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DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD DE CAMPO PARA RELLENOS SANITARIOS DE RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES
ANGÉLICA MARÍA OSPINA ALVARADO
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES BOGOTÁ, D.C.
2005
DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD DE CAMPO PARA RELLENOS SANITARIOS DE RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES
ANGÉLICA MARÍA OSPINA ALVARADO
ASESOR MANUEL SALVADOR RODRÍGUEZ SUSA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
BOGOTÁ, D.C. 2005
AGRADECIMIENTOS
En primer lugar, quiero agradecer a la Universidad de Los Andes por todo lo que
esta institución aportó a mi formación integral y a este proceso de aprendizaje que
culminó con este proyecto de grado. De igual manera, quisiera agradecer a mi
asesor de tesis, Manuel Rodríguez por su orientación y tutoría en la construcción
de este proyecto, y a mis padres, quienes con su incondicional apoyo participaron
constantemente en todas las actividades del mismo.
No podría dejar de agradecer a muchas otras personas que de una u otra forma
hicieron posible la realización de este proyecto, gracias al señor Armando
Saavedra y la señora Yolanda Moya, por su colaboración activa en las labores de
experimentación, al profesor Andrés Cruz por su asistencia técnica en el desarrollo
conceptual de este proyecto y a los profesores José Ignacio Rengifo, Luís Enrique
Amaya y Silvia Caro quienes con su sabiduría y experiencia participaron en la
construcción de mis actitudes como profesional y como ser humano.
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TABLA DE CONTENIDO
ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS .................................................................................................. 2 ÍNDICE DE TABLAS .............................................................................................................. 4 ÍNDICE DE TABLAS .............................................................................................................. 4 ÍNDICE DE GRÁFICAS.......................................................................................................... 5 ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................ 7 1. RELLENOS SANITARIOS................................................................................................. 8
1.1 QUÉ ES UN RELLENO SA NITA RIO? ................................................................... 8 1.2 DESCRIPCIÓN DE LOS RESIDUOS PRESENTES EN UN RELLENO SANITA RIO MUNICIPAL.................................................................................................. 11 1.3 PROCESOS QUE SE LLEVAN A CABO EN UN RELLENO SANITARIO MUNICIPAL ...................................................................................................................... 15
1.3.1 PRODUCCIÓN DE BIOGÁS ........................................................................ 18 1.3.2 PRODUCCIÓN DE LIXIV IADOS.................................................................. 19
1.3.2.1 MODELOS PARA EL CÁLCULO DE LIXIV IADOS ..................................... 21 1.4 PROBLEMAS ASOCIADOS A LOS RELLENOS SANITARIOS ......................... 30
2. PROBLEMÁTICA CIENTÍFICA ................................................................................... 31 3. CAPACIDAD DE CAMPO............................................................................................ 35
3.1 QUÉ ES LA CA PACIDAD DE CAMPO? .............................................................. 35 3.1.1 CA PACIDA D DE CA MPO EN SUELOS ............................................................. 35 3.1.2 CA PACIDA D DE CA MPO EN RESIDUOS SÓLIDOS........................................ 39
3.2 MÉTODOS USADOS PARA LA MEDICIÓN DE LA CAPACIDAD DE CAMPO Y RESULTA DOS OBTENIDOS ........................................................................................... 42
4. DISEÑO EXPERIMENTAL........................................................................................... 46 4.1 DISEÑO EQUIPO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CAMPO............................................................................................................................. 46 4.2 DISEÑO REA CTORES (MATRIZ EXPERIMENTAL) .......................................... 62 4.4 ANÁLISIS DE LABORATORIO ............................................................................ 73
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS............................................... 79 5.1 EVOLUCIÓN REACTORES ................................................................................. 79 5.2 DESCRIPCIÓN Y RESULTADOS EXPERIMENTO 1: DETERMINACIÓN DE CA PACIDAD DE CAMPO .............................................................................................. 109 5.3 DESCRIPCIÓN Y RESULTADOS EXPERIMENTO 2: DETERMINACIÓN DE CA PACIDAD DE CAMPO .............................................................................................. 114 5.4 DESCRIPCIÓN Y RESULTADOS EXPERIMENTO 3: DETERMINACIÓN DE CA PACIDAD DE CAMPO .............................................................................................. 118
6. CONCLUSIONES....................................................................................................... 123 7. RECOMENDACIONES .............................................................................................. 125 8. REFERENCIAS .......................................................................................................... 127
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ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS
Fotografía 1- Celda activa relleno sanitario Doña Juana .................................................... 10 Fotografía 2- Conexión de la celda de carga a un computador para transformar la diferencia de potenciales generada por la celda en un valor de fuerza.............................. 61 Fotografía 3- Celda de carga ubicada en la máquina para determinar capacidad de campo en residuos sólidos municipales........................................................................................... 61 Fotografía 4- Aplicación del torque deseado por medio de una llave torquimétrica........... 61 Fotografía 5- Lectura en la pantalla del valor de carga (fuerza) para un torque determinado.............................................................................................................................................. 61 Fotografía 6- Equipo fabricado para determinar capacidad de campo ............................... 62 Fotografía 7- Tapa hermética usada para cerrar los reactores........................................... 63 Fotografía 8- Sistema de extracción de biogás ................................................................... 63 Fotografía 9- Sistema extracción de lixiviado ...................................................................... 64 Fotografía 10- Conjunto sistema extracción de lixiviado ..................................................... 64 Fotografía 11- Reactores utilizados para simular las condiciones de un relleno sanitario a nivel de laboratorio ............................................................................................................... 65 Fotografía 12- Montaje completo: Sistema de extracción de biogás, sistema de extracción de lixiviados y reactores ....................................................................................................... 65 Fotografía 13- Mezcla de los residuos ................................................................................. 68 Fotografía 14- Extracción de los desechos del reactor I .................................................... 68 Fotografía 15- Extracción de los desechos del reactor II .................................................... 68 Fotografía 16- Extracción de los desechos del reactor III ................................................... 68 Fotografía 17- Pesaje de los desechos................................................................................ 69 Fotografía 18- Lectura y ajuste del peso.............................................................................. 69 Fotografía 19- Etapa inicial de llenado del equipo de determinación de capacidad de campo ................................................................................................................................... 69 Fotografía 20- Residuos depositados en el equipo de determinación de capacidad de campo ................................................................................................................................... 69 Fotografía 21- Compactación con golpes hasta alcanzar el valor deseado ....................... 70 Fotografía 22- Medida de la cantidad de agua necesaria que debe ser agregada para lograr la saturación ............................................................................................................... 70 Fotografía 23- Vertido del agua por la parte superior del equipo........................................ 70 Fotografía 24- Aplicación de la sobrecarga por medio del tornillo de fuerza...................... 71 Fotografía 25- Medida con una llave torquimétrica para determinar el torque que está siendo aplicado a los desechos ........................................................................................... 71 Fotografía 26- Pr imer drenaje .............................................................................................. 71 Fotografía 27- Drenaje de la muestra I ................................................................................ 72 Fotografía 28- Drenaje de la muestra II ............................................................................... 72 Fotografía 29- Cada vez el drenaje se hace más lento convirtiéndose en goteo ............... 72 Fotografía 30- Se continúa con el drenaje hasta que el f lujo es imperceptible .................. 72 Fotografía 31- Extracción de los desechos después de la prueba de capacidad de campo.............................................................................................................................................. 73 Fotografía 32- Toma de la muestra para determinar capacidad de campo ........................ 73 Fotografía 33- Medidor de pH .............................................................................................. 74 Fotografía 34- Balanza ......................................................................................................... 74 Fotografía 35- Horno que permite graduar la temperatura.................................................. 75 Fotografía 36- Desecador..................................................................................................... 75 Fotografía 37- Peso de la muestra húmeda ........................................................................ 76 Fotografía 38- Muestra ubicada en el horno........................................................................ 76
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Fotografía 39- Desechos ubicados en el desecador con el f in de enfriarlos y estabilizar su peso ...................................................................................................................................... 76 Fotografía 40- Pesaje de la muestra seca........................................................................... 76 Fotografía 41- Mufla ............................................................................................................. 77 Fotografía 42- Residuos sólidos ubicados en la mufla........................................................ 78 Fotografía 43- Desechos sólidos obtenidos después de permanecer 20 minutos en la mufla a 550 oC ...................................................................................................................... 78 Fotografía 44- Cápsula con los desechos sólidos en el desecador .................................... 79 Fotografía 45- Tamaño de partícula obtenido para el Reactor 1 ........................................ 80 Fotografía 46- Máquina tr ituradora de desechos sólidos .................................................... 83 Fotografía 47- Método usado para triturar los residuos húmedos ...................................... 83 Fotografía 48- Tamaño de partícula obtenido para el Reactor 2 ........................................ 84 Fotografía 49- Tamaño de partícula obtenido para el Reactor 3 ........................................ 87 Fotografía 50- Composición obtenida para el Reactor 4..................................................... 92 Fotografía 51- Composición obtenida para el Reactor 5..................................................... 95 Fotografía 52- Composición obtenida para el Reactor 6..................................................... 97 Fotografía 53- Composición y tamaño partícula obtenida para el Reactor 7.................... 101 Fotografía 54- Composición y tamaño partícula obtenida para el Reactor 8.................... 103 Fotografía 55- Composición y tamaño partícula obtenida para el Reactor 9.................... 105 Fotografía 56- Problemas en la válvula de salida de lixiviado en el Reactor 9................. 107
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ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1- Composición de los residuos sólidos municipales como porcentaje de peso en base húmeda ........................................................................................................................ 13 Tabla 2- Peso específ ico de los residuos sólidos municipales en la fuente ....................... 14 Tabla 3- Peso específ ico de los residuos sólidos municipales en diferentes etapas en un relleno sanitar io .................................................................................................................... 14 Tabla 4- Resultados de capacidad de campo obtenidos en investigaciones realizadas en la UNAM................................................................................................................................ 44 Tabla 5- Composición de los reactores 4,5 y 6.................................................................... 66 Tabla 6- Matriz experimental ................................................................................................ 67 Tabla 7- Información montaje Reactor 1............................................................................. 79 Tabla 8- Composición y peso Reactor 1.............................................................................. 80 Tabla 9- pH y Humedad para los residuos del Reactor 1.................................................... 80 Tabla 10- Información montaje Reactor 2............................................................................ 83 Tabla 11- Composición y peso Reactor 2............................................................................ 83 Tabla 12- pH y Humedad para los residuos del Reactor 2.................................................. 84 Tabla 13- Información montaje Reactor 3............................................................................ 87 Tabla 14- Composición y peso Reactor 3............................................................................ 87 Tabla 15- pH y Humedad para los residuos del Reactor 3.................................................. 88 Tabla 16- Información montaje Reactor 4............................................................................ 91 Tabla 17- Composición y peso Reactor 4............................................................................ 91 Tabla 18- pH y Humedad para los residuos del Reactor 4.................................................. 92 Tabla 19- Información montaje Reactor 5............................................................................ 94 Tabla 20- Composición y peso Reactor 5............................................................................ 94 Tabla 21- pH y Humedad para los residuos del Reactor 5.................................................. 95 Tabla 22- Información montaje Reactor 6............................................................................ 96 Tabla 23- Composición y peso Reactor 6............................................................................ 97 Tabla 24- pH y Humedad para los residuos del Reactor 6.................................................. 97 Tabla 25- Información montaje Reactor 7.......................................................................... 100 Tabla 26- Composición y peso Reactor 7.......................................................................... 100 Tabla 27- pH y Humedad para los residuos del Reactor 7................................................ 101 Tabla 28- Información montaje Reactor 8.......................................................................... 102 Tabla 29- Composición y peso Reactor 8.......................................................................... 103 Tabla 30- pH y Humedad para los residuos del Reactor 8................................................ 103 Tabla 31- Información montaje Reactor 9.......................................................................... 105 Tabla 32- Composición y peso Reactor 9.......................................................................... 105 Tabla 33- pH y Humedad para los residuos del Reactor 9................................................ 106 Tabla 34- Información Experimento 1 ................................................................................ 110 Tabla 35- Resultados de Capacidad de Campo, Sólidos Totales y Sólidos Volátiles Experimento 1..................................................................................................................... 111 Tabla 36- Información Experimento 2 ................................................................................ 115 Tabla 37- Resultados de Capacidad de Campo, Sólidos Totales y Sólidos Volátiles Experimento 2..................................................................................................................... 115 Tabla 38- Información Experimento 3 ................................................................................ 119 Tabla 39- Resultados de Capacidad de Campo, Sólidos Totales y Sólidos Volátiles Experimento 3..................................................................................................................... 120
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ÍNDICE DE GRÁFICAS
Gráfica 1- Calibración del tornillo de fuerza de la máquina para la determinación de capacidad de campo en desechos sólidos municipales ...................................................... 60 Gráfica 2- Evolución pH Reactor 1....................................................................................... 81 Gráfica 3- Evolución Humedad Reactor 1 ........................................................................... 81 Gráfica 4- Producción de biogás Reactor 1 ......................................................................... 82 Gráfica 5- Volumen acumulado de biogás producido en el Reactor 1................................ 82 Gráfica 6- Evolución pH Reactor 2....................................................................................... 84 Gráfica 7- Evolución Humedad Reactor 2 ........................................................................... 84 Gráfica 8- Producción de biogás Reactor 2 ......................................................................... 85 Gráfica 9- Volumen acumulado de biogás producido en el Reactor 2................................ 85 Gráfica 10- Producción lixiviados Reactor 2 ........................................................................ 86 Gráfica 11- Volumen acumulado de lixiviado producido en el Reactor 2............................ 86 Gráfica 12- Evolución pH Reactor 3..................................................................................... 88 Gráfica 13- Evolución Humedad Reactor 3 ......................................................................... 88 Gráfica 14- Producción de biogás Reactor 3 ....................................................................... 89 Gráfica 15- Volumen acumulado de biogás producido en el Reactor 3............................. 89 Gráfica 16- Comparación evolución reactores con variación de partícula para el parámetro pH.......................................................................................................................................... 89 Gráfica 17- Comparación evolución reactores con variación de partícula para el parámetro humedad ............................................................................................................................... 89 Gráfica 18- Comparación producción puntual de biogás para los reactores con variación de tamaño de partícula......................................................................................................... 90 Gráfica 19- Comparación volumen acumulado de biogás para los reactores con variación de tamaño de partícula......................................................................................................... 90 Gráfica 20- Evolución pH Reactor 4..................................................................................... 92 Gráfica 21- Evolución Humedad Reactor 4 ......................................................................... 92 Gráfica 22- Producción de biogás Reactor 4 ....................................................................... 93 Gráfica 23- Volumen acumulado de biogás producido en el Reactor 4............................. 93 Gráfica 24- Evolución pH Reactor 5..................................................................................... 95 Gráfica 25- Evolución Humedad Reactor 5 ......................................................................... 95 Gráfica 26- Evolución pH Reactor 6..................................................................................... 98 Gráfica 27- Evolución Humedad Reactor 6 ......................................................................... 98 Gráfica 28- Comparación evolución reactores con variación en la composición para el parámetro pH........................................................................................................................ 99 Gráfica 29- Comparación evolución reactores con variación en la composición para el parámetro humedad ............................................................................................................. 99 Gráfica 30- Evolución pH Reactor 7................................................................................... 101 Gráfica 31- Evolución Humedad Reactor 7 ....................................................................... 101 Gráfica 32- Evolución pH Reactor 8................................................................................... 104 Gráfica 33- Evolución Humedad Reactor 8 ....................................................................... 104 Gráfica- 34 Evolución pH Reactor 9................................................................................... 106 Gráfica 35- Evolución Humedad Reactor 9 ....................................................................... 106 Gráfica 36- Producción lixiviados Reactor 9 ...................................................................... 107 Gráfica 37- Volumen acumulado de lixiviado Reactor 9.................................................... 107 Gráfica 38- Comparación evolución reactores con variación en la compactación para el parámetro pH...................................................................................................................... 108 Gráfica 39- Comparación evolución reactores con variación en la compactación para el parámetro humedad ........................................................................................................... 108
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Gráfica 40- Resultados Capacidad de Campo Reactores 1, 2 y 3 Experimento 1 ........... 111 Gráfica 41- Resultados Capacidad de Campo Reactores 4, 5 y 6 Experimento 1 ........... 111 Gráfica 42- Resultados Capacidad de Campo Reactores 7, 8 y 9 Experimento 1 ........... 112 Gráfica 43- Relación entre los Sólidos Volátiles y la Capacidad de Campo Experimento 1............................................................................................................................................ 113 Gráfica 44- Variación de los sólidos volátiles en el tiempo ............................................... 113 Gráfica 45- Resultados Capacidad de Campo Reactores 1, 2 y 3 Experimento 2 ........... 115 Gráfica 46- Resultados Capacidad de Campo Reactores 4, 5 y 6 Experimento 2 ........... 116 Gráfica 47 - Resultados Capacidad de Campo Reactores 7, 8 y 9 Experimento 2 .......... 116 Gráfica 48- Relación entre los Sólidos Volátiles y la Capacidad de Campo Experimento 2............................................................................................................................................ 117 Gráfica 49- Resultados Capacidad de Campo Reactores 1, 2 y 3 Experimento 3 ........... 120 Gráfica 50- Resultados Capacidad de Campo Reactores 4, 5 y 6 Experimento 3 .......... 121 Gráfica 51- Resultados Capacidad de Campo Reactores 7, 8 y 9 Experimento 3 ........... 121 Gráfica 52- Relación entre los Sólidos Volátiles y la Capacidad de Campo Experimento 3............................................................................................................................................ 123
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ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1- Configuración general de una celda en un relleno sanitario.................................. 9 Figura 2- Gases generados en un relleno sanitario............................................................. 19 Figura 3- Diferencia entre el agua agregada y el agua que realmente lixivia ..................... 40 Figura 4-Máquina determinación.......................................................................................... 48 Figura 5- Recipiente ............................................................................................................. 48 Figura 6- Esfuerzos equivalentes para una sección del recipiente ..................................... 49 Figura 7- Factores de seguridad para una sección del recipiente ...................................... 49 Figura 8-Filtro para el drenaje .............................................................................................. 49 Figura 9- Parte inferior del f iltro............................................................................................ 50 Figura 10- Vista superior del acumulador ............................................................................ 50 Figura 11- Vista superior de la tapa ..................................................................................... 50 Figura 12- Deformaciones en la lámina inferior de la tapa.................................................. 51 Figura 13- Esfuerzos equivalentes en la lámina inferior de la tapa..................................... 51 Figura 14- Esfuerzos equivalentes en la lámina inferior (10 mm) de la tapa teniendo en cuenta los agujeros .............................................................................. 51 Figura 15- Esfuerzos equivalentes en la lámina (5 mm) inferior de la tapa ....................... 52 Figura 16- Factores de seguridad para la lámina (5 mm) inferior de la tapa ...................... 52 Figura 17- Esfuerzos equivalentes en la lámina (3 mm) inferior de la tapa ........................ 52 Figura 18- Factores de seguridad para la lámina (3 mm) inferior de la tapa ...................... 52 Figura 19- Esfuerzos equivalentes para todo el conjunto de la tapa .................................. 53 Figura 20- Factores de seguridad para todo el conjunto de la tapa.................................... 53 Figura 21- Estructura de soporte de la máquina ................................................................. 53 Figura 22- Esfuerzos equivalentes sobre uno de los parales sin refuerzo......................... 54 Figura 23- Esfuerzos equivalentes sobre uno de los parales con refuerzo triangular ........ 54 Figura 24- Tuerca ................................................................................................................. 55 Figura 25- Tornillo de fuerza................................................................................................ 56 Figura 26- Empujador ........................................................................................................... 57 Figura 27- Retenedor ........................................................................................................... 57 Figura 28- Varilla .................................................................................................................. 57 Figura 29- Esfuerzos equivalentes para una varilla de 60 cm............................................. 58 Figura 30- Factores de seguridad para una varilla de 60 cm.............................................. 58 Figura 31- Esfuerzos equivalentes para una varilla de 80 cm............................................. 58 Figura 32- Factores de seguridad para una varilla de 80 cm.............................................. 58 Figura 33- Soporte de cemento............................................................................................ 59
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1. RELLENOS SANITARIOS
Los residuos sólidos pueden ser definidos como el material o los desechos producto de la
actividad humana o animal que no tienen uso y que es más económico desechar que
volver a usar (Tchobanoglous et. al., 1993; Mc Bean et. al., 1995).
Al estar asociados a la actividad humana o animal, los desechos sólidos han existido
desde el comienzo de la humanidad; sin embargo es en los últimos siglos que han
empezado a cobrar importancia, ya que la producción de estos es mayor a la capacidad
de asimilación de la tierra (Pfeffer, 1992); adicionalmente se encuentran muchos
problemas ambientales asociados a estos. Según el servicio de salud pública de los
Estados Unidos (U.S. Public Health Service) existe relación entre 22 enfermedades
humanas y el manejo inadecuado de los residuos sólidos (Tchobanoglous et. al., 1993).
Además una gran porción de la contaminación atmosférica y de la contaminación del agua
se puede atribuir a estos materiales.
Los nuevos desarrollos en el manejo integrado de desechos sólidos centran todos los
esfuerzos en las tecnologías de reducción, re-uso y reciclaje de los residuos; sin embargo
existe una fracción signif icativa de desechos que queda después de estos procesos la
cual necesita una disposición f inal. Las principales alternativas para la disposición f inal de
los residuos sólidos son la incineración y los rellenos sanitarios. La primera es muy
costosa en Colombia por lo que solo es utilizada para el manejo de residuos peligrosos,
por esta razón los rellenos sanitarios son en la actualidad una de las alternativas de
disposición f inal más viables para un país como Colombia.
1.1 QUÉ ES UN RELLENO SANITARIO?
Los rellenos sanitarios son un método de disposición f inal de los residuos sólidos en el
que los desechos son ubicados sobre la superficie de la tierra o en una excavación; a diferencia de los botaderos (lugar en el que se depositan los residuos sólidos sin ninguna
protección, el cual se basa en el mismo principio de disposición sobre tierra), los rellenos
sanitarios deben ser diseñados de forma tal que se minimicen los impactos generados al
medio ambiente y la salud humana.
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Existen diversas configuraciones para los rellenos sanitarios, sin embargo todas se basan
en los mismos principios; los rellenos sanitarios constan de celdas en las cuales se
depositan los desechos; éstas deben estar correctamente impermeabilizadas para
prevenir la migración no controlada de lixiviado y de biogás fuera del relleno, la
impermeabilización por lo general se realiza con una capa de arcilla de baja
permeabilidad y una geomembrana. Adicionalmente a la impermeabilización de la celda,
es fundamental que exista un sistema de drenaje, colección y extracción de lixiviados y de
biogás. De la misma forma debe existir una cobertura diaria que por lo general consiste de
una capa de suelo que se ubica sobre el material depositado en el día, para evitar que
materiales poco densos se volatilicen y que se potencie la presencia de ratas, moscas,
perros y cualquier clase de vector que pueda ser perjudicial para la salud. Finalmente se
debe incluir una cobertura f inal sobre todo el relleno sanitario la cual consta de varias
capas de material de suelo y geomembranas; la principal función de esta cubierta es
minimizar la inf iltración y percolación de agua dentro de los residuos.
Como parte integral de un relleno sanitario se debe contar con un adecuado sistema de
tratamiento de lixiviados y de biogás, cuando estos no cumplen con las normas de
vertimientos permitidas.
En la Figura 1 se puede apreciar la configuración clásica de una celda de un relleno
sanitario.
Figura 1- Configuración general de una celda en un relleno sanitario
Fuente: Tchobanoglous et. al., 1993
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Existen diferentes tipos de rellenos sanitarios:
- Rellenos sanitarios de seguridad: son rellenos diseñados exclusivamente para
residuos peligrosos. Deben tener mejores sistemas de impermeabilización y de
drenaje, colección, extracción y tratamiento de lixiviados y de biogás, por el
potencial riesgo asociado a estos.
- Rellenos sanitarios municipales: son rellenos en los que se depositan los
desechos de hogares y varios desechos asociados a establecimientos comerciales
y públicos. Es importante tener en cuenta que aunque en este tipo de rellenos no
se debe disponer ningún residuo peligroso, se encuentran algunos componentes
como baterías, residuos de productos para el aseo, etc., que contienen un
porcentaje signif icativo de material peligroso, pero que no son separados en la
fuente ya que la legislación colombiana no lo exige, y la población no es conciente
del peligro potencial asociado a dichos productos.
La Fotografía 1 es una foto de una celda activa del relleno sanitario de Doña Juana que
debido a su tamaño es el relleno municipal más importante de Colombia.
Fotografía 1- Celda activa relleno sanitario Doña Juana
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1.2 DESCRIPCIÓN DE LOS RESIDUOS PRESENTES EN UN RELLENO SANITARIO MUNICIPAL
Los residuos sólidos se pueden clasif icar usando diferentes categorías; la primera de
estas puede ser basándose en la fuente en la cual se produjo el desecho (Tchobanoglous
et. al., 1993; Mc Bean et. al., 1995; Pfeffer, 1992):
- Residenciales: son los desechos orgánicos e inorgánicos que se producen en las
zonas residenciales (viviendas unifamiliares y multifamiliares). La fracción orgánica
de este se compone de desechos de comida, papel, cartón, textil, plástico, cuero,
caucho, desechos de jardín y en algunas ocasiones de madera, mientras que la
fracción inorgánica de vidrio, aluminio, materiales ferrosos, cerámicos, etc. Dentro
de los residuos residenciales se encuentran algunos desechos especiales tales
como baterías, llantas, aceites; estos pueden contener mercurio, cadmio, zinc,
níquel, entre otros metales pesados que pueden ser fuertes contaminantes de
aguas subterráneas cuando se encuentran presentes en los lixiviados.
- Comerciales: son los residuos producidos en restaurantes, tiendas y
supermercados, oficinas, hoteles, estaciones de servicio, etc. Estos incluyen
papel, cartón, plástico, vidrio, metales, en algunos casos incluyen desechos de
comida y madera. En este tipo de desechos también se encuentran presentes
algunas clases de residuos especiales y peligrosos que no son separados en la
fuente.
- Institucionales: son los residuos que se producen en los hospitales (no se incluyen
los residuos hospitalarios peligrosos tales como patogénicos, corto punzantes,
etc.), colegios, entidades gubernamentales, etc. En este tipo de establecimientos
se producen los mismos tipos de residuos encontrados en los residuos residenciales y en los residuos comerciales, sin embargo el componente orgánico
es menor.
- Servicios municipales: son los desechos que se producen de la limpieza y
mantenimiento de calles y parques. Incluyen en una mayor cantidad desechos de
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jardín, madera, cenizas, animales muertos, pedazos de carros, etc. También
pueden incluirse en este tipo los residuos generados en plantas de tratamiento de
agua.
- Construcción y demolición: son residuos generados en las construcciones de
obras nuevas, en el mantenimiento y reconstrucción de obras existentes, y en la
demolición. Los desechos principalmente se componen de acero, concreto,
madera, piedra, ladrillo, vidrio y otros materiales de construcción.
