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1
Grupo de Valoración y Decisión Multicriterio
Universidad Politécnica de Valencia (España)
www.valoracionmulticriterio.upv.es
Localización de plantas de tratamiento de residuos sólidos
urbanos.
Aragonés-Beltrán, P., Pastor-Ferrando, J.P, García-García, F.
Pascual-Agulló, A.
INTRODUCCIÓN
• El próposito de una Planta Municipal de Tratamiento de Residuos
Sólidos Urbanos es el reciclaje y la transformación de la mayor
cantidad residuos en materiales reutilizables.
• Este tipo de instalaciones pertenecen al grupo de las instalaciones no
deseables.
• La localización de este tipo de plantas presenta dos graves problemas
(Lober, 1995):
• i) Oposición social, NIMBY (not in my back yard) (Colebrook and
Sicilia, 2007);
• ii) Gran cantidad de datos y variables, tanto de naturaleza social como
medioambiental a tener en consideración con el fin de seleccionar la
localización que ocasione las mínimas molestias, la mayor eficiencia y
mayor aceptación social.
2
INTRODUCCION
• El propio funcionamiento de la planta puede generar una serie
de problemas en su entorno más inmediato:
• Malos olores, ruido, basura sólida y aguas residuales.
• Tráfico de vehículos: recogida de basura y traslado al
vertedero del material no reciclable
3
INTRODUCCION
• Los factores limitantes en la fase de preselección del lugar
donde instalar la planta son tres:
• Se requiere un solar muy grande (unas 15 hectáreas),
• Potencia eléctrica (entre 6-8 Mw),
• Se requiere una planta de tratamiento de aguas para
depurar el agua resultante de los procesos de la planta de
reciclaje.
4
INTRODUCCION
• El problema de la localización de instalaciones no deseadas ha sido
estudiado profusamente en la literatura científica (Hale and Moberg,
2003).
• Los modelos matemáticos para resolver el problema han ido
evolucionando desde modelos unicriterio hasta modelos multicriterio
que incluyen en el análisis criterios que pueden estar enfrentados.
• Se han propuesto diversas herramientas para la toma de decisiones
multicriterio (MCDM) que permiten resolver este tipo de problemas:
• Metodología multiobjetivo, ien la cual el conjunto de alternativas
posibles se considera infinito.
• Técnicas de decisión multicriterio (MCDA), que consideran un conjunto
finito y relativamente pequeño de alternativas, si bien el número de
criterios utilizados puede ser elevado.
5
INTRODUCCION• Diversas técnicas de análisis multicriterio (MCDA) se han empleado en la toma de
decisiones relacionadas con la gestión de residuos sólidos urbanos:
6
Application Author Technique
Selection of an optimal landfill site (Cheng et al.,
2003)
Simple weighted addition method, weighted product
method, TOPSIS, cooperative game theory and
ELECTRE, Inexact mixed integer linear
programming
Selection of potential locations of
recycling plants for treatment of waste
electrical and electronic equipment
Queiruga et al
(2008)
PROMETHEE
Site selection for sustainable on-site
sewage effluent disposal
Khalil et al.
(2004)
Location of an incinerator and a
facility to store ashes and other wastes
Norese (2006) ELECTRE
Facility location and plant location Yong (2006)
Chu (2002a,
2002b)
TOPSIS
Landfill sitting (Chang et al.,
2008).
Other techniques combining GIS and fuzzy
multicriteria decision-making
INTRODUCCION• AHP/ANP se han empleado en la toma de decisiones relacionadas con la gestión de
residuos sólidos urbanos :
7
Application Author Technique
Ranking potential MSW landfill areas Gemitzi et al. (2007), Kontos et al.
(2003), Sener et al. (2006)
AHP
Site selection of limestone quarry
operations
Dey and Ramcharan (2008)
Landfill site selection. Wang et al. (2009) AHP combined with spatial
information technologies
Solid waste transshipment site
selection
Oenuet and Soner (2008) AHP and TOPSIS
Selection of an appropriate MSW
disposal method
Khan and Faisal (2008) ANP
Landfill site selection. Banar et al.(2007)
Locating undesirable facilities Tuzkaya et al. (2008)
OBJECTIVO DEL ESTUDIO
• En el trabajo realizado para el EMTRE (Entidad
Metropolitana de Tratamiento de Residuos) presentamos
una nueva metodología para localizar plantas de
tratamiento de residuos. El método se basa en la
metodología ANP (Saaty, 1996, 2001, 2005).
• Se trataba de elegir el emplazamiento de una planta de
tratamiento de residuos sólidos urbanos con capacidad
para 247,000 MT/ al año
8
OBJECTIVO DEL ESTUDIO
• EMTRE gestiona los residuos sólidos
urbanos de la ciudad de Valencia y 44
municipios del área metropolitana.
