, 2017. Once the capacity of the waiting
area in the surface network is calculated, the queued times are simulated and the service
levels are defined. This methodology is applied to ABBA based on the Flight Plan
(Manhattan) of the day of the year with major operations, the 2011-2030 Airport Master Plan
and the operating conditions used by the Airport Air Traffic Services (ATS). The importance
of the implementation of this indicator is also presented both for airport operators (protocols)
and for the national entities managing this transport infrastructure.
5
3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
En los últimos años en Colombia los aeropuertos de las principales ciudades, han estado
en constante actualización, para acreditarse como aeropuertos internacionales, siendo para
el país esto una inversión en planificación y construcción de nueva infraestructura.
Dos de los aeropuertos internacionales que realizaron obras para certificarse ante ante la
Organización de Aviación Civil Internacional, OACI, son el Aeropuerto Dorado de la ciudad
de Bogotá y el Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón de la ciudad de Palmira. Esta
organización es una agencia de la aviación civil internacional que promueve los
reglamentos y normas únicos en la aeronautica mundial y el objetivo de las obras de
certificación es la seguridad aeroportuaria, para esto se amplía la pista y calles de rodaje y
se mejora la señalización del lado aire.
El Reglamento Aeronáutico de Colombia, RAC 14, al igual que la Organización de Aviación
Civil Internacional, OACI, utilizan como un método de clasificación de los aeropuertos la
Clave de Referencia, que se compone de un número y letra, y se refiere a las características
de los aviones que pueden aterrizar en estos. Este indicador se usa para fines de
planificación futura de la capacidad del lado aire de los aeropuertos. La Administración
Federal de Aviación, FAA, indica que en el momento que la demanda alcanza la capacidad,
la demora individual de aviones aumenta. Existe en la planificación de aeropuertos
metodologías para el cálculo de la capacidad del lado aire, donde se tienen en cuenta
variables de diseño geométrico, clima, tipo de aeronaves para el que se diseña y el manejo
de tráfico aéreo, sin embargo no se tiene un indicador que evalúe la Gestión de Tráfico
Aéreo, ATM siglas en inglés, a cargo de los Servicios de Tráfico Aéreo, ATS siglas en inglés,
la cual es responsable de la eficiencia en la operación
Dado que el lado aire ocupa del 80 a 95% del total de área de un aeropuerto y afecta de
forma crítica cada punto de operación1, se considera que se debe evaluar los niveles de
servicio de la operación con el objetivo de aumentar la eficiencia en la operación, mejorar
en la planificación de aeropuertos y optimizar el espacio y los recursos. La eficiencia en la
operación es relevante para un aeropuerto pues reduce tiempo y costos, tanto para
usuarios, aerolíneas y operador del aeropuerto.
Por lo anterior esta investigación tiene como objetivo proponer una metodología para la
evaluación de los niveles de servicio del lado aire de los aeropuertos en Colombia, teniendo
en cuenta las demoras y colas de los aviones para despegar, y el caso de estudio es el
Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón.
1 Richard de Neufville y Amedeo R. Odoni, Mc Graw Hill, 2003, Parte III 3 The airside, Airport Systems Planning, Design, and Management, Mc Graw Hill, Segunda edición, New York
6
4 NIVELES DE SERVICIO Y LADO AIRE
Antes de presentar la metodología propuesta se deben tener en cuenta las definiciones de
niveles de servicio y lado aire, las cuales se presentan a continuación:
4.1 NIVELES DE SERVICIO
Para esta investigación se usa el mismo concepto de nivel se servicio de tránsito vehicular,
el cual mide la calidad del flujo vehicular, por tanto, se define como una medida cualitativa
que describe las condiciones de operación de un flujo vehicular2, en este caso es un flujo
de aeronaves; estos varían con el tipo de infraestrucctura, despenden de aspectos como
las condiciones de tráfico específicas y las características físicas de las instalaciones3.
El Manual de Capacidad Vial, HCM 2000, por sus siglas en inglés, ha establecido seis
niveles de servicio denominados por letras: A, B, C, D, E y F, siendo A la mejor condición
de tráfico y F la peor.
4.2 LADO AIRE
Los aeropuertos están compuestos por dos zonas, lado tierra y lado aire, siendo el lado aire
el área de movimiento de aeronaves, pistas, calles de rodaje, taxeos, hangares y
plataformas, cuyo objeto es facilitar la operación de aeronaves y que por su naturaleza el
ingreso a esas áreas está sujeto a restricción y/o control del explotador del aeródromo,
según definición del Reglamento Aeronautico de Colombia, RAC4.
