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ESIME-IPN 1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROPUESTA PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR DE BIOGÁS T E S I S QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO ELECTRICISTA. PRESENTAN: COLÍN COLÍN RENE. ENRÍQUEZ RUÍZ JONATAN. LIMA HERNÁNDEZ ENRIQUE. ASESORES: ING. ERIKA V DE LUCIO RODRIGUEZ. ING. ISRAEL CAMACHO RODRIGUEZ

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ESIME-IPN

1

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

PROPUESTA PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA

ELÉCTRICA A PARTIR DE BIOGÁS

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO ELECTRICISTA.

PRESENTAN: COLÍN COLÍN RENE. ENRÍQUEZ RUÍZ JONATAN. LIMA HERNÁNDEZ ENRIQUE. ASESORES: ING. ERIKA V DE LUCIO RODRIGUEZ. ING. ISRAEL CAMACHO RODRIGUEZ

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INDICE Pág. Relación de figuras Objetivo Justificación Resumen Introducción CAPITULO 1 MARCO CONCEPTUAL Y CONTEXTUAL.

1.1- El medio ambiente en el mundo. 2

1.2.- La generación de energía eléctrica 2

1.3.- Energías alternas. 3

1.4.- energías renovables y no renovables. 6

1.5.- la biomasa: 6

1.5.1 ¿por qué es mejor elegir la biomasa? 6

1.5.2.- diferencias entre biomasa y combustibles fósiles (petróleo

y derivados). 7

1.6.- biogás 8

1.7.- tipos de fermentación 8

1.8.- origen del biogás 9

1.9.- utilización del biogás. 10

1.10- usos del biogás 11

1.11.- la producción de biogás 12

1.12.- usos de la energía eléctrica a partir del biogás en México 13

1.13.- proyectos viables en México a partir del biogás 14

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CAPITULO II CARACTERISTICAS DEL EQUIPO

2.1.- elementos característicos para la producción del biogás 19

2.2.- diseño de los digestores 20

2.3- componentes de equipos de aprovechamiento de la energía del

Biogás 24

2.4.- equipos de limpieza y filtrado del biogás 24

2.5.-características del equipo . 25

2.5.1.- sistema de conducción. 25

2.5.2.- sistema de quemado. 25

2.5.3.- sistema de limpieza. 26

2.5.4.- motores de combustión interna 27

2.5.5.- subestaciones compactas 30

2.5.6.- tableros 34

CAPITULO III UBICACIÓN DE LA PROPUESTA 3.1.- aplicación de la propuesta para la creación de una planta de Biogás en el tiradero del bordo poniente en la etapa IV 36 3.2.- ubicación de la propuesta en el bordo poniente etapa IV. 38 3.3.- diagnósticos de las etapas I, II y III del bordo Poniente. 39 3.3.1.- etapa I 40 3.3.2.- etapa II 40 3.3.3.- etapa III: 41

3.4.-ventajas y desventajas al utilizar el biogás como energía eléctrica 42

3.6.1.- ventajas: 42 3.6.2.- desventajas: 43

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CAPITULO IV NORMAS, ARTÍCULOS Y COSTOS PARA UN BUEN DESEMPEÑO DE UNA PLANTA DE BIOGÁS. 4.1.- plan de desarrollo en México 45 4.2.- acuerdos y normas para poder proyectar un plan de Recuperación del biogás para la generación de la energía eléctrica 46 4.3.- cambio climático y autoridad designada nacional. 47 4.4.- acuerdos de venta de energía eléctrica. 47 4.5.- promoción de la generación de energía 48 4.6.- artículos. 49 4.7.- evaluación de costos del proyecto 52 4.8.- costos presupuestales de construcción 52 4.8.1 costos anuales presupuestales de operación y Mantenimiento. 53 4.8.2 estimado presupuestal de la inscripción del proyecto, Monitoreo y Verificación. 54 4.9.- estimado presupuestal de los costos inicial de la planta. 55 4.9.1.- estimado presupuestal de la operación y mantenimiento anual 55 4.10.- capacidad de la planta 56

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INDICE DE FIGURAS Pág.

Figura 1.1. Energía eléctrica 3

Figura 1.2. Las consecuencias de las energías alternas al utilizarlas 5

Figura 1.3 “Biomasa como recurso energético renovable para la producción

de electricidad y calor 7

Figura 1.4. Contenedor de biogás 8

Figura 1.5. Método anaerobio

Figura 1.6 Diferentes aplicaciones del biogás 11

Figura 1.7. Relleno sanitario “prados de la montaña 15 Figura 1.8 planta de San Nicolás en Aguascalientes 16 Figura 2.1 Digestor tipo Chino 22 Figura 2.2 Digestor tipo Hindú 23 Figura 2.3 Sistema de tuberías de conducción y conectadas a cabezales 25 Figura 2.4 Estación de quemado del biogás 26 Figura 2.5 Quemador abierto 26 Figura 2.6 separador de humedad 27 Figura 2.7 Renderizado de un motor de combustión interna alternativo 28 Figura 2.8.El funcionamiento de los pistones del MCI 28 Figura 2.9 Partes del motor de combustión interna 29 Figura 2.10 Subestación compacte 30 Figura 2.11 Modulo C equipado con eliminador de arco 31 Figura 2.12 Modulo de interruptor de línea 31 Figura 2.13 Vista superior de las barras exteriores 32 Figura 2.14 Módulos C,F,V equipados con varios microrruptores auxiliares Bobinas de operación y disparo y mando motorizado 32

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Figura 2.15 Protección del transformador 33 Figura 2.16 Transformador 34 Figura 2.17 Tableos 34 Figura 3.1: Presentación de “relleno sanitario, generador de biogás; fuente de energía alterna 37 Figura 3.2. “composta” 37 Figura 3.3. “Ubicación del borde poniente y sus etapas” 38 Figura 3.4 Localización de las etapas del relleno sanitario de bordo Poniente 39 INDICE DE GRAFICAS Pág. Grafica 1. Producción de las energías renovables 5 Grafica 1.1 Producción del biogás en Europa 10 Grafica 1.2. Composición del biogás 12 Grafica 3.1 Composición de los residuos en la etapa I del relleno Sanitario de bordo poniente de: “bordo poniente, un relleno sanitario reutilizable” 40 Grafica 3.2 Composición de los residuos en la etapa II del relleno sanitario de bordo poniente de: “bordo poniente, un relleno sanitario reutilizable” 41 Grafica 3.3 Composición de los residuos en la etapa III del relleno Sanitario de bordo poniente de “bordo poniente, un relleno Sanitario reutilizable 41

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INDICE DE TABLAS Pág.

Tabla 1 Energías alternas 4

Tabla 1.1 Diferencias entre biomasa y combustibles fósiles 7

Tabla 1.2 Rendimiento de los artefactos por medio de biogás 11 Tabla 1.3 Elementos que contiene el biogás 12 Tabla 1.4 Potencial de biomasa en los estados de la república mexicana 14

Tabla 1.5 Proyectos viables biomasa 17

Tabla 2.1 Equipo electro mecánico 24

Tabla 3.1 De la presentación de “La disposición de residuos sólidos Urbanos en la ciudad de México” 42 Tabla 4.1 Marco Legal para Manejo de Residuos Sólidos y Proyectos de Recuperación de Biogás 51

Tabla 4.2 costos presupuestales del sistema de colección y Control del biogás incluyendo quemador 53 Tabla4.3 costos de operación y mantenimiento del sistema de Colección y combustión y de expansiones/reemplazos 54 Tabla 4.5 costos presupuestales para la inscripción del proyecto, Monitoreo, y verificación 54 Tabla 4.6 resumen de costos presupuestales para la planta de energía Con generadores ic 55 Tabla 4.7 Resumen de costos presupuestales del mantenimiento De planta de energía 56 INDICE DE DIAGRAMAS Pág. Diagrama 1.1 Esquema básico de la central eléctrica 38 Bibliografía Conclusiones

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OBJETIVO: El objetivo es proponer una planta generación de energía eléctrica a partir de biogás en el relleno sanitario del borde poniente y reducir los índices de contaminación

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JUSTIFICACION

Hasta ahora, el aprovechamiento energético del biogás generado por la basura enterrada en rellenos sanitarios no deja de ser una tecnología viable que tendrá que ser demostrada en nuestro país, pero para ello tendrán que eliminarse las resistencias naturales a la innovación que se ha probado con éxito en otros países.

Implementando una planta de biogás en el relleno sanitario del bordo poniente se reduciría focos de infección y de roedores y el efecto invernadero, captando los residuos sólidos urbanos del relleno sanitario, se podrá obtener el biogás con el cual se generaría energía eléctrica.

Para ello, las autoridades competentes deben ser los principales promotores y ofrecer las condiciones legales, administrativas y financieras apropiadas para que dentro de un periodo razonable se demuestren los beneficios de la tecnología, de tal manera que se cuente con los elementos necesarios para apoyarla o desecharla.

El interés por el aprovechamiento energético del biogás de los rellenos en nuestro país data de al menos 10 o 12 años, pero dados los cambios cíclicos administrativos no se han podido establecer programas y proyectos a largo plazo para el manejo y disposición de la basura, que no deben ser de largo plazo, sino para siempre.

Además, en los proyectos de biogás de relleno sanitarios, no sólo tiene que ver el sector energético, también el ecológico, el de desarrollo social y el financiero, así como un gran número de especialistas y funcionarios interesados en el tema. Bajo este panorama, sería adecuado que existiera un organismo con la suficiente autoridad, para coordinar tales esfuerzos que en primera instancia, conduzcan a la implementación de un proyecto demostrativo que no necesariamente significa instalar una sola planta de generación con biogás de relleno, que permita disponer de los elementos de juicio necesarios para impulsar la tecnología en los ámbitos donde demuestre sus beneficios.

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RESUMEN. Lo que se trata de abarcar en esta pequeña presentación de tesis es lo siguiente: - Conocer como se almacena y se produce el Biogás en los rellenos sanitarios así como la problemática que producen los desechos sólidos por medio de la descomposición anaerobia. - Conocer los diferentes equipos Eléctricos para poder obtener de manera optima el Biogás. - Saber si es factible el uso de suelo y obtención de Biogás en el Tiradero Bordo Poniente de la Ciudad de México y área conurbana, para eso ay que tener en cuenta un estudio de suelo y de la producción de biogás que actualmente se produce en áreas, mejor llamadas “etapas” ya clausuradas del Bordo Poniente. - Conocer las ventajas y desventajas de Generación de Energía Eléctrica a partir del Biogás en la Ciudad de México, y comparar diferentes plantas que actualmente están en operación en algunas ciudades de la Republica Mexicana - Conocer las diferentes Normas, Artículos y Dispociones por Parte del Gobierno de la Ciudad de México así como la operación, monitoreo y recolección del biogás a partir de la Norma Oficial Mexicana [NOM-083-SEMARNAT-2003]. - saber los costos aproximados comparados con las plantas que actualmente existen

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INTRODUCCION. Identificar al relleno sanitario Bordo Poniente como candidato para un proyecto de uso del biogás por varias razones, incluyendo: - Tamaño (Volumen) del relleno, profundidad de los residuos, edad y la futura capacidad. - Métodos modernos de disposición, incluyendo el uso de un recubrimiento inferior con materia arcilloso y sistema de colección de lixiviados y la instalación de un sistema de capa de baja permeabilidad. - El interés y apoyo expresado por parte la Ciudad de México y zona conurbana, así como el apoyo del propietario y operador del relleno sanitario. - La disposición continúa y capacidad futura del relleno sanitario resulta en un potencial de recuperación de biogás significativo. El uso del biogás como combustible en un proyecto puede resultar en la reducción neta de emisiones de carbón directas por la combustión del metano e indirectas por el desplazamiento de otros combustibles fósiles. - El uso adecuado para la generación de Energía Eléctrica para abastecer ya sea a empresas nacionales, fabricas, etc.

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PROBLEMÁTICA.

La basura ha sido, es y será un problema ha resolver en todo el mundo y sobre todo en las grandes urbes como lo es la ciudad de México; el problema parece complejo pero no difícil de resolver. Aunque encontramos una gran cantidad de basura orgánica e inorgánica en todas partes; La basura no solo contamina el ambiente y da mal aspecto y produce malos olores, son también verdaderos focos de infección y lugares de reproducción no solo de bacterias, hongos y otros microorganismos son también las fuentes alimenticias y de reproducción para cientos de roedores los cuales son portadores de otros organismos los cuales son a su vez portadores de vectores para ciertas enfermedades perjudiciales para el hombre.

El bordo poniente, causan problemas ambientales que afectan el suelo, el agua y el aire y contamina a la atmósfera con materiales inertes y microorganismos. con el tiempo, alguna parte de ellos se irá descomponiendo y darán lugar a nuevos componentes químicos que provocarán la contaminación del medio, que provocarán el suelo pierda muchas de sus propiedades originales, como su textura, porosidad, permeabilidad, y todo esto provoca varios gases que hacen que se produzca el efecto invernadero, esto causan un paulatino incremento de la temperatura terrestre, el llamado cambio climático o calentamiento global.

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CAPITULO I

MARCO CONCEPTUAL Y CONTEXTUAL.

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1.1- EL MEDIO AMBIENTE EN EL MUNDO.

En la actualidad la contaminación y la destrucción de los recursos naturales han suscitado una creciente preocupación en la sociedad, y su debate alcanza a todos los sectores de la comunidad. Ello ha obedecido, fundamentalmente, a la paulatina toma de conciencia acerca de los peligros que la degradación del ambiente entraña para el presente y el futuro de la humanidad, ya que en definitiva, lo que esta en juego es la propia supervivencia de la especie humana.

La degradación ambiental por la emisión de bióxido de carbono a la atmósfera, pues se ha demostrado que sus moléculas generan el efecto invernadero al atrapar calor en la atmósfera, causando el recalentamiento de la tierra. Resultados de modelos numéricos indican que el incremento de dióxido de carbono podría ocasionar condiciones atmosféricas extremas, destrozos en la agricultura y el comercio, inundaciones de los terrenos mas bajos y áreas costeras, así como de propagación de enfermedades.

Los límites de los recursos naturales (petróleo, madera, minerales, biodiversidad, etc.) indican que el modo actual de vida es insostenible. El consumo en constante expansión somete a tensión al medio ambiente, con emisiones que contaminan la tierra y destruyen los ecosistemas. Se produce un agotamiento y la degradación en aumento de los recursos, la quema de combustibles fósiles se ha casi quintuplicado desde 1950; el consumo de agua dulce se ha casi duplicado desde 1960; la captura marina se ha cuadruplicado; el consumo de madera es ahora 40% superior a lo que era hace 25 años. Entre 1960 y 1998 mientras la población mundial se ha duplicado, las emisiones de bióxido de carbono por tres, el consumo de fertilizantes por cinco y la producción de energía por seis. Además, este nivel de consumo no repercute sólo en la naturaleza, sino también en la mayor parte de las personas de este planeta, puesto que sufren directamente los efectos de este irracional modelo de vida.

1.2.- LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Desde que Nikola Tesla descubrió la corriente alterna y la forma de producirla en los alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnológica para llevar la electricidad a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la construcción de grandes y variadas centrales eléctricas, se han construido sofisticadas redes de transmisión y distribución. Sin embargo, el aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy desigual en todo el planeta. Así, los países industrializados o del Primer mundo son grandes consumidores de energía eléctrica, mientras que los países del llamado Tercer mundo apenas disfrutan de sus ventajas.

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La generación, en términos generales, consiste en transformar alguna clase de energía no eléctrica, sea ésta química, mecánica, térmica o luminosa.

Figura 1.1. Energía eléctrica

Dependiendo de la fuente primaria de energía utilizada, las centrales generadoras de energía eléctrica se clasifican en termoeléctricas, hidroeléctricas, nucleares, eólicas, solares, geotérmicas, biomasa y mareomotrices.

1.3.- ENERGÍAS ALTERNAS.

Una energía alternativa, o más precisamente una fuente de energía alternativa es aquella que puede suplir a las energías o fuentes energéticas actuales, ya sea por su menor efecto contaminante, o fundamentalmente por su posibilidad de renovación.

El consumo de energía es uno de los grandes medidores del progreso y bienestar de una sociedad. El concepto de "crisis energética" aparece cuando las fuentes de energía de las que se abastece la sociedad se agotan, exige también una demanda igualmente creciente de energía. Puesto que las fuentes de energía fósil y nuclear son finitas, es inevitable que en un determinado momento la demanda no pueda ser abastecida y todo el sistema colapse, salvo que se descubran y desarrollen otros nuevos métodos para obtener dicha energía. Estas son las energías alternativas.

En la actualidad se siguen buscando soluciones para resolver esta crisis inminente. Las energías renovables en las que se trabaja actualmente son:

• Energía eólica • Energía hidroeléctrica • Energía mareomotriz • Energía solar • Energía geotérmica • Biomasa

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Energía Eólica

Es la energía obtenida del viento, o sea, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en energía.

Energía Hidroeléctrica

Se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La energía potencial, durante la caída, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente se transforma en energía eléctrica por medio de los generadores.

Energía mareomotriz

Esta se obtiene de las mareas y a través de la energía de las olas.

Energía solar

recolectada de forma directa en forma de calor a alta temperatura en centrales solares o a baja temperatura mediante paneles térmicos domésticos, o bien en forma de electricidad mediante el efecto fotoeléctrico mediante paneles foto voltaicos

Energía geotérmica

Es la energía en forma de calor que se produce en el centro de la tierra, liberándose en erupciones volcánicas. El calor del magma terrestre actúa sobre los mantos acuíferos subterráneos, por lo que al elevarse la temperatura del agua se eleva su presión tendiendo a escapar hacia la superficie. los géiseres pueden aprovechar el vapor que mueve turbinas y generar así electricidades

E

N

E

R

G

I

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S

A

L

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E

R

N

A

S

La biomasa

Es la energía acumulada en la madera, carbón de leña, bagazo de caña, basura y deshechos urbanos de tipo orgánico que al quemarse producen energía calorífica que eventualmente se puede transformar también en energía eléctrica. Por descomposición de residuos orgánicos o bien por su quema directa como combustible.

Tabla 1 Energías alternas

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Grafica 1. Producción de las energías renovables Presentación de la CRE "Las Energías Renovables

En México" de Francisco Barnés de Castro  

Dado el elevado costo de la energía renovable, su inserción en el mercado es lenta. Día a día, sin embargo, a medida que el costo de la energía convencional incrementa y los yacimientos se agotan, las energías renovables. Las ventajas en el uso de este tipo de recursos es sustancial:

A) Mínimo impacto sobre el medio ambiente.

B) No generan residuos difíciles de tratar, ni gases contaminantes como lo hacen los combustibles fósiles.

Figura 1.2. Las consecuencias de las energías alternas al utilizarlas

Universidad tecnológica de Bolívar

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1.4.- ENERGÍAS RENOVABLES Y NO RENOVABLES.

Una fuente de energía es renovable cuando se convierte en inagotable, aunque sea intermitente, y su aprovechamiento no causa alteraciones graves al medio ambiente. Las fuentes de energía renovable son la radiación solar, el viento, el movimiento de las olas y las mareas, el desnivel del agua de los ríos, el calor de subsuelo terrestre y la energía acumulada por los seres vivos (biomasa).

La energía no renovable son aquellas fuentes de energía que se encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y que, una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse, ya que no existe sistema de producción o extracción viable.

Fuentes de energía no renovables son:

Las termoeléctricas, las de combustibles fósiles y nucleares.

1.5.- LA BIOMASA:

La biomasa es un combustible de origen biológico, natural, totalmente respetuoso con el medio ambiente.

Tenemos diferentes tipos de biomasa, como pueden ser las de origen:

Forestal:

• Residuos de explotaciones forestales. • Residuos industriales (fábricas de muebles, carpinterías, etc.) • Cultivos energéticos (cardos, chopos, etc.)

