Revista Polo del Conocimiento


Polo del Conocimiento

 

                                                                                  

 

 

Diseño de una Celda para la disposición final de residuos sólidos

 

Design of a cell for the final disposal of solid waste

 

Projeto de uma Celda para disposição final de resíduos sólidos

 

 

Iván Fernando Huacho-Chávez I

Ivanfer89@gmail.com

https://orcid.org/0000-0002-3144-3379

 

Ana María Castillo-Reinoso II

anacastillo@espoch.edu.ec

https://orcid.org/0000-0002-5433-7819

 

Hanníbal Lorenzo Brito-Moína III

hbrito@espoch.edu.ec

https://orcid.org/0000-0001-7536-857X

 

 

Correspondencia: Ivanfer89@gmail.com

 

 

Ciencias técnicas y aplicadas  

Artículo de investigación

                                                                                          

*Recibido: 29 de noviembre de 2019 *Aceptado: 14 de enero de 2020 * Publicado: 03 de febrero de 2020

 

  1. Ingeniero Químico, Unidad de Admisión y Nivelación y Grupo de Investigación Ambiental y Desarrollo de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (Giade), Riobamba, Ecuador.
  2. Ingeniero Ambiental, Unidad de Admisión y Nivelación y Grupo de Investigación Ambiental y Desarrollo de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (Giade), Riobamba, Ecuador.
  3. Ingeniero Químico, Facultad de Ciencias y Grupo de Investigación Ambiental y Desarrollo de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (Giade), Riobamba, Ecuador.

Resumen

Se realizó el diseño de una celda diaria de disposición final de residuos sólidos para el relleno sanitario de Tena, para un período de vida útil de 6 años, para lo cual, se efectuó el levantamiento de información, determinando la cantidad de basura que generan los habitantes de la zona de influencia indirecta del proyecto, posteriormente se procedió a caracterizarla cuantificando los porcentajes de los componentes como plásticos, cartón, papel, metal, orgánicos, así como también determinó la densidad suelta, los datos fueron tabulados, y a partir de ellos se hicieron los cálculos de ingeniería para efectuar el dimensionamiento de la celda de su área, longitud, altura y volumen, posteriormente se realizaron los planos de todos los componentes de la celda (detalles de: celda diaria, chimeneas, red de recolección de lixiviados, cunetas de coronación), para finalmente tener de una celda que cumpla con todos los aspectos de la norma ambiental vigente en el Ecuador.

Palabras clave: Disposición final; celda diaria; diseño; residuos sólidos.

 

Abstract

The design of a daily cell for the final disposal of solid waste for the Tena landfill was carried out, for a period of 6 years of life, for which, the information was collected, determining the amount of waste generated by the inhabitants of the area of indirect influence of the project, subsequently proceeded to characterize it, quantifying the percentages of the components such as plastics, cardboard, paper, metal, organic, as well as determined the loose density, the data were tabulated, and from them engineering calculations were made to carry out the dimensioning of the cell of its area, length, height and volume, then the drawings of all the components of the cell were made (details of: daily cell, chimneys, leachate collection network, coronation ditches), to finally have a cell that meets all aspects of the environmental standard in force in Ecuador.

Keywords: Final disposition; daily cell; design; solid waste.

 

Resumo

Se você realizar um projeto de uma agenda diária de tratamento de resíduos finais para o hospital sanitário de Tena, para um período de vida útil de 6 anos, no caso de um câncer de cólon, determinar o aumento da informação, determinando a cantoria da base que gera os habitantes da zona de influência indireta do projeto, posteriormente, se o procedimento for caracterizar os componentes de plástico dos componentes, carton, papel, metal, metal, orgânicos, como também determina a densidade suelta, os dados do tabuleiro, ya partir de ellos se selecionar os cálculos de engenhosidade para executar o dimensionamento da área de superfície, longitude, altura e volume, posteriormente, realizar os planos de todos os componentes da área (detalhes: celda diaria, chimeneas, red recolección of lixiviados, cunetas de coroação), para finalmente concluir uma celebração que atenda a todos os aspectos da norma ambiental vigente no Equador.