5 METODOLOGÍA PARA EVALUAR LOS NIVELES DE SERVICIO
La operación del lado aire está condicionada por varios factores, como clima, capacidad,
ocupación de los aeropuertos destinos, entre otros. Como se mencionó anteriormente los
niveles de servicio que se determinan en esta investigación están condicionados por las
demoras de los aviones al despegar, que depende de la capacidad de operaciones/ hora
del aeropuerto, elementos del lado aire como: puestos de parqueo, calles de rodaje y calles
de taxeo y por la planificación actual y futura que se tiene prevista, teniendo en cuenta el
Plan Maestro del Aeropuerto 2011 – 2030, y además las colas que se hacen para despegar.
2 Rafael Cal y Mayor R. y James Cárdenas G., 2007, Cap 12 Capacidad vial, Ingeniería de Tránsito: Fundamentos y aplicaciones, Alfaomega, Octava edición, Ciudad de México 3 National Research Council, 2000, Highway Capacity Manual, Transportation Research Board, Sexta edición, U.S.A 4 Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, Oficina de Transporte Aéreo - Grupo de Normas Aeronáuticas, 2019, Cap 14 Aeródromos, Aeropuertos y Helipuertos, Reglamentos Aeronáuticos de Colombia RAC
7
5.1 TEORÍA DE COLAS
A partir de la teoría de colas5 se establecen las demoras de los aviones para despegar
teniendo en cuenta que se tiene un sistema de colas M/M/1 compuesto por un servidor, la
pista, y dos colas, aterrizajes y despegues, como se muestra a continuación en la figura.
Figura 5-1. Sistema de cola
Las demoras están determinadas por la siguiente ecuación:
!" = $%&6 (1)
Donde:
Wq: Tiempo de espera en la fila
Lq: Número de clientes en la fila (λ*Wq)
λ: Tasa de llegadas a la fila
Dado que los aterrizajes tienen prioridad sobre los despegues, la las demoras en cola que
se analizan son las de los despegues, teniendo en cuenta la propbabilidad de aterrizajes
del aeropuerto.
5.2 DIAGRAMA FUNDAMENTAL
Las demoras en el lado aire de los aeropuertos están condicionadas por la capacidad de la
infraestructura y operaciones /hora7, sin embargo como se muestra en la ecuación 1, no
hay ningún parámetro que de capacidad que se tenga en cuenta, para esto se toma como
base el documento de L. Yang et al., Fundamental diagrams of airport surface traffic: Models
5 Stewart, William J. 2009, Probability, Markov chains, queues, and simulation: the mathematical basis of performance modeling. Princeton University Press 6 Notes prepared by A. Gosavi, Department of Engineering Management and Systems Engineering, Missouri S & T. 7
Richard de Neufville y Amedeo R. Odoni, Mc Graw Hill, 2003, Cap 11 Airfield delay, Airport Systems Planning, Design, and Management, Mc Graw Hill, Segunda edición, New York
8
and applications del 2017, cuyo objetivo es la predicción del tráfico aéreo y optimización de
operaciones, a traves del digrama fundametal de cada área del lado aire y la teoría de
transmisión de celdas, para esto contruyen la red de pista, calles de rodaje y plataforma del
aeropuerto Guangzhou Baiyun, como se muestra en la siguiente firgura:
Figura 5-2. Red de pistas, calles de rodaje y plataforma
Fuente: Fundamental diagrams of airport surface traffic: Models and applications, 2017, L. Yang et al.,
Transportation Research Part B
Una vez se tiene la red de la superficie, se definen los posibles movimientos en cada una
de las intersecciones, unión, divergir y cruce, para aplicar la teoría de transmisión de celdas
dependiendo de cada uno de estos, como se muestra a continuación en la figura:
9
Figura 5-3. Unión, divergir y cruces cruzados. No se permite girar en el cruce de cruce.
Fuente: Fundamental diagrams of airport surface traffic: Models and applications, 2017, L. Yang et al.,
Transportation Research Part B
Después de definir los tipos de intersecciones que se tienen dada la operación del
aeropuerto se realiza la representación de las celdas de la supericie, como se muestra en
la siguiente figura:
10
Figura 5-4. Representación de las celdas de la red de la superficie del aeropuerto ZGGG
Fuente: Fundamental diagrams of airport surface traffic: Models and applications, 2017, L. Yang et al.,
Transportation Research Part B
Luego se valida la teoría de transmisión de celdad construyendo los diagramas
fundamentales de cada una de las áreas del lado aire (ver xx) teniendo como base la
información de operación durante 4 horas de un día del año (13:00 – 17:00 del 22 de julio
de 2014) conociendo así la capacidad de cada área de la superficie en un determinado
tiempo, como se muestra en la ecuación a continuación:
() = ∆,$∗. 8 (2)
Donde:
ΔX: Longitud de la celda
L: Longitud promedio de aeronaves que aterrizan en el aeropuerto
D: Distancia promedio entre aeronaves, D = Ʃ a,b*pab*Dab
Donde:
pab: probabilidad de que la aeronave líder sea de tipo a y la aeronave de remolque sea de
tipo b. La probabilidad pab puede estimarse utilizando datos de campo.