- Industrial: son los desechos que se generan en el sector industrial, su composición
depende en una gran medida del tipo de actividad a la que dedica la industria.
Adicionalmente, los residuos sólidos pueden clasif icarse como orgánicos e inorgánicos.
Los residuos orgánicos son: los desechos de comida, el papel, el cartón, el plástico, el
textil, el caucho, el cuero, los desechos de jardín y la madera. Estos a su ves pueden
clasif icarse en residuos rápidamente biodegradables (comida, papel, cartón y jardín) y
lentamente biodegradables (plástico, textil, caucho, cuero, madera). Los residuos
inorgánicos son el vidrio, el metal, los materiales cerámicos etc. Esta clasif icación es de
gran importancia al analizar la evolución que tienen los residuos en un relleno sanitario
(sección 1.3).
Los residuos sólidos municipales son los compuestos por los residuos residenciales,
comerciales, institucionales, de servicios municipales, de construcción y demolición. Los
porcentajes que cada una de estas fuentes aporta dependen en gran medida de las
actividades y patrones de consumo de los municipios.
La proporción de cada uno de los tipos de residuos y la composición total de los residuos
varía mucho de un país a otro. En la Tabla 1 se presenta la composición de los residuos
sólidos de Bogotá (Anexo 1) comparada con la composición típica de los estados Unidos, la composición promedio de países de bajos ingresos económicos, la composición
promedio para países de ingresos económicos medios y la composición promedio para
países de altos ingresos económicos. Es importante tener en cuenta que la composición
de Bogotá, es la composición que se encuentra en el relleno sanitario Doña Juana, la cual
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no tiene en cuenta la porción de desechos que son extraídos previamente gracias al
reciclaje informal.
Tabla 1- Composición de los residuos sólidos municipales como porcentaje de peso en base húmeda
Rango Típico
Comida + Jardín 11-38 27.5 41-90 21-75 16-50 68.0Papel 25-40 34.0 1-10 8-30 20-45 8.4Cartón 3-10 6.0 5-15 0.0Plástico 4-10 7.0 1-5 2-6 2-8 17.2Textil 0-4 2.0 1-5 2-10 2-6 3.9Caucho 0-2 0.5 1-5 1-4 0-2 0.0Cuero 0-2 0.5 0-2 0.0Madera 1-4 2.0 1-4 0.7
Vidrio 4-12 8.0 1-10 1-10 4-12 1.3Metales 1-5 9.5 1-5 1-5 3-13 0,8Ceniza 0-6 3.0 1-40 1-30 0-10Total 100.0 100.0* Fuente: Tchobanoglous, 1993** Fuente: Caracterización mensual Relleno Sanitario Doña Juana real izada por la Universidad de los Andes
Orgánico
Inorgánico
% DE PESO EN BASE HÚMEDAEstados Unidos* Países de
ingresos bajos*Países de ingresos
medios*Países de
ingresos al tos*Bogotá**
Adicionalmente a la composición de los residuos sólidos municipales, estos tienen unas
propiedades que los hacen un material no homogéneo característico. Las principales
propiedades son:
- Peso específ ico: definido como el peso de los desechos por unidad de volumen;
es una propiedad que varía mucho dependiendo del lugar, de la composición de
los desechos, del tiempo y las características de la disposición. Es importante
resaltar que varía dependiendo del grado de compactación y de los asentamientos
que se producen en los rellenes debidos al peso mismo de los desechos y a los
cambios biológicos y químicos que se producen dentro de este (transformación de
sólidos a liquido y gas).
En la Tabla 2 y en la Tabla 3 se presentan pesos específ icos para residuos sólidos
municipales para diferentes condiciones y etapas.
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Tabla 2- Peso específico de los residuos sólidos municipales en la fuente Peso específico Kg/m3
Residencial (no compactado) 90-180Residencial (compactado 180-360Comercial / Industrial 175-350Fuente: Mc Bean,1995
Tabla 3- Peso específico de los residuos sólidos municipales en diferentes etapas en un relleno
sanitario Peso específico Kg/m3
Camión recolector no compactador 395Camión recolector compactador 355-415Después de la compactación de RSM 445-505Después de un tiempo de compactación en un RSM 595Máxima compactación en un RSM antes de los asentamientos de largo plazo 710Fuente: Mc Bean,1995
- Contenido de humedad: Depende de las condiciones hidrológicas especialmente
de la precipitación e infiltración a la que están sometidos los desechos y la
humedad propia de los residuos en el momento de su disposición, razón por la
cual depende completamente de la composición de los desechos. En la literatura
se reportan valores de humedad entre 15%-40% (Tchobanoglous et. al., 1993; Mc
Bean et. al., 1995), 20%-40%, (Pfeffer, 1992), sin embargo se ha encontrado que el valor de la humedad para los residuos sólidos municipales de la ciudad de
Bogotá es de 57,84% (ANEXO 1). Es importante tener en cuenta que el contenido
de humedad vería dependiendo de la ubicación dentro del relleno sanitario, ya que
la infiltración aumenta el contenido de humedad empezando por la parte alta del
relleno.
- Capacidad de campo: es la cantidad de agua que puede retener los residuos en
contra de la gravedad. Al ser el objeto de estudio de este se profundizará en este
punto (ver sección 1.3.2 en adelante).
- Permeabilidad: Es una propiedad fundamental para poder entender el movimiento
de los líquidos y de los gases dentro del relleno; depende fundamentalmente de
las propiedades de la fase sólida de los desechos, es decir de la distribución y del
tamaño de los poros, tamaño y forma de las partículas y del tipo de superficies
encontradas.
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- Biodegradabilidad: Es la razón por la cual los componentes de los residuos
pueden ser degradados, depende en gran medida de la composición de los
residuos, de la proporción de residuos orgánicos y en estos de la cantidad de
desechos rápidamente biodegradables y lentamente biodegradables. Los sólidos
volátiles y el contenido de lignina pueden usarse como medida de la
biodagradabilidad. Es importante revisar con atención los resultados obtenidos
para el primer parámetro, ya que hay algunos compuestos que pueden llegar a ser
muy volátiles, pero que tienen una baja biodegradabilidad (Tchobanoglous et. al.,
1993).
1.3 PROCESOS QUE SE LLEVAN A CABO EN UN RELLENO SANITARIO MUNICIPAL
La degradación que sufren los desechos sólidos se da por una combinación de procesos
químicos, físicos y biológicos, produce como resultado sólidos, líquidos y gases. La
actividad biológica es el proceso más importante en la degradación de los desechos
sólidos y es el primero que comienza, sin embargo existe una alta interdependencia entre
estos tres procesos, por lo que en general es esencial que ocurran los procesos químicos
y físicos para que se de la degradación biológica.
Los procesos físicos consisten principalmente en el rompimiento y en la reacomodación
de las partículas como resultado de la degradación física y del movimiento del agua. Los
procesos químicos principales que se llevan a cabo para la degradación de los residuos
sólidos son la hidrólisis, la dilución, la precipitación, la absorción, la adsorción, la
desorción y el intercambio iónico; como resultado de los procesos químicos se cambian
las características de los residuos y el potencial de movilidad, por esta razón a medida
que un relleno evoluciona se vuelve un poco más homogéneo. Finalmente la degradación
biológica se da gracias a la acción de bacterias preexistentes en los residuos sólidos.
La descomposición biológica se da principalmente en tres etapas (Tchobanoglous et. al.,
1993; Mc Bean et. al., 1995; Pfeffer, 1992):
- Descomposición aeróbica: esta es la fracción de la descomposición que se da en
presencia de oxígeno, razón por la cual se produce justo cuando los residuos han
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sido depositados en el relleno, dura muy poco tiempo ya que los microorganismos
aeróbicos consumen rápidamente el oxígeno y por la configuración misma del
relleno no es posible que exista una nueva oxigenación.
Durante esta descomposición los microorganismos degradan la materia orgánica
en dióxido de carbono, agua y en materia orgánica parcialmente oxidada. Durante
este proceso la temperatura se eleva hasta los 70 o C. Gracias a la alta producción
de dióxido de carbono durante esta etapa se produce ácido carbónico lo que lleva
tener bajos niveles de pH en los lixiviados.
- Descomposición anaeróbica fase ácida: los microorganismos que dominan este
proceso de degradación son principalmente facultativos; en esta fase se producen
ácidos orgánicos, amonio, hidrógeno y dióxido de carbono. Como consecuencia de
la producción de dióxido de carbono y posterior formación de ácido carbónico y por
la formación de ácidos orgánicos, el pH baja aún más.
- Descomposición anaeróbica fase metanogénica: en esta etapa se ha acabado el
oxígeno por completo, por lo que los microorganismos anaeróbicos estrictos
metanogénicos son dominantes. Dichos microorganismos toman los subproductos
de la fase ácida y producen dióxido de carbono, metano y agua. Este es un
proceso eficiente, ya que transforma toda la materia orgánica remanente, sin
embargo puede tomar varios años. A raíz del consumo de los productos ácidos por
parte de los microorganismos el pH dentro del relleno sanitario sufre un leve
aumento (6,7-7,5).
El tiempo aproximado para que empiece la actividad metanogénica es de 6 meses,
sin embargo la degradación depende de varios factores como son la composición
de los residuos, el tamaño de las partículas, la disponibilidad de agua (humedad
de los residuos), entre otros, lo que puede llevar a que este proceso tarde en empezar años.
Es importante tener en cuenta que cuando comienza la metanogénesis no se
acaba la hidrólisis y la fermentación presentes en la acidogénesis, lo que sucede
es que los microorganismos metanogénicos crecen hasta el punto que el consumo
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de ácido es igual a su producción, lo cual genera un equilibrio dentro del proceso
microbiológico.
Para entender la evolución de los residuos sólidos dentro de un relleno sanitario es
importante tener en cuenta que las fases aeróbica, acidogénica y metanogénica, no
ocurren en momentos separados, ya que los residuos son depositados a medida que son
producidos en un misma celda, por lo que dependiendo del tamaño de la celda, se
pueden encontrar residuos en la misma celda con tiempos desde la disposición que
pueden variar de meses a años. Se espera que un relleno sanitario clausurado, después
de un tiempo tenga unas condiciones un poco homogéneas y se llegue a procesos de
metanogénesis dentro de toda la celda.
La degradación de los residuos sólidos municipales se ve afectada por una gran cantidad
de factores de los cuales depende la actividad bacterial; el primer factor es el contenido
de humedad, ya que este provee el medio acuoso necesario para que se de la
degradación y permita el transporte de nutrientes y de bacterias por el relleno; el segundo
factor es el contenido de nutrientes, las bacterias necesitan ciertos nutrientes para su
crecimiento como el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo entre otros;
en algunas ocasiones no es suficiente que exista la presencia de estos nutrientes, por lo
general para que la actividad bacterial se vea potenciada, es importante garantizar ciertas
razones entre los nutrientes; cabe resaltar que aunque existen varios químicos
(nutrientes) que llevan a incrementar la actividad bacterial, hay otros como los metales
pesados que disminuyen dicha actividad. El tercer factor que afecta la actividad bacterial
es el nivel de pH; existen pH óptimos para cada fase de la degradación en el cual los
microorganismos dominantes son más eficientes; adicionalmente este parámetro puede
llevar a que se incremente la solubilidad, decrezca la adsorción y se incremente el
intercambio iónico. El cuarto parámetro es la temperatura, ya que al igual que el pH
influencia el tipo de bacteria que va a ser dominante. Finalmente, existen dos parámetros
los cuales no se ha comprobado que influyan en la actividad bacterial, sin embargo hay seria evidencia de esto, estos son el tamaño de la partícula, ya que se cree que a menor
tamaño de partícula hay un área superficial de exposición mayor por lo que las bacterias
pueden actuar más rápido; y el peso específ ico o la compactación, debido al los poros por
medio de los cuales puede haber mayor o menor transporte de nutrientes, agua y
microorganismos (Mc Bean et. al., 1995).
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1.3.1 PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
Los gases generados dentro de un relleno sanitario se pueden clasif icar en los gases
principales, es decir los que se producen en cantidades abundantes, y en los gases traza,
los cuales se presentan en cantidades muy pequeñas, pero tienen un alto riesgo potencial
asociado por su nivel de peligrosidad.
Los gases que se producen en mayor proporción son el metano (40%-70%) y el dióxido
de carbono (30%-60%), adicionalmente se producen en cantidades signif icativas amonio,
monóxido de carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxigeno y ácido sulfhídrico (1%) (Mc Bean et.
al., 1995).
La generación de gases varía con el nivel de degradación de los residuos, es decir con el
tiempo desde el que se depositaron los residuos en el relleno. Los gases que se producen
son los subproductos de las reacciones que se llevan a cabo en cada una de las etapas
de la degradación, por lo que las fases de producción de biogás están directamente
relacionadas con dichas etapas (Tchobanoglous et. al., 1993).
Fase I: ocurre la etapa aerobia
Fase II: es la transición entre la etapa aerobia y la etapa acidogénica, cuando se está
acabando el oxígeno presente en el relleno sanitario.
Fase III: ocurre durante la etapa de acidogénesis en la cual se produce la hidrólisis de
compuestos como los lípidos, polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos, a compuestos
más fáciles de usar por los microorganismos. Posteriormente se produce la acidogénesis
como tal, es decir la transformación de los compuestos a ácidos orgánicos.
Fase IV: ocurre durante la etapa metanogénica, en la cual los microorganismos toman los
ácidos orgánicos y los transforman principalmente en metano.
Fase V: es una fase de maduración, en la que el contenido de materia orgánica ha disminuido sustancialmente, por lo que la producción de biogás decrece.
En la Figura 2 puede apreciarse las cinco etapas conceptuales de generación de biogás
en un relleno sanitario.
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Figura 2- Gases generados en un relleno sanitario
Fuente: Tchobanoglous et. al., 1993
Por otra parte los gases traza que se encuentran presentes en el biogás pueden existir
como producto de la degradación de algunos residuos que pueden contener compuestos
peligrosos, o por reacciones bióticas o abióticas que ocurren dentro del relleno sanitario. Aunque se han encontrado hasta 154 compuestos traza diferente, los más usuales son
compuestos orgánicos volátiles. A medida que los rellenos han reglamentado la
disposición de residuos peligrosos, este tipo de gases ha disminuido sustancialmente
(Tchobanoglous et. al., 1993).
1.3.2 PRODUCCIÓN DE LIXIVIADOS
El lixiviado es el líquido que se produce por la degradación de los residuos sólidos
municipales y la entrada de agua hidrológica al relleno, este pasa a través de los residuos
sólidos y es evacuado por la parte baja o por los lados del relleno.
Cuando se habla de lixiviado es importante tener en cuenta tanto su composición, como la
cantidad que puede ser producida, ya que de estos dos aspectos depende directamente
el tipo de tratamiento que se le debe dar y el potencial peligro asociado a este (Orta de
Velásquez et. al., 2003). La composición y la calidad de un lixiviado dependen
directamente del nivel de degradación del relleno y por consiguiente de la edad del
mismo. Dentro del lixiviado se pueden encontrar una gran variedad de contaminantes, los
cuales van desde cadenas cortas de ácidos orgánicos (ejercen una demanda bioquímica
de oxigeno, DBO), pasando por sólidos disueltos totales, compuestos orgánicos volátiles,
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hidrocarburos clorados, hasta metales como el cadmio, hierro, plomo, mercurio, zinc, etc.
(Pfeffer, 1992).
La calidad de un lixiviado se determina por varios factores entre los cuales se incluye la
edad del relleno sanitario, la actividad biológica, la tasa de infiltración del agua y la
composición de los residuos depositados. La descomposición biológica cambia
signif icativamente el ambiente químico del relleno por lo que muchos materiales sólidos
se solubilizan fácilmente; adicionalmente, la materia orgánica se convierte en gases que
pueden migrar o disolverse. A medida que se logra la estabilidad biológica, los sólidos
orgánicos se vuelven más estables por lo que hay menos material disponible para lixiviar
(Pfeffer, 1992). Por otra parte a mayor tasa de infiltración de agua, se presenta una
lixiviación a una razón más alta, pero con concentraciones menores, ya que los patrones
de f lujo y la velocidad afectan el proceso de biodegradación y la transferencia de masa de
contaminantes al lixiviado (Zeiss y Uguccioni, 1994-1995).
La calidad del lixiviado varía considerablemente dependiendo de la etapa de degradación
en la que se encuentren los residuos. Durante la descomposición aeróbica no se produce
lixiviado por lo general, ya que los residuos no han superado todavía la capacidad de
campo (ver secciones 1.3.2.1 y 3), sin embargo cualquier pequeña cantidad de lixiviado
que se produzca está asociada a la canalización o a macro poros (ver sección 1.3.2.1)
presentes en los residuos. La composición del lixiviado en esta etapa es principalmente
material particulado interceptado por el agua que ha percolado, sales solubles presentes
en los residuos y pequeñas cantidades de materia orgánica soluble (Mc Bean et. al.,
1995).
El lixiviado que se produce durante la fase ácida de degradación tiene unos niveles de pH
bajos (5,0 – 6,5) gracias a la alta producción de dióxido de carbono que eleva la presión
parcial y a la producción de cantidades signif icativas de ácidos orgánicos. Tiene
concentraciones de DBO, COT, DQO, nutrientes y metales pesados muy altas, por lo que este es un lixiviado bastante agresivo (Tchobanoglous et. al., 1993; Pfeffer, 1992; Mc
Bean et. al., 1995).
El lixiviado producido en la fase mentanogénica tiene un pH entre 6,5 y 8,0 por el
consumo de los ácidos orgánicos. Las concentraciones de DBO, COT, DQO y nutrientes
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disminuyen signif icativamente. Adicionalmente la concentración de metales pesados se
reduce ya que la mayor parte de los metales no son solubles a pH neutro, por lo que este
es un lixiviado mucho menos agresivo (Tchobanoglous et. al., 1993; Pfeffer, 1992; Mc
Bean et. al., 1995).
La cantidad de lixiviado producida depende de dos factores principalmente: El primero de
ellos es la cantidad de agua que hay en el relleno. Hay tres fuentes principales de agua
dentro del relleno; la humedad presente en los residuos en el momento de ser
depositados, el agua que se le adiciona al relleno (infiltración y percolación desde la
superficie del relleno por lo general por precipitación; f lujo horizontal a través de los lados
generalmente de aguas subterráneas y f lujo desde la parte baja del relleno también por
aguas subterráneas) y el agua producida por las reacciones de descomposición. Por otra
parte hay tres medios por los cuales el agua abandona el relleno; el consumo de agua
para la formación de biogás, las pérdidas de agua como vapor de agua y la producción de
lixiviado (Tchobanoglous et. al., 1993; Mc Bean et. al., 1995); f inalmente está el agua que
permanece o se almacena dentro de los residuos; la máxima cantidad de agua que puede
ser almacenada se conoce como capacidad de campo (Orta de Velásquez et. al, 2003). El
segundo factor que influye signif icativamente en la cantidad de lixiviado producido en el
tiempo son los patrones de f lujo y drenaje (Mc Bean et. al., 1995; Zeiss y Uguccioni, 1994-
1995). Para el cálculo de la cantidad de lixiviados producida se usan los modelos de
cálculo de lixiviados que se presentan en la siguiente sección.
1.3.2.1 MODELOS PARA EL CÁLCULO DE LIXIVIADOS
Los modelos de cálculo de la cantidad de lixiviado producido en un relleno sanitario se
basan principalmente en un balance de masa para los líquidos, en el cual el agua que se
acumula o retiene en el tiempo en el relleno, es igual a la sumatoria del agua que entra al
relleno menos la sumatoria del agua que sale de este, como se puede observar en la
Ecuación 1, la cual usa el principio de conservación de masa.
acciónsaleOentraIdtdS
V Re)()( ±−= ∑∑ Ecuación 1
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El balance de masa para los líquidos dentro de un relleno sanitario puede hacerse tanto
para la etapa activa del relleno, en la cual no se tiene todavía una cobertura f inal, como
para la etapa en la que está clausurado el relleno, y en los dos casos se encuentra que el
balance de masa consta principalmente de los mismos parámetros, pero estos afectan la
producción de lixiviados en proporciones diferentes. El balance de masa se basa en que
hay una cantidad de agua presente inicialmente en los residuos cuando estos son
depositados en el relleno sanitario, y a lo largo del tiempo se presentan una serie de
entradas y salidas de agua.
Los principales elementos de un balance de masa (líquidos) en un relleno sanitario son:
Fuentes de agua:
- Humedad presente en los residuos cuando estos son depositados en el relleno
sanitario, expresada por lo general como un porcentaje de peso en base húmeda.
Esto depende directamente de la composición de los residuos y de si es permitido
o no depositar lodos de tratamiento de agua en el relleno sanitario (Tchobanoglous
et. al., 1993; Pfeffer, 1992; Mc Bean et. al., 1995; Bengtsson et. al., 1994).
- Humedad presente en el suelo de cobertura, la cual depende del tipo de suelo
usado y de su fuente. La máxima humedad que puede contener el suelo es su
humedad cuando está en la capacidad de campo (Tchobanoglous et al., 1993; Mc
Bean et. al., 1995; Bengtsson et. al., 1994).
- Agua que entra al relleno bien sea por la superficie, por los lados o por la parte
baja (percolación de agua de precipitación e infiltración de aguas subterráneas).
Desde el punto de vista del ciclo hidrológico cuando la precipitación toca el suelo
esta puede convertirse en agua de escorrentía, se puede evaporar directamente a
la atmósfera, puede transpirar cuando hay vegetación (esto solo se presenta en rellenos sanitarios clausurados los cuales cuentan con una cobertura vegetal), o
puede infiltrarse al suelo de cobertura cuando existe en el relleno o directamente a
los residuos cuando no se cuenta con una cobertura, en cualquiera de los dos
casos esta agua que se infiltra puede llegar a percolar los residuos sólidos a causa
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de la acción de la gravedad (Tchobanoglous et. al., 1993; Mc Bean et. al., 1995;
Bengtsson et. al., 1994).
Liberación de agua:
- Agua que sale como lixiviado
- Agua consumida en la formación de biogás; como se indicó en la sección 1.3
cuando se produce la descomposición anaerobia se consume agua como se
puede observar en la siguiente fórmula (Tchobanoglous et. al., 1993; Bengtsson
et. al., 1994):
3242 hNHgCOfCHOeHNOHC dcba ++→+ Ecuación 2
- Agua perdida como vapor de agua, ya que el biogás por lo general se encuentra
saturado en vapor de agua (Tchobanoglous et. al., 1993; Bengtsson et. al., 1994).
Almacenamiento de agua:
- Agua que permanece almacenada dentro de los residuos en contra de la fuerza de la gravedad; el agua que potencialmente puede ser retenida por los residuos
sólidos en contra de la acción de la gravedad se conoce como capacidad de
campo, la cual depende de varios factores. (ver sección 3) (Tchobanoglous et. al.,
1993; Pfeffer, 1992; Mc Bean et. al., 1995).
Es importante tener en cuenta que se puede producir lixiviado antes de que se alcance la
capacidad de campo en los desechos ya que el agua migra por pequeños canales
formados por los macro poros presentes en los residuos (Mc Bean et. al., 1995; Zeiss y
Uguccioni, 1994-1995).
Aunque la mayoría de modelos para la determinación de la cantidad de lixiviados
producido se basan en los principios del balance de masa para los líquidos y en la
conservación de la materia, se reconocen dos metodologías principalmente. La primera se
basa en un balance de masa estático, es decir se hace para la masa del relleno sin tener
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en cuenta los patrones de f lujo, por lo que no se puede calcular el tiempo. La segunda es
el modelo HELP (Hydrologic Evaluation of Landfill Performance), el cual también se basa
en el balance hídrico pero tiene en cuenta los patrones de f lujo en la cubierta y dentro de
los residuos. Se presenta una breve descripción de los dos modelos y de las variables de
entrada a estos.
M étodo del balance de agua: El método del balance de agua ha sido usado por varias agencias y se presenta con
algunas variaciones en los diferentes textos, sin embargo el principio es el descrito
anteriormente.
El agua que entra de arriba (Aperc) en la capa superior o de cobertura del relleno
corresponde a la precipitación que ha percolado a través del material; y para las capas
siguientes es el agua que ha percolado a través del suelo o del residuo que se encuentra
en la capa superior (Aa). Uno de los aspectos más complicados de calcular es el
porcentaje de la precipitación que realmente llega a infiltrarse; para esto existen diversas
metodologías que pueden ser usadas.
Otra entrada de agua importante al relleno es el agua que se encuentra dentro de los
residuos (Ars), la cual es el agua inherente a los residuos y el agua que estos han
absorbido de la atmósfera. Este es un aspecto que depende exclusivamente de la
composición de los residuos y del método de almacenamiento usado antes de
depositarlos en el relleno; como se ha mencionado antes este se calcula como un
porcentaje de peso en base húmeda. También se debe tener en cuenta la humedad
asociada al material de cobertura (Amc).
La principal salida de agua que se tiene es la que es evacuada desde la capa más baja
del relleno como lixiviado; es importante tener en cuenta que para todas las otras capas el agua que sale de la capa es el agua que entra como percolación en la capa siguiente (Al).
Existen otros consumos o pérdidas de agua que se tienen en cuenta o no según el nivel
de precisión que se quiere tener, ya que se encuentran en proporciones inferiores; esta es
el agua que se consume en la formación de biogás (Afb) y la que se pierde como vapor de
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agua (Ava). Para calcular la primera se hace una relación estequiométrica en la cual se
determina las moles de agua que se necesitan para transformar determinada materia
orgánica en biogás, y teniendo en cuenta la producción total de biogás, estas moles
pueden transformarse en volumen de agua. Para el cálculo de las segundas se asume
que el gas está completamente saturado, de esta forma usando la ley de estado para
gases se calcula cuanta agua es evacuada por volumen de biogás producido.
Por otra parte hay una porción de agua que se pierde gracias al efecto de la evaporación
(Ae). Esta depende en gran medida de la temperatura a la cual se encuentre el relleno, al
material de cobertura usado y especialmente a la humedad del aire. Se debe tener en
cuenta que las perdidas por evaporación dentro de un relleno sanitario, deben ser
diferentes que las que se presentan en un suelo normal, ya que la evaporación potencial
es más alta si el calor se transmite del interior del relleno a la superficie del terreno, y es
menor si no hay o si es muy delgado el material de cobertura. Por estas razones debido a
las altas temperaturas durante la fase aerobia, la evaporación se ve potenciada, aunque
después en las fases anaerobias la temperatura baja a aproximadamente 20 grados
centígrados, la temperatura es de todos modos superior a la que se presenta en el suelo
lo que hace que la evaporación siga siendo importante (Bengtsson et. al., 1994).
Adicionalmente a las entradas y salidas de agua, se debe calcular la capacidad de campo,
que es el agua que el material de cobertura y los desechos pueden retener en contra de la
gravedad. La cantidad potencial de lixiviado es la cantidad de humedad que exceda la
capacidad de campo. Hay diversas teorías a cerca de la capacidad de campo que serán
explicadas en detalle en la sección dedicada a este tema (sección 3).