Palavras-chave: Disposición final; celda diaria; diseño; residuos sólidos.

 

Introducción

El ser humano por su naturaleza genera residuos sólidos, esto debido al consumo de productos para satisfacer sus necesidades de vida, y con el avance tecnológico el hombre propende a consumir más, de tal manera, que incrementa el volumen de basura (Brito & et al, Sanitary waste management in the riobamba city, 2018) convirtiéndose para los Gobiernos autónomos descentralizados municipales en un gran problema por la incorrecta disposición de los residuos sólidos provoca alteraciones en las características físicas y químicas de los componentes ambientales tales como el agua, suelo y aire, así como también a la flora y fauna, además que no incida en gastos por la búsqueda anticipada de otro espacio para la disposición final (Brito & et al, Cierre Técnico de botaderos de basura, 2017), por lo que, se empieza a buscar alternativas de disposición final, siendo uno de ellos el confinamiento en celdas diarias que se ubican en rellenos sanitarios de forma correcta, para así incrementar el tiempo de vida útil y evitar todos los problemas ambientales (Bustos, 2007) generados al entorno y cumplir con la normativa vigente, emitida por el organismo de control (Programa Nacional de Gestión Integral desechos sólidos).

Estos residuos de tipo urbano se encuentran compuestos por un conjunto heterogéneo de materiales, que son producidos a nivel residencial, comercial, institucional, industrial y de establecimientos de salud (Brito, Manejo de desechos sólidos hospitalarios, 2018), además por el aseo y limpieza de áreas públicas, siempre que no tengan características tóxicas ni peligrosas, en cuyo caso constituyen residuos de otro tipo que deben ser manejados según lo establece la legislación ambiental.

 

Este estudio se enfoca en el diseño de una celda diaria para la disposición final de residuos (Jaramillo, 2002) sólidos en un tiempo de duración de 6 años, para lo cual, se realiza el levantamiento de la línea base de la situación actual del relleno sanitario en funcionamiento, luego se obtiene datos de la generación de residuos generados a nivel de ciudad (Brito & et al, Obtención de compost a partir de residuos sólidos orgánicos generados en el mercado Mayorista del cantón Riobamba, 2016), se los caracteriza Vidrio: Envases de cristal, frascos, botellas, etc.; Papel y cartón: Periódicos, revistas, cajas de cartón, envases de papel, etc.; Restos orgánicos: Son los restos de comida, de jardinería, etc. En peso son la fracción mayoritaria en el conjunto de los residuos urbanos.; Plásticos: En forma de envases y elementos de otra naturaleza; (Lozada, González, Pérez, & Morales, 2014). Textiles: Ropas, vestidos y elementos decorativos del hogar; Metales: Son latas, restos de herramientas, utensilios de cocina, mobiliario, etc.; Madera: En forma de muebles mayoritariamente; Escombros: Procedentes de pequeñas obras o reparaciones domésticas) y cuantifica, para efectuar el diseño de la celda diaria de confinamiento de residuos sólidos, además de presentar el manual de operación de la celda, en la cual,  consta de las etapas como son la descarga de los vehículos recolectores en el frente de trabajo, el empuje de los desechos, la compactación y conformación de la celda, la cobertura y sistemas de recolección de lixiviados (Valencia & Brito, 2012) y de gases los cuales van a ser tratados después de su generación, a esto se suma la fumigación constante de cocteles bacterianos para el control de olores (Viteri,2016) así como para acelerar el proceso de degradación de la materia orgánica (Brito & et al, Generación de biogas a partir de estiercol de ganado a nivel de finca en el oriente ecuatoriano, 2016), de esta manera, prolongar la vida útil de la celda diaria y en sí del actual relleno sanitario.

