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MEJORA DE LOS MATERIALES

UTILIZADOS EN LOS PROCESOS

FISICOSPARA LA OBTENCION

DEL GAS METANO A PARTIR DE

UN RELLENO SANITARIO.

Autores: Portillo José Luis CI:19.615.527

Guevara María Alejandra CI: 20.485.765

Urb. Yuma II, Calle Nº 3, Municipio San Diego

Teléfono: (0241) 8714240 (Máster) - Fax: (0241) 87123

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

MEJORA DE LOS MATERIALES UTILIZADOS EN LOS

PROCESOS FISICOS PARA LA OBTENCION DEL GAS METANO

A PARTIR DE UN RELLENO SANITARIO.

Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de

INGENIERO CIVIL

Autores:Portillo José Luis

C.I:19.615.527

Guevara María Alejandra

CI: 20.485.765

Tutor : Ing. Luis de la Cruz

San Diego, Septiembre de 2014


FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE CARRERA INGENIERÍA

ACEPTACIÓN DEL TUTOR

Quien suscribe, Ingeniero Luis de la Cruz portador de la cédula de identidad

N° 2.066.878 en mi carácter de tutor del trabajo de grado presentado por los

ciudadanos Guevara Molina María Alejandra; Portillo Di Nobile José Luis,

portadores de la cédula de identidad N° 20485765; 19615527, respectivamente,

titulado MEJORA DE LOS MATERIALES UTILIZADOS EN LOS

PROCESOS FISICOS PARA LA OBTENCION DEL GAS METANO

A PARTIR DE UN RELLENO SANITARIO , presentado como requisito

parcial para optar al título de Ingeniero civil, consideramos que dicho trabajo reúne

los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la presentación pública y

evaluación por parte del jurado examinador que se designe.

En San Diego, en el mes de marzo del año dos mil catorce.

___________________________

Ing. Luis de la Cruz. C.I.: 2.066.878.

ÍNDICE GENERAL

CONTENIDO pp.

ÍNDICE DE CUADROS……………….……………………….………….... ix ÍNDICE DE FIGURAS………………………………………………………. x ÍNDICE DE GRÁFICOS…………………………………………………….. x RESUMEN………………………………………………………………….… xi INTRODUCCIÓN……………………………………………………………. 1

CAPÍTULO

I EL PROBLEMA

1.1 Planteamiento del Problema………………………….………………… 4

1.2 Formulación del Problema……………………………..…..….………. 5

1.3 Objetivos de la Investigación.………………………..…..…………….

1.3.1 Objetivo General………………………...……..………………..

1.3.2 Objetivos Específicos……………..……………..……................

5

5

5

1.4 Justificación del Problema……………………..…….....………………. 5

1.5 Alcance……………………....………………………..…….…………. 6

II MARCO TEÓRICO

2.1 Antecedentes…………………………………........................................ 8

2.2 Bases Teóricas…………………………………..................................... 9

2.2.1Desecho………………………………………….…………….. 9

2.2.1.1 Clasificación de los desechos………...……………………. 11

2.2.1.2 De acuerdo a su degradabilidad……………........................ 11

2.2.1.3 De acuerdo a donde se producen….……………………….. 11

2.2.1.5 Características químicas de los desechos sólidos………….. 16

2.2.1.6 El problema del aumento del volumen de la basura, y el mal

manejo de los desechos………………...……………………………

17

2.2.1.7 Solución al problema propuesto…………...………………. 23

2.2.1.8 Costos……………………………….……………………... 26

2.2.1.9 Eliminación de Desechos…………..……………………… 27

2.2.2 Biogás……………..….……………………………………………. 28

2.2.2.1 Eliminación del CO2……....………………..……………… 29

2.2.2.2 Eliminación del H2S……….………………..………………. 31

2.2.3 Relleno Sanitario……………………………………………………. 31

2.2.3.1 Restricciones para la ubicación ……………………………. 31

2.2.3.2 Material de Cobertura...………………………….………… 33

2.2.3.3 Drenaje de Gases…..………...………………...................... 33

2.2.3.4 Reacciones que se generan en un relleno sanitario……….. 33

2.2.3.5 Gases…………………..………………………………….. 35

2.2.3.6 Gas metano……………………………………………….. 36

2.2.3.7 Dióxido de carbono……………………………………….. 38

2.2.3.8 Ácido sulfhídrico………………………………………….. 39

2.2.3.9 Amoniaco……………...………………………………….. 39

2.2.3.10 Principios básicos de un relleno sanitario……………….. 40

2.2.4 Tuberías………………………..................................................... 40

2.2.4.1 Fabricación…………………………………………………. 41

2.2.4.2 Materiales……….………………………………………… 41

2.2.4.3 Tuberías de PVC……………………………………………. 42

2.2.4.4 Tipos de materiales que pueden optimizar el

aprovechamiento del gas metano producido por los desechos

orgánicos de un relleno

sanitario……………………………………………………………..

43

2.3 Bases Legales…………………………………………..……………. 48

2.4 Definición de términos………………………………………………. 49

III MARCO METODOLÓGICO

3.1 Tipo de Investigación…………….………………........................ 53

3.2 Nivel de la Investigación…….………………………............. 53

3.3 Población y muestra…………………………………….............. 54

3.4 Instrumento de recolección de datos……………………………...

3.5 Fases Metodológicas……………………………………….....….

IV RESULTADOS

4.1 Construcción de modelo a escala de relleno sanitario…………… 57

4.2 Fase experimental………………....……………………………... 58

4.3 Obtención de resultados………….……….……………………… 58

4.4 Consideraciones finales…………………………….……….…….. 69

CONCLUSIONES……………………………………………………………….. 70

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS…………………………………………… 72

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadros pp.

1 Clasificación de fuente de los residuos sólidos…………………..….. 12

2 Porcentaje de humedad de las fracciones de residuos sólidos

urbanos……………………………………………………….…..…

14

3 Pesos específicos de las fracciones de los residuos sólidos

urbanos………………………………………………………………..….

15

54 55

4 Componentes que pueden generar combustibles en los residuos sólidos

urbanos………………………………………………………………………..

17

5

6

Composición de los residuos sólidos municipales en localidades con

población entre 100mil y 500mil habitantes…………………………………

Composición de los residuos sólidos municipales en localidades con

población menor a los 50 mil habitantes………………..……….……….

19

20

7 Composición de los residuos sólidos municipales en localidades con

población entre 50,1 y 100 mil habitantes …………..………………….…

21

8 Composición de los residuos sólidos municipales en localidades con

población mayor a los 500 mil habitantes…………….……………………….

22

9 Composición del biogás de acuerdo a su biomasa………………...................... 28

10 Valores de Resistencia del PVC……………………………………................. 43

11 Agregados utilizados en el proceso de coloracion del vidrio………................ 47

12 Material patrón sin optimizar………………………………………………….. 59

13 Material de optimización 1……………………………………………………. 60






19 Promedio de los ensayos de captación del gas………………………………... 66

20 Porcentaje de optimización del relleno sanitario del municipio Naguanagua… 68

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura

pp.

1

2

Pasos para fomentar el proceso del reciclaje y la concientización de la

población en pro del medio ambiente…………………………………...

Columna de Lecho Empacada…………………………………………..

25

29

3 Representación de Lewis del metano…...……………………………… 36

4 Estructura tetraédrica de la sílice…...…………………………………... 46

5 Grafica de porcentaje de compresibilidad del vidrio…………………… 48

6 Modelo a escala del relleno sanitario…………………………………… 57

ÍNDICE DE GRAFICOS

Gráfico

pp.

1 Ensayo material patrón sin optimizar…………………………………. 59

2 Material de optimización 1……………………………………………. 60






8 Promedio de los ensayos de captación del gas………………………… 66


CARRERA INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

MEJORA DE LOS MATERIALES UTILIZADOS EN LOS PROCESOS FISICOS PARA LA OBTENCIÓN DEL GAS

METANO A PARTIR DE UN RELLENO SANITARIO

Autores: Guevara María Alejandra; Portillo José Luis Tutor : Luis de la Cruz Fecha: Septiembre, 2014

RESUMEN

Los rellenos sanitarios además de estar destinados a ser un sitio de disposición

final de la basura, se pueden utilizar para la generación del gas doméstico y de la

energía eléctrica a través de la transformación del gas metano, producido por los

mismos. Dependiendo del volumen de desechos que almacene el relleno, será la

cantidad de gas metano producida, ya que mientras mayor sea el volumen de

desechos, mayor será la cantidad de gas metano que se produce; no obstante,

el gas que se genera no es aprovechado en su totalidad ya que un cierto

porcentaje del gas se queda atrapado entre los estratos y los lentes de desechos

que conforman el suelo del relleno, debido a la falta de porosidad y

permeabilidad de los mismos, por lo tanto es necesario idear un plan de acción

que tenga como principal objetivo lograr la mayor extracción posible de los

gases que se quedan atrapados, para así aumentar el volumen del gas

recolectado y generar mayor cantidad de energía eléctrica; es por el lo que se

origina la necesidad de optimizar la recolección del gas metano,

aumentando la porosidad del suelo a través de procesos físicos

xiv

uti l izando como principal recurso aquel los desechos cuyo proceso de

degradación es bastante tardío, debido a que con ello no solo se busca

optimizar el gas, sino también reuti l izar aquellos desechos compuestos

de materiales que no son reuti l izables o que mejor dicho no vuelven a

entrar en el ciclo de la actividad económica, pero que representan un

volumen bastante signif icativo de la basura dispuesta cada día. Por

ejemplo se presentan los casos de materiales como: las botellas de

politereftalato de eti leno (PET), el caucho de automóviles, los cuernos

de bovinos, las tapas de desodorantes y los vidrios de colores cuyo

proceso de degradación es lento y por consiguiente representan un

elevado índice de contaminación para nuestro planeta

Descriptores: Investigación, optimización, degradación, recolección

xv

INTRODUCCIÓN

La población mundial está en continuo desarrollo, de manera social,

económica, industrial y tecnológicamente. No obstante este crecimiento que

experimenta el mundo entero, ha generado preocupaciones sobre el medio

ambiente que irrumpen cada día más en la vida cotidiana, donde día a día

escuchamos con alarma como en el mundo continúan destruyéndose los

bosques, contaminándose los ríos y mares, así como pueden desaparecer

especies que ni siquiera llegamos a conocer, poniéndose en peligro incluso la

propia existencia humana. Es por ello que se genera la necesidad de evaluar

como reparar los contras que el desarrollo representa y así buscar soluciones

que ayuden a mejorar el medio que nos rodea.

Para los ingenieros civiles representa un reto continuo la búsqueda de

estrategias y recursos necesarios que intervengan hacia la mejora del ambiente

para hacerlo sustentable. Es por ello que en este trabajo se quiere precisamente

a través de la optimización del gas metano a partir de los rellenos sanitarios,

plantear una alternativa de energía verde a través del biogás, así como también

se busca beneficiar de manera directa a nuestro medio ambiente utilizado en

los procesos físicos para obtener el gas metano, desechos que no son

reutilizables y que además su proceso de degradación sea lento.

Cuando los desechos ya dispuestos producto de la biodegradación

empiezan a generar gas metano, se emprende una secuencia de eventos en los

rellenos sanitarios comunes debido a que se dispone la basura en el relleno, se

genera el gas el cual es expulsado por unas chimeneas y luego es quemado, o

disipado lo cual genera una gran cantidad de contaminación pues este gas es

uno de los principales agentes causantes del efecto invernadero, por otro lado

en rellenos sanitarios en donde se aprovecha el gas emitido por la

biodegradación de los desechos el ciclo ya no termina en la quema o disipación

del gas sino que este es recolectado a través de unos gasoductos, para luego ser

purificado a través de procesos industriales y posteriormente, ser

transformados en energía a través de una turbina de generación eléctrica.

Debido al crecimiento del volumen de desechos, y a la falta de una

conducta ecológica de la sociedad en la que vivimos la producción de basura

aumenta a pasos agigantados, y lo que en otros tiempos representaba solo un

problema, en la actualidad representa una alternativa para solucionar el

problema del volumen de desechos, ya que los desechos con degradación tardía

y que reúnan características deseadas de concavidad y resistencia, pueden ser

utilizados como parte del sistema de la recolección del gas.

Dependiendo del volumen de desechos que almacene el relleno, será la

cantidad de gas metano producida ya que mientras mayor sea el volumen de

desechos, mayor es la cantidad de gas metano que se produce en el relleno. No

obstante, el gas que se genera en el relleno no es aprovechado en su totalidad,

ya que un cierto porcentaje del gas se queda atrapado en los estratos que

conforman el suelo, debido a la falta de porosidad y permeabilidad de los

mismos, por lo tanto es necesario idear un plan de acción que tenga como

principal objetivo, lograr la mayor extracción posible de los gases que se

quedan atrapados en los estratos de rellenos para así aumentar el volumen del

gas recolectado y generar mayor cantidad de energía eléctrica.

Este trabajo de investigación está orientado hacia la recuperación del

medio ambiente a través de la ingeniería civil, y algunas de sus áreas de

aplicación. A continuación se presentarán las variables que intervienen en la

optimización del gas metano y las comparaciones que se deben considerar para

determinar cuál es el material más idóneo, con el cual se obtenga el mayor

porcentaje del gas.

La Investigación estará estructurada en cuatro capítulos. Capítulo I El

Problema, donde se habla del planteamiento del problema, formulación del

problema, objetivos generales y específicos, justificación del problema y

2

alcance. Capítulo II Marco Teórico , que habla de los antecedentes, bases

teóricas y definición de términos. Capítulo III Marco Metodológico , donde se

habla del diseño de la investigación, nivel de investigación, técnicas e

instrumentos de investigación y fases metodológicas. Capítulo IV Resultados.

en donde se evidenciaran los resultados de la investigación

3

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

1.1 Planteamiento del Problema.

En la actualidad es de vital importancia la conservación del ambiente, por lo

que se han venido realizando diversos estudios, para contribuir al mejoramiento de la

recolección y aprovechamiento de los desechos, tanto degradables como no

degradables, por esta razón se busca a partir de la utilización del gas metano

producido por los rellenos sanitarios la obtención de la energía bien sea lumínica o

calórica, a través de los procesos físicos y químicos.

