Optimización heurística de rutas en la recolección de residuos con ventanas de tiempo, consistencia del conductor y designación de vertedero

Abstract

Esta tesis aborda el problema de optimización de rutas en la recolección de residuos domiciliarios, considerando múltiples restricciones operativas que reflejan la realidad de la empresa ECOSER S.A. en la Región Metropolitana de Chile. El objetivo principal es diseñar un modelo de ruteo de vehículos que incorpore ventanas de tiempo, consistencia del conductor en las rutas semanales y una adecuada asignación de vertederos, con el fin de minimizar los costos operacionales y mejorar la eficiencia del servicio.

Para ello, se formuló un modelo matemático del problema de ruteo de vehículos con ventanas de tiempo (VRPTW), incorporando variables binarias que permiten asignar visitas, conductores y vertederos. Dado que el modelo exacto completo no fue capaz de encontrar soluciones en tiempos razonables debido a su complejidad computacional, se aplicó una relajación del modelo, manteniendo las variables continuas en lugar de binarias, lo que permitió obtener soluciones factibles para cada una de las cuatro zonas en que se dividió la región: norte, sur, este y oeste.

Con los resultados del modelo relajado, se determinaron las visitas a cada cliente y la asignación de vehículos. Posteriormente, se diseñó una heurística que genera rutas diarias óptimas mediante un algoritmo de ruta mínima, asegurando el cumplimiento de las ventanas de tiempo, la consistencia semanal de los conductores y la asignación de vertederos de menor costo.

Los resultados muestran que, en comparación con las rutas manuales actualmente utilizadas por la empresa, el modelo propuesto logra una reducción de aproximadamente un 17% en el costo de recolección. Además, se asegura un mayor cumplimiento de las restricciones operacionales clave. Como trabajo futuro, se propone automatizar la integración entre la solución relajada y el generador de rutas, lo que permitiría una implementación más robusta y eficiente en contextos reales