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EFECTOS DE LA AGLOMERACIN DE BASURA EN CIUDAD OBREGN SONORA, MXICO (APLICACIN DE LA METODOLOGA DE SISTEMAS
SUAVES Y DINMICA DE SISTEMAS)
Autores:
Ernesto Alonso Lagarda Leyva1 Email: [email protected]
URL: www.itson.mx/dii/elagarda/index.htm Ma. Guadalupe Paz Acosta Quintana2
Email: [email protected]
RESUMEN AMPLIADO EJE TEMTICO: desarrollo y simulacin dinmica de un modelo empleando dinmica de sistemas y la teora de sistemas suaves en un sistema de servicio pblico.
OBJETIVO. Desarrollar un modelo que represente el comportamiento dinmico del sistema de recoleccin de basura por medio de metodologas de anlisis para sistemas Suaves y Duros (Checkland y Forrester) , en el cual se muestren escenarios bajo diferentes condiciones que ayuden al tomador de decisiones de servicios pblicos. . ANTECEDENTES El desarrollo del proyecto refiere el uso de la metodologa de DS y la aplicacin de cuatro estadios de la SSM, la riqueza de modelo dinmico precisamente se da porque en la fase de conceptualizacin se aplican los cuatro primeros estadios el primero de ellos analiza la situacin problemtica no estructurada seguido de la situacin problemtica estructurada; el tercer estadio es la determinacin raz de sistemas pertinentes finalmente el cuarto estadio es la confeccin y verificacin de modelos conceptuales, es precisamente de este cuarto estadio de donde se desprende el desarrollo del diagrama causal fortalecido por todo un proceso de conceptualizacin del sistema fase inicial de la DS y la ms importante en el desarrollo de la modelacin de sistemas complejos; con el desarrollo de las hiptesis dinmicas (tendencias de comportamiento de las variables a partir de la relacin compleja que se da entre ellas); se llega a la etapa de formulacin en la que se construye el modelo formal y el desarrollo de las ecuaciones matemticas; finalmente se simula el modelo con el software Vensim Ple plus para comprobar las hiptesis dinmicas y se contrasta con la realidad para su validacin.
1 Profesor Investigador , Maestro en Ingeniera (Optimizacin de Sistemas Productivos) por el Instituto Tecnolgico de Sonora. 2 Profesor-Investigador, Maestro en Ciencias en Ingeniera de Sistemas por el Instituo Tecnolgico de Sonora.
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METODOLOGA. FASE DE CONCEPTUALIZACIN La fase de conceptualizacin a travs de la metodologa de sistemas suaves con la aplicacin de los cuatro primeros estadios se tiene una definicin clara de las variables crticas que posteriormente seran empleadas para estructurar el modelo causal Estadio 1. Situacin problemtica no estructurada. El esquema utilizado para el anlisis y la descripcin del sistema, fue el de estructura y proceso de dicho sistema, as como la relacin existente entre estos dos, es decir, el clima organizacional. Estadio 2. Situacin Problemtica Estructurada La finalidad del estadio dos es la obtencin de los posibles sistemas pertinentes. Para esto se lleva a cabo la agrupacin de los sntomas o anomalas rescatadas del estadio anterior, con la finalidad de relacionarlos a una problemtica general, que se supone, es la causa de todas esas anomalas del sistema. Al final de este estadio se obtiene una imagen rica de la situacin problemtica, figura 2 presenta la relacin de las problemticas del sistema, representadas con smbolos o dibujos y agrupados en sus respectivos sistemas pertinentes. Estadio 3. Definiciones raz de sistemas pertinentes La finalidad del estadio tres es obtener las definiciones raz partiendo de los sistemas pertinentes obtenidos del estadio dos. Un sistema pertinente es un sistema de actividad humana, que el investigador usa en la metodologa de sistemas suaves, nombra como candidato a generar discernimiento en estadios posteriores del estudio. Por cada sistema pertinente se formula una definicin raz, y se construye un modelo conceptual3. Para cada uno de los sistemas pertinentes se llev a cabo la identificacin del CATWDA. Cada letra de esta palabra, identifica a cada uno de los elementos que intervienen en el sistema y que van a servir para la formulacin de la definicin raz. El significado de las letras de CATWDA se muestra a continuacin:
