2º Congreso Nacional AMICA 2015 APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA EN LA ETAPA DEL TRANSPORTE Y DISPOSICIÓN FINAL DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS EN EL DISTRITO FEDERAL Y ZONA METROPOLITANA DEL VALLE DE MÉXICO. Enciso Gómez, Diana*, Antonio Cervantes, Pedro Hiram**, Robles Martínez, Fabián**, Castro Frontana, Diana Gabriela*. *Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Wilfrido Massieu s/n 07738, Distrito Federal, México. **Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología, Acueducto de Guadalupe s/n 07340, Distrito Federal, México. dianaencisog@hotmail.com *, dgabyfrontana@yahoo.com **, roblesfm@hotmail.com ** PALABRAS CLAVE: Residuos Sólidos Urbanos, estaciones de transferencia, disposición final, Sistemas de Información Geográfica, SIG, optimización de rutas. RESUMEN El manejo de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU) generados en el Distrito Federal (DF) es un tema de atención prioritaria para el Gobierno del DF, ya que actualmente no se cuenta con un Sitio de Disposición Final (SDF) en esta entidad. El relleno sanitario de Bordo Poniente fue clausurado oficialmente e diciembre del año 2011 (COMSOC, 2011), por lo que actualmente los RSU son llevados a SDF en otras entidades colindantes al DF, como el Estado de México y en menor medida al estado de Morelos (SEMARNAT, 2013). Dicha situación conlleva gastos cada día más altos en el transporte de los RSU hacia su disposición final, por lo tanto es necesario que sean transportados de una manera más eficiente a los SDF (sin mencionar que es urgente que se impulsen más proyectos orientados a la minimización, reciclaje y tratamiento de los residuos). Una herramienta útil para la optimización de rutas de transporte de residuos es el uso de los Sistemas de Información Geográfica (SIG). En este trabajo se generó una base de datos georeferenciada con información de estaciones de transferencia (ET), sitios de disposición final e información del SDF al cual están llegando las casi 13 mil toneladas de RSU que se generan en el DF. Mediante una herramienta de análisis de redes se generaron diferentes rutas para el transporte de RSU desde cada ET hacia cada SDF. Se obtuvieron más de 60 rutas de las cuales se eligió la mejor (basada en el criterio de distancia mínima ) para cada estación de transferencia. Los resultados muestran que al menos ocho de las doce estaciones de transferencia no están enviando sus residuos al SDF más cercano, lo que implica un gasto mayor por concepto de transporte de residuos. El trabajo concluye que es necesario reorganizar las rutas de transporte con el fin de hacer más eficiente el transporte en esta etapa que es la más costosa de un sistema de manejo integral y que representa hasta el 70% de los costos (SEMARNAT, 2008). 1 INTRODUCCIÓN La generación RSU en el DF es cada vez mayor, por lo que es imprescindible realizar una adecuada gestión integral de los mismos para disminuir los problemas asociados a su mal manejo y transitar hacia un verdadero manejo integral. En México se generan aproximadamente 102 895 toneladas diarias de RSU (INECC, 2012), de las cuales la Ciudad de México contribuye con alrededor de 12 816 toneladas (SEDEMA, 2014), siendo casi el 13% del total nacional diario. La problemática de la disposición final de RSU en el DF se vio agravada a partir del cierre del Sitio de Disposición Final (SDF) Bordo Poniente, por lo que actualmente los RSU son dispuestos en diversos sitios del Estado de México, lo que ha implicado un incremento considerable en los costos de transporte a los diversos SDF. Por lo tanto, la optimización de rutas y tiempos de transporte de los RSU es imperativa para lograr ahorros en tiempo y costos, lo que a su vez contribuye a optimizar esta etapa del manejo integral que representa hasta el 70% de la inversión total (SEMARNAT, 2008) en todo el sistema de manejo de los residuos. El manejo integral de residuos de acuerdo a la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos (LGPGIR) se refiere a las actividades de reducción en la fuente, separación, reutilización, reciclaje, co-procesamiento, tratamiento biológico, químico, físico o térmico, acopio, almacenamiento, transporte y disposición final de residuos,