En Venezuela, es necesaria la implementación de obtención de energía a

través del gas metano emitido por los rellenos sanitarios, principalmente en

localidades cercanas al mismo, generando así la concientización del ahorro

energético y la integración de la población, en la culturización hacia la

protección al medio ambiente.

El aumento o disminución del volumen recolectado del gas metano,

dependerá de la porosidad de los lentes que resultan de la compactación de los

desechos, es por ello que se tomará como punto inicial de referencia los datos

que se obtuvieron según la línea de investigación iniciada por: David López.

(2013) en su trabajo de grado titulado Estudio para el aprovechamiento de gas

combustible a partir de rellenos sanitarios, y seguida por Coronado Luis y Mazzei

Vera. (2013) en su trabajo de grado titulado Determinación de diferentes

procesos físicos para optimizar el aprovechamiento del gas metano producido

por los desechos orgánicos en un relleno sanitario, como comparación en cuanto a

los resultados finales utilizando la combinación de materiales de desecho, para así

poder concluir de forma estimada cuales son los diferentes materiales más idóneos

para la optimización en la recolección del gas metano, debido a que cierto porcentaje

del volumen del gas se queda atrapado dentro del relleno.

1.2 Formulación del Problema.

¿De qué manera se pueden mejorar los resultados obtenidos a través de los procesos físicos, para aumentar la obtención de gas metano a partir de un relleno sanitario?

1.3Objetivo General.

Mejorar los materiales utilizados en los procesos físicos, para la obtención del

gas metano a partir de un relleno sanitario.

1.3.1Objetivos Específicos

• Determinar la factibilidad de material de desechos plásticos,

cuernos de bovinos y vidrio de color para la recolección del gas

metano (CH4).

• Estudiar como varía, el aumento en la recolección del gas metano

(CH4), utilizando materiales de desechos y combinación entre

ellos.

• Realizar ensayos de laboratorio aplicando procesos para el

aprovechamiento del gas metano (CH4).

1.4 Justificación del Problema.

Mundialmente se está trabajando en pro a la protección del ambiente;

ligado a ello se encuentra el continuo crecimiento de la población y la

industrialización automatizada, lo que genera un aumento continuo en la

demanda energética; resulta entonces importante analizar cómo se debe

enfrentar esta problemática en función a la conservación del medio ambiente.

Por consiguiente, la generación de energía a través del biogás

contribuye a la conservación del medio ambiente, ya que este se obtiene de una

forma limpia, económica y viable debido a que disminuye los efectos

5

contaminantes de los hidrocarburos de los cuales se obtiene actualmente la

mayor parte de la energía que utilizamos.

El volumen del gas metano que se obtiene a partir del relleno sanitario

para la obtención de la energía utilizada en la producción del gas doméstico y

de la electricidad, varía según la porosidad presente en los lentes de basura

compactada, que componen el relleno; por lo que es de suma importancia

conocer cuál es el material más idóneo que se debe emplear para alcanzar la

mayor recolección del gas metano, a través de procesos físicos mediante

ensayos de laboratorio.

1.5 Alcance.

Este trabajo experimental tendrá como objeto, mejorar a través de la

utilización de distintos materiales de desecho y la combinación entre ellos, la

obtención del gas metano, en el relleno sanitario propuesto para el Municipio

Naguanagua, Estado Carabobo, ya que este trabajo de grado propone disminuir

la contaminación en el planeta, a través de la utilización de desechos que no se

encuentran dentro del ciclo económico; es decir librando a nuestro ecosistema

de toneladas de desechos contaminantes a través del proceso de

aprovechamiento del gas que ellos generan, así como también aumentando la

cantidad de energía verde que se genera a partir del relleno sanitario.

Considerando que esta es una de las posibles soluciones a los problemas

energéticos que se viven en Venezuela y el mundo, ya que disminuye los

efectos contaminantes de los hidrocarburos de los cuales se obtiene

actualmente la mayor parte de la energía que utilizamos. Así mismo, en el

ámbito social y productivo, se puede apreciar a simple vista el enlace directo

con las comunidades y el sector empresarial, debido a que se contribuye al

mejoramiento de los paisajes urbanos, mejoramiento energético, así como

también de forma indirecta afecta la cultura de la población en los ámbitos de

empleo para la clasificación de los desechos sólidos, del reciclaje y de

protección al medio ambiente.

6

Mediante la realización de este trabajo, se cumplirá con un requisito

fundamental para la obtención del título universitario, en la carrera de

Ingeniería Civil.

7

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1 Antecedentes

Escandela E y Zabala A.(2007) en su trabajo de grado titulado Diseño

de un plan de manejo de los desechos sólidos no peligrosos para mitigar el

impacto ambiental en el Relleno Sanitario “La Paraguita” (Municipio

Juan José Mora), realizado en la Universidad de Carabobo, permite analizar

la situación actual, describir y evaluar los impactos ambientales debido a la

operación del Relleno Sanitario La Paraguita. Para la evaluación se utiliza la

calificación ambiental y la “matriz de Leopold”, resultando que dichos autores

obtuvieron mayores impactos negativos que positivos, los cuales son

compensados con la etapa operativa, justificándose la ejecución del mismo.

Además, muchos de los impactos pueden ser mitigados para evitar daños

ambientales, mediante la utilización de monitores y la vigilancia de la

operación del relleno. Esta investigación contribuye significativamente para el

desarrollo del presente trabajo, como apoyo técnico y teórico.

Camacho Lisbeth y Díaz Kerry. (2007) en su trabajo de grado titulado

Diseño de un sistema de captación de Biogás como Fuente de Energía

Alternativa para ser utilizada en el Relleno Sanitario la Paraguita,

realizado en la Universidad de Carabobo, permite obtener una recolección de

datos directamente de la realidad donde se llevará a cabo la propuesta de

diseño del sistema de captación de biogás, para así poder determinar la

producción de metano que se genera en el relleno sanitario, producto de la

descomposición anaerobia, de los desechos sólidos allí depositados. Así como

se necesitara considerar cantidad y el tipo de desperdicios disponibles, la

necesidad de agitación, la disponibilidad de materiales de construcción, las

condiciones ambientales óptimas para la digestión anaeróbicas. Esta

investigación ha proporcionado información valiosa de lo que se refiere a la

captación de Biogás como Fuente de Energía alternativa.

López David. (2013)En su trabajo de grado titulado Estudio para el

aprovechamiento de gas combustible a partir de rellenos sanitarios,

realizado en la Universidad José Antonio Páez, expresa que los rellenos

sanitarios son un método productor de energía muy importante, ya que

producen electricidad y gas doméstico a partir del biogás (gas metano), donde

éste se capta gracias a los volúmenes de basura que producen las personas

debido a procesos de degradación química de los residuos orgánicos. Este

método productor de energía es muy útil, debido a que la energía producida a

partir de la biomasa, genera muy poca contaminación y este método tiene la

ventaja de que los costos de producción son bajos, pudiéndose recuperar los

costos invertidos en la construcción del relleno sanitario en pocos años.

La inversión para un relleno sanitario es aproximadamente de 40

millones de dólares (aproximadamente 2800.000.000 Bsf al cambio actual)

pudiendo recuperarse la inversión en un periodo de 10 años.

Coronado Luis y Mazzei Vera. (2013) En su trabajo de grado titulado

Determinación de diferentes procesos físicos para optimizar el


orgánicos en un rel leno sanitario, real izado en la Universidad José

Antonio Páez, plantean optimizar la captación de gas metano producido por un

relleno sanitario para la producción de energía eléctrica, empleando materiales que ya

han cumplido con su principal uso.

2.2 Bases Teóricas.

2.2.1 Desecho.

Es un producto de la actividad humana, en el proceso de satisfacción de

necesidades de índole personal, comercial, e industrial, que posee componentes

en condición de ser reincorporados, previo tratamiento, al ciclo de la economía

en su fase productiva, y componentes completamente inutilizables o no

9

reciclables. Normalmente se la coloca en lugares previstos para su recolección

para luego ser canalizada a vertederos, rellenos sanitarios u otro lugar.

2.2.1.1 Clasificación de los desechos.

� Desecho o residuo orgánico: aquel que contiene una estructura molecular

basada en el carbono como elemento principal, el cual determina sus

características y propiedades, por ejemplo: papel, cartón, huesos, aceites,

restos de comida y vegetales, excrementos de animales, goma natural, cuero,

textiles cuyo origen primario es la materia orgánica.

� Desecho o residuo inorgánico: aquella que tiene una estructura simple y

variada y se descompone totalmente con mucha dificultad debido a sus

propiedades estables en presencia del aire, por ejemplo: metales simples

y en aleaciones, no metales, vidrio y otros.

� Desechos o residuos peligrosos: todo desecho, ya sea de origen

biológico o no, que constituye un peligro potencial y por lo cual debe

ser tratado de forma especial, por ejemplo: material médico

infeccioso, residuo radiactivo, ácidos y sustancias químicas corrosivas,

etc.

2.2.1.2 De acuerdo a su degradabilidad:

Según el tiempo en que tardan las bacterias y hongos en descomponer a

los desechos, pueden ser:

� Degradable: su descomposición es de forma natural en un tiempo

relativamente corto, Por ejemplo: los desechos orgánicos como los

alimentos, tardan poco tiempo en descomponerse.

� No degradable: no se descomponen fácilmente sino que tardan

mucho tiempo en hacerlo, Por ejemplo: el vidrio tarda unos 4.000

años en descomponerse, el plástico tarda de 100 a 1.000 años.

2.2.1.3 De acuerdo a donde se producen:

� Desecho hospitalario: Provienen principalmente de los hospitales,

clínicas y centros de salud. También son considerados todos los

10

productos de la salud que se utilizan en las casas, colegios o en las

empresas tales como las gasas, vendas, guantes, sondas, jeringas,

agujas, etc.

� Desecho urbano: correspondientes a las poblaciones, tales como los

desechos de parques y jardines, inmobiliario urbano inservible,

restos alimenticios, los desperdicios de las mismas actividades

comerciales como los empaques, cauchos, electrodomésticos, etc.

� Desechos rurales: Se producen en el campo, fuera de las ciudades y

donde las viviendas se establecen en forma dispersa.

� Desechos industriales: son aquellos generados por las industrias y

sus técnicas de producción.

� Desechos domésticos: Generados en los hogares por las actividades

propias de las personas en sus viviendas, por ejemplo: desperdicios

que contienen por lo general restos alimenticios, envolturas de

alimentos y papeles, en menor proporción restos de cerámica,

aerosoles de lata, muebles y aparatos eléctricos. (VER CUADRO 1)

Cuadro 1: Clasificación de fuentes de Los Residuos Sólidos.

Fuente

Instalaciones y

Actividades Donde se

Generan los Desechos

Tipos de Desechos

Sólidos

Residencial

Residencias unifamiliares

y multifamiliares,

edificios residenciales de

poca mediana y gran

altura

Desechos de alimentos

desperdicios, cenizas y

desechos especiales

11

Comercial

Tiendas, restaurantes,

mercados, edificios de

oficinas, hoteles,

moteles, almacenes de

impresos, reparación de

automóviles,

instalaciones médicas e

instituciones, etc

Desechos de

alimentos,

desperdicios, cenizas,

desechos de

demolición,

construcción, desechos

especiales, desechos

ocasionalmente

peligrosos.

Industriales

Construcción,

Químicas, madera,

minería, generación de

electricidad,

demolición, etc.

fabricación,

manufacturas ligeras y

pesadas, refinerías,

entre otras.

Desechos de alimentos,

desperdicios, cenizas, ó

Desechos de demolición

y construcción, desechos

especiales, desechos

peligrosos.

Áreas Libres

Calles, parques,

terrenos vacantes,

Terrenos de juego,

playas, autopistas,

áreas recreacionales,

etc.

Desechos especiales,

desperdicios.

12

Sitio de Plantas de

Tratamiento

Agua, aguas residuales

y procesos industriales

de tratamiento.

Desechos de plantas

residuales de

tratamiento,

compuestos

principalmente de

lodos

Agrícolas

Cultivos, huertos,

corrales de ganado

animales, granjas, etc

Desechos de la

agricultura, desperdicios,

desechos peligrosos

Fuente “Ley de Residuos y Desechos Sólidos”.

Gaceta Oficial Nº 38.068. Caracas. (2004).

2.2.1.4 Características físicas de los desechos sólidos.

Es de gran importancia, el conocimiento de las características físicas de

los desechos sólidos, debido a que de esta forma se puede cuantificar el

proceso de la descomposición de los mismos.

� Humedad: está presente en los residuos urbanos, y oscila

alrededor del 40% en peso, con un margen que puede situarse

entre el 25 y el 60%. La máxima aportación la proporcionan las

fracciones orgánicas, y la mínima, los productos sintéticos. Esta

característica debe tenerse en cuenta por su importancia en los

procesos de compresión de residuos, producción de lixiviados,

transporte, procesos de transformación, tratamientos de

incineración y recuperación energética y procesos de separación

de residuos en planta de reciclaje.

13

Dónde.

• Humedad se expresa en porcentaje.

• El peso inicial, se refiere a la muestra con agua o muestra

húmeda.

• El peso final, se refiere al peso de la muestra cuando se le ha

extraído el agua (peso seco).

Cuadro 2: Porcentaje de humedad de las fracciones de los residuos urbanos sólidos.

Fuente: Tchobanoglous, et.al, 1982 En el cuadro 2, se encuentran los porcentajes de humedad frecuentes en algunos de los residuos urbanos sólidos.