8 L. Yang et al., 2017, Fundamental diagrams of airport surface traffic: Models and applications, Transportation Research Part B (2017),
11
Dab: separación mínima como se muestra en la Tabla 5-1(a, b ϵ {L, M, H})9
Tabla 5-1. Regla de separación mínima para rodaje de aeronaves (unidad: metros).
Fuente: A collaborative optimization model for ground taxi based on aircraft priority. Math, 2014, Jiang, Y.,
Liao, Z., Zhang, H., Probl. Eng.
Figura 5-5. Gráficos de flujo de densidad (fila superior) y velocidad de densidad (fila inferior) para dinámica celular empírica y simulada. Columna izquierda: celdas de
aproximación; columna derecha: celdas de calle de rodaje
Fuente: Fundamental diagrams of airport surface traffic: Models and applications, 2017, L. Yang et al.,
Transportation Research Part B
La aplicación de los diagramas fundamentales a partir de la transmisión de celdas sirve
para el objetivo de esta investigación, pues a través de estos se limita la cola de despegues
teniendo en cuenta la capacidad de la infraestructura del aeropuerto que se estudie.
9 Jiang, Y., Liao, Z., Zhang, H., 2013. A collaborative optimization model for ground taxi based on aircraft priority. Math. Probl.
Eng. 2013 .
12
5.3 EVALUACIÓN DE LOS NIVELES DE SERVICIO DEL LADO AIRE
Para evaluar los niveles de servicio del lado aire de un aeropuerto, teniendo en cuenta la
capacidad y las demoras de este se debe realizar revisar la composición de la red de pistas
y los movimientos que se generan en esta, como lo muestra Yang en la investigación antes
mencionada.
También se debe tener en cuenta aspectos operacionales como la capacidad de operación
en una hora, tipos de vuelos y proporción de estos (comerciales, generales, privados,
militares), tipología de aviones que aterrizan y distancias de seguridad entre aviones.
Con lo anterior se realiza el diagrama fundamental del área donde hacen cola los aviones
que despegan, y con esto se obtiene la capacidad de esta, la cual limita la cola que indicará
el tiempo de espera de las aeronaves en su hora pico del día.
Teniendo en cuenta la capacidad antes definida se evalúa la cola y tiempo de espera de un
avión para despegar, y así conocer el estado de congestión del aeropuerto el cual definirá
el nivel de servicio de este.
Richard de Neufville y Amedo R. Odoni, en su libro Airport Systems, dicen que se deben
implementar acciones que mitiguen la congestión en el momento que la demanda máxima
de una hora alcance el 80% de la capacidad de operaciones hora del lado aire; a partir de
esto se proponen los niveles de servicio que se muestran a continuación en la gráfica.
Gráfica 5-1. Niveles de servicio a partir de el tiempo de espera versus ocupación de la demanda
Fuente: Elaboración propia a partir del libro Airport Systems Planning, Design, and Management, 2003,
Richard de Neufville y Amedeo R. Odoni
13
Como se observa en la anterior gráfica los tiempos de espera de despegue dependen de la
ocupación de la capacidad de operación hora del aeropuerto, teniendo en cuenta
previamente la capacidad de este, y con esto se definen los niveles de servicio.
• Nivel F: Cuando la demanda es mayor o igual al 90% de la capacidad de operación
hora del aeropuerto. En este nivel las demoras ya están siendo significativas tanto
para usuarios como para operadores del aeropuerto, y puede afectar las
operaciones del día porque los tiempos están llegando a los 60 minutos.
• Nivel E: Cuando la demanda está entre el 71% y 80% de la capacidad de operación
hora del aeropuerto. En este nivel se pueden iniciar acciones de mitigación de
congestión, ya sea optimizando plan de vuelos o disponiendo de nueva
infraestructura.
• Nivel D: Cuando la demanda está entre el 61% y 70% de la capacidad de operación
hora del aeropuerto. En este nivel el tiempo de espera es cuando empieza aumentar
y una aeronave más que entre al sistema puede llevar inmediatamente al siguiente
nivel, en este nivel ya se deben contemplar acciones operacionales que optimicen
la eficiencia en la operación.