individualmente realizadas o combinadas de manera apropiada, para adaptarse a las condiciones y necesidades de cada lugar, cumpliendo con objetivos de valorización, eficiencia sanitaria, ambiental, tecnológica, económica y social. 2º Congreso Nacional AMICA 2015 1.1 MANEJO ACTUAL DE RSU EN DISTRITO FEDERAL A PARTIR DE LAS ESTACIONES DE TRANSFERENCIA. El DF cuenta con doce ET que se encargan de recibir los residuos de las diferentes delegaciones de la entidad para luego trasladarlos a camiones de mayor capacidad y llevarlos a seis SDF en el Estado de México. La ubicación de las ET y los SDF que se encuentran en la Zona Metropolitana del Valle de México (conformada por el DF y municipios del Estado de México), se observan en Figura 1 y Figura 2, respectivamente. Figura 2. Ubicación de los SDF que reciben RSU provenientes del DF. 1.2 CONCEPTOS BÁSICOS DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG) Los SIG son un conjunto de hardware, software y procedimientos elaborados que hacen uso de datos espacialmente referenciados por medio de puntos, líneas y polígonos para el análisis, representación, manipulación, modelado y gestión de información y así solucionar problemas complejos de planificación y gestión. El espacio geográfico georreferenciado en los SIG se encuentra representado por medio de capas, que se almacenan en un formato específico propio del software en el que se trabaje (en este caso en formato shapefile ). Cada capa contiene uno más atributos (características) del medio o de alguna temática en especial. Figura 1.Ubicación de las ET en el Distrito Federal. La información del mundo real que manejan los SIG puede representarse en dos tipos de formatos: vectorial o Raster (Figura 3). En la estructura del modelo vectorial se almacenan datos geográficos, que se representan en segmentos de líneas creadas por una sucesión de puntos desde un punto inicial hasta uno final, esas líneas pueden formar polígonos definidos a través de sus coordenadas; mientras que el modelo Raster se divide en filas y columnas generando celdas en las cuales se halla y representa información del territorio, cada celda puede guardar una cualidad de la zona representada. La información en éste formato se obtiene mediante imágenes digitales capturadas por satélites, o
2º Congreso Nacional AMICA 2015 digitalizando un mapa o fotografía mediante el escaneo de imágenes. sobre los SDF ubicados en el Estado de México que reciben RSU provenientes del DF. Ambas bases de datos son procesadas en SIG para generar una capa georreferenciada de cada una de ellas. Obtener cartografía de las vías de comunicación terrestre de la ZMVM en formato vectorial ( shapefile ) del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI), estos archivos deben ser depurados y adecuados, quitando columnas de información irrelevante para el proyecto y agregando otras con información necesaria, como el sentido de las calles, esto fue realizado en ArcMap. Figura 3. Visualización de una imagen en formato vectorial y Raster. El software de SIG utilizado para este proyecto fue ArcMAP 10.2.2, ya que contiene una herramienta llamada Análisis de redes (Network Analyst) que permite la generación de rutas a partir de dos puntos en una red de líneas y en cuyas intersecciones se generan nodos. El fundamento de Network Analyst se encuentra en la teoría de grafos, donde el término matemático grafos se utiliza para designar a un conjunto de puntos unidos entre sí por segmentos que pueden representar un proceso o relación funcional de cualquier tipo, pero se centra su atención en las relaciones topológicas entre sus elementos (Osvaldo Daniel Cardozo, 2009). 2 OBJETIVO GENERAL Conformar una base de datos georreferenciada y generar información a partir de análisis espaciales usando Sistemas de Información Geográfica, con información de residuos sólidos urbanos de diversos sitios de la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM). 2.1 OBJETIVOS PARTICULARES 4.1.1 Generar una base de datos georreferenciada, a partir de datos tomados en campo, sobre: la generación, transporte, transferencia, separación y disposición final de los residuos sólidos urbanos de la ciudad de México y algunos municipios de la zona Metropolitana; que permita la visualización y análisis de información, usando sistemas de información geográfica. 