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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNADEscuela de Ciencias Básicas, Tecnología e IngenieríaMomento 3 INFORME FINAL

Modelo de la problemática de los sistemas de transporte masivo SITM, un caso particular Metrolinea (Bucaramanga)

Consolidado Final

Presentado por:

Gustavo Adolfo Marún Suárez cc: 13.541.402 Andrés Enrique González cc: 1.102.358.134

Diego Fernando Uribe cc: 91.527.448Yasmeth Liliana Barbosa cc: 63.562.351

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Tutor: Ing. Iván Arturo López

Grupo: 301126_13

Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNADEscuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería

Cead: BucaramangaFecha: Agosto 1 de 2015

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INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN

Con este estudio se pretende dar a conocer las condiciones reales de los sistemas de transporte masivo en el país y en un caso particular la del SITM de metrolinea en la ciudad de Bucaramanga luego de su implementación para poder analizar a fondo si realmente hasta el momento ha sido una solución al problema de movilidad de la ciudad o por el contrario lo que ha traído es más congestión y traumatismo a la ciudadanía en general, generando caos y desorden en una ciudad intermedia que si miramos de fondo no era necesario la implementación de un sistema de transporte masivo SITM.

El principal objetivo de este trabajo tiene como fin hacer un análisis de la operación del metrolinea en la ciudad de Bucaramanga, identificando los problemas que se presentan en su operación diaria para poder cambiar esta realidad desde la ingeniería de sistemas mediante la presentación de una propuesta aplicando dinámica de sistemas y los conceptos de teoría general de sistemas a un sistema dinámico como lo es el SITM, basados en estudio preliminares como estados del arte de la contraloría general de la nación y otros…

http://www.contraloriagen.gov.co/documents/10136/15848373/Estudio+Sistemas+Integrados+de+Transporte+Masivo.pdf/41e89707-5f24-40e0-af84-ad21778ecb08

El crecimiento urbano y la infraestructura de movilidad en Bucaramanga no han presentado una adecuada coordinación, siendo una de las causas importantes que ha determinado la desarticulación funcional del territorio.

El problema abordado responderá a la profundización de las condiciones actuales, sobre la cual se busca definir y desarrollar una propuesta de solución integral desde la planeación, dentro del marco de la investigación documentada, a la problemática de los desequilibrios territoriales entre Bucaramanga y la región, para hacer más funcional el territorio, más competitivo y más sostenible.

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DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN PROBLEMA

El crecimiento urbano y el déficit de infraestructura de movilidad en Bucaramanga y el área metropolitana no han presentado una adecuada coordinación, siendo una de las causas importantes que ha determinado la funcionalidad de la ciudad

Desde mediados del siglo XIX, a partir de la revolución industrial, el desplazamiento de la gente del campo o zonas rurales a las grandes urbes debido al cambio en los sistemas de producción ha hecho que aumente de forma considerable.

Entre los años 2005 y 2009 la población del área metropolitana de Bucaramanga al igual que ocurre en todo el territorio nacional, ha crecido de manera continuada. Como puede observarse en la tabla 1, la población del área metropolitana de Bucaramanga en 2005 ascendió a 1.024.350 habitantes, lo que supone que en los 4 años considerados la población del área metropolitana de Bucaramanga ha aumentado en casi 40.872 habitantes, hasta alcanzar en 2009, 1.065.222 habitantes.

Municipios

POBLACION TOTAL

2005 2006 2007 2008 2009 2015

Bucaramanga

516.512 518.351 520.080 521.669 523.040 527.913

Floridablanca

254.683 256.281 257.631 258.882 260.042 265 452

Girón 135.791 139.935 144.089 148.319 152.608 180.305

Piedecuesta

117.364 120.364 123.371 126.439 129.532 149.219

AMB 1.024.350

1.034.931

1.045.171

1.055.309

1.065.222

1.122.889

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Datos tomados del documento demografía 2008 Imebu http://www.imebu.gov.co/web/documentos/observatorio/demografia/Demografia.pdf y Wikipedia

Por este incremento de población se hace necesario la creación de un sistema de transporte masivo cual satisfaga las necesidades de movilidad de la población y de esta forma generando competitividad y productividad a la ciudad y la región.