� Densidad: Es un valor fundamental para dimensionar los

recipientes de pre recogida tanto de los hogares como de la vía

pública. Igualmente, es un factor básico que marca los volúmenes

de los equipos de recogida y transporte, tolvas de recepción,

cintas, capacidad de vertederos, etc. Este valor soporta grandes

Componentes Humedad %

Sin mezclar Mezclados

Residuos orgánicos 68 65 Papel y cartón 12 24

Plásticos 1 2 Madera 20 24 Textiles 12 19 Vidrios 2 3 Metales 2 2

14

variaciones según el grado de compactación a que están sometidos

los residuos. La reducción de volumen tiene lugar en todas las

fases de la gestión de los residuos y se utiliza para optimizar la

operación, ya que el gran espacio que ocupan es uno de los

problemas fundamentales en estas operaciones.

Donde:

• La densidad se mide en kg/m³

• P= peso de la basura

• V= volumen del recipiente que contiene la basura.

En el cuadro 3, se aprecian los pesos específicos probables, de algunos de los desechos sólidos urbanos más abundantes.

Cuadro 3: Peso específico de las fracciones de los residuos urbanos sólidos.

Fuente: Tchobanoglous, et.al, 1982.

Componentes Variación en kg/m³ Típico en kg/m³

Residuos de Comida:

En hogares 131 – 481 291

En mercados 475 – 950 540

Residuos de Jardinería 59-225 101

Madera 131-320 237

Papel y Cartón 42 – 131 50

Plásticos 42 – 131 65

Textiles 42 – 101 65

Vidrio 160 – 481 196

Latas de hojalata 50 – 160 89

Otros metales 65 - 1,151 280

15

2.2.1.5Características químicas de los desechos sólidos.

Como características químicas más relevantes de los residuos

sólidos urbanos, se destacan la composición química y el poder energético

de los residuos.

� Composición Química:Para determinar las características de

recuperación energética y de potencialidad de producir

fertilizantes (si posee una adecuada relación carbono/nitrógeno)

que poseen los residuos sólidos urbanos, es necesario conocer

la composición química de los componentes de esta clase de

residuos

En el cuadro 4, se expresan sobre muestras secas, el porcentaje

de algunos elementos químicos presentes en los desechos sólidos

urbanos; se observa que la gran mayoría de las fracciones de los

residuos posee un elevado contenido en carbono, lo que faci l i tará su

combustión y, por lo tanto, su recuperación energética.Al mismo

tiempo, también es necesario conocer la presencia y la concentración

de residuos tóxicos y peligrosos para determinar el r iesgo que supone

para la salud humana y para el medio ambiente, el manejo, tratamiento

y posible reuti l ización de estos residuos.

Poder caloríf ico: se define como la cantidad de calor que puede

entregar un cuerpo. Se diferencian el poder calorífico superior el cual

no se debe corregir por humedad y el poder calorífico inferior el cual

se debe corregir por humedad. Se mide haciendo uso de un calorímetro

en unidades de energía por masa (cal/gr), (27cal/kg), (BTU/lb).

1 kilocaloría / ki logramo = 4184 m2 / s2

1 unidadtérmica bri tánica (BTU) / l ibra =2326 m 2 / s 2

16

Cuadro 4: Componentes que pueden generar combustible en

los residuos sólidos urbanos.

Fuente: Claudio Alfredo Zaror (1985)

2.2.1.6 El problema del aumento en el volumen de la basura y el mal

manejo de los desechos.

El aumento del volumen de los desechos, va ligado a la sociedad en

general, puesto que mientras más grandes y habitadas sean las ciudades la

cantidad de desechos se incrementa en cifras bastantes desfavorables para el

medio ambiente, y la vida en el planeta tierra.

La generación de desechos sólidos constituye un problema ambiental de

gran repercusión para las comunidades, todo esto debido a diversos factores

tales como el crecimiento poblacional con hábitos de consumo inadecuados

sumado al déficit de educación ambiental, en el que se vive actualmente la

mayoría de los habitantes de nuestro país. La población está desorientada en

temas como recolección de basura, separación de residuos y reciclaje; además

de haber gestiones inconclusas, vertederos, y los pocos rellenos sanitarios

existentes se encuentran en precarias condiciones.

Componentes Peso sobre muestras secas (%)

C H O N S

Residuos de Comida 48 6,4 37,6 2,6 0,4

Residuos de

Jardinería 47,8 6 38 3,4 0,3

Madera 49,5 6 42,7 0,2 0,1

Papel y cartón 43,8 5,9 44,2 0,3 0,2

Textiles 55 6,6 31,2 4,6 0,1

Vidrio 0,5 0,1 0,4 .. ..

Metales 4,5 0,6 4,3 .. ..

17

Gran cantidad de los residuos están en un continuo y elevado aumento

diario. Debido al consumismo en nuestra sociedad la mayor parte de los

residuos en aumento son aquellos los cuales no son reutilizables.

En municipios con población menor a 25 mil habitantes, la tasa de

generación varía entre 0,3y 0,65 kg/hab.dia; en municipios con población

entre 25 mil y 50 mil habitantes se estima entre 0,6 y 1,1 kg/hab.dia; con

poblaciones entre 100 mil y 500 mil habitantes varía entre 0,6 y 1,15

kg/hab.dia y aquellos con poblaciones mayores a 500 mil habitantes, la

tasa de generación alcanza hasta 1,2 kg/hab.dia; es decir que la

comunidad del municipio Naguanagua, en donde se encuentra el relleno

sanitario en estudio debe generar entre 0,6 y 1,15 kg/hab.dia ya que posee

una población estimada para el año 2012 de 174.250 habitantes.

A continuación, se presentan los cuadros 5, 6, 7, y 8 que arrojan

valores obtenidos según Sánchez, R (1999).En su trabajo “Diagnóstico

Preliminar sobre la Situación Actual del Sector Desechos Sólidos en

Venezuela”, presentado ante la ilustre Universidad Central de Venezuela,

en donde se aprecian los porcentajes de desechos para cada tipo de

residuo respectivamente en urbes, clasificados según el número de

habitantes, además entre estos se enfatiza el cuadro 5 con una población

entre cien mil y quinientos mil habitantes; cabe destacar que aunque no

hace mención al municipio Naguanagua, se refiere al estado Carabobo en

la localidad de Puerto Cabello (203.859 habitantes para el año 2011 y

176.347 habitantes para el año 1998 la cual se presume fue la cifra

probabilística con la que se realizó este estudio).

18

Cuadro 5: Composición de los residuos sólidos municipales, en localidades con población

entre 100 mil y 500 mil habitantes

Fuente:Sanchez, R (1999)

Estado Municipio Papel y Cartón

Plástico Vidrio Metales

Textil Cauchos y Cuero

Desperdicios de Alimentos

Residuos de

Jardinería Otros

Fe No Fe

Aragua Lomas

16,9 10,4 3,3 1,7 0,2 2,8 0,8 17,9 21,9 24,1 Libertador Mariño

Carabobo

Juan José Mora 21,5 9,3 8,9 4 0,5 4,5 2,1 21,6 11,6 16

Pto Cabello

Mérida Libertador 18,6 5,6 9,3 2,3 0,3 1,9 2 57,9 2,1

Miranda Plaza 22,4 10,9 19,7 4,6 1,1 10 2,8 15,9 7,5 5,1

Monagas Maturín 19,2 12,9 7,9 2,8 0,2 3,2 0,4 26,2 22,8 15,4

Táchira San

Cristóbal 35 7,3 10,5 0,8 0,3 1,4 .. 44,0 0,7

Cuadro 6: Composición de los residuos sólidos municipales, en algunas localidades con

población menor a 50 mil habitantes.


Estado Municipio Papel y Cartón

Plástico Vidrio Metales

Textil Cauchos y Cuero


Residuos de

Jardinería Otros

Fe No Fe

Aragua San Sebastián de

los Reyes 13,2 17,7 9,4 4,3 0,4 7,3 2,8 10,8 22,5 11,6

Camatagua 13 17,5 9,2 4,4 0,4 7,4 2,2 23,7 11,2

Lara Simón Planas 26,3 6,2 15,8 13,6 .. 10,4 .. 15,7 12 …

Mérida

Santos Marquinas

15,1 6 8,2 2,9 0,4 3,9 2,2 62,5 0,7

Cardenal Quintero

27 17 7 6 1 2 … 38 2

Pueblo Llano 15 8 8 4 2 6 0,3 55 1

Rivas Dávila 9,1 2,9 5 1,4 0,8 0,6 … 78 1,6

Rangel 7,8 5,4 7,5 2,8 0,1 1,7 … 68,1 1

Pinto Salinas 8,4 2,5 6,2 3,3 0,3 0,8 0,6 74,3 3,4

Miranda 21 10 8,0 5 2 6 5,6 28 10

Tovar 10,8 4,7 7,5 1,4 0,1 1,5 0,8 72 1,7

Sucre 9,1 5,8 5,2 2,4 … 1,1 … 74,2 2,2

Miranda Pedro Gual 11,5 5,9 5,4 1,5 … 3 0,4 28,8 20 23,5

Monagas

Sotillo 23,2 10,4 6,1 2,9 0,1 2,7 0,7 2,1 18,4 14,5

Libertador 20,6 11,2 13,2 4,1 0,2 2,5 0,6 18,2 11,8 17,6

Ezequiel Zamora 15,6 15,3 7,9 3,9 0,2 3,6 0,7 15,4 18,9 18,5

Caripe 26,8 11,8 7,6 2,5 … 3 0,5 33,8 9,3 4,7

Cuadro 7: Composición de los residuos sólidos municipales, en localidades con población entre 50,1 mil y

100 mil habitantes.

Estado Municipio Papel y Cartón Plástico Vidrio

Metales Textil

Cauchos y Cuero


Residuos de

Jardinería Otros

Fe No Fe

Amazonas Atures 4,8 2,8 6,4

2,8 0,4 1,4

5,9 51,5 24

Carabobo Diego Ibarra

14,9 8,7 3,2 2 … 2 2 6,9 19,3 41

Lara Urdaneta 19,9 17,8 20,7 … … 7,4 … 2,5 20,7 11,1 Jiménez 24,4 17,8 21 … 2,2 7,5 … 18,4 8 0,7

Mérida Campo

Elías 13,7 2,5 5,2 1,4 0,1 0.7 0,6 70 70 5,8

Miranda Páez

Catillo 22,4 19,6 10,9 4,6 1,1 10 2,8 15,9 7,5 5,2

Táchira Torbes 18,4 7,4 19,9 3,3 0,3 0,2 … 50 50 0,5


Cuadro 8: Composición de los residuos sólidos municipales, en localidades con población

mayor a los 500 mil habitantes

Estado Municipio Papel y Cartón Plástico Vidrio

Metales Textil

Cauchos y Cuero

Desperdicios de

Alimentos

Residuos de

Jardinería Otros

Fe No Fe

Bolívar Caroní 30,8 16,6 5,1 10,6 0,5 7,5 1,7 26,2 26,2 1

Caroní 29,9 16,3 4,7 0,3 0,5 0,8 0,3 46,9 0,3

Carabobo Valencia 13,3 10,4 23,9 4,1 1,2 10,3 1,8 13,9 15,3 5,8

Zulia Maracaibo 17,6 13,5 5,5 3,3 0,6 1,3 … 17,9 35,7 4,6

Distrito Federal

22,3 11,7 4,5 2 2,9 4,1 … 37 4,3 11,2


Posteriormente podría hacerse una correlación en los porcentajes de

desechos que actualmente se generan en el municipio Naguanagua, juzgando

por la cantidad de habitantes que se encuentran en estas urbes (Naguanagua

y Puerto Cabello), pero se debe tomar en consideración que en la actualidad

se ha incrementado notablemente la cantidad de desechos que se generan

(hab/día), por lo que está similitud seria incierta a pesar de que la

población actual del municipio Naguanagua, es parecida a la que tenía

Puerto Cabello en 1999, puesto que el fenómeno del consumismo se ha

incrementado a pasos agigantados. Sin embargo debido a la falta de data

sobre la composición porcentual de desechos en Venezuela, es necesario

estimar el volumen de algunos desechos no reutilizables, los cuales serán

utilizados para aumentar la porosidad del suelo en el relleno sanitario,

utilizando como comparativo los datos probabilísticos del trabajo antes

mencionado.

2.2.1.7 Solución al problema propuesto.

Para estructurar la solución al problema de la basura y a las condiciones

en las que se encuentra el medio ambiente, es interesante mencionar que la base

de la complicación además de ser el gran consumismo que repercute en el

volumen acumulado de desechos diarios, es la falta de concientización y

educación ambiental presente en el mundo entero; es importante destacar que la

conciencia juega un papel fundamental en la recuperación del medio ambiente,

puesto que inclusive algunas de las personas que tienen un amplio conocimiento

sobre el reciclaje y las consecuencias debido al mal manejo de los desechos

sólidos urbanos, siguen siendo parte de la gran mayoría de la población que

ejercita un cambio para proteger el ecosistema, por lo que es necesario idear

alternativas que generen el interés en cada ciudadano sobre la protección del

ambiente.

Haciendo énfasis en Venezuela, es importante mencionar, que la misma

posee recursos naturales tanto renovables como no renovables, los cuales se ven

afectados directamente por la contaminación, un ejemplo de esto son los cursos de

agua que son contaminados por los lixiviados expulsados debido a la

23

descomposición de la basura y por desechos sólidos que son dispuestos en ellos,

por lo que debe hacerse énfasis en la educación ambiental como primera instancia;

para empezar a solventar el problema sugerimos lo siguiente:

� Exigir a los dirigentes políticos que implementen en sus comunidades,

la necesidad de impartir charlas sobre la reducción, reutilización y

separación de la basura a través de profesional calificado en el tema.

