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ESTUDIO PARA EL
APROVECHAMIENTO DE GAS
COMBUSTIBLE A PARTIR DE
RELLENOS SANITARIOS
Autor: David J. López M.
C.I. 20.473.318
Urb. Yuma II, Calle Nº 3, Municipio San Diego
Teléfono: (0241) 8714240 (Master) - Fax: (0241) 87123
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
ESTUDIO PARA EL APROVECHAMIENTO DE GAS
COMBUSTIBLE A PARTIR DE RELLENOS SANITARIOS
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de
INGENIERO CIVIL
Autor: López M. David J.
C.I.: 20.473.318
Tutor: Ing. Luis de la Cruz
San Diego, Enero de 2013
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍACIVIL
ACEPTACIÓN DEL TUTOR
Quien suscribe, Prof. Luis de la Cruz, portador de la cedula de
identidad N°2.066.878, en mi carácter de tutor del Trabajo de Grado
presentado por el ciudadano David Jesús López Meléndez, portador de
la cedula de identidad 20.473.318, titulado ESTUDIO PARA EL
APROVECHAMIENTO DE GAS COMBUSTIBLE A PARTIR DE
RELLENOS SANITARIOS, presentado como requisito parcial para
optar al título de Ingeniero Civil, considero que dicho trabajo reúne
los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la presentación
pública y evaluación por parte del jurado examinador que se designe
En San Diego, a los 11 días del mes de Enero del año dos mil trece.
___________________________
Ing. Luis de la Cruz
CI: 2.066.878
AGRADECIMIENTO
Quiero expresar mi agradecimiento principalmente a Dios por darme todo en
la vida y a todas las personas que de una u otra forma intervinieron en la realización
de este trabajo.
Al Ing. Luis de la Cruz, por ser mi tutor y por todo el tiempo
invertido ayudándome a culminar este proyecto.
Al Ing. Alicia de Pizzella, por siempre estar ahí para aclarar mis
dudas y por brindarme todo el apoyo e información necesaria para la
culminación de mi trabajo de grado.
Al Ing. José Ruiz, por brindarme muchos de los conocimientos
necesarios a lo largo de toda la carrera, por ser un gran profesor que
siempre me enseñaba algo nuevo.
Al Ing. Robert Sánchez, por ser siempre un gran amigo y un
excelente profesor que estuvo presente para resolver mis dudas cada
vez que lo necesitaba.
Al Ing. Ángel Medina, por ser un gran profesor que me ayudo a ver
todo de maneras diferentes para buscarle la mejor solución.
A mis padres, por ser siempre un apoyo para mí a lo largo de toda la
carrera y me ayudaron a culminarla exitosamente.
A mis hermanos, por ser como unos padres más para mí siempre
ayudándome y apoyándome en todo momento.
A mi novia, por siempre estar a mi lado ayudándome en todo lo que
necesite y por ser una chica muy especial en mi vida.
A todos mis amigos, por todas las bromas, juegos y todo tipo de
experiencias vividas juntos.
A la Universidad José Antonio Páez, por ofrecerme la carrera que
me encanta y por preparar lo mejor posible a todos para triunfar en la
vida.
DEDICATORIA
Quiero dedicar este trabajo investigativo a todas las personas importantes en
mi vida que siempre estuvieron apoyándome y dándome ánimos para lograrlo.
A mi madre Marisela Meléndez, por ser la persona más especial para mí a lo
largo de mi vida, siempre enseñándome lo bueno y lo malo, apoyándome en todo lo
que me proponía y siempre cuidándome de cualquier cosa.
A mi padre Zamir López, por ser un gran maestro en mi vida y darme todo lo
necesario para poder lograr lo que me propuse.
A toda mi familia, para que estén orgullosos y así recompensarlos por toda la
fe, apoyo y los cuidados invertidos en mí.
A mi novia y su familia, por cuidarme en todo momento y velar por mi
bienestar a lo largo de toda la carrera.
A todos los profesores que marcaron la diferencia en mi vida a lo largo de
toda la carrera: José Antonio Ruiz, Robert Sánchez, Alicia de Pizzella, Ángel
Medina, Enrique Vivas. Luis Rodríguez por recompensarlos por todos los
conocimientos que me proporcionaron.
A todos lo que he nombrado les dedico sinceramente mi trabajo de grado.
vii
ÍNDICE GENERAL
CONTENIDO pp.
ÍNDICE DE CUADROS……………….……………………….………….... x
ÍNDICE DE FIGURAS………………………………………………………. x
ÍNDICE DE TABLAS……………………………………………………….. x
RESUMEN………………………………………………………………….… xi
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………. 1
CAPÍTULO
I EL PROBLEMA
1.1 Planteamiento del Problema………………………….………………… 4
1.2 Formulación del Problema……………………………..…..….………. 5
1.3 Objetivos de la Investigación.………………………..…..…………….
1.3.1 Objetivo General………………………...……..………………..
1.3.2 Objetivos Específicos……………..……………..……................
5
5
5
1.4 Justificación del Problema……………………..…….....………………. 6
1.5 Alcance……………………....………………………..…….…………. 6
II MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes…………………………………........................................ 7
2.2 Bases Teóricas…………………………………...................................... 8
2.2.1 La basura………………………………………………………… 8
2.2.1.1 Clasificación de los residuos………...…………………….. 8
2.2.1.2 Según su origen……………………………........................ 9
viii
2.2.1.3 Residuos que admiten clasificación………………………... 9
2.2.1.4 Basura tecnológica…………………………………………. 10
2.2.1.5 El problema de los residuos………………………………... 10
2.2.1.6 Solución propuesta al problema…………………………… 10
2.2.1.7 Costos…………………………………………………….. 11
2.2.1.8 Problema del crecimiento del consumismo.……………….. 12
2.2.1.9 Reducción de residuos……………….…………………….. 13
2.2.1.10 Canalización de residuos finales……………....………….. 13
2.2.1.11 Transformación integral de residuos……………………… 14
2.2.1.12 Eliminación de residuos……………………..................... 15
2.2.2 Biogás…………………………………………………………… 16
2.2.3 Relleno sanitario………………………………………………… 17
2.2.3.1 Tipos de rellenos sanitarios………………………………… 17
2.2.3.2 Métodos de construcción de un relleno sanitario………… 18
2.2.3.3 Uso futuro del relleno sanitario………………................... 23
2.2.3.4 Reacciones que se generan en un relleno sanitario………… 23
2.2.3.5 Lixiviado de depósitos controlados………………………… 25
2.2.3.6 Gases………………………………………………………. 28
2.2.3.7 Gas metano…………………………………………………. 29
2.2.3.8 El dióxido de carbono……………………………………… 31
2.2.3.9 El ácido sulfhídrico………………………………………… 32
2.2.3.10 El amoniaco………………………………………………. 32
2.2.3.11 Principios básicos de un relleno sanitario………………… 33
2.2.4 Tuberías………………………………………………................ 34
2.2.4.1 Fabricación…………………………………………………. 34
2.2.4.2 Materiales……………………………………….………….. 35
2.2.4.3 Tuberías de PVC…………………………………………… 36
2.3 Bases Legales…………………………………………………………… 37
ix
2.4 Definición de Términos………… ………………………….................. 38
III MARCO METODOLÓGICO
3.1 Diseño de la Investigación…………….………………................. 41
3.2 Nivel de la Investigación…… …………………………............. 42
3.3 Técnicas e Instrumentos de Recolección de datos………………. 42
3.4 Fases Metodológicas…………………………………….............. 42
IV RESULTADOS
4.1 Recopilación de la información existente sobre generación y
aprovechamiento de gas metano a partir de rellenos sanitarios………. 44
4.2 Estudio de las diferentes tecnologías sobre los tipos de rellenos
sanitario existentes….……………………….……............................... 45
4.3 Determinar las magnitudes de basura para realizar un adecuado
balance de cantidad de energía generada en un relleno, de acuerdo a su
volumen………………………………………………………………. 45
4.4 Diseño de un pozo productor de metano y la red de
aprovechamiento del gas……………………………………………. 46
CONCLUSIÓN……………………………………………………………….. 52
RECOMENDACIONES……………………………………………………… 54
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS………………………………………. 55
ANEXOS
ANEXO A Prediseño final del relleno sanitario………………………………..
ANEXO B Detalle del tubo colector de biogás……………………………….
57
58
x
ANEXO C Red de aprovechamiento del gas…………………………………. 59
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro
pp.
1 Ventajas y limitaciones de rellenos sanitarios……………………..….. 20
2 Valores de Resistencia en Mpa de tuberías polietileno (PE)………..… 37
3 Comparación con el relleno sanitario de Ambato………………….….. 48
4 Comparación con el relleno sanitario de México……………………… 48
5 Datos obtenidos del relleno
sanitario……………………………………
48
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura
pp.
1 Representación de Lewis del metano.………………..……………….. 29
2 Forma básica de un relleno sanitario.……………………….………..… 46
3 Medidas en metros calculadas para el relleno sanitario de
Naguanagua……………………………………………………………. 47
ÍNDICE DE TABLAS
Figura
pp.
1 Datos totales del relleno sanitario.……………………….………….. 50
xi
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ
CARRERA INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
ESTUDIO PARA EL APROVECHAMIENTO DE GAS
COMBUSTIBLE A PARTIR DE RELLENOS SANITARIOS
Autor López David
Tutor: Ing. Luis de la Cruz
Fecha: Enero, 2013
RESUMEN
En el siguiente trabajo de investigación, se habla sobre un problema que
afecta a nivel mundial, el cual es el problema de la basura,
encontrándose una solución para esta y enfocándose en cómo puede
servir después de ponerla en el sitio de su disposición final, dando como
recomendación un relleno sanitario y proporcionando una alternativa
viable para el uso de este, como lo es la extracción del gas metano para
usos de electricidad o gas doméstico. Dependiendo del volumen de
basura en el relleno sanitario, se podrá crear más gas metano debido a la
biodegradación de la basura y con él poder sustentar pequeños
poblados, o procesos productivos para que todos tengan una fuente
sustentable de energía limpia con menor impacto al medio ambiente.
Descriptores: Relleno sanitario, gas metano
INTRODUCCIÓN
El siguiente trabajo investigativo se realiza, debido a una problemática que
afecta a toda la sociedad, no solo de Venezuela sino a nivel mundial. Esta gran
problemática es el tema de la basura; el volumen de la basura o desperdicios han ido
incrementando exponencialmente a lo largo de los años, debido al incremento de la
población que ocurre día a día. Cada nueva persona generará nuevos desperdicios o
basura y las tasas de recolección, recuperación y usos de esta sigue siendo la misma;
es decir: cada vez se produce más basura, pero no se hace poco para lograr un
adecuado uso de la misma.
En este trabajo se plantea como utilizar la basura para beneficio de la
población, en la búsqueda de solución de otro problema que también afecta a nivel
mundial que es la creciente demanda de energía. Con el aumento de la población se
necesita más energía eléctrica para abastecer la demanda de todas las personas. Por
esta razón las industrias deben generar más electricidad la cual produce a su vez más
contaminación y afecta el ambiente. Hoy en día se vive en una época ambientalista,
donde se quieren buscar soluciones que ayuden a disminuir la contaminación
ambiental y debido a esto, se buscan nuevas formas de energía que causen menor
impacto en el ambiente.
Debido a estas razones, planteamos que la basura podría aprovecharse para
producir electricidad y amortizar un poco ambas problemáticas las cuales afectan a
todo el mundo. Este objetivo se realiza llevando la basura a un sitio idóneo de
disposición, donde se pueda aprovechar la misma; este sitio de disposición es un
relleno sanitario, donde toda la basura mediante procesos de biodegradación, se
convierte en gas metano y lixiviados. Aquí es donde nuestro proyecto influye ya que
2
diseñamos la idea de extraer este gas metano eficientemente para usarlo como
generador de electricidad.