Sin embargo la mala planeación de la implementación de los SITM, como el caso de Metrolinea de Bucaramanga en lugar de mitigar el problema de transporte en esta ciudad hace que se incremente y genere caos y traumatismo en el tema de desplazamiento sobre todo en horas pico cuando el tráfico de personas alcanza su mayor punto.

Paralelo al problema de SITM, por falta de buses alimentadores que son los encargados abastecer el sistema, la población convulsionada opta por solucionar el problema de movilidad adquiriendo sistemas de transporte alternos como motociclistas que ya alcanzo un número de matrículas muy representativo.

Mientras que el porcentaje nacional es de una motocicleta por cada seis habitantes, en Bucaramanga por cada habitante hay 2,5 motos.

Una ciudad con 500 mil habitantes, 200 mil motocicletas se movilizan a diario. “Estas cifras superan las estadísticas de las demás ciudades del país”.

De acuerdo con el Observatorio del Área Metropolitana de Bucaramanga, AMB, en Floridablanca, Piedecuesta, Girón y la capital santandereana hay matriculados 617 mil vehículos y 290 mil motocicletas; es decir que, en promedio, por cada dos habitantes hay registrado un carro y una moto por cada cuatro habitantes.

Es de destacar que el 57% de las motos están matriculadas en el municipio de Girón, es decir, un total de 166.048 motocicletas.

Por otro lado, las estadísticas señalan que cada día cerca de 187 mil personas utilizan las 51 rutas de transporte público colectivo autorizadas para el área metropolitana.

Se estima que durante los meses de mayo a noviembre del año pasado, estas empresas de transporte colectivo movilizaron a cerca de 34 millones de pasajeros.

Las cifras del Observatorio del Área Metropolitana de Bucaramanga indican además que en el caso de Metrolínea se ha presentado un aumento en el número de pasajeros, pues pasó de movilizar a cerca de 18 millones de pasajeros en 2011, a transportar más de 25 millones entre enero y octubre de 2013. http://www.amb.gov.co/observatorio2/

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http://www.imebu.gov.co/web/documentos/observatorio/demografia/Demografia.pdf



Además La falta de puntos autorizados para recargar la tarjeta de Metrolínea ha sido aprovechada por algunos comerciantes del área, que ofrecen pasajes por $2.000 y hasta $2.200, sin que por el momento haya algún control por parte del Ente Gestor o de las autoridades.

Datos tomados del periódico local vanguardia, y el DANE http://www.vanguardia.com/santander/bucaramanga/227530-bucaramanga-es-la-ciudad-en-colombia-que-mas-tiene-motocicletas

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA. A raíz de la percepción de la mayoría de los colombianos sobre los servicios que prestan los sistemas masivos de transporte en sus respectivas ciudades no es la mejor. Así lo revelan los más recientes datos comparativos de la Red Cómo Vamos, que da a conocer, por ejemplo, que el nivel de insatisfacción nacional en cuanto a estos modelos de transporte es del 71%, descontento que ha crecido en un 18% en relación con el año anterior. La movilidad es un tema central que a todos nos interesa, así como en el país, uno de los principales problemas logísticos durante años ha sido el transporte, debido a la falta de infraestructura y de variedad de medios, en el AMB optimizar los desplazamientos influirá en la calidad de vida de sus habitantes, en la experiencia de los turistas y en la rapidez de los procesos dentro de las empresas, lo que está directamente relacionado con la productividad.

Para definir conceptual mente el problema, plasmar los objetivos y las variables en las que se basa este modelo dinámico, las cuales pueden ser complejas aplicándolas al modelo como tal, se puede trabajar en base a la siguiente pregunta:

¿Cómo se puede optimizar el SITM Metro-línea para hacerlo competitivo frente a la piratería y el transporte informal?

OBJETIVOS DEL PROYECTO.