Agrícola:

• Residuos de cultivos agrícolas (cardos, paja, etc.) • Residuos industriales (cáscaras de almendras, piñas, huesos de oliva,

etc.) •

1.5.1 ¿POR QUÉ ES MEJOR ELEGIR LA BIOMASA?

• Evita la dependencia energética del exterior. • Tenemos gran excedente de biomasa en nuestro país. • Ayuda a evitar los incendios. • Disminuye las emisiones nocivas que crean el efecto invernadero. • Es limpia y moderna.

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1.5.2.- DIFERENCIAS ENTRE BIOMASA Y COMBUSTIBLES FÓSILES (PETRÓLEO Y DERIVADOS).

Hay diferentes tipos de diferencias entre producir una buena producción de biomasa comparado con combustibles fósiles en este caso en especial se da una comparación entre el petróleo que es lo que actualmente es la base de la economía mundial. A continuación se mencionaran algunos aspectos los cuales son:

Tabla 1.1 Diferencias entre biomasa y combustibles fósiles

Figura 1.3 “Biomasa como recurso energético renovable para la producción de electricidad y calor ” Lic. Constanza Gual e Ing. José Strólogo

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1.6.- BIOGÁS

El biogás es un gas combustible y su principal componente es el metano, que se genera en medios naturales o en dispositivos específicos, por las reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismos, (bacterias), y otros factores, en ausencia de aire. Cuando la materia orgánica se descompone en ausencia de oxígeno, actúa este tipo de bacteria El biogás con su alto contenido de metano, es una fuente de energía que puede usarse para cocinar, iluminar, generar calor y electricidad generando biogás.

Figura 1.4. Contenedor de biogás

1.7.- TIPOS DE FERMENTACIÓN

Las transformaciones biológicas de la materia orgánica la convierten en un producto final estable y útil como fertilizante. Estas transformaciones o reacciones se producen principalmente dentro de dos contextos; en presencia de oxígeno o aerobias y en ausencia de oxígeno o anaerobias. En determinadas ocasiones, pueden presentarse condiciones mixtas en un mismo medio: interior de reactores, piscinas, etc. donde conviven ambas condiciones en zonas bien diferenciadas.

La transformación aerobia, o fermentación aerobia, de la materia orgánica consiste en su degradación en presencia de oxígeno por medio de bacterias, produciendo principalmente dióxido de carbono.

La transformación anaerobia, o fermentación anaerobia, de la materia orgánica consiste en su degradación en ausencia de oxígeno por medio de bacterias, produciendo el denominado biogás, que es una mezcla de múltiples componentes, donde predomina el metano y donde se encuentra una variada cantidad de elementos dióxido de carbono y otros gases como hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y sulfuro de hidrógeno.

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Figura 1.5. Método anaerobio

1.8.- ORIGEN DEL BIOGÁS

La creación y utilización del biogás de manera artificial se remonta a la segunda guerra árabe-israelí, a mediados de los años setenta del siglo XX, cuando el precio del petróleo subió al ser utilizado como arma política, lo que hizo que se investigasen otras posibilidades de producir energía. Es entonces cuando se experimentó con reactores, los llamados de alta carga, capaces de retener los microorganismos anaerobios y de tratar las aguas residuales mediante este proceso. En este último caso, se tienen en cuenta las características de composición del agua y siempre que sea ventajoso frente a otras alternativas de tratamiento también se utiliza, aplicándose a los vertidos de la industria agroalimentaria, bebidas, papeleras, farmacéuticas, textiles, etc.

El aprovechamiento de los residuos agrícolas se practica desde hace años en instalaciones individuales de tamaño medio que utilizan el biogás para cocinar o como fuente de iluminación. Esta manera de tratar los residuos es más efectiva, controlada y ecológica que las soluciones tradicionales de tratamiento, el vertido incontrolado. No obstante, el biogás también tiene sus inconvenientes porque, además del metano y dióxido de carbono, pueden aparecer otros componentes minoritarios como el ácido sulfhídrico que es necesario eliminar. Por otra parte, si el residuo queda almacenado en condiciones de ausencia de aire, como ocurre en los estercoleros, se forma metano que escapa a la atmósfera, produciendo efecto invernadero y destrucción de la capa de ozono sin que se aproveche su energía.

Los residuos orgánicos, son un problema del que hay que solucionar. Esta idea se lleva practicando desde hace años con el denominado biogás.

El biogás se puede generar tanto de forma natural y en este sentido el gas natural no es más que un tipo de biogás surgido por el mismo proceso a partir de residuos orgánicos que quedaron enterrados o de forma artificial, en dispositivos diseñados para eliminar la contaminación de origen orgánico y producir energía. En teoría, una tecnología adecuada puede aprovechar cualquier residuo orgánico para crear biogás y los usos que pueden dársele son los mismos que cuando se utiliza gas natural porque, en definitiva, no es más que otra forma de biogás.

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1.9.- UTILIZACIÓN DEL BIOGAS. En el mundo el uso de biogás es utilizado en Asia es el continente que más instalaciones de biogás ha construido. En 1973 se creó la Oficina de Difusión del Biogás y posteriormente el Centro Regional de Investigación en Biogás para Asia y el Pacífico

• En China, el 70% del combustible para uso doméstico en las zonas rurales proviene de la descomposición de la paja y los tallos de cultivos.

• En la India, más de medio millón de personas se han servido de plantas de biogás como combustible doméstico, y hoy en día existen plantas demostrativas multifamiliares donde el gas se hace llegar por tuberías a cada vivienda por un precio módico.

• En Estados Unidos, existen incluso algunas plantas de biogás de gran tamaño, mientras que en América Latina se hacen esfuerzos aislados en distintos países.

• En Japón, presentaban el año pasado un sistema que consigue fermentar también el hidrógeno, además del metano, separadamente, lo que amplía los residuos a utilizar para la obtención de biogás, como los desechos de las cocinas, por ejemplo.

• En Europa, existen más de 500 instalaciones productoras de este gas biológico, Holanda y Dinamarca son los países que marcan la pauta. industrial dependerá de las exigencias medioambientales y de los precios del costo de la energía.

Grafica 1.1 Producción del biogás en Europa.

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1.10- USOS DEL BIOGAS

En principio el biogás puede ser utilizado en cualquier equipo comercial diseñado para uso con gas natural. El gráfico que se encuentra a continuación resume las posibles aplicaciones.

Figura 1.6 Diferentes aplicaciones del biogás

En el cuadro se han listado los principales artefactos que utilizan biogás juntamente a su consumo medio y su eficiencia.

ARTEFACTO CONSUMO RENDIMIENTO (%) Quemador de cocina 300 - 600 l/h 50 - 60 Lámpara a mantilla (60W) 120 - 170 l/h 30 - 50 Heladera de 100 L -30 - 75 l/h 20 - 30 quemador de 10 Kw. 2 m 3 /h 80 - 90 Infrarrojo de 200 W 30 l/h 95 - 99

Tabla 1.2 Rendimiento de los artefactos por medio de biogás. Sistemas de Energía Internacional S.A. de C.V.Aprovechamiento de los desechos sólidos municipal es para la generación de Energía Eléctrica

Las cocinas y calentadores son fácilmente modificables, agrandando el paso del gas de los quemadores. La amplia disponibilidad de este tipo de equipos hace promisoria e interesante su utilización a gran escala.

Las lámparas a gas tienen una muy baja eficiencia y el ambiente donde se las utilice debe estar adecuadamente ventilado para disipar el calor que generan.

Las heladeras domésticas constituyen un interesante campo de aplicación directo del biogás debido a que tienen un consumo parejo y distribuido a lo largo de las 24 horas del día lo cual minimiza la necesidad de almacenaje del gas. Recientemente se han desarrollado equipos para el enfriamiento de leche y/u otros productos agrícolas lo que abre un importante campo de aplicación directa y rentable del mismo.

Los quemadores infrarrojos comúnmente utilizados en la calefacción de ambientes, presentan como ventaja su alta eficiencia lo cual minimiza el consumo de gas para un determinado requerimiento térmico.

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La difusión de estos sistemas estará condicionada por la rentabilidad final. Sin embargo representa la utilización más racional del biogás ya que se obtiene una forma de energía extremadamente dúctil como la electricidad al mismo tiempo que una fuente de calor muy necesaria para la calefacción de digestores en zonas frías

1.11.- LA PRODUCCIÓN DE BIOGAS

La producción de biogás por descomposición anaeróbica es un modo considerado útil para tratar residuos biodegradables ya que produce un combustible.

El biogás tiene como promedio un poder calorífico entre 4.500 a 5.600 (cinco mil seiscientos) kilocalorías por metro cúbico. Este gas se puede utilizar para producir energía eléctrica mediante turbinas o plantas generadoras a gas, en hornos, estufas, secadores, calderas, u otros sistemas de combustión a gas, debidamente adaptados para tal efecto. Se llama biogás a la mezcla constituida por metano en una proporción que oscila entre un 50% a un 70% y dióxido de carbono, conteniendo pequeñas proporciones de otros gases como hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y sulfuro de hidrógeno.

COMPONENTE CONCENTRACION POR VOLUMEN

CARACTERISTICA

METANO (CH4) 55% EXPLOSIVO BIOXIDO DE CARBONO (CO2)

35% ACIDEZ

HIDROGENO (H2) <5% EXPLOSIVO OXIGENO (O2) <5% INOCUO MERCAPTANOS (CHS) 1.1% MAL OLOR ACIDO SULFHIDRICO (H2S) <2% MAL OLOR

Tabla 1.3 Elementos que contiene el biogás Sistemas de Energía Internacional S.A. de C.V.Aprovechamiento de los desechos sólidos

municipales para la generación de Energía Eléctrica

Grafica 1.2. Composición del biogás

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Un biodigestor es un sistema natural que aprovecha la digestión anaerobia (en ausencia de oxigeno) de las bacterias que ya habitan en el para transformar este en biogás y fertilizante.

1.12.- USOS DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR DEL BIOGÁS EN MÉXICO

En México se generan alrededor de 170 metros cúbicos por segundo de agua residual y según las cifras de SEDESOL, existe la infraestructura para tratar del 20 al 30 por ciento aproximadamente, o sea que en ese campo existe una gran oportunidad de combinar procesos aerobios y anaerobios para abatir consumo de energía y generación y de lodos y lógicamente para tratar esa agua y bueno no hablemos de las aguas industriales que en algunos casos específicos se pueden utilizar con ventaja estos procesos.

Por el lado de la basura urbana, se conocen los rellenos sanitarios, en 1990 el IIE realizó un estudio en los que hay aquí en el D.F. Había 6 clausurados y 3 en operación y muchos de ellos ya tenían 40 años, entre ellos el de Santa Fe y el de Santa Cruz Meyehualco, donde ya la recuperación de gas que se genera no es factible. Sin embargo, en los que estaban en operación en este tiempo están produciendo gran cantidad de gas y una muestra es el que está en Prados de la Montaña, el cual se encuentra en condiciones operativas.

En México se comienza a tener una mayor conciencia del potencial que ofrece el aprovechamiento de residuos, principalmente urbanos, dados los volúmenes que se manejan en las grandes ciudades del país. Estos residuos y los desechos de animales, desde hace tiempo se han venido utilizando en instalaciones a nivel de prototipo en el Instituto de Investigaciones Eléctricas y en el Instituto de Ingeniería de la UNAM.

La cuantificación del recurso de la biomasa es una tarea complicada y no existen en México datos precisos, salvo las estadísticas que presenta anualmente el balance nacional de energía en el que se consignan las cantidades consumidas de leña y bagazo de caña. Se estima que el consumo anual de los particulares es de 87,820 Tera Joules (TJ) de bagazo de caña y 247,400 TJ de leña, lo cuál da un total de 335,220 TJ.

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POTENCIAL DE BIOMASA EN LOS ESTADOS DE LA REPÚBLICA MEXICANA

ESTADO BIOMASA Aguascalientes MUY BUENO 3 Baja California POBRE Baja California Sur POBRE Campeche POBRE Chiapas BUENO Chihuahua MUY BUENO 3 Coahuila MUY BUENO 3 Colima POBRE Durango MUY BUENO 3 Hidalgo MUY BUENO 3 Guanajuato POBRE Guerrero POBRE

Jalisco MUY BUENO 1,3

Edo. de México y D.F. MUY BUENO 2,3

Michoacán MUY BUENO 3

Morelos MUY BUENO 2

Nayarit POBRE

Nuevo León MUY BUENO 1,3

Oaxaca POBRE

Puebla POBRE

Querétaro POBRE

Quintana Roo MUY BUENO 2 San Luis Potosí BUENO 1

Sinaloa POBRE

Sonora POBRE

Tabasco POBRE

Tamaulipas MUY BUENO 3 Tlaxcala POBRE

Veracruz MUY BUENO 1,3

Yucatán POBRE

Zacatecas POBRE

Tabla 1.4 Potencial de biomasa en los estados de la república mexicana Datos proporcionados por: Dirección General de Infraestructura y Equipamiento, Dirección de

Residuos Sólidos. Secretaria de Desarrollo Social (SEDESOL).

1.13.- PROYECTOS VIABLES EN MÉXICO A PARTIR DEL BIOGAS

En el año de 1996 la CONAE inició estudios para determinar la viabilidad del aprovechamiento energético del biocombustible generado en rellenos sanitarios. En particular la Subdirección de Fuentes no Convencionales de Energía de esta Comisión, fue la encargada de esta labor en coordinación con otras entidades como el IIE.

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1996 Estudio de previabilidad para el relleno sanitario Prados de la Montaña (Cd. de México)

Está ubicado en el extremo noreste de la Delegación Álvaro Obregón del DF, muy próximo al límite con la Delegación de Cuajimalpa, en terrenos que ahora forman parte del desarrollo controlado conocido como ZEDEC Santa Fé, entre la calle Coral, Prolongación Tamaulipas y avenida Prados de la Montaña. Potencia para 1998, 5.84 MW y promedio, 3.01 MW.

Figura 1.7. Relleno sanitario “prados de la montaña”

1997 Estudio de previabilidad para el relleno sanitario Santa Catarina (Cd. de México)

Está ubicado en el oriente de la Ciudad de México, en el Municipio de Los Reyes; La Paz, Estado de México, en la zona translacustre de, los antiguos lagos de Texcoco y Chalco, en el km. 19.5 de la carretera México-Puebla.

Sus límites están definidos al norte del cerro de “La Caldera “, al oriente por la vía del ferrocarril México-Puebla y al sur y al poniente por la carretera de cuota México-Puebla. Potencia para 1998, 4.70 MW y promedio, 3.36 MW

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Aguascalientes

El Relleno Sanitario "San Nicolás" está ubicado a 14 km al Noreste de la ciudad de Aguascalientes en la localidad de San Nicolás de Arriba a borde de la carretera que ve de las Cumbres a la localidad de José María Morelos, De acuerdo a los registros y la capacidad de las celdas próximas a construirse, se puede estimar que el ingreso total de residuos sólidos municipales en el sitio será de 2 millones 670 mil 420 toneladas durante su operación (1994-2007).

Como consecuencia del aprovechamiento del biogás en la generación de energía eléctrica, se tendría la reducción de la facturación eléctrica de la Ciudad, por concepto de alumbrado público y bombeo de aguas. Esto mediante la bonificación en la factura, por la energía que el sistema de generación inyecte a la red de distribución de CFE, así como también se evitarían los riesgos de migración y explosividad (con un mínimo de 14 % de oxígeno) hacia los asentamientos habitacionales

Figura 1.8 planta de San Nicolás en Aguascalientes de la presentación de”modelo integral del manejo y aprovechamiento de los residuos sólidos”. Secretaría de

servicios públicos y ecología

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PROYECTOS VIABLES BIOMASA

LOCALIDAD Vida útil estimada Generación Generación total

años TON/día al término de su

vida

Aguascalientes, Ags. 12 366.92 1607109.60

Manzanillo, Col. 12 76.04 333055.20

Cd. Juárez, Chih. 12 560.02 2452887.60

Chihuahua, Chih. 12 384.4 1683672.00 Monterrey y 13

localidades, 12 1828.65 8009487.00 Conurbadas y 12

municipios

Corregidora. Qro. 10 26.53 96834.50 San Juan del Río,

Qro. 10 88.53 323134.50

Tequisquiapan, Qro. 10 23.56 85994.00

Cancún, Qro. 12 160.38 702464.40 Nuevo Laredo,

Tamps. 12 148.27 649422.60

Nogales, Son. 12 103.6 453768.00

Mexicali, B.C. 12 1105.01 4839943.80 Piedras Negras,

Coah. 10 48.56 177244.00

Tapachula, Chis. 10 160.12 584438.00

Celaya, Gto. 10 268.82 981193.00

Irapuato, Gto. 10 297.1 1084415.00

León, Gto. 12 788.08 3451790.40

Pachuca, Hgo. 12 137.78 603476.40 San Luis Río

Colorado, Son. 10 75.47 275465.50

Puerto Vallarta, Jal. 10 125.3 457345.00

Cuernavaca, Mor. 10 261.77 955460.50 Córdoba, Fortín y

Amatlan, Ver. 10 171.73 626814.50

Durango, Dgo. 12 505.24 2212951.20

Mazatlán, Sin. 12 269.03 1178351.40 Cd. del Carmen,

Camp. 10 296.82 1083393.00

Torreón, Coah. 10 317.07 1157305.50 Chiautempan y 5

mpios, Tlax. 10 84.79 309483.50

Tabla 1.5 Proyectos viables biomasa Datos proporcionados por: Dirección General de Infraestructura y Equipamiento, Dirección de Residuos Sólidos. Secretaria de Desarrollo Social (SEDESOL).

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CAPITULO II

CARACTERISTICAS DEL EQUIPO

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2.1.- ELEMENTOS CARACTERÍSTICOS PARA LA PRODUCCIÓN DEL BIOGAS

La extracción de biogás de un vertedero presenta muchos problemas específicos ya que cada vertedero tiene unas características propias, tanto por su ubicación como por la composición de los residuos sólidos de sus basuras.

Para la a extracción del biogás se perforan una serie de pozos que conduzcan el biogás desde el vertedero a la planta de tratamiento a través de un sistema de líneas de PEAD, (polietileno de alta densidad). Cada línea PEAD dispondrá de un sistema de regulación del caudal de biogás en función de la composición y del consumo del mismo necesario para el funcionamiento del motor. En cada línea se controla el caudal y la composición del biogás.

Instalación del sistema extracción

La instalación del sistema de extracción se compone de una serie de pasos, una vez realizada la perforación del pozo.

• Construcción interior del pozo. El pozo se compone de una parte ranurada por donde se capta el biogás y otra ciega, en la zona cercana a la superficie, por donde no va a entrar el biogás, impidiendo de este modo su fuga y la entrada de oxígeno.

• Instalación de la tubería de captación. El material empleado para esta tubería suele ser de polietileno, con la parte inferior ranurada o perforada como mínimo un 8% de su superficie una parte ciega en lo más alto, introducida en el pozo.

• Relleno del espacio existente entre la tubería y la pared del pozo con material granular detrítico de 30-40 mm. En ningún caso el material de relleno debe ser de naturaleza calcárea ya que se disolvería por el conjunto biogás-condesados-lixiviados.

• Relleno de los últimos metros del pozo, donde la tubería es ciega, con bentonia, u otro material arcilloso que actúe de aislante evitando la entrada de oxígeno al pozo.

• Material de separación entre la capa de relleno detrítica y la arcillosa (junta de plástico, caucho, etc) para impedir la entrada de oxígeno a los conductos de transporte del biogás.

• Unión flexible entre el pozo y la tubería de transporte de biogás que admita los movimientos del propio vertedero con el paso del tiempo.

