Modelo ACO para la recolección de residuos por contenedores

ACO model applied to the waste collection by containers

ACO es una metaheurística inspirada en el comportamiento de las colonias de hormigas para solucionar problemas deoptimización combinatoria, por medio de la utilización de agentes computacionales simples que trabajan de maneracooperativa y se comunican mediante rastros de feromona artificiales. En este trabajo se presenta un modelo para resolverel Problema de Recolección de Residuos Domiciliarios por Contenedores, el que aplica un concepto de secuencias parcialesde recolección que deben ser unidas para minimizar la distancia total de recolección. El problema de unir las secuencias parciales se representa como un TSP, el que es resuelto mediante un algoritmo ACO. En base a recomendaciones de la literatura, se calibran experimentalmente los parámetros del algoritmo y se recomiendan rangos de valores que representan buenos rendimientos promedio. El modelo se aplica a un sector de recolección de la comuna de San Pedro de la Paz,Chile, obteniéndose rutas de recolección que reducen la distancia total recorrida respecto de la actual ruta utilizada y dela solución obtenida con otro modelo desarrollado previamente.

INTRODUCCIÓN

Actualmente el manejo de residuos enfrenta desafíos, tanto en logística como en costos, dado el aumento en los volúmenes de residuos generados, producto del crecimiento poblacional en centros urbanos. La necesidad de controlar tanto daños a la población como al medio ambiente transforma el problema de recolección en un problema de públicos y de privados.

Esto conduce a la necesidad de desarrollar de manera integrada soluciones, centradas principalmente en la recolección, transporte y disposición de los residuos del área bajo estudio.

Así, el trabajo desarrollado analiza el problema de la recolección por contenedores, el que, basado en la construcción de secuencias parciales de recolección es modelado como un TSP para unir las secuencias parciales, y posteriormente resuelto mediante un algoritmo ACO. Se muestran los aspectos teóricos y metodológicos aplicados por distintos autores para dar solución a problemas de recolección de residuos.

Los métodos utilizados se clasifican en métodos heurísticos y métodos exactos. Las heurísticas para el problema de recolección de residuos sólidos varían de acuerdo al sistema de recolección que se utiliza en el sector; si el problema se analiza como el de recolectar residuos sólidos por acera, la heurística será diferente a la de analizar el problema considerando que la población deposita sus residuos en contenedores de posición fija de mayor tamaño, los que luego son retirados.

Los problemas básicos asociados usualmente al diseño de las rutas de recolección son el problema del vendedor viajero, utilizado para diseñar rutas cuando el sistema de recolección es de parada fija (visita de un conjunto de nodos) y el problema del cartero chino, utilizado cuando el sistema de recolección es por acera (recorrido de un conjunto de arcos).