 

Metodología

Para la cuantificación de los residuos sólidos se realizó el trabajo de campo en la ciudad recogiendo los residuos sólidos (4 ciclos de 8 días cada uno) de acuerdo a la muestra determinada, para proceder a llevar al relleno sanitario, donde se pesa, se separa de acuerdo a sus componentes, se determina la densidad y se caracteriza, con los datos de la producción per cápita se proyecta con los datos de la población obtenida del INEC para 6 años, luego se recolecta de la celda en funcionamiento, los lixiviados (1 día por semana, hasta cumplir con los 7 días de la semana) para efectuar el análisis de laboratorio de los mismos, con estos valores se efectúa el dimensionamiento de la celda diaria para su confinamiento siendo los mismos para los 6 años: la población total de 74004,97 con una tasa de crecimiento de 3,72 %; producción per cápita de 0,45 Kg/p.h.; volumen total de 129534,49 m3 y material de cobertura 2698,64 m3.

 

Resultados y discusión

 

Tabla 1. Proyección de la población

No.

PARROQUIA

POBLACIÓN

2015

2016

2017

2018

2019

2020

1

Tena

33934

40733,11

42484,64

44311,48

46216,87

48204,19

50276,97

2

Pano

1392

1670,91

1742,75

1817,69

1895,85

1977,37

2062,40

3

Muyuna

1335

1602,48

1671,39

1743,26

1818,22

1896,40

1977,95

4

Misahualli

5127

6154,26

6418,89

6694,91

6982,79

7283,05

7596,22

5

Napo

5393

6473,56

6751,92

7042,25

7345,07

7660,91

7990,33

6

Talag

2768

3322,60

3465,48

3614,49

3769,91

3932,02

4101,10

TOTAL

49949

59956,92

62535,07

65224,08

68028,71

70953,95

74004,97

Fuente: INEC, Censo 2010. Elaborado por: Brito H., 2019

 

El cálculo de la población se realizó en base a datos obtenidos en el último censo del 2010 de acuerdo al INEC, con una tasa de crecimiento del 3,72 %, datos que fueron proyectados a 6 años teniendo una población total para el diseño de la celda de disposición final de residuos sólidos de 473185,34 habitantes, donde ha sido incluida la población flotante de acuerdo a la tabla 2.

 

Tabla 2. Generación de residuos sólidos

No.

AÑO

POBLACIÓN

PPC (Kg/h.d)

GENERACIÓN RESIDUOS SÓLIDOS (Kg)

Actual

Flotante

Total

Diario

Anual

1

2010

49949

2497,45

52446,45

0,45

23600,90

8614329,413

2

2015

59956,92

2997,846162

62954,77

28329,65

10340320,87

3

2016

62535,07

3126,753547

65661,82

29547,82

10784954,67

4

2017

65224,08

3261,203949

68485,28

30818,38

11248707,72

5

2018

68028,71

3401,435719

71430,15

32143,57

11732402,15

6

2019

70953,95

3547,697455

74501,65

33525,74

12236895,45

7

2020

74004,97

3700,248445

77705,22

34967,35

12763081,95

TOTAL

450652,7055

22532,63528

473185

0,45

212933

77720692,23

Fuente: INEC, Censo 2010. Elaborado por: Brito H., 2019

 

La cantidad de residuos obtenidos para el diseño de la celda de disposición final es de 77720,69 Tn en el período de vida útil de 6 años que durará la mima.

Tabla 3. Volumen de residuos sólidos y material de cobertura

No.

AÑO

POBLACIÓN

VOLUMEN (m3)

ÁREA (m2)

LONGITUD (m)

*Mc (m3)

Total

Diario

Anual

Diario

Anual

Diario

Anual

Diario

Anual

1

2010

52446,45

39,33

14357,22

24,58

8973,26

4,10

1495,54

0,82

299,11

2

2015

62954,77

47,22

17233,87

29,51

10771,17

4,92

1795,19

0,98

359,04

3

2016

65661,82

49,25

17974,92

30,78

11234,33

5,13

1872,39

1,03

374,48

4

2017

68485,28

51,36

18747,85

32,10

11717,40

5,35

1952,90

1,07

390,58

5

2018

71430,15

53,57

19554,00

33,48

12221,25

5,58

2036,88

1,12

407,38

6

2019

74501,65

55,88

20394,83

34,92

12746,77

5,82

2124,46

1,16

424,89

7

2020

77705,22

58,28

21271,80

36,42

13294,88

6,07

2215,81

1,21

443,16

TOTAL

473185,34

354,89

129534,49

221,81

80959,05

36,97

13493,18

7,39

2698,64

*Mc = Material de cobertura. Elaborado por: Brito H., 2019

 