Control extracción

La extracción del biogás debe seguir un control para lo cual será necesario disponer de un equipo analizador para metano y oxígeno, de modo que se obtenga un biogás lo más homogéneo posible en cuanto a su composición, previniendo la aparición de mezclas explosivas debido a la presencia de oxígeno en ciertas concentraciones.

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2.2.- DISEÑO DE LOS DIGESTORES Los digestores se pueden diseñar para la alimentación en: - lotes. - continua. Con los digestores en lotes, se pone una carga completa de materias primas en el digestor que se sella y se deja que fermente, en tanto se produzca gas. Cuando la producción de gas se haya terminado, se vacía el digestor y se vuelve a llenar con un nuevo lote de materias primas. Los digestores en lotes son ventajosos donde la disponibilidad de materias primas sea esporádica o se limite a desechos gruesos de plantan (que contienen materiales no digeribles que se pueden retirar de manera conveniente cuando se recargan los digestores alimentados en lotes). Por otra parte los digestores en lotes requieren poca atención diaria. Sin embargo, los digestores en lotes tienen desventajas debido a que se requiere gran cantidad de energía para vaciarlos y cargarlos; por otra parte la producción de gas y sedimentos tiende a ser esporádica. Se puede solventar este problema construyendo varios digestores en lotes conectándolos al mismo depósito de almacenamiento de gas. De este modo los digestores individuales se pueden rellenar en secuencia escalonada para asegurar un suministro relativamente constante de gas. La mayoría de los digestores antiguos eran del tipo en lotes. En el caso de los digestores de carga continua se agrega al digestor una pequeña cantidad de materias primas cada día, poco más o menos. De este modo, el índice de producción, tanto de gas como sedimentos, es más o menos continuo y digno de confianza. Los digestores de carga continua son especialmente eficientes cuando las materias primas consisten en un suministro regular de desechos fácilmente digeribles, procedentes de fuentes, tales como estiércol de animales, plantas marinas, vegetación, o algas de estanques de producción. Parece que el primer digestor de carga continúa construido por Patel, en la India, en 1950. Los digestores de alimentación continua pueden ser de dos diseños básicos: - de mezcla vertical - desplazamiento. Los digestores de mezcla vertical consisten en cámaras verticales a las que se agregan materias primas. La lechada se eleva en el digestor y se desborda por la parte superior. En los diseños de cámara simple, los sedimentos digeridos o “apagados” pueden sacarse directamente por tuberías de efluentes. En los diseños de cámara doble, la lechada apagada al desbordarse pasa a una segunda cámara donde prosigue la digestión en forma mucho mas completa.

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Los digestores de desplazamiento consisten en un cilindro alargado acostado paralelamente al suelo(o sea, tubos internos, barriles de petróleo soldados extremo con extremo, cisternas de camiones, etc.) Conforme se digiere, la lechada se ve desplazada gradualmente al extremo del digestor, pasando en su camino por un punto de máxima fermentación. El diseño de los digestores redesplazamiento parece tener ventajas claras sobre los diseños de mezcla vertical, popularizados en la India:

a) en los digestores de mezcla vertical, las materias primas se ven sometidas a un movimiento de bombeo vertical y a menudo escapan de la acción localizada de las bacterias digestivas. La lechada introducida en un momento dado se puede retirar con facilidad, poco después, en la forma de material parcialmente digerido. En los digestores de desplazamiento la lechada debe pasar por una zona de máxima actividad de fermentación, de modo de que todas las materias primas se digieren eficientemente (en gran parte como los intestinos de un animal.

b) Desde un punto de vista práctico, los digestores de desplazamiento son

más difíciles de manejar. Si el contenido del digestor comienza a echarse a perder por una u otra razón, se puede recircular eficientemente el material muy estabilizado del extremo más alejado, invirtiendo simplemente el flujo del material a lo largo de la línea del cilindro. Además, las materias primas se pueden digerir en cualquier grado deseado, sin necesidad de construir digestores o cámaras adicionales.

c) Cualquier digestor de carga continua acumulara eventualmente

suficiente espuma y partículas sólidas no digeridas para que sea preciso limpiarlo. El “lavado” periódico de los digestores de desplazamiento resulta considerablemente más fácil que el de los digestores de mezcla vertical.

d) El problema de la acumulación de espuma se reduce en los digestores

de desplazamiento, puesto que la espuma se forma uniformemente en la superficie de la lechada en digestión, cuando mas amplia sea la superficie, tanto mas tiempo será necesario para que se acumule la espuma hasta el punto en que inhiba la digestión, un cilíndrico postrado tiene un área de liquido de superficie mayor que la vertida.

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Digestor tipo chino. La Republica Popular de China tiene una gran experiencia en la producción de biogás. La construcción de 8, 000, 000 de digestores de biogás la han colocado a la vanguardia de la tecnología de biogás para el medio rural. Estos digestores consisten de: Una entrada recta para alimentación sin atoros. Una salida a la altura media del tanque principal para que huevos y parásitos conjuntamente con sólidos no digeribles se depositen en el fondo. Una cubierta removible, sumergida en agua para detectar fugas. Un tanque principal de paredes circulares con techo y fondo cónico, que cumple la función de tanque de fermentación y cámara de gas. Cuando el gas es producido el nivel del liquido en el tanque será forzado a bajar, mientras que en la salida subirá, la diferencia de altura H, del nivel de liquido variara con la presión del gas, la cual se lee en un manómetro conectado a la salida del digestor. Estos digestores de (6 a 12 m3 de capacidad) son apropiados para uso domestico en casas rurales dispersas o comunidades campesinas, su forma circular y cónica le da un mejor comportamiento estructural, reduciendo el uso de materiales. Todo el digestor esta bajo tierra, la cual actúa como un aislante térmico y como soporte, permitiendo combinarlo con letrinas y porquerizas y desechos sólidos desde la superficie. La construcción de estos digestores se realiza mediante técnicas de construcción de albañilería, con ladrillos o bloques prefabricados, o la técnica de vaciado integral de concreto de bajo grado sobre la armazón de tierra.

Figura 2.1 Digestor tipo Chino

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Digestor tipo Hindú. El digestor tiene una pileta de carga conectada al fondo del digestor por un conducto y una pared central que determina el movimiento de la materia orgánica desde la iniciación de la digestión hasta que se consume la parte volátil de dicha materia. Su descarga se realiza por otro ducto que sale desde el fondo del digestor al otro lado de la división central, el gas es captado en un recipiente o campana en la parte superior del digestor, balanceando con contrapesas.

Figura 2.2 Digestor tipo hindú

La operación. Es de alimentación periódica, diaria y además de mezclar y alimentar, virtualmente no necesita ninguna atención. Captación del biogás. La captación del biogás es efectuado en un gasómetro flotante, que es el techo del propio digestor. La altura del gasómetro muestra el volumen del biogás. Presión del biogás. La presión del biogás es de 70 a 150 mm3, de columna de agua y es estable, debido a la fluctuación del gasómetro. Esta presión es suficiente para alimentar a la mayoría de los aparatos de consumo del biogás.

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2.3- COMPONENTES DE EQUIPOS DE APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA DEL BIOGAS

En la siguiente tabla se presentan los principales componentes de uso del biogás como energético, propuestos para la depreciación acelerada, en ella se presenta básicamente el equipo electromecánico.

Geomembrana para la captación del biogás. Equipos de limpieza y filtrado del biogás de rellenos sanitarios. Sistemas de extracción del biogás de rellenos sanitarios. Sistema de quemado. Sistemas de tuberías de conducción y cabezales. Motores de combustión interna adaptados para utilizar el biogás de rellenos sanitarios. Subestación compacta. Tableros de Fuerza. Tableros de control. Equipos de control y medición.

Tabla 2.1 Equipo electro mecánico

Elaborado por el ing. Enríquez Ruiz Jonatan

2.5.- EQUIPOS DE LIMPIEZA Y FILTRADO DEL BIOGÁS

Los equipos de limpieza y filtrado se aplica en la enseñanza primaria y secundaria de fermentación con el objetivo de producir Biogás a través de digestiones anaerobia de los lodos. Gracias a sus propiedades, los equipos de limpieza realizan:

- Una continua y controlada la mezcla de los lodos La uniformidad del proceso de la digestión en el interior de la digestores - La uniformidad de la temperatura (T) de los lodos a ser tratados - La eliminación de la estratificación térmica - La ausencia de cualquier depósito en el interior de la digestores - La optimización de las condiciones del proceso, tales como el contacto íntimo, de digestión rápida, no la corteza superficial ... Estas ejecuciones mejorar una mejora de el proceso de la digestión que dispone lo siguiente:

- Un aumento de los lodos tratados de flujo - Una disminución del tiempo de residencia (R.T.) - Una mayor flexibilidad de trabajo - Un aumento de Biogás de producción

Dado que los lodos no la separación de agua, no se requiere mantenimiento, garantiza una alta utilización de elevadas prestaciones y del digestor en la que se aplica. motores de combustión interna

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2.5.1.- SISTEMA DE CONDUCCIÓN.

El sistema de conducción consiste en la construcción de una red de tuberías de HDPE para transportar el biogás desde los pozos de captación hasta la planta de extracción. El sistema de tuberías de conducción incluye lo siguiente:

• Tubería de diámetro de 4, 6, 8, 10, 12, 14, y 18 pulgadas, los cuales conectan los pozos.

• Subcabezales que conectan a grupos de pozos. • Cabezales que transportan el biogás desde los subcabezales hasta la

planta de extracción. Los arreglos de la red de tuberías deberán facilitar el drenado de los líquidos para el manejo de condensados. Las líneas de cabezales y las líneas laterales constituyen el sistema de conducción de biogás, el cual es transportado posteriormente hasta los sistemas de tratamiento.

Figura 2.3 Sistema de tuberías de conducción y conectadas a cabezales Presentación en pdf relleno sanitario generación de biogás, fuentes de energías alternas 2.5.2.- SISTEMA DE QUEMADO. El sistema de quemado tiene el propósito de disponer de los excedentes del biogás que se utilizan para su aprovechamiento en la planta de generación de energía. En la mayoría de los casos el biogás captado en los rellenos sanitarios que no es utilizado o aprovechado, generalmente es quemado.

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Se considera localizar a los quemadores de biogás, en la planta de extracción de biogás. Los sistemas de control también son incorporados dentro de las instalaciones de la planta de extracción.

Figura 2.4 Estación de quemado del biogás presentación en pdf relleno sanitario generación de biogás, fuentes de energías alternas

Figura 2.5 Quemador abierto Presentación en pdf relleno sanitario generación de biogás, fuentes de energías alternas

2.5.3.- SISTEMA DE LIMPIEZA. El biogás contienen metano, bióxido de carbono, trazas de acido sulfhídrico e hidrocarburos clorados y generalmente se encuentran saturados de vapor de agua. Cuando el biogás es extraído del rellenos se encuentra caliente y también, puede contener pequeñas cantidades de nitrógeno y oxigeno proveniente del aire atmosféricos.

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En los resultados de los análisis de monitoreo que deben ser realizados la biogás, es importante determinar las concentraciones de acido sulfhídrico presentes en la mezcla, puesto que solo en el caso de que este sea muy baja, es posible eliminar el sistema de tratamiento o limpieza, dejando únicamente un equipo para eliminar la humedad presente en el biogás. El sistema de tratamiento del biogás incluirá remoción de humedad y de partículas.

Figura 2.6 separador de humedad Presentación de pdf relleno sanitario generación de biogás, fuentes de energías alternas 2.5.4.- MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

El motor de combustión interna es un mecanismo destinado a transformar la

energía calorífica en trabajo.

El motor de combustión interna fue diseñado a finales del siglo XIX. Su

funcionamiento es, en algunos aspectos, similar al de la máquina de vapor: un

pistón situado en un cilindro se expande y contrae ejerciendo una fuerza. son

motores térmicos en los q los gases resultantes de un proceso de combustión

en pujan un embolo o pistón, desplazándolo en el interior de un cilindro y

haciendo girar un cigüeñal, obteniendo finalmente un movimiento de rotación,

la capacidad del motor será de 3MW

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en el cual se sincronizara con un generador el cual generara la energía

eléctrica para su uso.

Figura 2.7 Renderizado de un motor de combustión interna alternativo.

Figura 2.8 El funcionamiento de los pistones del motor de combustión interna.

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Figura 2.9 Partes del Motor de combustión interna

Ventajas al utilizar motores de combustión interna.

• solo es necesario eliminar el contenido de acido sulfúrico • el costo de inversión es relativamente bajo, pues además del equipo y

dispositivos básicos solo se requiere del motor de combustión interna • el uso para la generación de electricidad puede ayudar al abastecimiento

de energía a localidades cercanas, o bien para las mismas instalaciones que se proyectan construir en el sitio de disposición final.

• el costo de producción y mantenimiento es bajo comparado con otras posibilidades de uso como la producción de metanol o de combustibles para automóviles

desventajas al utilizar motores de combustión interna

• el motor de combustión interna debe sufrir variaciones en el sistema de carburación.

• el motor también debe estar diseñado para funcionar en forma dual en cuanto a quemado de combustible, para cubrir las fluctuaciones tanto de suministro como poder calorífico.

• pueden existir restricciones políticas en cuanto a la integración a la red pública o a la generación.

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2.5.5.- SUBESTACION COMPACTA. La subestación compacta ofrece una alternativa para las necesidades de energía eléctrica, la subestación ocupa la mitad del espacio usado por una subestación convencional, reduce el problema del mantenimiento y es mas fácil su operación, a continuación se hace mención de las partes que lo constituyen.

Tapa frontal superior 1. Manómetro 2. Placa de características 3. Indicador de cortocircuito 4. Indicador capacitivo de tensión 5. Posición del interruptor-seccionador 6. Posición del seccionador de tierra 7. Pulsadores de mando abrir/cerrar 8. Indicador de resortes cargados 9. Relé de protección autoalimentado 10. Posición del interruptor automático Tapa frontal inferior 11. Indicador de fusible fundido 12. Posición del interruptor-seccionador 13. Posición del seccionador de tierra 14. Indicador capacitivo de tensión Tapa compartimento de cables 15. Tapa estándar del compartimento de cables 16. Tapa del compartimento de cables con ventana 17. Travesaño soporte (amovible) 18. Gancho de elevación

Figura 2.10 Subestación compacta

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El interruptor de línea (Módulo C) es un interruptor seccionador y seccionador de tierra de 3 posiciones, que utiliza el gas SF6 como medio extintor del arco. Las posiciones del interruptor son: cerrado - abierto – a tierra. El interruptor-seccionador satisface los requerimientos de seccionamiento en su posición de Abierto, con capacidad de 13.8 KV

Figura 2.11 Módulo C equipado con eliminador de arco Módulos de Interruptor de Línea y de Seccionamiento de Barras con Interruptor-Seccionador (Mecanismo 'C') El mecanismo (3PKE) tiene dos ejes de maniobra: superior para el interruptor e inferior para el seccionador de puesta a tierra. Ambos mandos son operados por resorte simple y actúan sobre un eje común, el cual está directamente conectado al interruptor-seccionador de 3 posiciones (CFE-C), dentro del tanque de SF6. Cuando ambos mandos de interruptor y seccionador de tierra están abiertos, el interruptor-seccionador satisface las especificaciones de seccionamiento del circuito. Gracias al enclavamiento mecánico entre los ejes de maniobra superior e inferior, se impide la maniobra del interruptor a seccionador de tierra cerrado, impidiendo también la maniobra del seccionador de tierra a interruptor cerrado.

Figura 2.12 Modulo de interruptor de línea

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Barras externas En la parte superior de todas las celdas SafeRing y SafePlus se pueden disponer, como opción, pasa tapas para conexión de barras externas, sobre el último módulo de la izquierda y/o el último de la derecha.

Figura 2.13 Vista superior de las barras exteriores

Las operaciones de cierre y apertura de los interruptores-seccionadores, carga de resortes de los mecanismos del interruptor automático y del interruptor-fusibles, pueden ser motorizadas.

1. Regleta terminal de circuitos auxiliares 2. Microrruptor auxiliar S7, posición interruptor-seccionador 3. Microrruptor auxiliar S10, posición seccionador de tierra 4. Bobina de apertura Y1 5. Bobina de cierre Y2 6. Microrruptor auxiliar S9, fusible fundido 7. Motor de operación

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8. Bobina de disparo por relé Y3 / Y5 /Y6 * 9. Bobina de disparo por relé Y4 * 10. Microrruptor auxiliar S9, interruptor automático disparado 11. Microrruptor auxiliar S5, posición interruptor automático 12. Microrruptor auxiliar S6, mecanismo retenido 13. Microrruptor auxiliar S8, resortes cargados 14. Microrruptor auxiliar S14, palanca maniobra, IA 15. Microrruptor auxiliar S15, palanca maniobra, seccionador 16. Microrruptor auxiliar S7, posición seccionador 17. Microrruptor auxiliar S13, tapa compartimento de cables 18. Microrruptor auxiliar S20, eliminador de arco 19. Microrruptor auxiliar S19, presión gas SF6

Figura 2.14 Modulos C,F,V equipados con varios microrruptores auxiliares, bobinas de operación y disparo y mando motorizado.

SafeRing y SafePlus ofrecen dos posibilidades para la protección de transformador: interruptor-seccionador con fusibles asociados o interruptor automático con relés de protección. El interruptor-fusibles facilita una óptima protección contra cortocircuito, mientras que el interruptor automático con relés presenta una mejor protección ante las sobrecargas. El interruptor automático con relés está recomendado para los transformadores de mayor potencia, 200 A asignados para SafeRing, mientras que para SafePlus existen dos opciones: 200 A o 630 A.

Figura 2.15 Protección del transformador

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Figura 2.16 Transformador

Transformador elevador 380/34500v de 34.5kv 2.5.6.- TABLERO. El tablero tiene la función de conectar todas las unidades generadoras a una barra común, por medio del proceso de sincronización, a fin de que la energía eléctrica generada sea entonces conectarse a la red de eléctrica de CFE.

Figura 2.17 Tableros

Presentación de pdf relleno sanitario generación de biogás, fuentes de energías alternas

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CAPITULO III

UBICACIÓN DE LA PROPUESTA

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3.1.- APLICACION DE LA PROPUESTA PARALA CREACION DE UNA PLANTA DE BIOGÁS EN EL TIRADERO DEL BORDO PONIENTE EN LA ETAPA IV. Para empezar, tenemos como dato mundial que un metro cúbico de Biogás totalmente en combustión es suficiente para:

- Generar 6 horas de luz equivalente a una lámpara incandescente de 60 watts.

- Poner a funcionar un refrigerador de 1 metro cúbico de capacidad durante 1 hora.

- Hacer funcionar una incubadora de 1 metro cúbico de capacidad durante 30 minutos.