General:

Optimizar el funcionamiento del SITM en la ciudad de Bucaramanga, partiendo del problema planteado específicamente.

Específicos:

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A través de diagramas de influencias y estudios estadísticos concretos, brindar solución al problema específico presentado.

Gracias a las variables escogidas, dar a conocer diagramas de Forrester y simulación que nos permitan mejorar el SITM en Bucaramanga.

Plantear una mejora en el servicio SITM aplicable a las variables escogidas y al desarrollo integral del sistema (Metro-línea).

DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA DE LA DINÁMICA DE SISTEMAS.

Metodología:

Basados en las propuestas propias de la dinámica de sistemas de los autores Forrester, 1961, 1994; Randers, 1980; Aracil, 1986; Forrester, 1994 y Coyle, 1996, podemos definir y describir cada una de las fases del proyecto propuesto como sistema dinámico empresarial a analizar y resolver un problema identificado como la frecuencia de buses para ofrecer a la ciudadanía un servicio de calidad en tiempos de espera y recorrido hasta el destino final de cada uno de los pasajeros

FASE I: (Conceptualización del sistema SITM)

Tiene presente la formulación de una hipótesis dinámica de la operación del sistema, definiendo toda la estructura de realimentación mediante el uso de diagramas causales y de flujo los cuales nos pueden mostrar la existencia de bucles de realimentación o cadenas cerradas de relaciones, especificando el

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comportamiento temporal aislado que se espera del sistema estudiado. Los diagramas causales o de influencias elaborados, deberán permitir plantear conclusiones respecto a las consecuencias generadas sobre el comportamiento temporal del sistema analizado y sobre las relaciones entre los elementos que lo componen, con el fin de entender los bucles de realimentación para prever el comportamiento resultante a partir de la representación del sistema en el modelo construido.

FASE II: (Formulación del sistema SITM)En esta fase se desarrolla la creación del modelo formal para su posterior simulación y así poder comprobar la hipótesis planteada y elegida para la construcción del modelo en la fase 1 de conceptualización del sistema SITM, con el objetivo de poder analizar el comportamiento de las variables incluidas en los diagramas causales En la fase de formulación se define la construcción del diagrama de flujo a partir de los modelos cuantitativos construidos, estableciendo cuales de las variables identificadas en el diagrama causal se convertirán en variables de nivel y flujo para el establecimiento de los flujos de entrada y salida.

FASE III: (Simulación del sistema SITM)

Una vez desarrolladas las fases de Conceptualización cualitativa y de Formulación del modelo cuantitativo, en la fase de Simulación se determinan escenarios de simulación compuestos por condiciones iniciales de todas las variables de nivel, los parámetros y las variables del modelo, a través de la utilización de procedimientos de integración numérica, aplicables a los problemas de valor inicial, para la generación de posibles comportamientos de las variables del modelo a la salida del mismo en el escenario de simulación evaluado.

La construcción de modelos y la misma simulación de ellos se deben desarrollar usando software especializado en Dinámica de sistemas que trabajan con entornos gráficos de construcción de modelos una vez construido el modelo debe definirse si se trata de la mejor representación de la situación o escenario a simular ya que los modelos de dinámica de sistemas recogen las relaciones causales que describen el comportamiento de los sistemas lo cual no es una validación amplia y suficiente que genere un comportamiento cercano a la realidad y por lo cual se hace necesario evaluar el modelo internamente y así explique como es generado y muestre las formas correctas de modificarlo de tal forma que genere la simulación más cercana a la realidad.

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

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Fases junio Julio Agosto

Conceptualización del sistema SITM

Jun15- Jun 22

Formulación del sistema SITM Jun 23- Jul 16

Simulación del sistema SITM Jul 21- Ago 2

IDENTIFICACIÓN DE LAS VARIABLES.

Variable Descripción Comportamiento Unidades

Pasajeros Cantidad de pasajeros que hay en una estación

Se comporta con una acumulación pues se incrementa a medida que se demora en pasar la ruta del bus

Pasajeros/hora

Buses Cantidad de buses que hay para cubrir una ruta.