3 Peter checkland, 1993: Pensamiento de sistemas, prctica de sistemas, pag. 357.
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C: Consumidores o Clientes del sistema. Estos son las vctimas o beneficiarios de la transformacin. A: Actores. Aquellos que haran la transformacin. T: Transformacin. La conversin de entrada en salida. W: Weltanschauung. La visin del mundo que hace a esta T significativa en contexto. D: Poseedor o Dueo: Aquellos que podran detener T, el tomador de decisiones. A: Restricciones del medio. Elementos fuera del sistema que este toma como dados. Una vez identificados todos los elementos del CATWDA, se procede a declarar la definicin raz, que es la conjuncin de estos elementos en una frase. Una definicin raz expresa el propsito ncleo de un sistema de actividad con propsito definido. Dicho propsito ncleo siempre se expresa como un proceso de transformacin en el cual alguna entidad, la entrada, se cambia, o transforma en una forma nueva de la misma entidad, la salida 4. Estadio 4. El estadio 4llevar acabo modelo caussistema, quesimulacin; eUna vez obtmetodologa de Sistema
4 Peter checklandConfeccin y verificacin de modelos conceptuales
de la metodologa de sistemas suaves de Peter Checkland sugiere un diagrama conceptual del sistema bajo estudio; se realiz un al en el cual se ven las relaciones de los diferentes elementos del posteriormente se convertirn a un modelo matemtico para su sto con ayuda del software Vensim PLE Plus. enido el diagrama causal del estadio 4 se bas para el uso de la de Sistemas Duros, en donde se utiliz la herramienta de Dinmica s la cual contiene cuatro fases las cuales se describen a continuacin:
nacimientos
poblacin
muertes
tasa de nacimiento tasa de mortandad
construccin de nuevas viviendas
generacin de nuevas rutas de recoleccinpromedio de viviendas por ruta
rutas de recoleccin
capacidad de las rutas
tasa de recoleccin de basura
confinamiento adicional
capacidad maximaentrada de basura
tasa de ingreso
diferencia
basurero municipal
razn de ingreso
ingreso de basura
cantidad permitida
discrepancia
pepena de basura
tasa de pepena
Total basura acumulada
Educacin Ambiental
Generacin de basura
Demanda de servicio
Logstica en servicios publicos
planeacin estratgica
eficiencia en la recoleccin
capacitacin
Organizacin de servicios pblicos
equipo de seguridadsistema de informacin
comunicacin interna
Mtto. preventivo
estado de unidades de recoleccin
Contaminacin Ambiental
reciclaje
Quema de basura
contaminacin de mantos aquferos
Focos de infeccin
Enfermedades
contaminacin del suelo
contaminacin de la biodiversidad
basura en centros de acopio
porcentaje de acopio
EDUC. AMBIENTAL
ORGANIZACIN
LOGISTICA
MANTENIMIENTO PREVENTIVO
-CONTAMINACIN AMBIENTAL-
incremento poblacional
habitantes por casa
% de construccin
Figura 3. Diagrama causal
,: La metodologa de sistemas suaves en accin, pag. 50.
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Formulacin En esta fase se desarrolla el diagrama de bloques (diagrama Forrester) donde se representan los elementos intuitivos realizados en la fase de conceptualizacin por medio del lenguaje formal (determinacin de las ecuaciones matemticas del modelo), y en la cual se estiman y seleccionan los parmetros del modelo; esto utilizando el Software de simulacin Vensim PLE Plus. Figura 4
basureromunicipalingreso
capacidad mxima
pepenadores
porcentaje depepena
confinamientoadicionalfeconfinamiento
tasa de ingreso
basura totalrecolectada
PAPEL
ALUMINIO
VIDRIO
PLASTICOFEAL
FEV
FEPL
FEP
TEP
TEAL
TEV
TEPL
poblacinnac muertes
TN
TM
viviendasnuevas viviendas
Habitantes porcasa
k4=nmeromximo
k5=nmeromnimo
NuevasRutas
GeneradasGeneracin de ruta
Basura por ruta
p1
p3
pepenadores1
%de pepena
pepenatotal
confinamientoentrada basura
difincremento poblac
ional
capacidad maxconfinamiento
tasa derecoleccin da
1S
Ruta 1Srecoleccion 1S
Ruta1Nrecoleccin 1N
tasa derecoleccin
1N
Ruta 2 Nrecoleccion 2N