El diseño de la celda para la disposición final de residuos sólidos se realizó para un período de 6 años iniciando en el año 2015 y terminando en el 2020, cuya área total es de 80959,05 m2, con un volumen de residuos de 129534,49 m3 y volumen del material de cobertura de 2698,64 m3 de acuerdo al plano 1.

 

Gráfico 1: Plano 1 Diseño de la Celda

Elaborado por: Brito H., 2019

 

Fig. 1 Composición de los Residuos

Fuente: Viteri J/Brito H., 2015.

 

Se realizó la recolección de los residuos sólidos de áreas establecidas en la zona de influencia del proyecto en 4 ciclos de 8 días cada uno para determinar la cantidad de residuos generados y a partir de ahí cuantificar los componentes existentes en el mismo, determinando que el 60 % es de materia orgánica, 13 % de papel y cartón, 3 % de vidrio, 3 % de metal y 11 % de otros materiales.

 

Gráfico 2.  Diseño de la Celda Diaria

Elaborado por: Brito H., 2019

 

Luego de realizar el diseño de la celda diaria se ha determinado que sus condiciones óptimas sean las siguientes: una altura de 2 m, el ancho es de 6 m y el avance diario es de 15,72 m de longitud, de acuerdo al plano 2.

Se realizó el diseño de una celda diaria de disposición final de residuos sólidos para el relleno sanitario de Tena, para un período de vida útil de 6 años, para lo cual, se efectuó el levantamiento de información, determinando la cantidad de basura que generan los habitantes de la zona de influencia indirecta del proyecto, posteriormente se procedió a caracterizarla cuantificando los porcentajes de los componentes como plásticos, cartón, papel, metal, orgánicos, así como también determinó la densidad suelta, los datos fueron tabulados, y a partir de ellos se hicieron los cálculos de ingeniería para efectuar el dimensionamiento de la celda de su área, longitud, altura y volumen, posteriormente se realizaron los planos de todos los componentes de la celda (detalles de: celda diaria, chimeneas, red de recolección de lixiviados, cunetas de coronación), para finalmente tener de una celda que cumpla con todos los aspectos de la norma ambiental vigente en el Ecuador.      

 

Conclusiones

Se concluye que, para obtener el diseño de una celda diaria de disposición final para un relleno sanitario, que cumpla con las normativas ambientales del país es necesario un estudio profundo acerca de la cantidad de basura que generan los habitantes de la zona, lo que permitió realizar los cálculos de ingeniería para diseñar los planos.

El trabajo de recolección de residuos sólidos en la ciudad se ha realizado en 4 ciclos de 8 días cada uno.

La producción per cápita calculada para el diseño de la celda diaria es de 0,45 Kg/p.h., obteniendo un promedio de basura de 30419,06 Kg/d.

El cálculo de la composición de residuos sólidos ha determinado que el 60 % de materia orgánica, 13 % de papel y cartón, 3 % de vidrio, 3 % de metal y 11 % de otros materiales.

El dimensionamiento para el avance diario de la celda tiene las siguientes dimensiones: altura de 2 m; 6 m de ancho; el avance diario es de 15,72 m de longitud.

El volumen total de residuos sólidos generados por la población es de 129534,49 m3, con un volumen del material de cobertura de 2698,64 m3, para un tiempo de vida útil de 6 años.

 

 

 

Referencias

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References

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19.  Viteri Romero, J.P. (2016). Projeto de uma célula diária de confinamento de resíduos sólidos para o atual aterro sanitário de Tena (tese de bacharel, Escola Politécnica de Chimborazo).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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