- Hacer funcionar un motor de 1 hp durante dos horas Lo anterior es particularmente importante si tomamos en cuenta, el déficit de energía presente en algunas regiones de México, ya que gran parte de la electricidad es generada a partir de combustibles no renovables, siendo la tendencia en el futuro próximo poco halagadora. Es por ello que lo planteamos en este capitulo, se tiene que los datos proporcionados en las primeras etapas del Bordo Poniente en las etapas I, II y III son adecuadas, así como también la demanda que tiene en base a los Residuos Sólidos Urbanos, esto es a la entrada de desperdicios que en si se generan diariamente y llegan al deposito de almacenamiento de la Basura. Por medio de este relleno sanitario, se podrá obtener el biogás, el cual será por el método anaerobio, captado por una geomembrana, para con ello, obtener una presión constante de biogás, una vez captado el biogás, se extraerá por medio de tuberías, el la cual pasara por un proceso de limpieza y filtrado del biogás, de ahí esas tuberías se conectaran a tres motores de combustión interna con capacidad de generar una potencia de 3Mw, las cuales aran el proceso de generar la energía eléctrica, estos motores de combustión interna se conectaran a tres subestaciones compactas de 13.8Kv, y estas a su vez se conectaran a unos tableros, todo este proceso se observa en el diagrama 1.1, después de los tableros se conectara a las redes de C.F.E, y poder suministrar la energía eléctrica generada, ya sea para la buena producción de la empresa o fabrica que se alimente, o a una pequeña comunidad cercana al relleno sanitario o abastecer a la gente con una red de gas natural. No solo nos puede proporcionar energía eléctrica sino también otros recursos como son:

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Figura 3.1: Presentación de “RELLENO SANITARIO, GENERADOR DE BIOGAS; FUENTE

DE ENERGIA ALTERNA” de Leovigildo Soriano Bonilla Además se puede utilizar los sedimentos del Relleno Sanitario como composta

- Composta (fertilizante agrícola para el buen cultivo de los productos alimenticios).

figura 3.2. “composta”

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En si lo que buscamos recuperar dentro de la propuesta de nuestra tesis es la de abastecer o contribuir a un buen desarrollo de la energía eléctrica a partir del biogás en el sector publico ya sea dentro de las grandes compañías suministradoras de energía eléctrica de nuestro país como son CFE y LYF. Con ello se pretende contribuir con un pequeño abastecimiento de energía eléctrica hacia la generación para la utilización y distribución de la misma.

Diagrama 1.1 Esquema básico de la central eléctrica Presentación de pdf relleno sanitario generación de biogás, fuentes de energías alternas

3.2.- UBICACIÓN DE LA PROPUESTA EN EL BORDO PONIENTE ETAPA IV. El Distrito Federal cuenta con el Relleno Sanitario Bordo Poniente, operando en su Etapa IV, con 472 hectáreas de superficie y un área de disposición de 320 hectáreas. El relleno sanitario Bordo Poniente se localiza en un predio de propiedad federal, dentro de los terrenos del antiguo Lago de Texcoco, que la Comisión Nacional del Agua destinó para ser utilizado como relleno sanitario por el Distrito Federal. Tiene una extensión total de 1,000 hectáreas de las cuales se han utilizado 680 en cuatro etapas.

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La vida útil de las primeras 3 etapas transcurrió de 1985 a 1995, momento en el cual entró en operación la IV Etapa

Figura 3.3. “Ubicación del borde poniente y sus etapas”

Tomado del “INVENTARIO DE RESIDUOS SÓLIDOS DEL DISTRITO FEDERAL, 2006” del gobierno del DF

3.3.- DIAGNÓSTICOS DE LAS ETAPAS I, II Y III DEL BORDO PONIENTE.

Figura 3.2 Localización de las etapas del relleno sanitario de bordo poniente

“BORDO PONIENTE, UN RELLENO SANITARIO REUTILIZABLE” Heriberto Bárcenas Ramírez, José Juan Morales Reyes,

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3.3.1.- ETAPA I En la Etapa I se determinó que los residuos confinados en esta zona tienen al alrededor del 50 5 % de materiales con posibilidades de recuperación: un 34.28 % como materiales reciclables y 16.29 % como material combustible. En lo relativo a los materiales reciclables, se tiene un alto contenido de plástico, lo cual es razonable sí se tienen en consideración dos factores: el primero, que en el periodo de operación no se contaba con infraestructura para la recuperación eficiente; y por otra parte que el mercado de los plásticos no había tenido la demanda que existe actualmente. Ahora bien, es importante puntualizar que en este periodo de operación del sitio en su primera etapa, las delegaciones depositantes fueron aquellas que generaban residuos con bajo contenido en materiales reciclables y por el contrario las delegaciones con residuos ricos en materiales de éste tipo.

Grafica 3.1 Composición de los residuos en la etapa I del relleno sanitario de bordo

poniente de: “BORDO PONIENTE, UN RELLENO SANITARIO REUTILIZABLE” Heriberto Bárcenas Ramírez, José Juan Morales Reyes,

3.3.2.- ETAPA II Los valores promedio estimados para la Etapa II, presentan un porcentaje muy bajo de material de aluminio, en tanto que los metales ferrosos, y vidrio tienen un valor mayor que la primera etapa, mientras que el material de plástico es menor con respecto al primer valor de la etapa señalada, siendo una cantidad significativa. Este comportamiento es de esperarse dado que aún en este periodo (1985-1991, además la última capa de residuos sólidos fue colocada en 1996) de operación no se contaba con la infraestructura para la selección eficiente de materiales, como actualmente se lleva acabo. En el caso del material combustible, se aprecia un valor mayor que en la primera etapa, lo anterior se debe en una parte a la degradación de estos materiales combustibles.

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En términos globales, si restamos de los materiales aprovechables la parte combustible se puede apreciar que existe un decremento en la composición de los materiales reciclables, es decir que la primera etapa se tiene un 34.29 % contra un 26.24%. Este decremento, se puede deber al incremento de la comercialización de estos productos, principalmente los plásticos.

Grafica 3.2 Composición de los residuos en la etapa II del relleno sanitario de bordo

poniente de: “BORDO PONIENTE, UN RELLENO SANITARIO REUTILIZABLE” Heriberto Bárcenas Ramírez, José Juan Morales Reyes,

3.3.3.- ETAPA III: Por ultimo, en lo que respecta a la Etapa III, prácticamente se aprecia una composición similar ala etapa II, pero se tiene una cantidad menor en los plásticos y por tanto, una disminución en los materiales reciclables, en este caso, se tiene un porcentaje del 22.38%, lo cual viene a demostrar que las plantas de selección de subproductos han contribuido a disminuir esta proporción en el relleno sanitario.

Grafica 3.3 Composición de los residuos en la etapa III del relleno sanitario de bordo

poniente de “BORDO PONIENTE, UN RELLENO SANITARIO REUTILIZABLE” Heriberto Bárcenas Ramírez, José Juan Morales Reyes,

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Dentro de las etapas se comprobaron las siguientes entradas de residuos sólidos urbanos desde su apertura hasta la fecha como se muestra a continuación:

Tabla 3.1 de la presentación de “LA DISPOSICIÓN DE RSU EN LA CIUDAD DE MÉXICO”

elaborado por el Ing. Juan Manuel Muñoz Mesa.

3.4.-VENTAJAS Y DESVENTAJAS AL UTILIZAR EL BIOGÁS COMO ENERGÍA ELÉCTRICA

Dentro de la propuesta planteada que es creación de energía eléctrica a partir del biogás hay que tomar en cuenta algunas consideraciones óptimas para el buen funcionamiento del biogás tales como ventajas y desventajas, las cuales se describen a continuación: 3.4.1.- VENTAJAS: - Produce mucha energía, de forma continua y a un precio razonable. - Todos los biocombustibles producen mayor cantidad de dióxido de carbono por unidad de energía producida que los equivalentes fósiles. - Los biogases producidos de la digestión anaerobia tienen un número de aplicaciones. Pueden ser utilizados en motores de combustión interna para accionar turbinas para la producción eléctrica, puede utilizarse para producir calor para necesidades comerciales y domésticas, y en vehículos especialmente modificados como un combustible. - La combustión de la biomasa o de biogás puede utilizarse para generar calor y vapor. El calor puede ser el producto principal, en usos tales como calefacción de hogares y cocinar, o puede ser un subproducto de la producción eléctrica en centrales combinadas de calor y energía. El vapor generado por la biomasa puede utilizarse para accionar turbinas de vapor para la producción

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eléctrica, utilizarse como calor de proceso en una fábrica o planta de procesamiento, o utilizarse para mantener un flujo de agua caliente. - La electricidad puede ser generada a partir de un número de fuentes de biomasa y al ser una forma de energía renovable se la puede clasificar como "energía verde". La producción de electricidad a partir de fuentes renovables de biomasa no contribuye al efecto invernadero ya que el dióxido de carbono liberado por la biomasa cuando es quemado, (directa o indirectamente después de que se produzca un biocombustible) es igual al dióxido de carbono absorbido por el material de la biomasa durante su crecimiento. - No genera emisiones de gases de efecto invernadero - Los combustibles de biomasa tienen un contenido insignificante de azufre y por lo tanto no contribuyen a las emisiones de dióxido de azufre que causan la lluvia ácida. La combustión de la biomasa produce generalmente menos ceniza que la combustión del carbón, y la ceniza producida se puede utilizar como complemento del suelo en granjas para reciclar compuestos tales como fósforo y potasio. - La producción de biocombustibles tales como el etanol y el biodiesel tiene el potencial de sustituir cantidades significativas de combustibles fósiles en varias aplicaciones de transporte. El uso extenso del etanol en Brasil ha demostrado que los biocombustibles son técnicamente factibles en gran escala. 3.4.2.- DESVENTAJAS: - La biomasa no es realmente inagotable, aun siendo renovable. Su uso solamente puede hacerse en casos limitados. - En naturaleza, la biomasa tiene relativamente baja densidad de energía y su transporte aumenta los costes y reduce la producción energética neta. La biomasa tiene una densidad a granel baja (grandes volúmenes son necesarios en comparación con los combustibles fósiles), lo que hace el transporte y su administración difíciles y costosos. La clave para superar este inconveniente está en localizar el proceso de conversión de energía cerca de una fuente concentrada de biomasa, tal como una serrería, un molino de azúcar o un molino de pulpa. - A menudo existen restricciones políticas e institucionales al uso de biomasa, tales como políticas energéticas, impuestos y subsidios que animan el uso de combustibles fósiles. Los costos de la energía no reflejan a menudo las ventajas ambientales de la biomasa o de otros recursos energéticos renovables. - Produce menos energía por unidad de volumen y plantea dificultades de almacenamiento y distribución - Equipamiento grande, algo caro y experimental en ciertos diseños.

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CAPITULO IV

NORMAS, ARTÍCULOS Y COSTOS PARA UN BUEN DESEMPEÑO DE UNA

PLANTA DE BIOGÁS.

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4.1.- PLAN DE DESARROLLO EN MÉXICO De acuerdo con el Departamento de Energía de Los Estados Unidos (DOE), el consumo neto de energía en México era de 190 billones kilovatios-hora (kWhr) en el 2002. Esta demanda esta proyectada a incrementar a 379 billones kWhr para el 2025. La mayor parte de la generación de energía depende de comestibles fósiles, tomando petróleo a 50 por ciento, gas natural a 23 por ciento, y carbón en una cantidad muy pequeña. Es esperado que los combustibles fósiles se mantengan dominantes en el futuro, con una conversión continua de petróleo a gas natural. Las plantas hidroeléctricas de México tienen la capacidad de generar aproximadamente 10,000 MW, con otros 750 MW de capacidad hidroeléctrica en. Existen dos plantas nucleares de 680 MW de capacidad. La generación de energía en México esta controlada en su mayoría por el gobierno federal y esta dominada por la Comisión Federal de Electricidad (CFE), la cual genera aproximadamente el 90 por ciento de la energía del país. Luz y Fuerza Centro (LFC), propiedad federal, genera aproximadamente el 2 por ciento, y Petróleos Mexicanos (PEMEX), compañía de petróleo federal, genera aproximadamente 4 por ciento. El 4 por ciento restante de la energía en México es generada por compañías privadas. El Plan de Desarrollo Nacional del 2001-2006 es el instrumento político que define los objetivos y actividades necesarias para alcanzar estos durante el gobierno del Presidente Vicente Fox Quesada. Este plan hace un llamado al establecimiento de un sector eléctrico con regulación moderna y transparente que garantice servicio de buena calidad y precios competitivos mientras se mantiene la demanda energética de México. Con base a esto, el Programa del Sector Eléctrico ha sido desarrollado por la Secretaria de Energía con la colaboración de las compañías de energía descentralizadas: PEMEX, CFE y LFC, y esta sujeto a consulta publica, antes de su publicación. El programa se establece por un periodo de seis años. La prioridades del Sector Eléctrico son: cumplir con la demanda energética con una visión con rango medio y largo, protección ambiental y altos niveles de eficiencia de operación y administrativa; desarrollo de un sistema confiable y seguro con participación de capital privado y promover la aplicación de políticas de ahorro de energía con altos niveles de responsabilidad social. La energía generada por compañías privadas es proveída por productores independientes y la generación de preemisarios por modalidad de generación autoabastecimiento, cogeneración, y exportación. Para el 2003, la generación privada agrego 52,496 GWhr, un incremento del 54 por ciento comparado con el año anterior.

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4.2.- ACUERDOS Y NORMAS PARA PODER PROYECTAR UN PLAN DE RECUPERACION DEL BIOGAS PARA LA GENERACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA En diciembre de 1992, El congreso mexicano aprobó la reforma a la Ley para Suministro Público de Electricidad para promover la inversión privada en la generación de energía. Por lo que se crearon las diferentes categorías de generadores que se muestran enseguida: (Letras itálicas muestra relevancia al proyecto de recuperación de biogás): • Autoabastecimiento: Generación de electricidad para satisfacer las necesidades entidades personales o legales. La demanda de Electricidad en los rellenos sanitarios es muy posible que sea menor que la capacidad de generación potencial, por lo que esta categoría no seria la adecuada para el proyecto. Sin embargo, esta fue la opción que el operador del proyecto de Monterrey SIMEPRODESO selecciono. Además de que también se formo una compañía con propósitos especiales para incluir a los compradores de la energía. Esta podría ser la mejor opción para otros proyectos de recuperación de biogás en México. • Cogeneración: Producción de electricidad con vapor u otro tipo de energía térmica, o los dos. Si se encontrará alguna aplicación térmica cerca del relleno sanitario, el proyecto de recuperación de biogás podría caer dentro de esta categoría. • Producción en Pequeña Escala: Proyectos de generación de energía con capacidad menor a 30 MW, para venta a la Comisión Federal de Electricidad (CFE). La mayoría de los proyectos de electricidad en rellenos sanitario caerían en esta categoría. Sin embargo, esta categoría no fue seleccionada por SIMEPRODESO para su proyecto de recuperación de biogás. • Producción Independiente: Proyectos dentro de generación de energía para venta a la CFE. Esto proyectos con capacidad mayor a 30 MW están incluidos en la planeación y programas de la CFE. Solamente un relleno sanitario muy grande podría producir suficiente biogás para tener la capacidad de generar arriba de los 30 MW. Además, es muy posible que esta capacidad solo se presente en los años de máxima capacidad de producción de biogás. Por lo tanto esta categoría no es adecuada para un proyecto de recuperación de biogás. • Importación: Plantas generadoras que están localizadas fuera del país con contratos legales entre el proveedor y el consumidor de la energía. Esta categoría no es relevante para proyectos de recuperación de biogás. • Exportación: La electricidad podría ser exportada de proyectos de producción en las categorías de cogeneración, producción independiente, y pequeña escala.

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Hace más de una década desde que estas reformas fueron promulgadas, ha habido muy poca participación privada en la generación de energía en México. Se cree que es debido a que los arreglos institucionales no proveen incentives adecuados para que estas inversiones sean atractivas. La ley actual creada por la Comisión Reguladora de Energía (CRE) consta de los siguientes atributos: • Aprobación de instrumentos reguladores entre los permisionarios y los proveedores de servicios públicos (Comisión Federal de Electricidad, CFE y Luz y Fuerza del Centro, LyFC). • Participación en el establecimiento de tarifas para el abastecimiento y venta de electricidad. • Aprobación y desaprobación de los permisos y autorizaciones requeridas para actividades reguladas tal como lo es la generación de energía. • Aprobación de acuerdos y contratos modelo para conducir actividades reguladas. 4.3.- CAMBIO CLIMÁTICO Y AUTORIDAD DESIGNADA NACIONAL. La Secretaria del Ambiente, Recursos Naturales y Pesca (SEMARNAP) fue creada en diciembre de 1994. La SEMARNAP tiene la responsabilidad de plantación, coordinación, provisión de revisiones y evaluaciones a las políticas nacionales relacionadas con el cambio climático. Desde diciembre del 2000, es llamada Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) y continua con las mismas funciones. 4.4.- ACUERDOS DE VENTA DE ENERGÍA ELÉCTRICA. Una vez que el biogás es comprado del propietario del relleno sanitario (vía el acuerdo de ventas del gas discutido anteriormente), este puede ser utilizado para generar electricidad. La venta de esta electricidad a la red requerirá otro acuerdo de ventas de energía entre el productor de la energía (usualmente un desarrollador) y la compañía de energía. Los productores privados de energía en México son permitidos a ofrecer la electricidad generada por biogás a compañías públicas de energía, una vez que han sido autorizados para hacerlo. Las personas autorizadas pueden pedir a la CFE o LFC que provean interconexión para sus generadores a la Red de Energía Nacional. Esto puede hacerse a través de contratos u otros acuerdos. Un contrato establece los términos y condiciones para la interconexión de una planta de energía al Sistema Eléctrico Nacional (SEN). El contrato incluye los siguientes conceptos: • Abastecimiento de electricidad por parte del agente autorizado al proveedor (CFE y/o LFC)

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• Abastecimiento de electricidad en casos de emergencias • Abastecimiento de electricidad durante períodos de prueba • Período y términos de pago • Características de Medida • Condiciones para la interrupción de abastecimiento • Arbitración. 4.5.- PROMOCIÓN DE LA GENERACIÓN DE ENERGÍA La CRE ha aprobado varios instrumentos reguladores para promover generación de electricidad renovables (2). Estos instrumentos consideran las características de los tipos de energía tales como intermitencia de la energía (2 Publicado en el Diario Oficial de la Federación (DOF), 7 de septiembre del 2001. 3 La definición de energía renovable fue modificada en el DOF el 26 de febrero del 2003.) e incluye conceptos que no serian aplicables a los siguientes tipos de fuentes de energía: • Excedente de Energía: cuando un permisionario abastece las poder que el establecido con el centro de demanda, o cuando la demanda es menor que el poder abastecido en el punto de interconexión. • Deficiencia de Energía: cuando la fuente de energía no cumple con lo establecido con el centro de demanda. • Abastecimiento Normal: cuando el centro de demanda requiere más de lo que recibe. Nótese que esta clasificación podría ser aplicable a generación por viento o celdas fotovoltaicas que son fuentes intermitentes, pero no es relevante a proyectos de recuperación de biogás, ya que la producción de biogás es continua con variaciones menores en periodos cortos y variaciones lentas en periodos largos. En septiembre del 2001, la Comisión Reguladora de Energía (CRE) publico reglas especiales para los contratos de interconexión entre la CFE y los proveedores de energía renovable, las cuales benefician a los auto abastecedores que no tienen sus puntos de consumo adyacentes al sitio de producción, en resumen: • Prioridad en el despacho requiere que la CFE provea despacho para proveedores de energía renovable cuando generen energía (reconociendo que estos proveedores tiene control limitado en la generación de la energía); • Descuentos en la tarifa de transmisión impuestas por la CFE (los cuales actualmente alcanzan un 50%); 2 Publicado en el Diario Oficial de la Federación (DOF), 7 de septiembre del 2001. 3 La definición de energía renovable fue modificada en el DOF el 26 de febrero del 2003. • Almacenamiento de energía, obligando a la CFE regresar la energía no utilizada a los auto abastecedores cuando la requieran.