tasa derecoleccin
2N
Ruta 3Nrecoleccion 3N
tasa derecoleccin 3N
Ruta 4Nrecoleccion 4N
tasa derecoleccin 4N
Ruta 5Nrecoleccion 5N
tasa derecoleccin 5N
Ruta 6Nrecoleccion 6N
tasa derecoleccin 6N
Ruta 7Nrecoleccion 7N
tasa derecoleccin 7N
Ruta 8Nrecoleccion 8N
tasa derecoleccin 8N
Ruta 9Nrecoleccion 9N
tasa derecoleccin 9N
Ruta 10Nrecoleccion 10N
tasa derecoleccin 10N
Ruta 11Nrecoleccion 11N
tasa derecoleccin 11N
Ruta 12Nrecoleccion 12N
tasa derecoleccin 12N
Ruta 13Nrecoleccion 13N
tasa derecoleccin 13N
Ruta 14Nrecoleccion 14N
tasa derecoleccin 14N
Ruta 15Nrecoleccion 15N
tasa derecoleccin 15N
Ruta 16Nrecoleccion 16N
tasa derecoleccin 16N
Ruta 17Nrecoleccion 17N
tasa derecoleccin 17N
Ruta 18Nrecoleccion 18N
tasa derecoleccin 18N
Ruta 19Nrecoleccion 19N
tasa derecoleccin 19N
Ruta 20Nrecoleccion
20N
tasa derecoleccin
20N
Ruta 21Nrecoleccion 21N
tasa derecoleccin 21N
Ruta 2Srecoleccion 2S
tasa derecoleccin
2S
Ruta 4Srecoleccion4S
tasa derecoleccin
4S
Rut
tasa derecoleccin
6S
Ruta 3Srecoleccion 3S
tasa derecoleccin
3S
Ruta 5Srecoleccion5S
tasa derecoleccin
5S
recoleccion7S
tasa derecoleccin
7 S
Ruta 13Srecoleccion
13S
tasa derecoleccin
13S
Ruta 14Srecoleccion14S
tasa derecoleccin
14S
recoleccion15S
tasa derecoleccin
15S
Ruta 12Srecoleccion
12S
tasa derecoleccin
12S
Ruta 11Srecoleccion11S
tasa derecoleccin
11S
Ruta 10Srecoleccion
10S
tasa derecoleccin
10S
recolecci19S
tasa derecoleccin
19S
Ruta 18Srecoleccion18S
tasa derecoleccin
18S
Ruta 17Srecoleccion17S
tasa derecoleccin
17S
basura total de laZona Norte
basura total Zona Sur
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Graph for ingreso
200,000
150,000
100,000
50,000
02000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Time (ao)
ingreso : normal toneladas/aoingreso : pesimista toneladas/aoingreso : optimista toneladas/ao
Grfica 1. Ingreso de basura en basurero municipal de los tres escenarios
Resultados Tomando como base la corrida del modelo se muestran los resultados de la simulacin contra la realidad. Las fuentes de informacin de donde se obtuvieron los datos reales (Poblacin, viviendas, nuevas rutas generadas, nacimientos, muertes, generacin de ruta entrada de basura). Como se puede observar en la tabla 2, los datos reales y los simulados son bastante cercanos y en algunos casos el margen de error es casi nulo. Esto significa que el modelo arroja resultados coherentes, y que se comporta de acuerdo al sistema real. Tabla 2. Valores obtenidos de la simulacin del sistema para su validacin.
Variables Crticas Situacin Real Resultado del modelo Diferencia % de error
Poblacin (en el 2000)
412,435 (Habitantes) 392,494 19,941 4.83 %
Viviendas (en 1995) 78,194 (viviendas) 67,054 11,141 14.25 %
Nuevas rutas generadas (en el 2000)
5 (rutas) 4.55 0.45 9.0 %
Nacimientos (en 1997) 8,429 (personas) 10,253 1,824 17.8 %
Muertes (en 1997) 1,658 (personas) 1,684 26 1.57 %
Generacin de rutas (en el 2000)
1.8 (rutas/ao) 1.55 0.25 13.89 %
Entrada de basura (en el 2000)
97,841 (toneladas) 92,811 5,030 5.14 %
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REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
1. ARACIL y Gordillo: Dinmica de Sistemas. Alianza, Espaa. 1997.
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sistemas econmicos y empresariales. Editorial Ariel, Espaa 2000.
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13. PETTER Senge: La Quinta Disciplina en la Prctica. Granica; Espaa 1998.
14. RICHARDSON G. Pugh III A. Introduction to System Dynamics Modeling With Dynamo. Productivity Press, USA 1981.
15. REFERENCE Manual Profesional Dynamo. USA 1986.
16. ROBERTS B. Edward: Managerial Applications of Systems Dynamics Productivity Press.
S.A. 1978.
17. VIRGINIA Anderson y Lauren Johnson: Systems Thinking Basic from Concepts to Causal Loops. Pegasus Communications. Inc. 1997. Waltham.MA.
18. ZILL Denis G: Ecuaciones Diferenciales con Aplicaciones. Editorial Grupo Iberoamrica,
Mxico. 1982.