• Población: 1.500.000.
• 700.000 toneladas de residuos sólidos al año
(1.24 Kg por día y persona).
• En el momento de la realización del trabajo
funcionaba una planta de tratamiento, que
estaba siendo ampliada, y una nueva
entraría en funcionamiento en breve.
• Existe un gran vertedero en Dos Aguas.
• Es necesaria la construcción de una tercera
planta.
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PROCESO DE TOMA DE DECISIONES
Formulacion del problemaAnalisis de las etapas del proyecto
para localizar el emplazamiento
idóneo de la planta de tratamiento de
resíduos sólidos urbanos
Criterios
Especificacion de los
emplazamientos alternativos
Identification de los criterios y Analisis
Clasificacion de los criterios
Modelización del problema
decisional
AHP Hierarchy Model
ANP Network Model
AHP
Priorizacion
ANP
Priorizacion
Conclusiones
A
N
A
L
i
S
I
S
S
Y
N
T
H
E
S
I
S
EVALUATION 10
• El trabajo fue desarrollado conjuntamente por:
• Dos ingenieros (que actuaron como Decisores expertos),
propuestos por la Dirección General del EMTRE
• El equipo de la UPV, como equipo de análisis y
facilitadores (expertos en la metodología).
• Los dos técnicos del EMTRE actuaron como único centro
decisor, por consenso. Eran los responsables de elaborar el
informe aconsejando a la Dirección acreca del mejpr
emplazamiento para la planta.
EL CENTRO DECISOR
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• Punto 1.- Formulación del Problema.
Emplazamiento de una planta de tratamiento de residuos sólidos
urbanos con capacidad para 247,000 T/año en el Área Metropolitana
de Valencia.
• Punto 2.- Identificacion de emplazamientos potenciales.
Tras un estudio exhaustivo (requisitos legales : zona industrial, sin
riesgo de inundación, tipología de suelo etc. + tamaño de la planta), se
seleccionaron seis alternativas A, B, C, D, E y F.
• Punto 3.- Identificacion y agrupación de los criterios a
considerar para tomar la decisión.
Se identificaron 21 criterios, en base a la revisión bibliográfica y los
conocimientos de los DM.
FASE 1: ANÁLISIS DEL PROBLEMA
12
Punto 2.- Identificacion de emplazamientospotenciales.
13
Punto 3.- Identificacion y agrupación de los criterios a valorar
GROUP CRITERIA ALT
PLANT
EXPLOITATION
COSTS
C1. Distance to E.D.A.R.
A
B
C
D
E
F
C2. Distance to another MSW plant
C3. Distance to landfill
C4. Municipalities and waste volume
FACILITIES AND
INFRASTRUCTURES
C5. Accesses
C6. Water
C7. Runoff and sewage systems
C8. Power
C9. Roads
ENVIRONMENTAL
ISSUES
C10. Water sources
C11. Visual impact
C12. Community affected by smells
C.13. Topography
C14. Cattle ways
C15. Archaeological sites
C16. Flood areas
C 17. Protected areas
LEGAL
REQUIREMENTS
C18. Land planning
C19. Facilities and infrastructures
C20. Environmental issues
C21. Nearby municipalities
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No se tuviero en cuenta como criterio la oposición social,
puesto que se partió e la base de que TODAS las alternativas
generarían una oposición similar en los municipios afectados
Punto 3.- Identificacion y agrupación de los criterios a valorar
15
FASE 2.- SINTESIS
• En esta fase se ponderan los criterios; luego se valora
cada alternativa en relación a cada criterio; finamente se
obtiene la priorización de alternativas.
• Se utilizaron dos meétodos: AHP y ANP.
• En este caso, AHP se puede considerar un caso especial de
ANP
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RESULTADOS CON AHP
ALTERNATIVESAHP
PRIORITY
B 0.219
E 0.218
F 0.213
C 0.153
D 0.118
A 0.079
CRITERIA AHP
C3.- distance to landfill 0.149
C10.- water sources 0.123
C15.- archaeological sites 0.096
C16.- flood areas 0.091
C18.- land planning 0.090
C19.- infrastructures 0.084
C20.- environment 0.084
C4.- municipalities and waste volume 0.050
C17.- protected areas 0.045
C12.- community affected by smells 0.037
C14.- cattle ways 0.028
C9.- roads 0.026
C5.- accesses 0.024
C2.- distance to another plant 0.021
C21.-nearby municipalities 0.011
C11.- visual impact 0.010
C1.- distance to EDAR 0.010
C13.- topography 0.009
C7.- runoff and sewage systems 0.008
C6.- water 0.003
C8.- power 0.002
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
B
E
F
C
D
A
AHP PRIORITY
17
1 . DETERMINATION OF THE NETWORK
1.1.- Identification of clusters and elements
1.2.- Analysis of the influences among the Network elements by the Influence
Matrix.