En varios países ya se utilizan rellenos sanitarios, pero en la mayoría de estos
se quema el gas metano que genera la biodegradación de los desperdicios, resultando
que solo se usa el relleno sanitario como un sitio de disposición de basura, sin
aprovechar los otros beneficios que se pueden derivar de un relleno sanitario. La
extracción del gas metano en un relleno sanitario para la generación de electricidad,
es una alternativa de fuente de energía limpia, con menor impacto en el ambiente y
produce cantidades apreciables de electricidad, aprovechando los desperdicios que se
generan día a día por toda la población y donde estos van aumentando con el tiempo.
La generación del gas metano depende del volumen de basura producida y
dispuesta en el relleno. La inversión para la construcción de un relleno sanitario
puede recuperarse en un periodo de 10 años y el estimado de vida útil del relleno
sanitario es aproximadamente de 20 años; es decir: después de los primeros 10 años
el relleno sanitario se vuelve altamente productivo para el ente que lo administra.
El gas metano que proviene del relleno sanitario, se recolecta por un sistema
de gasoductos y es llevado a una planta de purificación de este gas, para luego
generar la electricidad a partir del mismo. Un relleno sanitario se puede construir de
diversas formas, las cuales se plantearán a continuación en el siguiente trabajo, donde
cada uno sirve para una situación diferente y se debe estudiar cual es el mejor método
para el sitio donde se quiera construir el relleno sanitario. Para la construcción de
rellenos sanitarios se debe tener mucho cuidado con los asentamientos diferenciales
que se producen debido a la descomposición de basura. Si estos asentamientos
producen filtraciones de los lixiviados hacia el suelo y subsuelo inmediato, pueden
llegar a contaminar a ríos u otras fuentes de aguas cercanas y así perjudicar la salud
de las personas que consuman de estas.
La Investigación estará estructurada en cuatro capítulos. Capítulo I El
Problema, donde se habla del planteamiento del problema, formulación del
problema, objetivos generales y específicos, justificación del problema y alcance.
3
Capítulo II Marco Teórico, que habla de los antecedentes, bases teóricas y
definición de términos. Capítulo III Marco Metodológico, donde se habla del
diseño de investigación, nivel de investigación, técnicas e instrumentos de
investigación y fases metodológicas. Capítulo IV Resultados, donde se plantearan
todos los datos obtenidos en el siguiente trabajo investigativo, Conclusiones,
Recomendaciones y Anexos. . . . . . . . . . . . .
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
2.2 Planteamiento del problema.
Hoy en día la problemática de la basura es un problema a nivel mundial, esta
tiene un impacto económico, social y también un impacto para la salud de las
personas, por ello su disposición final se debe manejar y tratar adecuadamente para
que no afecte a las personas en el futuro.
Otro aspecto importante de la basura es el sitio de disposición final y los usos
que se le puede dar a ésta. El sitio de disposición final tiene que tener un adecuado
mantenimiento y una mano de obra óptima para que no perjudique a nivel público la
salud de las personas. Para ello se pueden crear programas de reciclaje en los rellenos
sanitarios, donde se realice clasificación de residuos y desechos, y se le dé mejor uso
a la basura un buen uso lo cual puede beneficiar a toda la comunidad, a partir de sus
propios residuos.
En todo municipio, la parte gubernamental debe contar con equipos
indispensables para la solución del problema de la basura, como: el manejo de esta y
la recolección y disposición de la misma. También se debe contar con adecuados
sitios de disposición final, haciendo una estimación del volumen de basura producido
a largo plazo y luego creando los sitios de disposición adecuados, como lo son los
rellenos sanitarios. Un aspecto muy importante es que es posible generar energía a
partir de emanaciones gaseosas que se producen en el interior del relleno sanitario.
En otros países, donde se aprecia más el ahorro de energía, los productos que
se generan como resultado de la descomposición de los desechos, son dispuestos en
rellenos sanitarios y son aprovechados para generar energía lumínica (luz) y energía
calórica (gas y calefacción para usos domésticos).Uno de los países pioneros de los
5
rellenos sanitarios y donde se aprovecha el gas metano para la producción de energía
es Estados Unidos. Otros países en el continente americano donde se aprovecha este
método para la obtención de esta energía a partir de desechos son Perú, Argentina y
México, entre otros.
El aprovechamiento del gas que se obtiene de los desechos (metano) en
Venezuela, podría utilizarse para dar luz y gas a pequeñas comunidades que pudieran
estar localizadas cerca de ese tipo de rellenos, cuya construcción debidamente
planificada y ejecutada en forma adecuada no causaría en dicha comunidad ningún
impacto ambiental.
Esta es en una época, donde es necesario cuidar al planeta debido a la
creciente contaminación de este; por ello se exploran cada día nuevas fuentes de
energía limpia. En el relleno sanitario donde se aprovecha energía a partir del biogás
(gas metano), se ha demostrado que es una buena alternativa, ya que sólo se necesitan
grandes cantidades de basura y se solucionarían dos problemas, como son la
producción de la energía y la disposición de basura, creando energía a partir de la
basura de manera limpia, ecológica y sustentable.
1.2 Formulación del problema.
¿A partir de que proceso se puede obtener gas combustible de un relleno
sanitario?
1.3 Objetivos de la Investigación.
1.3.1 Objetivo General.
Estudiar el aprovechamiento de gas combustible a partir de
rellenos sanitarios
1.3.2 Objetivos Específicos.
Recopilar la información existente sobre generación y aprovechamiento de
gas metano a partir de rellenos sanitarios
Estudiar las diferentes tecnologías sobre los tipos de relleno sanitarios
existentes
6
Determinar las magnitudes de basura para realizar un adecuado balance de la
cantidad de energía generada en un relleno, de acuerdo a su volumen
Diseñar un pozo productor de metano y la red de aprovechamiento del mismo
1.4 Justificación del Problema.
Con el crecimiento de la población y la creciente demanda de energía, la
diversificación de las fuentes aprovechables de energía, se hace cada vez más
necesaria y en particular la tecnología de aprovechamiento del gas producido por los
desechos, constituye una manera económica y viable de lograr satisfacer la demanda.
Hoy en día la primordial fuente de energía se obtiene a partir de hidrocarburos
como el petróleo, el carbono y fuentes nucleares. Todas estas energías son dañinas
para el ambiente y salud de las personas. Ya que todas producen un impacto
ambiental que se quiere evitar en la época en la que se vive hoy en día, debido a que
es una época ambientalista, donde se intenta disminuir los daños que perjudiquen el
planeta.
Los rellenos sanitarios son un método productor de energía muy importante,
ya que producen electricidad y gas doméstico a partir del biogás (gas metano), donde
este se capta gracias a los volúmenes de basura que producen las personas debido a
procesos de degradación química de los residuos.
Este método productor de energía es muy útil, debido a que la energía
producida a partir de la biomasa, genera muy poca contaminación y este método tiene
la ventaja de que los costos de producción son bajos, y se pueden recuperar los costos
invertidos en el relleno sanitario en pocos años. La inversión para un relleno sanitario
es aproximadamente de 40 millones de dólares (aproximadamente 180.000.000 BsF
al cambio actual) pudiendo recuperarse la inversión en un periodo de 10 años.
1.5 Alcance.
Como parte de la investigación se presentaran los distintos tipos de rellenos
sanitarios, el diseño del sistema de recolección de gas y su aplicación al caso del
municipio Naguanagua.
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes de la Investigación.
Sandoval A. (2008) en su Trabajo para el Ministerio del Ambiente titulado
“Guía de diseño, construcción, operación, mantenimiento y cierre de relleno
sanitario mecanizado” en San Isidro, Lima, Perú, realizó un estudio sobre los
rellenos sanitarios mecanizados y sus características. Además de hablar de la
problemática de la basura en su comunidad que es un problema que afecta a nivel
mundial, crea una buena solución a ella, como lo es el relleno sanitario. Para esto la
basura debe ser manejada adecuadamente y así evitar daños tanto sociales como
económicos, ya que si las prácticas de disposición de la basura son malas, puede
ocasionarse la contaminación del aire, el agua y el suelo. En los tiempos actuales las
personas descargan sus desechos al ambiente de manera indiscriminada, estos al
sobre pasar sus límites ecológicos afectan la natural capacidad de regeneración, se
sabe que el medio se satura y que se causan daños que pueden ser de carácter
irreversible.
Hoy en día a día el incremento de la población ocurre de una manera muy
rápida y las actividades para controlar o eliminar la basura que produce cada persona
no son suficientes para los mismos, esto afecta a todas las personas que intentan
controlar la problemática de la basura en su comunidad. Para poder llegar a una buena
solución a los problemas de disposición de la basura, tiene que cambiarse la cultura
de la población e infundir conocimientos para la búsqueda de nuevas soluciones, para
esta problemática y así lograr que esta quiera voluntariamente participar en estas
soluciones. Se hace indispensable que intervengan las agencias gubernamentales para
lograr una buena educación y sensibilización ambiental de la sociedad.
8
Así mismo, Díaz J. (1999) en su Trabajo de Grado titulado “La basura, ¿un
problema comunicacional?: el papel de las campañas audiovisuales en el
problema de los desechos sólidos” realizado en la universidad Católica Andrés
Bello, efectúo un estudio sobre la basura y los desechos sólidos en Venezuela donde
dice que su disposición se ha agravado en los últimos años, donde día tras día se
acumulan toneladas de basura en las calles y aceras, lo cual trae consecuencias a las
personas y a sus hijos y afectan a la salud de las mismas. A lo largo de los años dice
que se usan muchas campañas para la recolección de basura, pero el problema no
disminuye y solo aumenta a través de los años y seguirá aumentando hasta que no se
realice un estudio donde se revisen varios aspectos como serían: el ciudadano, al cual
se le debe crear la cultura ecológica necesaria para que este pueda llevar a cabo un
buen manejo de la basura hasta su sitio de disposición. La recolección de basura;
donde se deben tener buenos equipos para la recolección de ésta y poder llevarla a su
sitio de disposición final, donde se tratara adecuadamente para que no afecte al
ambiente ni a las personas a su alrededor y el último aspecto es si estas campañas han
sido de utilidad para disminuir la problemática de la basura que es donde se centra la
tesis del Ing. Díaz.
2.2 Bases Teóricas.
2.2.1 Basura.
La basura es una expresión coloquial de todo material el cual se necesita
eliminar. Normalmente se la coloca en lugares previstos para su recolección para
luego ser canalizada a vertederos, rellenos sanitarios u otro lugar. Actualmente, se
usa el término “desecho” para denominar aquella fracción de residuos que no son
aprovechables y que por lo tanto deben ser tratados y dispuestos para evitar
problemas sanitarios o ambientales.
2.2.1.1 Clasificación de los desechos.
Desecho o residuo orgánico: todo desecho de origen biológico, que
alguna vez estuvo vivo o fue parte de un ser vivo, por
9
ejemplo: hojas, ramas, cáscaras y residuos de la fabricación de
alimentos en el hogar, etc.
Desecho o residuo inorgánico: todo desecho de origen no biológico, de
origen industrial o de algún otro proceso no natural, por
ejemplo: plástico, telas sintéticas, etc.
Desecho o residuo peligrosos: todo desecho, ya sea de origen biológico o no,
que constituye un peligro potencial (código CRETIB) y por lo cual debe ser
tratado de forma especial, por ejemplo: material médico infeccioso, residuo
radiactivo, ácidos y sustancias químicas corrosivas, etc.
2.2.1.2 Según su origen:
Los desechos y residuos pueden clasificarse según su origen en:
Domiciliario: basura proveniente de los hogares y/o comunidades.
Industrial: su origen es producto de la manufactura o proceso de
transformación de la materia prima.
Hospitalario: desechos que son catalogados por lo general como residuos
peligrosos y pueden ser orgánicos e inorgánicos.
Comercial: provenientes de ferias, oficinas, tiendas, etc., y cuya composición
es orgánica, tales como restos de frutas, verduras, cartones, papeles, etc.