• Nivel C: Cuando la demanda está entre el 51% y 70% de la capacidad de operación
hora del aeropuerto. En este nivel el tiempo de espera no es significativo para los
usuarios ni para la administración del aeropuerto, se cumplen pueden cumplir los
planes de vuelo sin importar que tengan que recibir aviones de emergencia.
• Nivel B: Cuando la demanda está entre el 21% y 50% de la capacidad de operación
hora del aeropuerto. En este nivel el tiempo de espera es mínimo, se tiene que la
infraestructura del aeropuerto todavía no recibe la demanda proyectada.
• Nivel A: Cuando la demanda es igual o menor al 20% de la capacidad de operación
hora del aeropuerto. En este nivel no hay cola o tiempos de espera al llegar al área
de colas de la red de la superficie.
6 DESCRIPCIÓN DEL AEROPUERTO
El Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón está localizado en el municipio de Palmira del
departamento del Valle del Cauca en Colombia, el cual asiste a la ciudad de Santiago de
Cali. Este fue terminado, a pesar de varios inconvenientes de financiación, en el año 1.971,
que es la terminal actuan regional y nacional, y ampliado con la terminal internacional y su
plataforma, entro otras obras, como las de certificacadión, por el concesionario Aerocali S.A
en el año 2017.
14
Figura 6-1. Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón
Fuente: Aerocali S.A, 2017
El lado tierra del Aeropuerto cuenta con dos terminales, uno que atiende vuelos regionales
y nacionales y otro que atiene vuelos internacionales. Cabe anotar que el Aeropuerto tiene
también un área de bomberos, área de carga, de movimiento de helicopteros y hangares
privados.
El aeropuerto presta servicios de vuelos comerciales regionales, nacionales e
internacionales, terminal de carga y prácticas de escuelas de aviación. Actalmente operan
12 aerolíneas comerciales, las cuales pagan a Aerocali S.A el derecho de operar en el
aeropuerto.
Para aplicar la metodología antes descrita se escogió el Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón
de la ciudad de Palmira, pues este fue ampliado tanto en el lado tierra como en el lado aire,
y además realizó obras específicas para certificarse ante la OACI, las cuales consistieron
en ampliación de ancho de pista, calles de rodaje y plataforma y mejoras de la señalización.
6.1 OFERTA
La infraestructura del lado aire del aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón está dispuesta para
atender vuelos comerciales regionales, nacionales e internacionales y aviones de carga,
además de prestar servicio a escuelas de aviación. A continuación en la figura se muestra
el lado aire del Aeropuerto y en los capítulos siguiente se describe la oferta del lado aire y
sus componentes:
15
Figura 6-2. Lado aire Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón
Fuente: AIP Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón, 2018
6.1.1 Plataforma
Como se mencionó anteriormente el Aeropuerto tiene dos terminales, nacional e
internacional. El terminal nacional está compuesto por dos hexágonos, nacional y regional,
que tienen 11 puestos de embarque y desembarque de pasajeros y 3 posiciones de
descongestión y el terminal internacional tiene 14 puestos de embarque y desembarque de
pasajeros como se muestra a continuación en la figura:
16
Figura 6-3. Plataforma regional y nacional
Fuente: Fuente: AIP Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón, 2018
17
Figura 6-4. Plataforma internacional
Fuente: AIP Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón, 2018
En total la plataforma del Aeropuerto tiene cinco zonas de plataforma con 25 posiciones de
estacionamiento para operaciones de pasajeros y carga y 14 puentes de abordaje10. A
continuación en la tabla se muestra su distribución:
Tabla 6-1. Puestos plataforma
Plataforma Puesto Aeronave Asientos
Internacional
C13 B777-200 316
C14 B757-200 170
D15 A330-200 388
D16 A321 194
D17 A321 194
D18 A330-200 388
D19 A340-600 326
D20 A321 194
10 Aerocali s.a, 2014, Operación esporádica de aeronaves clave F A380, B747-800 en el Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragon como aeropuerto alterno
18
Plataforma Puesto Aeronave Asientos
Nacional
B5 A321 30
B6 A321 150
B7 A321 150
B8 A320 252
B9 A320 194
B10 A320 194
B11 BE19 19
C12 A320 150
C13 B777-200 316
C14 B757-200 170
D15 A330-200 388
D16 A321 194
Regional
A1 ATR 72 68
A2 ATR 72 68
A3 ATR 72 68
A4 A320 150
Descongestión R1 A321 194
R2 A321 194
R3 A321 194
Fuente: Informe IIIb del Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón, Aerocali S.A, 2017
6.1.2 Calles de rodaje y taxeo
La plataforma y pista del aeropuerto están conectados por una calle de rodaje y 10 calles
de taxeo. Las calles de taxeo que conectan la pista con la calle de rodaje son: en las
cabeceras Alfa y en el intermedio Bravo, Charlie, Delta, Echo y las que conectan las calles
de rodaje con la plataforma son: G y K con los puestos nacionales e internacionales, P con
los puestos regionales y nacionales y por último R que conecta con los puestos de carga.