Se comporta como una variación ya que provoca el incremento del tiempo.

buses

Estaciones Cantidad de estaciones que hay en el sistema.

Se comporta como una variación ya que provoca disminución en el número de pasajeros y aumento en el tiempo entre la estación inicial y final del sistema.

Estaciones

DESCRIPCIÓN DEL DIAGRAMA.

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R1. Entre mayor sea la FRECUENCIA (Mayor número de buses), menores serán los pasajeros en las estaciones que esperan el bus.

R2. Entre menor sea el número de pasajeros mayor es el número de estaciones y mayor será el tiempo del trayecto entre la primera estación (temprana) y la última estación (Quebradaseca). Las Rutas analizadas son las siguientes:

Ruta bus articulado T3.

Estación Temprana de Piedecuesta, La españolita, Campo alegre, Palmichal, Mensuli, La estancia, Lagos, Cañaveral, Payador, Provenza, Diamante, La isla, La rosita, Chorreras, San mateo y Quebradaseca.

Ruta alimentador P7.

Va desde la estación Temprana de Piedecuesta, hasta la estación de lagos, pasando por las estaciones alternas, situadas a la derecha de la vía principal por la que circula el dicho vehículo.

R3. Entre menor tiempo de entrada y salida de pasajeros, y tiempo en abrir y cerrar las puertas y el tiempo en el que el vehículo se tarda en dar los retornos. Menor será el trayecto entre estaciones. Adicional a esto se hizo un análisis a la estación Payador, se contó el número de buses que llegan y de pasajeros que se suben y se bajan durante una hora, se realizó una encuesta origen – destino a los usuarios de Metrolinea, todo esto tomado en una hora valle y otra en hora pico, para obtener mejores resultados a la hora de la simulación.

CLASICACIÓN DE VARIABLES

Variable Descripción Tipo de variable

Unidades

Frecuencia Cantidad de tiempo que se toma un alimentador en llegar a la estación

Flujo Segundos

Buses Cantidad de buses que llega a las estaciones en una determinada unidad de tiempo

flujo Buses/hora

Pasajeros Cantidad de pasajeros que llegan a las estaciones en una determinada unidad de tiempo

flujo Pasajeros/hora

Estaciones Cantidad de estaciones existentes constant Estaciones

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en el sistema. e

Tiempo Tiempo promedio gastado entre estaciones

Auxiliar Segundos

Movilidad

Tramos de vía libre para el desplazamiento de los buses en el sistema

Nivel Km/hora

Velocidad

Rapidez con la que se desplaza el bus en los tramos hechos para uso exclusivo de los articulados

Auxiliar Km/hora

DIAGRAMA DE FORRESTER

Flujo-Nivel

El diagrama de flujo-nivel, para el funcionamiento del sistema de transporte masivo está conformado por seis sectores o variables, mencionados a continuación:

- Buses (El cual está enmarcado en la cantidad del parque automotor con los que cuenta el Sistema cálculos de la ruta del bus articulado T3 y el alimentador P7)

- Frecuencia ( Esta variable varia con relación al número de buses y conductores con lo que cuenta el sistema actualmente)

- Pasajeros ( La variación de esta depende de la hora en la que se desplazan los pasajeros, ya sea hora pico u hora valle)

- Estaciones ( Las estaciones es una constante que no varía en la operación del sistema ya terminado)

- Tiempo (Esta variable de nivel va cambiando con relación a la frecuencia de los buses)

- Movilidad (Se ve afectada por la variables de frecuencia y tiempo.PROBLEMA

- Metrolinea S.A. es la empresa de transporte masivo de la ciudad de Bucaramanga que posee la gobernabilidad sobre el sistema de transporte. Desde hace 6 años la implementación del sistema produjo la eliminación selectiva de rutas de transporte público privado, lo que hace que Metrolinea sea prácticamente la única opción de transporte; esta creciente demanda hace que la infraestructura del sistema se encuentre limitada, la capacidad de vehículos sea deficiente y en consecuencia de esto se incremente los niveles de insatisfacción de los usuarios.