� Supervisar el cumplimiento de las leyes ambientales como uno de los

principales temas para el desarrollo de la sociedad.

� Reintegrar los residuos al ciclo productivo

� Canalización adecuada de residuos finales

� Reciclar los volúmenes de desechos posibles.

� Generar energía eléctrica y gas doméstico mediante la

descomposición de los desechos orgánicos (Objetivo de la presente

tesis).

Para obtener excelentes resultados a largo plazo, es necesario que la

población comience a interesarse por el ambiente y esto se logra a través del

conocimiento, puesto que todo aquello que es desconocido para la sociedad se

convierte en un reto y muchas veces en un obstáculo para el cambio, pero aquello

que se conoce y se domina, representa el mejoramiento continuo en todos los

ámbitos de la sociedad, no solo ambiental sino también económico, y social. (Ver

Figura 1).

24

Figura 1: Pasos para fomentar el proceso de reciclaje y la concientización de la población en pro del medio ambiente.

Fuente: María Guevara y José Portillo (2014)

25

2.2.1.8 Costos.

� Costos educacionales:

Tomando en cuenta los parámetros de educación ambiental, es necesario la

implementación de estrategias como foros de concientización y enseñanza para

todos los sectores del país; se deben utilizar diversas herramientas según la

ubicación de la población a educar y posteriormente ir mejorando la educación

ambiental en las instituciones escolares, a través de una asignatura obligatoria en

cada curso, para que se formen las generaciones futuras a través de la enseñanza

en los hogares y en las escuelas.

� Costos ambientales:

Los desechos deben ser tratados y dispuestos en un lugar adecuado, puesto

que generan una gran cantidad de gases y lixiviados, por lo que atraen parásitos,

roedores, gusanos, e insectos, siendo estas plagas portadoras de enfermedades

para los seres humanos y animales domésticos. También debido a la quema de

desechos, con una composición química vulnerable a los seres vivos, estos

pueden generar cáncer, alergia, afecciones pulmonares, broncopulmonares y

neumonías, entre otras. Además de que todo el medio ambiente se ve afectado;

los cuerpos de agua, el suelo, el aire y los seres vivos que dependen de estos

recursos naturales.

� Costos sociales:

La gestión de residuos es un importante problema ambiental que debe ser

encarado por las alcaldías. Muchas de las cargas ambientales antes citadas son

generadas por los grupos marginados, como son las minorías raciales, mujeres y

residentes de las naciones en desarrollo. NIMBY “not in my back yard!” (No en

mi patio trasero) es un término popular que describe la oposición de los

residentes a una propuesta de un nuevo desarrollo de disposición de desechos

cerca de ellos. Sin embargo, la necesidad de expansión y la ubicación de plantas

de tratamiento y de eliminación de residuos están aumentando en todo el mundo.

En la actualidad existe un mercado creciente en el movimiento transfronterizo de

residuos, y aunque la mayoría de los flujos de residuos se da en los países

26

desarrollados, una cantidad importante de residuos se desplaza de los países

desarrollados a los países en vías de desarrollo.

� Costos económicos:

Los costos económicos de la gestión de los residuos son elevados, y son a

menudo pagados por los gobiernos municipales. Dichos costos a menudo se

pueden optimizar y reducir, creando rutas de recolección más eficientes,

modificando el diseño de los vehículos e incluso su tránsito, y a través de la

educación pública. Las políticas ambientales, también son vitales para reducir el

costo de la gestión y reducir las cantidades de residuos. La valorización de

residuos (es decir, el reciclaje y la reutilización) evitan la extracción de materias

primas, reducen los volúmenes de disposición final, y el costo de transporte. La

ubicación de tratamiento de residuos y las instalaciones de eliminación a menudo

tienen un impacto en la propiedad inmobiliaria debido al ruido, polvo, la

contaminación, el deterioro del paisaje, y el estigma negativo. El sector informal

de recolección de residuos consta en su mayor parte de los recolectores de

residuos que limpian los metales, vidrio, plástico, textiles y otros materiales y del

comercio para obtener una ganancia, conocidos en Venezuela como “zamuros”.

Este sector puede alterar significativamente o reducir el desperdicio en un

sistema en particular, pero producen otros efectos económicos negativos que

ocasionan enfermedad, pobreza, explotación de menores y el abuso de sus

trabajadores.

2.2.1.9 Eliminación de Desechos.

En Venezuela viven más de 28 millones de personas, la nación tiene una

montaña de desperdicios –cerca de 16 millones de toneladas por año- que

requieren su recolección y una eliminación segura. Los desperdicios son

materiales que ya no se puedan usar en los hogares, comercios, industrias ni

ningún otro sitio. En realidad son valiosos recursos, pero aún no se ha aprendido

a utilizarlos de nuevo.

Se puede lograr un mayor provecho del papel, vidrio o metales

reutilizándolos, es decir, usándolos como materia prima para fabricar nuevos

productos útiles. Por ejemplo, el hierro y el acero descartado pueden devolverse a

27

las fundiciones y usarse nuevamente. El vidrio de las botellas desechadas puede

convertirse en otras botellas. Con los periódicos que se tiran cabe hacer

productos de papel.

No obstante, la mayoría de los desechos se elimina simplemente

colocándolos en algún lado. Habría que eliminarlos de modo que no dañaran el

ambiente, pero no siempre se hace.

Estamos desarrollando nuevos modos de eliminar los residuos. Pero

constantemente debemos aprender más acerca de cómo volverlos a utilizar, para

poder conservar los recursos naturales, tales como la madera y los metales.

Los residuos sólidos, llamados también desechos, tienden a aumentar cada

año, conforme cambian los hábitos de vida y los procesos de fabricación. Mucha

gente llama a estos materiales basura. Pero este término debería referirse sólo a

desechos de alimentos orgánicos: sobras de carne, cáscara de papas, etc.

En cierta época, los desechos de alimentos de los hogares, restaurantes,

mercados de alimentos y fabricantes de productos alimenticios componían casi

dos tercios de todos los desperdicios de una nación tecnológica moderna. Pero

los métodos nuevos de industrialización de alimentos han reducido la cantidad de

residuos de comida. Entre tanto, se han popularizado nuevos métodos de envasar.

En consecuencia, la cantidad de desechos de papel ha aumentado rápidamente.

Hoy en día, el papel representa alrededor de la mitad de todos los desechos

recogidos. Otros residuos sólidos incluyen goma, plástico y una aparentemente

infinita variedad de objetos y materiales.

2.2.2 Biogás.

Es la mezcla de gases resultantes de la descomposición de la materia

orgánica realizada por acción bacteriana en condiciones anaerobias. Se produce

en un recipiente cerrado el cual puede ser construido con diversos materiales

como ladrillo y cemento, metal o plástico.

Los principales componentes del biogás son el metano (CH4) y el dióxido

de carbono (CO2). Aunque la composición del biogás varía de acuerdo a la

biomasa utilizada, su composición aproximada se presenta en el cuadro 9.

28

Cuadro 9: Composición del biogás de acuerdo a su biomasa

Fuentes: Sanchez, R (1999)

Desde 1991 este gas se aprovecha a partir de las emanaciones de los

rellenos sanitarios.

Para el aprovechamiento del gas metano, es necesario someterlo a

tratamientos primarios y secundarios para reducir la cantidad de contaminantes

que posee el biogás. A continuación se presentan los diferentes procesos a los

cuales es sometido el metano:

2.2.2.1 Eliminación del CO2

� Absorción física: el biogás crudo es comprimido y alimentado desde el

fondo a una columna de lecho empacada, posteriormente es rociada agua

presurizada desde la cima de la columna, generando un proceso de

absorción contra- corriente para disolver el CO2 y H2S en el agua y estos

salir por el fondo de la columna y ser recirculada a una torre de

purificación. (Ver Figura 2).

Figura 2: Columna de lecho empacada Fuentes:Sanchez, R (1999)

Metano CH4 40 – 70% volumen

Dióxido de carbono, CO2 30 – 60

Sulfuro de hidrógeno, H2S 0 – 3

Hidrógeno, H2 0 – 1

29

� Absorción química: implica la formación de enlaces químicos reversibles

entre el soluto y el solvente, la regeneración del solvente, comprende la

ruptura de estos enlaces y el correspondiente aporte de energía. Los

solventes químicos que se emplean generalmente son di – tri –

ethalonamide o soluciones acuosas de compuestos alcalinos como el

hidróxido de sodio, de potasio o de calcio.

� Absorción en una superficie solida: se involucra la transferencia

de soluto en la corriente del gas a una superficie de un material solido que

se concentra principalmente debido a las fuerzas físicas de Van Der

Waals, a partir del absorbente dependerá la buena remoción del CO2 y H2S

además de humedad e impurezas que contenga el gas, el proceso de

absorción se lleva a cabo a elevadas temperaturas y presión, a pesar de que

es un proceso fácil de realizar resulta muy costoso debido al alto

requerimiento de calor y a las caídas de presión requeridas.

� Separación por membrana: a través de una membrana delgada menor a 1

milímetro se lleva a cabo la retención y transporte de los componentes del

gas crudo; el transporte de cada componente dependerá de la diferencia de

presión parcial en la membrana y de la permeabilidad del componente

sobre la membrana ya que para la purificación del metano la

permeabilidad debe ser alta, se requiere para este proceso una presión de

4MPa aproximadamente.

� Separación Criogénica: implica la separación de la mezcla del gas por

condensaciones fraccionadas y destilaciones a bajas temperaturas, en este

proceso el biogás crudo debe ser comprimido a una presión

aproximadamente de 80 bar, la compresión se realiza en múltiples etapas

1. El gas comprimido se seca para evitar que se congele debido a las

bajas temperaturas.

2. El biogás es enfriado en intercambiadores, y el CO2 condensado es

removido en un separador.

3. El CO2 es procesado para recuperar el metano disuelto, que es

reciclado a la entrada del gas.

30

A partir de la separación criogénica se obtiene un 95% de metano puro.

2.2.2.2 Eliminación del H2S.

� Proceso seco de oxidación: se utiliza para remover H2S de una corriente de

gas que puede convertirse en azufre o dióxido de azufre alguno de los

métodos utilizados son introducción de hidrogeno y aire dentro del

sistema del biogás y la absorción química.

Proceso de oxidación en fase líquida: este proceso se usa para gases con una

concentración relativamente baja de H2S, en los procesos de absorción física el

H2S puede ser absorbido por el solvente, uno de los solventes; es el agua en

conjunto con el NAOH para mejorar la absorción y en que la absorción química,

los químicos utilizados pueden ser sólidos o líquidos y pueden ser aplicados

directamente a las tuberías de recolección del gas.

2.2.3 Relleno Sanitario.

Según la Asociación Americana de Ingenieros Civiles, se define el

Relleno Sanitario como: una técnica para la disposición de residuos sólidos

en el suelo, sin causar perjuicio al medio ambiente y sin causar molestias o

peligro para la seguridad pública. Este método utiliza principios de

ingeniería para confinar la basura en un área lo menor posible, reduciendo

su volumen al mínimo practicable, para cubrir los residuos así depositados

con una capa de tierra que se compacta, por lo menos al final de cada

jornada.

2.2.3.1Restricciones para la ubicación

� Seguridad aeroportuaria: Todo relleno sanitario debe ubicarse a

una distancia mayor de 3.000 metros de los límites de un

aeropuerto donde operan aviones con motores turbo jet y, a no

menos de 1.500 metros del final de la pista de aterrizaje de todo

aeropuerto donde operan aviones con motores de potencia

menores al anterior.

�Integridad de los recursos naturales y bienes culturales: El área

de la infraestructura de disposición final no debe estar situada en

31

zonas donde vaya a generar riesgo de contaminación a recursos

hídricos (aguas superficiales y subterráneas, fuentes de aguas

termales o medicinales) y dañar la flora, fauna, zonas agrícolas y

a otros elementos del paisaje natural. Asimismo, se tendrá en

cuenta la no afectación del patrimonio arqueológico, cultural y

monumental de la zona, y de las áreas naturales protegidas por

ley, (ABRAES) Área Bajo Régimen de Administración Especial.

� Áreas con fallas geológicas, inestables o inundables: La zona

destinada a la implementación de una infraestructura de

disposición final no debe presentar fallas geológicas, ni ubicarse

en lugares inestables, ni en cauces de quebradas de zonas con

posibilidad de deslizamientos ni propensas a inundaciones en

períodos de recurrencia de 50 años o menos.

� Zonas de riesgo sísmico: No debe ubicarse en lugares propensos

a sufrir agrietamientos, desprendimientos, desplazamientos u

otros movimientos de masa que pongan en riesgo la seguridad del

personal o la operación de la infraestructura.

� Infraestructura existente: El área proyectada para implementar y

operar el relleno sanitario debe encontrarse fuera de las áreas de

influencia de infraestructuras de otros sectores, como embalses,

represas, refinerías, hidroeléctricas, entre otras.

� Plan urbano y proyectos de desarrollo regional o nacional: El

lugar donde se implementará el relleno sanitario debe ser

compatible con el uso del suelo y los planes de expansión urbana.

La distancia a la vivienda más próxima, o granjas porcinas,

avícolas, entre otras no podrán ser menor de mil(1000) metros.

Así mismo, no debe afectar las áreas previstas para proyectos de

desarrollo regional o nacional (hidroeléctricas, aeropuertos,

represas, entre otros).

32

2.2.3.2Material de cobertura.

� El material a emplear en la cobertura de los residuos debe reunir las siguientes

características:

1. Incombustible.

2. Resistente a la acción microbiológica, erosión y el arrastre del viento.

3. Ausencia de sustancias o materiales peligrosas que liberen contaminantes al

ambiente.

4. Facilidad de trabajar con maquinarias, incluso en humedades superiores a la

óptima.