Urbano: correspondiente a las poblaciones, como desechos de parques y
jardines, mobiliario urbano inservible, etc.
Basura espacial: objetos y fragmentos artificiales de origen humano que ya no
tienen ninguna utilidad y se encuentran en la órbita terrestre.
2.2.1.3 Desechos que admiten clasificación.
El papel y el cartón son de origen orgánico, sin embargo, para propósitos
de reciclaje deben ser tratados como inorgánicos, por el proceso particular que se les
da. La excepción son los papeles y servilletas con residuos de comida que se
consideran como material orgánico.
10
Otros tipos de materiales, como los propios del metabolismo humano, también
son orgánicos, sin embargo son manejados a través de las redes de saneamiento y no
a través de esquemas de recolección y disposición final.
2.2.1.4 Basura tecnológica.
La basura tecnológica o chatarra electrónica, cada vez más abundante, es la
que se produce al final de la vida útil de todo tipo de aparatos electrodomésticos, pero
especialmente de la electrónica de consumo (televisores, ordenadores, teléfonos
móviles), que son potencialmente muy peligrosos para el ambiente y para sus
manipuladores si no se reciclan apropiadamente.
2.2.1.5 El problema de los desechos.
Los materiales no aprovechables constituyen un problema para muchas
sociedades, sobre todo para las grandes urbes así como para el conjunto de la
población del planeta, debido a que la sobrepoblación, las actividades humanas
modernas y el consumismo han acrecentado mucho la cantidad de basura que se
genera; lo anterior junto con el ineficiente manejo que se hace con dichos desechos
(quemas a cielo abierto, disposición en vertederos de basura ineficientes) provoca
problemas tales como la contaminación, que ocasiona problemas de salud y daños al
ambiente, además de provocar conflictos sociales y políticos.
Antes de convertirse en desecho, los residuos han sido materias primas que en
su proceso de extracción, son por lo general, procedentes de países en desarrollo.
Sólo 7 países, que son únicamente el 21% de la población mundial, consumen más
del 50% de los recursos naturales y energéticos de nuestro planeta.
La sobreexplotación de los recursos naturales y el incremento de la
contaminación, amenazan la capacidad regenerativa de los sistemas naturales.
2.2.1.6 Solución propuesta al problema.
Lo ideal es que todos los residuos sean reaprovechados y reintegrados al
medio ambiente. Lo anterior señala una solución integral en la que el concepto
desecho desaparecería. Varias iniciativas existen para reducir o resolver el problema
y dependen principalmente de los gobiernos, las industrias, las personas o de la
11
sociedad en su conjunto. Algunas soluciones generales al problema de la basura
serían:
Reducir la cantidad generada
Reintegración de los residuos al ciclo productivo
Canalización adecuada de residuos finales
Poder reciclar una parte de la basura
No tirar al ambiente, sino que las personas que generan los junten en sus
casas y aprendan a reciclarlos.
2.2.1.7 Costos.
Costos ambientales:
Los desechos atraen roedores e insectos que albergan parásitos
gastrointestinales, fiebre amarilla, gusanos, la peste y otras enfermedades para los
seres humanos. La exposición a desechos peligrosos, en particular, cuando se
queman, pueden causar otras enfermedades, incluyendo diversos tipos de cáncer y
alergias. Los desechos pueden contaminar las aguas superficiales, aguas subterráneas,
el suelo y el aire que causa más problemas para los seres humanos, otras especies y
los ecosistemas. El tratamiento y eliminación de desechos produce cantidades
significativas de gases de efecto invernadero (GEI), principalmente metano, que
contribuyen significativamente al cambio climático global.
Costos sociales:
La gestión de residuos es un importante problema ambiental. Muchas de las
cargas ambientales antes citadas están a menudo a cargo de los grupos marginados,
como las minorías raciales, mujeres y residentes de las naciones en desarrollo.
NIMBY “not in my back yard!” (no en mi patio trasero) es un término popular que
describe la oposición de los residentes a una propuesta de un nuevo desarrollo de
disposición de desechos cerca de ellos. Sin embargo, la necesidad de expansión y la
ubicación de plantas de tratamiento y de eliminación de residuos están aumentando
en todo el mundo. En la actualidad existe un mercado creciente en el movimiento
transfronterizo de residuos, y aunque la mayoría de los flujos de residuos se da en los
12
países desarrollados, una cantidad importante de residuos se desplaza de los países
desarrollados a los países en vías de desarrollo.
Costos económicos:
Los costos económicos de la gestión de los residuos son elevados, y son a
menudo pagados por los gobiernos municipales. Dichos costos a menudo se pueden
optimizar y reducir, creando rutas de recolección más eficientes, modificando el
diseño de los vehículos e incluso su tránsito, y a través de la educación pública. Las
políticas ambientales, también son vitales para reducir el costo de la gestión y reducir
las cantidades de residuos. La valorización de residuos (es decir, el reciclaje y la
reutilización) evitan la extracción de materias primas, y reducen los volúmenes de
disposición final los costos de transporte. La ubicación de tratamiento de residuos y
las instalaciones de eliminación a menudo tiene un impacto en la propiedad
inmobiliaria debido al ruido, polvo, la contaminación, el deterioro del paisaje, y el
estigma negativo. El sector informal de recolección de residuos consta en su mayor
parte de los recolectores de residuos que limpian los metales, vidrio, plástico, textiles
y otros materiales y del comercio para obtener una ganancia, conocidos en Venezuela
como “zamuros”. Este sector puede alterar significativamente o reducir el desperdicio
en un sistema en particular, pero producen otros efectos económicos negativos que
ocasionan enfermedad, pobreza, explotación de menores y el abuso de sus
trabajadores.
2.2.1.8 Problema del crecimiento del consumismo.
Por otro lado, si el aumento del consumo no cesa, la cantidad de basura
reciclada nunca llegaría al nivel de la basura producida. A partir de la
implementación de los sistemas de reciclaje, no disminuyó la cantidad de basura
como debería expresarse, sino que ha aumentado, debido al aumento constante
del consumismo. De esta forma, la supuesta solución se convertiría en solo un
paliativo y constituiría solo una forma de organizar los desechos para abaratar los
costos de las materias primas. De todas maneras, el reciclaje se ha convertido en una
13
teoría que aunque en Venezuela no funciona actualmente, se presenta como una
posibilidad real a mediano plazo.
2.2.1.9 Reducción de desechos.
Las medidas de reducción de residuos pueden agruparse en:
Prevención: comprar productos con el mínimo embalaje y el mínimo envase,
no consumir innecesariamente, disminuir la cantidad de desechos
potenciales, comprar productos con etiquetas ecológicas, ecodiseño, etc.
Reducir: intentar deshacerse del mínimo de desechos posibles.
Reutilizar: intentar alargar la vida de los productos y en el caso de que el
producto no sirva para su función, intentar darle otros usos.
Reciclar: cuando no se encuentran más opciones para deshacerse de un
producto hágalo con responsabilidad y llévelo a su
correspondiente contenedor selectivo, o al sistema de gestión de residuos
propio del municipio o región.
Uno de los ejemplos más comunes de reciclaje es el caso del PET (Tereftalato
de polietileno, Formula Molecular: (C10H8O4)n, plástico comúnmente usado en
botellas para bebidas y bolsas para hervir alimento congelado y bandejas para
comidas calentadas en microondas (debido a que contiene estabilizantes y retardantes
de flama).
En lugar de un sistema de producción, consumo y eliminación, se tiene un
proceso cíclico de producción, donde la mayor parte de los residuos de la producción
así como del consumo sean reintegrados al ciclo productivo de la misma forma que la
naturaleza lo hace.
2.2.1.10 Canalización de residuos finales .
Todos aquellos residuos que no son reintegrados al ciclo productivo, deben ser
adecuadamente manejados, (en especial los desechos peligrosos).
Evitar sistemas de eliminación que supongan un riesgo para el ambiente y nuestra
salud.
14
2.2.1.11 Transformación integral de residuos.
La transformación integral de residuos o “Valorización TIR”, parece ser el
método definitivo para el tratamiento de múltiples tipos de residuos, que están siendo
eliminados, hasta el día de hoy, con menor o mayor impacto, en algunos casos grave,
para el ambiente, mediante la incineración, la coincineración o simplemente en
vertidos legales o ilegales o depositados en los vertederos.
Parece ser el sistema definitivo y de futuro, destinado a ser implantado para la
mejora definitiva en el tratamiento de múltiples residuos. Este método es una mezcla
de principios conocidos y en procesos patentados, como modelos de utilidad, basados
en un principio básico referente a la transformación de la materia: Cualquier materia
puede ser descompuesta en elementos y substancias básicas y estas a su vez pueden
ser utilizadas para componer nuevas materias.
Mediante la transformación integral de residuos o “Valorización TIR” se
puede gestionar y transformar diferentes tipos de residuos, orgánicos e inorgánicos. A
continuación se detallan algunos:
Fracción orgánica de los residuos urbanos.
Múltiples residuos industriales orgánicos e inorgánicos.
Residuos de ganadería: purines, estiércoles y otros.
Residuos agrarios, forestales y de jardines.
Lodos residuales procedentes de estaciones depuradoras. E.D.A.R.
Otros.
La transformación integral de residuos está dividida en diferentes procesos,
dependiendo del residuo a gestionar, tratar y ser transformado. Estos pueden ser
desde tres hasta once procesos o fases diferentes; alguno de los cuales son:
pretratamiento, homogeneización, digestión anaeróbica, separaciones de fases,
lixiviación, etc.
Se trata de un compendio de pasos secuenciales mediante los cuales se
descompone cualquier sustancia hasta llegar a los elementos más básicos que la
forman y que los diferentes procesos permiten; los elementos obtenidos son
15
almacenados y con posterioridad son utilizados para recomponer o producir mediante
diferentes reacciones nuevas materias utilizables en diferentes segmentos e industrias.
2.2.1.12 Eliminación de residuos.
Muchas cosas se botan cuando ya no se necesitan. Todos los días la gente
echa restos de comida y montones de papel en bolsas para los recolectores. A veces,
las personas tiran un suéter viejo o los desgastados neumáticos de un vehículo. Y de
vez en cuando se convierte en chatarra algo grande, como una nevera o incluso un
automóvil.
Supóngase que el lector tuviera que pesar esos residuos sólidos. ¿Cuál sería su
parte en los desperdicios diarios de la civilización, viviendo en Venezuela? Hace
muchos años habría sido de menos de un kilogramo; hoy es aproximadamente de 1,5
kilogramos diario por persona. En un año, su aporte de desechos sólidos se elevaría a
más de media toneladas. Y como en Venezuela viven más de 28 millones de
personas, la nación tiene una montaña de desperdicios –cerca de 16 millones de
toneladas por año- que requieren su recolección y una eliminación segura. Los
desperdicios son materiales que ya no se puedan usar en los hogares, comercios,
industrias ni ningún otro sitio. En realidad son valiosos recursos, pero aún no se ha
aprendido a utilizarlos de nuevo con el mayor provecho.
Volvemos a emplear algo de papel, vidrio o metales. Esto se realiza
reutilizándolos, es decir, usándolos como materia prima para fabricar nuevos
productos útiles. Por ejemplo, el hierro y el acero descartado pueden devolverse a las
fundiciones y usarse nuevamente. El vidrio de las botellas desechadas puede
convertirse en otras botellas. Con los periódicos que se tiran cabe hacer productos de
papel.
No obstante, la mayoría de los desechos se elimina simplemente colocándolos
en algún lado. Habría que eliminarlos de modo que no dañaran el ambiente, pero no
siempre se hace.
16
Estamos desarrollando nuevos modos de eliminar los residuos. Pero
constantemente debemos aprender más acerca de cómo volverlos a utilizar, para
poder conservar los recursos naturales, tales como la madera y los metales.