4.1.2 Plasmar los flujos de residuos desde la generación hasta los sitios de disposición final, en un sistema de información geográfica. 3 PROPUESTA METODOLÓGICA Recolectar información sobre la infraestructura y funcionamiento de las ET en el DF, para preparar y generar a base de datos georreferenciada, de igual manera realizar una base de datos con información Es necesario generar un geodatabase para el proyecto (esto es mediante ArcMap), donde se seleccionan sus propiedades, entre ellas se define el datum para el proyecto, que en este caso corresponde al ITRF1992. Dentro de esta geodatabase se genera una feature dataset, esto con el fin de poder llevar un mayor control en la información utilizada, dicha información se refiere a la capa de vías de comunicación, ya que esta capa debe exportarse al feature dataset Contando con esto ya se puede proceder a generar la red de vías de comunicación, esto se lleva a cabo a partir del feature dataset generado anteriormente. A la red se le definen propiedades como la conectividad que utilizará (manejándose en los puntos finales de la red o en cualquier vértice, en este caso se utilizó el segundo), también se definen los atributos relevantes para la red y que podrán ser utilizados posteriormente en la elaboración de las rutas, los que se utilizaron para este proyecto son la longitud que presentaban las calles y el sentido de las calles (para considerar la dirección que llevan las calles y así respetar las restricciones). Con la herramienta Network Analyst del software ArcMap se generan las rutas, esto se logra a partir de seleccionar dos puntos en la red, el primero se refiere a la ET, de la que saldrán los RSU, y el otro punto representará a los SDF posibles, posteriormente se genera la solución (la ruta). Esto se realizó desde cada ET a todos los SDF en el Estado de México que actualmente se conoce que reciben los RSU del DF. Para discernir mejor entre las rutas obtenidas y seleccionar la óptima se considera otro parámetro: altitud. Para ello, se recolectaron capas en formato vectorial de curvas de nivel de la ZMVM; en esta capa la información fue clasificada por rangos de altitud y se les asigna un color a cada rango, de esta manera se podía distinguir visualmente la diferencia de altitud en diferentes sitios; se sobreponen las capas anteriores con esta última y se seleccionan aquellas rutas que manejan menores distancias y menores cambios de altitud baja a una mayor. 4 RESULTADOS Se crearon más de 60 rutas en SIG con la herramienta Network Analyst, para la elaboración de las rutas se basó especialmente en la distancia que existe de las ET
2º Congreso Nacional AMICA 2015 a los SDF, aunque también hubieron otros factores a considerar como la elevación del terreno. La capa caminos.shp fue generada en SIG con cartas cartográficas en formato vectorial, esta capa contiene información georrefereciada sobre los atributos de las vías de comunicación, representadas por líneas, al ser depurada su tabla de atributos cambió con información necesaria para la creación de las rutas, como el sentido de las calles, etc. En esta capa se asignaron diferentes colores para cada tipo de calle (Figura 4), de manera que se pudieran identificar las calles por las que se recomienda pase un vehículo que transporte RSU. Figura 5. Disposición y cantidad de RSU provenientes del DF a SDF en el Estado de México. Otra capa generada fue en base a las curvas de nivel en la ZMVM, donde se clasificó por rangos la altitud a los que se les asignó un color para poder notar gráficamente las variaciones de altitud en el terreno (Figura 6). Figura 4. Vías de comunicación en la ZMVM. Se generaron también una capa con la ubicación de las ET y otra con la ubicación de los SDF para conocer donde se encontraban los puntos a utilizar en la creación de rutas. Estas capas cuentan con información disponible en tablas de atributos, una correspondiente a cada una, para su análisis mientras se utiliza del SIG. Contando con estos archivos y con la información consultada sobre la disposición actual de los RSU del DF a SDF en el Estado de México se generó Figura 5, donde puede observarse el flujo que llevan estos RSU. Figura 6. Capa de Curvas de nivel en la ZMVM.