5. Granulometría bien gradada (solo arcillas).

6. Grado de cohesión suficiente para formar una capa de cobertura.

7. Permeabilidad: En las arcillas es mínima, de modo tal que permita controlar la

infiltración de aguas de lluvias y el paso de gases a través de la celda y, evite la

emanación de olores y proliferación y atracción de vectores.

2.2.3.3Drenaje de gases

� Para controlar la migración del biogás generado, se debe diseñar un sistema de

evacuación vertical, el mismo que debe estar conectado al sistema de drenaje de

lixiviados ubicado en la base de la infraestructura.

2.2.3.4 Reacciones que se generan en un relleno sanitario.

Cambios físicos, químicos y biológicos.

Los residuos sólidos municipales (RSM) depositados en un

relleno sanitario presentan una serie de cambios físicos, químicos y biológicos de

manera simultánea e interrelacionada. Estos cambios se describen a continuación

a fin de dar una idea de los procesos internos que se presentan cuando los

desechos son confinados.

Cambios físicos: Los cambios físicos más importantes están asociados con

la compactación de los RSM, la difusión de gases dentro y fuera del

relleno sanitario, el ingreso de agua y el movimiento de líquidos en el interior y

hacia el subsuelo, y con los asentamientos causados por la consolidación y

descomposición de la materia orgánica depositada.

33

El movimiento de gases es de particular importancia para el control

operacional y el mantenimiento del sistema. Por ejemplo, cuando el biogás se

encuentra atrapado, la presión interna puede causar agrietamiento de la cubierta y

fisuras, lo que permite el ingreso de agua de lluvia al interior del

relleno sanitario, lo que provoca mayor generación de gases y lixiviados. Lo

anterior contribuye a que se produzcan hundimientos y asentamientos

diferenciales en la superficie y que se desestabilicen los terraplenes por el

mayor peso de la masa de desechos.

Reacciones químicas: Las reacciones químicas que ocurren dentro del

relleno sanitario e incluso en los botaderos de basura abarcan la disolución y

suspensión de materiales y productos de conversión biológica en los líquidos que

se infiltran a través de la masa de RSM, la evaporación de compuestos químicos

y agua, la adsorción de compuestos orgánicos volátiles, la deshalogenación y

descomposición de compuestos orgánicos y las reacciones de óxido-reducción

que afectan la disolución de metales y sales metálicas. (La importancia de la

descomposición de los productos orgánicos reside en que estos materiales pueden

ser transportados fuera del relleno sanitario o del botadero de basura con los

lixiviados.)

Reacciones biológicas: Las más importantes reacciones biológicas que

ocurren en los rellenos sanitarios son realizadas por los microorganismos

aeróbicos y anaeróbicos, y están asociadas con la fracción orgánica contenida en

los RSM. El proceso de descomposición empieza con la presencia del oxígeno

(fase aeróbica); una vez que los residuos son cubiertos, el oxígeno empieza a ser

consumido por la actividad biológica. Durante esta fase se genera principalmente

dióxido de carbono. Una vez consumido el oxígeno, la descomposición se lleva a

cabo sin él (fase anaeróbica): aquí la materia orgánica se transforma en dióxido

de carbono, metano y cantidades de amoníaco y ácido sulfhídrico (trazas).

Generación de líquidos y gases: Casi todos los residuos sólidos sufren

cierto grado de descomposición, pero es la fracción orgánica la que presenta los

mayores cambios. Los subproductos de la descomposición están integrados por

gases.

34

2.2.3.5 Gases:

Se denomina gas el estado de agregación de la materia que bajo ciertas

condiciones de temperatura y presión permanece en estado gaseoso. Las

moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que

se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras,

explicando así las siguientes propiedades:

� Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo que

son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos.

Las fuerzas gravitatorias y de atracción entre las moléculas son

despreciables, en comparación con la velocidad a que se mueven las

moléculas.

� Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los

contienen.

� Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las

contiene.

� Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios

vacíos entre unas moléculas y otras.

� Existen diversas leyes derivadas de modelos simplificados de la realidad

que relacionan la presión, el volumen y la temperatura de un gas.

� Necesitan ser más permeables para permitir mayor flujo del gas y lograr

tapar los enormes espacios vacíos.

� Con diversos materiales se aprovechara la porosidad del gas siendo capaz

de ocupar completamente el volumen dentro de relleno sanitario.

En un relleno sanitario existe un comportamiento como un digestor

anaeróbico. Debido a la descomposición o putrefacción natural de los RSM, no

sólo se producen líquidos sino también gases y otros compuestos. La

descomposición de la materia orgánica por acción de los microorganismos

presentes en el medio tiene dos etapas: aeróbica y anaeróbica.

La etapa aeróbica es aquella fase en la cual el oxígeno, que está presente

en el aire contenido en los intersticios de la masa de residuos enterrados, es

consumido rápidamente.

35

La etapa anaeróbica, en cambio, es la que predomina en el relleno

sanitario porque no pasa el aire y no existe circulación de oxígeno, de ahí que se

produzcan cantidades apreciables de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2),

así como trazas de gases de olor penetrante, como el ácido sulfhídrico (H2S),

amoniaco (NH3) y mercaptanos (SH).

El gas metano reviste el mayor interés porque, a pesar de ser inodoro e

incoloro, es inflamable y explosivo si se concentra en el aire en una proporción

de 5 a 15% en volumen; los gases tienden a acumularse en los espacios vacíos

dentro del relleno y aprovechan cualquier fisura del terreno o permeabilidad de la

cubierta para salir. Cuando el gas metano se acumula en el interior del relleno y

migra a las áreas vecinas, puede generar riesgos de explosión. Por lo tanto, se

recomienda una adecuada ventilación de este gas, aunque en los pequeños

rellenos este no es un problema muy significativo.

2.2.3.6 Gas Metano.

El metano (del griego methy vino, y el sufijo –ano) es el hidrocarburo

alcano más sencillo, cuya fórmula química es CH4.

Su representación por estructura de Lewis se puede observar en la figura 3

Figura 3: Representación de Lewis del metano

Fuente: William F. Ruddiman (2008)

Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de

un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a

temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro e inodoro y apenas soluble

en agua en su fase líquida.

En la naturaleza se produce como producto final de

la putrefacción anaeróbica de las plantas. En este proceso natural que también se

produce en los rellenos sanitarios se puede aprovechar para producir biogás.

36

Muchos microorganismos anaeróbicos lo generan utilizando el CO2 como

receptor final de electrones.

El metano constituye hasta el 97% del gas natural. En las minas

de carbón se le llama grisú y es muy peligroso ya que es fácilmente inflamable y

explosivo.

El metano es un gas de efecto invernadero relativamente potente que

contribuye al calentamiento global del planeta Tierra ya que tiene un potencial de

calentamiento global de 23. Esto significa que en una media de tiempo de 100

años cada kg de CH4 calienta la Tierra 23 veces más que la misma masa de CO2,

sin embargo hay aproximadamente 220 veces más dióxido de carbono en la

atmósfera de la Tierra que metano por lo que el metano contribuye de manera

menos importante al efecto invernadero.

Usos del gas metano:

� Combustible.

El metano es importante para la generación eléctrica ya que se emplea

como combustible en las turbinas de gas o en generadores de vapor.

Si bien su calor de combustión, de unos 802 kJ/mol, es el menor de todos

los hidrocarburos, si se divide por su masa molecular (16 g/mol) se encuentra que

el metano, el más simple de los hidrocarburos, produce más cantidad de calor por

unidad de masa que otros hidrocarburos más complejos. En muchas ciudades, el

metano se transporta en tuberías hasta las casas para ser empleado como

combustible para la calefacción y para cocinar. En este contexto se le llama gas

natural. En nuestro continente, el gas natural es empleado como combustible

alterno por varios vehículos de transporte.

� Usos industriales.

El metano es utilizado en procesos químicos industriales y puede ser

transportado como líquido refrigerado (gas natural licuado, o GNL). Mientras que

las fugas de un contenedor refrigerado son inicialmente más pesadas que el aire

debido a la alta densidad del gas frío, a temperatura ambiente el gas es más ligero

que el aire. Los gasoductos transportan grandes cantidades de gas natural, del

que el metano es el principal componente.

37

En la industria química, el metano es la materia prima elegida para la

producción de hidrógeno, metanol, ácido acético y anhidro acético. Cuando se

emplea para producir cualquiera de estos productos químicos, el metano se

transforma primero en gas de síntesis, una mezcla de monóxido de

carbono e hidrógeno, mediante reformación por vapor. En este proceso, el

metano y el vapor de agua reaccionan con la ayuda de un catalizador de níquel a

altas temperaturas (700 -1.100 °C).

CH4+ H2O → CO + 3H2

La proporción de monóxido de carbono frente al hidrógeno puede ser

ajustada mediante la reacción de desplazamiento de gas de agua al valor deseado.

CO + H2O → CO2+ H2

Otros productos químicos menos importantes derivados del metano

incluyen el acetileno obtenido haciendo pasar metano a través de un arco

eléctrico, y los clorometanos (clorometano, diclorometano, cloroformo,

y tetracloruro de carbono), producidos por medio de la reacción del metano

con cloro en forma de gas. Sin embargo, el uso de estos productos está

disminuyendo. El acetileno está siendo remplazado por sustitutos más

económicos y los clorometanos también debido a motivos de salud y

medioambientales.

2.2.3.7 El Dióxido de carbono.

El dióxido de carbono, también denominado óxido de carbono (IV), gas

carbónico y anhídrido carbónico (los dos últimos cada vez más densos), este gas

cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno y uno de carbono.

Su fórmula química es CO2.

Su representación por estructura de Lewis es: O=C=O.

Es una molécula lineal y no polar, a pesar de tener enlaces polares. Esto se

debe a que, dada la hibridación del carbono, la molécula posee una geometría

lineal y simétrica.

38

2.2.3.8 El ácido sulfhídrico.

El sulfuro de hidrógeno, denominado ácido sulfhídrico en disolución

acuosa (H2Saq), es un hidrácido de fórmula H2S. Este gas, más pesado que el aire,

es inflamable, incoloro, tóxico, odorífero: su olor es el de materia orgánica en

descomposición, como de huevos podridos. A pesar de ello, en el organismo

humano desempeña funciones esenciales.

Al H2S se le podría considerar como disolución acuosa, es decir ácido

sulfhídrico.

Con bases fuertes genera sales: los sulfuros. Su punto de ebullición es de

212,86° K.

2.2.3.9 El amoníaco.

El amoníaco, es un compuesto químico cuya molécula consiste en un

átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) de acuerdo a

la fórmula NH3.Su nombre fue dado por el químico sueco Torbern Bergman al

gas obtenido en los depósitos de sal cerca del templo de Amón, en Libia y viene

del griego, ammōniakón, que significa lo perteneciente a Amón.

En disolución acuosa se puede comportar como una base y formarse

el ion amonio, NH4+, con un átomo de hidrógeno en cada vértice de un tetraedro.

El amoníaco, a temperatura ambiente, es un gas incoloro de olor muy

penetrante y nauseabundo. Se produce naturalmente por descomposición de la

materia orgánica y también se fabrica industrialmente. Se disuelve fácilmente en

el agua y se evapora rápidamente. Generalmente se vende en forma líquida.

La cantidad de amoníaco producido industrialmente cada año es casi igual

a la producida por la naturaleza. El amoníaco es producido naturalmente en el

suelo por bacterias, por plantas y animales en descomposición y por desechos

animales. El amoníaco es esencial para muchos procesos biológicos.

La mayor parte (más del 80%) del amoníaco producido en plantas

químicas es usado para fabricar abonos y para su aplicación directa como abono.

El resto es usado en textiles, plásticos, explosivos, en la producción de pulpa y

papel, alimentos y bebidas, productos de limpieza domésticos, refrigerantes y

otros productos. También se usa en sales aromáticas.

39

2.2.3.10 Principio básico de un relleno sanitario.

Se considera oportuno resaltar las siguientes prácticas básicas para la

construcción, operación y mantenimiento de un relleno sanitario:

Supervisión constante durante la construcción con la finalidad de mantener

un alto nivel de calidad en la fase constructiva de la infraestructura del relleno y

en las operaciones de rutina diaria, todo esto mientras se descarga, recubre la

basura y compacta la celda para conservar el relleno en óptimas condiciones.

Esto implica tener una persona responsable de su operación y mantenimiento.

Desviación de las aguas de escorrentía para evitar en lo posible su ingreso

al relleno sanitario lo cual exige un adecuado diseño hidráulico.

Considerar la altura de la celda diaria para disminuir los problemas de

hundimientos y lograr mayor estabilidad.

El cubrimiento diario debe ser con una capa de 0,10 a 0,20 metros de tierra o

material similar.

La compactación de los RSM con capas de 0,20 a 0,30 metros de espesor y

finalmente cuando se cubre con tierra toda la celda. De este factor depende en

buena parte el éxito del trabajo diario, pues con él se puede alcanzar, a largo

plazo, una mayor densidad y vida útil del sitio.

Lograr una mayor densidad (peso específico), pues resulta mucho más

conveniente desde el punto de vista económico y ambiental.

Control y drenaje de percolados y gases para mantener las mejores condiciones

de operación y proteger el ambiente.

El cubrimiento final de unos 0,40 a 0,60 metros de espesor se efectúa con

la misma metodología que para la cobertura diaria; además, debe realizarse de

forma tal que pueda generar y sostener la vegetación a fin de lograr una mejor

integración con el paisaje natural.

2.2.4. Tuberías:

La tubería o cañería son un conducto que cumple la función de

transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar con materiales muy diversos.

Cuando el líquido transportado es petróleo, se utiliza la denominación específica

de oleoducto. Cuando el fluido transportado es gas, se utiliza la denominación

40

específica de gasoducto. También es posible transportar mediante tubería

materiales que, si bien no son un fluido, se adecúan a este

sistema: hormigón, cemento, cereales, documentos encapsulados, etcétera.

