Diseño de metodología para la programación de buques en el Puerto de Barranquilla considerando emisiones atmosféricas

Abstract

La logística portuaria es esencial para el sustento económico de Barranquilla como distrito especial, industrial y portuario. Así que, para contribuir al desarrollo económico y turístico de la ciudad, el puerto debe asegurarse de que sus operaciones sean rápidas y agiles, mientras reduce los costos y genera el menor impacto ambiental posible. Sin embargo, debido a factores como el crecimiento de los volúmenes de transporte, la deficiente gestión de recursos, la poca inversión en el mejoramiento de la infraestructura portuaria, las llegadas inciertas de los buques y la falta de coordinación naviera-terminal, se genera una alta variabilidad de tiempos en muelle, y, se expone la ciudad a la recepción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) (CO2, CH4, NOx, SOx, etc.) , que afectan negativamente la salud pública.

Por tanto se propone el diseño de un modelo matemático adaptado a las condiciones del puerto de Barranquilla. Para hallar una solución al modelo se hace uso de una meta Heurística basada en el proceso evolutivo de los seres vivos (algoritmo genético de frente de Pareto). Primeramente genera multiples soluciones de forma aleatoria, para luego calificarlas por medio de varios mecanismos (mutaciones, cruces y migraciones), y por último mejorarlas en diferentes iteraciones.

Para verificar la efectividad de la metodología propuesta, se realizan los cálculos de los retrazos y las emisiones que se producirían de seguir utilizando el método actual y luego los cálculos respectivos utilizando la nueva metodología. Después de experimentos y validaciones estadísticas, se halló una disminución del 58% en el tiempo que esperan los buques en el puerto.

Port logistics is essential for the economic livelihood of Barranquilla as a special, industrial, and port district. So, to contribute to the economic and tourism development of the city, the port must ensure that its operations are fast and agile while reducing costs and generating the least possible environmental impact. However, due to factors such as the growth of transport volumes, poor resource management, low investment in the improvement of port infrastructure, uncertain vessel arrivals, and lack of ship-terminal coordination, high variability of dock times is generated, and the city is exposed to receiving greenhouse gas (GHG) emissions (CO2, CH4, NOx, SOx, etc.), which negatively affect public health.

Therefore, the design of a mathematical model adapted to the conditions of the port of Barranquilla is proposed. In order to find a solution to the model, a meta-heuristic based on the evolutionary process of living beings (Pareto front genetic algorithm) is used. It first generates multiple solutions randomly, then qualifies them by means of several mechanisms (mutations, crossovers, and migrations), and finally improves them in different iterations.

To verify the effectiveness of the proposed methodology, the calculations of the delays and emissions that would occur if the current method were to be continued and then the respective calculations using the new methodology. After experiments and statistical validations, a 58% decrease in the time vessels waits at the port was found.