La creciente urbanización e industrialización de la sociedad, sumado a una disponibilidad finita de recursos naturales, vuelve primordial hallar soluciones sustentables y eficientes que permitan la valorización de los residuos y su reincorporación nuevamente en forma de recursos al sistema productivo o, en su defecto, su correcta disposición final. Estas soluciones no sólo deben mitigar los importantes impactos ambientales asociados a un manejo inadecuado de residuos sino también, a través de una implementación simple y poco costosa, deben contribuir a la prosperidad de las comunidades, sobretodo aquellas que presentan acuciantes problemas de desarrollo. La Investigación Operativa, disciplina que consiste en el uso de modelos matemáticos y computacionales con objeto de racionalizar el proceso de toma de decisiones, puede realizar un aporte fundamental en el logro de sistemas eficientes que permitan satisfacer las necesidades actuales de la sociedad sin comprometer las generaciones futuras. Es por eso que en esta Tesis se analizan modelos para el diseño de los primeros eslabones de la cadena de logística inversa de Residuos Sólidos Urbanos (RSU) diferenciados en un ambiente urbano. En la primer parte, se aborda el problema de optimizar la localización de puntos de acumulación de residuos en un entorno urbano, a través de un sistema de contenedores comunitarios, considerando los objetivos de minimizar el costo del sistema así como maximizar la calidad del servicio brindado. Los modelos se aplican sobre escenarios de dos ciudades distintas. La primera es la ciudad de Bahía Blanca (Argentina), donde se comparan dos métodos para optimizar problemas multiobjetivo discretos. El segundo caso se corresponde a la ciudad de Montevideo (Uruguay), donde debido a la mayor complejidad de los escenarios se propone una reforma a uno de los métodos utilizados en el caso anterior a los efectos de poder abordar el problema. En ambos caso se logran obtener un conjunto de soluciones mutiobjetivo del problema. La segunda parte de este trabajo se enfoca sobre los problemas de ruteo de vehículos para optimizar los recorridos de los transportes que deben recolectar los residuos acumulados. Luego de un primer análisis, se encuentra un tema que aún no ha sido completamente estudiado en la literatura, y que ha sido aplicado en problemas de transporte de RSU, como lo es el concepto de atracción visual en problemas de ruteo. Se desarrolla una extensa revisión del concepto de atracción visual, analizándose su origen, su relación con los objetivos tradicionales y su importancia en las aplicaciones prácticas de la planificación de rutas. Además, se aplican y comparan las diversas métricas utilizadas para medir atracción visual disponibles en la literatura a los encontrando similitudes entre algunas de las métricas y, a partir de ello, se realizan recomendaciones para que otros autores puedan elegir la métrica que mejor se ajuste a sus intereses. Finalmente, se presenta una heurística para optimizar la atracción visual en una variante del problema de ruteo, la cual logra mejorar la atracción visual con respecto a otras soluciones propuestas en la literatura para un conjunto de instancias.