Diseño de rutas de recolección de residuos sólidos aprovechables hacia estaciones de clasificación y aprovechamiento (ECA) en la ciudad de Pereira, Colombia, usando técnicas de optimización
La creciente generación de residuos sólidos a nivel mundial es una problemática que requiere una pronta solución. Es necesario empezar a tomar acciones para mitigar su impacto en el medio ambiente. Si bien en los países desarrollados ya existen políticas y acciones contundentes para atender esta pro...
- Autores:
-
Román Ramírez, Kewin David
Sinisterra Buitrago, Valentina
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad Tecnológica de Pereira
- Repositorio:
- Repositorio Institucional UTP
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.utp.edu.co:11059/14540
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/11059/14540
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- Palabra clave:
- 350 - Administración pública y ciencia militar::354 - Administración pública de la economía y el medio ambiente
Basuras y aprovechamiento de basuras
Recolección y transporte de residuos
Tratamiento de residuos
Matheurística de dos fases
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La creciente generación de residuos sólidos a nivel mundial es una problemática que requiere una pronta solución. Es necesario empezar a tomar acciones para mitigar su impacto en el medio ambiente. Si bien en los países desarrollados ya existen políticas y acciones contundentes para atender esta problemática, en los países menos desarrollados o en vía de desarrollo se evidencia un atraso considerable. En la ciudad de Pereira el manejo de los residuos no es solo un problema ambiental sino que también se está tornando en un problema de gestión, debido a que el relleno sanitario La Glorita está llegando al final de su vida útil. Los residuos sólidos generados en esta ciudad, según distintos reportes, tienen un enorme porcentaje de material aprovechable que con un correcto tratamiento sería de gran ayuda para las problemáticas mencionadas. Por todo lo anterior, en este documento se propone un modelo de optimización para las rutas de recolección de residuos sólidos aprovechables que van a algunas estaciones de clasificación y aprovechamiento en la ciudad con el fin de aumentar su cobertura. El modelo propuesto es un problema de ruteo de vehículos con múltiple depósito (MDVRP en inglés), el cual fue solucionado con un método de dos fases del tipo clusterizar primero y rutear después. |
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessOspina Toro, DanielaRomán Ramírez, Kewin DavidSinisterra Buitrago, Valentina2023-02-15T16:30:25Z2023-02-15T16:30:25Z2023https://hdl.handle.net/11059/14540Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeLa creciente generación de residuos sólidos a nivel mundial es una problemática que requiere una pronta solución. Es necesario empezar a tomar acciones para mitigar su impacto en el medio ambiente. Si bien en los países desarrollados ya existen políticas y acciones contundentes para atender esta problemática, en los países menos desarrollados o en vía de desarrollo se evidencia un atraso considerable. En la ciudad de Pereira el manejo de los residuos no es solo un problema ambiental sino que también se está tornando en un problema de gestión, debido a que el relleno sanitario La Glorita está llegando al final de su vida útil. Los residuos sólidos generados en esta ciudad, según distintos reportes, tienen un enorme porcentaje de material aprovechable que con un correcto tratamiento sería de gran ayuda para las problemáticas mencionadas. Por todo lo anterior, en este documento se propone un modelo de optimización para las rutas de recolección de residuos sólidos aprovechables que van a algunas estaciones de clasificación y aprovechamiento en la ciudad con el fin de aumentar su cobertura. El modelo propuesto es un problema de ruteo de vehículos con múltiple depósito (MDVRP en inglés), el cual fue solucionado con un método de dos fases del tipo clusterizar primero y rutear después.The growing generation of solid waste worldwide is a problem that requires a prompt solution. It’s necessary to start taking actions to mitigate its impact on the environment. Although in developed countries there are already forceful policies and actions to address this problem, in less developed or developing countries there is considerable backwardness. In the city of Pereira, waste management is not only an environmental problem, but it is also becoming a management problem, due to the fact that the La Glorita sanitary landfill is reaching the end of its useful life. The solid waste generated in this city, according to different reports, has a huge percentage of usable material that, with proper treatment, would be of great help for the aforementioned problems. Due to all of the above, this document proposes an optimization model for the reusable solid waste collection routes that go to some sorting and reuse stations in the city in order to increase their coverage. The proposed model is a multiple depot vehicle routing problem (MDVRP), which was solved with a two-phase method of clustering first and routing second.Índice general Índice de figuras IX Índice de tablas XII Nomenclatura XIII 1. Planteamiento del Problema 1 1.1. Planteamiento del Problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2. Objetivo General. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.1. Objetivos Específicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3. Justificación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4. Hipótesis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2. Marco de Referencia 5 2.1. Antecedentes de Investigación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2. Marco Teórico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.1. Residuos Sólidos (RS). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.2. Problema de Ruteo de Vehículos (VRP). . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2.3. Métodos de Solución para el VRP y sus Variantes. . . . . . . . . . 12 2.3. Marco Conceptual. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4. Marco Normativo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3. Metodología de Solución 20 3.1. Fuentes y Técnicas para la Recolección de la Información . . . . . . . . . 23 3.1.1. Fuentes Primarias de Información. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.1.2. Fuentes Secundarias de Información. . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.2. Método de solución propuesto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.2.1. Metodología para seleccionar el método de clusterización . . . . . 25 3.2.2. Fase de clusterización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Índice general VII 3.2.3. Fase de ruteo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3. Herramientas y Software utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4. Desarrollo 30 4.1. Elección del método de clusterización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.2. Recolección y preprocesamiento de la información . . . . . . . . . . . . . 31 4.2.1. Cobertura y capacidad actual de las ECAs . . . . . . . . . . . . . . 31 4.2.2. Estimación de la demanda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.2.3. Coordenadas de los puntos de recolección y de las ECAs. . . . . . . 33 4.2.4. Matriz de distancias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.2.5. Organización de la información . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.3. Solución del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.3.1. Fase de clusterización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.3.2. Fase de ruteo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.4. Análisis de los resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 5. Conclusiones y Recomendaciones 47 5.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.2. Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Bibliografía 50PregradoIngeniero(a) Industrial112 Páginasapplication/pdfspa350 - Administración pública y ciencia militar::354 - Administración pública de la economía y el medio ambienteBasuras y aprovechamiento de basurasRecolección y transporte de residuosTratamiento de residuosMatheurística de dos fasesRelleno SanitarioEstaciones de clasificaciónDiseño de rutas de recolección de residuos sólidos aprovechables hacia estaciones de clasificación y aprovechamiento (ECA) en la ciudad de Pereira, Colombia, usando técnicas de optimizaciónTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisIngeniería IndustrialFacultad de IngenieríasPereira[1] S. Kaza, L. C. Yao, P. Bhada-Tata, and F. V. Woerden, What a Waste 2.0: A Global Snapshot of Solid Waste Management to 2050. Washington, DC: World Bank, 9 2018.[2] CEPAL, “Encuesta sobre residuos domiciliarios a municipios de colombia revela oportunidades para una recuperación pospandemia basada en la economía circular,” 6 2021.[3] E. Tiempo, “Los rellenos sanitarios se agotan por no hacer reciclaje,” 5 2016.[4] CEPAL, D. N. de Planeación (DNP), and C. E. para el Reciclaje (CEMPRE), Encuesta a municipios sobre gestión de residuos sólidos domiciliarios 2019. Colombia. 2019.[5] D. Hoornweg and P. Bhada-Tata, “What a waste : A global review of solid waste management,” Urban development series, vol. 15, 3 2012.[6] G. de la Cuidad de Pereira, “Operación del relleno sanitario la glorita requiere del aporte de los ciudadanos mediante el reciclaje,” 4 2022.[7] M. A. S. Becerra and D. N. V. Castaño, “Evaluación administrativa de la gestión integral de residuos sólidos en el municipio de pereira, a partir de la planeación estratégica situacional caso de estudio : empresa de aseo de pereira s.a e.s.p,” 2016.[8] A. de Occidente S.A.S E.S.P, “Contrato de condiciones uniformes actividad de aprove chamiento,” 2 2022.[9] G. de la Ciudad de Pereira, “Concurso eco barrios llegó a su final con excelentes resultados,” 10 2021.[10] H. Kim, J. Yang, and K. D. Lee, “Reverse logistics using a multi-depot vrp approach for recycling end-of-life consumer electronic products in south korea,” International Journal of Sustainable Transportation, vol. 5, pp. 289–318, 9 2011.[11] J. A. P. Chirva and Y. X. D. Cruz, “Aplicación de técnicas de optimización para el diseño de rutas de recolección selectiva de residuos sólidos en bogotá,” 2015.[12] J. C. Jiménez and J. A. C. 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La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deopen.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de Pereirabdigital@metabiblioteca.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