El balance de agua se da de la siguiente forma:
AlAeAvaAfbAaAmcArsApercS −−−−+++=∆ Ecuación 3
Se suman todas las entrada de agua y se restan las salidas, de esta manera se encuentra
el agua que potencialmente podría estar almacenada en el relleno; esta cantidad se
compara con la capacidad de campo, en el momento que esta cantidad sea excedida se
dará producción de lixiviados (Tchobanoglous et. al., 1993; Bengtsson et. al., 1994).
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M odelo HELP
Según Mc Bean et. al. (1995) el modelo HELP es un modelo alternativo que se basa en
los mismos principios hidrológicos que el método del balance de agua, sin embargo utiliza
un mayor nivel de detalle en sus cálculos, ya que examina los f lujos verticales del agua a
través del relleno sanitario. El modelo realiza cálculos diarios para una columna
unidimensional de relleno. La escorrentía, la evapotranspiración, la percolación vertical y
el drenaje lateral se calculan en incrementos de tiempo diarios.
El modelo representa un relleno sanitario mediante el uso de tres tipos de capas,
conocidas como las capas de percolación vertical, las capas de drenaje lateral y las capas
de barrera de suelo. En las primeras capas la percolación se modela como si fuera
independiente de la profundidad del agua, se presupone que no hay una capa de suelo
saturado encima y que no hay drenaje lateral. En el segundo tipo de capas se considera
un medio más permeable en el cual se calcula la percolación vertical de la misma manera
que para la capa de percolación vertical permitiendo el drenaje lateral, el cual se calcula
basándose en la cantidad de lixiviado que se forma. El tercer tipo de capa, la barrera de
suelo se modela como una capa de muy baja conductividad, con el f in de restringir el f lujo
vertical; solo se permite percolación vertical en esta capa y el f lujo se modela como
función de la profundidad del agua saturada sobre esta capa.
Como es un modelo que realiza los cálculos en base diaria, necesita bastantes datos de
entrada tales como:
Información climática:
- Precipitación diaria: la cual se puede ingresar de tres maneras diferentes, es decir
usando una precipitación predeterminada por el modelo, que usa datos
metereológicos históricos de 5 años; entrando datos reales de precipitación o
usando un generador de lluvias. - Radiación solar media mensual, dato generado por el modelo.
- Temperatura media mensual, dato generado por el modelo.
Información del suelo:
- Conductividad hidráulica saturada.
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- Porosidad del suelo.
- Coeficiente de evaporación.
- Capacidad de campo.
- Punto de marchitamiento.
- Tasa mínima de infiltración.
- Coeficiente de escorrentía.
- Humedad inicial.
Información de la vegetación que se pondrá sobre el relleno:
- Tipo de planta.
- Índice de área de la hoja.
- Profundidad de la zona evaporativa.
Información del diseño:
- Número de capas.
- Ancho de las capas.
- Distancia de f lujo lateral
- Capa de superficie del relleno.
- Fracción de escorrentía de los residuos.
- Fracción de lixiviados.
Es importante resaltar que aunque el modelo tiene una gran cantidad de variables de
entrada, muchas de estás tienen un valor predeterminado en el modelo, el cual será
usado en caso de que el usuario no ingrese dicho valor. Por ejemplo el programa contiene
información para todos los tipos de suelo basado en la clase de textura que esté presente.
La cantidad de agua que traspasa la capa de cubierta del relleno se determina por medio
de un procedimiento de infiltración diaria que tiene en cuenta la cantidad de humedad
inicial, la densidad de la vegetación y el potencial evaporativo y de escorrentía.
La tasa de f lujo vertical en el suelo es función del contenido de humedad del suelo; si el
suelo se encuentra saturado, la tasa de f lujo es igual a la conductividad hidráulica
saturada de acuerdo a la ley de Arcy; si el suelo no se encuentra saturado, la
conductividad hidráulica insaturada depende del promedio de humedad dentro de la capa
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28
de suelo. Cuando el contenido de humedad se reduce a la capacidad de campo, el f lujo
es cero.
La humedad del suelo se transporta de una capa a otra por un procedimiento de
almacenamiento calculado cada día, que va desde la capa de arriba hacia la capa de
abajo, asumiendo drenaje libre en la parte inferior de cada capa. Como se asume drenaje
libre para cada capa, el gradiente hidráulico para cada capa con excepción de la capa de
barrera es igual a la unidad, por lo que el f lujo es igual a la conductividad hidráulica
insaturada.
El drenaje lateral se hace teniendo en cuenta la ecuación de Boussinesq. El modelo no
incluye rutas especiales de migración.
Los principales inconvenientes que se encuentran en el modelo son:
- El modelo no modela la edad del relleno.
- El modelo no desarrolla un balance hídrico a lo largo de la evolución del relleno.
- El modelo no modela calidad del lixiviado.
Dentro de estos dos modelo se encuentran varias incongruencias, ya que según la
experiencia muchas veces se produce lixiviado antes o después de lo que se predijo con
el modelo; una de las principales causas de esto es que los desechos sólidos al no ser un
material homogéneo y al contar con macro-poros, pueden almacenar agua por un periodo
largo o corto dentro de los mismos residuos, es decir dentro de la madera, en los vacíos,
en los macro-poros, sobre capas impermeables, en recipientes o bolsas plásticas que
estén depositados en los residuos, o se puede producir drenaje por canalización
(Bengtsson et. al., 1994; Zeiss y Wade, 1992-1993).
La canalización es un f lujo vertical del líquido a través de canales con área de sección transversal menores que las secciones de la capa superior donde ocurre la inf iltración. El
f lujo a través de canales en las capas de residuos en el relleno reduce signif icativamente
el tiempo en el que debe ocurrir la primera lixiviación y el tiempo de f lujo a través del
relleno; por lo que el f lujo a través de un relleno sanitario debería describirse en términos
de la ecuación de Arcy y de la canalización, en la que se tiene en cuenta el tamaño de las
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29
partículas y su composición (Zeiss y Wade, 1992-1993). Es fundamental tener en cuenta
que a bajas tasas de infiltración hay menor probabilidad de encontrar el fenómeno de la
canalización, ya que hay mayor tiempo para que se genere una mayor absorción en las
partículas de desecho y la acción de la capilaridad en los poros pequeños redistribuya la
humedad de forma tal que el régimen de f lujo se de dentro de toda la matriz; por esta
razón la canalización se presenta por lo general solo en las etapas iniciales del relleno,
pues los incrementos en humedad forman un frente de humedad que se mueve de
acuerdo a la ecuación de Arcy. Como resultado se tiene un f lujo a través de canales y de
poros. (Zeiss y Uguccioni, 1994-1995)
Otra razón de peso es que el modelo HELP usa un valor estándar de capacidad de campo
para los rellenos sanitarios, que aunque puede ser modif icado por el usuario, muchas de
las veces se trabaja con el valor que tiene por defecto de 0,292 vol/vol. Que puede ser
mayor o menor que el valor que realmente tienen los desechos sólidos (Zeiss y Wade,
1992-1993).
Por otra parte la hidráulica de la formación de lixiviado en la zona no saturada y la
variación de la acumulación de lixiviado en la zona saturada son bastante complicados
por la heterogeneidad de la matriz en el relleno sanitario. Por ejemplo en el método del
balance de agua se realiza un balance en la superficie del relleno con el f in de encontrar
la cantidad de agua que va a percolar el relleno como la resta de la escorrentía superficial,
el cambio en la humedad del suelo y la evaporación de la precipitación total. Esta cantidad
se toma como un f lujo instantáneo a través del relleno; no se considera el proceso real de
la formación de lixiviado, la acumulación y retención de este dentro de la matriz, ya que
ésta se toma como un medio homogéneo (Khanbilvardi et. al., 1995).
Por otra parte en el modelo HELP se usa la simplif icación de partir por capas para
representar el f lujo, en unas capas se presenta el f lujo vertical y en otras el f lujo
horizontal; sin embargo no se tiene en cuenta el f lujo vertical y horizontal que realmente se presenta en todas las capas. Por ejemplo en las capas de percolación vertical no se
considera el movimiento lateral del agua (Khanbilvardi et. al., 1995).
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30
1.4 PROBLEMAS ASOCIADOS A LOS RELLENOS SANITARIOS Los rellenos sanitarios se diseñaron para minimizar el impacto de la disposición f inal de
los desechos sólidos frente a la salud humana y al medio ambiente en general. Sin
embargo hay algunos aspectos que pueden constituirse en un riesgo potencial, si el
relleno no se diseña y opera de una manera adecuada. Dichos aspectos son:
- Liberación de gases a la atmósfera de una manera no controlada, lo cual puede
causar malos olores, incremento en los gases de efecto invernadero e intoxicación
de las personas que viven en los alrededores del relleno. Adicionalmente, cuando
lo gases que se liberan son gases traza estos pueden causar un efecto más
adverso aún. Es importante tener en cuenta esto muchos años después de haber
clausurado un relleno sanitario, ya que el proceso de descomposición y por
consiguiente de producción de biogás puede durar de 30 a 100 años
(Tchobanoglous et. al., 1993; Mc Bean et. al., 1995).
- Incubación de vectores que pueden producir enfermedades, entre ellos los más
comunes son moscas y ratas. Estos pueden transmitir una gran cantidad de
enfermedades tanto a los humanos como a otros animales. Los mosquitos en
contacto con los residuos sólidos pueden transmitir enfermedades tales como la
f iebre tifoidea, la gastroenteritis, el cólera, la f iebre amarilla, la hepatitis, la
encefalitis y la malaria entre otras. Por otra parte las ratas también contribuyen con
la transmisión de enfermedades especialmente de la f iebre tifoidea
(Tchobanoglous et. al., 1993; Pfeffer, 1992).
- Inf iltración de lixiviados al suelo, el cual puede contaminar el suelo o migrar a las
aguas subterráneas y a las aguas superficiales. Dado el alto grado de
contaminación de los lixiviados, por el importante contenido de compuestos
orgánicos, metales, ácidos, sales disueltas y microorganismos, el lixiviado es un f luido bastante agresivo para el medio ambiente, con un poder de contaminación
bastante superior a muchas de las aguas residuales producto de procesos
industriales (Orta de Velásquez et. al., 2003) (ver calidad del lixiviado sección
1.3.2). Esto puede ser muy grave si el acuífero contaminado es destinado para el
consumo humano, para agua de riego o para consumo animal (Khanbilvardi et. al.,
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1995). Los acuíferos contaminados con lixiviado no pueden ser explotados por un
tiempo largo, porque su rehabilitación puede tomar varios años (Orta de Velásquez
et. al., 2003).
La DBO presente en el lixiviado sirve como sustrato para las bacterias presentes
en el suelo, dichos microorganismos estabilizan la DBO siempre y cuando la
concentración de material tóxico sea baja. Gracias a la falta de oxígeno, se
produce una degradación anaerobia que da como resultado una alta producción
de dióxido de carbono que disuelto en el agua mantiene un pH bajo causando que
esta agua disuelva los minerales a medida que pasa a través del suelo. Como
consecuencia de todo esto el material biodegradable no viaja muy lejos después
de dejar el relleno sanitario, ya que puede ser estabilizado por lo microorganismos
presentes en el suelo (Pfeffer, 1992).
Dado el riesgo potencial de contaminar las aguas subterráneas y por consiguiente
las aguas superficiales, la inf iltración de lixiviado puede considerarse como el
principal problema asociado a los rellenos sanitarios; este problema puede
resolverse haciendo un correcto diseño, construcción y operación de un sistema
de impermeabilización y de colección y tratamiento de lixiviados (Bengtsson et. al.,
1994).
Por las razones expuestas en los numerales anteriores el manejo incorrecto de un relleno
sanitario puede afectar de una forma muy negativa la salud humana; por lo que el control
de los subproductos contaminantes de un relleno es de suma importancia, y todas las
técnicas y teorías que puedan ser desarrolladas para que el cálculo de estos sea más
precisos son fundamentales (Orta de Velásquez et. al., 2003).
2. PROBLEMÁTICA CIENTÍFICA Como se observó en el capitulo anterior uno de los impactos más importantes que tiene
un relleno sanitario es sin lugar a duda la contaminación potencial de los lixiviados que se
producen como resultado de la degradación de los desechos sólidos y de la interacción de
estos con las condiciones hidro-climáticas. La principal manera de minimizar los efectos
de dicho impacto es poder desarrollar adecuados sistemas de extracción y de tratamiento
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32
de lixiviados (Tchobanoglous et. al., 1993; Mc Bean et. al, 1995; Orta de Velásquez et. al.,
2003; Khanbilvardiet. Al., 1995; Bengtsson et. al.; 1994; Zeiss y Wade 1992-1993; Zeiss y
Uguccioni, 1994-1995). Un paso fundamental en el diseño de estos sistemas es poder
cuantif icar la cantidad de lixiviados generados por los desechos sólidos.
La capacidad de campo juega un papel fundamental en la cuantif icación de dichos
lixiviados. Como se puede observar en la sección 1.3.2 la manera como se ha venido
cuantif icando la cantidad de lixiviados es por medio de un balance hídrico sobre el relleno
sanitario. Este básicamente consiste en que el agua que sale del relleno (lixiviados) es
igual al agua que entra al relleno (por percolación, por humedad de los desechos sólidos),
más o menos el agua consumida o generada por las reacciones que se llevan a cabo
dentro del relleno, menos el agua que se queda almacenada en el relleno. El agua que
potencialmente puede almacenar el relleno es la capacidad de campo. En el momento
que la capacidad de campo sea excedida, se presentará la generación de lixiviados.
Hasta el momento los diseños se realizan con una fórmula para capacidad de campo que
no involucra todas las variables que pueden estar asociadas. En la mayoría de los casos
se usa una fórmula que solo involucra la sobrecarga. Existen serios indicios que el valor
que se obtiene con las fórmulas establecidas o que se maneja en el modelo HELP no
representa las condiciones reales de un relleno sanitario, ya que presumen un medio
homogéneo, que no es el caso para los residuos sólidos (Orta de Velásquez et. al., 2003;
Khanbilvardi et. al., 1995; Bengtsson et. al.; 1994; Zeiss y Wade, 1992-1993; Zeiss y
Uguccioni, 1994-1995).
Por las razones expuestas se puede estar calculando la capacidad de campo de una
manera errónea, y de esta forma se puede estar sobreestimando o subestimando la
cantidad de lixiviados que se van a producir; de la misma manera se puede estar
prediciendo de una manera no precisa el tiempo en el que el relleno va a comenzar a
lixiviar.
Se cree que la capacidad de campo puede depender además de la sobrecarga que tienen
los residuos, dato que ya ha sido corroborado en varias investigaciones (Orta de
Velásquez et. al., 2003; Zeiss y Wade 1992-1993; Tchobanoglous et. al., 1993), de otras
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33
variables asociadas a la composición y a la degradación que pueden tener las partículas.
Estas variables son:
- La composición de los desechos sólidos: Al caracterizar un residuos sólido es
muy difícil obtener algún resultado preciso, ya que como se ha mencionado
ampliamente en este documento, este no es un medio homogéneo, y varía
considerablemente de una región a otra (Khanbilvardi et. al.; 1995); se encuentra
que hay una gran variación en la porosidad de los residuos sólidos, y esto está
directamente asociado a la composición de los desechos (Mc Bean et. al., 1995).
En investigaciones desarrolladas en México se obtuvieron valores de capacidad de
campo diferentes para niveles de sobrecarga iguales; existe la teoría que esto se
puede deber a que se presentaron composiciones diferentes; sin embargo esto no
está comprobado ya que esta no era una variable de estudio (Orta de Velásquez
et. al., 2003). Sin embargo en investigaciones realizadas en suelos en Brasil se ha
encontrado que la composición y especialmente el contenido de materia orgánica
están directamente correlacionados con la capacidad de campo (Macedo et. al.,
2002).
Adicionalmente en suelos se ha encontrado que la capacidad de campo varía
considerablemente dependiendo de la textura (Mc Bean et. al., 1995); es evidente
que este comportamiento debe repetirse en un relleno sanitario en el que hay un
sin número de texturas dependiendo de la composición del mismo.
- El tamaño de las partículas: Los desechos sólidos cuando son depositados en
un relleno sanitario pueden estar compuestos de partículas grandes, con tamaños
de poros grandes también, las cuales tienen partículas más pequeñas y espacios
de poro menores entre ellas. Se puede predecir que los poros interconectados
más grandes pueden transportar el agua más rápidamente (Zeiss y Uguccioni, 1994-1995). Adicionalmente en estudios realizados sobre suelos se ha encontrado
que hay una alta correlación entre el tamaño de las partículas y la capacidad de
campo, asociada principalmente a la relación de poros (Macedo et. al., 2002).
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- El nivel de biodegradación en el que están los desechos: Todas las
condiciones cambian en un relleno sanitario en el tiempo; los procesos biológicos
que se presentan afectan signif icativamente las condiciones sobre el balance
hídrico (Bengtsson et. al., 1994). Se cree que la porosidad disminuye a medida
que los desechos son degradados y que la porosidad está directamente
relacionada con la capacidad de campo y con los patrones de f lujo (Zeiss y
Uguccioni, 1994-1995). Hay indicios según investigaciones realizadas en México
que la capacidad de campo varía con la edad de los rellenos y con la conversión
de materia orgánica dentro de este, ya que en investigaciones realizadas en
diferentes momentos se encontraron valores diferentes (Orta de Velásquez et. al.,
2003). Algunos autores afirman que la capacidad de campo y la capacidad de
absorción cambian a medida que incrementa la edad de los rellenos sanitarios
(Bengtsson et. al., 1994).
- El nivel de compactación: De la misma manera que para el tamaño de partícula
y la biodegradación, la porosidad y el tamaño del poro pueden ser importantes en
el valor de la capacidad de campo; se espera que la porosidad y la alineación de
los poros decrezcan como resultado de la compactación y de los asentamientos y
como resultado de esto también decrezca la capacidad de campo (Zeiss y
Uguccioni, 1994-1995). En ensayos realizados en México se encontró que el nivel
de compactación, expresado como diferentes pesos específ icos es determinante
en la capacidad de campo, ya que a mayor compactación se obtienen valores para
la capacidad de campo mucho menores (Orta de Velásquez et. al., 2003).
Ante la importancia que tiene la capacidad de campo en la determinación de la cantidad
de lixiviados y las posibles variables que pueden intervenir en su determinación que no
están siendo tomadas en cuenta por los modelos y ecuaciones que se usan actualmente,
se encuentra la necesidad de desarrollar un proyecto en el cual se pueda dar respuesta a
los siguientes cuestionamientos:
- Es posible desarrollar un método para la determinación de la capacidad de campo
en laboratorio para residuos sólidos municipales?
- Existe alguna influencia de la composición de los residuos sólidos en el valor de la
capacidad de campo para residuos sólidos municipales?
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- Existe alguna influencia del nivel de biodegradación en el valor de la capacidad de
campo para residuos sólidos municipales?
- Existe alguna influencia del nivel de compactación en el valor de la capacidad de
campo para residuos sólidos municipales?
- Existe alguna influencia del tamaño de la partícula en el valor de la capacidad de
campo para residuos sólidos municipales?
3. CAPACIDAD DE CAMPO 3.1 QUÉ ES LA CAPACIDAD DE CAMPO?
Según investigaciones desarrolladas en la Universidad de los Andes como tesis de
maestría en el área de geotecnia se ha llegado a la conclusión que la migración de
lixiviado a en un relleno sanitario se puede asimilar al problema del f lujo de la humedad en
suelos parcialmente saturados, ya que intervienen variables como la permeabilidad del
agua y la curva de retención de agua del material (curva de succión) (Brunal, 2001);
Adicionalmente en los desechos sólidos se encuentran presentes las tres fases líquido,
sólido y gaseoso. Por estas razones se considera pertinente explicar en primer lugar en
que consiste el fenómeno de la capacidad de campo según la teoría de los suelos
parcialmente saturados; y posteriormente como se define esta desde el punto de vista de
los residuos sólidos municipales depositados en un relleno sanitario. 3.1.1 CAPACIDAD DE CAMPO EN SUELOS
Con el f in de entender el concepto de capacidad de campo es necesario entender porque
se presenta la retención de humedad en una matriz de un suelo parcialmente saturado y
para esto se necesita desarrollar otros conceptos.
Según Fredlund y Rahardjo (1993) y Smith (2000) el potencial total del agua en el suelo
se refiere al potencial de energía del agua en el suelo con respecto a un estado de
referencia. Dicha energía gobierna en gran parte el movimiento del agua en el suelo.
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36
El potencial mátrico hace referencia a la tenacidad con la que es retenida el agua en la
matriz de suelo. Las diferencias entre el potencial mátrico de diferentes partes de suelo
son las que dirigen el f lujo de agua en suelos parcialmente saturados.
El potencial total del agua en el suelo se puede dividir en el potencial de presión, el
potencial osmótico y el potencial gravitacional; el potencial de presión y el gravitacional
forman a su vez el potencial hidráulico que es el encargado de gobernar el f lujo del agua.
El potencial mátrico es un componente fundamental del potencial de presión. Este se
define como el valor del potencial de presión cuando no existe diferencia entre la presión
del gas en el agua en un estado de referencia y el gas en el suelo. La definición de
potencial de presión incluye la presión hidrostática positiva que existe debajo de la tabla
de agua, la diferencia de potenciales experimentados por un suelo que está a una presión
de gas diferente a la que tiene el agua en su estado de referencia, y la presión negativa
que siente el agua del suelo (succión), como resultado de su afinidad por la matriz de
suelo. Este último aspecto es lo que la mayoría de los autores consideran el potencial
mátrico. El potencial mátrico tiene valores de 0 o negativos, es decir a medida que el agua
se encuentra más adherida al suelo el valor es más negativo. La succión se refiere a la
misma propiedad pero toma el signo contrario.
Es importante entender los factores que influyen en la liberación de agua del suelo, ya
que esta se presenta por la relación entre el contenido de humedad y el potencial mátrico
o de succión. Esta relación es una de las medidas más importantes que se pueden hacer
para caracterizar las propiedades físicas del suelo, en cuanto a la habilidad del suelo para
almacenar agua. Los factores que influyen en la liberación de agua del suelo son:
- La energía del agua del suelo:
El agua del suelo que esté en equilibrio con agua libre, tiene un potencial mátrico de 0. El
agua es removida del suelo por evaporación o por percolación; a medida que un suelo se va secando, el agua queda en los poros por el efecto de atracción capilar entre el agua y
las partículas de suelo. La energía requerida para remover más agua del suelo es llamada
el potencial mátrico del suelo.
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A medida que el suelo se seca, los poros grandes se desocupan rápidamente de agua;
sin embargo una cantidad mayor de energía es necesaria para remover el agua de los
poros pequeños, por lo que a medida que el suelo se seca se aumenta el potencial
mátrico. No solo se remueve el agua de los poros, sino que también se disminuye el
espesor de las películas de agua que se forman alrededor de las partículas de suelo. Por
las razones expuestas anteriormente hay una fuerte relación entre el contenido de agua
de un suelo y el potencial mátrico.
- La histéresis:
La histéresis muestra la diferencia entre una curva de potencial mátrico contra contenido
de humedad cuando la muestra está seca y se va humedeciendo a cuando la muestra
está húmeda y se va secando. Este fenómeno se presenta por irregularidad en los poros
(se puede presentar un efecto de cuello de botella) por el ángulo de contacto ya que el
ángulo de la pared del poro tiende a ser mayor cuando el menisco está avanzando, que
cuando está retrocediendo.
- Las propiedades del suelo:
La capacidad de retener agua a bajas succiones depende en gran parte del efecto de
capilaridad y por consiguiente del tamaño y distribución de los poros. De la misma manera
la estructura y el peso específ ico tienen un efecto signif icativo, ya que la compactación
disminuye el espacio de los poros, porque reduce el tamaño ocupado por los poros
grandes, lo que hace que se retenga agua a bajas succiones. Por lo que se puede
concluir que la succión es inversamente proporcional al tamaño de los poros.
Una de las principales aplicaciones de la teoría de la habilidad del suelo de retener agua
es la capacidad de campo.
Es aceptado por todos los autores que la capacidad de campo es la cantidad de agua que
el suelo puede retener dejándolo drenar libremente hasta que el f lujo sea casi nulo, con
pérdidas insignif icantes en evaporación, después de ser saturado. Sin embargo existen
algunas teorías encontradas acerca de cuando se alcanza esta.
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Según Smith (2000) la capacidad de campo se define como la cantidad de agua que el
suelo puede retener después de que se le permite drenar libremente a partir de la
saturación por dos días. Cuando el suelo tiene una cantidad de agua a partir de la cual
puede drenar libremente la conductividad hidráulica es cercana a la de la condición de
saturación por lo que el drenaje se hace relativamente rápido. A medida que se libera
agua empieza a decrecer el potencial mátrico y por lo tanto la conductividad hidráulica.
Cuando el potencial mátrico ha alcanzado valores de -5 KPa el drenaje se vuelve
extremadamente lento (esto ocurre normalmente a los 2 días después de que se
suspende el suministro de agua). El contenido de agua que el suelo tenga en este
momento es lo que se considera la capacidad de campo. Por esta razón la capacidad de
campo se considera el agua que puede retener el suelo después de un episodio de
precipitación o de algún tipo de irrigación. Smith (2000) reporta valores de -3 Kpa a -8 Kpa
de potencial mátrico cuando se presentan condiciones de capacidad de campo. Los
valores de capacidad de campo se pueden calcular teniendo un suelo a estos valores de
potencial mátrico y determinando su contenido de humedad.
Sin embargo otros autores como Nachabe (1998) sostienen que la capacidad de campo
debería estar relacionada con la movilidad del agua a través del suelo y no con un tiempo
determinado de drenaje; ya que el tiempo necesario para alcanzar la capacidad de campo
depende en gran medida de las propiedades del suelo, del contenido de agua inicial y de
la profundidad del agua en el suelo. Por lo general para el caso de los suelos, la
capacidad de campo se encuentra a los pocos días de infiltración, cuando el drenaje es
imperceptible y cuando la evaporación se constituye en el proceso dominante de salida de
agua del suelo. Nachabe (1998) como la mayoría de los autores relaciona la capacidad de
campo con un potencial mátrico de 1/3 bar, en donde el drenaje se vuelve
extremadamente lento; lo que relaciona la capacidad de campo con la movilidad del agua
en el suelo. El sostiene que durante la inf iltración, las fuerzas principales que afectan el
movimiento del agua en el suelo son la gravedad y la capilaridad; durante la inf iltración las
fuerzas asociadas a la capilaridad actúan en el mismo sentido que lo hace la fuerza de gravedad; cuando la infiltración para y comienza el drenaje, el potencial mátrico se
encuentra en una dirección opuesta, lo cual continúa hasta que el f lujo se vuelve
extremadamente lento. En las investigaciones que él realizó encontró que la capacidad de
campo se alcanza cuando el f lujo de drenaje es de 0,5 mm/ día, adicionalmente encontró
que hay una fuerte correlación entre el contenido de humedad cuando el f lujo es de 0,5
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mm/día con el contenido de humedad cuando el potencial mátrico es 1/3 bar. Los valores
de humedad reportados para este f lujo van desde 0,107 Vol/Vol para arenas hasta 0,398
Vol/Vol para arcillas.