A continuación en la figura se muestra la calle de rodaje y las calles de taxeo, estas son
calles de rodaje que se une a una pista en un ángulo agudo y está proyectada de modo que
permita a los aviones que aterrizan virar a velocidades mayores que las que se logran en
otras calles de rodaje de salida y logrando así que la pista esté ocupada el mínimo tiempo
posible11.
Figura 6-5. Calle de rodaje A y calles de taxeo A1, A2, B, C, D, E y A3
Fuente: AIP Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón, 2018
11 Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, Oficina de Transporte Aéreo - Grupo de Normas Aeronáuticas, 2019, Cap 14 Aeródromos, Aeropuertos y Helipuertos, Reglamentos Aeronáuticos de Colombia RAC
19
6.1.3 Pista
La pista del Aeropuerto tiene una longitud de largo de 3.000 metros y de ancho 45 metros.
Está compuesta por dos cabeceras de 150 x 100 metros dimensiones, la cabecera 20
ubicada por el norte y la cabecera 02 por el sur. A continuación en la figura se muestra la
pista con la calle de rodaje paralela y las calles de taxeo.
Figura 6-6. Pista y calles de rodadaje.
Fuente: AIP Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón, 2018
20
6.2 DEMANDA
En este capítulo se presenta la demanda de aeronaves, más no la de pasajeros, pues el
área de estudio es el lado aire del Aeropuerto.
A continuación en la tabla se presenta la demanda anual de aeronaves de los últimos 4
años.
Tabla 6-2. Operaciones anuales – 2015 – 2018
Año Internacional %Porcentaje Nacional %Porcentaje Total general
2015 7.577 14% 45.197 86% 52.774
2016 7.642 14% 46.912 86% 54.554
2017 7.526 15% 41.947 85% 49.473
2018 7.625 16% 40.774 84% 48.399
Fuente: Elaboración propia a partir de Bases de datos tráfico equipo 2015 – 2018, Aerocivil, 2019
Gráfica 6-1. Tráfico anual – 2015 – 2018
Fuente: Elaboración propia a partir de Bases de datos tráfico equipo 2015 – 2018, Aerocivil, 2019
El promedio anual de operaciones que tuvo el Aeropuerto en los últimos 4 años es de
205.200 y de la anterior gráfica se puede observar que en los útimos años el tráfico aereo
en el AABA ha disminuido y que la mayoría de operaciones en el Aeropuerto son
nacionales.
21
A continuación en la tabla se muestra el tipo de aeronaves según su clasificación en el RAC
1412, que recibió el Aeropuerto en el 2018. Cabe anotar que la Clave de referencia es un
número y letra que determina la UAEAC para el aeródromo para fines de planificación del
de acuerdo con las características de los aviones para los que se destine el mismo. El
número de la clave corresponde al valor más elevado de las longitudes de campo de
referencia de los aviones para los que se destine la pista y la letra corresponde a la
envergadura más grande, o a la anchura exterior más grande entre ruedas del tren de
aterrizaje principal de la aeronave.
Tabla 6-3. Aviones por clasificación según RAC 14 - 2018
Clasificación Cantidad A 1.901
B 6.398
C 23.224
D 16
E 1.028
F 15.832
Total general 48.399
Fuente: Elaboración propia a partir de Bases de datos tráfico equipo 2015 – 2018, Aerocivil, 2019
12 Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, Oficina de Transporte Aéreo - Grupo de Normas
Aeronáuticas, 2019, Tabla 1-1. Clave de referencia de aeródromo, Cap 14 Aeródromos, Aeropuertos y Helipuertos, Reglamentos Aeronáuticos de Colombia RAC,
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Gráfica 6-2. Aviones por clasificación según RAC 14
Fuente: Elaboración propia a partir de Bases de datos tráfico equipo 2015 – 2018, Aerocivil, 2019
En los últimos 4 años el tipo de avión que más se ha llegado al Aeropuerto es de
clasificación C, los cuales tienen una envergadura desde 24 metros hasta 36 metros.