2.2.4.1 Fabricación:

Hay tres métodos de fabricación de tubería:

Plástica

� Sin costura (sin soldadura). La tubería es un lingote cilíndrico el cual es

calentado en un horno antes de la extrusión. En la extrusión se hace pasar

por un dado cilíndrico y posteriormente se hace el agujero mediante un

penetrador. La tubería sin costura es la mejor para la contención de la

presión gracias a su homogeneidad en todas sus direcciones. Además es la

forma más común de fabricación y por tanto la más comercial.

Metálica.

� Con costura longitudinal. Se parte de una lámina de chapa la cual se dobla

dándole la forma a la tubería. La soladura que une los extremos de la

chapa doblada cierra el cilindro. Por tanto es una soldadura recta que

sigue toda una generatriz. Variando la separación entre los rodillos se

obtienen diferentes curvas y con ello diferentes diámetros de tubería. Esta

soldadura será la parte más débil de la tubería y marcará la tensión

máxima admisible.

� Con soldadura helicoidal (o en espiral). La metodología es la misma que

en el punto anterior con la salvedad de que la soldadura no es recta sino

que recorre la tubería siguiendo la tubería como si fuese roscada.

2.2.4.2 Materiales:

Las tuberías se construyen en diversos materiales en función de consideraciones

técnicas y económicas. Suele usarse el Poliéster Reforzado con fibra de vidrio

(PRFV), hierro fundido, acero, latón, cobre, plomo, hormigón, polipropileno, PVC,

polietileno de alta densidad (PEAD), etcétera.

Uso doméstico.

� Agua:

41

Actualmente, los materiales más comunes con los que se fabrican tubos

para la conducción de agua son: PRFV, cobre, PVC, polipropileno, PEAD y

acero.

� Desagües:

Los materiales más comunes para el desalojo de aguas

servidas son: PRFV, hierro fundido, PVC, hormigón o fibrocemento. Los nuevos

materiales que están reemplazando a los tradicionales son el PRFV (Poliéster

Reforzado con Fibra de Vidrio), PEAD (Polietileno de Alta Densidad) y PP

(Polipropileno).

� Gas:

Suelen ser de cobre o acero (dúctil o laminar según las presiones

aplicadas), dependiendo del tipo de instalación, aunque si son de un material

metálico es necesario realizar una conexión a la red de toma de tierra. También

se están comenzando a hacer de PRFV (Polietileno Reforzado con Fibra de

Vidrio). En el caso de tuberías de conducción con requerimientos térmicos y

mecánicos menos exigentes; además soportan altas presiones.

� Calefacción:

El cobre es el material más usado en las instalaciones nuevas, mientras

que en instalaciones antiguas es muy común encontrar tuberías de hierro. En

redes enterradas se emplea tubería pre aislada.

2.2.4.3 Tuberías de PVC.

Las primeras tuberías para gas fueron hechas de hierro fundido y de

asbesto cemento, en ellas los problemas de corrosión significaron altos costos de

reemplazo. Las compañías de gas se orientaron entonces a investigar y

desarrollar nuevas aplicaciones con materiales plásticos.

El PVC fue introducido para líneas de servicio en los años 60, era libre de

corrosión y de bajo costo, pero presentaba algunas desventajas en relación con su

resistencia al impacto y resistencia química a hidrocarburos aromáticos.

El desarrollo de técnicas especiales de proceso y el mejoramiento de los

equipos de producción han permitido obtener cada vez mejores materiales para

aplicaciones específicas, y sin lugar a dudas el polietileno (PE), gracias a sus

42

propiedades de flexibilidad, resistencia a la ruptura y a la corrosión, se ha

convertido en la mejor opción, con productos terminados únicos para la industria

del gas, tanto en calidad como en funcionamiento.

� Seguridad:

La seguridad es la principal preocupación cuando se consideran materiales

para sistemas de tuberías para gas. Lo más importante es evitar las fugas, los

sistemas deben ser seguros. Es de vital importancia que los métodos de acople

garanticen uniones seguras.

La flexibilidad del PE permite, que las tuberías se puedan enrollar en

grandes carretes y se suministren en extensas longitudes minimizando el número

de uniones y además que se adapten fácilmente al entorno sin romperse. El PE

tiene excelente resistencia a largo plazo y además posee buena resistencia.

� Designación y clasificación:

La designación del polietileno (PE), por ejemplo PE 80, se relaciona con

el nivel de Resistencia Mínima Requerida, MRS (Mínimum Required Strength)

que se debe considerar en el diseño de tuberías para el transporte de gas a 20º C

por un tiempo de servicio de al menos 50 años. Las resinas de PE se clasifican

según su valor MRS de acuerdo en el cuadro 10:

Cuadro 10: Valores de resistencia en las tuberías de polietileno

|

Fuente: DURATEC-VINILIT S.A. (2012)

2.2.4.4 Tipos de materiales que pueden optimizar el aprovechamiento del gas

metano producido por los desechos orgánicos de un relleno sanitario.

• Caucho.

El caucho puro es insoluble en agua, álcali o ácidos débiles, y soluble en

benceno, petróleo, hidrocarburos clorados y disulfuro de carbono. Con agentes

oxidantes químicos se oxida rápidamente, pero con el oxígeno de la atmósfera lo

hace lentamente. Excelentes propiedades Mecánicas, tracción, flexión y

43

compresión.- Excelente aislante eléctrico, muy buena resistencia a los ácidos

diluidos y detergentes.- Buena adhesión a tejidos y adhesión a metales.

Algunas características:

• Resistente al desgarramiento.

• Buena deformación por compresión.

• Excelente resistencia dieléctrica

• Buena resistencia a la oxidación.

• Resistencia a bajas temperatura.

No es biodegradable

Botella de plástico PET (Tereftalato de polietileno).

El proceso natural, se puede retardar por un gran tiempo debido al tiempo

de vida del PET, pudiendo llegar a degradarse en un aproximado de 50 años o

más


� Actúa como barrera para los gases, como el CO2, humedad y el O2.

� Es transparente y cristalino, aunque admite algunos colorantes.

� Liviano, permite que una botella pese 20 veces menos que su contenido.

� Impermeable.

� Levemente tóxico, recientemente se ha descubierto que las botellas que se

usan para embotellar zumos de frutas ácidos liberan algo de

antimonio(Sb), aunque por debajo de los límites que admite la OMS

(20µg/L)

� Inerte (al contenido).

� Resistente a esfuerzos permanentes y al desgaste, ya que presenta alta

rigidez y dureza.

� Alta resistencia química y buenas propiedades térmicas, posee una gran

indeformabilidad al calor.

� Totalmente reciclable.

� Superficie barnizable.

� Estabilidad a la intemperie

44

� Alta resistencia al plegado y baja absorción de humedad que lo hacen muy

adecuado para la fabricación de fibras.

� No es biodegradable.

• Cuernos de Bovino.


� El tamaño y forma del cuerno depende del tipo de vaca o toro al que se le

retiraron. Los cuernos comienzan emerger del cráneo de una res muchos meses

después de haber nacido. A la mayoría del ganado se le quitan los cuernos a

edad temprana por razones de seguridad. Algunos tipos de ganado vacuno, tales

como los cuernos largos, tienden a tener cuernos mucho más grandes que el

ganado regular.

� El cuerno está hecho de pelo y de una cubierta exterior llamada queratina, el

núcleo esponjoso y suave del cuerno de una vaca debe de removerse rápido

después de haber sido "arrancado" de la especie bovina. El cuerno se puede

hervir hasta que la porción exterior se vuelva suave, después de lo cual el núcleo

interno se puede retirar. También se puede colocar el cuerno en condiciones

tibias y secas, tal como un horno, hasta que el núcleo se encoja y se pueda sacar.

Cualquier proceso usado para preparar el cuerno producirá un olor desagradable.

� Queratina: Es una proteína con estructura fibrosa, muy rica en azufre, que

constituye el componente principal que forman las capas más externas de

la epidermis, como el pelo, uñas, plumas, cuernos, anfóteras y pezuñas. La

única biomolecular cuya dureza se aproxima a la de la queratina es la quitina.

� Como los cuernos están compuestos principalmente de queratina su tiempo de

descomposición es bastante lento, por lo que promete ser un material utilizable

para el aprovechamiento del gas metano debido a que en Venezuela son

pequeños los sectores que le dan utilidad a los cuernos de ganados. Cabe

destacar que según el matadero ubicado en el estado Cojedes se registra en su

paleta de matanza aproximadamente 520 vacas y toros con cuernos diarios lo

que implica 1040 cuernos de vacas diarios y 379600 cuernos anuales, estas

cifras son tan solo en un matadero si recolectamos todos los cuernos que se

45

Si

generan a nivel nacional tenemos un número apreciable de material utilizable en

el relleno.

Para el año 2012 Manuel Cipriano Heredia, presidente de la Federación

Nacional de Ganaderos presento cifras sobre la producción de ganado bovino en

Venezuela, afirmando que el país genera doce millones de cabezas de ganados anuales

aproximadamente.

• Botellas de vidrios de colores.

El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente, amorfo compuesto por

la fusión a 1500°C de arena de sílice, carbonato de sodio, y caliza que se usa para hacer

ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos, reciclando vidrio se ahorran

materias primas, energía, se reduce el volumen de residuos a los rellenos sanitarios, se

reduce la contaminación al aire, se reduce el consumo de agua.

Clasificación del vidrio por su color:

� Verde: botellas de vino, licores y cerveza.

� Blanco: bebidas gaseosas, alimentos en general.

� Opaco: cervezas, botellas de laboratorio.

� Extra claro: aguas minerales, tarros, botellas de decoración.

Las fábricas que practican el reciclaje compran a mejor precio el vidrio de un solo

color, aunque actualmente está siendo fabricado, con vidrio de colores, un asfalto

empleado en el revestimiento de carreteras. Este material, además de durable, confiere a

la carretera un aspecto atractivo.

Estructura atómica

Las estructuras vítreas se producen al unirse los tetraedros de sílice u otros grupos

iónicos, para producir una estructura reticular no cristalina, pero sólida.(Ver Figura 4)

Figura 4: Estructura tetraédrica de sílice Fuente:VeronicaMartinez, Sabine Clein (1998)

46

El color de los vidrios viene dado por los colorantes agregados en el

proceso de fusión para la producción del vidrio. (Ver Cuadro 11)

Propiedades mecánicas

• Torsión: La resistencia a la torsión de un material se define como su

capacidad para oponerse a la aplicación de una fuerza que le provoque un

giro o doblez en su sección transversal. Los vidrios en su estado sólido

tienen no tienen resistencia a la torsión, en cambio en su estado fundido

son como una pasta que acepta un grado de torsión que depende de los

elementos que el sean adicionados.

Cuadro 11:Agregados utilizados en el proceso de coloración del vidrio


• Compresión: El vidrio tiene una resistencia a la compresión muy alta, su

resistencia promedio a la compresión es de 1000 MPa; lo que quiere decir

que para romper un cubo de vidrio de 1 cm por lado es necesaria una

carga de aproximadamente 10 toneladas. (Ver Figura 5)

• Tensión: Durante el proceso de fabricación del vidrio comercial, el vidrio

va adquiriendo imperfecciones (grietas), no visibles, las cuales cuando se

les aplica presión acumulan en esfuerzo de tensión en dichos puntos,

aumentando al doble la tensión aplicada. Los vidrios generalmente

presentan una resistencia a la tensión entre 3000 y 5500 N/cm2, aunque

Elemento Color

Oxido de cobalto Rojo azulado

Oxido ferroso Azul

Oxido Férrico Amarillo

Oxido de Cromo Verde grisáceo

Trióxido de cromo Amarillo

Oxido de cobre Verde azulado

Óxido de uranio Verde amarillento

fosforescente Selenio elemental Rosa

Sulfuro de cadmio coloidal Amarillo

47

pueden llegar a sobrepasar los 70000 N/cm2 si el vidrio ha sido

especialmente tratado.

Figura 5:Gráfica de porcentajes de compresibilidad

Fuente: Tessy Lopez, Ana Martinez (2008)

• Flexión: La flexión de los vidrios es distinta para cada composición del

vidrio. Un vidrio sometido a flexión presenta en una de sus caras esfuerzos

de comprensión, y en la otra cara presenta esfuerzos de tensión. La

resistencia a la ruptura de flexión es casi de 40 Mpa (N/mm2) para un

vidrio pulido y recocido de 120 a 200 Mpa (N/mm2) para un vidrio

templado (según el espesor, forma de los bordes y tipos de esfuerzo

aplicado). El elevado valor de la resistencia del vidrio templado se debe a

que sus caras están situadas fuertemente comprimidas, gracias el

tratamiento al que se le somete.

2.3 Bases Legales

En todo proyecto investigativo que tenga un impacto ambiental se debe tomar en

cuenta la legislación legal vigente de la región, entre ellas tenemos:

� Los artículos 127, 128 y 129 de la Constitución de la República

Bolivariana de Venezuela.

48

� Ley Orgánica del Ambiente. Gaceta Oficial N° 5.833. Publicada el 22 de

Diciembre de 2006.

� Ley de Gestión Integral de la Basura. Gaceta Oficial N° 6.017. Publicada

el 30 de Diciembre de 2010.

� Ley Penal del Ambiente. Gaceta Oficial N° 39.913. Publicada el 02 de

Mayo de 2012.

� Decreto Nº 2216. Normas para el control de desechos sólidos de origen

doméstico, comercial, industrial o de cualquier otra naturaleza que no sean

peligrosos.

� Decreto Nº 638. Calidad del aire y control de contaminación atmosférica

� Decreto N° 1257. Evaluación Ambiental de Actividades Susceptibles de

Degradar al Ambiente

2.4 Definición de Términos Básicos.

� Basura: Es todo el material y producto no deseado considerado como desecho

y que se necesita eliminar porque carece de valor económico.