2. DETERMINATION OF ELEMENT AND CLUSTER PRIORITIES
2.1.- Calculation of priorities among elements. Generation of the Unweighted
Supermatrix.
2.2,. Calculation of priorities among criterion clusters that affect other clusters.
Generation of the Weighted Supermatrix.
3. CALCULATION OF THE LIMIT MATRIX AND RESULTING
PRIORITIZATION
Calculation of the Limit Matrix. The resulting values indicate the element weights.
PASOS CON ANP
18
MODELO ANP. Matriz de influencias
MODELO ANP. Matriz de influencias
MODELO ANP. SUPERMATRIX NO PONDERADA
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MODELO ANP. PRIORIDADES ENTRE CLUSTERS
22
MODELO ANP. SUPERMATRIX PONDERADA
23
MODELO ANP. RESULTADOS
Alternativas Criterios
ALTERNATIVESANP
PRIORITY
F 0.252
B 0.232
E 0.195
D 0.116
A 0.103
C 0.101
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
F
B
E
D
A
C
ANP PRIORITY
FASE 3: EVALUACION DE RESULTADOSPRIORIZACIÓN DE LOS EMPLAZAMIENTOS
ALTERNATIVESAHP
PRIORITYRANKING
ANP
PRIORITYALTERNATIVES
B 0.219 1 0.252 F
E 0.218 2 0.232 B
F 0.213 3 0.195 E
C 0.153 4 0.116 D
D 0.118 5 0.103 A
A 0.079 6 0.101 C
• Hay diferencias notables entre los dos modelos de decisión.
• En ANP las prioridades asignadas a las alternativas F, B y E difieren
sensiblemente.
• Con AHP se obtienen resultados similares para las alternativas B, E y F.
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FASE 3: EVALUACION DE RESULTADOSPRIORIDADES DE LAS LOCALIZACIONES
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
F
B
E
D
A
C
ANP PRIORITY
AHP PRIORITY
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FASE 3: EVALUACION DE RESULTADOSPRIORITIES OF CRITERIA
CRITERIA AHP ANP CRITERIA
C3.- distance to landfill 0.149 0.110 C20.- environment
C10.- water sources 0.123 0.085 C19.- infrastructures
C15.- archaeological sites 0.096 0.071 C15.- archaeological sites
C16.- flood areas 0.091 0.067 C21.-nearby municipalities
C18.- land planning 0.090 0.061 C17.- protected areas
C19.- infrastructures 0.084 0.056 C16.- flood areas
C20.- environment 0.084 0.056 C10.- water sources
C4.- municipalities and waste volume 0.050 0.054 C3.- distance to landfill
C17.- protected areas 0.045 0.051 C5.- accesses
C12.- community affected by smells 0.037 0.047 C12.- community affected by smells
C14.- cattle ways 0.028 0.047 C2.- distance to another plant
C9.- roads 0.026 0.044 C7.- runoff and sewage system
C5.- accesses 0.024 0.039 C1.- distance to EDAR
C2.- distance to another plant 0.021 0.039 C11.- visual impact
C21.-nearby municipalities 0.011 0.038 C18.- land planning
C11.- visual impact 0.010 0.037 C4.- municipalities and waste volume
C1.- distance to EDAR 0.010 0.033 C13.- topography
C13.- topography 0.009 0.023 C9.- roads
C7.- runoff and sewage systems 0.008 0.018 C8.- power
C6.- water 0.003 0.018 C6.- water
C8.- power 0.002 0.006 C14.- cattle ways
CONCLUSIONES
Estudio de un caso real: Problema medioambiental muy relevante.
El modelo ANP es más complejo que el AHP.
Ventajas de la metodología
Reflexión profunda sobre el problema
Plasma en papel el conocimiento de los expertos
Fácil comprensión de la metodología: comparaciones pareadas
Índice de consistencia: examina congruencia de los expertos
Fácil trazabilidad
Justificación clara (metodología, criterios, ponderaciones) de la idecisión
tomada.
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Grupo de Valoración y Decisión Multicriterio
Universidad Politécnica de Valencia (España)
www.valoracionmulticriterio.upv.es
LOCATION OF A MUNICIPAL SOLID WASTE PLANT IN THE
MATROPOLITAN AREA OF VALENCIA (SPAIN) USING AN ANP MODEL
Aragonés-Beltrán, P., Pastor-Ferrando, J.P, García-García, F.
Pascual-Agulló, A.