Seguido de los aviones B, los cuales tienen una envergadura desde 15 metros hasta 24
metros.
En la siguiente tabla se presenta el volumen de aeronaves por mes en los últimos cuatro
años, donde cada celda tiene un color, siendo el color rojo la mayor cantidad de aeronaves
en el años y verde la menor cantidad.
Tabla 6-4. Volúmen de operaciones por mes Año/mes enero febrero marzo abril mayo junio julio agosto septiembre octubre noviembre diciembre Total
general 2015 4.348 3.859 4.278 4.180 4.399 4.293 4.614 4.503 4.490 4.607 4.440 4.763 52.774
2016 4.581 4.268 4.533 4.396 4.615 4.796 4.700 4.669 4.378 4.433 4.255 4.930 54.554
2017 4.607 4.212 4.529 4.295 4.345 4.343 4.452 4.554 3.600 3.125 3.401 4.010 49.473
2018 3.855 3.271 3.696 3.777 3.932 3.852 4.299 4.125 4.139 4.433 4.238 4.782 48.399
Fuente: Elaboración propia a partir de Bases de datos tráfico equipo 2015 – 2018, Aerocivil, 2019
De la Tabla 6-4 se evidencia que julio y diciembre, son los meses que tienden a presentar
mayor demanda.
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Las proyecciones de demanda estimadas en al Plan Maestro del Aeropuerto 2011 – 2030,
muestran mayor número de operaciones a los reportados, como se muestra en la Tabla
6-5, que se obtiene de la suma del tráfico comercial y de Otra Clase de Tráfico (OCT)13.
Tabla 6-5. Estimación de la demanda esperada total de aeronaves – Plan Maestro 2011 - 2030
Fuente: Plan maestro del Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón 2011 – 2030, 2011, Aerocali S.A
7 APLICACIÓN METODOLOGÍA
Uno de los objetivos de esta investigación es aplicar la metodología propuesta para evaluar
los niveles de servicio del lado aire del Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón, para cumplir
dicho objetivo se tuvo la colaboración del Concesionario Aerocali S.A en cuanto a
información y protocolos de las operaciones.
7.1 APLICACIÓN DIAGRAMA FUNDAMENTAL ABBA
Como se mencionó en la metodología antes descrita, se toma como base la metodología
del documento de L. Yang de 2017, para realizar el diagrama fundamental de el área donde
esperan los aviones para despegar.
Se inicia realizando la red de superficie del Aeropuerto y definiendo los movimientos
posibles en las intersecciones, para esto se revisó el documento AIP 2018 del ABBA, donde
indica que para despegues los aviones entran por la calle de aproximación de plataforma L
13 Plan maestro del Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón 2011 – 2030, 2011, Aerocali S.A
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a la calle de rodaje paralela a la pista y esperan en la calle de taxeo Alpha 1 para despegar
por la cabecera 02, como se muestra en Figura 7-1
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Figura 7-1. Red de pistas, calles de rodaje y plataforma
Fuente: AIP Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón, 2018
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Una vez se tiene el área de cola se procede a realiza los diagramas fundamentales de flujo versus densidad y velocidad versus densidad, como se muestra en las siguientes gráficas, para así determinar la capacidad de esta área en un momento determinado, teniendo en cuenta que en el lado aire del Aeropuerto la velocidad máxima de carreteo es de 37 km/h.
Gráfica 7-1. Flujo vs. densidad
Fuente: Elaboración propia
De la anterior gráfica se observa que la capacidad, en un tiempo determinado, en el área de cola es de 6. Se debe tener en cuenta que en el momento que más de 6 aviones necesiten despegar, la fila se continúa en los puestos de parqueo.
Gráfica 7-2. Velocidad vs. densidad
Fuente: Elaboración propia
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Teniendo en cuenta la longitud promedio de las aeronaves que aterrizan en el Aeropuerto y la separación mínima que debe existir entre estas, de acuerdo con el reglamento de la OACI debido al vórtice de las aeronaves, la densidad máxima es de 8 aeronaves por kilometro lineal.
7.2 APLICACIÓN TEORÍA DE COLAS ABBA
Una vez se conoce la capacidad de área de espera de los aviones, se aplica la teoría de colas para estimar el tiempo de espera de los aviones que desean despegar, en la situación actual, escenario del Plan Maestro 2011 – 2030, y la condición de porcentaje de aterrizajes y despegues de las operaciones totales.