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Existen un número de propuestas para promoción de la generación de energía renovable en México. Adelante presentamos una discusión corta de estas propuestas que todavía no están en operación tales como se mencionan a continuación: - Fondo Verde. Esta es parte de los llamados Proyectos de Energía Renovable en Gran Escala apoyados por Instalaciones del medio ambiente mundial. Cualquier proyecto de recuperación de biogás apoyado a través del GEF no podrá ser presentado bajo el Mecanismo de Desarrollo Limpio. Cabe mencionar que el proyecto de SIMEPRODESO en Monterrey, Nuevo León, fue apoyado por el GEF.  - Depreciación Acelerada. Este esquema es promovido por la Secretaría de Hacienda, y reducirá impuestos en equipo y tecnologías para energía renovable. Nótese que este esquema fue muy exitoso en India para promover energía eólica. - Reducción de Costos de Licencias. Existe una propuesta para reducir los costos de licencias para obtener permisos para generación de energía usando fuentes de energía renovable. Nótese que estas licencias son requeridas por la CRE para todos los generadores independientes. También existe una propuesta para reducir los costos de licencia para obtener permisos para producir energía con combustibles renovables. - Ley de Fomento de Energías Renovables. También existe la proposición de una ley bajo la discusión que podría proveer incentivos para energía renovable en general. Esta ley esta actualmente en desarrollo y se esperan mas detalles a principios del 2005. 4.6.- ARTÍCULOS. La Constitución Nacional Mexicana establece que el servicio de limpieza es responsabilidad de los municipios, con la aprobación de los Estados. Generalmente, este atributo es ratificado en las Constituciones Estatales y sostenido en las leyes estatales de Equilibrio Ecológico y Protección Ambiental. Se requiere que los Estados provean la legislación en esta área y que tengan la autoridad de intervenir y apoyar a las autoridades municipales en áreas relacionadas con el desarrollo urbano. Los municipios establecen reglamentos y pueden proveer servicios de limpieza pública, así como también colección, transporte, tratamiento, y disposición final de residuos sólidos. Es importante notar que el servicio publico no esta regulado por ninguna legislación federal, excepto por el Articulo 115 III (c) de la Constitución Nacional, el cual declara que los municipios tengas competencia en esta área. Por lo tanto disposiciones en esta área pueden ser municipal, estatal o los dos. Dentro de los municipios, el manejo y disposición de los residuos sólidos se establece por: • Leyes Orgánicas Municipales, las cuales determinan el área de competencia municipal para proveer servicios públicos y los procedimientos para involucrar

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individuos en este servicio, a través de acuerdos, o concesiones que permitan la explotación comercial. • Leyes de Desarrollo Urbano, las cuales establecen que la definición el uso de la tierra considere servicio público. • Leyes Hacendarías, las cuales autorizan y determinan los cargos por proveer servicios públicos. • Bandos de Policía y Buen Gobierno Municipales, los cuales crean entidades administrativas con atributos para proveer servicios públicos y los cuales establecen reglas básicas para la conducta pública. • Reglamentos Municipales, aplicables a los servicios públicos. El marco legal actual para el manejo de residuos sólidos y proyectos de recuperación de Biogás se muestra en la siguiente tabla 4.1:

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Tabla 4.1 Marco Legal para Manejo de Residuos Sólidos y Proyectos de Recuperación de

Biogás Fuentes:

*Jiménez Peña A., Marco legal aplicable a residuos sólidos y la restauración de suelos contaminados en México. Presentado en el Segundo Seminario Internacional en Residuos Sólidos y la Restauración de Suelos Contaminados, INE-JICA, 1999. *MGM Internacional

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El 20 de octubre del 2004, el Diario Oficial de la Federación publico la norma nacional mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003.4 Estas normas de la SEMARNAT establecen las especificaciones para la localización, diseño, construcción, operación, monitoreo, clausura y tareas asociadas con la disposición final de residuos sólidos urbanos y otros residuos. La Sección 7.2 de esta norma establece que el biogás producido en el relleno sanitario puede ser utilizado o quemado. Este estándar requiere una serie de procedimientos con los que tiene que cumplir la operación de los rellenos sanitarios. 4.7.- EVALUACIÓN DE COSTOS DEL PROYECTO Para evaluar la economía del proyecto, se hizo un estimado del costo de capital para el desarrollo e implementación de un proyecto de recuperación y utilización del biogás en el relleno sanitario, también se calculo tanto los costos anuales de operación, mantenimiento y expansión regular del sistema de colección, así como también los costos de expansión de capacidad del sistema de succión/combustión y planta de energía. 4.8.- COSTOS PRESUPUESTALES DE CONSTRUCCIÓN Se estimo los costos presupuestales para la construcción inicial de un sistema de colección y combustión del biogás como se presentan en la Tabla 4.2. Estos costos están asociados con el sistema de colección de biogás descrito, con pozos de extracción, tubería principal y lateral, manejo del condensado e instalación del sistema de succión y combustión. La Tabla 4.2 presenta un resumen de los conceptos. Un inventario detallado con los costos y las cantidades de los conceptos se presentan a continuación

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Tabla 4.2 costos presupuestales del sistema de colección y

Control del biogás incluyendo quemador NOTAS: (1) Se asumió que 73 pozos nuevos serán instalados. El costo de los pozos de extracción incluye construcción los pozos, perforaciones, cabezas de pozos y válvulas de control. (2) El equipo de succión y combustión incluye: un sistema en paquete con la bomba de succión y el quemador con una capacidad de 1,530 m3/hr, trabajo eléctrico, construcción y preparación del lugar de instalación, costos del encendido inicial del quemador y las pruebas de los equipos adicionales. (3) Los gastos relacionados con el proceso MDL son aproximadamente $50,000 (USD) e incluye la preparación del PDD, inscripción, validación y trabajo legal. 4.8.1 COSTOS ANUALES PRESUPUESTALES DE OPERACION Y MANTENIMIENTO. Se estimo los costos anuales presupuestales de operación y mantenimiento del sistema de colección, excluyendo las expansiones de los pozos, en un 10 por ciento del costo inicial del sistema, o $100,000 (USD) en el 2007 (antes de los ajustes por inflación). Estos costos incluyen aquellos relacionados con el mantenimiento y operación del sistema tales como mano de obra, pruebas, mantenimiento rutinario, reparaciones, y reemplazo de pozos. Expansiones anuales del área de pozos se estimo que requerirán $14,600 (USD) adicionales por año, asumiendo que dos pozos nuevos y 150 m de tubería lateral serán instalados anualmente. La Tabla presenta un resumen de los costos. Después de la clausura del relleno sanitario en el 2009, no habrá necesidad para expansiones del sistema de colección, y los costos anuales de operación y mantenimiento declinaran grandemente. Para los años restantes después de la clausura (2009-2015), se asume que los costos anuales totales se reducirán hasta $50,000 (50% de operación y mantenimiento anual excluyendo expansiones del área de pozos).

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Tabla4.3 costos de operación y mantenimiento del sistema de

Colección y combustión y de expansiones/reemplazos Tomada del “ESTUDIO DE PRE-FACTIBILIDAD DE RECUPERACION Y UTILIZACION EN EL

RELLENO SANITARIO DE CHIHUAHUA, CHIHUAHUA. MEXICO”

4.8.2 ESTIMADO PRESUPUESTAL DE LA INSCRIPCIÓN DEL PROYECTO, MONITOREO Y VERIFICACIÓN. Otros gastos anuales del proyecto incluyen aquellos con relación al proceso del proyecto incluyendo los gastos de inscripción, monitoreo y verificación de CER. Como señalado en la Tabla 4.7, los gastos serán aproximadamente $30,000 (USD) en el 2007 (antes de ajustes por inflación). Los gastos adicionales relacionados al procedimiento de proyecto tipo MDL incurridos anualmente son mínimos (menos que el 10% del valor de CER) considerando los precios de CER analizados en este estudio ($4, $5, $6 por tonelada).

Tabla 4.5 costos presupuestales para la inscripción del

Proyecto, monitoreo, y verificación Tomada del “ESTUDIO DE PRE-FACTIBILIDAD DE RECUPERACION Y UTILIZACION

EN EL RELLENO SANITARIO DE CHIHUAHUA, CHIHUAHUA. MEXICO”

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4.9.- ESTIMADO PRESUPUESTAL DE LOS COSTOS INICIAL DE LA PLANTA. Se estimo que el costo inicial para implementar una planta de energía de 3 MW con generadores de combustión interna (IC) utilizando el biogás como combustible para desplazar la energía consumida en el relleno sanitario y vender la energía en exceso a la red eléctrica será de $3,512,000 (USD). Estos costos son adicionales al costo del sistema de colección y combustión y asumen que la capacidad de la planta de energía de 3 MW esta basada en los índices de recuperación de biogás hasta el 2008. Iniciando en el 2009, se estimo que habrá suficiente biogás disponible para añadir un generador de 3MW con un costo aproximado de $928,000 (en dólares USD del 2005 –incluyendo $80,000 en ingeniería y contingencia), necesario en el 2008. La Tabla 4.6 es un resumen de los costos iniciales de cada concepto y sus cantidades asociadas.

Tabla 4.6 resumen de costos presupuestales para la planta de energía con

Generadores ic Tomada del “ESTUDIO DE PRE-FACTIBILIDAD DE RECUPERACION Y UTILIZACION EN EL

RELLENO SANITARIO DE CHIHUAHUA, CHIHUAHUA. MEXICO” 4.9.1.- ESTIMADO PRESUPUESTAL DE LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ANUAL Se estimo que el costo presupuestal de operación y mantenimiento anual de la planta de energía será aproximadamente 1.8 centavos (USD) por kilowatt-hr (estimado cerca de 15.5 millones de kWhrs en el 2010) o cerca de $280,000, Incluyendo mano de obra y equipo y costos de la operación y mantenimiento del equipo de la planta (mano de obra, pruebas, mantenimiento de rutina y reparaciones). La Tabla presenta un resumen de los costos (para la planta de 3 MW).

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Tabla 4.7 Resumen de costos presupuestales del mantenimiento de planta de energía Tomada del “ESTUDIO DE PRE-FACTIBILIDAD DE RECUPERACION Y UTILIZACION

EN EL RELLENO SANITARIO DE CHIHUAHUA, CHIHUAHUA. MEXICO”

4.10.- CAPACIDAD DE LA PLANTA Mientras el relleno sanitario este operando, el flujo de biogás incrementará arriba de ser necesario para mantener una planta de 3MW. Como fue descrito anteriormente, se proyecta que habrá suficiente biogás comenzando en el 2009 para mantener un tercer generador de 3MW. Costos de capital para la expansión de la planta se asume que serán incurridos en el 2008, y los costos anuales de mantenimiento de la planta aumentaran un 50% comenzando en el 2009. Después de la clausura en el 2013, la recuperación de biogás declinará, y después del 2016, no habrá suficiente biogás como para mantener el tercer generador. En ese momento, la planta operará su capacidad original de 3MW.

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CONCLUSIONES.

Durante el desarrollo de esta breve tesis y modesto trabajo, hemos podido darnos una idea básica de cual es el estado actual de las tecnologías de aprovechamiento de las energías renovables en nuestro país y algunos otros países, además de cómo el Biogás producido en grandes cantidades en los Rellenos Sanitarios pueden ser utilizados para generar Electricidad, esto; claro mediante la utilización de tecnologías de punta y mano de obra calificada.

Para impulsar esta alternativa, en países de Latinoamérica, el Banco Mundial (BM) ha promovido a través de Instalaciones del Medio Ambiente Mundial (en sus siglas en ingles Global Environmental Facilities (GEF)), el desarrollo en México y algunos otros países de Latinoamérica, cabe señalar que la planta de Biogás de Monterrey a sido avalada por lo dicho anteriormente.

Como ya hemos mencionado anteriormente, los sistemas de Biogás pueden proveer beneficios a sus usuarios, a la sociedad y al Medio Ambiente en general, a continuación citamos los más importantes desde nuestro punto de vista:

Producción de energía (calor, luz, electricidad).

Transformación de desechos orgánicos en fertilizantes de alta calidad y no contaminantes.

Mejoramiento de las condiciones higiénicas a través de la reducción de vectores nocivos (moscas, ratas, infecciones, etc).

Desde el punto de vista ambiental:

- protección del suelo

- protección del agua.

- protección del aire.

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BIBLIOGRAFÍA http://www.semarnat.gob.mx/saladeprensa/boletindeprensa/Pages/bol08-153.aspx http://www.teorema.com.mx/articulos.php?id_sec=44&id_art=1119 www3.diputados.gob.mx según no sirve es lo del pd del bordo http://wwwds.worldbank.org/servlet/WDSContentServer/WDSP/IB/2000/12/15/000094946_00112305422233/Rendered/INDEX/multi_page.txt http://www.textoscientificos.com/energia/biogas http://www.google.com.mx/search?hl=es&safe=active&client=firefox-a&rls=org.mozilla:es-ES:official&q=objetivos+del+biogas+en+mexico&start=10&sa=N http://www.cepis.org.pe/eswww/fulltext/curso/relleno/relleno.html http://www.elprisma.com/apuntes/curso.asp?id=1573 http://www.tultitlan.gob.mx/inicio/planmunicipal/pmddu/1entdiag/doc1/ane/92medamb/9212dinfp.pdf http://petroleomexico.com/Fuentes_Alternas_de_Energia.html http://www.milenio.com/mexico/milenio/notaanterior.asp?id=888533 http://www.methanetomarkets.org/events/2008/ag/docs/ag23apr08_rodrigo_diez_de_sollano.pdf http://www.cpts.org/proyinvesti/PROYECTO09.pdf Palabras clave: generación de electricidad a partir del biogás http://www.energiauacm.org.mx/pdf/solar/biogas.pdf Presentación de nuevo león (mixto):::::http://www.avila-energy.com/pdf/4jornadas/Comunicaciones/M1C3.pdf presentacion:::::::www.unitecnologica.edu.co/descargas/leonel.ppt http://www.scielo.org.co/scielo.php?pid=S0120-56092007000300015&script=sci_arttext

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Pagina que según no sirve::::::::http://www.google.com.mx/search?hl=es&client=firefox-a&rls=org.mozilla:es-ES:official&q=sistema+para+generar+energia+electrica+a+partir+del+biogas&start=60&sa=N http://genc.iie.org.mx/genc/biomasa/eventospreguntas.htm::::::(preguntas) presentacion:::::centros5.pntic.mec.es/jaimegil/materiales/tecnologia/Energias/BIOMASA.pps paginas que se utilizaron en la realización del capitulo 3 1.- http://www.mityc.es/NR/rdonlyres/C1DB045C-8888-4BF0-AFAC 10BEB60AB75C/0/9Cap37_AreaBiogas.pdf 2.http://www.conae.gob.mx/wb/CONAE/CONA_622_energia_de_la_biomas/_rid/6260?page=4 3.http://www.nl.gob.mx/pics/pages/simeprode_bioenergia_base/Descripcion_ProyectoMonterreyII.pdf http://www.miliarium.com/Proyectos/Vertederos/Biogas/ExtraccionBiogas.asp::::::extraccion del biogás Catálogos de motores de combustión interna http://www.ge-energy.com/prod_serv/products/recip_engines/en/index.htm Catalogo de subestación compacta http://library.abb.com/global/scot/scot235.nsf/veritydisplay/353d79c32e86eefac1256c1d00432420/$File/CSS_Technical%20Catalogue_Concrete_English_1VNA000009Z0010.pdf Catalogo de subestación compacta http://library.abb.com/global/scot/scot235.nsf/veritydisplay/9f1d183fc0f43278c1256d6c005c87ff/$File/SafeRing%20and%20SafePlus%201VDD006104%20ES.pdf Subestaciones compactas Simens http://search.siemens.com/cgi-bin/search.asp?uil=es&cs=PTD_GENERAL&q=subestaciones%20compactas Manual del generador http://www.igsa.com.mx/manualpla/manuales.html http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia34/HTML/articulo03.htm

www.mercadoenergia.com

Elaborado por ing. Enríquez Ruiz Jonatan http://www.eosolar.com/Que%20es%20la%20biomasa

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www.ads.gobierno.pr

Presentación de “BIOGAS” del Ing. Héctor Miranda

http://www.textoscientificos.com/energia/biogas/usos http://www.iie.org.mx/publica/bolnd97/imagen/tenden2.gif http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia34/HTML/articulo03.htm http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia34/HTML/articulo03.htm http://es.wikipedia.org/wiki/motor_de_combusti%C3%B3n_interna_alternativo http://www.portalplanetasedna.com.ar/motor_explosion.htmalternas

http://www.ge-energy.com/prod_serv/products/recip_engines/en/index.htm http://library.abb.com/global/scot/scot235.nsf/veritydisplay/9f1d183fc0f43278c1256d6c005c87ff/$File/SafeRing%20and%20SafePlus%201VDD006104%20ES.pdf http://library.abb.com/global/scot/scot235.nsf/veritydisplay/9f1d183fc0f43278c1256d6c005c87ff/$File/SafeRing%20and%20SafePlus%201VDD006104%20ES.pdf http://library.abb.com/global/scot/scot235.nsf/veritydisplay/9f1d183fc0f43278c1256d6c005c87ff/$File/SafeRing%20and%20SafePlus%201VDD006104%20ES.pdf http://library.abb.com/global/scot/scot235.nsf/veritydisplay/9f1d183fc0f43278c1256d6c005c87ff/$File/SafeRing%20and%20SafePlus%201VDD006104%20ES.pdf http://library.abb.com/global/scot/scot235.nsf/veritydisplay/9f1d183fc0f43278c1256d6c005c87ff/$File/SafeRing%20and%20SafePlus%201VDD006104%20ES.pdf http://library.abb.com/global/scot/scot235.nsf/veritydisplay/9f1d183fc0f43278c1256d6c005c87ff/$File/SafeRing%20and%20SafePlus%201VDD006104%20ES.pdf http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fa/Real_Compost.jpg www.wetland.cl www.eurocomercial.com http://library.abb.com/global/scot/scot235.nsf/veritydisplay/9f1d183fc0f43278c1256d6c005c87ff/$File/SafeRing%20and%20SafePlus%201VDD006104%20ES.pdf

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ANEXOS

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NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-083-SEMARNAT-2003, ESPECIFICACIONES DE PROTECCION AMBIENTAL PARA LA SELECCION DEL SITIO, DISEÑO, CONSTRUCCION, OPERACION, MONITOREO, CLAUSURA Y OBRAS COMPLEMENTARIAS DE UN SITIO DE DISPOSICION FINAL DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS Y DE MANEJO ESPECIAL.

Norlex Internacional, S.A. de C.V. Edición Electrónica de Leyes©, Todos los Derechos Reservados. FICHA TECNICA NORLEX

Nombre corto: Legislación: Federal. Fuente: D.O.F. Emite: SEMARNAT. Fecha de publicación: 20 de Octubre de 2004. Fecha de entrada en vigor: La presente Norma Oficial Mexicana entrará en vigor a los 60 días posteriores al de su publicación en el Diario Oficial de la Federación.

CONSIDERANDO

Que en cumplimiento a lo establecido en la fracción I del artículo 47 de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, con fecha 10 de octubre de 2003 se publicó en el Diario Oficial de la Federación, con carácter de proyecto la Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-083-SEMARNAT-2003, Especificaciones de protección ambiental para la selección del sitio, diseño, construcción, operación, monitoreo, clausura y obras complementarias de un sitio de disposición final de residuos sólidos urbanos y de manejo especial, con el fin de que dentro de los 60 días naturales siguientes a su publicación, los interesados presentaran sus comentarios ante el Comité Consultivo Nacional de Normalización de Medio Ambiente y Recursos Naturales, sito en Bulevar Adolfo Ruiz Cortines número 4209, 5o. piso, colonia Jardines en la Montaña, código postal 14210, Delegación Tlalpan, Distrito Federal o se enviaran al fax 56-28-08-98 o al correo electrónico: [email protected], que para el efecto se señalaron. Durante el citado plazo, la Manifestación de Impacto Regulatorio correspondiente estuvo a disposición del público en general para su consulta en el citado domicilio, de conformidad al artículo 45 del citado ordenamiento.