Los residuos sólidos, llamados también desechos, tienden a aumentar cada
año, conforme cambian los hábitos de vida y los procesos de fabricación. Mucha
gente llama a estos materiales basura. Pero este término debería referirse sólo a
desechos de alimentos orgánicos: sobras de carne, cáscara de papas, etc.
En cierta época, los desechos de alimentos de los hogares, restaurantes,
mercados de alimentos y fabricantes de productos alimenticios componían casi dos
tercios de todos los desperdicios de una nación tecnológica moderna. Pero los
métodos nuevos de industrialización de alimentos han reducido la cantidad de
residuos de comida. Entre tanto, se han popularizado nuevos métodos de envasar. En
consecuencia, la cantidad de desechos de papel ha aumentado rápidamente. Hoy en
día, el papel representa alrededor de la mitad de todos los desechos recogidos. Otros
residuos sólidos incluyen goma, plástico y una aparentemente infinita variedad de
objetos y materiales.
Los residuos acarreados por líquidos también tienen que ser retirados de los
hogares y otros sitios. Los desechos del cuerpo humano se incluyen en las aguas
residuales; a través de conductos llamados cloacas, estos desechos líquidos se
transportan a plantas u otros sitios. Se los trata para eliminar materias contaminantes
peligrosas. Luego se descargan en ríos y lagos para convertirse en parte de nuestros
recursos hídricos.
2.2.2 Biogás.
El biogás es un gas combustible que se genera en medios naturales o en
dispositivos específicos como rellenos sanitarios y biodigestores, por las reacciones
de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismos
(bacterias metanogénicas, etc.) y otros factores, en ausencia de oxígeno (esto es, en
un ambiente anaeróbico). Este gas se ha venido llamando gas de los pantanos, puesto
que en ellos se produce una biodegradación de residuos vegetales semejante a la
17
descrita. Desde 1991 este gas se aprovecha a partir de las emanaciones de los rellenos
sanitarios.
2.2.3 Relleno Sanitario.
El relleno sanitario es una técnica de disposición final de los residuos sólidos
en el suelo, el cual no causa molestia ni peligro para la salud o la seguridad pública;
tampoco perjudica el ambiente durante su operación ni después de su clausura. Esta
técnica utiliza principios de ingeniería para confinar la basura en un área lo más
estrecha posible, cubriéndola con capas de tierra diariamente y compactándola para
reducir su volumen.
Además, prevé los problemas que puedan causar los líquidos y gases
producidos por efecto de la descomposición de la materia orgánica.
Hace poco menos de un siglo, en Estados Unidos, surgió el
relleno sanitario como resultado de las experiencias, de compactación y cobertura de
los residuos con equipo pesado; desde entonces, se emplea este término para aludir al
sitio en el cual los residuos son primero depositados y luego cubiertos al final de cada
día de operación.
En la actualidad, el relleno sanitario moderno se refiere a una instalación
diseñada y operada como una obra de saneamiento básico, que cuenta
con elementos de control lo suficientemente seguros y cuyo éxito radica en la
adecuada selección del sitio, en su diseño y, por supuesto, en su óptima operación y
control.
2.2.3.1 Tipos de rellenos sanitarios.
En relación con la disposición final de residuos sólidos municipales (RSM), se
podría proponer tres tipos de rellenos sanitarios, a saber:
Relleno sanitario mecanizado:
El relleno sanitario mecanizado es aquel diseñado para las grandes ciudades y
poblaciones que generan más de 40 toneladas diarias de desperdicios. Por sus
exigencias es un proyecto de ingeniería bastante complejo, que va más allá de operar
con equipo pesado. Esto último está relacionado con la cantidad y el tipo de residuos,
18
la planificación, la selección del sitio, la extensión del terreno, el diseño y la
ejecución del relleno, y la infraestructura requerida, tanto para recibir los residuos
como para el control de las operaciones, el monto y manejo de las inversiones y los
gastos de operación y mantenimiento.
Para operar este tipo de relleno sanitario se requiere del uso de compactadores
de residuos sólidos, así como equipo especializado para el movimiento de tierra:
tractor de oruga, retroexcavadora, cargador, camiones volteo, etc.
Relleno sanitario semi-mecanizado
Cuando la población genere o tenga que disponer entre 16 y 40 toneladas
diarias de RSM en el relleno sanitario, es conveniente usar maquinaria pesada como
apoyo al trabajo manual, a fin de hacer una buena compactación de los desechos,
estabilizar los terraplenes y dar mayor vida útil al relleno. En estos casos, el tractor
agrícola adaptado con una hoja topadora o cuchilla y con un cucharón o rodillo para
la compactación puede ser un equipo apropiado para operar este relleno al que
podríamos llamar semimecanizado.
Relleno sanitario manual
Es una adaptación del concepto de relleno sanitario para las pequeñas
poblaciones que por la cantidad y el tipo de residuos que producen –menos de 15
t/día-, además de sus condiciones económicas, no están en capacidad de adquirir el
equipo pesado debido a sus altos costos de operación y mantenimiento.
El término manual se refiere a que la operación de compactación y
confinamiento de los residuos puede ser ejecutado con el apoyo de una cuadrilla de
hombres y el empleo de algunas herramientas. En este sistema es necesario que los
desechos deban cubrirse con tierra y compactarse.
2.2.3.2 Métodos de construcción de un relleno sanitario.
El método constructivo y la subsecuente operación de un
relleno sanitario están determinados principalmente por la topografía del terreno,
aunque dependen también del tipo de suelo y de la profundidad del nivel freático.
Existen dos maneras básicas de construir un relleno sanitario.
19
Método de trinchera o zanja:
Este método se utiliza en regiones planas y consiste en excavar
periódicamente zanjas de dos o tres metros de profundidad con una retroexcavadora o
un tractor de orugas. Hay experiencias de excavación de trincheras de hasta 7 metros
de profundidad. Los RSM se depositan y acomodan dentro de la trinchera para luego
compactarlos y cubrirlos con la tierra excavada, a lo largo del área designada para la
basura que es calculada con su respectivo volumen, de acuerdo a la producción de
basura de la comunidad que se desea atender.
Se debe tener especial cuidado en periodos de lluvia dado que las aguas
pueden inundar las zanjas. De ahí que se deba construir canales perimétricos para
captarlas y desviarlas e incluso proveer a las zanjas de drenajes internos. En casos
extremos, se puede construir un techo sobre ellas o bien bombear el agua acumulada.
Sus taludes o paredes deben estar cortados de acuerdo con el ángulo de reposo del
suelo excavado.
La excavación de zanjas exige condiciones favorables tanto en lo que respecta
a la profundidad del nivel freático como al tipo de suelo. Los terrenos con nivel
freático alto o muy próximo a la superficie no son apropiados por el riesgo de
contaminar el acuífero. Los terrenos rocosos tampoco lo son debido a las dificultades
de excavación.
Método de área:
En áreas relativamente planas, donde no sea factible excavar fosas o trincheras
para enterrar la basura, esta puede depositarse directamente sobre el suelo original, el
que debe elevarse algunos metros, previa impermeabilización del terreno con
geotextiles. En estos casos, el material de cobertura deberá ser transportado desde
otros sitios o, de ser posible, extraído de la capa superficial. Las fosas se construyen
con una pendiente suave en el talud para evitar deslizamientos y lograr una mayor
estabilidad a medida que se eleva el relleno
Sirve también para rellenar depresiones naturales o canteras abandonadas de
algunos metros de profundidad. El material de cobertura se excava de las laderas del
20
terreno o, en su defecto, de un lugar cercano para evitar los costos de acarreo.
La operación de descarga y construcción debe iniciarse desde el fondo hacia arriba
El relleno se construye siguiendo la pendiente natural del terreno; es decir, la
basura se descarga en la base del talud, se extiende y apisona contra él y se recubre
diariamente con una capa de tierra. Se continúa la operación avanzando sobre el
terreno, conservando una pendiente suave de unos 18,4 a 26,5 grados en el talud; es
decir, la relación vertical/horizontal de 1:3 a 1:2, respectivamente, y de 1 a 2 grados
en la superficie, o sea, de 2 a 3,5%.
A continuación en el cuadro 1 se mostraran las ventajas y limitaciones de un
relleno sanitario:
Cuadro 1: Ventajas y limitaciones de un relleno sanitario
Ventajas Limitaciones
1. La inversión inicial de capital
es inferior a la que se necesita
para instaurar el tratamiento de
residuos mediante plantas de
incineración o de compost.
2. Tiene menores costos de
operación y mantenimiento que
los métodos de tratamiento.
3. Un relleno sanitario es un
método completo y definitivo,
dada su capacidad para recibir
todo tipo de RSM.
4. Genera empleo de mano de
obra poco calificada,
1. La adquisición del terreno es difícil
debido a la oposición de los vecinos al
sitio seleccionado, fenómeno conocido
como NIMBY (not in my back yard
“no en mi patio trasero”), por diversas
razones:
La falta de conocimiento sobre la
técnica del relleno sanitario.
Se asocia el término
relleno sanitario al de botadero a
cielo abierto.
La evidente desconfianza mostrada
hacia las administraciones locales
que no garantizan la calidad ni
21
disponible en abundancia en
los países en desarrollo.
5. Recupera gas metano en los
rellenos sanitarios que reciben
más de 500 t/día, lo que puede
constituir una fuente
alternativa de energía para
algunas ciudades.
6. Su lugar de emplazamiento
puede estar tan cerca del área
urbana como lo permita la
existencia de lugares
disponibles, lo que reduce los
costos de transporte y facilita
la supervisión por parte de la
comunidad.
7. Permite recuperar terrenos que
se consideraban improductivos
o marginales, tornándolos
útiles para la construcción de
parques, áreas recreativas y
verdes, etc.
8. Un relleno sanitario puede
comenzar a funcionar en corto
tiempo como método de
eliminación de residuos.
9. Se considera flexible porque
puede recibir mayores
sostenibilidad de la obra.
La falta de mantenimiento origina
faltas en el saneamiento legal del
sitio donde se localiza el relleno
sanitario.
En Nueva York, se negocia con la
comunidad y se le solventan necesidades
comunitarias.
2. El rápido proceso de urbanización en
las ciudades, que limita y encarece el
costo de los pocos terrenos disponibles,
obliga a ubicar el relleno sanitario en
sitios alejados de las poblaciones.
3. La vulnerabilidad de la calidad de las
operaciones del relleno y el alto riesgo
de transformarlo en un botadero a cielo
abierto, principalmente por la falta de
voluntad política de las
administraciones municipales
para invertir los fondos necesarios a fin
de asegurar su correcta operación
y mantenimiento.
4. No se recomienda el uso del relleno
clausurado para construir viviendas,
escuelas, en particular porque se
producen emisiones de gas y el terreno
no tiene capacidad portante.
5. La limitación para construir
22
cantidades adicionales de
residuos con poco incremento
de personal.
infraestructura pesada por los
asentamientos y hundimientos después
de clausurado el relleno.
6. Se requiere un monitoreo luego de la
clausura del relleno sanitario, no solo
para controlar los impactos ambientales
negativos, sino también para evitar que
la población use el sitio indebidamente.
7. Puede ocasionar impacto ambiental de
largo plazo si no se toman las
previsiones necesarias en la selección
del sitio y no se ejercen los controles
para mitigarlos. En rellenos sanitarios
de gran tamaño conviene analizar los
efectos del tráfico vehicular, sobre todo
de los camiones que transportan los
residuos por las vías que confluyen al
sitio y que producen polvo, ruido y
material volante. En el vecindario el
impacto lo generan los líquidos, gases
y malos olores que pueden emanar del
relleno.
8. Los terrenos situados alrededor del
relleno sanitario pueden devaluarse.
9. En general, no puede recibir residuos
peligrosos.
Fuente: López M, D. J. (2012)
23
2.2.3.3 Uso futuro del relleno sanitario.
El uso futuro de un relleno sanitario depende del clima, de su localización
respecto al área urbana, de su distancia de las zonas habitadas, de su extensión o área
superficial y de las características constructivas. Estas últimas tienen que ver con la
configuración final del relleno, la altura y el grado de compactación y, por supuesto,
la capacidad económica de la población.