Para realizar estas simulaciones se utilizó la herramienta Flexsim, cuya función es simular sistemas de colas, donde se estima el número de clientes del sistema (aeronaves) y el tiempo de espera de estos para se atendidos. Los parámetros de entrada que se ingresaron fueron:
• Los aterrizajes tienen prioridad • La ocupación de pista de las aeronaves que aterrizan es de 60 segundos y de
despegue 90 segundos14 • La capacidad es de 60 operaciones/hora15
7.2.1 Simulación situación actual
Para la aplicación de la teoría de colas de la situación actual, se tuvo como insumo el Plan de vuelo del Aeropuerto (Manhattan) del día 24 de diciembre de 2018, dado que fue el día más congestionado del año según lo reportado por Aerocali S.A. Durante esta fecha se atendieron 154 vuelos, 77 de llegada y 77 de salida, y la hora más crítica fue de 11:00 – 12: 00 con 15 operaciones/hora, 7 aterrizajes y 8 despegues, sin embargo, el 12 de julio de 2017 se presentó una hora con mayor número de operaciones, 11 llegadas y 16 salidas, para un total de 27 operaciones/hora. A continuación, en la gráfica se muestra el tiempo de espera de las aeronaves según las operaciones actuales.
14 Observaciones en campo 15 Aerocali S.A, 2017, Informe IIIb del Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón
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Gráfica 7-3. Tiempo de espera vs. Ocupación - situación actual
Fuente: Elaboración propia a partir del plan de vuelo Manhattan del 12 de julio de 2017
De la anterior gráfica se puede observar que el tiempo de espera de las aeronaves en la cola para despegar no es significativo ni para los usuarios ni para la administración del aeropuerto.
7.2.2 Simulación proyección Plan Maestro 2011 – 2030
En el Plan Maestro de 2011 – 2030, la proyección de aeronaves hora de diseño (AHD) se definen como el número de aeronaves de tráfico comercial en la hora punta de tráfico comercial y es el parámetro base con la que se determinó las necesidades de la plataforma comercial. Para estimar los AHD el Concesionario realizó una extrapolación temporal lineal. Los valores obtenidos se han corregido con la desviación existente entre el valor real de 2010 y el valor estimado de 2010. A continuación en la tabla se presenta la proyección realizada.
Tabla 7-1. Proyección de aterrizajes y despegues -Plan Maestro 2011 – 2030
Año Aterrizajes AHD Despegues AHD Total AHD
2005 13 24 37 2006 14 26 40 2007 16 27 43 2008 16 27 43 2009 14 28 42 2010 15 27 42
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2015 18 33 51 2020 21 37 58 2025 22 39 61 2030 23 41 64
Fuente: Plan maestro del Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón 2011 – 2030, 2011, Aerocali S.A
De la anterior tabla se puede observar que con las condiciones actuales de operación (60 op/hora), para el año 2020 ya el Aeropuerto se va a encontrar en estado de congestión, sin embargo, en el Contrato de concesión 058 – 2000, se estipula que una vez alcanzado el 80% de la capacidad de operaciones/hora el concesionario debe presentar un programa de inversiones para mejorar la eficiencia en la operación.
A partir de la proyección del Plan Maestro se realiza la simulación del tiempo de espera de las aeronaves como se muestra a continuación en la siguiente gráfica.
Gráfica 7-4. Tiempo de espera vs. Ocupación – Plan Maestro 2011 - 2030
Fuente: Elaboración propia a partir de las proyecciones de demanda del Plan Maestro 2011 – 2030
De la gráfica anterior se puede validar que una vez alcanzado el 80% de la ocupación los tiempos de espera aumentan de manera significativa. También se puede apreciar el comportamiento en S de los datos, esto se debe a que es una cola limitada por la capacidad del Aeropuerto, los tiempos de espera y cola no pueden tender a infinito, dada la condición de infraestructura.
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7.2.3 Simulación condición de porcentaje de aterrizajes y despegues
Una de las condiciones operacionales que aplica el Concesionario para evitar las demoras en plataforma y calles de rodaje, es planificar que máximo el 40% de las operaciones totales de la hora sean aterrizajes, es decir que se tengan menos aterrizajes que despegues en la hora. A partir de esta condición se realiza la simulación que se presenta en la siguiente gráfica.
Gráfica 7-5. Tiempo de espera vs. Ocupación – Condición aterrizajes y despegues
Fuente: Elaboración propia
De la anterior gráfica se puede observar que con esta condición no hay un aumento significativo inmediato pasado el 80% de la capacidad, sin embargo, al tener el 90% de la capacidad los tiempos de espera superan los 40 minutos.