DIAGNOSTICO - Bus articulado T3

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- Uno de los problemas principales a solucionar es el tiempo de demoras entre cada estación, para entender esto mejor se mostrara a continuación gráficamente los tiempos de demoras en segundos, en horas pico y valle, del recorrido del bus articulado T3, dicho recorrido va desde la estación temprana de Piedecuesta hasta Quebrada seca, donde toma el retorno y se devuelve hasta su punto de partida, cumpliendo su ciclo.

- Algunas de las irregularidades en los tiempos se deben a demoras por trancones específicamente en la hora valle de la estación Campo alegre hasta Mensuli en sentido sur-norte.

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FORMULACIÓN

- ¿Cómo optimizar la funcionalidad del Sistema de Metrolinea S.A. en la ciudad de Bucaramanga y su área metropolitana a partir del modelamiento y la simulación?

PARÁMETROS DEL MODELO

- Conceptualizado el modelo se han identificado variables entre las cuales se producen influencias sobre las demoras que se generan en el sistema de Metrolinea.

- Para la realización del proyecto se tuvo que llevar a cabo una investigación de cada una de las variables influenciables como lo son: el tiempo entre estaciones, el tiempo desde que entrar el vehículo a la estación hasta que se detiene, llamado tiempo muerto, el tiempo de entrada y salida de pasajeros, el tiempo en abrir y cerrar las puertas y el tiempo en el que el vehículo se tarda en dar los retornos. Adicional a esto en nuestra estación correspondiente, Payador, se contó el número de buses que llegan y de pasajeros que se suben y se bajan durante una hora, se realizó una encuesta origen – destino a los usuarios de Metrolinea, todo esto tomado en una hora valle y otra en hora pico, para obtener mejores resultados a la hora de la simulación.

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VALIDACION

- El paso a seguir después de hacer un análisis profundo de los resultados que se obtuvieron con la investigación es realizar dicha simulación en el programa, y finalmente plantear las sugerencias que conseguirán mejorar el sistema de transporte, Metrolinea de la ciudad de Bucaramanga y su área metropolitana.

DATOS

Todos los tiempos obtenidos fueron en segundos, así que los tiempos introducidos también.

DIAGRAMA DE FORRESTER

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ECUACIONES DEL MODELO

Variable Ecuación Unidades

Tiempo = BUSES+FRECUENCIA+MOVILIDAD-PASAJEROS

Segundos

Frecuencia = BUSES+CONDUCTORES-TIEMPO Segundos

Buses = FRECUENCIA-TIEMPO Buses/hora

Pasajeros = ESTACIONES+BUSES-PASAJEROS Pasajeros/hora

Estaciones = BUSES+PASAJEROS Estaciones

Movilidad = TIEMPO+FRECUENCIA-PASAJEROS-BUSES

Km/hora

Velocidad = BUSES+MOVILIDAD-PASAJEROS Km/hora

EXPERIMENTACIÓN SIMULADA.

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SIMULACION EN ARENA

DATOS

Todos los tiempos obtenidos fueron en segundos, así que los tiempos introducidos también, por eso la rapidez al correr el programa.

TIEMPOS DE ESPERA (SEGUNDOS)

Teniendo en cuenta que el tiempo es una variable continua y que se tomaron dichos tiempo en horas específicas “pico” y “valle” para una mejor simulación, estaríamos hablando de una simulación discreta con relación a la variable tiempo y su fluctuación de la variable pasajeros por estación/hora ya sea pico o valle, para analizar el comportamiento de cada una de las estaciones pero en especial la estación payador.

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TIEMPOS DEL BUS ENTRE CADA ESTACION (SEGUNDOS)

Sin embargo en el análisis del tiempo que gasta el bus entre cada estación estaríamos realizando una simulación continua debido a que se están monitoreando cada una de las estaciones en su recorrido completo del sistema de sur a norte y de norte a sur.