El terreno de un relleno sanitario clausurado se presta para desarrollar
programas de recuperación paisajística y social como un parque, un
campo deportivo o una zona verde. Por fortuna ya existen en la región experiencias
de aprovechamiento de estos sitios transformados en parques y áreas recreativas en
México D. F., Nueva York y Buenos Aires, entre otras ciudades.
No se recomienda la construcción de edificaciones, viviendas, escuelas ni
infraestructura pesada sobre la superficie del relleno, debido a su poca capacidad para
soportar estructuras pesadas, además de los problemas que pueden ocasionar los
hundimientos y la generación de gases.
Para la recuperación del paisaje es conveniente la siembra de plantas de raíces
cortas y césped o grama. En muchos casos, después de la cobertura final, el pasto
crece en forma espontánea.
2.2.3.4 Reacciones que se generan en un relleno sanitario.
Cambios físicos, químicos y biológicos.
Los RSM depositados en un relleno sanitario presentan una serie de cambios
físicos, químicos y biológicos de manera simultánea e interrelacionada. Estos
cambios se describen a continuación a fin de dar una idea de los procesos internos
que se presentan cuando los desechos son confinados.
Cambios físicos: Los cambios físicos más importantes están asociados con la
compactación de los RSM, la difusión de gases dentro y fuera del relleno sanitario, el
ingreso de agua y el movimiento de líquidos en el interior y hacia el subsuelo, y con
los asentamientos causados por la consolidación y descomposición de la materia
orgánica depositada.
24
El movimiento de gases es de particular importancia para el control
operacional y el mantenimiento del sistema. Por ejemplo, cuando el biogás se
encuentra atrapado, la presión interna puede causar agrietamiento de la cubierta y
fisuras, lo que permite el ingreso de agua de lluvia al interior del relleno sanitario, lo
que provoca mayor generación de gases y lixiviados. Lo anterior contribuye a que se
produzcan hundimientos y asentamientos diferenciales en la superficie y que se
desestabilicen los terraplenes por el mayor peso de la masa de desechos.
Reacciones químicas: Las reacciones químicas que ocurren dentro del
relleno sanitario e incluso en los botaderos de basura abarcan la disolución y
suspensión de materiales y productos de conversión biológica en los líquidos que se
infiltran a través de la masa de RSM, la evaporación de compuestos químicos y agua,
la adsorción de compuestos orgánicos volátiles, la deshalogenación y
descomposición de compuestos orgánicos y las reacciones de óxido-reducción que
afectan la disolución de metales y sales metálicas. (La importancia de la
descomposición de los productos orgánicos reside en que estos materiales pueden ser
transportados fuera del relleno sanitario o del botadero de basura con los lixiviados.)
Reacciones biológicas: Las más importantes reacciones biológicas que
ocurren en los rellenos sanitarios son realizadas por los microorganismos aeróbicos y
anaeróbicos, y están asociadas con la fracción orgánica contenida en los RSM.
El proceso de descomposición empieza con la presencia del oxígeno (fase aeróbica);
una vez que los residuos son cubiertos, el oxígeno empieza a ser consumido por la
actividad biológica. Durante esta fase se genera principalmente bióxido de carbono.
Una vez consumido el oxígeno, la descomposición se lleva a cabo sin él (fase
anaeróbica): aquí la materia orgánica se transforma en bióxido de carbono, metano y
cantidades de amoníaco y ácido sulfhídrico (trazas).
Generación de líquidos y gases
Casi todos los residuos sólidos sufren cierto grado de descomposición, pero es
la fracción orgánica la que presenta los mayores cambios. Los subproductos de la
descomposición están integrados por líquidos, gases y sólidos.
25
Líquido lixiviado o percolado: La descomposición o putrefacción natural de la basura
produce un líquido maloliente de color negro, conocido como lixiviado o percolado,
parecido a las aguas residuales domésticas, pero mucho más concentrado.
Las aguas de lluvia que atraviesan las capas de basura aumentan su volumen
en una proporción mucho mayor que la que produce la misma humedad de los RSM,
de ahí que sea importante interceptarlas y desviarlas para evitar el incremento de
lixiviado; de lo contrario, podría haber problemas en la operación del relleno y
contaminación en las corrientes y nacimientos de agua y pozos vecinos.
2.2.3.5 Lixiviado de depósitos controlados .
El lixiviado del depósito controlado es el agua que percola a través de los
residuos depositados y que extrae, disueltos o suspendidos, materiales a partir de
ellos. El lixiviado está formado por la mezcla de las aguas de lluvia infiltradas en el
depósito y otros productos y compuestos procedentes de los procesos de degradación
de los residuos.
Una parte importante del agua que interviene en el balance hídrico de
un depósito controlado se convierte en lixiviado. El tratamiento del lixiviado supone
un elevadísimo coste, tanto durante la fase de explotación como durante la fase
posterior de vigilancia post-clausura. Una gestión correcta del agua evitará la
innecesaria e incontrolada formación de lixiviados, reduciendo significativamente los
costes de explotación. El mejor lixiviado es el que no se genera.
Lixiviado = Agua contaminada en el residuo + Infiltración agua de lluvia + Entradas
agua subterránea
Proceso de generación de un lixiviado.
Una adecuada gestión del lixiviado se debe centrar primeramente en
minimizar todas las fuentes de líquidos que puedan entrar en contacto con el residuo
y, una vez que este contacto agua-residuo ya se ha producido y por tanto, se ha
generado lixiviado, en recogerlo y conducirlo a un punto, balsa o depósito de
almacenamiento previo a su posterior tratamiento.
26
Si observamos las distintas etapas de explotación y clausura del ciclo de vida
de un depósito controlado de residuos, el balance hídrico se asemeja al esquema
siguiente:
Balance hídrico en un dispositivo controlado.
Según esto, en el área en explotación no es posible reducir el agua infiltrada,
si bien hay que tener en cuenta que a mayor área descubierta, mayor infiltración. Hay
que llegar a un compromiso entre una superficie descubierta mínima que permita el
adecuado movimiento de la maquinaria en función de las toneladas diarias
gestionadas.
En el área clausurada, sobre todo si se ha utilizado geomembrana, la
infiltración es cero (salvo accidente). Por tanto hay que actuar en las áreas con
cubrimiento temporal para reducir la infiltración
El lixiviado debe ser captado y conducido hacia una balsa o depósito de
acumulación para desde allí ser tratado antes de ser evacuado al medio ambiente. El
tratamiento más efectivo de los lixiviados es su minimización por lo que el diseño y
la gestión correcta del depósito controlado es vital.
Los depósitos controlados se diseñan de manera que los lixiviados se recojan
y acumulen en depósitos antes de su tratamiento.
Sistema de captación y transporte de un lixiviado
Un sistema convencional se deberá dimensionar, para garantizar la recogida
de todos los lixiviados acumulados sobre el sistema de impermeabilización.
De forma general los principales elementos que suelen constituir un sistema
de captación y transporte estándar son: capa de drenaje, punto de bombeo dotado de
caseta de bombeo y sumidero, tubo colector y tubería de transporte del depósito de
almacenamiento.
Caracterización de un lixiviado
Cada lixiviado tiene una naturaleza y una composición diferente dependiendo
del tipo de residuo que lo genera, de las condiciones climáticas y de la edad del
27
depósito controlado. Por lo general, los lixiviados presentan altos niveles de
contaminación, principalmente debidos a:
Elevadas concentraciones de materia orgánica
Concentraciones de nitrógeno, principalmente en forma de amonio
Altas concentraciones en sales, principalmente cloruros y sulfatos
Presencia de metales pesados
Otra característica importante de los lixiviados es que su calidad va
cambiando a lo largo de la vida del depósito controlado.
En general en el lixiviado según va pasando el tiempo:
Disminuye la biodegradabilidad de la materia orgánica
Aumenta la concentración de amonio
Aumenta la presencia de sales
La selección del proceso más adecuado para el tratamiento del lixiviado varía
en función de las características del propio lixiviado, de su composición química. Así,
los parámetros de concentración de amonio, materia orgánica biodegradable y no
biodegradable, conductividad y cloruros son factores importantes que determinan
cuál es la tecnología más adecuada para aplicar en el tratamiento de estos lixiviados.
Pero también han de considerarse las características del medio receptor de los
efluentes tratados, así como los límites legales de vertido. Muchos tratamientos
generan a su vez otras fracciones residuales y concentradas que deben ser
gestionados. Pero además de los factores técnicos y legales hay que valorar los
aspectos económicos, inversión y costes de explotación.
Los técnicos a cargo de los depósitos controlados deben seleccionar e
implantar las mejores tecnologías disponibles adaptándolas a cada tipo de instalación.
En el momento que se requiere la instalación de una planta de tratamiento de
lixiviado se debe realizar un estudio de viabilidad tecnológica y seleccionar la mejor
tecnología disponible. Dada la complejidad química de los lixiviados, normalmente
su tratamiento adecuado implica una combinación de distintas tecnologías.
28
2.2.3.6 Gases:
Se denomina gas el estado de agregación de la materia que bajo ciertas
condiciones de temperatura y presión permanece en estado gaseoso. Las moléculas
que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el
vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras, explicando así las siguientes
propiedades:
Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo que
son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. Las
fuerzas gravitatorias y de atracción entre las moléculas son despreciables, en
comparación con la velocidad a que se mueven las moléculas.
Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene.
Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las
contiene.
Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios
vacíos entre unas moléculas y otras.
Existen diversas leyes derivadas de modelos simplificados de la realidad que
relacionan la presión, el volumen y la temperatura de un gas.
En un relleno sanitario existe un comportamiento como un digestor
anaeróbico. Debido a la descomposición o putrefacción natural de los RSM, no sólo
se producen líquidos sino también gases y otros compuestos. La descomposición de
la materia orgánica por acción de los microorganismos presentes en el medio tiene
dos etapas: aeróbica y anaeróbica.
La etapa aeróbica es aquella fase en la cual el oxígeno, que está presente en el
aire contenido en los intersticios de la masa de residuos enterrados, es consumido
rápidamente.
La etapa anaeróbica, en cambio, es la que predomina en el relleno sanitario
porque no pasa el aire y no existe circulación de oxígeno, de ahí que se produzcan
cantidades apreciables de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), así como trazas
29
de gases de olor penetrante, como el ácido sulfhídrico (H2S), amoniaco (NH3) y
mercaptanos (SH).
El gas metano reviste el mayor interés porque, a pesar de ser inodoro e
incoloro, es inflamable y explosivo si se concentra en el aire en una proporción de 5 a
15% en volumen; los gases tienden a acumularse en los espacios vacíos dentro del
relleno y aprovechan cualquier fisura del terreno o permeabilidad de la cubierta para
salir. Cuando el gas metano se acumula en el interior del relleno y migra a las áreas
vecinas, puede generar riesgos de explosión. Por lo tanto, se recomienda una
adecuada ventilación de este gas, aunque en los pequeños rellenos este no es un
problema muy significativo.
2.2.3.7 Gas Metano.
El metano (del griego methy vino, y el sufijo –ano) es el hidrocarburo alcano
más sencillo, cuya fórmula química es CH4.
Su representación por estructura de Lewis se puede observar en la figura 1
Figura 1: Representación de Lewis del metano
Fuente: William F. Ruddiman (2008)
Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de
un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a
temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro e inodoro y apenas soluble
en agua en su fase líquida.
En la naturaleza se produce como producto final de
la putrefacción anaeróbica de las plantas. En este proceso natural que también se
C
H
H
H
H
30
produce en los rellenos sanitarios se puede aprovechar para producir biogás.
Muchos microorganismos anaeróbicos lo generan utilizando el CO2 como receptor
final de electrones.