7.3 NIVEL DE SERVICIO DEL ABBA
Una vez aplicada la metodología propuesta de evaluación de niveles de servicio al Aeropuerto, se obtiene que con las operaciones actuales este se encuentra en un nivel B, al operar con menos de la mitad de la capacidad operaciones/hora. Esto significa que el Aeropuerto no ha llegado a las proyecciones esperadas de demanda.
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Gráfica 7-6. Nivel de servicio lado aire ABBA
Fuente: Elaboración propia
8 IMPORTANCIA DEL INDICADOR
Dado que que las obras de certificación realizadas en el lado aire de los aeropuertos se realizan con el objetivo de mejorar los estándares de seguridad de estos, en cuanto a operaciones aéreas, se considera pertinente la implementación de este indicador como instrumento de planificación del riesgo, pues este al estar condicionado por la ocupación del lado aire, indica la posibilidad de recibir vuelos de emergencia o fuera de lo estipulado en el Plan de vuelo del día.
Por ejemplo, si se está en un nivel de servicio C, que no tiene tiempos de espera significativos, y por algún evento se cierre uno de los aeropuertos alternos al evaluado, este podría mostrar la cantidad de aviones que podría atender por emergencia o cierre de operaciones de otro aeródromo. De esta manera está haciendo una predice el riesgo de tener cola de sobrevuelos.
También a partir de este indicador se puede mejor la eficiencia en la operación optimizando los Planes de vuelos, como por ejemplo distribuir el flujo de aeronaves durante el día, de tal manera que en una hora no se llegue a un nivel de servicio E.
Para las entidades nacionales como la Agencia Nacional de Infraestructura, ANI, que son aquellas gestoras de presupuesto para nueva infraestructura o mantenimiento de esta, es de gran utilidad para priorización de obras, pues la solución a la congestión no siempre es nueva infraestructura, sino cambios en las operaciones
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Por ejemplo como lo menciona el Contrato de Concesión de Aerocali que una vez alcanzado cierto porcentaje de la capacidad de operaciones/hora el concesionario debe presentar un programa de inversiones para mejorar la eficiencia en la operación, esta mejora se podría realizar sin tener que hacer inversiones en infraestructura, solo cambios en la operación.
9 CONCLUSIONES
La metodología aquí propuesta para evaluación de niveles de servicio tiene en cuenta la normatividad nacional e internacional de la aviación civil, además de los parámetros operacionales de cada aeropuerto. Para su evaluación no es necesario toma de información primaria, solo datos históricos que reportan los Concesionaros a las entidades regulatorias, y la mayoría de estos son públicos.
Si bien los niveles de servicio son una medida cualitativa, en esta propuesta metodología se están condicionando a dos parámetros cuantitativos, tiempo y capacidad del aeropuerto, dos parámetros comunes en la operación de sistemas de transporte y de fácil medida. Este indicador es de utilidad para los Servicios de Tránsito Aéreo (ATS) encargados de la operación, sin embargo, los usuarios a partir de su experiencia pueden definir otros niveles de servicio, a partir de otros parámetros, de la misma forma las aerolíneas y pilotos.
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10 BIBLIOGRAFÍA
Aerocali S.A, 2014, Operación esporádica de aeronaves clave F A380, B747-800 en el Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragon como aeropuerto alterno
Aerocali S.A , 2011, Plan maestro del Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón 2011 – 2030
Aerocali S.A, 2017, Informe IIIb del Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón
AIP Colombia, 2018, AD2 – SKLC 2 Aeropuerto Alfonso Bonilla Aragón
Jiang, Y., Liao, Z., Zhang, H., 2013. A collaborative optimization model for ground taxi based on aircraft priority. Math. Probl. Eng. 2013
L. Yang et al., 2017, Fundamental diagrams of airport surface traffic: Models and applications, Transportation Research Part B (2017)
National Research Council, 2000, Highway Capacity Manual, Transportation Research Board, Sexta edición, U.S.A
Notes prepared by A. Gosavi, Department of Engineering Management and Systems Engineering, Missouri S & T
Rafael Cal y Mayor R. y James Cárdenas G., 2007, Ingeniería de Tránsito: Fundamentos y aplicaciones, Alfaomega, Octava edición, Ciudad de México
Richard de Neufville y Amedeo R. Odoni, Mc Graw Hill, 2003, Airport Systems Planning, Design, and Management, Mc Graw Hill, Segunda edición, New York
Stewart, William J. 2009, Probability, Markov chains, queues, and simulation: the mathematical basis of performance modeling. Princeton University Press
Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, Oficina de Transporte Aéreo - Grupo de Normas Aeronáuticas, 2019, Cap 14 Aeródromos, Aeropuertos y Helipuertos, Reglamentos Aeronáuticos de Colombia RAC