Hay muchos problemas con la suposición de un valor único de capacidad de campo para
un suelo dado, ya que la distribución del agua de drenaje en el suelo varía mucho y es un
proceso continuo que se ve afectado por muchos factores tales como las condiciones de
humedad precedentes, la profundidad, la textura del suelo, el contenido de arcillas, el
contenido de material orgánico, los diferentes horizontes de permeabilidad y las tasas de
evaporación. Por lo que el potencial mátrico puede ser diferente a distintas profundidades
o en suelos con diferentes permeabilidades (Smith, 2000).
La aplicación de la mecánica de suelos es una buena aproximación al comportamiento de
las características físicas y mecánicas del los residuos sólidos, sin embargo está tiene
muchas limitaciones, ya que siempre hay que tener en cuenta el fenómeno biológico de la
biodegradación, que a su vez depende de las condiciones ambientales o climáticas y de la
fracción orgánica presente en la composición de los desechos. Los factores que influyen
en las propiedades geomecánicas de los rellenos sanitarios son: la composición de los
residuos sólidos, las propiedades físicas y mecánicas de los residuos sólidos y la
interacción entre la composición del residuo y las condiciones ambientales existentes
(Velandia, 2000), entre otras.
3.1.2 CAPACIDAD DE CAMPO EN RESIDUOS SÓLIDOS
En el caso de los residuos sólidos la capacidad de campo es la cantidad de humedad que
pueden retener los residuos sujetos a la acción de la gravedad. Después de que se
excede esta cantidad de agua en un relleno sanitario comienza la lixiviación, es
importante tener en cuenta que la capacidad de campo puede ser diferente en distintas
partes del relleno sanitario, por lo que la lixiviación puede presentarse cuando en algunas partes del relleno todavía no se ha llegado a la capacidad de campo (Bengtsson et. al.,
1994; Mc Bean et, al., 1995).
Debido al efecto de la capacidad de campo, toda el agua que entra al relleno no sale
instantáneamente como se puede observar en la Figura 3:
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Figura 3- Diferencia entre el agua agregada y el agua que realmente lixivia
Fuente: Mc Bean et. al. (1995)
Se ha encontrado que la capacidad de campo depende de diferentes factores, los cuales
se involucran en algunas fórmulas que se ha hallado para poderla calcular, sin embargo esto varía mucho de un autor a otro.
Tchobanoglous et. al. (1993) define la capacidad de campo como una propiedad física de
los desechos sólidos que equivale a la cantidad total de agua que puede ser retenida por
los desechos sólidos en contra de la fuerza de la gravedad. Los valores reportados por él
para la capacidad de campo de los residuos sólidos municipales compactados varían de
50 a 60 %. Según Tchobanoglous et. al. (1993) la capacidad de campo en un relleno
sanitario varía con la sobrecarga y está dada por:
Ecuación 4
En donde FC es la capacidad de campo expresada como fracción de agua en los
desechos basado en el peso seco del desecho, w es peso en libras de sobrecarga
calculado en el centroide.
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
+−=
ww
FC10000
55.06.0
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Pfeffer (1992) define la capacidad de campo de la siguiente manera: “cuando la
precipitación cae dentro de los residuos llena inmediatamente los poros en la superficie, la
acción de la gravedad y de la capilaridad mueven el agua dentro de los residuos, por esta
razón se continúan llenando los poros hasta que se alcanza la saturación, cuando la
entrada del agua cesa, el agua sigue bajando por la acción de la gravedad hasta que
alcanza la capacidad de campo, la capacidad de campo es la humedad que se retiene
cuando los desechos son sometidos a una cabeza de succión capilar de 100 cm de agua”.
Sostiene que los residuos son capaces de absorber entre 100 y 175 lb de agua por 100 lb
de residuo, lo que corresponde a un contenido de humedad entre 50 y 64%; según él la
cantidad de agua retenida por los desechos en un relleno sanitario depende de la
densidad seca de los desechos. Él sostiene que la cantidad de agua de infiltración que
puede ser retenida por los desechos depende del contenido de humedad inicial que tienen
los desechos cuando son depositados en un relleno sanitario. Para los cálculos que
plantea Pfeffer (1992) de balance en un relleno sanitario, él no calcula la capacidad de
campo, sino que asume un valor estándar de 50%.
Mc Bean et. al. (1995) reporta que el rango aproximado de valores para la capacidad de
campo para desechos sólidos municipales no compactados es de 50 - 60% de humedad
en base húmeda; variaciones de este valor se dan por las características de los desechos,
por la densidad y por los vacíos que existen. Él recomienda una ecuación para el cálculo
de la capacidad de campo en la cual el parámetro en estudio depende del peso específ ico
de los desechos, dicha ecuación se presenta a continuación:
0.146,2 −= LnDFC Ecuación 5
En donde FC es la capacidad de campo y D es el peso específ ico en base húmeda en
libras/ yarda3.
Zeiss y Uguccioni (1994-1995) definen la capacidad de campo como el contenido de
humedad al cual el drenaje libre para, después de la saturación. Según experimentos
realizados en laboratorio la capacidad de campo incrementa después de que el drenaje
ha empezado, lo que sugiere que hay una acción de la capilaridad en este fenómeno.
Zeiss y Uguccioni (1994-1995) reportan valores de capacidad de campo de 0,136 Vol/Vol,
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42
este es un valor que para poderlo expresar como porcentaje de humedad en base
húmeda (como los otros valores reportados por los autores anteriores), se debe conocer
el peso específ ico de los desechos. Para un peso específ ico de 500 Kg/m3, se tiene una
capacidad de campo de 27,2% (este es un valor de capacidad de campo práctica es decir
sin tener en cuenta la humedad de los residuos). Este valor se obtiene como resultado de
una experimentación propuesta por él, la cual se explica en mayor detalle en la sección
3.2.
El modelo HELP maneja un valor por defecto de 0,292 Vol/Vol (Zeiss y Uguccioni, 1994-
1995), lo que hace que el porcentaje de humedad en base húmeda varíe dependiendo del
peso específ ico de la misma manera que el valor reportado por Zeiss y Uguccioni (1994-
1995). Por esta razón para un peso específ ico de 500 Kg/m3, se tiene una capacidad de
campo de 58,4%.
Orta de Velásquez et. al. (2003) define la capacidad de campo como la cantidad de agua
que puede ser retenida por los desechos sólidos antes de la producción de lixiviado.
Sostiene que la capacidad de campo varía con la presión o sobrecarga y que
posiblemente podría variar con la edad del relleno y con el proceso de conversión de la
materia dentro del mismo. Reporta valores para la capacidad de campo en L de agua / Kg
de desecho seco para varias configuraciones realizadas en laboratorio, dichos valores van
desde 0.55 L/Kg hasta 2,84 L/Kg que equivalen a una humedad de 35,5% hasta 74%. El
experimento realizado por Orta de Velásquez et. al. (2003) se presenta en la sección 3.2.
3.2 MÉTODOS USADOS PARA LA MEDICIÓN DE LA CAPACIDAD DE CAMPO Y RESULTADOS OBTENIDOS
No existe en el mundo un método estandarizado para la determinación de la capacidad de
campo, sin embargo hay algunos investigadores que han estado muy interesados en la
determinación de este parámetro debido a la gran importancia sobre la cuantif icación de los lixiviados, por lo que han desarrollado algunos métodos experimentales para su
determinación. Dichos métodos se presentan a continuación.
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a- Método desarrollado por investigadores del Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (Orta de Velásquez et. al, 2003):
El método desarrollado consiste en la aplicación de una sobrecarga a una muestra
representativa de desechos sólidos, con el f in de simular el efecto de las capas de
desechos en un relleno sanitario.
Para llevar a cabo el experimento se construyó un lisímetro, el cual fue llenado con una
muestra homogénea de residuos sólidos recogida de un relleno sanitario. El lisímetro
consta de un tambor de acero con una capacidad de 200 L, el cual cuenta con un sistema
de drenaje en la parte inferior que consiste en material granular, una reja separadora y un
geotextil, este medio se construye con el f in de facilitar el drenaje y para prevenir que
pequeñas porciones de los residuos pasen y obstruyan el paso del agua. En la parte
superior se ubican los desechos sólidos, compactados a la densidad deseada con un
martillo de mano. Sobre estos se ubica una tapa de acero perforada con agujeros de 2,54
cm de diámetro, cuya principal función es permitir la saturación con agua y además
permitir una distribución de carga uniforme sobre los residuos. En la parte más baja es
necesario dejar un espacio con el f in de permitir la colección del agua drenada.
Para monitorear la variación de la capacidad de campo se hicieron tres pruebas en cada
experimentación para simular tres pesos específ icos diferentes, 200 Kg/m3 (peso
específ ico que normalmente tienen los desechos en el momento de ser depositados en un
caneca antes de ser llevados por un carro de basura), 500 Kg/m3 (peso específ ico de los
desechos depositados en un carro de basura) y 750 Kg/m3 (peso específ ico de los
desechos a una determinada profundidad en un relleno sanitario). Hicieron unas pruebas
sin sobrecarga y otras con sobrecarga; las dos fueron básicamente iguales, la única
diferencia es que a la prueba con sobrecarga se le aplicaba esta con un gato hidráulico,
asumiendo que la carga tenía una distribución lineal.
Para desarrollar el experimento como tal, depositaban los residuos en el lisímetro y los
llevaban a la compactación deseada, luego ubicaban la tapa de acero y agregaban agua
hasta que la muestra estuviera saturada. Realizaban tres drenajes, uno a los 15 minutos,
otro a las tres horas y otro f inal a las 24 horas, y de esta forma se completaba el
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experimento. Paralelamente al experimento realizaban pruebas de humedad sobre una
muestra de desechos similar a la usada para el experimento.
La capacidad de campo la determinaban haciendo uso de la siguiente ecuación:
( )
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
−+⎟⎠⎞⎜
⎝⎛
=
1001**
*100
**
HVPV
dDSVPVH
Ccii
Ecuación 6
En donde Cc es la capacidad de campo expresada en Kg de agua / Kg de desecho en
base seca, Si es el volumen de agua en litros que se le agregó al lisímetro, Di es el
volumen total de agua sacado de lisímetro durante los tres drenajes, d es la densidad del
agua en Kg/L, H es el porcentaje de humedad en los sólidos divido en 100, PV es el peso
específ ico de los desechos sólidos en Kg/ L y V es el volumen en L ocupado por los
desechos.
Los resultados obtenidos se encuentran en la tabla a continuación:
Tabla 4- Resultados de capacidad de campo obtenidos en investigaciones realizadas en la UNAM
Sep-98 Nov-98 Feb-99 Sep-98 Nov-98 Feb-99200 1,05 2,84 51% 74%350 1,11 1,59 0,84 53% 61% 46%500 0,94 0,55 0,77 48% 35% 44%750* 0,55 35%
* Con una sobrecarga de 4,3 ton
Peso Específico Kg/m3
Capacidad de Campo L/Kg Capacidad de Campo %
La principal conclusión a la que se llegó es que la determinación de la capacidad de
campo tiene que estar orientada hacia los valores de peso específ ico que resultan de la
compactación de los desechos en las celdas de confinamiento de un relleno sanitario, ya
que este parámetro afecta en gran medida la percolación del f luido a través de los
residuos sólidos, encontraron que a mayor compactación de la muestra, es menor la
cantidad de agua requerida para satisfacer la capacidad de campo. Adicionalmente,
sostienen que la metodología que se desarrolle para la determinación de capacidad de
campo debe tener la posibilidad de simular las diferentes profundidades en un relleno
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sanitario. Finalmente afirman que es necesario poder estandarizar una metodología para
la determinación de capacidad de campo ya que es el único medio por el cual se pueden
comparar los resultados obtenidos en las diferentes partes del mundo.
b- Método desarrollado por investigadores de la Universidad de Alberta (Zeiss y Wade, 1992-1993; Zeiss y Uguccioni, 1994-1995):
Para la realización de su experimento construyeron un lisímetro o celda de 1.8 m de altura
y 0,57 m de diámetro, la cual constaba de dos tambores de acero de 55 galones cada
uno. En la parte baja tenía una pequeña pendiente para facilitar el drenaje de agua a
través de una válvula de descarga ubicada en la parte inferior. Se ubicaron los residuos
sólidos y una instrumentación que consistía en unos platos con sensores de f lujo entre
los tambores y a 21 cm, 67 cm y 106,5 cm; y tensiometros en las mismas partes; luego
ubicaron una capa de suelo y f inalmente un plato de 100 Kg de concreto para simular la
compactación en el relleno.
Los tensiómetros proveen una medida de la cabeza de succión en la columna de
desechos y una medida indirecta del contenido de humedad, mientras que los platos de
sensores de f lujo permiten la observación del movimiento de la humedad dentro de los
desechos, es importante resaltar en este momento que el montaje experimental que ellos
hicieron, adicionalmente de servir para determinar la capacidad de campo, servía para
determinar los patrones de f lujo dentro de la columna de desechos. La instrumentación
utilizada permitía la determinación de la relación entre el contenido de humedad y la
presión capilar con la carga de agua acumulada.
Los desechos que se usaron para llevar a cabo este experimento se obtuvieron del frente
de trabajo en un relleno sanitario, seleccionados de la manera más homogénea posible.
Para la determinación de la capacidad de campo se saturaba la muestra y se dejaba drenar completamente (hasta que no había f lujo), se determinaba la capacidad de campo
práctica como la diferencia entre el agua agregada y el agua drenada. Encontraron
valores para la capacidad de campo de 0,136 Vol/Vol, es importante tener en cuenta que
este valor no tiene en cuenta la humedad presente en los desechos sólidos.
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c- Método desarrollado por investigadores de EMBRAPA – CNPS y UFRRJ en Brazil (Macedo et. al., 2002):
Se realizó una medida clásica in situ de capacidad de campo para suelos. Delimitaron un
área de 1 m x 1 m de drenaje, esta se bordeó con laminas de hierro galvanizado, se
saturó al menos una profundidad de un 0.5 m y se cubrió con plástico para evitar la
evaporación. Se midió la humedad 3 horas después de la saturación y luego cada día
hasta que el drenaje interno era prácticamente nulo lo que corresponde a 4 días
aproximadamente. La humedad se determinó como porcentaje de peso, f inalmente la
capacidad de campo se consideró como el último contenido de humead determinado.
4. DISEÑO EXPERIMENTAL 4.1 DISEÑO EQUIPO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CAMPO
Al no encontrar una prueba estandarizada para la determinación de capacidad de campo,
se definió que como parte integral de este proyecto de grado el diseño de un equipo que
permitiese determinar la capacidad de campo de los residuos sólidos municipales en
laboratorio.
a- Diseño Equipo
En primera instancia se determinaron las características y dimensiones básicas que debía
tener dicha máquina:
El equipo para realizar las pruebas de capacidad de campo se debía realizar en acero
inoxidable con el f in de que no se viera afectado por el alto poder corrosivo de los
desechos. El espacio útil debía ser de 45 cm de diámetro y 20 cm de profundidad. Estas
dimensiones se determinaron por dos razones principalmente; en primer lugar porque es un espacio suficiente para poder introducir una muestra de desechos signif icativa, ya que
el tamaño de partícula que se encuentra en los desechos sólidos municipales es inferior a
dichas dimensiones; en segundo lugar porque es un tamaño que se puede construir
fácilmente a escala de laboratorio. Adicional a este espacio útil donde debían ser
ubicados los desechos sólidos se debía permitir un espacio donde podía o no ubicarse un
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medio de drenaje dependiendo de las necesidades del usuario. Finalmente, la máquina
debía contar con un espacio inferior con el f in de recolectar el agua drenada y permitir su
extracción. El drenaje podía realizarse con una capa de grava sobre una malla y un
geotextil sobre la grava o se podía ubicar directamente el geotextil sobre la malla, se
esperaría que con el primer montaje el drenaje fuera más rápido por la diferencia en la
conductividad hidráulica.
Por otra parte como se ha dicho por los diferentes autores que una de las variables
fundamentales para la determinación de la capacidad de campo es la sobrecarga, la
máquina debía tener la posibilidad de poner una carga sobre los residuos sólidos que
representara la altura de las capas de residuo; y esta carga debía permanecer por dos
días aproximadamente que es el tiempo que se espera de drenaje.
A continuación se presenta el diseño de la máquina. En el
ANEXO 2 se encuentran los planos de diseño de la máquina. Especificaciones de la máquina:
• Capacidad de ejercer una determinada presión sobre una muestra de desechos
sólidos durante un lapso de aproximadamente 2 días.
• Capacidad para poner una muestra de 40 litros de desechos.
• Entradas de agua para saturar la muestra en el momento en que la carga este
aplicada.
• Permitir el drenaje del agua de la muestra.
• Ejercer una presión máxima hidrostática de una cabeza de 15 metros.
• Durable, ya que será parte de los elementos de laboratorio de Ingeniería
Ambiental y Civil del CITEC.
• Económicamente viable y realizable en el país.
• Fácil de utilizar.
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Diseño:
Prensa manual con una estructura en tubo cuadrado
estructural, con tornillo de fuerza auto-bloqueante y
rosca tipo ACME. La cavidad es cilíndrica la cual es
completamente de acero inoxidable y se divide en 4
módulos: la tapa, recipiente, f iltro y acumulador.
Cada uno de estos módulos es independiente y se
pueden separar para facilitar el montaje de la
muestra. La base de la maquina es de acero, al igual
que el resto de la estructura, adicionalmente tiene
una base de cemento que sirve para elevar el nivel
del recipiente permitiendo una mayor facilidad para
el drenaje.
Figura 4-Máquina determinación capacidad de campo
Recipiente: Para lograr una capacidad de 40 litros se diseñó un recipiente
cilíndrico el cual es lo suficientemente ancho como para permitir el
manejo de muestras no homogéneas de desechos con objetos
grandes como pueden ser palos o zapatos.
Figura 5- Recipiente
El diámetro debe ser de 45 cm y la profundidad de 30 cm, lo cual arroja una capacidad
neta de 47,7 litros dejando un espacio suficiente para el ingreso de la tapa y para
variaciones en el volumen de la muestra.
La lámina debe tener un espesor de 3 mm y estar elaborada con costura de soldadura.
Adicionalmente debe tener unas agarraderas en alambre de ¼ de pulgada de acero
inoxidable soldado en el exterior el cual permite la extracción del recipiente con una
muestra ya presionada.
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Figura 6- Esfuerzos equivalentes para una
sección del recipiente Figura 7- Factores de seguridad para una
sección del recipiente
Como se observa en la simulación realizada en el programa de elementos f initos ANSYS,
para una sección del recipiente, el esfuerzo es mayor en la base donde se encuentra
restringido. Por lo anterior es claro que el recipiente soportara la presión de diseño con un
factor de seguridad muy grande (el factor de seguridad se toma como el esfuerzo de
f luencia sobre el esfuerzo aplicado, ya que interesa que no se presenten deformaciones
plásticas), lo cual en este sentido seria un sobre diseño, sin embargo el recipiente forma
un cilindro sin apoyos en los extremos por lo que puede estar sometido a fuerzas que lo
deforman, para lo cual este espesor de lamina es apenas suficiente.
Filtro: Ubicado en la parte inferior de la cavidad, también se
debe realizar en lamina de acero inoxidable de 3 mm,
en la parte cilíndrica debe haber un doble laminado
que sirva como soporte de la cavidad en el momento
del ensamble, dejando así, libre el espacio para la
colocación de un sistema de drenaje si se desea.
Figura 8-Filtro para el drenaje
En la parte exterior deben haber unas agarraderas similares a las del recipiente,
realizadas con el f in de poder ejercer fuerza en caso de ser necesario.
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50
El fondo debe ser elaborado con lámina de 10 mm de
espesor, con 90 agujeros de 5 mm de diámetro repartidos
radialmente en toda la lámina, lo cual permite el drenaje del
agua que sale de la muestra.
Figura 9- Parte inferior del filtro En la parte inferior del f iltro, se deben ubicar 6 láminas perpendiculares que sirvan de
apoyo para evitar que la lámina agujereada se deforme por la fuerza ejercida sobre la
muestra. Estas laminillas deben tener aberturas que permitan el f lujo del líquido dentro del
acumulador.
Acumulador: Se debe realizar con lámina de 3 mm de acero inoxidable, con
agarraderas similares a las del recipiente y con un tubo
soldado en la parte inferior para permitir la evacuación de los
líquidos acumulados; en este tubo se puede acondicionar una
válvula.
Figura 10- Vista superior del acumulador
Tapa: Se debe realizar en acero inoxidable con láminas de 3 mm
para el cilindro y las perpendiculares, y con láminas de 10
mm para la conexión al tornillo y el fondo de la tapa. Las
perpendiculares ofrecen rigidez y trasmiten la fuerza del
tornillo a la tapa
Figura 11- Vista superior de la tapa
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Figura 12- Deformaciones en la lámina inferior
de la tapa Figura 13- Esfuerzos equivalentes en la lámina
inferior de la tapa
Se observa que en este modelo sin agujeros el esfuerzo es muy bajo para la superficie,
con una deformación insignif icante de menos de una décima de milímetro.
Figura 14- Esfuerzos equivalentes en la lámina inferior (10 mm) de
la tapa teniendo en cuenta los agujeros
Como se observa, los agujeros no concentran los esfuerzos de manera importante, por lo
que el estado de esfuerzos permanece igual, y con la lámina de 10 mm es muy bajo, por
lo que se puede reducir a un espesor menor.
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Figura 15- Esfuerzos equivalentes en la lámina
(5 mm) inferior de la tapa Figura 16- Factores de seguridad para la
lámina (5 mm) inferior de la tapa
Con 5 mm de espesor todavía el nivel de esfuerzos es muy bajo y el factor de seguridad
mínimo es de 5,6 lo que signif ica que esta sobre diseñado.
Figura 17- Esfuerzos equivalentes en la lámina
(3 mm) inferior de la tapa Figura 18- Factores de seguridad para la
lámina (3 mm) inferior de la tapa
Con una lamina de 3 mm se obtiene un factor de seguridad de 2,8 el cual todavía es alto,
sin embargo es bueno debido a que la muestra puede tener elementos duros donde se
realizan presiones excesivas que puede averiar seriamente la tapa de tener un menor
factor de seguridad.
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Para todo el conjunto completo se tiene lo siguiente:
Figura 19- Esfuerzos equivalentes para todo el
conjunto de la tapa Figura 20- Factores de seguridad para todo el
conjunto de la tapa
Como se puede observar en la estructura completa de la tapa, la transmisión de la fuerza
es bastante homogénea y el factor de seguridad mínimo es de 2,5; adicionalmente la
forma se conserva muy bien con esta estructura evitando que se atasque por la
deformación.
Figura 21- Estructura de soporte de la máquina
Estructura: La estructura se debe realizar en tubos
estructurales cuadrados de 8 x 8 cms de
láminas de 3 mm de acero estructural, reforzado con 2 triángulos en cada esquina
para mejor soporte de la fuerza sobre la
estructura, los cuales se conforman de 4
segmentos idénticos unidos por soldadura,
cada uno formando una esquina de la
estructura y soldados en el centro a la tuerca de
fuerza que une todo el conjunto. La base
inferior debe ser una lámina de acero
estructural cuadrada de 80 x 80 cm y 10 mm de
ancho.
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En la simulación de uno de los elementos se obtuvo el siguiente resultado:
Los límites de esfuerzos para acero estructural son: esfuerzo de f luencia 250MPa y
esfuerzo ultimo 460MPa.
Con el diámetro de la tapa y una presión hidrostática de 15 metros se tiene que la presión
es de (1000kg/m3) x (15m) x (10m/s2) = 150000Pa aprox. El área de la tapa es de 0,16
m2 por lo tanto la fuerza que debe hacerse en el tornillo es de 23800 N aprox, lo que
signif ica 2400 Kgf aproximadamente, esto es distribuido entre los 4 parales de manera
equitativa por lo tanto un paral soportaría alrededor de 6000N.
Figura 22- Esfuerzos equivalentes sobre uno de
los parales sin refuerzo Figura 23- Esfuerzos equivalentes sobre uno de
los parales con refuerzo triangular
Con una carga equivalente de 2,6 toneladas en el tornillo, se observa claramente que la
estructura tubular de 8 x 8 cm y lámina de 3 mm sin refuerzo resiste con esfuerzos
inferiores al de f luencia en toda la estructura, sin embargo, el esfuerzo es muy alto en la
unión de soldadura, recordando que este es un punto crítico donde la resistencia puede
llegar a ser menor que la mitad de la resistencia nominal se deben mejorar las
especif icaciones el diseño ubicando un refuerzo (triángulos ubicados en la parte superior). Con el refuerzo la estructura presenta un nivel de esfuerzos mucho menor en el área de
las soldaduras como se observa en la Figura 23.
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Adicionalmente se observa que este material y estos tamaños son apropiados para los
requerimientos de la maquina con un factor de seguridad mínimo de 1,5
Tuerca: La tuerca se debe fabricar en acero de medio carbono 1060
tratado térmicamente para dar una mayor dureza superficial.
El diámetro exterior debe ser de 11,5 cm y tener una altura de
9 cm. La rosca interior debe ser tipo ACME con paso de 10
cm y un diámetro externo de 51 mm. Esta tuerca es el punto
donde la estructura se une, soldada con los marcos. Un largo
de 9 cm permite una mejor alineación del tornillo.
Figura 24- Tuerca
Tornillo de fuerza: Esta pieza debe tener un largo total de 45 cm de los cuales 40 cms deben ser roscados
con perfil tipo ACME y paso de 10 mm, la profundidad de corte debe ser de 5 mm y debe
ser un tornillo auto-bloqueante, lo que permite sostener la presión por tiempo indefinido; el
diámetro externo del tornillo debe ser de 50,08 mm o 2 pulgadas. En su parte superior
debe tener un agujero pasante que permita el paso de una varilla para ejercer el par
necesario para la carga. En la parte inferior debe tener un fresado en forma cuadrada
para el posicionamiento de un elemento de empuje “empujador” que se asegure con un
tornillo. La forma cuadrada del fresado permite que el tornillo que lo asegure no se afloje o
se suelte una vez ensamblado.
Se debe realizar en acero de medio carbono 1060 con tratamiento térmico para una
mayor dureza superficial, en operación debe estar debidamente engrasado para evitar
desgaste y corrosión.
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Para que el tornillo sea auto-bloqueante se debe cumplir la siguiente
relación:
mdl
f*
)cos(*π
α>
Figura 25- Tornillo de fuerza
Donde:
f es el coeficiente de fricción entre los hilos del tornillo y la tuerca
l es el paso de la rosca =10 mm
α es el ángulo de inclinación de la rosca = 14,5°
dm es el diámetro de paso del tornillo = 50 mm
Por lo anterior el coeficiente debe ser mayor que 0,06 lo que se cumple, ya que el
coeficiente metal-metal con grasa está entre 0.1 y 0.25.