El metano constituye hasta el 97% del gas natural. En las minas de carbón se
le llama grisú y es muy peligroso ya que es fácilmente inflamable y explosivo.
El metano es un gas de efecto invernadero relativamente potente que
contribuye al calentamiento global del planeta Tierra ya que tiene un potencial de
calentamiento global de 23. Esto significa que en una media de tiempo de 100 años
cada kg de CH4 calienta la Tierra 23 veces más que la misma masa de CO2, sin
embargo hay aproximadamente 220 veces más dióxido de carbono en la atmósfera de
la Tierra que metano por lo que el metano contribuye de manera menos importante
al efecto invernadero.
Usos del gas metano:
Combustible.
El metano es importante para la generación eléctrica ya que se emplea como
combustible en las turbinas de gas o en generadores de vapor.
Si bien su calor de combustión, de unos 802 kJ/mol, es el menor de todos los
hidrocarburos, si se divide por su masa molecular (16 g/mol) se encuentra que el
metano, el más simple de los hidrocarburos, produce más cantidad de calor por
unidad de masa que otros hidrocarburos más complejos. En muchas ciudades, el
metano se transporta en tuberías hasta las casas para ser empleado como combustible
para la calefacción y para cocinar. En este contexto se le llama gas natural. En nuestro
continente, el gas natural es empleado como combustible alterno por varios vehículos
de transporte.
Usos industriales.
El metano es utilizado en procesos químicos industriales y puede ser
transportado como líquido refrigerado (gas natural licuado, o GNL). Mientras que las
fugas de un contenedor refrigerado son inicialmente más pesadas que el aire debido a
la alta densidad del gas frío, a temperatura ambiente el gas es más ligero que el aire.
31
Los gasoductos transportan grandes cantidades de gas natural, del que el
metano es el principal componente.
En la industria química, el metano es la materia prima elegida para la
producción de hidrógeno, metanol, ácido acético y anhidro acético. Cuando se emplea
para producir cualquiera de estos productos químicos, el metano se transforma
primero en gas de síntesis, una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno,
mediante reformación por vapor. En este proceso, el metano y el vapor de
agua reaccionan con la ayuda de un catalizador de níquel a altas temperaturas (700 -
1.100 °C).
CH4+ H2O → CO + 3H2
La proporción de monóxido de carbono frente al hidrógeno puede ser ajustada
mediante la reacción de desplazamiento de gas de agua al valor deseado.
CO + H2O → CO2+ H2
Otros productos químicos menos importantes derivados del metano incluyen
el acetileno obtenido haciendo pasar metano a través de un arco eléctrico, y los
clorometanos (clorometano, diclorometano, cloroformo, y tetracloruro de carbono),
producidos por medio de la reacción del metano con cloro en forma de gas. Sin
embargo, el uso de estos productos está disminuyendo. El acetileno está siendo
remplazado por sustitutos más económicos y los clorometanos también debido a
motivos de salud y medioambientales.
2.2.3.8 El Dióxido de carbono.
El dióxido de carbono, también denominado óxido de carbono (IV), gas
carbónico y anhídrido carbónico (los dos últimos cada vez más en denso), es un gas
cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno y uno de carbono.
Su fórmula química es CO2.
Su representación por estructura de Lewis es: O=C=O.
Es una molécula lineal y no polar, a pesar de tener enlaces polares. Esto se
debe a que, dada la hibridación del carbono, la molécula posee una geometría lineal y
simétrica.
32
2.2.3.9 El ácido sulfhídrico.
El sulfuro de hidrógeno, denominado ácido sulfhídrico en disolución
acuosa (H2Saq), es un hidrácido de fórmula H2S. Este gas, más pesado que el aire,
es inflamable, incoloro, tóxico, odorífero: su olor es el de materia orgánica en
descomposición, como de huevos podridos. A pesar de ello, en el organismo humano
desempeña funciones esenciales.
Al H2S se le podría considerar como disolución acuosa, es decir ácido
sulfhídrico.
Con bases fuertes genera sales: los sulfuros. Su punto de ebullición es de 212,86 K.
2.2.3.10 El amoníaco.
El amoníaco, es un compuesto químico cuya molécula consiste en un átomo
de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) de acuerdo a la fórmula NH3.Su
nombre fue dado por el químico sueco Torbern Bergman al gas obtenido en los
depósitos de sal cerca del templo de Amón, en Libia y viene del griego, ammōniakón,
que significa lo perteneciente a Amón.
En disolución acuosa se puede comportar como una base y formarse
el ion amonio, NH4+, con un átomo de hidrógeno en cada vértice de un tetraedro.
El amoníaco, a temperatura ambiente, es un gas incoloro de olor muy
penetrante y nauseabundo. Se produce naturalmente por descomposición de la
materia orgánica y también se fabrica industrialmente. Se disuelve fácilmente en
el agua y se evapora rápidamente. Generalmente se vende en forma líquida.
La cantidad de amoníaco producido industrialmente cada año es casi igual a la
producida por la naturaleza. El amoníaco es producido naturalmente en el suelo por
bacterias, por plantas y animales en descomposición y por desechos animales. El
amoníaco es esencial para muchos procesos biológicos.
La mayor parte (más del 80%) del amoníaco producido en plantas químicas es
usado para fabricar abonos y para su aplicación directa como abono. El resto es usado
en textiles, plásticos, explosivos, en la producción de pulpa y papel, alimentos y
33
bebidas, productos de limpieza domésticos, refrigerantes y otros productos. También
se usa en sales aromáticas.
Hundimientos y asentamientos diferenciales
En el relleno sanitario se producen también hundimientos (asentamientos
uniformes o fallas) que son el problema más obvio y fácil de controlar con una buena
compactación; además, asentamientos diferenciales en la superficie, que con el
tiempo originan depresiones y grietas de diversos tamaños, lo que causa
encharcamientos de las aguas de escorrentía y un incremento de lixiviados y gases.
Estos problemas dependen de la configuración y altura del relleno, del tipo de
desechos enterrados, del grado de compactación y de la precipitación pluvial en la
zona.
2.2.3.11 Principios básicos de un relleno sanitario .
Se considera oportuno resaltar las siguientes prácticas básicas para la
construcción, operación y mantenimiento de un relleno sanitario:
Supervisión constante durante la construcción con la finalidad de mantener un
alto nivel de calidad en la fase constructiva de la infraestructura del relleno y en las
operaciones de rutina diaria, todo esto mientras se descarga, recubre la basura y
compacta la celda para conservar el relleno en óptimas condiciones. Esto implica
tener una persona responsable de su operación y mantenimiento.
Desviación de las aguas de escorrentía para evitar en lo posible su ingreso al
relleno sanitario lo cual exige un adecuado diseño hidráulico.
Considerar la altura de la celda diaria para disminuir los problemas de
hundimientos y lograr mayor estabilidad.
El cubrimiento diario con una capa de 0,10 a 0,20 metros de tierra o material similar.
La compactación de los RSM con capas de 0,20 a 0,30 metros de espesor y
finalmente cuando se cubre con tierra toda la celda. De este factor depende en buena
parte el éxito del trabajo diario, pues con él se puede alcanzar, a largo plazo, una
mayor densidad y vida útil del sitio.
34
Lograr una mayor densidad (peso específico), pues resulta mucho más
conveniente desde el punto de vista económico y ambiental.
Control y drenaje de percolados y gases para mantener las mejores condiciones de
operación y proteger el ambiente.
El cubrimiento final de unos 0,40 a 0,60 metros de espesor se efectúa con la
misma metodología que para la cobertura diaria; además, debe realizarse de forma tal
que pueda generar y sostener la vegetación a fin de lograr una mejor integración con
el paisaje natural.
2.2.4 Tuberías:
La tubería o cañería es un conducto que cumple la función de
transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar con materiales muy diversos.
Cuando el líquido transportado es petróleo, se utiliza la denominación específica
de oleoducto. Cuando el fluido transportado es gas, se utiliza la denominación
específica de gasoducto. También es posible transportar mediante tubería materiales
que, si bien no son un fluido, se adecúan a este sistema: hormigón, cemento, cereales,
documentos encapsulados, etcétera.
2.2.4.1 Fabricación:
Hay tres métodos de fabricación de tubería:
Plástica
Sin costura (sin soldadura). La tubería es un lingote cilíndrico el cual es
calentado en un horno antes de la extrusión. En la extrusión se hace pasar
por un dado cilíndrico y posteriormente se hace el agujero mediante un
penetrador. La tubería sin costura es la mejor para la contención de la
presión gracias a su homogeneidad en todas sus direcciones. Además es la
forma más común de fabricación y por tanto la más comercial.
Metálica.
Con costura longitudinal. Se parte de una lámina de chapa la cual se dobla
dándole la forma a la tubería. La soladura que une los extremos de la chapa
doblada cierra el cilindro. Por tanto es una soldadura recta que sigue toda
35
una generatriz. Variando la separación entre los rodillos se obtienen
diferentes curvas y con ello diferentes diámetros de tubería. Esta soldadura
será la parte más débil de la tubería y marcará la tensión máxima admisible.
Con soldadura helicoidal (o en espiral). La metodología es la misma que el
punto anterior con la salvedad de que la soldadura no es recta sino que
recorre la tubería siguiendo la tubería como si fuese roscada.
2.2.4.2 Materiales:
Las tuberías se construyen en diversos materiales en función de
consideraciones técnicas y económicas. Suele usarse el Poliéster Reforzado con fibra
de vidrio (PRFV), hierro fundido, acero, latón, cobre, plomo, hormigón,
polipropileno, PVC, polietileno de alta densidad (PEAD), etcétera.
Uso doméstico
Agua:
Actualmente, los materiales más comunes con los que se fabrican tubos para
la conducción de agua son: PRFV, cobre, PVC, polipropileno, PEAD y acero.
Desagües:
Los materiales más comunes para el desalojo de aguas servidas son: PRFV,
hierro fundido, PVC, hormigón o fibrocemento. Los nuevos materiales que están
reemplazando a los tradicionales son el PRFV (Poliéster Reforzado con Fibra de
Vidrio), PEAD (Polietileno de Alta Densidad) y PP (Polipropileno).
Gas:
Suelen ser de cobre o acero (dúctil o laminar según las presiones aplicadas),
dependiendo del tipo de instalación, aunque si son de un material metálico es
necesario realizar una conexión a la red de toma de tierra. También se están
comenzando a hacer de PRFV (Polietileno Reforzado con Fibra de Vidrio). En el
caso de tuberías de conducción con requerimientos térmicos y mecánicos menos
exigentes; además soportan altas presiones.
36
Calefacción:
El cobre es el material más usado en las instalaciones nuevas, mientras que en
instalaciones antiguas es muy común encontrar tuberías de hierro. En redes enterradas
se emplea tubería preaislada.
2.2.4.3 Tuberías de PVC.
Las primeras tuberías para gas fueron hechas de hierro fundido y de asbesto
cemento, en ellas los problemas de corrosión significaron altos costos de reemplazo.
Las compañías de gas se orientaron entonces a investigar y desarrollar nuevas
aplicaciones con materiales plásticos.
El PVC fue introducido para líneas de servicio en los años 60, era libre de
corrosión y de bajo costo, pero presentaba algunas desventajas en relación con su
resistencia al impacto y resistencia química a hidrocarburos aromáticos.
El desarrollo de técnicas especiales de proceso y el mejoramiento de los
equipos de producción han permitido obtener cada vez mejores materiales para
aplicaciones específicas, y sin lugar a dudas el polietileno (PE), gracias a sus
propiedades de flexibilidad, resistencia a la ruptura y a la corrosión, se ha convertido
en la mejor opción, con productos terminados únicos para la industria del gas, tanto
en calidad como en funcionamiento.
Seguridad :
La seguridad es la principal preocupación cuando se consideran materiales
para sistemas de tuberías para gas. Lo más importante es evitar las fugas, los sistemas
deben ser seguros. Es de vital importancia que los métodos de acople garanticen
uniones seguras.