2º Congreso Nacional AMICA 2015 5 DISCUSIÓN DE RESULTADOS Con las capas y rutas obtenidas se realizó un análisis para determinar la ruta óptima, basada en el criterio de menor distancia a transitar y menores variaciones en la altitud de la ruta recorrida. Por ejemplo, en el caso de la ET de Gustavo A. Madero, en la Figura 7 se encuentran las rutas generadas por el SIG para la disposición de los RSU procedentes de esa ET hasta los diferentes SDF en el Estado de México. Se encontró que el SDF más cercano también es el ubicado en con una distancia de 27 815.69 m; se sabe que actualmente la disposición de los RSU de estas dos estaciones se realiza en los SDF de Cuautitlán Izcalli y El Milagro (Figura 5), aunque no se posee información sobre la ruta específica que realizan los vehículos. El SIG generó entonces las rutas a estos dos SDF obteniendo una distancia de ruta de 37 652.07 m y 39 984.27 m respectivamente. Comparando las distancias, se observa que existe una diferencia de casi 10 000 m entre las rutas a los SDF actualmente utilizados y la ruta propuesta por el SIG para el SDF más cercano. Figura 8. Rutas de disposición de RSU provenientes de la ET de Gustavo A. Madero a los SDF que reciben RSU provenientes del DF y su comparación con las curvas de nivel. Este análisis fue realizado para cada una de las ET, de esta manera se eligieron los SDF más adecuados (Tabla 1 Error! No se encuentra el origen de la referencia.). Tabla 1. SDF óptimos para cada ET del Distrito Federal. ET SDF óptimo y distancia (m) ET SDF óptimo y distancia (m) (27815.69) Álvaro Obregón (27621.57) Gustavo A. Madero Azcapotzalco (19159.50) Iztapalapa (30 444.22) (39890.46) Benito Juárez (30637.64) Milpa Alta Central de abastos (30444.22) Tlalpan (41738.38) Figura 7. Rutas de disposición de RSU desde la ET de Gustavo A. Madero a los 6 SDF utilizados actualmente. Coyoacán (37699.31) Venustiano Carranza (28372.73) Como dato complementario es necesario comparar contra las curvas de nivel; la ruta óptima podría ser entonces la que se dirige a, ya que la ruta no presenta altas variaciones en la pendiente (Figura 8). Cuauhtémoc (27634.33) Xochimilco (26956.56)
2º Congreso Nacional AMICA 2015 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Mediante el uso de SIG se logró la visualización de los flujos de RSU desde las estaciones de transferencia en el DF hasta distintos sitios de disposición final en el Estado de México. SEMARNAT. (2008). SEMARNAT. From Curso: Gestión integral de residuos sólidos urbanos y residuos de manejo especial. De las doce ET en el Distrito Federal sólo cuatro (Central de abastos, Iztapalapa, Milpa Alta y Xochimilco) realizan actualmente la disposición de sus RSU en el SDF más cercano. Siete ET no se considera que están recorriendo una distancia óptima al SDF debido a que, habiendo SDF cercanos a esas ET, actualmente los residuos son trasladados a SDF más lejanos con el consecuente incremento de costos. De las ET restantes cabe mencionar que de una (Álvaro Obregón) no se posee información, pero se trazaron 6 rutas para proponer la de menor distancia, resultando ser el SDF de y al compararlo con la altitud se confirmó que ese SDF es el más adecuado para la disposición de sus RSU. En general se concluye que el SDF más cercano y adecuado para la disposición de RSU provenientes del Distrito Federal es el que se encuentra en, Estado de México. Una optimización en la gestión de las rutas de transporte de RSU es indispensable para evitar generar gastos innecesarios, esta planificación puede ser realizada mediante SIG, debido a que permiten la visualización de cifras y datos junto con su localización, así como hacer el análisis y generación de datos, como las rutas. Este estudio puede ser completando con los datos de costos de traslado, lo que daría como resultado una herramienta importante para la toma de decisiones. 7 AGRADECIMIENTOS Los autores de este trabajo agradecen a la Secretaría de Investigación y Posgrado (SIP) y al Instituto Politécnico Nacional su apoyo para la realización de este proyecto. 8 REFERENCIAS COMSOC. (19 de 12 de 2011). Portal ciudadano del gobierno del Distrito Federal. Obtenido de http://www.obrasenmiciudad.df.gob.mx/?p=14819 INECC. (2012). Diagnóstico básico para la gestión integral de los residuos. Osvaldo Daniel Cardozo, E. L. (2009). Teoría de grafos y sistemas de información geográfica aplicados al transporte público de pasajeros en resistencia (Argentina). Revista Transporte y Territorio, 89-111. SEDEMA. (2014). Inventario de Residuos Sólidos 2013. Distrito Federal.