El torque estimado para hacer una fuerza de 24KN esta dado por:
)))sec(**()*(()))sec(***((
*2*
απαπ
τlfd
dfldF
m
mm
−+
= Ecuación 7
Lo cual arroja con f=0.1 un torque de 98,8 Nm lo que a 60cm que es el tamaño de la barra
equivale a una fuerza de 165N aproximadamente (fuerza aproximada de 16,4 Kg), esta
carga es posible hacerla fácilmente con los brazos o con la ayuda de un mazo de caucho.
Con la barra de 80 cms la fuerza es de aproximadamente 12,5 kgf.
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Empujador: Se debe realizar en acero de bajo carbono 1020
cold rolled sin tratamiento térmico, de 10 mm de
ancho, se debe ubicar en la parte inferior del
tornillo de fuerza, ajustada por medio de un tornillo
de ¼ de pulgada. Debe tener un fresado cuadrado
de 4 x 4 cm con aristas redondeadas que encajen
en la parte inferior del tornillo de fuerza.
Figura 26- Empujador
Figura 27- Retenedor
Retenedor: Se debe fabricar en acero de bajo carbono 1020 cold
rolled sin tratamiento térmico, debe tener un ancho de
2 cm y un diámetro de 10 cm con una cavidad de 1,5
cm para alojar al empujador y un agujero pasante de
5,2 cm para el tornillo de fuerza. Adicionalmente debe
tener 6 agujeros simétricamente dispuestos para la
f ijación a la tapa con 6 tornillos con tuerca de ¼ de
pulgada.
Varilla: Esta varilla sirve para ejercer el par necesario para hacer
la presión sobre la muestra por medio del tornillo, debe ser
de acero 1020 cold rolled, tener 80 cms de largo y 2,54
cms (1 pulgada) de diámetro, en sus puntas deben estar
soldados dos pequeños cilindros de 3 cms de diámetro, los
cuales sirven para retener la varilla en el agujero del
tornillo, estos cilindros debe ser soldados una vez el tornillo
de fuerza este posicionado en la tuerca y la vara este
dentro del agujero del tornillo de fuerza.
Figura 28- Varilla
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Para la varilla la simulación es la siguiente:
Figura 29- Esfuerzos equivalentes para una
varilla de 60 cm Figura 30- Factores de seguridad para una
varilla de 60 cm
Como se observa, la barra no sufre deformaciones permanentes con el uso dentro de los
parámetros de operación, el factor de seguridad de 4,5 por lo que la barra puede ser mas
larga, lo cual reduciría la fuerza en el extremo.
Figura 31- Esfuerzos equivalentes para una
varilla de 80 cm Figura 32- Factores de seguridad para una
varilla de 80 cm
Con la varilla de 80 cm el factor de seguridad se reduce solo un poco para hacer el mismo
torque.
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Figura 33- Soporte de cemento.
Soporte en cemento: Este soporte se debe fabricar en fundición de cemento,
con unas dimenciones de 50 cm de diámetro y 20 cm de
alto, esta fundición puede ser realizada directamente
sobre la base de la maquina o en forma separada, es
muy importante que la superficie superior quede bien
nivelada, ya que es la superficie de apoyo de la cavidad.
Su utilidad radica en que eleva la cavidad y facilita el
drenaje del agua en la muestra.
b- Construcción Equipo:
Para la construcción de la máquina se conservaron todas las dimensiones especif icadas
en el diseño, sin embargo se realizó un cambio en los materiales los cuales según la
especif icación del fabricante son:
- Recipiente: para su fabricación se utilizó un tubo de acero cold roll de calibre 3/8 y
se le hizo un maquilado alrededor para lograr un buen ensamble con el f iltro.
- Filtro: la parte externa del f iltro se fabricó en tubo de acero cold roll calibre 3/8, con
un maquilado en los dos extremos para poder ensamblarlo con el recipiente y con
el acumulador. En la parte interna se utilizó lámina de acero cold roll de calibre
3/16. Se realizaron perforaciones radiales de 5 mm de diámetro.
- Acumulador: de la misma manera del f iltro se fabrico con un tubo de acero cold roll
calibre 3/8 en la parte externa y con lámina de acero cold roll en calibre 3/16 en la
sección interna.
- Tapa: se construyó con lámina de acero cold roll calibre 3/16; y se realizaron
perforaciones radiales de 5 mm de diámetro.
- Estructura: se fabricó en lámina de acero cold roll calibre 3/16.
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- Tornillo de fuerza: se utilizó un tornillo de 2 pulgadas de diámetro, dos entradas y
rosca cuadrada. Para unirlo a la estructura de la máquina se f ijo la tuerca del
tornillo por medio de soldadura.
Para la calibración de la fuerza que el tornillo transmite a los desechos se utilizó
una llave torquimétrica y una celda de carga. La prueba consistió en aplicar tres
valores de torque diferentes 7 Kg m (50 Lb Ft), 14 Kg m (100 Lb Ft) y 21 Kg m
(150 Lb Ft) y medir por medio de la celda de carga los valores de fuerza que
estaban siendo transmitidos por el tornillo; los valores de carga obtenidos son
respectivamente 520 Kg, 2200 Kg y 3360 Kg. La relación entre los valores de
torque y los valores de fuerza se encuentran en la Gráfica 1.
Calibración tornillo máquina determinación de capacidad de campo en desechos sólidos
y = 202,86x - 813,33R2 = 0,9889
0
1000
2000
3000
4000
0 5 10 15 20 25
Torque (Kg m)
Fuer
za (K
g)
Gráfica 1- Calibración del tornillo de fuerza de la máquina para la determinación de capacidad de
campo en desechos sólidos municipales
Como era de esperarse se obtuvo una relación lineal para el torque y la fuerza aplicada
que se describe por la siguiente ecuación:
F= 202,86 T – 813,33 Ecuación 8
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61
En donde F es la fuerza transmitida por el tornillo en Kg y T es el torque que debe
aplicarse a la máquina en Kg m. Por medio de la ecuación anterior se puede calcular la
fuerza que está haciendo la máquina para un torque dado.
El proceso seguido para realizar la calibración puede apreciarse en la siguiente secuencia
de fotografías:
Fotografía 2- Conexión de la celda de carga a un
computador para transformar la diferencia de potenciales generada por la celda en un valor de
fuerza
Fotografía 3- Celda de carga ubicada en la máquina para determinar capacidad de campo en residuos sólidos
municipales
Fotografía 4- Aplicación del torque deseado por medio de
una llave torquimétrica Fotografía 5- Lectura en la pantalla del valor de
carga (fuerza) para un torque determinado
En la foto a continuación se puede apreciar la máquina construida.
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62
Fotografía 6- Equipo fabricado para determinar capacidad de campo
en residuos sólidos municipales
4.2 DISEÑO REACTORES (MATRIZ EXPERIMENTAL)
Se utilizaron una serie de reactores en los que se buscaba reproducir las condiciones de
un relleno sanitario a nivel de laboratorio, razón por la cual debían sostener condiciones
anaerobias, ya que como se explicó en la sección 1.3 la fase aerobia en un relleno
sanitario es muy corta, por lo que los residuos la mayor parte del tiempo están sometidos
a condiciones anaerobias. Para lograr dichas condiciones se utilizaron unos reactores que
permitan garantizar un ambiente anaerobio gracias a su sistema de tapa. En la Fotografía
7 a continuación se presenta la tapa usada para cerrar los reactores.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
63
Fotografía 7- Tapa hermética usada para cerrar los reactores
Los reactores debían contar con un sistema de extracción de biogás, ya que como se
mencionó en la sección 1.3.1 en todas las fases de degradación, los desechos producen
biogás; y realizando su cuantif icación se puede llevar un control de la evolución de los
residuos. El sistema de biogás utilizado consta de una manguera conectada por uno de
sus extremos a los reactores en la parte superior (por diferencia de densidades el biogás
tiende a irse hacia la parte alta), se conectó correctamente, para no tener ningún tipo de
fuga; el otro extremo de la manguera se conectó a unas probetas ubicadas en un tanque
de vidrio con el orif icio hacia abajo (las probetas se llenaron con agua), de forma tal que
por desplazamiento del volumen del líquido se determinaba el volumen de biogás que se
estaba produciendo en cada uno de los reactores. En la Fotografía 8 se presenta el
sistema de extracción de biogás utilizado.
Fotografía 8- Sistema de extracción de biogás
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
64
En la parte inferior de los reactores se adecuó un sistema de extracción de lixiviados;
aunque en el momento en que se diseñaron los reactores no se sabía realmente si se iba
a producir lixiviado o no en el lapso que estuvieran activos los reactores; el volumen de
lixiviado producido era un buen parámetro para llevar un control de la evolución de los
reactores. El sistema de extracción de lixiviados desarrollado consta de una tubería corta
ubicada en la parte baja del reactor con una válvula de descarga. En la Fotografía 9 y en
la Fotografía 10 se presenta el sistema de extracción de lixiviado.
Fotografía 9- Sistema extracción de lixiviado Fotografía 10- Conjunto sistema extracción de
lixiviado
Los reactores debían tener una capacidad para 200 L con el f in de tener muestras
suficientes para poder realizar todas las mediciones, razón por la cual se utilizaron unos
contenedores de dicha capacidad con las siguientes dimensiones: diámetro= 58 cm, altura
= 92 cm y espesor =5 mm. El material de los contenedores utilizados es polietileno de alta
densidad, con el f in de no tener problemas de corrosión dentro de ellos. Dichos reactores
no son controlados térmicamente, ni pueden garantizar una mezcla completa. En la
Fotografía 11 y en la Fotografía 12 se puede apreciar el sistema de reactores completo.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
65
Fotografía 11- Reactores utilizados para simular las condiciones de un relleno
sanitario a nivel de laboratorio
Fotografía 12- Montaje completo: Sistema de extracción de biogás, sistema de extracción de lixiviados y reactores
Inicialmente se pensó en medir la capacidad de campo teniendo como objeto de estudio 5
variables; el tamaño de partícula, la composición, la compactación, la sobrecarga y el
nivel de degradación. Sin embargo por razones constructivas no fue posible construir
unos reactores que soportaran las cargas para poder hacer variación en la sobrecarga.
No se construyeron entonces reactores para la variable sobrecarga, ya que el objetivo
primordial de este proyecto era determinar cuales variables influían en la capacidad de
campo, y según lo encontrado en la literatura, ya existe certeza de que la sobrecarga es
una variable que tiene una fuerte influencia en la determinación de este parámetro. Por la
razón expuesta las variables estudiadas fueron:
Tamaño de la partícula (Reactores 1-3): Para evaluar la inf luencia o no del tamaño de
partícula se construyeron 3 reactores en los cuales se variaba el tamaño de partícula.
Para esto el primero se llenó con un tamaño de partícula entera, es decir los residuos se
depositaban en el reactor respetando el tamaño de partícula que los desechos tienen al
llegar a un relleno sanitario convencional. El segundo se construyó con un tamaño de
partícula triturado, para esto los residuos se trituraban previamente a ser depositados en
el reactor; esto se hizo por medio de una máquina trituradora para los residuos secos y a
mano para los residuos húmedos. El tercer reactor se construyó con un tamaño de
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
66
partícula picado, razón por la cual todos los residuos fueron picados a mano antes de ser
depositados en el reactor. Con el f in de estandarizar el experimento en los tres reactores
se utilizó una compactación de 300 Kg/m3 y se reprodujo la composición de Bogotá
presentada en la sección 1.2.
Composición (Reactores 4-6): Para determinar la inf luencia de la composición en la
capacidad de campo, se construyeron 3 reactores en los que se variaba la composición
de los residuos. Como se presupone que el aspecto en la composición que puede hacer
que cambie la capacidad de campo es el contenido de materia orgánica (entiéndase
desechos de comida y de jardín), se varió el contenido de materia orgánica en los tres
reactores; para esto el primer reactor se construyó con un alto contenido de materia
orgánica, el segundo con un bajo contenido de materia orgánica y el tercero con un
contenido de materia orgánica medio. En la Tabla 5 se presenta la composición de los
tres reactores en porcentaje de peso en bases húmeda. Para estandarizar el experimento
los tres reactores se construyeron con una compactación de 500 Kg/m3 y el tamaño de la
partícula que se manejó es: plástico triturado, papel picado, vidrio roto, metal aplastado,
textil tiras y materia orgánica completa.
Tabla 5- Composición de los reactores 4,5 y 6
Compuesto Reactor 4 Reactor 5 Reactor 6Cartón 3,00 9,00 5,00Madera 2,00 10,00 4,00Materia Orgánica 75,00 25,00 56,00Metales 2,00 4,00 3,00Papel 8,00 35,00 14,00Plástico 5,00 9,00 12,00Textil 2,00 3,00 3,00Vidrio 3,00 5,00 3,00
Porcentaje de peso en base húmeda
Compactación (Reactores 7-9): Para poder estimar si la compactación tenía una
influencia signif icativa en la capacidad de campo se construyeron tres reactores en los
cuales se variaba notablemente el nivel de la compactación. El primero se construyó con
una compactación de 500 Kgm3, que es la compactación aproximada que tienen los
residuos después de la primera compactación a la que son sometidos cuando se
depositan en un relleno sanitario. El segundo se construyó con una compactación de 700
Kg/m3, que es la compactación que tienen los residuos sólidos después de llevar un
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
67
tiempo depositados en un relleno sanitario. Finalmente el tercer reactor se construyó con
una compactación de 900 Kg/m3, que es la compactación que alcanzan los residuos
cuando llevan un tiempo largo de ser depositados en el relleno sanitario. Estos niveles de
compactación se obtienen de la sección 1.2. Para lograr esta compactación se determinó
el peso de residuos que debía ocupar el volumen del reactor para poder obtener la
compactación deseada, después de pesada dicha cantidad se depositaban los residuos
en los reactores por capas de 15 cm aproximadamente, las cuales eran compactadas por
golpes con pisón hasta el nivel de compactación deseada. Con el f in de estandarizar el
experimento la composición usada fue la de Bogotá (ver sección 1.2) y el tamaño de
partícula depositado fue: plástico triturado, papel picado, vidrio roto, metal aplastado, textil
tiras y materia orgánica completa.
Nivel de biodegradación: Para observar la inf luencia del nivel de biodegradación en la
capacidad de campo no se construyó ningún reactor adicional, ya que el nivel de
degradación varía con el tiempo, por lo que se debían comparar las capacidades de
campo sobre el tiempo. Sin embargo se conoce que la media de sólidos volátiles es una
buena aproximación al nivel de biodegradabilidad (Tchobanoglous et. al., 1993) por lo que
a cada muestra se le practicó esta prueba.
En la Tabla 6 se presenta la matriz experimental:
Tabla 6- Matriz experimental
Nivel Biodegradación
Determinando sólidos voláti les
No se va a realizar ningún reactor especial para medir la biodegradabilidad, sino que cada vez que se haga un experimento se va a determinar este valor
Composició n
Cambiando la composición incial,
compactación constante, tamaño constante
comida 70%, papel 8%, plástico 5%, v idrio 3%, car tón 3%, metales 2%, madera 2% ,
textil 2%, jardin 5%
comida 20%, papel 35%, plástico 9%, v idrio 5%, cartón 9%, metales 4%, madera 10%,
textil 3%, jardin 5%
comida 53%, papel 14%, plástico 12%, v idrio 3%, cartón 5%, metales 3%, madera 4%,
textil 3%, jardin 3%
CompactaciónCompactando los
desechos a tres pesos específicos diferentes
500 Kg/m3 peso específico con el que los residuos quedan
después de la primera compactación
700 Kg/m3 peso especifico que se logra despues de un tiempo en el que los desechos están
depositados en el relleno
900 Kg/m3 peso específico que logran los desechos después de
un tiempo largo en el relleno
Tercer experimento
Tamaño de particula
Composición constante, compactación constante,
variando los tamañosCompletas las párticulas Particulas picadasPrtículas trituradas
Varables a estudiar
Co mo Primer Exp erimento Segu ndo experimento
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
68
4.3 ENSAYO TIPO
Para llevar a cabo el ensayo de capacidad de campo se debía pesar la cantidad de
desechos necesarios para lograr la compactación deseada en la máquina de capacidad
de campo, con el f in de ocupar un volumen de 31,81 L (0,03181 m3) (Diámetro interno del
recipiente = 45 cm, altura deseada= 20 cm). El primer paso para realizar el pesaje era
sacar la muestra de cada reactor, para lo cual era necesario mezclar bien los residuos con
el f in de obtener una muestra signif icativa. Desde la Fotografía 13 hasta la Fotografía 18
se puede apreciar el proceso seguido en la extracción y pesaje de la muestra.
Fotografía 13- Mezcla de los residuos Fotografía 14- Extracción de los desechos del
reactor I
Fotografía 15- Extracción de los desechos del
reactor II
Fotografía 16- Extracción de los desechos del reactor III
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
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Fotografía 17- Pesaje de los desechos Fotografía 18- Lectura y ajuste del peso
Después de pesar la cantidad de residuos necesaria para realizar la prueba, los desechos
eran depositados en el la máquina para la determinación de la capacidad de campo. En la
que se llevaban a la compactación deseada (debían llegar a un altura de 20 cm) por
medio de golpes. Desde la Fotografía 19 hasta la Fotografía 21 se puede apreciar este
proceso.
Fotografía 19- Etapa inicial de llenado del equipo
de determinación de capacidad de campo
Fotografía 20- Residuos depositados en el equipo de determinación de capacidad de campo
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70
Fotografía 21- Compactación con golpes hasta alcanzar el valor deseado
Luego de alcanzar la compactación deseada, se procedía a saturar la muestra. Se
agregaba un peso de agua superior al de los desechos sólidos con el f in de lograr la
saturación. En la Fotografía 22 y la Fotografía 23 se puede apreciar este proceso.
Fotografía 22- Medida de la cantidad de agua necesaria que debe ser agregada para lograr la
saturación
Fotografía 23- Vertido del agua por la parte superior del equipo
Posterior a que la muestra se encontrara completamente saturada se procedía a aplicar la
sobrecarga, en este momento era necesario comenzar el drenaje; ya que la mayor parte
del agua salía en este proceso; y el recipiente que tiene la máquina para retener el agua
drenada es pequeño para el volumen del agua evacuada. Desde la Fotografía 24 hasta la
Fotografía 26 se puede apreciar el proceso de aplicación de sobrecarga y de drenaje
inicial.
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Fotografía 24- Aplicación de la sobrecarga por
medio del tornillo de fuerza Fotografía 25- Medida con una llave torquimétrica
para determinar el torque que está siendo aplicado a los desechos
Fotografía 26- Primer drenaje
Se continúa el drenaje hasta que el f lujo sea casi nulo. Desde la Fotografía 27 hasta la Fotografía 30 se puede apreciar este proceso.
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72
Fotografía 27- Drenaje de la muestra I Fotografía 28- Drenaje de la muestra II
Fotografía 29- Cada vez el drenaje se hace más
lento convirtiéndose en goteo Fotografía 30- Se continúa con el drenaje hasta que
el flujo es imperceptible
Cuando el f lujo era casi cero se consideraba que se había alcanzado la capacidad de
campo, por lo que se procedía a desmontar el experimento. En este momento se tomaba
una muestra compuesta de desechos de la parte baja, media y alta del recipiente para
hacer una prueba de humedad f inal. Se consideraba que la humedad que tenían los
residuos en este momento era la capacidad de campo. En la Fotografía 31 y la Fotografía
32 se puede apreciar el proceso de desmonte y toma de muestra.
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Fotografía 31- Extracción de los desechos después
de la prueba de capacidad de campo Fotografía 32- Toma de la muestra para
determinar capacidad de campo 4.4 ANÁLISIS DE LABORATORIO
Como complemento de la prueba de capacidad de campo realizada, se debían realizar
tres pruebas adicionales a nivel de laboratorio. Se realizó determinación de pH, humedad
y sólidos volátiles. Las tres pruebas se explican a continuación.
Determinación de pH de los residuos sólidos: La prueba busca determinar la condición
básica o ácida de una solución. El método que se utilizó para la determinación de pH se
basa en el procedimiento No.41 del Laboratorio de Ingeniería Ambiental CIIA de la
Universidad de los andes.
Para la determinación de pH se utilizó un equipo medidor de pH (Fotografía 33) que tiene
un electrodo de referencia, adicionalmente se requirió el uso de una balanza (Fotografía
34).
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
74
Fotografía 33- Medidor de pH Fotografía 34- Balanza
Lo primero que se debía realizar era la preparación de la muestra, lo cual consistía en
tomar una porción lo más signif icativa posible de residuos de 10 g y mezclarla con 100 ml
de agua destilada, lo cual debía realizarse por medio de un agitador.
Posteriormente se lavaba el electrodo con agua destilada para no tener interferencia de
mediciones anteriores o del medio y se sumergía en la solución de la muestra preparada.
Se encendía el medidor y se procedía a realizar la lectura del pH una vez se hubiera
estabilizado la pantalla. Se debía apagar el medidor antes de retirarlo de la solución y
lavarlo con agua destilada de nuevo.
Determinación del contenido de humedad de una muestra de residuos sólidos: Esta
prueba busca determinar el porcentaje de humedad que hay en los residuos sólidos
municipales, se basa en la pérdida de peso que tiene la muestra cuando es sometida a
condiciones de tiempo y de temperatura determinados, considerándose que la pérdida de
peso se da por el agua evaporada. El método que se utilizó se basa en el procedimiento
No 64 del Laboratorio de Ingeniería Ambiental de La Universidad de los Andes.
Los equipos requeridos para desarrollar este análisis fueron un horno (Fotografía 35) en el
cual permitía graduar la temperatura, un desecador (Fotografía 36) en el cual se dejaba
enfriar y estabilizar las muestras y una balanza (Fotografía 34).
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
75
Fotografía 35- Horno que permite
graduar la temperatura Fotografía 36- Desecador
La muestra requerida de desechos era aproximadamente 170 g en base húmeda, la cual
debía ser lo más representativa posible por lo que debía tomarse en diferentes partes del
reactor. Para la determinación de humedad era necesario hacer uso de un recipiente
metálico el cual se ubicaba en la balanza, se reportaba su peso y se taraba la balanza. Se
procedía a luego a poner la muestra de desechos en dicho recipiente y se reportaba el
nuevo peso.
Posteriormente los recipientes metálicos con los desechos debían ser ubicados en el
horno a una temperatura de 80 oC y dejarse secar por dos días aproximadamente. El
procedimiento 64 recomienda 3 días, pero es para muestras de mayor tamaño (20 Kg).
Cuando los residuos estaban completamente secos se ubicaban los recipientes metálicos en el desecador, donde se dejaban estabilizar por una hora como mínimo.
Finalmente los recipientes con los residuos eran pesados nuevamente en la balanza y se
reportaba el peso de los residuos secos + el recipiente metálico.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
76
La humedad se calculaba como:
%100*)(
WwWrWsWw
w−−
= Ecuación 9
En donde w es la humedad en base húmeda (%), Ww es el peso de los residuos húmedos
(g), Ws es el peso de los residuos secos más el peso del recipiente (g) y Wr es el peso del
recipiente (g).
El proceso seguido en la determinación de la humedad puede apreciarse desde la
Fotografía 37 hasta la Fotografía 40.
Fotografía 37- Peso de la muestra húmeda
Fotografía 38- Muestra ubicada en el horno
Fotografía 39- Desechos ubicados en el desecador
con el fin de enfriarlos y estabilizar su peso Fotografía 40- Pesaje de la muestra seca
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
77
Con base en esta prueba se determinaban también los sólidos totales (porcentaje de
sólidos que tiene la muestra) los cuales se calculaban como:
wST −= 100 Ecuación 10
Determinación de sólidos volátiles en residuos sólidos: Los equipos requeridos para
la determinación de sólidos volátiles fueron una mufla (Fotografía 41) que permitía llegar a
temperaturas superiores a los 550 oC, un desecador (Fotografía 36) y una balanza (Fotografía 34).
Fotografía 41- Mufla
La muestra que se usaba para la determinación de los sólidos volátiles eran los desechos
secos que quedaban como resultado de la determinación de humedad.
Para la determinación de sólidos volátiles se utilizó una cápsula de cerámica capaz de
soportar temperaturas superiores a los 550 oC, la cual debía ser previamente tarada. Para
esto se ubicaba la cápsula en la mufla por 20 minutos a una temperatura de 550 oC. Y
posteriormente se ponía en el desecador por una hora aproximadamente con el f in de
enfriarla.
Cuando la cápsula estaba tarada se ubicaba en la balanza y se reportaba el valor de su
peso. Posteriormente se taraba la balanza en ceros y se pesaban los desechos secos
(aproximadamente 50 g).
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
78
Se procedía a ubicar la cápsula con los desechos en la mufla y se dejaba por 20 minutos
a 550 oC, posteriormente se dejaba enfriar y se ponía en el desecador por 1 hora como
mínimo.
Finalmente se pesaba la capsula con los desechos en la balanza y se reportaba el peso
de la cápsula más los desechos. El porcentaje de los sólidos totales que eran sólidos
volátiles se calculaban con la siguiente expresión:
%100*)(
%Ws
WcWfWsSV
−−= Ecuación 11
En donde %SV son los sólidos volátiles como porcentaje de los sólidos totales, Ws es el
peso de los residuos sólidos secos (g), Wf es el peso f inal de los residuos más la cápsula
(g) y Wc es el peso de la cápsula.
Los sólidos volátiles se calculaban así:
SV= %SV * ST Ecuación 12
Desde la Fotografía 42 hasta la Fotografía 44 se presentan una serie de imágenes
alusivas a la determinación de sólidos volátiles.
Fotografía 42- Residuos sólidos ubicados en la
mufla
Fotografía 43- Desechos sólidos obtenidos después de permanecer 20 minutos en la mufla a 550 oC
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Fotografía 44- Cápsula con los desechos sólidos en el desecador
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS 5.1 EVOLUCIÓN REACTORES
Reactor 1 Montaje: Para realizar el montaje del reactor 1, fue necesario realizar el pesaje de los
residuos de acuerdo a la Tabla 8; se mezclaron completamente y f inalmente se
depositaron en el reactor; dado en bajo nivel de compactación requerido para este reactor
no fue necesario aplicar golpes a los residuos. La información concerniente al montaje del reactor 1 se encuentra en la Tabla 7 y en la Tabla 8. En la Fotografía 45 se puede
apreciar el tamaño de partícula obtenido.
Tabla 7- Información montaje Reactor 1
Fecha Montaje 30/03/2005Fecha Montaje Biogás 01/04/2005Partícula CompletaCompactación 300 Kg/m3
Composición Bogotá
Reactor 1
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
80
Tabla 8- Composición y peso Reactor 1
Peso Húmedo (Kg)Madera 0,7% 0,44Materia Orgánica 68,0% 42,43Metales 0,8% 0,50Papel 8,4% 5,21Plástico 17,2% 10,70Textil 3,9% 2,46Vidrio 1,3% 0,82Total 100% 62,56
Compuesto
Fotografía 45- Tamaño de partícula obtenido para el Reactor 1
pH y Humedad: Los resultados obtenidos de pH1 y humedad2 para el reactor 1 se
encuentran en la Tabla 9, Gráfica 2 y Gráfica 3.