Que en el plazo de los 60 días antes señalado, los interesados presentaron sus comentarios al

proyecto en cuestión, los cuales fueron analizados en el citado Comité, realizándose las modificaciones correspondientes al mismo. La Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales publicó las respuestas a los comentarios recibidos en el Diario Oficial de la Federación el día 29 de septiembre de 2004.

Que habiéndose cumplido con el procedimiento establecido en la Ley Federal sobre Metrología y

Normalización el Comité Consultivo Nacional de Normalización de Medio Ambiente y Recursos Naturales, en sesión ordinaria de fecha 9 de junio de 2004, aprobó la Norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003, Especificaciones de protección ambiental para la selección del sitio, diseño, construcción, operación, monitoreo, clausura y obras complementarias de un sitio de disposición final de residuos sólidos urbanos y de manejo especial. Por lo expuesto y fundado se expide la siguiente:

NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-083-SEMARNAT-2003, ESPECIFICACIONES DE PROTECCION

AMBIENTAL PARA LA SELECCION DEL SITIO, DISEÑO, CONSTRUCCION, OPERACION, MONITOREO, CLAUSURA Y OBRAS COMPLEMENTARIAS DE UN SITIO DE DISPOSICION FINAL

DE RESIDUOS SOLIDOS URBANOS Y DE MANEJO ESPECIAL

INDICE

0. Introducción 1. Objetivo 2. Campo de aplicación

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3. Referencias 4. Definiciones 5. Disposiciones generales 6. Especificaciones para la selección del sitio 7. Características constructivas y operativas del sitio de disposición final 8. Requisitos mínimos que deben cumplir los Sitios de Disposición Final de Residuos Sólidos

Urbanos y de Manejo Especial, tipo D (menos de 10 toneladas diarias) 9. Clausura del sitio 10. Procedimiento para la evaluación de la conformidad 11. Cumplimiento 12. Concordancia con normas internacionales 13. Bibliografía 14. Observancia de esta Norma 0. Introducción El crecimiento demográfico, la modificación de las actividades productivas y el incremento en la

demanda de los servicios, han rebasado la capacidad del ambiente para asimilar la cantidad de residuos que genera la sociedad; por lo que es necesario contar con sistemas de manejo integral de residuos adecuados con la realidad de cada localidad. Por tal motivo y como parte de la política ambiental que promueve el Gobierno Federal, se pretende a través de la presente Norma Oficial Mexicana (NOM), la cual regula la disposición final de los residuos sólidos urbanos y de manejo especial, que los sitios destinados a la ubicación de tal infraestructura, así como su diseño, construcción, operación, clausura, monitoreo y obras complementarias; se lleven a cabo de acuerdo a los lineamientos técnicos que garanticen la protección del ambiente, la preservación del equilibrio ecológico y de los recursos naturales, la minimización de los efectos contaminantes provocados por la inadecuada disposición de los residuos sólidos urbanos y de manejo especial y la protección de la salud pública en general.

1. Objetivo La presente Norma Oficial Mexicana establece las especificaciones de selección del sitio, el diseño,

construcción, operación, monitoreo, clausura y obras complementarias de un sitio de disposición final de residuos sólidos urbanos y de manejo especial.

2. Campo de aplicación Esta Norma Oficial Mexicana es de observancia obligatoria para las entidades públicas y privadas

responsables de la disposición final de los residuos sólidos urbanos y de manejo especial. 3. Referencias NOM-052-SEMARNAT-1993, Que establece las características de los residuos peligrosos, el listado

de los mismos y los límites que hacen a un residuo peligroso por su toxicidad al ambiente. 4. Definiciones Para efectos de la presente Norma Oficial Mexicana se consideran las definiciones contenidas en la

Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente y las siguientes: 4.1 Acuífero: Cualquier formación geológica por la que circulan o se almacenan aguas subterráneas,

que puedan ser extraídas para su explotación, uso o aprovechamiento. 4.2 Agua subterránea: Agua que se encuentra en el subsuelo, en formaciones geológicas parcial o

totalmente saturadas.

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4.3 Altimetría: Información topográfica relativa a la configuración vertical o relieve del terreno, expresada mediante el trazo de curvas de nivel referidas a la altitud de bancos al nivel medio del mar.

4.4 Aprovechamiento de los residuos: Conjunto de acciones cuyo objetivo es recuperar el valor

económico de los residuos mediante su reutilización, remanufactura, rediseño, reciclado y recuperación de materiales secundados o de energía.

4.5 Area de emergencia: Area destinada para la recepción de los residuos sólidos urbanos y de

manejo especial, cuando por fenómenos naturales y/o meteorológicos no se permita la operación en el frente de trabajo diario.

4.6 Areas naturales protegidas: Zonas del territorio nacional y aquellas sobre las que la Nación

ejerce su soberanía y jurisdicción, en que los ambientes originales no han sido significativamente alterados por la actividad del hombre, y que han quedado sujetas al régimen de protección.

4.7 Biogás: Mezcla gaseosa resultado del proceso de descomposición anaerobia de la fracción

orgánica de los residuos sólidos, constituida principalmente por metano y bióxido de carbono. 4.8 Clausura: Sellado del área de un sitio de disposición final después de la suspensión definitiva de

la recepción de residuos sólidos urbanos y de manejo especial. 4.9 Cobertura: Capa de material natural o sintético, utilizada para cubrir los residuos sólidos, con el fin

de controlar infiltraciones pluviales y emanaciones de gases y partículas, dispersión de residuos, así como el contacto de fauna nociva con los residuos confinados.

4.10 Cobertura final de clausura: Revestimiento de material natural o sintético, o ambos; que se

coloca sobre la superficie del sitio de disposición final, cuando éste ha cumplido su vida útil, abarcando tanto a los taludes como a los planos horizontales.

4.11 Control: Inspección, vigilancia y aplicación de las medidas necesarias para el cumplimiento de

las disposiciones establecidas. 4.12 Conformación final: Configuración geométrica y de los niveles finales del sitio de disposición

final. 4.13 Disposición final: Acción de depositar o confinar permanentemente residuos en sitios e

instalaciones cuyas características permitan prevenir su liberación al ambiente y las consecuentes afectaciones a la salud de la población y a los ecosistemas y sus elementos;

4.14 Estero: El depósito natural de aguas nacionales delimitado por la cota de la creciente máxima

ordinaria. 4.15 Estratigrafía: Características y atributos de las capas de suelo y roca que permiten su

interpretación, en términos de su estructura, superposición, origen, historia geológica y propiedades físicas.

4.16 Falla geológica: Cuando se producen desplazamientos relativos de una parte de la roca con

respecto a la otra, como resultado de los esfuerzos que se generan en la corteza terrestre. 4.17 Fauna nociva: Especies animales potencialmente dañinas para la salud y los bienes, asociadas

a los residuos. 4.18 Frente de trabajo: Area del sitio de disposición final en proceso de llenado, que incluye

generalmente la descarga, esparcido, compactado y cubierta de residuos sólidos urbanos y de manejo especial.

4.19 Infiltración: Penetración de un líquido a través de los poros o intersticios de un suelo, subsuelo o

cualquier material natural o sintético. 4.20 Interfase: Barrera de suelo natural, o intercalada con material sintético o natural, necesaria para

evitar el paso de lixiviado. Se calcula por unidad de superficie y se expresa en metros (m) de espesor de suelo.

4.21 Lixiviado: Líquido que se forma por la reacción, arrastre o filtrado de los materiales que

constituyen los residuos y que contiene en forma disuelta o en suspensión, sustancias que pueden infiltrarse en los suelos o escurrirse fuera de los sitios en los que se depositan los residuos y que puede

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dar lugar a la contaminación del suelo y de cuerpos de agua, provocando su deterioro y representar un riesgo potencial a la salud humana y de los demás organismos vivos.

4.22 Marismas: Terreno bajo y pantanoso que inundan las aguas del mar, por las mareas y sus

sobrantes, o por el encuentro de aguas de mar con las de los ríos en su desembocadura. 4.23 Manglar: Tipo de sociedades vegetales permanentemente verdes, tropicales, de tronco corto,

que se desarrollan en depresiones de las costas marinas en la zona de mareas, pero protegidas del oleaje, en bahías, lagunas o esteros.

4.24 Material de cobertura final: Material natural o sintético, utilizado para cubrir los residuos sólidos

urbanos y de manejo especial. 4.25 Manual de operación: Documento que describe las diferentes actividades involucradas en la

operación del sitio de disposición final. 4.26 Mantenimiento de posclausura: Etapa de conservación de las estructuras para el control

ambiental, las cubiertas, los caminos y la apariencia en general de un sitio de disposición final que ha sido clausurado.

4.27 Monitoreo ambiental: Conjunto de acciones para la verificación periódica del grado de

cumplimiento de los requerimientos establecidos para evitar la contaminación del ambiente. 4.28 Obras complementarias: conjunto de instalaciones y edificaciones necesarias, para la correcta

operación de un sitio de disposición final. 4.29 Pantano: hondonada en donde se recogen y se detienen las aguas, que presenta un fondo más

o menos cenagoso. 4.30 Parámetros hidráulicos: La conductividad hidráulica, la porosidad, la carga hidráulica, el

gradiente hidráulico y los coeficientes de almacenamiento y transmisibilidad, de una determinada unidad geohidrológica.

4.31 Percolación: Flujo de un líquido a través de un medio poroso no saturado, debido a la acción de

la gravedad. 4.32 Permeabilidad: Propiedad que tiene una sección unitaria de un medio natural o artificial, para

permitir el paso de un fluido a través de su estructura, debido a la carga producida por un gradiente hidráulico.

4.33 Planimetría: Es la parte del estudio topográfico que determina la ubicación de los límites del

predio, describiendo geométricamente en un plano, cualquier elemento de significancia, como cursos o cuerpos de agua superficial, áreas de inundación, caminos, líneas de conducción existentes (luz, agua, drenaje, gas, teléfono y árboles), así como todo tipo de estructuras y construcciones dentro del predio.

4.34 Población por servir: la población generadora de los residuos que son depositados en el sitio de

disposición final. 4.35 Porosidad: relación del volumen de vacíos o poros interconectados en un medio determinado,

con respecto a su volumen total. 4.36 Relleno sanitario: Obra de infraestructura que involucra métodos y obras de ingeniería para la

disposición final de los residuos sólidos urbanos y de manejo especial, con el fin de controlar, a través de la compactación e infraestructura adicionales, los impactos ambientales.

4.37 Residuos Sólidos Urbanos: Los generados en las casas habitación, que resultan de la

eliminación de los materiales que utilizan en sus actividades domésticas, de los productos que consumen y de sus envases, embalajes o empaques; los residuos que provienen de cualquier otra actividad dentro de establecimientos o en la vía pública que genere residuos con características domiciliarias, y los resultantes de la limpieza de las vías y lugares públicos.

4.38 Residuos de Manejo Especial: Son aquellos generados en los procesos productivos, que no

reúnen las características para ser considerados como peligrosos o como residuos sólidos urbanos, o que son producidos por grandes generadores de residuos sólidos urbanos.

4.39 Sistema de flujo: Dirección de flujo que sigue el agua subterránea, considerando las zonas de

recarga y descarga, las cargas y gradientes hidráulicos a profundidad y el efecto de fronteras hidráulicas.

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Incluye, además la interacción con el agua superficial y comprende sistemas locales, intermedios y regionales.

4.40 Sitio de disposición final: Lugar donde se depositan los residuos sólidos urbanos y de manejo

especial en forma definitiva. 4.41 Sitio controlado: Sitio inadecuado de disposición final que cumple con las especificaciones de

un relleno sanitario en lo que se refiere a obras de infraestructura y operación, pero no cumple con las especificaciones de impermeabilización.

4.42 Sitio no controlado: Sitio inadecuado de disposición final que no cumple con los requisitos

establecidos en esta Norma. 4.43 Suelo: Material o cuerpo natural compuesto por partículas sueltas no consolidadas de diferentes

tamaños y de un espesor que varía de unos centímetros a unos cuantos metros, el cual está conformado por fases sólida, líquida y gaseosa, así como por elementos y compuestos de tipo orgánico e inorgánico, con una composición variable en el tiempo y en el espacio.

4.44 Subsuelo: Medio natural que subyace al suelo, que por su nulo o escaso intemperismo, presenta

características muy semejantes a las de la roca madre que le dio origen. 4.45 Talud: La inclinación del material de que se trate, con respecto a la horizontal. 4.46 Tratamiento: Procedimientos físicos, químicos, biológicos o térmicos, mediante los cuales se

cambian las características de los residuos y se reduce su volumen o peligrosidad. 4.47 Uso final del sitio de disposición final: Actividad a la que se destina el sitio de disposición final,

una vez finalizada su vida útil. 4.48 Vida útil: Es el periodo de tiempo en que el sitio de disposición final será apto para recibir los

residuos sólidos urbanos y de manejo especial. El volumen de los residuos y material térreo depositados en este periodo, es igual al volumen de diseño.

5. Disposiciones generales 5.1 Los residuos sólidos urbanos y de manejo especial, que no sean aprovechados o tratados, deben

disponerse en sitios de disposición final con apego a la presente Norma. 5.2 Para efectos de esta Norma Oficial Mexicana, los sitios de disposición final se categorizan de

acuerdo a la cantidad de toneladas de residuos sólidos urbanos y de manejo especial que ingresan por día, como se establece en la Tabla No. 1.

TABLA No. 1 Categorías de los sitios de disposición final

TIPO TONELAJE RECIBIDO TON/DIA A Mayor a 100 B 50 hasta 100 C 10 y menor a 50 D Menor a 10

6. Especificaciones para la selección del sitio 6.1 Restricciones para la ubicación del sitio Además de cumplir con las disposiciones legales aplicables, las condiciones mínimas que debe

cumplir cualquier sitio de disposición final (tipo A, B, C o D) son las siguientes: 6.1.1 Cuando un sitio de disposición final se pretenda ubicar a una distancia menor de 13 kilómetros

del centro de la(s) pista(s) de un aeródromo de servicio al público o aeropuerto, la distancia elegida se determinará mediante un estudio de riesgo aviario.

6.1.2 No se deben ubicar sitios dentro de áreas naturales protegidas, a excepción de los sitios que

estén contemplados en el Plan de manejo de éstas. 6.1.3 En localidades mayores de 2500 habitantes, el límite del sitio de disposición final debe estar a

una distancia mínima de 500 m (quinientos metros) contados a partir del límite de la traza urbana existente o contemplada en el plan de desarrollo urbano.

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6.1.4 No debe ubicarse en zonas de: marismas, manglares, esteros, pantanos, humedales, estuarios,

planicies aluviales, fluviales, recarga de acuíferos, arqueológicas; ni sobre cavernas, fracturas o fallas geológicas.

6.1.5 El sitio de disposición final se debe localizar fuera de zonas de inundación con periodos de

retorno de 100 años. En caso de no cumplir lo anterior, se debe demostrar que no existirá obstrucción del flujo en el área de inundación o posibilidad de deslaves o erosión que afecten la estabilidad física de las obras que integren el sitio de disposición final.

6.1.6 La distancia de ubicación del sitio de disposición final, con respecto a cuerpos de agua

superficiales con caudal continuo, lagos y lagunas, debe ser de 500 m (quinientos metros) como mínimo. 6.1.7 La ubicación entre el límite del sitio de disposición final y cualquier pozo de extracción de agua

para uso doméstico, industrial, riego y ganadero, tanto en operación como abandonados, será de 100 metros adicionales a la proyección horizontal de la mayor circunferencia del cono de abatimiento. Cuando no se pueda determinar el cono de abatimiento, la distancia al pozo no será menor de 500 metros.

6.2 Estudios y análisis previos requeridos para la selección del sitio 6.2.1 Estudio geológico Deberá determinar el marco geológico regional con el fin de obtener su descripción estratigráfica, así

como su geometría y distribución, considerando también la identificación de discontinuidades, tales como fallas y fracturas. Asimismo, se debe incluir todo tipo de información existente que ayude a un mejor conocimiento de las condiciones del sitio; esta información puede ser de cortes litológicos de pozos perforados en la zona e informes realizados por alguna institución particular u oficial.

6.2.2 Estudios hidrogeológicos a) Evidencias y uso del agua subterránea Definir la ubicación de las evidencias de agua subterránea, tales como manantiales, pozos y norias, en

la zona de influencia, para conocer el gradiente hidráulico. Asimismo, se debe determinar el volumen de extracción, tendencias de la explotación y planes de desarrollo en la zona de estudio.

b) Identificación del tipo de acuífero Identificar las unidades hidrogeológicas, tipo de acuífero (confinado o semiconfinado) y relación entre

las diferentes unidades hidrogeológicas que definen el sistema acuífero. c) Análisis del sistema de flujo Determinar la dirección del flujo subterráneo regional. 6.3 Estudios y análisis, en el sitio, previos a la construcción y operación de un sitio de disposición final. La realización del proyecto para la construcción y operación de un sitio de disposición final debe

contar con estudios y análisis previos, de acuerdo al tipo de sitio de disposición final especificado en la Tabla 2.

a) Estudio Topográfico Se debe realizar un estudio topográfico incluyendo planimetría y altimetría a detalle del sitio

seleccionado para el sitio de disposición final. b) Estudio geotécnico Se deberá realizar para obtener los elementos de diseño necesarios y garantizar la protección del

suelo, subsuelo, agua superficial y subterránea, la estabilidad de las obras civiles y del sitio de disposición final a construirse, incluyendo al menos las siguientes pruebas:

b.1 Exploración y Muestreo: • Exploración para definir sitios de muestreo. • • Muestreo e identificación de muestras.

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• • Análisis de permeabilidad de campo. • • Peso volumétrico In-situ. • b.2 Estudios en laboratorio: • Clasificación de muestras según el Sistema Unificado de Clasificación de suelos. • • Análisis granulométrico. • • Permeabilidad. • • Prueba Proctor. • • Límites de Consistencia (Límites de Atterberg). • • Consolidación unidimensional. • • Análisis de resistencia al esfuerzo cortante. • • Humedad. Con las propiedades físicas y mecánicas definidas a partir de los resultados de laboratorio, se deben

realizar los análisis de estabilidad de taludes de las obras de terracería correspondientes. c) Evaluación geológica c.1 Se deberá precisar la litología de los materiales, así como la geometría, distribución y presencia de

fracturas y fallas geológicas en el sitio. c.2 Se deberán determinar las características estratigráficas del sitio. d) Evaluación hidrogeológica d.1 Se deben determinar los parámetros hidráulicos, dirección del flujo subterráneo, características

físicas, químicas y biológicas del agua. d.2 Se deben determinar las unidades hidrogeológicas que componen el subsuelo, así como las

características que las identifican (espesor y permeabilidad). 6.4 Estudios de generación y composición a) Generación y composición de los residuos sólidos urbanos y de manejo especial Se deben elaborar los estudios de generación y composición de los residuos sólidos urbanos y de

manejo especial de la población por servir, con proyección para al menos la vida útil del sitio de disposición final.

b) Generación de biogás Se debe estimar la cantidad de generación esperada del biogás, mediante análisis químicos

estequiométricos, que tomen en cuenta la composición química de los residuos por manejar. c) Generación del lixiviado Se debe cuantificar el lixiviado mediante algún balance hídrico. 6.5 Cumplimiento de estudios y análisis previos En la Tabla No. 2, se indican los estudios que se deben realizar, según sea el tipo de sitio por

desarrollar.