La flexibilidad del PE permite, que las tuberías se puedan enrollar en grandes
carretes y se suministren en extensas longitudes minimizando el número de uniones y
además que se adapten fácilmente al entorno sin romperse. El PE tiene excelente
resistencia a largo plazo y además posee buena resistencia.
37
Designación y clasificación:
La designación del polietileno (PE), por ejemplo PE 80, se relaciona con el
nivel de Resistencia Mínima Requerida, MRS (Mínimum Required Strength) que se
debe considerar en el diseño de tuberías para el transporte de gas a 20º C por un
tiempo de servicio de al menos 50 años. Las resinas de PE se clasifican según su
valor MRS de acuerdo en el cuadro 2:
Cuadro 2: Valores de resistencia en las tuberías de polietileno
Fuente: DURATEC-VINILIT S.A. (2012)
2.3 Bases Legales
En todo proyecto investigativo que tenga un impacto ambiental se debe tomar
en cuenta la legislación legal vigente de la región, entre ellas tenemos:
Los artículos 127, 128 y 129 de la Constitución de Venezuela
Decreto Nº 2216 Ley Penal del Ambiente
Decreto Nº 638 Calidad del aire y control de contaminación
atmosférica
Decreto 1257 Evaluación Ambiental de Actividades Susceptibles de
Degradar al Ambiente
Ley Orgánica del Ambiente vigente
Ley de Gestión Integral de la basura
Gaceta Municipal de Naguanagua, haciendo referencia al aseo urbano
y disposición de desechos sólidos de origen no peligrosos
38
Así mismo existen otras normativas que se deben mencionar al momento de
tener definido la localización del relleno sanitario para el efecto de diseño y
operación.
2.4 Definición de Términos Básicos.
Biodegradabilidad: sustancias que pueden ser descompuestas por
microorganismos (principalmente bacterias aerobias) en un período de tiempo
relativamente corto.
Biogás: es un gas combustible que se genera en medios naturales, por las
reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de
microorganismos.
Código CRETIB: es un código de identificación de los residuos peligrosos.
Coincineración: se referirse a incinerar distintos tipos de residuos
simultáneamente.
Compost: es el producto que se obtiene del compostaje, y constituye un
"grado medio" de descomposición de la materia orgánica, que ya es en sí un
buen abono.
Deshalogenación: Es un proceso por medio del cual, se reduce el número de
átomos de halógeno que se encuentra en una molécula orgánica. Los
compuesto poli-halogenados son tóxicos y, la disminución del número de
halógenos en la molécula disminuye su toxicidad.
Estación depuradora de aguas residuales (EDAR).
Fase Aeróbicas: es aquella fase en la cual el oxígeno que está presente en el
aire contenido en los intersticios de la masa de residuos enterrados es
consumido rápidamente.
Fases Anaeróbicas: es aquella fase en la que predomina en el relleno
sanitario porque no pasa el aire y no existe circulación de oxígeno.
Geomembrana: láminas de plásticos utilizados en la ingeniería civil y
actividades asociadas para contener sólidos, líquidos y gases.
39
Hidrocarburos: Son los compuestos orgánicos más simples y pueden ser
considerados como las sustancias principales de las que se derivan todos los
demás compuestos orgánicos. Los hidrocarburos se clasifican en
dos grupos principales, de cadenas abiertas y cíclicas. En los compuestos de
cadena abierta que contienen más de un átomo de carbono, los átomos de
carbono están unidos entre sí formando una cadena lineal que puede tener una
o más ramificaciones. En los compuestos cíclicos, los átomos de carbono
forman uno o más anillos cerrados. Los dos grupos principales se subdividen
según su comportamiento químico en saturados e insaturados.
Lixiviado: líquido maloliente de color negro proveniente de la
descomposición o putrefacción natural de la basura, parecido a las aguas
residuales domésticas, pero mucho más concentrado.
Pepenadores: Recolectores informales de los desechos para posteriormente
vender las partes reciclables. En Venezuela reciben el nombre de “zamuros” y
en Perú de pepenadores.
Percolación: se refiere al paso lento de fluidos a través de los materiales
porosos.
Purines: es la parte líquida que rezuma de todo tipo de estiércoles de
animales, usado principalmente para referirse a los excrementos líquidos del
cerdo y utilizado, junto a otros materiales orgánicos entre los que destacan los
residuos sólidos urbanos, para la producción de compost.
Tereftalato de polietileno (PET).
Policloruro de vinilo (PVC).
Rellenos sanitarios: es una técnica de disposición final de los residuos
sólidos en el suelo que no causa molestia ni peligro para la salud o la
seguridad pública.
Residuos sólidos municipales (RSM).
Talud: es la pendiente de un muro, la que es más gruesa en el fondo que en la
parte superior de éste, de modo que así resista la presión de la tierra tras él.
40
Terraplenes: es la tierra con que se rellena un terreno para levantar su nivel y
formar un plano de apoyo adecuado para hacer una obra.
Valorización TIR: la transformación integral de residuos.
Vertedero: son aquellos lugares donde se deposita finalmente la basura, sin
consideraciones medioambientales, es elegido por algún grupo humano para
depositar sus desechos sólidos. Son grave fuente
de contaminación, enfermedades y otros problemas.
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
3.1 Diseño de la investigación.
De acuerdo con Fidias G. Arias (2006) el diseño de investigación es: “La
estrategia general que adopta el investigador para responder el problema planteado”.
En atención al diseño la investigación se clasifica en: documental, campo y
experimental” (pág. 26).
Se ha definido la investigación documental como: “Un proceso basado en la
búsqueda, recuperación, análisis, critica e interpretación de datos secundarios, es
decir obtenidos y registrados por otros investigadores en fuentes documentales:
impresas, audiovisuales y electrónicas” (Fidias G. Arias, 2006, pág. 27).
Fidias G. Arias ha definido la Investigación de campo como:
Aquella que consiste en la recolección de datos directamente de los
sujetos investigados o de la realidad donde ocurren los hechos, sin
manipular o controlar variable alguna, es decir; el investigador obtiene la
información pero no altera las condiciones existentes. De allí su carácter
de investigación no experimental (2006, pág. 31).
El diseño de investigación para este trabajo es de tipo documental y campo. Es
documental debido a que se basa en la búsqueda de información e interpretación de
datos obtenidos de otros investigadores o fuentes documentales. También es de
campo debido a que toda la investigación no altera las condiciones existentes, solo se
basa en plantear un sistema para optimizar el relleno sanitario, no cambia lo que es en
si el relleno sanitario.
42
3.2 Nivel de la investigación.
De acuerdo con Fidias G. Arias (2006) el nivel de investigación: “Se refiere al
grado de profundidad con el que se aborda un fenómeno u objeto de estudio” (2006,
pág. 23).
El nivel de investigación descriptivo consiste:
En la caracterización de un hecho, fenómeno, individuo o grupo, con el
fin de establecer su estructura o comportamiento. Los resultados de este
tipo de investigación se ubican en un nivel intermedio en cuanto a la
profundidad de los conocimientos se refiere. (Fidias G. Arias, 2006, pág.
24).
El nivel de investigación para este trabajo consiste en un nivel descriptivo ya
que se caracteriza el relleno sanitario y se establece su comportamiento y lo que es,
luego se dan los resultados que dependen de la profundidad de los conocimientos.
3.3 Técnica e instrumento de recolección de datos .
Según Fidias G. Arias (2006) se entenderá por técnica, procedimiento o forma
particular de obtener datos o información. Un instrumento de recolección de datos es
cualquier recurso, dispositivo o formato (en papel o digital), que se utiliza para
obtener, registrar o almacenar información. (pág. 67-69).
La técnica para este trabajo se utilizó una técnica de tipo análisis documental
donde los instrumentos utilizados son fichas, computadoras portátiles con sus
respectivas unidades de almacenamiento: disco duro, CD, pent drive, entre otros.
Conexión a redes de internet para búsqueda de fuentes de información y consultas
bibliográficas.
3.4 Fases metodológicas.
Fase I: Recopilar la información existente sobre generación y
aprovechamiento de gas metano a partir de rellenos sanitarios: Esta información
se recopilará con diversas fuentes de información como lo son el internet, algunos
libros y tesis universitarias.
43
Fase II: Estudiar las diferentes tecnologías sobre los tipos de relleno
sanitario existentes: Se estudiarán los tipos de relleno sanitario encontrados en la
recopilación de datos, con el objetivo de conocer las diferentes tecnologías en los
rellenos existentes en otros países.
Fase III: Determinar las magnitudes de basura para realizar un adecuado
balance de cantidad de energía generada en un relleno, de acuerdo a su
volumen: Se estimará la producción de gas metano de acuerdo al volumen de basura
en cada relleno sanitario, para la producción de electricidad.
Fase IV: Diseñar un pozo productor de metano y la red de
aprovechamiento del gas: Se diseñará el pozo productor y la red de captación del
gas metano de acuerdo con la información encontrada y se darán las especificaciones
para este.
CAPÍTULO IV
RESULTADOS
4.1 Recopilación de la información existente sobre generación y
aprovechamiento de gas metano a partir de rellenos sanitarios.
En este trabajo investigativo se procedió a realizar una serie de búsquedas de
información referente a los rellenos sanitarios, la basura, gas metano, electricidad y
todo tipo de información útil para la realización del presente trabajo, con ese
propósito se buscó en diversas páginas de internet, revistas, libros y se visitó la
Alcaldía de Naguanagua para consultar sobre información importante para esta
investigación. Así mismo se consultaron profesores con conocimiento del tema para
así tener una base sólida con que realizar una mejor investigación de todo el tema
relacionado con la producción de electricidad a partir del biogás.
Igualmente, se investigó sobre el gas metano por ser uno de los principales
gases productores del efecto invernadero, el cual produce un impacto 21 veces mayor
que el del bióxido de carbono en la atmósfera. Debido a que el siglo XXI se ha
caracterizado por ser una época ambientalista, donde se intenta buscar soluciones a la
contaminación antrópica, esta alternativa de aprovechar el gas en vez de liberarlo a la
atmósfera es muy útil, ya que no solo se evita que la contamine sino que se obtiene
provecho de éste, produciendo la electricidad necesaria para sustentar pequeños
poblados los cuales pueden ir aumentando la cobertura de electricidad, mediante el
incremento de la cantidad de basura destinada a los rellenos sanitarios. Una visión
óptima y futura de este proyecto es que todo el país utilice la basura de esta forma,
eliminando los sitios de disposición final de la basura como vertederos. Así mismo
que incrementando el número de rellenos sanitarios, donde la basura
45
pueda ser aprovechada de manera eficiente y limpia para producir electricidad lo cual
es Venezuela una de las grandes problemáticas en la producción de energía que se
presentan en el país.
4.2 Estudio de las diferentes tecnologías sobre los tipos de rellenos sanitario
existentes.
Con toda la información que se obtuvo de las fuentes de investigación
consultadas, se estudiaron y analizaron diversos tipos de relleno sanitario y los
métodos y técnicas para realizarlos. Para el diseñó se tomó el que más se adaptaba a
las necesidades del municipio de Naguanagua. Se consideró utilizar un relleno
sanitario de tipo mecanizado, ya que el volumen de basura (estimado por una consulta
en la base de datos de la Alcaldía de Naguanagua) es de un poco más de 70 toneladas
de basura al día y los rellenos sanitarios para la producción de gas y electricidad se
utilizan cuando la dotación de basura al relleno sanitario es más de 40 toneladas de
basura al día. El método utilizado para el diseño, fue el de la trinchera o zanja donde
se necesita excavar todo el volumen necesario para la construcción del relleno
sanitario.