Tabla 9- pH y Humedad para los residuos del Reactor 1 Semana pH Residuos Humedad
0 6,89 69,28%9 5,24 67,93%
15 5,30 65,90%22 5,16 66,24%29 5,06 64,47%
1 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con la composición de Bogotá y se determinó el valor de pH para los desechos frescos. 2 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con la composición de Bogotá y se determinó el valor de humedad para los desechos frescos.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
81
Evolución pH Reactor 1
0
1
2
3
45
6
7
8
0 9 15 22 29
Seman as
pH
Evolución Humedad Reactor 1
0%
10%
20%
30%40%
50%
60%
70%
80%
0 9 15 22 29
Semanas
Hum
edad
Gráfica 2- Evolución pH Reactor 1 Gráfica 3- Evolución Humedad Reactor 1
Se observa que el contenido de humedad fue relativamente constante a través del tiempo,
ya que no se evidencian diferencias signif icativas, sobretodo teniendo en cuenta la
dif icultad de obtener una muestra homogénea, el contenido de humedad se mantuvo en
un rango propicio para la degradación (ver sección 1.3) .
En cuanto al pH se observan valores bajos (5,0 – 5,3) para las mediciones a partir de la
novena semana (se debe tener en cuenta que no hay mediciones entre la semana 0 y la
semana 9, por lo que no se conoce exactamente en que momento se produce el cambio
de fase), lo que evidencia que los residuos se encontraban en la etapa acidogénica de la
digestión anaerobia (ver sección 1.3) a partir de dicha fecha. Se observa que el pH en la
medición de la semana 0 obtuvo un valor bastante más alto, esto es porque en el
momento de ser depositados los desechos en los reactores, estos se encuentran en una
fase de digestión aerobia por la interacción con el medio ambiente.
Producción de biogás: Se realizó una medición de volumen de biogás, sin embargo no se
hizo una caracterización del mismo, por lo que no se conoce su composición. En la
Gráfica 4 se puede observar el comportamiento de la producción puntual de biogás y en la
Gráfica 5 se observa el volumen de biogás acumulado.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
82
Producción de Biogás Reactor 1
0
500
1000
1500
2000
0 10 20 30 40
Semanas
Biog
ás (m
l)
Volúmen de Biogás Acumulado Reactor 1
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40
S emanas
Biog
ás (L
)
Gráfica 4- Producción de biogás Reactor 1 Gráfica 5- Volumen acumulado de biogás
producido en el Reactor 1
Se observa que la producción de biogás comienza a partir de la semana 14 (3 meses y
medio), se incrementa durante todo el tiempo que está activo el reactor; se observan tres
puntos en los cuales la tasa de producción de biogás disminuye alrededor de la semana
15, 22 y 29 que coinciden con las semanas de la experimentación 1, 2 y 3 en las cuales
fue necesario abrir los reactores para obtener muestras, lo que pudo llevar a que se escapase biogás y a que se oxigenara un poco el reactor, retardando los procesos
anaerobios. Se observa también que en las últimas semanas disminuyó la razón a la cual
se produce el biogás, esto pudo ser porque se estaba llegando a una estabilización, sin
embargo los resultados no son concluyentes, ya que se necesitaría ver los resultados de
las próximas semanas para poder hacer tal afirmación. Se observa además que la
acumulación de biogás crece con una tasa aproximadamente constante.
Producción de lixiviado: No se produjo lixiviado durante el tiempo del experimento.
Reactor 2
Montaje: El montaje del reactor 2 requirió de mayor cuidado que el montaje de todos los
otros reactores por el hecho de ser de partícula picada. Para su realización se efectúo el
pesaje de acuerdo a los valores presentados en la Tabla 11. Posteriormente se realizó la
triturada de todos los residuos; se usó una máquina trituradora (Fotografía 46) para
procesar los residuos “secos”, es decir los que no tienen un contenido de humedad
apreciable, y se realizó una trituración manual para los residuos con contenido alto de
humedad como se puede observar en la Fotografía 47. Después se procedió a mezclar
completamente todos los residuos triturados y a depositarlos en los reactores. La
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
83
información del montaje del reactor 2 se encuentra en la Tabla 10 y la Tabla 11. El
tamaño de partícula del reactor 2 se puede apreciar en la Fotografía 48.
Tabla 10- Información montaje Reactor 2
Fecha Montaje 01/04/2005Fecha Montaje Biogás 01/04/2005Partícula TrituradaCompactación 300 Kg/m3
Composición Bogotá
Reactor 2
Tabla 11- Composición y peso Reactor 2
Peso Húmedo (Kg)Madera 0,7% 0,44Materia Orgánica 68,0% 42,43Metales 0,8% 0,50Papel 8,4% 5,21Plástico 17,2% 10,70Textil 3,9% 2,46Vidrio 1,3% 0,82Total 100% 62,56
Compuesto
Fotografía 46- Máquina trituradora de desechos sólidos
Fotografía 47- Método usado para triturar los residuos húmedos
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
84
Fotografía 48- Tamaño de partícula obtenido para el Reactor 2
pH y Humedad: Los resultados obtenidos de pH3 y humedad4 para el reactor 2 se
encuentran en la Tabla 12, Gráfica 6 y Gráfica 7.
Tabla 12- pH y Humedad para los residuos del Reactor 2 Semana pH Residuos Humedad
0 6,89 69,28%9 4,20 74,44%
15 4,60 69,15%22 4,50 67,00%29 4,52 59,66%
Evolución pH Reactor 2
012345678
0 9 15 22 29Semanas
pH
Evolución Humedad Reactor 2
0%10%20%30%40%50%60%70%80%
0 9 15 22 29
Sem anas
Hum
edad
Gráfica 6- Evolución pH Reactor 2 Gráfica 7- Evolución Humedad Reactor 2
3 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con la composición de Bogotá y se determinó el valor de pH para los desechos frescos. 4 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con la composición de Bogotá y se determinó el valor de humedad para los desechos frescos.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
85
Se observa que el pH a partir de la semana 9 tuvo valores más bajos que los reportados
por la literatura para la fase acidogénica de digestión anaerobia (ver sección 1.3), sin
embargo se podría inferir que los desechos se encontraban en esta fase de degradación.
Al obtener valores más bajos de pH se puede pensar que se están produciendo una
mayor cantidad de ácidos y que la tasa de degradación es más alta. Gracias a los valores
menores para las primeras mediciones (semana 9) se puede inferir que la degradación
empezó antes en este reactor que el reactor 1 (al no tener mediciones entre la semana 0
y la semana 9 no se conoce en que momento se realiza la transición de fase), esto puede
estar asociado que al tener un área superficial mayor con respecto al volumen, los
microorganismos tienen una mayor facilidad para llevar a cabo la degradación.
En cuanto a los valores de humedad obtenidos se observa una fuerte tendencia a la
disminución en este parámetro, lo cual puede estar completamente relacionado con los
valores reportados para la producción de lixiviado.
Producción de biogás: En la Gráfica 8 se presenta el comportamiento que presentó el
reactor 2 en cuanto al volumen de producción de biogás y en la Gráfica 9 se encuentra el
volumen acumulado de biogás producido durante el curso de la experimentación.
Producción de Biogás Reactor 2
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 10 20 30 40
Semanas
Bio
gás
(ml)
Volúme n de Biogás Acumulado Rea ctor 2
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40
Semanas
Bio
gás
(L)
Gráfica 8- Producción de biogás Reactor 2 Gráfica 9- Volumen acumulado de biogás
producido en el Reactor 2 Se observa que la producción de biogás comenzó en la semana 8, un mes y medio antes
que para el reactor 1 (partícula completa), lo que reafirma que la degradación empezó
antes en el segundo reactor. Se observa una tasa de incremento casi constante, y se
repite el comportamiento de una baja en la tasa de aumento de producción de biogás en
las semanas que se abre el reactor para obtener muestras. Adicionalmente se observa
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
86
que la producción de biogás es mucho más alta, por lo que el volumen acumulado para
este reactor prácticamente duplicó el del reactor 1.
Producción de lixiviado: En la Gráfica 10 se presenta el volumen de lixiviado producido
por semana. De la misma manera que para el biogás no se realizó una caracterización del
lixiviado, solo se obtuvieron los valores de volumen total. En la Gráfica 11 se observan los
valores de volumen acumulado de lixiviado.
Producción de Lixiviado Reactor 2
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40
Semanas
Lixi
viad
o (m
l)
Volumen Acumulado de Lixiv iado Reactor 2
0
200
400
600
800
1000
1200
0 10 20 30 40
SemanasLi
xivi
ado
(ml)
Gráfica 10- Producción lixiviados Reactor 2 Gráfica 11- Volumen acumulado de lixiviado
producido en el Reactor 2
Se observa que la producción de lixiviado comenzó en la semana 8, y tuvo un incremento
gradual hasta la semana 12 aproximadamente, a partir de este momento tuvo una tasa de
producción relativamente constante, alrededor de los 40 ml de lixiviado a la semana. Este
resultado está directamente relacionado con la disminución gradual de la humedad. La
acumulación del lixiviado es una relación lineal, con una pendiente baja gracias a la
producción constante de este parámetro.
Reactor 3 Montaje: Para la construcción del montaje del reactor 3 se realizó el pesaje de los residuos de acuerdo a la Tabla 14; posteriormente se picaron a mano todos los
compuestos, obteniendo un tamaño de partícula como se puede observar en la Fotografía
49. Luego se mezclaron completamente todos los compuestos y se procedió a
depositarlos en el reactor. En la Tabla 13 y la Tabla 14 se encuentra la información
relacionada con el montaje de este reactor.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
87
Tabla 13- Información montaje Reactor 3
Fecha Montaje 06/04/2005Fecha Montaje Biogás 08/04/2005Partícula PicadaCompactación 300 Kg/m3
Composición Bogotá
Reactor 3
Tabla 14- Composición y peso Reactor 3
Peso Húmedo (Kg)Madera 0,7% 0,44Materia Orgánica 68,0% 42,43Metales 0,8% 0,50Papel 8,4% 5,21Plástico 17,2% 10,70Textil 3,9% 2,46Vidrio 1,3% 0,82Total 100% 62,56
Compuesto
Fotografía 49- Tamaño de partícula obtenido para el Reactor 3
pH y Humedad: Los valores obtenidos de pH5 y humedad6 se encuentran en la Tabla 15,
Gráfica 12 y Gráfica 13.
5 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con la composición de Bogotá y se determinó el valor de pH para los desechos frescos. 6 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con la composición de Bogotá y se determinó el valor de humedad para los desechos frescos.
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88
Tabla 15- pH y Humedad para los residuos del Reactor 3 Semana pH Residuos Humedad
0 6,89 69,28%8 5,82 65,42%
14 5,01 50,84%21 5,50 49,72%29 5,47 52,32%
Evolución pH Reactor 3
012345678
0 8 14 21 29
Se manas
pH
Evolución Hume dad Reactor 3
0%10%20%30%40%50%60%70%80%
0 8 14 21 29
Seman as
Hum
edad
Gráfica 12- Evolución pH Reactor 3 Gráfica 13- Evolución Humedad Reactor 3
Se obtuvieron valores bajos de pH similares a los obtenidos para el reactor 1 (partícula
picada), a partir de la semana 8 por lo que se infiere que los residuos se encontraban en
la fase acidogénica de digestión anaerobia a partir de esa fecha, de la misma manera que
para los reactores anteriores, no se registraron valores de pH para el intervalo entre la
semana 0 y la semana 8, por lo que no se pudo establecer el momento en el que se dio la
transición entre la fase de digestión aerobia y la fase anaerobia.
En cuanto a los valores obtenidos de humedad se encontraron valores mayores de
humedad para las dos primeras mediciones y valores más bajos, relativamente estables
para las últimas tres mediciones.
Producción de Biogás: El comportamiento del volumen de biogás producido de encuentra
en la Gráfica 14 y el volumen acumulado de biogás se aprecia en la Gráfica 15.
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Producción de Biogás Reactor 3
0
500
1000
1500
2000
0 5 10 15 20 25 30 35
Semanas
Biog
ás (m
l)
Volumen de Biogás Acumulado Reactor 3
0
5
1015
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30 35
S emanas
Biog
ás (L
)
Gráfica 14- Producción de biogás Reactor 3 Gráfica 15- Volumen acumulado de biogás
producido en el Reactor 3
Se observa que la producción de biogás comenzó en la semana 12 y aumentó con el
tiempo pero en una tasa de aumento menor. Se encontraron disminuciones en la
producción de biogás en las fechas en las que se debió extraer la muestra de los
reactores. El volumen acumulado de biogás creció a una rata constante
Producción de lixiviados: No se dio producción de lixiviados.
Comparación Reactores 1-3
Evolución pH Reactores con Variación de Partícula
3
4
5
6
7
0 10 20 30 40Semanas
pH
Reac tor 1Reac tor 2Reac tor 3
Evolución Humedad Re actores con Variación de Partícula
40%
50%
60%
70%
80%
0 10 20 30
Semanas
Hum
edad Reac tor 1
Reac tor 2Reac tor 3
Gráfica 16- Comparación evolución reactores con
variación de partícula para el parámetro pH Gráfica 17- Comparación evolución reactores con
variación de partícula para el parámetro humedad
Se observa que en cuanto a valores de pH los reactores que tenían tamaño de partícula
picada o completa, no presentaron mucha diferencia; sin embargo el reactor que tenía el
tamaño de partícula triturada presenta valores más bajos, lo que quiere decir que en este
la producción de ácidos fue mayor, y muy probablemente la digestión anaerobia comenzó
antes, sin embargo esto no se puede afirmar por lo que no se cuenta con mediciones
entre la semana 0 y la semana 8 o 9.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
90
Se puede concluir que el tamaño de partícula si inf luye en los procesos de digestión de
los residuos sólidos, sin embargo la diferencia no es grande para partícula entera o
picada, sin embargo si es bastante signif icativa para partícula triturada, esto se debe a la
facilidad que tienen los microorganismos de realizar la digestión cuando se presenta una
mayor relación área superficial / volumen.
Por el contrario el contenido de humedad no siguió ningún patrón perceptible, ya que fue
bastante similar (valores más altos) para el reactor que tenía tamaño de partícula
completa y para el que tenía tamaño de partícula triturada, que para el que tenía tamaño
de partícula picada, el cual obtuvo valores más bajos.
Producc ión de Biogás Reactores con Variación de Tamaño de Partícula
0500
10001500200025003000
0 10 20 30 40
Semanas
Biog
ás (m
l)
Reactor 1
Reactor 2Reactor 3
Volúmen de Biogás Acumulado Reactores con Variación de Tamaño de Partícula
0102030405060
0 10 20 30 40
Semanas
Biog
ás (L
)Reactor 1
Reactor 2Reactor 3
Gráfica 18- Comparación producción puntual de biogás para los reactores con variación de tamaño
de partícula
Gráfica 19- Comparación volumen acumulado de biogás para los reactores con variación de tamaño
de partícula En la Gráfica 18 y Gráfica 19 se aprecia claramente que hubo una producción de biogás
bastante superior para el reactor con tamaño de partícula triturado que para los otros dos
reactores de partícula completa y partícula picada, lo que reafirma la teoría que el tamaño
de partícula afecta de manera signif icativa los procesos de digestión que se llevan a cabo
en los residuos sólidos en condiciones anaerobias. Se observa claramente que el
volumen total de biogás producido en el lapso de la experimentación para el reactor 2
(partícula triturada) duplicó el volumen de biogás producido en los reactores 1 y 3
(partícula completa y partícula triturada, respectivamente), los cuales presentaron un
comportamiento bastante similar entre si; sin embargo se observan diferencias en los tres
reactores con respecto al tiempo en el que comenzó la producción de biogás: el primer
reactor en comenzar a producir biogás fue el reactor 2, seguido del reactor 3 y f inalmente
el reactor 1, lo que muestra que a menor tamaño de partícula comienza el proceso de
producción de biogás más temprano.
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Reactor 4: Montaje: Para el montaje del reactor 4 se debió conseguir una mayor cantidad de
desechos orgánicos por la naturaleza de su composición; se realizó el pesaje de los
residuos de acuerdo a la Tabla 17; luego se picaron los desechos necesarios para
obtener el tamaño de partícula así: plástico triturado, papel picado, vidrio roto, metal
aplastado, textil en tiras y materia orgánica completa; posteriormente se realizó la mezcla
de todos los desechos y f inalmente se depositaron estos en el reactor, se dieron golpes
con pisón hasta obtener la compactación deseada. En la Tabla 16 y la Tabla 17 se
encuentra la información relacionada con el montaje del reactor 4. En la Fotografía 50 se
presenta una muestra de los residuos usados para este reactor.
Tabla 16- Información montaje Reactor 4
Fecha Montaje 18/04/2005Fecha Montaje Biogás 18/04/2005Partícula VariadaCompactación 500 Kg/m3
Composición Orgánica Alta
Reactor 4
Tabla 17- Composición y peso Reactor 4
Peso Húmedo (Kg)Cartón 3,0% 3,12Madera 2,0% 2,08Materia Orgánica 75,0% 78Metales 2,0% 2,08Papel 8,0% 8,32Plástico 5,0% 5,2Textil 2,0% 2,08Vidrio 3,0% 3,12Total 100,0% 104
Compuesto
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Fotografía 50- Composición obtenida para el Reactor 4
pH y Humedad: En la Tabla 18, Gráfica 20 y Gráfica 21 se presentan los valores obtenidos para los parámetros pH7 y humedad8 en el reactor 4.
Tabla 18- pH y Humedad para los residuos del Reactor 4
Evolución pH Reactor 4
012
345
67
0 6 12 20 27
Semanas
pH
Evolución Hum edad Reac tor 4
0%10%20%30%40%50%60%70%80%
0 6 12 20 27
Se man as
Hum
edad
Gráfica 20- Evolución pH Reactor 4 Gráfica 21- Evolución Humedad Reactor 4
7 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con una composición orgánica alta y se determinó el valor de pH para los desechos frescos. 8 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con una composición orgánica alta y se determinó el valor de humedad para los desechos frescos.
Semana pH Residuos Humedad 0 6,45 68,23%6 4,89 59,59%
12 4,79 62,35%20 4,98 65,23%27 4,78 64,52%
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
93
Los valores de pH a partir de la sexta semana son bajos, similares a los obtenidos para el
reactor de partícula triturada, al igual que los reactores previamente analizados en el
lapso que duró la experimentación, los desechos se encentraban en la fase acidogénica
de digestión anaerobia, se observa que los valores permanecen relativamente constantes
en el tiempo. La medición que se realizó en la semana 0 arrojó un valor superior, ya que
los residuos en el momento de ser depositados en el reactor se encontraban en una etapa
de digestión aerobia, la cual se caracteriza por valores de pH más altos. Sin embargo el
pH en la semana 0 fue más bajo para el reactor 4 que para los reactores 1, 2 y 3, esto
pudo deberse al mayor contenido de materia orgánica.
Para el caso de la humedad se produjeron valores sin mucha variación en el tiempo, el
segundo valor reportado fue un poco inferior a los siguientes tres valores, lo que no tiene
sentido si se tiene en cuenta que no se le agregó ningún tipo de líquido a los residuos,
esto pudo deberse a un error de muestreo, gracias a la alta heterogeneidad de los
residuos.
Producción de Biogás: El comportamiento del volumen de biogás producido se puede
apreciar en la Gráfica 22 y el volumen de biogás acumulado se presenta en la Gráfica 23.
Producción de Biogás Reactor 4
0
5 00
10 00
15 00
20 00
0 5 10 15 20 2 5 30 35
Se ma na s
Bio
gás
(ml)
Volumen de Biogás Acumulado Reactor 4
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30 35
S emanas
Biog
ás (L
)
Gráfica 22- Producción de biogás Reactor 4 Gráfica 23- Volumen acumulado de biogás
producido en el Reactor 4
Se observa que la producción de biogás se presentó a partir de la novena semana que los
residuos estaban depositados en el reactor, antes de que comenzó la producción de
biogás en los reactores 1 y 3 (partícula completa y partícula picada, respectivamente), y
en un momento similar al del reactor 2. Se presentó disminuciones en la producción de
biogás para las semanas en las cuales se deben abrir los reactores.
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Producción de lixiviados: No se presentó producción de lixiviados.
Reactor 5 Montaje: Para poder realizar el montaje del reactor 5 el primer paso que se siguió fue el
pesaje de los residuos de acuerdo a la Tabla 20; posteriormente se picaron los desechos
que debían ser picados de la siguiente forma: plástico triturado, papel picado, vidrio roto,
metal aplastado, textil en tiras y materia orgánica completa; luego se mezclaron
correctamente y se depositaron en el reactor dando golpes con pisón hasta obtener la
compactación deseada. En la Tabla 19 y la Tabla 20 se presenta la información
concerniente al montaje de este reactor. En la Fotografía 51 se puede observar una
muestra de los residuos depositados en el reactor 5 de acuerdo a la composición con bajo
contenido de materia orgánica.
Tabla 19- Información montaje Reactor 5
Fecha Montaje 20/04/2005Fecha Montaje Biogás 20/04/2005Partícula VariadaCompactación 500 Kg/m3
Composición Orgánica Baja
Reactor 5
Tabla 20- Composición y peso Reactor 5 Peso Húmedo (Kg)
Cartón 9,0% 9,36Madera 10,0% 10,40Materia Orgánic 25,0% 26,00Metales 4,0% 4,16Papel 35,0% 36,40Plástico 9,0% 9,36Textil 3,0% 3,12Vidrio 5,0% 5,20Total 100,0% 104,00
Compuesto
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
95
Fotografía 51- Composición obtenida para el Reactor 5
pH y Humedad: En la se pueden observar los valores obtenidos para el pH9 y la
humedad10 de los residuos presentes en el reactor 5.
Tabla 21- pH y Humedad para los residuos del Reactor 5
Semana pH Residuos Humedad 0 7,21 48,23%6 7,33 48,19%12 6,32 44,99%20 6,47 45,10%27 6,64 48,54%
Evolución pH Reactor 5
5,86
6,26,46,66,8
77,27,47,6
0 6 12 20 27
Semanas
pH
Evoluc ión Humeda d Reac tor5
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
0 6 12 20 27
Semanas
Hum
edad
Gráfica 24- Evolución pH Reactor 5 Gráfica 25- Evolución Humedad Reactor 5
9 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con una composición orgánica baja y se determinó el valor de pH para los desechos frescos. 10 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con una composición orgánica baja y se determinó el valor de humedad para los desechos frescos.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
96
Se observa un pH bastante superior al encontrado para las muestras anteriores, por lo
que se podría inferir que el reactor 5 se encontraba aun en una etapa muy temprana de la
degradación y que esté proceso se estaba dando de una manera muy lenta, lo cual puede
atribuirse a su bajo contenido de materia orgánica.
Los valores encontrados para la humedad no variaron mucho de una medición a otra,
adicionalmente se presentaron valores bastante inferiores a los presentados por los
desechos depositados en los reactores anteriores, dichos valores son más similares a los
reportados en la literatura (ver sección 1.2), lo que refleja una composición más similar a
la composición típica en los países de origen de los autores consultados.
Producción de Biogás: No se presentó producción de biogás en el tiempo del
experimento.
Producción de Lixiviados: No se presentó producción de lixiviados.
Reactor 6 Montaje: Para a realización del montaje del reactor 6 se llevó a cabo el pesaje de los
residuos de acuerdo a la Tabla 23; posteriormente se procedió a picar los residuos que
eran necesarios de la siguiente forma: plástico triturado, papel picado, vidrio roto, metal
aplastado, textil en tiras y materia orgánica completa; después se hizo una mezcla
apropiada y f inalmente se depositaron los residuos en el reactor y se dieron los golpes
con el f in de lograr la compactación deseada. En la Tabla 22 y la Tabla 23 se presenta
información relevante sobre el montaje del reactor 6. En la Fotografía 52 se observa una
muestra del residuo depositado en este reactor.
Tabla 22- Información montaje Reactor 6
Fecha Montaje 22/04/2005Fecha Montaje Biogás 22/04/2005Partícula VariadaCompactación 500 Kg/m3
Composición Orgánica Media
Reactor 6
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
97
Tabla 23- Composición y peso Reactor 6
Peso Húmedo (Kg)Cartón 5,0% 5,2Madera 4,0% 4,16Materia Orgánica 56,0% 58,24Metales 3,0% 3,12Papel 14,0% 14,56Plástico 12,0% 12,48Textil 3,0% 3,12Vidrio 3,0% 3,12Total 100,0% 104
Compuesto
Fotografía 52- Composición obtenida para el Reactor 6
pH y Humedad: Los valores obtenidos para pH11 y humedad12 para el reactor 6 se
reportan en la Tabla 24, Gráfica 26 y Gráfica 27.
Tabla 24- pH y Humedad para los residuos del Reactor 6
Semana pH Residuos Humedad 0 6,85 63,58%6 6,405 62,84%13 6,72 63,45%20 6,52 64,32%28 5,34 63,91%
11 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con una composición orgánica media y se determinó el valor de pH para los desechos frescos. 12 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con una composición orgánica media y se determinó el valor de humedad para los desechos frescos.
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98
Evolución pH Re actor 6
012345678
0 6 13 20 28
Sem anas
pH
Evolución Hum edad Re actor6
0%
10%20%30%
40%50%60%
70%
0 6 13 20 28
Semanas
Hum
edad
Gráfica 26- Evolución pH Reactor 6 Gráfica 27- Evolución Humedad Reactor 6
Se presentó una disminución notoria en los valores de pH desde la primera medición,
hasta la última medición realizada en la semana 28, aunque los dos valores reposan en el
rango reportado en la literatura (ver sección 1.3), como valores de pH para una
degradación anaerobia ácida. Eran superiores los valores (sobretodo los primeros cuatro
datos) a los obtenidos para los reactores anteriores con excepción del reactor 5
(composición orgánica baja), lo que lleva a inferir que en este reactor con contenido de
materia orgánica media, los procesos de degradación se dieron de una manera más lenta.
En cuanto a los valores de contenido de humedad se puede apreciar un grupo de valores
relativamente constantes, superiores a los valores reportados para el reactor de
composición con contenido de materia orgánica baja.
Producción de Biogás: No se presentó producción de biogás en el reactor 6.
Producción de Lixiviados: No se presentó producción de lixiviado en el reactor 6.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
99
Comparación Reactores 4-6
Evolución pH Reactores con Variación en Composición
3
4
5
6
7
8
0 5 10 15 20 25 30Sem anas
pH
Reac tor 4Reac tor 5
Reac tor 6
Evolución Humedad Reactores con Variación de Composición
40%45%50%55%60%65%70%
0 10 20 30
Semanas
Hum
edad Reactor 4
Reactor 5Reactor 6
Gráfica 28- Comparación evolución reactores con variación en la composición para el parámetro pH
Gráfica 29- Comparación evolución reactores con variación en la composición para el parámetro
humedad Para el parámetro de pH se encontraron valores bastante inferiores para el reactor con
contenido de materia orgánica alta, en comparación de los reactores con contenido medio
y bajo, sin embargo el reactor con contenido medio presentó valores bajos para la última
medición. El rango de valores para los reactores con composición media y baja fueron
superiores a los reportados en la literatura para la fase de digestión anaerobia ácida, lo
que lleva a inferir que en el reactor con contenido bajo de materia orgánica los procesos
de digestión se dieron de una manera muy lenta y no se llegó a tener una producción de
subproductos ácidos; mientras que la digestión en el reactor con contenido medio fue
lenta también sin embargo con la última medición de pH se encontró que se estaba
produciendo una transición de fase.