TABLA No. 2 Estudios y análisis previos requeridos para la construcción de sitios de disposición final

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Estudios y Análisis A B C

Geológico y Geohidrológico Regionales X Evaluación Geológica y Geohidrológica X X Hidrológico X X Topográfico X X X Geotécnico X X X Generación y composición de los RSU y de Manejo Especial X X X Generación de biogás X X Generación de lixiviado X X

7. Características constructivas y operativas del sitio de disposición final Una vez que se cuente con los estudios y análisis señalados en la Tabla 2 el proyecto ejecutivo del

sitio de disposición final deberá cumplir con lo establecido en este punto. 7.1 Todos los sitios de disposición final deben contar con una barrera geológica natural o equivalente,

a un espesor de un metro y un coeficiente de conductividad hidráulica, de al menos 1 X 10–7 cm/seg sobre la zona destinada al establecimiento de las celdas de disposición final; o bien, garantizarla con un sistema de impermeabilización equivalente.

7.2 Se debe garantizar la extracción, captación, conducción y control del biogás generado en el sitio

de disposición final. Una vez que los volúmenes y la edad de los residuos propicien la generación de biogás y de no disponerse de sistemas para su aprovechamiento conveniente, se procederá a su quema ya sea a través de pozos individuales o mediante el establecimiento de una red con quemadores centrales.

7.3 Debe construirse un sistema que garantice la captación y extracción del lixiviado generado en el

sitio de disposición final. El lixiviado debe ser recirculado en las celdas de residuos confinados en función de los requerimientos de humedad para la descomposición de los residuos, o bien ser tratado, o una combinación de ambas.

7.4 Se debe diseñar un drenaje pluvial para el desvío de escurrimientos pluviales y el desalojo del

agua de lluvia, minimizando de esta forma su infiltración a las celdas. 7.5 El sitio de disposición final deberá contar con un área de emergencia para la recepción de los

residuos sólidos urbanos y de manejo especial, cuando alguna eventualidad, desastre natural o emergencia de cualquier orden no permitan la operación en el frente de trabajo; dicha área debe proporcionar la misma seguridad ambiental y sanitaria que las celdas de operación ordinarias.

7.6 Los sitios de disposición final, de acuerdo a la clasificación antes detallada, deberán alcanzar los

siguientes niveles mínimos de compactación:

TABLA No. 3 Requerimientos de Compactación SITIO COMPACTACION DE LOS RESIDUOS

KG/M3 RECEPCION DE RESIDUOS SOLIDOS

TON/DIA A A1 Mayor de 700 Mayor de 750

A2 Mayor de 600 100-750 B Mayor de 500 50-100

C Mayor de 400 10-50

7.7 Se debe controlar la dispersión de materiales ligeros, la fauna nociva y la infiltración pluvial. Los

residuos deben ser cubiertos en forma continua y dentro de un lapso menor a 24 horas posteriores a su depósito.

7.8 El sitio de disposición final, adoptará medidas para que los siguientes residuos no sean admitidos:

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a) Residuos líquidos tales como aguas residuales y líquidos industriales de proceso, así como lodos hidratados de cualquier origen, con más de 85% de humedad con respecto al peso total de la muestra.

b) Residuos conteniendo aceites minerales. c) Residuos peligrosos clasificados de acuerdo a la normatividad vigente. 7.8.1 Los lodos deben ser previamente tratados o acondicionados antes de su disposición final en el

frente de trabajo, conforme a la normatividad vigente. 7.9 Los sitios de disposición final deberán contener las siguientes obras complementarias:

TABLA No. 4 Obras complementarias requeridas de acuerdo al tipo de disposición final A B C

Caminos de acceso X X X Caminos interiores X X Cerca perimetral X X X Caseta de vigilancia y control de acceso X X X Báscula X X Agua potable, electricidad y drenaje X X Vestidores y servicios sanitarios X X X Franja de amortiguamiento (Mínimo 10 metros) X X X Oficinas X Servicio Médico y Seguridad Personal X

7.10 El sitio de disposición final deberá contar con: a) Un manual de operación que contenga: • Dispositivos de control de accesos de personal, vehículos y materiales, prohibiendo el ingreso de

residuos peligrosos, radiactivos o inaceptables. • • Método de registro de tipo y cantidad de residuos ingresados. • • Cronogramas de operación. • • Programas específicos de control de calidad, mantenimiento y monitoreo ambiental de biogás,

lixiviados y acuíferos. • • Dispositivos de seguridad y planes de contingencia para: incendios, explosiones, sismos,

fenómenos meteorológicos y manejo de lixiviados, sustancias reactivas, explosivas e inflamables.

• • Procedimientos de operación. • • Perfil de puestos. • • Reglamento Interno. • b) Un Control de Registro: • Ingreso de residuos sólidos urbanos y de manejo especial, materiales, vehículos, personal y

visitantes. • • Secuencia de llenado del sitio de disposición final. • • Generación y manejo de lixiviados y biogás. • • Contingencias. • c) Informe mensual de actividades.

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7.11 Para asegurar la adecuada operación de los sitios de disposición final, se deberá instrumentar un

programa que incluya la medición y control de los impactos ambientales, además del programa de monitoreo ambiental de dichos sitios y conservar y mantener los registros correspondientes:

7.11.1 Monitoreo de biogás Se debe elaborar un programa de monitoreo de biogás que tenga como objetivo, conocer el grado de

estabilización de los residuos para proteger la integridad del sitio de disposición final y detectar migraciones fuera del predio. Dicho programa debe especificar los parámetros de composición, explosividad y flujo del biogás.

7.11.2 Monitoreo de lixiviado Se debe elaborar un programa de monitoreo del lixiviado, que tenga como objetivo conocer sus

características de Potencial de Hidrógeno (pH), Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), Demanda Química de Oxígeno (DQO) y metales pesados.

7.11.3 Monitoreo de acuíferos Los programas de monitoreo deben contar con puntos de muestreo que respondan a las condiciones

particulares del sistema de flujo hidráulico, mismo que define la zona de influencia del sitio de disposición final, y por lo menos, dos pozos de muestreo, uno aguas arriba y otro aguas abajo del sitio de disposición final. Los parámetros básicos que se considerarán en el diseño de los pozos son:

• Gradientes superior y descendente hidráulico. • • Variaciones naturales del flujo del acuífero. • • Variaciones estacionales del flujo del acuífero. • • Calidad del agua antes y después del establecimiento del sitio de disposición final. La calidad de

referencia estará definida por las características del agua nativa. • 7.12 Cualquier actividad de separación de residuos en el sitio de disposición final no deberá afectar el

cumplimiento de las especificaciones de operación contenidas en la presente Norma, ni significar un riesgo para las personas que la realicen.

8. Requisitos mínimos que deben cumplir los Sitios de Disposición Final de Residuos Sólidos

Urbanos y de Manejo Especial, tipo D (menos de 10 toneladas diarias) 8.1 Garantizar un coeficiente de conductividad hidráulica de 1 X 10-5 cm/seg, con un espesor mínimo

de un metro, o su equivalente, por condiciones naturales del terreno, o bien, mediante la impermeabilización del sitio con barreras naturales o artificiales.

8.2 Una compactación mínima de la basura, de 300 kg/m3. 8.3 Cobertura de los residuos, por lo menos cada semana. 8.4 Evitar el ingreso de residuos peligrosos en general. 8.5 Control de fauna nociva y evitar el ingreso de animales. 8.6 Cercar en su totalidad el sitio de disposición final. 9. Clausura del sitio 9.1 Cobertura final de clausura La cobertura debe aislar los residuos, minimizar la infiltración de líquidos en las celdas, controlar el

flujo del biogás generado, minimizar la erosión y brindar un drenaje adecuado. Las áreas que alcancen su altura final y tengan una extensión de dos hectáreas deben ser cubiertas

conforme al avance de los trabajos y el diseño específico del sitio. 9.2 Conformación final del sitio

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La conformación final que se debe dar al sitio de disposición final debe contemplar las restricciones relacionadas con el uso del sitio, estabilidad de taludes, límites del predio, características de la cobertura final de clausura, drenajes superficiales y la infraestructura para control del lixiviado y biogás.

9.3 Mantenimiento Se debe elaborar y operar un programa de mantenimiento de posclausura para todas las instalaciones

del sitio de disposición final, por un periodo de al menos 20 años. Este periodo puede ser reducido cuando se demuestre que ya no existe riesgo para la salud y el ambiente. El programa debe incluir el mantenimiento de la cobertura final de clausura, para reparar grietas y hundimientos provocados por la degradación de los residuos sólidos urbanos y de manejo especial, así como los daños ocasionados por erosión (escurrimientos pluviales y viento).

9.4 Programa de monitoreo Se debe elaborar y operar un programa de monitoreo para detectar condiciones inaceptables de

riesgo al ambiente por la emisión de biogás y generación de lixiviado, el cual debe mantenerse vigente por el mismo periodo que en el punto 9.3 de la presente Norma.

9.5 Uso final del sitio de disposición final: Debe ser acorde con el uso de suelo aprobado por la autoridad competente con las restricciones

inherentes a la baja capacidad de carga, posibilidad de hundimientos diferenciales y presencia de biogás. 10. Procedimiento para la evaluación de la conformidad 10.1 Objetivo El procedimiento para la evaluación de la conformidad, en adelante PEC, establece, dentro del

esquema de normalización, comprendido en el marco de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y su Reglamento, la metodología para facilitar y orientar a las Unidades de Verificación (UV) y a las entidades públicas y privadas que operen sitios de disposición final el cumplimiento de los requisitos técnicos establecidos en esta Norma Oficial Mexicana.

10.2 Referencias Para la correcta aplicación de este procedimiento es necesario consultar los siguientes documentos

vigentes: -Ley Federal sobre Metrología y Normalización (LFMN), publicada en el Diario Oficial de la

Federación el 1 de julio de 1992 y sus reformas. -Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización (RLFMN), publicado en el Diario

Oficial de la Federación el 14 de enero de 1999. -NMX-EC-17020-IMNC-2000, Criterios generales para la operación de varios tipos de Unidades

(organismos) que desarrollan la verificación (inspección). 10.3 Disposiciones generales Para los efectos del presente PEC, se establecen las siguientes definiciones: Acta circunstanciada: Documento expedido en cada una de las visitas de verificación en el cual se

hará constar de por lo menos: hora, día, mes y año del inicio y conclusión de la diligencia; calle, número, población o colonia, municipio o delegación, código postal y entidad federativa donde se encuentre ubicado el lugar en el cual se practique la visita; cuando proceda, número y fecha del oficio de comisión que la motivó; nombre y cargo de la persona con quien se entendió la diligencia; nombre y domicilio de las personas que fungieron como testigos; datos relativos a la actuación (relación pormenorizada de la visita); declaración del visitado, si quisiera hacerla y nombre y firma de quienes intervinieron en la diligencia, incluyendo los de quienes la llevaron a cabo.

Autoridad competente: Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, por conducto de la

Procuraduría Federal de Protección al Ambiente, a los gobiernos del Distrito Federal, de los estados y municipios en el ámbito de su jurisdicción y competencia.

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Dictamen de Verificación: Documento que emite y firma bajo su responsabilidad la UV por medio del cual hace constar que los sitios de disposición final cumplen con las disposiciones técnicas establecidas en la NOM, de acuerdo con lo determinado en el artículo 85 de LFMN.

Evaluación de la conformidad: La determinación del grado de cumplimiento con esta Norma Oficial

Mexicana. Informe técnico: Documento que incluye un listado de incumplimientos de la NOM y observaciones a

los sitios de disposición final debidamente fundamentadas en la NOM. Unidad de Verificación (UV): La persona física o moral que realiza actos de verificación,

debidamente acreditada y aprobada para verificar el cumplimiento con la presente Norma Oficial Mexicana.

10.4 Procedimientos La evaluación de la conformidad se llevará a cabo por las Unidades de Verificación a petición de parte: 10.4.1. Evaluación de la conformidad. 10.4.1.1 El responsable o su representante legal solicitará la evaluación de la conformidad de acuerdo

con la NOM, a la UV de su preferencia quien determinará el grado de cumplimiento con la misma, durante la operación del sitio de disposición final y, en su caso, durante la construcción o clausura del mismo.

10.4.2 La UV que seleccione el responsable no debe tener relación comercial alguna ni ser empleado

del propietario, ni del responsable, ni del constructor, ni del proyectista de los sitios de disposición final. 10.4.3 Recibida la solicitud de verificación, la UV de común acuerdo con el responsable del servicio,

establecerá los términos y condiciones de los trabajos de verificación. 10.4.4 La verificación podrá realizarse por etapas de un proyecto de construcción, módulos, partes o

ampliaciones de un sitio de disposición final. En las actas circunstanciadas debe indicarse esta situación, limitando el ámbito y las circunstancias de la verificación.

10.4.5 Se considera visita de verificación, el momento determinado en que se practica ésta, en la cual

se constata ocularmente, el grado de cumplimiento con lo dispuesto en la NOM. 10.4.6 Cuando en una visita de verificación, se encuentre incumplimiento con la NOM, se asentará

este hecho en el acta circunstanciada y en el informe técnico, y se notificará al responsable para que proceda en el plazo que se acuerde y se señale en el acta circunstanciada a efectuar las correcciones. Una vez que se hayan ejecutado las acciones correctivas, el responsable podrá solicitar una nueva visita de verificación.

10.4.7 El responsable podrá formular observaciones en las visitas de verificación y ofrecer pruebas a

la UV al momento o por escrito dentro del término de 5 días siguientes a la fecha en que se haya levantado el acta circunstanciada correspondiente.

10.4.8 No debe emitirse el Dictamen de Verificación cuando existan incumplimientos a la NOM en el

sitio de disposición final. 10.4.9 Los trabajos de verificación concluyen con la entrega del Dictamen de Verificación al

responsable. 10.5 Aspectos técnicos específicos del proyecto a verificar Para llevar a cabo la verificación, el responsable debe presentar los estudios y el proyecto ejecutivo,

que incluya los criterios que se utilizaron para la selección del sitio, los trabajos realizados para sustentar dicha elección y las especificaciones que se siguieron para el diseño del sitio de disposición final, esto firmado por el Responsable del Proyecto.

La verificación a las instalaciones, debe realizarse apoyándose en los documentos presentados por el

responsable, con el fin de constatar que la instalación cumple con esta NOM. En los paréntesis se incluyen los numerales que se están cumpliendo:

10.5.1 Datos generales de la instalación. (6) • Localización cartográfica.

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• • Superficie por aprovechar. • • Comprobación del cumplimiento de los requerimientos de ubicación. • • Capacidad volumétrica. • • Tipo de residuos a manejar. • • Entidad responsable del sitio. • • Entidad que opera el relleno sanitario. • 10.5.2 Estudio Geológico-Geohidrológico Regionales de la zona donde se ubica el sitio 10.5.3 Estudios básicos realizados en el sitio (6.3) • Evaluación Geológica y Geohidrológica. • • Topografía. • • Hidrología. • • Geotecnia. • 10.5.4 Proyecto Ejecutivo del Relleno Sanitario (6.4, 7, 8 y 9) • Generación y composición de residuos • • Generación de biogás • • Generación de lixiviados • • Propuesta de aprovechamiento del sitio. • • Calendarización del sitio. • • Diseños específicos. • • Manual de operación. • 10.5.5 Documentos complementarios. • Autorizaciones • • Certificaciones. • • Acreditaciones. • • Estudio de Impacto Ambiental. • 10.5.6 Proyecto Ejecutivo de uso final del sitio (9) 10.5.7 En caso de no cumplir con algún punto contenido en esta Norma, se deberá demostrar ante la

autoridad competente que con la aplicación de obras de ingeniería, tecnologías y sistemas, se obtengan efectos que resulten equivalentes a los que se obtendrían del cumplimiento de lo previsto en esta Norma.

10.6 Verificación 10.6.1 Los dictámenes de las UV serán reconocidos en los términos que la autoridad competente

determine. 10.6.2 Las UV aprobadas, podrán consultarse en los listados emitidos por la autoridad competente y

en la página de la Web de la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales.

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10.6.3 La violación a cualquiera de las disposiciones establecidas en este PEC, así como a lo

establecido en los artículos 112, 112-A; 118 fracciones I, II y III y 119 fracciones I a IV de la LFMN, motivará multa, suspensión o revocación de la aprobación de la UV.

10.7. Documentación 10.7.1 Con fundamento en los artículos 73, 84, 85, 86, 87 y 88 de la Ley Federal sobre Metrología y

Normalización y 80 de su Reglamento, la UV deberá entregar o enviar a la autoridad competente dentro de los primeros veinte días siguientes al vencimiento de cada trimestre del año calendario, un informe de Dictámenes de Verificación emitidos en el periodo. En el caso de no haber emitido ningún dictamen durante el trimestre, deberá notificarlo por escrito por el conducto y en el plazo antes citado.

10.7.2 La UV debe llevar registros de las solicitudes de servicio recibidas y de los contratos de

servicios de verificación celebrados. 10.7.3 La UV debe conservar durante cinco años para aclaraciones y auditorías, registros de los

siguientes documentos que harán evidencia objetiva, para fines administrativos y legales. De los cinco años que se hace referencia, los archivos deben mantenerse en archivo activo en el domicilio de la UV, como mínimo dos años a partir de su fecha de emisión, al término de los cuales se pueden enviar al archivo pasivo, manteniéndose en el mismo por tres años como mínimo, antes de proceder a su destrucción.

a). Solicitud de servicios de verificación b). Contratos de servicios de verificación c). Actas circunstanciadas, informes técnicos d). Dictámenes de verificación Los archivos deben mantenerse en el archivo activo disponible en el domicilio de la UV, como mínimo

dos años a partir de su fecha de emisión, al término de los cuales se pueden enviar al archivo pasivo, pero en cualquier caso, deben mantenerse en el mencionado archivo pasivo, tres años como mínimo, antes de poder proceder a su destrucción.

11. Cumplimiento 11.1 Una vez que esta Norma Oficial Mexicana entre en vigor, todos los sitios de disposición final

deberán apegarse a la misma. 11.2 Los sitios de disposición final que estén en funcionamiento en el momento de entrada en vigor de

la presente Norma no podrán seguir operando, a menos que regularicen su situación, conforme al siguiente procedimiento:

a) Durante el periodo de un año a partir de la fecha de entrada en vigor de la Norma, la entidad

responsable de la instalación elaborará y someterá a la aprobación de las autoridades competentes un plan de regularización de la misma, que incluya las acciones y medidas que se juzguen necesarias, con el fin de cumplir los requisitos de la presente Norma.

b) Una vez presentado el plan de regularización, las autoridades competentes adoptarán una decisión

definitiva en un plazo no mayor a 6 meses, sobre la cancelación o autorización de continuar las operaciones, con base en el plan de regularización y de lo dispuesto en la presente Norma. Las autoridades competentes, adoptarán las medidas necesarias para cerrar las instalaciones que no hayan obtenido, de conformidad con esta Norma, la autorización para continuar sus actividades.

c) Sobre la base del plan de regularización aprobado, la autoridad competente fijará un periodo

transitorio para el implemento de dicho plan de regularización. 11.3 Todos aquellos sitios que deban ser clausurados, se apegarán al siguiente procedimiento:

Tipo de instalación Programa de regularización Sitio no controlado Aplicación rutinaria de material de cobertura final antes de un periodo de 6 meses.

Clausura en un término que no exceda de 18 meses

Sitio controlado Limitación del crecimiento horizontal en un periodo de 6 meses.

Clausura en un plazo máximo de 24 meses

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12. Concordancia con normas internacionales No hay normas equivalentes, las disposiciones de carácter técnico que existen en otros países, no

reúnen los elementos y preceptos de orden técnico y jurídico que en esta Norma se integran y complementan de manera coherente, con base en los fundamentos técnicos y científicos reconocidos internacionalmente.

13. Bibliografía 13.1 Acevedo Alvarez. Manual de Hidráulica. Editorial Harla, México. 13.2 Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias Ambientales-Organización

Panamericana de la Salud. Guía para el manejo de residuos sólidos en ciudades pequeñas y zonas rurales. Lima, Perú. 1997.

