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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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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. . . . . . . . . . . . .

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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

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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

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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

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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

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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.

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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

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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.

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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

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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,

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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.

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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

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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

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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

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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)

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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.

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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.

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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.

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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

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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.

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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

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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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

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(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).

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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

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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.

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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.

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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.

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ANEXOS

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ANEXO A

PREDISEÑO FINAL DEL RELLENO SANITARIO

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ANEXO B

DETALLE DE TUBO COLECTOR DEL BIOGÁS

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ANEXO C

RED DE APROVECHAMIENTO DEL GAS

Pozo de

Producción

Electricidad Gas

Domestico

Edificaciones

Civiles (Casas)

Edificaciones

Civiles (Casas)

Industrias Procesos

Industriales de

Agroindustrias