Se concluye que el contenido de materia orgánica es una variable fundamental en los
procesos de digestión que se presentan en los residuos sólidos.
Al contrario de los valores de pH se encontraron contenidos similares de humedad para
los reactores con contenido alto y medio de materia orgánica, mientras que el contenido
de humedad para el reactor con contenido bajo de materia orgánica es bastante inferior.
Todos los valores de humedad permanecieron relativamente constantes en el tiempo.
En cuanto a la producción de biogás solo se presentó producción para el reactor con
contenido de materia orgánica alta, los valores de volumen acumulado son similares a los
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
100
encontrados para los reactores con composición de Bogotá y tamaño de partícula picada
y completa.
Reactor 7
Montaje: Para realizar el montaje del reactor 7 se llevó a cabo el pesaje de acuerdo a la
Tabla 26 y se procesaron los residuos así: plástico triturado, papel picado, vidrio roto,
metal aplastado, textil en tiras y materia orgánica completa. Posteriormente se mezclaron
con el f in de homogenizar la muestra y se depositaron en el reactor dando los golpes
necesarios para obtener la compactación deseada. La información del montaje del reactor
7 se encuentra en la Tabla 25 y en la Tabla 26 . En la Fotografía 53 se puede observar
una muestra de los residuos usados para elaborar este reactor.
Tabla 25- Información montaje Reactor 7
Fecha Montaje 23/04/2005Fecha Montaje Biogás 23/04/2005Partícula VariadaCompactación 500 Kg/m3
Composición Bogotá
Reactor 7
Tabla 26- Composición y peso Reactor 7
Peso Húmedo (Kg)Madera 0,71% 0,74Materia Orgánica 68,00% 70,72Metales 0,80% 0,83Papel 8,35% 8,68Plástico 17,15% 17,84Textil 3,94% 4,10Vidrio 1,31% 1,36Total 100% 104,27
Compuesto
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
101
Fotografía 53- Composición y tamaño partícula obtenida para el Reactor 7
pH y Humedad: Los valores de pH13 y humedad14 obtenidos para el reactor a lo largo del
experimento se presentan en la Tabla 27.
Tabla 27- pH y Humedad para los residuos del Reactor 7
Semana pH Residuos Humedad 0 6,89 69,28%6 5,36 67,38%
13 5,14 63,62%20 4,98 62,67%28 5,01 58,06%
Evolución pH Re actor 7
012345678
0 6 13 20 28
Se manas
pH
Evolución Hume dad Re actor7
0%10%20%30%40%50%60%70%80%
0 6 13 20 28
Se manas
Hum
edad
Gráfica 30- Evolución pH Reactor 7 Gráfica 31- Evolución Humedad Reactor 7
Se observan valores de pH bajos a partir de la semana 6, lo cual puede llevar a pensar
que los residuos se encontraban en una fase de degradación anaerobia ácida (sin
embargo no se registró producción de lixiviado). Los valores reportados fueron similares a
los de los reactores 1 y 3, los cuales tenían la misma composición y el tamaño de la
13 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con la composición de Bogotá y se determinó el valor de pH para los desechos frescos. 14 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con la composición de Bogotá y se determinó el valor de humedad para los desechos frescos.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
102
partícula no dif iere mucho (el tamaño de partícula del reactor 2 es bastante diferente), sin
embargo la compactación cambiaba de 300 Kg/m3 a 500 Kg/m3.
En cuanto a la humedad se puede percibir una tendencia a la disminución en su contenido
en las muestras tomadas; sin embargo no se presentó producción de lixiviado.
Producción de Biogás: No se registró producción de biogás en el reactor 7, resultado que
no se esperaría, ya que las condiciones de degradación son similares a las presentadas
en los reactores 1 y 3, en los cuales si se presentó dicha producción. Este resultado
puede atribuirse a errores en la construcción del sistema de extracción de biogás,
posiblemente a escapes presentados en la unión de la manguera con la tapa del reactor.
Producción de Lixiviado: No se presentó producción de lixiviado en el reactor 7.
Reactor 8 Montaje: Para hacer el montaje del reactor 8 se realizó el pesaje de acuerdo a la Tabla
29; se procesaron los desechos de la siguiente manera: plástico triturado, papel picado,
vidrio roto, metal aplastado, textil en tiras y materia orgánica completa; se mezclaron
completamente y se compactaron a 700 Kg/m3 dentro del reactor, por lo que fue necesario
dar un mayor número de golpes a los residuos. En la Tabla 28 y en la Tabla 29 se
encuentra la información relacionada con el montaje del reactor 8. En la Fotografía 54 se
puede apreciar una muestra de los residuos usada para elaborar este reactor.
Tabla 28- Información montaje Reactor 8
Fecha Montaje 25/04/2005Fecha Montaje Biogás 25/04/2005Partícula VariadaCompactación 700 Kg/m3
Composición Bogotá
Reactor 8
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103
Tabla 29- Composición y peso Reactor 8
Peso Húmedo (Kg)Madera 0,7% 1,03Materia Orgánica 68,0% 99,01Metales 0,8% 1,16Papel 8,4% 12,16Plástico 17,2% 24,97Textil 3,9% 5,74Vidrio 1,3% 1,91Total 100% 145,98
Compuesto
Fotografía 54- Composición y tamaño partícula obtenida para el Reactor 8
pH y Humedad: Los valores obtenidos para el pH15 y la humedad16 del reactor 8 se
encuentran en la Tabla 30, Gráfica 32 y Gráfica 33 .
Tabla 30- pH y Humedad para los residuos del Reactor 8
Semana pH Residuos Humedad 0 6,89 69,28%5 6,01 65,66%
12 4,97 63,01%20 5,94 64,09%28 5,25 62,01%
15 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con la composición de Bogotá y se determinó el valor de pH para los desechos frescos. 16 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con la composición de Bogotá y se determinó el valor de humedad para los desechos frescos.
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104
Evolución pH Rea ctor 8
012345678
0 5 12 20 28
Sem anas
pH
Evolución Hum edad Reactor 8
0%10%20%30%40%50%60%70%80%
0 5 12 20 28
Semanas
Hum
edad
Gráfica 32- Evolución pH Reactor 8 Gráfica 33- Evolución Humedad Reactor 8
Se observan valores bajos de pH a partir de la quinta semana los cuales tendían a
disminuir, sin embargo se observa el segundo dato con un valor menor que los
posteriores, lo cual pudo deberse a falta de homogeneidad en la muestra tomada. Los
valores obtenidos se encuentran en su mayoría en el rango de los valores reportados en
la literatura para la fase de degradación anaeróbica ácida, sin embargo no puede inferirse
que los desechos se encuentran en esta fase, debido a la ausencia de producción de
biogás. Se observa además que los valores son un poco superiores a los obtenidos para
el reactor 2 y 4 (tamaño de partícula triturado y composición orgánica alta), lo que lleva a
pensar que se produjo una degradación más lenta.
Al observar los valores de contenido de humedad reportados en la tabla se observan unos
porcentajes relativamente constantes, en un rango de valores similares a todos los
obtenidos para la composición de Bogotá (reactor 1, 2, 3 y 7).
Producción de Biogás: No se registró producción de biogás en el reactor 8,
probablemente por escapes en el sistema de extracción de biogás por los problemas ya
enunciados en su construcción.
Producción de Lixiviados: No se presentó producción de lixiviados en el reactor 8.
Reactor 9 Montaje: La realización del montaje 9 tuvo un nivel mayor de complicación por la gran
cantidad de residuos necesaria para su elaboración. Lo primero que se hizo fue el pesaje
de los desechos de acuerdo a la Tabla 32; posteriormente se procesaron de la misma
manera que los reactores anteriores (plástico triturado, papel picado, vidrio roto, metal
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
105
aplastado, textil en tiras y materia orgánica completa) y se procedió a mezclarlos
completamente. Finalmente se compactaron a 900 Kg/m3 dentro del reactor por lo que
requirió un mayor número de golpes con pisón que todos los reactores anteriores. La
información sobre el montaje de este reactor se encuentra en la Tabla 31 y la Tabla 32.
En la Fotografía 55 se puede observar las características de la muestra depositada en el
reactor 9.
Tabla 31- Información montaje Reactor 9
Fecha Montaje 27/04/2005Fecha Montaje Biogás 27/04/2005Partícula VariadaCompactación 900 Kg/m3
Composición Bogotá
Reactor 9
Tabla 32- Composición y peso Reactor 9
Peso Húmedo (Kg)Madera 0,7% 1,33Materia Orgánica 68,0% 127,30Metales 0,8% 1,50Papel 8,4% 15,63Plástico 17,2% 32,10Textil 3,9% 7,38Vidrio 1,3% 2,45Total 100% 187,69
Compuesto
Fotografía 55- Composición y tamaño partícula obtenida para el Reactor 9
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106
pH y Humedad: La información relacionada con el pH17 y el contenido de humedad18 para
el reactor 9 se encuentra en la Tabla 33, Gráfica- 34 y Gráfica 35.
Tabla 33- pH y Humedad para los residuos del Reactor 9
Semana pH Residuos Humedad 0 6,89 69,28%6 6,12 61,10%
12 6,01 59,93%20 5,97 57,91%28 5,01 56,87%
Ev olución pH Re actor 9
012345678
0 6 12 20 28
Se manas
pH
Evolución Humedad Reactor 9
0%10%20%30%40%50%60%70%80%
0 6 12 20 28
Semanas
Hum
edad
Gráfica- 34 Evolución pH Reactor 9 Gráfica 35- Evolución Humedad Reactor 9
En cuanto al pH se observa un rango medio de pH, sin embargo se puede apreciar una
tendencia decreciente. Los valores se encontraban en la parte superior de los rangos
reportados en la literatura para la fase de degradación anaeróbica ácida (ver sección 1.3),
y no se reportó producción de biogás, por lo que no se podría afirmar que los residuos se
encuentran en esa fase de degradación.
El contenido de humedad fue similar al encontrado para los otros residuos que tienen la
misma composición (Bogotá), sin embargo se aprecia una tendencia decreciente, lo cual
puede estar directamente relacionado con la producción de lixiviado que se verá
posteriormente.
Producción de Biogás: No se reportó producción de biogás en el reactor 9, lo cual puede
deberse a los escapes presentados en el sistema de extracción de lixiviado, como puede
17 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con la composición de Bogotá y se determinó el valor de pH para los desechos frescos. 18 El valor para la semana 0 no se pudo obtener en su momento por lo que posteriormente se formó una muestra con la composición de Bogotá y se determinó el valor de humedad para los desechos frescos.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
107
observarse en la Fotografía 56 y en el sistema de extracción de biogás como se mencionó
anteriormente.
Producción de Lixiviado: Los resultados obtenidos para la producción de lixiviados se
pueden apreciar en la Gráfica 36 y en la Gráfica 37. Es importante resaltar que los datos
reportados no reflejan completamente el comportamiento del lixiviado en este reactor, ya
que se presentaron pérdidas importantes por problemas en la unión de la válvula de
salida de lixiviados y el reactor, los cuales se intentaron solucionar a lo largo del
experimento, sin embargo no fue posible, esto se ve evidenciado en la Fotografía 56.
Fotografía 56- Problemas en la válvula de salida de lixiviado en el Reactor 9
Producción Lixiviado Reactor 9
020406080
100120140160
0 5 10 15 20 25 30 35
Semanas
Lixi
viad
os (m
l)
Volumen Acumulado de Lixiviado Reactor 9
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 5 10 15 20 25 30 35
Semanas
Lixi
viad
os
(ml)
Gráfica 36- Producción lixiviados Reactor 9 Gráfica 37- Volumen acumulado de lixiviado
Reactor 9
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108
Se observa un comportamiento constante de producción de lixiviado alrededor de los 120
ml por semana, cifra bastante superior a la encontrada para la producción de lixiviado en
el reactor 2 (el otro reactor que presentó producción de lixiviado). Se observa que la
producción de lixiviado comenzó en la 4 semana, es decir un mes después de realizado el
montaje del reactor.
Comparación Reactores 7-9
Evolución pH Reactores con Variación en Compactación
33,5
44,5
55,5
66,5
77,5
0 5 10 15 20 25 30Semanas
pH Reac tor 7
Reac tor 8
Reac tor 9
Evolución Humedad Re actores con Variación en Compactación
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
0 10 20 30
SemanasHu
med
ad Reac tor 7Reac tor 8
Reac tor 9
Gráfica 38- Comparación evolución reactores con variación en la compactación para el parámetro
pH
Gráfica 39- Comparación evolución reactores con variación en la compactación para el parámetro
humedad
Para el parámetro pH se encuentran valores de pH más bajos para el reactor 7 desde las
primeras semanas, con respecto a los otros dos reactores; adicionalmente se encuentran
valores superiores para las primeras semanas para el reactor 9, lo que podría llevar a
inferir que existe cierta relación entre el pH y el nivel de compactación.
A partir de la segunda medición se presentaron valores que están dentro del rango
reportado por la literatura para la fase acidogénica de digestión anaerobia, sin embargo
en ninguno de los tres reactores se presentó producción de biogás, parámetro que
también está asociado con la digestión de los desechos sólidos. Con los resultados
obtenidos no se puede afirmar que los reactores se encontraban en dicha fase de
degradación; sin embargo tampoco se puede afirmar que no lo estaban ya que no se tiene
certeza de que no se estaba teniendo producción de biogás, ya que es probable que
existieran algunos problemas asociados a la construcción de los reactores.
Se observa un contenido de humedad bastante similar para los dos reactores con
compactaciones inferiores, en los cuales se percibió una tendencia a la disminución, sin
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
109
embargo es un parámetro que permaneció relativamente constante a lo largo del tiempo.
En el reactor 9 con mayor compactación se observó una disminución gradual en el
contenido de humedad la cual debe estar asociada a la producción de lixiviados.
Como resultado global de analizar la evolución (pH, humedad, producción de biogás y
producción de lixiviado) de los reactores en este experimento, se pudo inferir que las
variables más importantes en el nivel y velocidad en la digestión, así mismo como en la
producción de biogás son el tamaño de partícula y el contenido de materia orgánica; ya
que a menor tamaño de partícula y a mayor contenido de materia orgánica se ven
potenciados estos procesos. Mientras que para la producción de lixiviados las variables
que más influyeron fueron el nivel de compactación y el tamaño de partícula, ya que a
mayor compactación y menor tamaño de partícula se ve potenciado este proceso.
5.2 DESCRIPCIÓN Y RESULTADOS EXPERIMENTO 1: DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD DE CAMPO
La primera jornada de experimentación se llevó a cabo entre Julio 12 y Julio 22 del 2005.
El procedimiento seguido fue el expuesto en la sección 4.3; los desechos se dejaron drenar por un día en la máquina diseñada para medir capacidad de campo,
posteriormente se tomó una muestra y se hizo determinación de humedad, la cual se
asume como la capacidad de campo.
Para esta primera experimentación no se cuantif icó el agua drenada, ya que se observó
que las pérdidas eran muy grandes, porque existían muchas fugas en las uniones del
equipo; sin embargo esta medición no se considera relevante para el alcance de este
proyecto, ya que la capacidad de campo se está midiendo sin tener el cuenta este
parámetro. Es bueno poder controlar las fugas de forma tal que se pueda hacer un
balance hídrico en el equipo y se pueda tener otro valor de capacidad de campo para
validar el experimento.
Es importante tener en cuenta que la semana en la que se realizó la prueba, es la semana
relativa al montaje del reactor, razón por la cual hay experimentos que se realizaron
después (el experimento del reactor 2, se hace después de realizar el del reactor 1, y así
sucesivamente), pero el número de la semana que aparece reportado es anterior.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
110
La información concerniente a la experimentación 1 se encuentra en la Tabla 34, el peso
de la muestra se obtiene teniendo en cuenta el volumen que debe ser ocupado por los
residuos así:
γπ **)*( 2 hrPeso = Ecuación 13
En donde r es el radio de la máquina para determinar capacidad de campo (0,225 m), h
es la altura que deben ocupar los residuos (0,200 m) y γ es el nivel de compactación al
que se desea tener la muestra.
El agua agregada se calcula como el peso de agua superior al peso de los desechos
húmedos, de forma tal que halla agua en exceso para saturar la muestra (1 L de agua = 1
Kg de agua).
A todas las pruebas se les aplicó un torque de 150 Lb Pie, el cual equivale a una
sobrecarga de 3360 Kg (Ver sección 4.1-b-), lo que con una compactación de 700 Kg/m3
equivale a una cabeza de desechos de 4,8 m.
Tabla 34- Información Experimento 1
1 Bogotá 300 Kg/m3 Completa 15 9,54 10,00 NA2 Bogotá 300 Kg/m3 Tr iturada 15 9,54 10,00 NA3 Bogotá 300 Kg/m3
Picada 14 9,54 10,00 NA4 Org. alta 500 Kg/m3 Var iada 12 15,90 16,00 NA5 Org. baja 500 Kg/m3 Var iada 12 15,90 16,00 NA6 Org. media 500 Kg/m3 Var iada 13 15,90 16,00 NA7 Bogotá 500 Kg/m3 Var iada 13 15,90 16,00 NA8 Bogotá 700 Kg/m3 Var iada 12 22,27 23,00 NA9 Bogotá 900 Kg/m3 Var iada 12 28,63 30,00 NA
Agua Drenada (L )
Tamaño partícula
Composición
Compactación
Reactor Agua Agregada (L)
Experimentación 1
Composición Compactación Tamaño Partícu la Semana Peso Muestra (kg)
Como se mencionó anteriormente la determinación de la capacidad de campo se calculó
con una prueba de humedad a una muestra de residuos después de dejar drenar
libremente por 1 día. Los resultados obtenidos se encuentran en la Tabla 35 y en las
gráficas (Gráfica 40 - Gráfica 42).
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111
Tabla 35- Resultados de Capacidad de Campo, Sólidos Totales y Sólidos Volátiles Experimento 1
Reactor Composición Compactación Tamaño Partícula CC% CC (l /Kg) ST SV1 Bogotá 300 Kg/m3 Completa 67,79% 2,11 34,10% 28,25%2 Bogotá 300 Kg/m3 Triturada 79,88% 3,97 30,85% 25,61%3 Bogotá 300 Kg/m3 Picada 42,33% 0,73 49,16% 42,61%4 Org. alta 500 Kg/m3 Variada 69,64% 2,29 37,65% 20,81%5 Org. baja 500 Kg/m3 Variada 62,49% 1,67 55,01% 46,34%6 Org. media 500 Kg/m3 Variada 82,42% 4,69 36,55% 26,72%7 Bogotá 500 Kg/m3 Variada 59,90% 1,49 36,38% 31,23%8 Bogotá 700 Kg/m3
Variada 56,84% 1,32 36,99% 26,48%9 Bogotá 900 Kg/m3 Variada 68,32% 2,16 40,07% 37,24%
Experimentación 1
Tamaño partícula
Composición
Compactación
0%20%40%60%80%
100%
Completa Triturada Picada
Tamaño de Partícula
Capacidad de Campo Tamaño de Partícula Experimentación 1
Gráfica 40- Resultados Capacidad de Campo Reactores 1, 2 y 3 Experimento 1
0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
80,00%
100,00%
Org. alta Org. media Org. baja
Composición
Capacidad de Campo Composición Experimentación 1
Gráfica 41- Resultados Capacidad de Campo Reactores 4, 5 y 6 Experimento 1
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
112
0%20%40%60%80%
100%
500 Kg/m3 700 Kg/m3 900 Kg/m3
Compactación
Capacidad de Campo Compactación Experimentación 1
Gráfica 42- Resultados Capacidad de Campo Reactores 7, 8 y 9 Experimento 1
Se observa que se presentaron valores muy altos en comparación a los reportados en la
literatura (ver sección 3), ya que se consideran valores normales de capacidad de campo
entre 50% y 60%. Hay valores como los encontrados para los reactores 2 y 6 que superan
los valores más altos encontrados por Orta de Velásquez et. al. (2003), lo cuales ya
superaban todos los valores reportados. Adicionalmente hay valores muy bajos como los
encontrados para el reactor 3.
En la Gráfica 40 se observa que se presentaron valores mayores de capacidad de campo
para el reactor con partícula triturada, una capacidad de campo menor para el reactor con
partícula picada y un valor medio para el reactor de partícula completa. El valor para el
reactor de partícula picada fue muy bajo, lo que hace pensar que el experimento no se
está llevando a cabo de forma correcta.
En la Gráfica 42 se observan valores muy altos también, no se logró concluir nada sobre
un posible patrón de comportamiento. Finalmente en la Gráfica 42 se observa que se
presentaron capacidades de campo mayores para el reactor 9 el cual tenía la mayor
compactación, lo cual va en contra de los hallazgos hechos por los investigadores
consultados, lo que reafirma la idea de que se estaba realizando el experimento de una
forma incorrecta.
No se logró encontrar ninguna relación entre los datos de capacidad de campo obtenidos
y los sólidos volátiles obtenidos como se aprecia en la Gráfica 43 (se encuentra un valor
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
113
de correlación muy bajo), puede ser porque las muestras tenían muchos compuestos
como papel que tienen un contenido de sólidos volátiles alto pero que no muestran en
realidad la biodegradabilidad. Adicionalmente en la Gráfica 44 se observa que los sólidos
volátiles no están representando correctamente el nivel de biodegradabilidad. En esta
gráfica se observa que los sólidos volátiles no están disminuyendo en el tiempo como
plantea la literatura que debería suceder.
Sólidos Volátiles vrs. Capacidad de Campo Experimentación 1
y = -0,7852x + 0,904R2 = 0,3061
0%20%
40%60%
80%100%
20% 25% 30% 35% 40% 45% 50%
Sólidos Volátiles
Cap
acid
ad d
e C
ampo
Gráfica 43- Relación entre los Sólidos Volátiles y la Capacidad de Campo Experimento 1
Sólidos Volátiles vrs. Tiempo
20%25%30%35%
40%45%50%
0 1 2 3 4
Medición
Sólid
os V
olát
iles
Reactor 1Reactor 2Reactor 3Reactor 4Reactor 5Reactor 6Reactor 7Reactor 8Reactor 9
Gráfica 44- Variación de los sólidos volátiles en el tiempo
Al observar detenidamente los resultados de la experimentación 1 en los cuales no se
pudo observar ningún tipo de relación entre las variables estudiadas y la capacidad de
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
114
campo, los cuales estaban dando superiores a todos los datos reportados en la literatura y
en los cuales se estaban presentando incongruencias como es el caso de la variable
compactación que ha sido ampliamente estudiada por diferentes investigadores, los
cuales han reportado que la capacidad de campo es inversamente proporcional al nivel de
compactación, dato contrario al que se estaba obteniendo en esta investigación. Se
determinó que se debía hacer una modif icación al experimento, la cual consistía dejar
drenar los desechos por un periodo más largo de tiempo, de forma tal que puedan
expulsar completamente el agua en exceso de su capacidad de campo; y hacer las
pruebas de humedad para un mayor número de muestras tratando de obtener de esta
manera, datos más representativos.
5.3 DESCRIPCIÓN Y RESULTADOS EXPERIMENTO 2: DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD DE CAMPO
La segunda experimentación se llevó a cabo desde Agosto 29 hasta Septiembre 20 de
2005. Para ésta se implementaron algunas variaciones al experimento como se mencionó
en la sección anterior. La principal variación que hizo fue cambiar el tiempo en que se
deja drenar libremente la muestra, basándose en la literatura (ver sección 3) en la que se reporta que la capacidad de campo se obtiene después de dejar drenar la muestra
libremente por dos días. De esta manera se incrementó el tiempo de drenaje de uno a dos
días; adicionalmente teniendo en cuenta la gran heterogeneidad que tienen los residuos
se determinó hacer las pruebas de humedad f inal (después del drenaje) por triplicado,
para de esta manera aumentar la precisión del dato que se reporte.
La información de la segunda jornada de experimentación se presenta en la Tabla 36.
El peso de la muestra y la cantidad de agua agregada se determinaron de la misma
manera que se hizo para la experimentación anterior. En esta prueba se midió el agua
drenada ya que se lograron solucionar en gran parte los problemas de fugas, sin embargo
estas todavía se presentan por lo que no se considera prudente realizar un balance
hídrico con los datos medidos.
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115
Tabla 36- Información Experimento 2
1 Bogotá 300 Kg/m3 Completa 22 9,54 10,00 9,502 Bogotá 300 Kg/m3 Triturada 22 9,54 10,00 9,753 Bogotá 300 Kg/m3 Picada 21 9,54 10,00 8,234 Org. alta 500 Kg/m3 Variada 20 15,90 16,00 14,235 Org. baja 500 Kg/m3 Variada 20 15,90 16,00 12,506 Org. media 500 Kg/m3 Variada 20 15,90 16,00 14,507 Bogotá 500 Kg/m3 Variada 20 15,90 16,00 15,108 Bogotá 700 Kg/m3 Variada 20 22,27 23,00 19,109 Bogotá 900 Kg/m3 Variada 20 28,63 30,00 28,20
Semana
Experimentación 2
Reactor Composición Compactación Tamaño Partícula Peso Muestra (kg)
Agua Agregada (L)
Agua Drenada (L)
Tamaño partícula
Composic ión
Compactación
Lo resultados obtenidos para capacidad de campo se presentan en la Tabla 37, y en las
gráficas (Gráfica 45 - Gráfica 47). Los valore reportados como capacidad de campo son el promedio de las tres pruebas de humedad.
Tabla 37- Resultados de Capacidad de Campo, Sólidos Totales y Sólidos Volátiles Experimento 2
Reactor Composición Compactación Tamaño Partícula CC% CC (l /Kg) ST SV1 Bogotá 300 Kg/m3 Completa 59,53% 1,48 33,76% 27,44%2 Bogotá 300 Kg/m3
Triturada 65,17% 1,87 33,00% 25,75%3 Bogotá 300 Kg/m3 Picada 62,57% 1,69 50,28% 36,20%4 Org. alta 500 Kg/m3 Variada 62,22% 1,66 34,77% 25,52%5 Org. baja 500 Kg/m3 Variada 60,06% 1,53 54,90% 31,23%6 Org. media 500 Kg/m3 Variada 61,10% 1,58 35,68% 26,27%7 Bogotá 500 Kg/m3 Variada 59,22% 1,46 37,33% 32,62%8 Bogotá 700 Kg/m3 Variada 52,13% 1,09 35,91% 26,66%9 Bogotá 900 Kg/m3 Variada 64,15% 1,82 42,09% 35,19%
Experimentación 2
Tamaño partícula
Composición
Compactación
0%20%40%60%80%
100%
Completa Triturada Picada
Ta maño de Partícula
Capacidad de Campo Tamaño de Partícula Experimentación 2
Gráfica 45- Resultados Capacidad de Campo Reactores 1, 2 y 3 Experimento 2
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
116
59%59%60%60%61%61%62%62%63%
Org. alta Org. media Org. baja
Composición
Capacidad de Campo Composición Experimentación 2
Gráfica 46- Resultados Capacidad de Campo Reactores 4, 5 y 6 Experimento 2
0%
20%
40%
60%
80%100%
500 Kg/m3 700 Kg/m3 900 Kg/m3
Compa ctación
Capacidad de Campo Compactación Experimentación 2
Gráfica 47 - Resultados Capacidad de Campo Reactores 7, 8 y 9 Experimento 2
Se observan valores de capacidad de campo más bajos que para la experimentación 1,
más cercanos a los datos reportados por la literatura, sin embargo siguen siendo valores
altos.