� Biodegradabilidad: Sustancias que pueden ser descompuestas por

microorganismos (bacterias aerobias) en un período de tiempo corto.

� Biogás: Es un gas producido por bacterias durante el proceso de biodegradación

de material orgánico en condiciones anaeróbicas (sin oxígeno). La generación

natural de biogás es una parte importante del ciclo biogeoquímico del carbono.

� Calif icación Ambiental: Se entiende por calificación ambiental el

análisis a que ha de someterse una actividad con objeto de conocer

las posibles perturbaciones producidas en el medio ambiente derivadas de su

puesta en funcionamiento.

� Compactación: La compactación de la basura genera el contacto con

los nutrientes y la humedad, y tiende a expulsar el oxígeno presente, lo

que a su vez tiende a reducir el tiempo en que se inicia la biodegradación

anaeróbica.

� Compost: Es el producto que se obtiene del compostaje, y constituye un

"grado medio" de descomposición de la materia orgánica, que ya es en sí

un buen abono.

49

� Descomposición: Es un proceso común en biología y química. En

biología, el término descomposición refiere a la reducción del cuerpo de

un organismo vivo a formas más simples de materia. El proceso es

esencial para reciclar materia finita que se encuentra en un bioma. Aunque

no hay dos organismos que se descompongan de la misma manera, todos

sufren las mismas etapas secuenciales de descomposición.

� Desecho orgánicos:Será aquel que se obtenga de un origen biológico, es

decir, alguna vez dispuso de vida o formó parte de un ser vivo, tal es el

caso de las ramas de los árboles, las hojas de los árboles y plantas, las

cáscaras de las diferentes frutas y todo residuo que resulte de la

elaboración de los alimentos.

� Energía calórica: Es la parte de energía interna de un sistema

termodinámico en equilibrio que es proporcional a su temperatura absoluta

y se incrementa o disminuye por transferencia de energía, generalmente en

forma de calor, en procesos termodinámicos.

� Energía lumínica: Es la fracción percibida de la energía transportada por

la luz y que se manifiesta sobre la materia de distintas maneras, una de

ellas es arrancar los electrones de los metales, puede comportarse como

una onda o como si fuera materia, pero lo más normal es que se desplace

como una onda e interactúe con la materia de forma material o física.

� Fase Aeróbicas: Es aquella fase en la cual el oxígeno que está presente en

el aire contenido en los intersticios de la masa de residuos enterrados es

consumido rápidamente.

� Fases Anaeróbicas: Es aquella fase en la que predomina en el relleno

sanitario porque no pasa el aire y no existe circulación de oxígeno.

� Gas metano: Es el hidrocarburo alcano más sencillo, cuya fórmula

química es CH4. Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al

carbono por medio de un enlace covalente.

� Lixiviado: Líquido maloliente de color negro proveniente de la

descomposición o putrefacción natural de la basura, parecido a las aguas

residuales domésticas, pero mucho más concentrado.

50

� Matriz de Leopold: Es un método cuantitativo de evaluación de impacto

ambiental creado en 1971. Se utiliza para identificar el impacto inicial de

un proyecto en un entorno natural. El sistema consiste en una matriz de

información donde las columnas organismos representan varias actividades que

se hacen durante el proyecto (ej.: desbroce, extracción de tierras, incremento del

tráfico, ruido, polvo), y en las filas se representan varios factores ambientales

que son considerados (aire, agua, geología). Las intersecciones entre ambas se

numeran con dos valores, uno indica la magnitud (de -10 a +10) y el segundo la

importancia (de 1 a 10) del impacto de la actividad respecto a cada factor

ambiental.

� Mezcla: En un relleno sanitario, al mezclar la basura se logra poner en

contacto los anaeróbicos con su fuente alimenticia. Lo mismo hace la

recirculación de líquidos percolados.

� Percolación: Se refiere al paso lento de fluidos a través de los materiales

porosos.

� Permeabilidad: Es la capacidad que tiene un material de permitirle a un

flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un

material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable

de fluido en un tiempo dado.

� Poder Caloríf ico Superior: Es el calor verdaderamente producido en la

reacción de combustión.

� Poder Caloríf ico Inferior: Es el calor realmente aprovechable, el

producido sin aprovechar la energía de la condensación del agua y otros

procesos de pequeña importancia

� El poliestireno (PS):Es un polímerotermoplástico que se obtiene de la

polimerización del estireno.

� Porosidad: Es la capacidad de un material de absorber líquidos o gases.

� Proceso Físicos:Proceso en los que no cambia la composición química

de ninguna sustancia; son también aquellos que son reversibles, ya que no

ocurren cambios de energía y se detectan por observación o por medición.

51

� Relleno sanitario: Un relleno sanitario es un lugar destinado a la disposición

final de desechos o basura, en el cual se toman múltiples medidas para reducir

los problemas generados por otro método de tratamiento de la basura como son

los vertederos.

� Talud: Es la pendiente de un muro, la que es más gruesa en el fondo que

en la parte superior de éste, de modo que así resista la presión de la tierra

tras él.

� Terraplenes: Es la tierra con que se rellena un terreno para levantar su

nivel y formar un plano de apoyo adecuado para hacer una obra.

� Valorización TIR: La transformación integral de residuos.

� Vertedero: Son aquellos lugares donde se deposita finalmente la basura, sin

consideraciones medioambientales, es elegido por algún grupo humano para

depositar sus desechos sólidos. Son grave fuente

de contaminación, enfermedades y otros problemas.

� Columnas de lecho empacado: El lecho empacado es un sistema

termodinámico compacto, atravesado por un flujo, este sistema termodinámico

se conforma de partículas sólidas, con propiedades físicas y químicas similares.

Es un recipiente generalmente de sección transversal circular que contiene en su

interior partículas sólidas (empaques) distribuidas al azar o en forma ordenada

(empaque integral).

� Fuerzas físicas de Van Der Waals: denominadas así en honor al científico

neerlandés Johannes Diderik van der Waals, es la fuerza atractiva o repulsiva

entremoléculas (o entre partes de una misma molécula) distintas a aquellas

debidas al enlace covalente o a la interacción electrostática de iones con otros o

con moléculas neutras.

� Clasificacion de riesgos en el uso del gas metano : HR: 3 = (HR = Clasificación

de Riesgo, 1 = Bajo, 2 = Mediano, 3 = Alto). El gas natural es más ligero que el

aire (su densidad relativa es 0.61, aire = 1.0) y a pesar de sus altos niveles de

inflamabilidad y explosividad las fugas o emisiones se disipan rápidamente en

las capas superiores de la atmósfera, dificultando la formación de mezclas

explosivas en el aire. Esta característica permite su preferencia y explica su uso

52

cada vez más generalizado en instalaciones domésticas e industriales y como

carburante en motores de combustión interna. Presenta además ventajas

ecológicas ya que al quemarse produce bajos índices de contaminación, en

comparación con otros combustibles.

� Situación de emergencia: Gas altamente inflamable. Deberá mantenerse alejado

de fuentes de ignición, chispas, flama y calor. Las conexiones eléctricas

domésticas o carentes de clasificación son las fuentes de ignición más comunes.

Debe manejarse a la intemperie ó en sitios abiertos a la atmósfera para conseguir

la inmediata disipación de posibles fugas. Su olor característico, por el odorífico

utilizado, puede advertirnos de la presencia de gas en el ambiente; sin embargo,

el sentido del olfato se perturba, a tal grado, que es incapaz de alertarnos cuando

existan concentraciones potencialmente peligrosas.

53

CAPÍTULO III

MARCO METODOLÒGICO

3.1 Tipo de Investigación

La investigación está concebida dentro de la modalidad de proyecto

factible, según clasificación expuesta por Orozco,C. Labrador,M. y Palencia,A.

(2002), porque “Consiste en la investigación, elaboración y desarrollo de una

propuesta, de un modelo operativo viable para solucionar problemas,

requerimientos o necesidades de organizaciones o grupos sociales; puede

referirse a la formulación de políticas, programas, tecnologías, métodos o

procesos.” (p14)

De igual manera se tiene una fase experimental, Para Tamayo y Tamayo

(2003), la investigación experimental “Se presenta mediante la manipulación de

una variable experimental no comprobada, en condiciones rigurosamente

controladas, con el fin de describir de qué modo o por qué causa se produce una

situación o acontecimiento particular.” (p. 41)

3.2 Nivel de la Investigación

Con relación al nivel de conocimiento la misma se encuentra situada

dentro de los parámetros de la investigación descriptiva, ya que posibilita

efectuar una conveniente percepción del comportamiento de los distintos

procesos de una manera específica, estableciendo los diferentes procesos de una

forma particular y determinando los diferentes componentes que lo forman. Con

respecto a esto Arias,G. (2006), “la investigación descriptiva consiste en la

caracterización de un hecho, fenómeno, individuo o grupo, con el fin de

establecer su estructura o comportamiento” (p.24).

El estudio del problema de la investigación, conllevara a determinar de qué

forma se pueden mejorar los materiales utilizados en los procesos de

optimización en el aprovechamiento del gas metano producido en un relleno

sanitario, a través de la descomposición de los estratos orgánicos, luego de estudiar los

experimentos realizados por Coronado, J y Mazzei, V. (2013).

3.3 Población y muestra.

Para Hernández, S. (2006), la población es: “el conjunto de todos los casos

que concuerdan con una serie de especificaciones”. (p. 238). En base a lo

reseñado los elementos pueden ser personas, casos, objetos, instituciones y otros,

y se seleccionan de acuerdo a la naturaleza del problema y los objetivos de la

investigación.

En concreto, para este estudio la población está conformada por habitantes

del Municipio Naguanagua, Estado Carabobo.

Una vez delimitado el espacio de estudio de manera precisa se comenzó a

seleccionar la muestra, que según Balestrini, M. (2002): “es una parte

representativa de una población, cuyas características deben reproducirse en ella

lo más exactamente posible” (p. 142). Lo que concierne a la muestra para el

desarrollo de esta investigación, está conformada por los habitantes del

Municipio Naguanagua.

Hurtado,N. (2007) opina que si: “la población, además de ser conocida es

accesible, es decir, es posible ubicar a todos los miembros, no vale la pena hacer

un muestreo para poblaciones de menos de 100 integrantes”, (p. 140). Por tal

razón, la muestra estuvo conformada por la totalidad de la población.

De esta forma se pudo saber de forma veraz y objetiva la problemática de la

población y en qué nivel está afectando a los habitantes del Municipio

Naguanagua, Edo. Carabobo.

3.4 Instrumentos de recolección de datos

Para llevar a cabo la recolección de los datos fue necesario utilizar algunas

técnicas que proporcionaron la información necesaria, para identificar que

conocimientos tienen los habitantes del Municipio Naguanagua, Estado Carabobo

sobre la recolección y manejo de los residuos.

54

Al respecto Arias, G (2006) en relación a las técnicas refiere que: “se

entenderá por técnica, el procedimiento o forma de recoger los datos” (p. 68) y el

instrumento “es cualquier recurso, dispositivo o formato (en papel o digital) que

se utiliza para obtener, registrar o almacenar información” (p. 69). Para esta

investigación, las técnicas de recolección de datos se emplearon de la siguiente

manera: observación directa y entrevista no estructurada.

Como primer paso se empleará la técnica de la observación directa apoyada

en un instrumento como las cámaras fotográficas, el cual es de sumo valor en el

estudio de la conducta humana. Según Arias,G. (2006): “la observación es una

técnica que consiste en visualizar o captar mediante la vista, en forma

sistemática, cualquier hecho, fenómeno o situación que se produzca…” (p. 69).

Por último, se realizaron preguntas de manera libre y natural a los distribuidores

de caucho del Municipio Naguanagua, Estado Carabobo, “la informacion, desde

el punto de vista del método es una forma específica de interacción social que

tiene por objeto recolectar datos para una investigación.”; estas preguntas se

basaron en establecer un contacto constante con los distribuidores, ya que con

ello se conseguirá satisfacer los requerimientos establecidos en la investigación,

haciendo uso de instrumentos tales como, agenda para los apuntes, teléfono

celular en caso de hacer alguna grabación de la conversacion.

3.5 Fases Metodológicas

A continuación se describen por medio de fases, el procedimiento que se

ejecutará para el cumplimiento de los objetivos específicos planteados en el

Capítulo I de este trabajo, a través de los cuales se alcanzará el objetivo general

de investigación propuesto.

Fase I.Determinar la factibilidad en la utilización de material de desechos

plásticos para la recolección del gas metano (CH4).

Para alcanzar este objetivo es necesaria la comparación de los resultados

analíticos obtenidos cuando se recolecta el gas sin ningún tipo de optimización

55

con los resultados obtenidos mediante la optimización por medio de los desechos

plásticos

Fase II: Estudiar como varía el aumento en la recolección del gas

metano (CH4), utilizando materiales de desechos y combinación entre ellos.

Esta fase de investigación es una de las más importantes ya que gracias a

esta se podrá determinar en qué medida porcentual puede variar la recolección

del gas metano según el material de desecho empleado y combinaciones entre

ellos.

Fase III: Realizar ensayos de laboratorio aplicando procesos para el

aprovechamiento del gas metano (CH4).

Para el cumplimiento de esta fase se llevaran a cabo ensayos de

laboratorio para determinar de qué modo se puede optimizar el gas metano,

modificando el espacio físico del relleno sanitario.

Fase IV: Determinar la viabilidad de la propuesta y el tipo de desecho

a emplear para la optimización en la recolección del gas.

Mediante los resultados obtenidos gracias a la realización de los ensayos

de laboratorio se podrá predecir y evaluar con cual desecho no biodegradable o

con la combinación entre ellos se optimiza la mayor cantidad de gas metano

presente en el relleno sanitario.