Se estudiaron también de esta forma los diversos tipos de rellenos sanitarios
ya existentes en el mundo y se encontraron tres rellenos sanitarios que fueron con los
que se trabajaron en este proyecto investigativo. Uno de ellos está ubicado en
Ambato- Perú, el otro está ubicado en la ciudad de Lima- Perú y otro está ubicado en
México. En Ambato ya disponen de rellenos sanitarios para generación de
electricidad y en vista del éxito obtenido se planea expandir el uso de estos, En
México se quiere implementar este mecanismo a lo largo de todo el país, para obtener
una fuente de energía limpia e innovadora.
4.3 Determinar las magnitudes de basura para realizar un adecuado balance de
cantidad de energía generada en un relleno, de acuerdo a su volumen.
Para reunir la información necesaria se realizó una visita a la Alcaldía de
Naguanagua y esta proporcionó el dato volumétrico de 68.560 (sesenta y ocho mil
46
quinientos sesenta) toneladas de basura producidas por la población del municipio
durante el año 2011.
Después de reunir toda la información de la Alcaldía de Naguanagua y lo
consultado en internet sobre rellenos sanitarios que hoy en día operan en otros países,
se procedió a calcular el gas metano que se produciría por la biodegradación de los
residuos sólidos.
En base a esto, se pudo obtener que la cantidad de biogás del relleno sanitario
será de 0,0188
debido a la descomposición de basura y tomando como dato el
volumen de basura estimado mediante los datos proporcionado por la Alcaldía del
municipio Naguanagua, con esta cantidad de biogás generado por la propuesta de
relleno sanitario comparándolo con los otros existentes se puede decir que se
producirá 0,13 MW con un extra de 0,03MW por cada año, debido a la nueva basura
en descomposición en el relleno sanitario para un total de 0,43 MW de producción.
4.4 Diseñar un pozo productor de metano y la red de aprovechamiento del gas.
El relleno sanitario se diseñó con la información facilitada de la Alcaldía de
Naguanagua de las toneladas de basura recogidas por el municipio en el año 2011,
con la siguiente formula:
La Figura2 muestra las características básicas de la morfología de un relleno
sanitario típico
47
Fig. 2: Forma básica de un relleno sanitario
Fuente: Ing. Sandoval L. (2008)
Dónde:
a= Largo superior de la zanja
b= Ancho superior de la zanja
c= Ancho inferior de la zanja
d= Largo inferior de la zanja
h= Altura de la zanja
Con el volumen de basura suministrado por la Alcaldía de Naguanagua se le
agregó un factor de crecimiento que corresponde a Venezuela que es de 1,47%
anualmente. Este factor de crecimiento se tomó de CIA World Factbook, luego se le
agrego un factor por la cantidad de tierra que se necesita para compactar la basura que
es de 20%. Con este volumen total se despejo la incógnita “c” que es el ancho inferior
dando valores a los demás lados de relleno sanitario y de esta manera consiguiendo
unas dimensiones para el relleno con el diseño utilizado. El procedimiento del cálculo
se explica a continuación:
Diseño de la Zanja
Zanja
48
Para facilitar este paso de diseño del relleno sanitario, se creó una hoja de
cálculo en Excel para poder hacer los cálculos de manera rápida ya que las incógnitas
quedaban con ecuaciones de segundo grado y se debía aplicar una ecuación
cuadrática para hallar el valor del ancho superior del relleno sanitario.
La ecuación cuadrática utilizada es:
Las medidas obtenidas por nuestra hoja de cálculo en Excel son las siguientes:
Figura 3: Medidas en metros calculadas para el relleno sanitario de Naguanagua
Fuente: López M, D. J. (2012)
Luego, comparando los volúmenes de basura del relleno sanitario diseñado
con los existentes de otros países se asumieron los siguientes datos como son: la
cantidad de biogás generado, la inversión necesaria para construir el relleno sanitario
y la cantidad de energía eléctrica generada por este relleno sanitario
Los datos conseguidos de los demás rellenos sanitarios existentes se verán en
los cuadros 3 y 4.
49
Cuadro 3: Comparación con el relleno sanitario de Ambato.
Ambato, Perú
Desechos 235 t diarias 85775 t anuales
Producción de biogás 0,058 m3/s 1829088 m3
anuales
Inversión 10 millones $
Fuente: Diario EL COMERCIO
Cuadro 4: Comparación con el relleno sanitario de México.
México
Desechos 44600 t diarias 16279000 t anuales
Electricidad 80 MW +16MW x año máximo 240MW
Fuente: José L. Arriza F. y Jorge M. Huacas V. (2003)
Los datos totales asumidos de la comparación de los otros rellenos sanitarios
existentes se observan en el cuadro 5.
Cuadro 5: Datos asumidos del relleno sanitario.
Relacionando con el relleno sanitario propuesto
Variable a comparar Diario Anual
Basura 76 t diarias 27424 t anuales
Producción de biogás 0,0188 m3/s 592876,8 m3 anuales
Electricidad x
año máximo 0,43 MW
Inversión Total 3,24 millones $
Fuente: López M, D. J. (2012)
Para que no entren las aguas subterráneas, ni se filtren los lixiviados causados
por la descomposición de la materia orgánica dentro del relleno sanitario se utilizarán
geotextiles con el objeto de impermeabilizar alrededor del relleno sanitario. Para el
50
cálculo de cuanto geotextil se utilizará en el relleno sanitario, se procedió a calcular el
área de las paredes superficiales del relleno sanitario. Se utilizaron las siguientes
fórmulas para sacar el área de los geotextiles necesarios para el relleno sanitario.
Y el cálculo total es de 42.135(cuarenta y dos mil ciento treinta y cinco) de
geotextil tejido.
Con todos los cálculos realizados y obtenidos del relleno sanitario se realizó
una tabla donde se pueden visualizar las características del relleno sanitario desde su
primer año hasta el último año de este, tal como se presenta en la tabla 1:
Tabla 1: Datos totales del relleno sanitario.
Acumulados
Años Basura Basura Biogás Electricidad Basura Basura Biogás Electricidad
51
(MW)
1 27424 54849 592877 0,13 27424 54849 592877 0,13
2 27827 55655 601592 0,16 55251 110504 1194469 0,29
3 28236 56473 610435 0,19 83487 166978 1804904 0,48
4 28651 57304 619409 0,22 112139 224281 2424313 0,70
5 29072 58146 628514 0,25 141211 282427 3052827 0,95
6 29500 59001 637753 0,28 170711 341428 3690581 1,23
7 29933 59868 647128 0,31 200644 401296 4337709 1,54
8 30373 60748 656641 0,34 231018 462044 4994350 1,88
9 30820 61641 666294 0,37 261838 523685 5660644 2,25
10 31273 62547 676088 0,40 293111 586232 6336732 2,65
Ultimo
año 31733 63467 686027 0,43 324843 649699 7022759 3,08
Fuente: López M, D. J. (2012)
El área total de espacio necesaria para este relleno sanitario será de
47.100(cuarenta y siete mil cien) o sea 4,71 hectáreas. Los rellenos sanitarios
después de su clausura y total utilización del biogás producido tienen la ventaja que
pueden ser utilizados para la construcción de parques u otras áreas verdes donde se
pueden construir sitios recreacionales y turísticos. (Ver anexos A, B y C).
CONCLUSIÓN
En la actualidad se vive en una época donde el ambiente es tomado muy en
cuenta y por ende se buscan maneras de satisfacer las necesidades de las personas de
minimizando el daño al ambiente. Es decir, buscar la sustentabilidad de muchos
procesos de industrias que afectan constantemente con su contaminación y donde las
personas también aportan contaminantes con el uso de carros, aerosoles, polímeros e
hidrocarburos.
Para esto se ha dado como alternativa el diseño de un relleno sanitario donde
la basura al biodegradarse genera biogás que puede ser utilizado para producir
energía eléctrica.
Así mismo en el municipio de estudio se genera una gran cantidad de
desperdicios que pueden ser aprovechados para construir un relleno sanitario, donde
se almacenarían más de 68.000 t(sesenta y ocho mil toneladas) de basura por año, que
al ser biodegradadas en dicho relleno, se produce una cantidad de biogás de 0,0188
.
Para el diseño de este relleno sanitario se comparó con diversos países donde
ya existe esta tecnología y se obtuvieron todos los datos referente a cuanta
electricidad produciría este; la cantidad de energía eléctrica que se estima que
generará el relleno diseñado es de 0,13 MW y a lo largo de los 10 años puede
aumentar hasta 0,43 MW con el cual en una hora puede cubrir el consumo eléctrico
que tiene una casa durante 6 meses.
Para la construcción de este relleno sanitario se necesitan 4,71 hectáreas de
terreno, en el cual puede ser utilizado luego de su clausura como un parque u otro
tipo de centro recreativo. Se necesitara una cantidad de cincuenta y dos mil metros
53
cuadrados de geotextil tejido para evitar que los lixiviados se filtren y lleguen a
fuentes de agua subterráneas y contaminarlas.
Del análisis realizado y los datos obtenidos se concluye que es adecuado
utilizar este método para la generación de energía eléctrica en esta región ya que los
datos que se obtuvieron especifica que en 2 horas de producción eléctrica se podría
alimentar a una casa durante un año..
Así mismo se concluye que esta opción al ser tan efectiva se recomienda
sustituir todos los vertederos por rellenos sanitarios y así tomar ganancia de los
desechos en ellos, basado en todo lo expuesto anteriormente.
RECOMENDACIONES
Como resultado del siguiente trabajo investigativo se presentan las siguientes
recomendaciones:
Sustituir todos los vertederos existentes por rellenos sanitarios
Utilizar los gases generados en el relleno sanitario al 5to año de
descomposición de la materia orgánica.
Instruir nuevos conocimientos sobre rellenos sanitarios en las comunidades ya
que estos son una fuente de desperdicios útil y no genera contaminación
Después de clausurado el relleno y utilizado todo el biogás generado;
construir parques u otros centros de recreación.
Construir un sitio previo al relleno sanitario (centro de acopio y selección)
donde se separe la basura para que sólo vaya materia orgánica al relleno y se pueda
biodegradar en el sitio de disposición final, lo cual permitirá que los demás
desperdicios puedan reciclarse para la creación de nuevos productos
Preparar personal especializado para el adecuado manejo de los equipos en el
relleno sanitario y que se pueda tener una buena distribución de la basura.
Evaluar las condiciones actuales de los vertederos existentes en el territorio
nacional como una posible opción para el aprovechamiento del gas metano y la
generación de energía.
Evaluar las condiciones de riesgo actual de los sitios de disposición final de
desechos en el país para la población asentada en el entorno
A la Universidad José Antonio Páez se recomienda continuar con la línea de
investigación sobre el tema ya que es importante y tiene varias ramas de estudio.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Arias, F. (2006): El proyecto de investigación, Caracas: Ed. Episteme
Díaz J. (1999): La basura. ¿un problema comunicacional?: el papel de las
campañas audiovisuales en problemas de desechos sólidos Caracas.
Ministerio de Salud, Costa Rica (1997): Disposición correcta de la basura,
San José, Costa Rica
Sandoval A. (2008): Guía de diseño, construcción, operación
mantenimiento y cierre de rellenos sanitario mecanizado Perú.
https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/fields/2002.html;
Tasa de crecimiento mundial (2013) CIA WorldFactbook
http://toxanb.pharmacy.arizona.edu/c4-3-2-1.html ; Deshalogenación (2001)
Universidad de Arizona
http://www.biodegradable.com.mx/definicion_biodegradable.html ;
Biodegradable (2008)
http://www.ingenierosinc.com/2008/07/31/que-es-un-relleno-sanitario/ ; ¿Qué
es un relleno sanitario? (2008) Pérez, J.
ANEXOS
57
ANEXO A
PREDISEÑO FINAL DEL RELLENO SANITARIO
58
ANEXO B
DETALLE DE TUBO COLECTOR DEL BIOGÁS
59
ANEXO C
RED DE APROVECHAMIENTO DEL GAS
Pozo de
Producción
Electricidad Gas
Domestico
Edificaciones
Civiles (Casas)
Edificaciones
Civiles (Casas)
Industrias Procesos
Industriales de
Agroindustrias