En el caso del tamaño de partícula se encontró que al igual que para la experimentación 1
los valores más altos de capacidad de campo se obtuvieron para el tamaño de partícula
triturado, a diferencia de la experimentación pasada los valores mas bajos se encontraron
para la partícula completa. Los resultados encontrados para partícula picada (valor
intermedio de capacidad de campo), llevan a pensar que probablemente los valores bajos
obtenidos en la experimentación 1 podrían estar errados. Según estos resultados
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
117
encontrados se podría pensar que el tamaño de partícula si inf luye en la capacidad de
campo y que a menor tamaño de partícula se obtienen valores de capacidad de campo
mayores.
Para las diferentes composiciones se encuentra que los valores más altos se reportaron
para el contenido de materia orgánica más alta, y los más bajos para contenidos de
materia orgánica bajos, lo cual podría llegar a ser un resultado concluyente, teniendo en
cuenta que los valores reportados por Orta de Velásquez et. al. (2003) son más altos a los
reportados por los otros autores, y que el contenido de materia orgánica en los países de
ingresos medios y bajos como es el caso de México y Colombia, es mayor como explica
Tchobanoglous et. al. (1993), (ver sección 1.2).
En los diferentes niveles de compactación se encontraron valores más bajos que los
encontrados en la experimentación 1, sin embargo se encuentran inconsistencias, por la
misma razón expuesta anteriormente, ya que los valores para la compactación de 900
Kg/m3 fueron superiores a los encontrados para la compactación de 700 Kg/m3. Esto llevó
a pensar que aun se podían estar cometiendo errores, y que tal vez las muestras con
mayores compactaciones no alcanzaban a drenar completamente en dos días.
En cuanto al nivel de biodegradabilidad no se encontró ninguna relación con los valores
de capacidad obtenidos como se puede observar en la Gráfica 48.
Sólidos Volátiles vrs. Capacidad de Campo Experimentación 2
y = 0,2048x + 0,5461R2 = 0,0518
0%
20%
40%
60%
80%
20,00% 25,00% 30,00% 35,00% 40,00%
Sólidos Volátiles
Cap
acid
ad d
e C
ampo
Gráfica 48- Relación entre los Sólidos Volátiles y la Capacidad de Campo Experimento 2
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
118
Adicionalmente a los sólidos volátiles se podría hacer una comparación de los resultados
para dos momentos en el tiempo, ya que como se vio en la descripción de la evolución de
los reactores, si se está dando degradación en estos; sin embargo no se pudo realizar
este tipo de análisis, ya que como los parámetros del experimento cambiaron, los
resultados de las dos experimentaciones no son comparables.
Al analizar los resultados de esta segunda experimentación se encontró que estos eran
más cercanos a los reportados por la literatura y además que posiblemente se estaban
encontrando algunos patrones en cuanto a las variables tamaño de partícula y contenido
de materia orgánica; sin embargo aun se estaban presentando resultados incongruentes
para el caso de la compactación, ya que la compactación más alta seguía registrando los
valores de capacidad de campo mayores, lo cual iba en contra de todo lo reportado en la
literatura. Se pensó que tal vez el tiempo de drenaje no era suficiente para extraer toda el
agua remanente a la capacidad de campo, ya que al tener una mayor compactación los
canales por los que puede circular el agua se reducen y se dif iculta de esta manera el
f lujo. Por lo que para la tercera experimentación se debía modif icar nuevamente el
experimento aumentando aun más el tiempo de drenaje.
5.4 DESCRIPCIÓN Y RESULTADOS EXPERIMENTO 3: DETERMINACIÓN DE
CAPACIDAD DE CAMPO La experimentación 3 se llevó a cabo desde Octubre 18 hasta Noviembre 22 de 2005.
Como los resultados obtenidos para la experimentación dos arrojaron algunos resultados
muy altos y otros resultados inconsistentes, se planteó hacer otra reforma de fondo al
experimento, basándose en la definición misma de capacidad de campo la cual sostiene
que la capacidad de campo se logra cuando el f lujo del drenaje es muy bajo casi llegando
a cero. Se determinó que el tiempo de drenaje no debía limitarse un tiempo predefinido
sino que era necesario dejar drenar la muestra libremente hasta que cesase
completamente el f lujo. Por esta razón para esta experimentación se midió todos los días el volumen drenado y se culminó el experimento en el momento que este se hizo cero.
Los otros parámetros se manejan de la misma manera que se hizo para la
experimentación anterior. La información del tercer experimento se presenta en la Tabla
38.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
119
Tabla 38- Información Experimento 3
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
120
Los datos reportados como agua drenada no deben ser usados para realizar un balance
hídrico, ya que no han logrado ser controladas las fugas completamente.
Se observa que a medida que la compactación era más alta, era mayor el tiempo
necesario para que el f lujo fuera cero en el drenaje. Lo cual ocasionaba que en los
experimentos anteriores una cantidad de agua (aunque muy baja, pues se observa que
los volúmenes de agua más grandes salen en los primeros días) que no hacia parte de la
capacidad de campo podía estar quedando retenida en los desechos.
En la Tabla 39 y en las gráficas (Gráfica 49 – Gráfica 51) se observan los valores de
capacidad de campo obtenidos para la tercera experimentación.
Tabla 39- Resultados de Capacidad de Campo, Sólidos Totales y Sólidos Volátiles Experimento 3
Reactor Composición Compactación Tamaño Partícula CC% CC (l/Kg) ST SV1 Bogotá 300 Kg/m
3Completa 56,90% 1,33 35,53% 25,18%
2 Bogotá 300 Kg/m3
Triturada 68,94% 2,24 40,34% 26,08%3 Bogotá 300 Kg/m
3Picada 61,06% 1,57 47,68% 34,13%
4 Org. alta 500 Kg/m3Variada 60,39% 1,53 35,48% 24,80%
5 Org. baja 500 Kg/m3Variada 56,76% 1,32 51,46% 42,88%
6 Org. media 500 Kg/m3Variada 57,80% 1,39 36,09% 28,19%
7 Bogotá 500 Kg/m3
Variada 55,88% 1,28 41,94% 35,85%8 Bogotá 700 Kg/m
3Variada 49,69% 1,03 37,99% 23,75%
9 Bogotá 900 Kg/m3
Variada 47,25% 0,90 43,13% 27,51%
Experimentación 3
0%20%40%60%80%
100%
Completa Triturada Picada
Tamaño de Partícula
Capacidad de Campo Tamaño de Partícula Experimentación 3
Gráfica 49- Resultados Capacidad de Campo Reactores 1, 2 y 3 Experimento 3
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
121
54%55%56%57%58%59%60%61%
Org. alta Org. media Org. baja
Composición
Capacidad de Campo Composición Experimentación 3
Gráfica 50- Resultados Capacidad de Campo Reactores 4, 5 y 6 Experimento 3
0%
20%40%
60%
80%100%
500 Kg/m3 700 Kg/m3 900 Kg/m3
Compactación
Capacidad de Campo Compactación Experimentación 3
Gráfica 51- Resultados Capacidad de Campo Reactores 7, 8 y 9 Experimento 3
Como resultado de esta última experimentación se obtuvieron valores más bajos para la
capacidad de campo, los cuales son comparables con los valores reportados en la
literatura, lo que lleva a inferir que si es necesario dejar que la muestra drene
completamente, es decir hasta que su f lujo sea casi nulo.
Para la variable tamaño de partícula se encontró que el reactor 2 (partícula triturada)
presentó reiterativamente el valor de capacidad de campo mayor, lo cual podría ser
paradójico teniendo en cuenta que fue uno de los únicos reactores que presentó
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
122
lixiviación, sin embargo se podría llegar a pensar que gracias a los fenómenos biológicos
se está presentando una mayor cantidad de humedad en los residuos sólidos, pero hay
una mayor superficie por unidad de volumen en la que puede quedar el agua adherida por
absorción o por adsorción, que lleva a incrementar los valores de capacidad de campo, lo
que podría desencadenar en la hipótesis que los procesos de lixiviación pueden estar más
afectados por los procesos biológicos que por los físicos, y que la capacidad de campo
podría estar más asociada a los procesos físicos, y por esta razón posiblemente en
muchas ocasiones se presentan fenómenos de lixiviación sin que el contenido de
humedad alcance la capacidad de campo de los residuos; sin embargo esto no puede ser
afirmado con los datos experimentales obtenidos, por lo que es necesario en futuras
investigaciones ahondar mucho más en las verdaderas causas de la lixiviación. Para los
otros dos reactores se repitió en la experimentación 3 el comportamiento presentado en la
experimentación 2 en donde el valor más bajo de capacidad de campo era obtenido por la
muestra que contenía el tamaño de partícula completa. Se reafirma la hipótesis de que el
tamaño de partícula tiene una incidencia signif icativa en el valor de la capacidad de
campo.
Por otra parte en el caso de la variable composición se obtiene el valor de capacidad de
campo mayor para la muestra con mayor contenido de materia orgánica, y el menor para
la muestra que contiene el menor contenido de materia orgánica. Esto confirma en cierta
medida la hipótesis del porque se obtienen valores de capacidad de campo mayores en
países en los cuales el contenido de materia orgánica es mayor en los desechos sólidos.
Adicionalmente esto podría llevar a lanzar una nueva hipótesis que consiste en que la
capacidad de campo puede estar asociada al contenido inicial de humedad presente en
los desechos, la cual no puede ser probada con los datos experimentales obtenidos pero
puede servir como comienzo de una nueva investigación. Los resultados obtenidos son
una evidencia más del cuidado que se debe tener cuando en un país como Colombia se
usan modelos desarrollados en otras partes del mundo.
Para la variable compactación se obtuvieron valores más cercanos a los reportados en la
literatura en los cuales a mayor compactación hay una menor capacidad de carga, ya que
los valores más bajos se presentan para la compactación más alta, lo cual está en la
misma línea de los resultados obtenidos en investigaciones que se han desarrollado
alrededor del mundo, esto puede estar directamente asociado al tamaño de los poros y a
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
123
la relación de vacíos que disminuye bastante al aumentar la compactación, reduciendo los
poros y las superficies que se crean asociadas a dichos poros.
Finalmente con relación a la variable nivel de biodegradabilidad no se encuentra ningún
resultado, pues como se observa en la Gráfica 52 al parecer no hay una relación (el valor
de la capacidad de campo no se ve afectado por el contenido de sólidos volátiles) entre la
capacidad de campo y el contenido de sólidos volátiles. Con esto no se puede afirmar que
la biodegradabilidad no tiene una incidencia en la capacidad de campo, sino que en este
proyecto no se logró medir de forma adecuada el nivel de biodegradabilidad y que por
haber modif icado los experimentos en tres ocasiones los resultados obtenidos para las
tres mediciones no pueden ser comparables, por lo que no se puede observar como
cambia la capacidad de campo en el tiempo para una misma muestra.
Sólidos Volátiles vrs. Capacidad de Campo Experimentación 3
y = 0,0361x + 0,5611R2 = 0,0013
0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
80,00%
20,00% 25,00% 30,00% 35,00% 40,00% 45,00%
Sólidos Volátiles
Capa
cida
d de
Cam
po
Gráfica 52- Relación entre los Sólidos Volátiles y la Capacidad de Campo Experimento 3
6. CONCLUSIONES Si es posible desarrollar en laboratorio un método para determinar experimentalmente la
capacidad de campo, ya que a través de las variaciones que se le hizo al método se
pudieron obtener valores muy similares a los reportados en la literatura. Es fundamental
para poder realizar esta medición a nivel de laboratorio dejar drenar los residuos hasta
que el f lujo de drenaje sea cero. No es recomendable realizar el experimento para un
tiempo predeterminado de drenaje, ya que este tiempo varía dependiendo del nivel de
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
124
compactación de los residuos y muy seguramente variará también con el nivel de
sobrecarga aplicada.
Los resultados obtenidos para la variable tamaño de partícula no son completamente
concluyentes, ya que el experimento se desarrolló varias veces para condiciones
diferentes; sin embargo hay una evidencia de que el tamaño de partícula si inf luye en la
capacidad de campo, ya que para un menor tamaño se obtienen capacidades de campo
mayores. Adicionalmente hay evidencia que la producción de lixiviado puede darse mucho
tiempo antes de que se alcance la capacidad de campo, influida por los procesos
biológicos que se llevan a cabo en los residuos. Adicionalmente se evidenció que los
residuos asociado a la relación del área superficial por volumen tienen una mayor
capacidad de almacenar agua.
Para la variable composición se evidencia una relación entre el contenido de materia
orgánica y la capacidad de campo, ya que se obtuvieron valores mayores de capacidad
de campo para contenidos de materia orgánica mayores, y menores valores de capacidad
de campo para contenidos de materia orgánica menor. Esto puede esclarecer el por que
se reportan valores mayores de capacidad de campo para países de bajos ingresos
económicos. Esto lleva a pensar que posiblemente la capacidad de campo esté asociada
a la humedad inicial de los desechos.
Los resultados obtenidos en la tercera experimentación los cuales se consideran más
confiables que los obtenidos para las experimentaciones anteriores confirman la teoría
expuesta por varios investigadores que afirman que a mayor compactación la capacidad
de campo es menor.
Con el experimento planteado no se puede determinar si el nivel de degradación influye
realmente en la capacidad de campo.
Los resultados obtenidos en este estudio pueden ser comienzo de nuevas
investigaciones, sin embargo no pueden considerarse concluyentes ya que los tres
esquemas experimentales fueron bastante diferentes y además se realizaron muy pocos
experimentos para poder tener los suficientes datos que puedan convertirse en evidencia
estadística. Las nuevas investigaciones pueden estar encaminadas hacia la incidencia
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
125
real de la capacidad de campo en la lixiviación, validar las variables que influyen en la
capacidad de campo, descubrir nuevas variables que pueden afectar la capacidad de
campo como podría ser la humedad inicial y mirar como varía la capacidad de campo ante
la interacción de las diferentes variables.
Es esencial lograr desarrollar un método estandarizado para determinar capacidad de
campo, para de esta manera poder hacer comparables los resultados obtenidos alrededor
del mundo.
La variable tamaño de partícula afecta en gran medida el nivel de degradación de los
residuos sólidos, sobretodo cuando se cuenta con tamaños de partícula muy pequeños
como el caso de partícula triturada. Adicionalmente la degradación se ve afectada por el
contenido de materia orgánica presente en los residuos sólidos.
7. RECOMENDACIONES
Después de desarrollar este proyecto se pueden dar dos tipos de recomendaciones; las
primeras están asociadas al experimento de capacidad de campo como tal y las segundas
hacia las variables que pueden afectar la capacidad de campo y la lixiviación.
Una de las más grandes debilidades que tuvo este experimento fue no poder hacer un
balance hídrico dentro del equipo para la determinación de la capacidad de campo, por
los grandes escapes que esta presentaba. Sería muy recomendable poder lograr un
sellamiento completo de la máquina, para de esta manera obtener un nuevo valor de
capacidad de campo que permita establecer si la asunción de que la capacidad de campo
es la humedad que tienen los residuos es correcta y poder validar de esta manera el
experimento. Adicionalmente se recomienda hacer un recubrimiento en la máquina para
determinar capacidad de campo ya que se encuentra que gracias al poder corrosivo de los desechos se está deteriorando esta en gran proporción.
En cuanto a las variables estudiadas se deberían hacer un mayor número de
experimentos por medio de los cuales se pueda establecer en que medida se afecta la
capacidad de campo por efecto del tamaño de partícula y de la composición (se deberían
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
126
lograr composiciones más extremas). Adicionalmente se debería mirar el efecto que tiene
sobre la capacidad de campo la humedad inicial de los desechos. Aunque es muy
importante estudiar las variables que influyen en el valor de la capacidad de campo es
fundamental estudiar en que medida realmente la capacidad de campo afecta la lixiviación
o si hay otros aspectos asociados al f lujo y a los procesos biológicos que son más
relevantes.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
127
8. REFERENCIAS Bengtsson, L., Bendz, D., Hogland, W., Rosqvist, H. & Akesson, M. Water Balance For Landfills Of Different Age. Journal of Hydrology 158 (1994). Brunal, C.D. Calibración de un Modelo Matemático Aplicado en rellenos sanitarios. Tesis Magíster en Ingeniería Civil. Universidad de los Andes. Bogotá, 2001 Fredlund, D.G., Rahardjo, H. Soil Mechanics for Unsaturated Soils. John
Wiley and Sons, New York, 1993.
Khanbilvardi, R. M., Ahmed, S. & Gleason, P. J. Flow Investigation For Landfill Leachate (FILL). Journal Of Environmental Engineering. Vol. 121, No. 1. January, 1995. Landa, E. R. & Nimmo, J. R. Soil History. The Life and Scientif ic Contributions of Lyman J. Briggs. Soil Science Society of America Journal. Vol. 67, No. 3, May-June, 2003. Macedo, J. R., Amaral, N., Ottoni, T. B. & Araujo, J. Estimation of Field Capacity and Moisture Retention Based on Regression Analysis Involving Chemical and Physical Properties in Alf isols and Ultisols of the State of Rio de Janeiro. COMMUN. SOIL. SCI. PLANT. ANAL., 33 (13&14), 2002. McBean, E. A., Rovers, F. A. & Farquhar, G. J. Solid Waste Landfill Engineering And Design. Prentice Hall PTR, New Jersey, 1995. Nachabe, M. H. Defining The Definition Of Field Capacity In The Literature. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. July/August, 1998. Orta de Velásquez, M. T., Cruz, R., Rojas, N., Monje, I. & Sánchez, J. Determination of Field Capacity of Municipal Solid Waste w ith Surcharge Simulation. Waste Management & Research. Vol. 21, 2003. Orta de Velásquez, M. T., Cruz, R., Rojas, N., Monje, I. & Sánchez, J. Serial Water Balance Method for Predicting Leachate Generation in Landfills. Waste Management & Research. Vol. 21, 2003. Pfeffer, J. T. Solid Waste Management Engineering. Prentice Hall, New Jersey, 1992. Smith, K. Soil and Environmental Analysis, Physical Methods, 2da. Ed. Marcel Dekker Incorporated, 2000. Stnitzer, E. & Murer, E. Impact of Soil Compaction upon Soil Water Balance and Maize Yield estimated by the SIMWASER Model. Soil & Tillage Research 73, 2003. Tchobanoglous, G., Theisen, H. & Vigil, S. A. Integrated Solid Waste Management. Engineering Principles and management Issues. McGraw -Hill, New York, 1993. Velandia, E. Ensayos de Consolidación en Residuos Sólidos en a Ciudad de Santafe de Bogotá. Tesis Magíster en Ingeniería Civil. Universidad de los Andes. Bogotá, 2000.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
128
Zeiss, C. & Uguccioni, M. Mechanisms and Patterns of Leachate Flow in Municipal Solid Waste Landfills. Journal Environmental Systems, Vol. 23 (3), 1994-1995. Zeiss, C. & Wade, M. Moisture Flow Through Municipal Solid Waste; Patterns and Characteristics. Journal Environmental Systems, Vol. 22 (3), 1992-1993.
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
129
ANEXO 1 – DETERMINACIÓN COMPOSICIÓN DE BOGOTÁ
Fecha muestra Cuero Ceramica Cartón Ladrillo Madera M.O. Metales Minerales Papel Plástico Textil Vidrio29/11/2004 0 0 0 0 1,70% 69,60% 1,70% 0 10,70% 13,10% 1,70% 1,70%03/11/2004 0 0 0 0 0,00% 67,60% 1,00% 0 8,90% 18,70% 1,00% 3,00%24/09/2004 0 0 0 0 1,00% 68,20% 0,40% 0 10,10% 17,50% 3,50% 0,90%26/08/2004 0 0 0 0 1,00% 68,20% 1,00% 0 7,50% 17,00% 4,30% 1,00%30/07/2004 0 0 0 0 0,80% 71,50% 0,60% 0 5,40% 20,40% 0,90% 0,60%29/06/2004 0 0 0 0 0,30% 72,90% 1,00% 0 7,60% 16,13% 1,00% 1,00%26/05/2004 0 0 0 0 0,20% 58,00% 0,20% 0 8,30% 17,20% 15,20% 1,00%Promedio 0 0 0 0 0,71% 68,00% 0,84% 0 8,36% 17,15% 3,94% 1,31%
CARACTERIZACIÓN MENSUAL RELLENO SANITARIO DOÑA JUANA REALIZADA POR LA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
Fecha muestra Humedad pH STV Cenizas29/11/2004 55,60% 5,7 83,80% 16,20%03/11/2004 49,90% 6,1 77,70% 22,30%24/09/2004 64,70% 6,6 76,80% 23,20%26/08/2004 61,40% 6,1 76,80% 23,20%30/07/2004 63,40% 6,8 52,40% 47,60%29/06/2004 57,50% 5,9 82,20% 17,80%26/05/2004 52,40% 6,4 54,10% 45,80%Promedio 57,84% 6,2 71,97% 28,01%
IAMB 200520 13 ICIV 200520 26
130
ANEXO 2 – PLANOS MÁQUINA PARA DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD DE CAMPO PARA RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
DIBUJADO POR: MAQUINA PARA MEDIR CAPACIDAD DE CAMPO
21/12/04
900
800
1122.48
236
Soporte de cemento O500altura 200
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
DIBUJADO POR: MAQUINA PARA MEDIR CAPACIDAD DE CAMPO
21/12/04
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
DIBUJADO POR: MAQUINA PARA MEDIR CAPACIDAD DE CAMPO
21/12/04
20
800
20
O 35
O 25.4
840
(1/8in)(1/8in)
NOTA: Al menos una de las puntasde la barra debe ser soldadadespues de estar insertada en eltornillo de fuerza.
Maerial: acero 1020 cold rolled
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
DIBUJADO POR: MAQUINA PARA MEDIR CAPACIDAD DE CAMPO
21/12/04
5400
40
A ASECCION A-A
BDETALLE B
5
29°5
3.71
Rosca tipo ACMEpaso 10mm
6.29
O 25.4
O 40
O 50.8
5
10
40
20
Material: acero 1060tratamiinto termicotemplado y revenido
1
1) 1/4-20UNC 20mm de profundidad
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
DIBUJADO POR: MAQUINA PARA MEDIR CAPACIDAD DE CAMPO
21/12/04
D
D SECTION D-D
O 114.3
90
O 51
O 41Rosca tipo ACMEpaso 10mm
Material: acero 1060tratamiinto termicotemplado y revenido
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
DIBUJADO POR: MAQUINA PARA MEDIR CAPACIDAD DE CAMPO
21/12/04
O 6.35
O 53
O 70
O 100
R 42.5
C C
SECTION C-C
20
15
6
Maerial: acero 1020 cold rolled
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
DIBUJADO POR: MAQUINA PARA MEDIR CAPACIDAD DE CAMPO
21/12/04
E E
SECTION E-E
40
R 55
10
40
O 68
Maerial: acero 1020 cold rolled
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
DIBUJADO POR: MAQUINA PARA MEDIR CAPACIDAD DE CAMPO
21/12/04
NOTA: el presionador se ajusta al tornillode fuerza con un tornillo de 1/4in y 2cm delargo rosca gruesa y cabeza plana1/4-20UNC cabeza plana con anfguo 45°
Nota2: el retenedor se asegura a latapa con 6pernos y tuercas de 1/4in4cm de largo1/4-20UNC HEX PRISIONEROGRADO SAE 1APRIETE MANUAL
tapa
presionador
retenedor
tornillo de fuerza
Rosca defuerza
barra
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
DIBUJADO POR: MAQUINA PARA MEDIR CAPACIDAD DE CAMPO
21/12/04
445
60°
O 100
1065
93
3
(1/8)inGMAW
GMAW(1/8)in
GMAW 30-25(1/8in)(1/8in)
30-25
GMAW
O 20
Maerial: acero inoxidable
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
DIBUJADO POR: MAQUINA PARA MEDIR CAPACIDAD DE CAMPO
21/12/04
O 445
O 445
67.39
80
216.9
62.35
3
62
O 100
10
R 18.5R 38.5
R 28.5R 8.28
30 agujeros de 5mmde diametro
18 agujeros de 5mmde diametro
30 agujeros de 5mmde diametro12 agujeros de 5mm
de diametro
3
3Todas las piezas de latapa de fuerza realizadasen acero inoxidable
Venas x6
R 21.25
O 20
O 6.5 x6
60°
Maerial: acero inoxidable
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
DIBUJADO POR: MAQUINA PARA MEDIR CAPACIDAD DE CAMPO
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O 462
121
6.4
100
33.07
71
38
3(1/8in)GMAW
GMAW(1/8in)(1/8in)
GMAW 30-3030-30
(1/8in)(1/8in)
1/2in
Nota: el aro interior se fijaraal aro exterior con soldadura de tapon en12puntos igualmenteespaciados, el borde superior del aro debe ser rectopara apoyar al recipiente, se debe sellar el espacio entre los aros paraevitar corrosion
x12
Maerial: acero inoxidable
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
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F
DETAIL F
O 462O 462
3
228.39
R 12.69
50
71
151
R 15
R 15
R 15 3
8
3
306.4
R 30.2
R 40.2
R 20.2
R 8.28
100
33.07
6.4
5
30 agujeros de 5mmde diametro
18 agujeros de 5mmde diametro
30 agujeros de 5mmde diametro
12 agujeros de 5mmde diametro
Maerial: acero inoxidable
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
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21/12/04
O 468
100
30
25.4
3
3
6.35
O 25.4
468
GMAW (1/8in)
GMAW
GMAW
Maerial: acero inoxidable
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
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21/12/04
O 456
100
30
3006.4
3
GMAW
200
Maerial: acero inoxidable
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
DIBUJADO POR: MAQUINA PARA MEDIR CAPACIDAD DE CAMPO
21/12/04
900
484.87
80
820
404.87
R 57.15
45°45°
80
80
3
columnax4
travesañox4
Piezas de la estructurarealizado en tubo cuadrado estructuralde METAZA en lamina de 3mm
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
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21/12/04
1:2
1:10
150
150
3 800
800
lamina para refuerzo de laestructura lamina para la base
10
Refuerzo x16 lamina x1
Maerial: acero iestructural
A MENOS QUE SE ESPECIFIQUE, TODAS LASUNIDADES ESTAN EN MILIMETROS
ANGULOS ±X.X°
TITULO:
FECHA:
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G
DETALLE G
910
10
800
800
1051.37
(1/8in)
(1/8in)
(1/8in)
(1/8in)