13.3 Comisión Nacional del Agua. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Mecánica de suelos.

Instructivo para ensaye de suelos. México. 1990. 13.4 Comisión Nacional del Agua. Mecánica de suelos, instructivo para ensaye. México. 1990. 13.5 Diccionario de Términos Geológicos. Instituto de Geología de América. E.U.A. 1984. 13.6 Diccionario de Mineralogía y Geología, Lexis 22. Barcelona, España. 1980. 13.7 Dirección General de Servicios Urbanos D.D.F. Estudio de Comportamiento de un Relleno

Sanitario mediante una celda de control. México. 1992. 13.8 Foster, S. & Hirata, R. Determinación del Riesgo de Contaminación de Aguas Subterráneas,

CEPIS, OPS, Lima, Perú. 1988. 13.9 Freeze, Allan R. & Cherry John A. Groundwater. Prentice Hall Inc. E.U.A. 1979. 13.10 Gobierno del Estado de México-Secretaría de Ecología-GTZ, Grupo de Consultores en

Ingeniería Ambiental. Borrador de la Norma Técnica Estatal, que establece los requisitos para el diseño, construcción, operación y monitoreo de rellenos sanitarios. México. 1999.

13.11 Gobierno del Estado de México-Secretaría de Ecología-GTZ, Grupo de Consultores en

Ingeniería Ambiental. Clasificación de rellenos sanitarios en función de la cantidad de residuos sólidos municipales ingresados. México. 1999.

13.12 Gobierno del Estado de México-Secretaría de Ecología-GTZ. Requisitos para la selección,

construcción, operación y clausura de sitios de disposición final en función de la cantidad de RSM por ingresar. México. 1999.

13.13 Holmes, John R. Practical Waste Management. Ed. John Wiley & Sons. E.U.A. 1983. 13.14 Jaramillo, Jorge y Zepeda, Francisco. Guía para el diseño, construcción y operación de rellenos

sanitarios manuales. Organización Panamericana de la Salud. Washington, DC. 1991. 13.15 Jaramillo, Jorge, et al. Guía para el diseño, construcción y operación de rellenos sanitarios

manuales, Una necesidad para pequeñas comunidades en México. Organización Panamericana de la Salud-Secretaría de Salud. México. 1999.

13.16 Krauskopf, K. Introducción a la Geoquímica, Segunda Edición, Mc. Graw-Hill Book Co., E.U.A.

1979. 13.17 Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos publicada en el Diario

Oficial de la Federación el 8 de octubre de 2003. 13.18 Mc Bean, Edward A., Rovers, Frank A., y Farguhar, Grahame J.- S.- Diseño e Ingeniería de

Rellenos Sanitarios de Residuos Sólidos -Prentice Hall.- USA, 1995. 13.19 Nelson, Samuel B.- Ingeniería Hidráulica.- Manual del Ingeniero Civil, Tomo IV.- Frederick S.

Merrit, Editor.- Mc Graw-Hill.- 2a. edición en español. México, 1992.

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13.20 Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT/1996, Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales. (Diario Oficial de la Federación 6 de enero de 1977).

13.21 Secretaría de Desarrollo Social. Apuntes de hidráulica de la Licenciatura Ingeniería Civil. México.

1978. 13.22 Secretaría de Desarrollo Social. Manuales Técnicos para el manejo adecuado de RSM. México.

1996. 14. Observancia de esta Norma 14.1 La vigilancia del cumplimiento de la presente Norma Oficial Mexicana, corresponde a la

Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, por conducto de la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente, así como a los gobiernos estatales, municipales y del Distrito Federal en el ámbito de sus respectivas competencias. Las violaciones a la misma se sancionarán en los términos de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente, sus reglamentos, la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos y demás ordenamientos jurídicos aplicables.

TRANSITORIOS

PRIMERO.- Provéase la publicación de esta Norma Oficial Mexicana en el Diario Oficial de la

Federación. SEGUNDO.- La presente Norma Oficial Mexicana entrará en vigor a los 60 días posteriores al de su

publicación en el Diario Oficial de la Federación. TERCERO.- La presente Norma Oficial Mexicana abroga a su similar NOM-083-SEMARNAT-1996,

Que establece las condiciones que deben reunir los sitios destinados a la disposición final de los residuos sólidos municipales, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 25 de noviembre de 1996, así como la aclaración publicada en el citado Organo de Difusión Oficial el día 7 de marzo de 1997.

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ANEXOS

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continuous development for 30 yearsIntroduced in 1974, the Jenbacher type 2 engine offers extremely high efficiency in the 250 to 350 kW power range. Its robust design and stationary engineconcept result in excellent component durability and a service life of 60,000 operating hours before the first major overhaul. Optimized components and aproven control and monitoring concept give this engine outstanding reliability.

J208 GS Sewage treatmentplant; Strass imZillertal, Austria

J208 GSContainerized solutionBiogas plant Wolfring;Fensterbach,Germany

J208 GSBiogas plantLamping; Emstek, Germany

Fuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sewage gasEngine type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 x JMS 208 GS-B.LCElectrical output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 kWThermal output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420 kWCommissioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . April 2001

Fuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BiogasEngine type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 x JMC 208 GS-B.LElectrical output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 kWThermal output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 kWCommissioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . November 2002

Fuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BiogasEngine type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 x JMS 208 GS-B.LElectrical output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 kW Thermal output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405 kWCommissioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . December 2003

In addition to two existing Jenbacher systems, aJ208 GS engine has been installed at this sewagetreatment plant. Due to the high efficiency of thisnew engine, the annual electricity output could beincreased by more than 20% while maintainingthe fuel gas consumption at the same level. Ourthree cogeneration systems cover 85% of theelectricity requirement and 100% of the heatrequirement of the sewage treatment plant.

Renewable resources such as grass, corn, andchicken dung are fermented to produce biogasthat fuels our gas engine. The generated electricityis entirely fed into the public grid; the heat producedis used for heating purposes at the Wolfring estate.During summer, the exhaust gas from the engineis used to dry grain and wood chips. The substratefrom the biomass fermentation serves as fertilizerfor the Wolfring farm.

The gas engine runs on biogas produced fromliquid manure and corn from the Lamping farm.The generated electricity is entirely fed into thepublic grid, and the produced heat is used for heating of the digester, housing and stables.

Jenbachertype 2

GE Energy

reference installationsmodel, plant key technical data description

GE imagination at work

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Dimensions l x w x h (mm)Generator set 4,900 x 1,700 x 2,000Cogeneration system 4,900 x 1,700 x 2,000Container 20-foot (generator set) 6,100 x 2,500 x 2,600Container 40-foot (cogeneration) 12,200 x 2,500 x 2,600

Weights empty (kg)Generator set 5,000Cogeneration system 5,700Container 20-foot (generator set) 13,200Container 40-foot (cogeneration) 17,100

Configuration In line

Bore (mm) 135

Stroke (mm) 145

Displacement/cylinder (lit) 2.08

Speed (rpm) 1,500 (50 Hz)1,800 (60 Hz)

Mean piston speed (m/s) 7.3 (1,500 rpm) 8.7 (1,800 rpm)

Scope of supply Generator set, cogeneration system, generator set/cogeneration in container

Applicable gas types Natural gas, flare gas, propane, biogas, landfill gas, sewage gas. Special gases

(e.g., coal mine gas, coke gas, wood gas, pyrolysis gas)

Engine type J208 GSNo. of cylinders 8Total displacement (lit) 16.6

GE Energy Jenbacher gas engines Austria (Headquarters) T +43 5244 600-0 F +43 5244 600-527 [email protected] www.gejenbacher.com

Natural gas 1,500 rpm | 50 Hz 1,800 rpm | 60 HzNOx < Type Pel (kW) el (%) Pth (kW) th (%) tot (%) Pel (kW) el (%) Pth (kW) th (%) tot (%)

500 mg/Nm3 208 330 38.7 361 42.3 81.0 335 37.2 409 45.4 82.6

250 mg/Nm3 208 312 37.7 351 42.3 80.0 335 35.8 413 44.1 79.9

Biogas 1,500 rpm | 50 Hz 1,800 rpm | 60 HzNOx < Type Pel (kW) el (%) Pth (kW) th (%) tot (%) Pel (kW) el (%) Pth (kW) th (%) tot (%)

500 mg/Nm3 208 249 39.1 299 46.9 86.0

500 mg/Nm3 208 330 38.7 405 47.5 86.2 335 36.2 397 42.9 79.1

Propane 1,500 rpm | 50 Hz 1,800 rpm | 60 HzNOx < Type Pel (kW) el (%) Pth (kW) th (%) tot (%)

500 mg/Nm3 208 231 34.4 337 50.2 84.6

250 mg/Nm3 208 231 33.3 345 49.8 83.1

outputs and efficiencies

1) Electrical output based on ISO standard output and standard reference conditions according to ISO 3046/I-1991 and p.f. = 1.0/low voltage alternator according to VDE 0530 REM with respective tolerance; minimum methane number 70 for natural gas

2) Total heat output with a tolerance of +/- 8%, exhaust gas outlet temperature 120°C, for biogas exhaust gas outlet temperature 180°C3) Special version with higher compression ratio

All data according to full load and subject to technical development and modification.

technical data

500 mg/Nm3

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1 2 1 2

1 2

3

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GE Energy

características técnicascaracterística descripción ventajas

Colector de escape no refrigerado

Culata de flujo transversal

Anillo rascador

Mezclador de gas

Bujía de alto rendimiento

Bypass de turboalimentador

DIA.NE® XT

LEANOX®

Sistema de encendido electrónico

Sistema de control de picado de bielas

Válvula dosificadorade gas TecJet™

Carga de mezcla deaire/combustible

Ciclo Miller

Permite el máximo suministro de energía al turboalimentador de gases de escape

Utiliza el principio de flujo transversal de gases a través de las distintas culatas

Integrado en la camisa del cilindro para impedir que se deposite carbón en la corona del pistón

Funciona en base al principio del equilibrio de presión y ha sido constantemente optimizado para proporcionar los requisitos de los más modernos motores a gas

Materiales y geometría del electrodo continua-mente mejorados

Una válvula controlada electrónicamente, instalada tras el compresor, permite un rápido control de la potencia, incluso a elevadas cargas

Nuestra última concepción del sistema de control del motor que comprende una potente central de control que interrelaciona el motor con la planta y su visualización

Nuestro control de la combustión de mezcla pobre patentado a nivel mundial, asegura la relación aire/gas correcta en todas las condiciones operativas, minimizando de este modo las emisiones de gases de escape mientras se mantiene estable el funcionamiento del motor

El sistema de encendido controlado por micro-procesador está conectado a DIA.NE® XT vía CAN bus (Controlled Area Network)

Sistema de control del punto de encendido, la potencia y la temperatura de la mezcla, estándar en todos nuestros motores

Válvula dosificadora de gas regulada electrónica-mente, con alta precisión de regulación

El gas combustible y el aire de combustión se mezclan a baja presión antes de entrar en el turboalimentador

Arbol de levas con perfil especial de la leva de la válvula de admissión para prolongar la duración del tiempo de admissión (cierre retardado de la válvula de admissión)

- Elevada potencia específica - Mayor rendimiento eléctrico

- Separación del lado frío de la mezcla y del lado caliente de los gases de escape

- Larga vida útil de la culata de hasta 30.000 horas de funcionamiento- Colector de escape fácilmente accesible- Las culatas individuales aumentan la facilidad de mantenimiento

- Consumo de aceite estable - Riesgo reducido de agarrotamiento del pistón- Desgaste reducido - Comportamiento perfecto a cargas parciales

- Geometría optimizada y corto tiempo de respuesta - Reducida pérdida de carga y alto grado de rendimiento a plena carga - Cumplimiento estricto de los valores de emisiones de NOx - Funcionamiento sin problemas con tipos de gas alternativos

(funcionamiento con dos gases)- Alto grado de eficiencia en la mezcla - Respuesta de arranque fiable- Fácil adaptación en el caso de gases especiales con muy diferentes

poderes caloríficos

- Ciclos de ajuste largos - Vida útil de hasta 15.000 horas de funcionamiento- Excelente fiabilidad de funcionamiento, incluso con bajos niveles de emisiones

- Rápida adaptación en la potencia en todo su rango de funcionamiento - Alto grado de control durante la operación en isla, pudiendo adaptarse

rápidamente a la carga demandada - Adaptación óptima a las distintas condiciones ambientales (temperatura

de admisión, altitud)

- Control de todos los sistemas relevantes para el módulo (sistema de control en bucle cerrado LEANOX®, de velocidad, de potencia generada, de picado de bielas y de operación en isla, sistema de encendido)

- Están disponibles 8 controladores adicionales- Visualización clara de los sistemas y datos relevantes- Históricos gráficos y gestión de alarmas

- Los sensores se utilizan dentro de límites de medida no críticos- Monitorización permanente de los valores límite de emisiones utilizando

una tecnología de sensores estables- Combustión controlada, asegurando una larga vida útil de los componentes

de la cámara de combustión tales como culata, válvulas, bujías, pistones, ...- Compensación en el caso de desviaciones de las características del gas

- El punto de encendido puede variarse en función de las condiciones de funcionamiento y/o del tipo de gas combustible utilizado

- El control resultante protege al motor de situaciones de carga inadmisibles- Mayor fiabilidad y disponibilidad

- Tiempo de reacción muy corto- Ajuste rápido de la relación aire/gas- Posibilidad de regular grandes variaciones en el poder calorífico

- Suministro de gas principal a baja presión- Mezcla homogeneizada en el turboalimentador

- Reducción de la temperatura máxima de compression e incremento del margen de seguridad al límite de detonaciones

- Alta eficiencia mediante optimización del punto de encendido

tecnología, calidad y servicioDurante más de 45 años, el negocio de motores a gas de GE Energy, con base en Austria, ha sido reconocido como un líder mundial en el desarrollo y producción de motores alternativos a gas para la generación eficiente de energía eléctrica y térmica. Los motores Jenbacher dentro de la banda de potencias de 0,25 hasta 3 MW se han concebido para operación estacionaria en régimen continuo, caracterizándose por unos elevados rendimientos, reducidas emisiones, gran durabilidad y una alta fiabilidad.

El equipo de GE Energy Jenbacher ofrece acuerdos de mantenimiento a la medida de las necesidades individuales de los clientes. Nuestros centros de servicio, estratégicamente ubicados en más de 30 países, ofrecen un soporte sin precedentes, incluida la formación en profundidad del personal técnico de nuestros clientes impartida por nuestro experto personal.

eficienteLos largos intervalos de servicio, el diseño del motor para un fácil mantenimiento y el bajo consumo de combustible aseguran un rendimiento máximo.

duraderoNuestra dedicación y compromiso con el continuo desarrollo del producto asegura una larga vida útil de todos los componentes del motor, aun cuando se utilicen gases combustibles conflictivos tales como el gas de vertedero.

fiableEl óptimo diseño del sistema de control y monitorización asegura un mantenimiento preventivo ideal, permitiendo lograr la máxima seguridad y disponibilidad operativas.

soluciones energéticas a medidaLos productos Jenbacher disponen de un alto grado de desarrollo y han sido probados para encajar perfectamente con los requisitos específicos de cada cliente. Nuestra gama de productos abarca grupos generadores para generación de energía in situ y sistemas de cogeneración para suministro descentralizado de energía eléctrica y térmica. Ambos sistemas de energía están disponibles también en solución en contenedor para asegurar la máxima flexibilidad. Una amplia gama de fuentes de energía térmica – desde el agua de refrigeración del motor, del aceite y la mezcla de aire/gas combustible hasta los gases de combustión, están disponibles para maximizar el beneficio de cada cliente.

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motores a gas Jenbacher un solo concepto, cuatro tipos

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GE imagination at workGE Energy

La división de motores a gas de GE es uno de los fabricantes líderes mundiales de motores alternativos a gas, grupos generadores compactos, módulos de cogeneración para la generación de energía, y motores a gas para aplicaciones de propulsión mecánica. Se trata de una de las pocas empresas a nivel mundial cuyas actividades se centran exclusivamente en la tecnología de motores a gas.

Los motores Jenbacher desarrollan potencias comprendidas entre los 0,25 y los 3 MW y funcionan tanto con gas natural como con otros gases (como p. ej., el biogás, el gas de vertedero, el gas de mina de carbón, el gas de depuradora, o los combustibles residuales de procesos industriales).

Existe una amplia gama de clientes comerciales, industriales y municipales que utilizan los productos Jenbacher para la generación in situ de electricidad, calor y frío. Los sistemas patentados de combustión, control y monitorización de los motores posibilitan el cumplimiento de las más estrictas normas de emisiones, ofreciendo al mismo tiempo altos niveles de rendimiento, durabilidad y fiabilidad.

La sede central, la factoría, y 1.200 de los 1.500 empleados con los que cuenta Jenbacher en todo el mundo, se encuentran en la localidad de Jenbach, en Austria.

para más información sobre los motores a gas Jenbacher

Austria (Sede Central)Achenseestraße 1-3A-6200 JenbachT +43 5244 600-0 F +43 5244 [email protected]

Bulgaria36, Dragan Tsankov Blvd.1040 SofiaT +359 2 971 4390F +359 2 971 [email protected]

China8 Floor, The Lee Gardens33 Hysan Avenue Causeway BayHong KongT +852 2100 6976 F +852 2100 [email protected]

DinamarcaSamsøvej 10 DK-8382 HinnerupT +45 86966788 F +45 [email protected]

AlemaniaAmselstraße 28D-68307 MannheimT +49 621 77094-0 F +49 621 [email protected]

HungríaKisrét út 1H-2112 VeresegyházT +36 2858 7376F +36 2858 [email protected]

ItaliaVia Crocioni, 46/HI-37012 Bussolengo (VR)T +39 045 6760211F +39 045 [email protected]

Norte América5244 North Sam Houston Pkwy E.Houston, TX 77032T +1 832 2955600F +1 281 [email protected]

RusiaTaganskaya Street, 17-23Business Center Mosenka 4109147 Moscow, RussiaT +7 495 7755885 1015F +7 495 77558 [email protected]

España y PortugalAvda. del Camino de lo Cortao, 34 – Nave 8E-28703 San Sebastián de los Reyes (Madrid)T +34 916586800 F +34 [email protected]

Países BajosKelvinring 58NL-2952 BG AlblasserdamT +31 (0)88 0019700F +31 (0)88 [email protected]

Emiratos Árabes UnidosOffice G01, Bldg. 18, Dubai Internet CityP.O. Box 11549, DubaiT +971 44296570F +971 [email protected]

amplio abanico de tipos de gasAdemás de la operación con gas natural, nuestra tecnología permite eliminar gases que perjudican al medio ambiente (p. ej., gases de vertederos, de la agricultura, de minas de carbón, de plantas químicas y de otras industrias). El aprovechamiento energético simultáneo de estos gases para generar energía eléctrica asegura la viabilidad económica de los sistemas generadores de energía Jenbacher. La combustión de gases alternativos ayuda a reducir las emisiones y fomenta el uso eficaz de los recursos naturales. El desarrollo continuo de nuestros motores a gas y nuestro enfoque en aplicaciones de gases especiales permiten utilizar una amplia gama de gases con diferentes poderes caloríficos y composiciones.

beneficios de la cogeneración (chp)La energía generada se utiliza para cubrir el consumo de las distintas instalaciones (p. ej., hospitales) y/o inyectar sus excedentes en la red eléctrica pública. La energía térmica puede utilizarse para generar agua caliente para sistemas de calefacción locales o de distrito y para la producción de vapor así como para diversos tipos de energía térmica aprovechable por el proceso. Nuestros sistemas de cogeneración con motores a gas Jenbacher se utilizan también para la fertilización con CO2 en invernaderos y para sistemas de trigeneración (generación combinada de calor, frío y electricidad).

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