56

CAPÍTULO IV

RESULTADOS

4.1 Construcción de modelo a escala de relleno sanitario

Para realizar la fase experimental fue necesario construir un modelo a escala de

relleno sanitario utilizando como material base el acrílico; la figura geométrica

escogida por su semejanza al espacio físico de relleno sanitario fue el rectángulo con las

siguientes medidas: 30 cm de largo, 25 cm de ancho y 20 cm de alto. Se utilizaron

tuberías de PVC de 1/2” (media pulgada en tubería de agua caliente) para la inyección

y recolección del gas; estas tuberías fueron perforadas en forma de tresbolillo, a

distintas alturas para permitir la circulación del gas. Ver figura 6 y Anexo A.

Figura 6: Modelo a escala de relleno sanitario


La perforación se realizó en dos alturas de los conductos para así tener dos capas

de captación del gas. Los tresbolillo se cubrieron con geotextil (malla de plástico) que

funcionó como filtro; para evitar cualquier tipo de deformación y fuga se dispuso de

una empacadura de goma en todo el perímetro superior de la caja, así como también de

un ángulo de acero, que bordeó el perímetro inferior y superior de la caja de manera tal

Válvula

que la forma de cerrado de la misma fuese a presión y se evitara cualquier tipo de fuga

de oxigeno que pudiera ocasionar errores en la fase experimental.

En cuanto a las condiciones de permeabilidad y la disposición de las capas del modelo a

escala del relleno, se situaron de la siguiente forma: una capa de arcilla en el fondo de

la caja, luego una capa de turba la cual simula los desechos orgánicos, y una capa de

material de optimización a la altura de los tresbolillo, y nuevamente una capa de arcilla

debidamente compactada. La inyección del gas se realizó con el tubo central del sistema

de tuberías para asegurar la uniformidad en la entrada del gas. La medición se realizó

con un nivel de manguera y utilizando un cronómetro.

4.2 Fase experimental

� Se estableció un nivel de almacenamiento igual para los tres experimentos de

0,1445 metros de columna de agua en el nivel debidamente graduado.

� Se realizaron cinco pruebas de cada experimento para así tomar un valor

promedio y reducir eventuales errores de medición.

� Para garantizar las mismas condiciones de inyección del gas, se estableció un

tiempo de carga del equipo entre cada prueba, el cual fue de cinco minutos una

vez realizada la misma.

La toma de los datos se realizó de la siguiente manera: se realizó una inyección directa

del gas al modelo de relleno sanitario, llenando así todos los espacios vacíos y luego se

almacenó en el equipo de medición mediante el sistema de descarga. Se cronometró el

tiempo desde que se inició la inyección hasta que el gas alcanzó los metros de columna

de agua establecidos en el nivel de manguera. Ver Anexo B, C, D

4.3 Obtención de resultados:

• Material Patrón: Arcilla – Turba sin ningún tipo de material de

optimización. Ver cuadro 12 y grafico 1

1,45

1,46

1,47

1,48

1,49

1,5

1,51

1,52

1 2 3 Promedio 4 5

Material Patrón: para 0,145 metros

de columna de agua

Cuadro 12: Material patrón sin optimizar


Grafico 1: Ensayo material patrón sin optimizar


• Material de optimización 1: Botellas de Plástico PET. Ver cuadro 13 y

grafico 2

Material Patrón : Arcilla y Turba

Prueba

Tiempo en

segundos

Metros de columna

de agua

1 1,49 0,145

2 1,48 0,145

3 1,51 0,145

Promedio 1,486 0,145

4 1,47 0,145

5 1,48 0,145

58

Cuadro 13: Material de Optimización 1


Grafico 2: Material de optimización 1


• Material de Optimización 2: Tapas de desodorante. Ver cuadro 14 y

grafico 3

Material de Optimización : PET

Prueba

Tiempo en

segundos

Metros de columna de

agua

1 1,23 0,145

2 1,2 0,145

3 1,19 0,145


4 1,31 0,145

5 1,24 0,145

59





• Material de Optimización 3: Vidrio de colores. Ver cuadro 15 y grafico 4

Material de Optimización : Tapa de desodorante

Prueba

Tiempo en

segundos


agua

1 1,4 0,145

2 1,38 0,145

3 1,39 0,145


4 1,37 0,145

5 1,4 0,145

60

Cuadro 15: Material de optimización 3




• Material de Optimización 4: Cuernos de bovino. Ver cuadro 16 y grafico 5

Material de Optimización : Vidrio

Prueba

Tiempo en

segundos


agua

1 1,23 0,145

2 1,29 0,145

3 1,29 0,145


4 1,26 0,145

5 1,25 0,145

61

1,27

1,28

1,29

1,3

1,31

1,32

1,33

1,34

1,35

1,36

1 2 3 Promedio 4 5

Material de Optimización Cuerno : para

0,145 metros de columna de agua





• Material de Optimización 5: Cauchos de Automóvil. Ver cuadro 17 y

grafico 6.

Material de Optimización : Cuerno

Prueba

Tiempo en

segundos


agua

1 1,32 0,145

2 1,35 0,145

3 1,3 0,145

Promedio 1,32 0,145

4 1,32 0,145

5 1,31 0,145

62

1,2

1,3

1,4

1 2 3 Promedio 4 5

Material de Optimización Caucho:

para 0,1445 metros de columna …





• Material de Optimización 6: Combinación de los materiales de

optimización. Ver cuadro 18 y grafico 7

Material de Optimización : Caucho

Prueba

Tiempo en

segundos


agua

1 1,38 0,145

2 1,33 0,145

3 1,28 0,145


4 1,37 0,145

5 1,26 0,145

63





• Comparación de los porcentajes de optimización en un tiempo promedio,

con el material sin optimizar. Ver cuadro 19 y grafico 8

Material de Optimización : Vidrio, Cuerno, Tapa

de desodorantes, PET, Caucho

Prueba

Tiempo en

segundos


agua

1 1,29 0,145

2 1,3 0,145

3 1,27 0,145


4 1,26 0,145

5 1,26 0,145

64

0%

20%40%60%

80%100%

Comparación de los ensayos de

captación de gas en un tiempo

promedio

% optimizacion

Tiempo promedio

Cuadro 19: Promedio de los ensayos de captación de gas.

Comparación de los ensayos de captación de gas en un

tiempo promedio

Ensayo

Tiempo

promedio

%

optimización

Sin Optimizar 1,486 0

Con PET 1,234 16,95827725

Con Tapa de desodorante 1,388 6,594885599

Con Vidrio 1,276 12,78600269

Con Cuerno 1,32 11,17092867

Con Caucho 1,324 10,90174966

Con Todos 1,276 14,13189771


Grafico 8: Promedio de los ensayos de captación del gas


65

En el grafico 8, se aprecia como varia la obtención del gas aplicando los

materiales de optimización, se denota el caso de las botellas de PET, cuyo porcentaje de

optimización es de 16,95% siendo.

66

este el más elevado y cuyo volumen como desecho se puede encontrar en cualquier lugar

puesto que la mayoría de los envases de refrescos, de aceites comestibles, de desinfectantes, y

de otros productos, están compuestos por este tipo de plástico, además de que su tiempo de

degradación es uno de los más tardíos en comparación a todos los materiales propuestos.

A continuación se presenta el cuadro 21 en donde se aprecia cómo se

incrementa la cantidad de energía anual debido al incremento en el volumen de gas metano

en el relleno sanitario del municipio Naguanagua, gracias al uso de los materiales de

optimización propuestos.

67

Cuadro 20: Porcentaje de optimización en el relleno sanitario del municipio Naguanagua.


Porcentaje de optimización en el relleno sanitario del municipio Naguanagua

Sin optimizar

optimizando

Captación del biogás

Captación del

biogás valores

teóricos iniciales

%Con PET

%Con Tapa de

desodorante %Con vidrio %con cuerno %Con caucho %Combinados

16,95827725 6,594885599 12,78600269 11,17092867 10,90174966 14,13189771

m3 /s m3anual m3 /s m3anual m3 /s m3anual m3 /s m3anual m3/s m3anual m3 /s m3anual m3 /s m3anual

0,067 2105266,96 0,0784 2462283,9 0,0714 2244106,9 0,0756 2374446,5 0,0745 2340444,83 0,074 2334777,89 0,076 2402781,1

Diferencia 0,0114 357017,00 0,0044 138839,95 0,0086 269179,490 0,0075 235177,870 0,007 229510,93 0,009 297514,173

Producción de

electricidad anual

(MW) Producción de electricidad anual (MW)

0,46 0,5380 0,4903 0,51188 0,511386272 0,5101 0,5250

Diferencia 0,0780 0,0303 0,0588 0,051386272 0,0501 0,0650

68

4.4 Consideraciones Finales

Es importante mencionar algunas consideraciones para poder comprender el proceso

experimental que se llevó a cabo:

En cuanto a la disposición en el modelo a escala de los materiales de optimización se

realizó de la siguiente forma:

� Las botellas de PET se cortaron y se dispuso solamente del fondo del envase pero se

sugiere que en el relleno sanitario real se corte todo el envase de forma longitudinal a

la mitad y se disponga de ese modo, de tal forma que se pueda utilizar todo el envase

en la optimización.

� Los cauchos se cortaron en pequeños retazos para disponerlos en las distintas capas de

recolección del gas, en el relleno sanitario real se propone que se corte a mitad el

caucho o simplemente se dispongan como se desechan.

� Los vidrios de colores se manejaron con especial cuidado puesto que las astillas de los

mismos quedaban algunas veces mezclados con la turba la cual simulaba la materia

orgánica.

� Los cuernos de bovino pasaron por un proceso de extracción del cartílago que poseen

dentro de su estructura interna para luego ser utilizados en la fase experimental, pero

en el caso del relleno sanitario a gran escala los cuernos serian dispuestos sin extraerle

el cartílago puesto que este se descompone al pasar del tiempo y deja el cuerno solo

con la cubierta de queratina externa que posee.

69

CONCLUSION

Cada día se incrementa la cantidad de desechos no reutilizables en nuestro planeta,

bien sea porque estos brindan versatilidad y rapidez a la hora de satisfacer las necesidades

para los que fueron creados, o simplemente porque no se ha tomado la conciencia necesaria

para empezar a prescindir de ellos; sin embargo en esta propuesta se busca eliminar estos

productos de la línea de desechos, que no se vuelven a utilizar mediante el aprovechamiento

del gas metano generado en rellenos sanitarios; además se destaca que generar energía verde a

través del biogás se cree es el inicio para la integración de la sociedad venezolana en la

cultura del reciclaje y el desarrollo en materia ambiental.

A continuación se presentan las conclusiones obtenidas a partir de los ensayos realizados a

través del modelo a escala de relleno sanitario:

• A partir de los ensayos realizados se puede concluir que las botellas de PET son

la mejor opción para la optimización del gas metano ya que optimiza la

recolección del gas en un 16,96% aproximadamente.

• Las botellas de PET aumentan a 2.462.283,9m3anuales el volumen del gas

metano lo que implica que se incremente los MW a 0,5380 anuales.

• Seguidamente los vidrios de colores es otra de las opciones que obtuvo un buen

porcentaje de optimización en comparación con los otros materiales propuestos,

el cual fue de 12,79% aproximadamente.

• Los vidrios de colores aumentan a 2.374.446,5m3anuales el volumen del gas

metano lo que implica que se incremente los MW a 0,51188 anuales.

• Los cuernos de bovino incrementan la optimización del gas metano en un

11,17% aproximadamente.

• Los cuernos de bovino aumentan a 2.340.444,83 m3anuales el volumen de gas lo

que implica que se incremente los MW a 0,5113 anuales.

70

• Los cauchos de automóviles a pesar de poseer buena concavidad solo optimizan

un 10,90% aproximadamente posiblemente esto se debe a la facilidad que tiene

al deformarse cuando es compactado el relleno.

• Los cauchos de automóviles aumentan a 2.334.777,89 m3anuales el volumen de

gas lo que implica que se incremente los MW a 0,5101 anuales

• Las tapas de desodorante solo optimizan en un 6,59% la obtención del gas, lo

que quiere decir que es poco factible el uso de este tipo de material en el proceso

de optimización; a pesar de que algunas de ellas poseen la forma adecuada para

la captación del gas es importante mencionar que por ser tan pequeñas es posible

que a gran escala generen un porcentaje despreciable de optimización.

• Los tapas de desodorante aumentan a 2.244.106,9 m3anuales el volumen de gas

lo que implica que se incremente los MW a 0,4903 anuales.

• Se realizó en el ensayo con todos los materiales propuestos de optimización y se

obtuvo un valor de optimización de 14,13% con lo que se alcanza obtener un

volumen anual de gas de 2402781,1 m3 y una producción de electricidad anual

de 0,5250 MW.

Alcanzados todos estos valores experimentales, se demuestra la factibilidad de esta propuesta

y el crecimiento en la obtención del volumen del gas.

71

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Relleno Sanitario la Paraguita, trabajo de grado presentado en la Universidad de

Carabobo, Carabobo.

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Determinación de diferentes procesos físicos para optimizar el


orgánicos en un rel leno sanitario, trabajo de grado presentado en la

Universidad José Antonio Páez. Carabobo.

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sólidos no peligrosos para mitigar el impacto ambiental en el Relleno Sanitario

“La Paraguita” (Municipio Juan José Mora) , trabajo de grado presentado ante la

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� http://saber.ucv.ve/xmlui/bitstream/123456789/369/1/Tesis%20Dilcia%20y%20Doris.

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� http://www.ingenierosinc.com/2008/07/31/que-es-un-relleno-sanitario/ ; ¿Qué es un

relleno sanitario.

ANEXO A

Fuente : Maria Guevara y Jose Portillo (2014)

ANEXO B


ANEXO C


ANEXO D


mejora de los materiales...mejora de los materiales utilizados en los procesos fisicospara la...

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