VISTA SIMULACION FINAL

De todas formas en la simulación general del sistema SITM, lo que se busca es poder recolectar información y datos estadísticos para poder describir el comportamiento de los sistemas simulados y en el caso particular la mejora del servicio al cliente final llamado pasajero.

En el análisis del sistema de transporte masivo mediante la modelación y la simulación del mismo no pudimos dar cuenta que si en una hora valle la frecuencia de buses es menor (Mayor tiempo de espera de los pasajeros en teoría) ya que en esta horas valle la cantidad de pasajeros en al estaciones también es menor, seria inversamente proporcional al tiempo de llegada del bus a la estación.

Sin embargo esto no ocurre igual en una hora pico, ya que en estas horas las estaciones están más concurridas con pasajeros, haciendo que el tiempo de

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espera de los pasajeros si sea realmente mayor por la cantidad de pasajeros que hay en espera lo cual sería directamente proporcional a la llegada de los buses (a más tiempo – más pasajeros en espera)

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EXPERIMENTACIÓN SIMULADA.

SIMULACION EN VENSIM

En la gráfica podemos ver que la variable estaciones que se trata de una variable de nivel es directamente proporcional al número de pasajeros que se moviliza año a año que va aumentando a mayor estaciones mayor cobertura de pasajeros.

En la siguiente grafica podemos ver como al modificar cada una de las variables de flujo y auxiliares afecta directamente a la variable movilidad, recordemos que la simulación no es un método de optimización de procesos por que como su nombre lo dice es solo una simulación de la realidad que nos acerca a lo que puede llegar a suceder con respecto de las variaciones presentada en cada una de la variables que intervienen en un sistema dinámico.

A menor velocidad menor movilidad directamente proporcional la variable.

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CONCLUSIONES

Se aprendió a utilizar el programa Arena para simular el sistema de transporte masivo en Bucaramanga.

Se identificaron los cambios producidos en cada una de las variables de las ecuaciones diferenciales que intervienen en la simulación del sistema en vensim.

Debido al buen manejo de la herramienta de simulación Arena se pudo dar solución a los problemas del sistema de transporte Metrolinea.

Para lograr reducir los tiempos es necesario incentivar una cultura ciudadana donde se haga énfasis en la eficacia del servicio del metrolinea

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BIBLIOGRAFÍA.

- Unidad 1. Conceptualización sobre sistemas y modelos. La teoría general de sistemas material bibliográfico curso dinámica de sistemas UNAD Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería (Intersemestral C 2015)

- Unidad 1. Conceptualización sobre sistemas y modelos. Diagrama de influencias material bibliográfico curso dinámica de sistemas UNAD Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería (Intersemestral C 2015)

- Unidad 2 modelado en dinámica de sistemas material bibliográfico curso dinámica de sistemas UNAD Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería (Intersemestral C 2015)

- Aracil, J. (1987) Dinámica de Sistemas, Alianza Universidad, núm. 58. Madrid, tercera edición.

- Von Bertalanffy, Ludwig (2001).Teoría general de los sistemas fundamentos, desarrollo, aplicaciones. México: Fondo de Cultura Económica.

- http://uva.anahuac.mx/content/catalogo/diplanes/modulos/mod2/ simulacion.htm

- http://es.slideshare.net/jasoncontinental/dinamica-desistemas

- http://www.imebu.gov.co/web/documentos/observatorio/demografia/ Demografia.pdf

- http://www.contraloriagen.gov.co/documents/10136/15848373/ Estudio+Sistemas+Integrados+de+Transporte+Masivo.pdf/41e89707-5f24-40e0-af84-ad21778ecb08

- http://proyecto-de-grado-grupo-201014-62.blogspot.com/ 2014_09_01_archive.html

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http://proyecto-de-grado-grupo-201014-62.blogspot.com/2014_09_01_archive.html

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http://es.slideshare.net/jasoncontinental/dinamica-desistemas

http://uva.anahuac.mx/content/catalogo/diplanes/modulos/mod2/simulacion.htm

http://uva.anahuac.mx/content/catalogo/diplanes/modulos/mod2/simulacion.htm


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consolidado final dinamica de sistemas 4

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