INGENIERO CIVIL - UNESUM
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UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE TITULACIÓN
PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE:
INGENIERO CIVIL
TEMA:
“SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO Y RECIRCULACIÓN DE LOS
LIXIVIADOS PRODUCIDOS EN EL RELLENO SANITARIO DE JIPIJAPA”
AUTOR:
ANDRADE DELGADO GUIDO DANILO
TUTOR:
ING. PABLO GALLARDO ARMIJOS, Mg
JIPIJAPA – MANABÍ - ECUADOR
2020
II
CERTIFICACIÓN DE APROBACIÓN
Proyecto de investigación sometido a consideración por el Tribunal de Sustentación de la
Carrera de Ingeniería Civil- Facultad de Ciencias Técnicas de la Universidad Estatal del
Sur de Manabí, como requisito principal para obtener el título de Ingeniero Civil.
APROBADO POR EL TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN
--------------------------------------
ING. GLIDER PARRALES CANTOS
PRESIDENTE DEL TRIBUNAL
TEMA: “SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO Y
RECIRCULACIÓN DE LOS LIXIVIADOS PRODUCIDOS EN EL
RELLENO SANITARIO DE JIPIJAPA ”
--------------------------------------
ING. BYRON BAQUE CAMPOZANO
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
--------------------------------------
ING. DENNY COBOS LUCIO
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
--------------------------------------
ARQ. MIGUEL TERÁN GARCIA
IV
V
VI
DEDICATORIA
A Dios, por haberme permitido culminar esta etapa de mi vida con éxito, por darme
paciencia y sabiduría en los momentos más difíciles.
Este documento de tesis se lo dedico con todo mi cariño a mis amados padres, Fran
Danilo Andrade Arteaga y Frella María Delgado Álava, ya que gracias a estas dos grandes
personas estoy culminando mi carrera que es los más preciado de mi vida, gracias por
haberme formados con buenos principios, valores, su amor y ternura fueron la fuerza que
necesitaba para culminar mi carrera.
A mis dos hermanos Anabelle Andrade y Eduardo Andrade, que con su honestidad y
respeto fueron valores primordiales que complementaron mi formación personal.
A mi novia Kimberly Pinargote y mi amigo Jordy Alcívar, quienes sin esperar nada a
cambio siempre estuvieron hay para apoyarme en los momentos que más los necesite,
para la culminación de este documento doy gracias por su amistad y cariño, les dejo un
pensamiento.
“Le doy gracias a dios por haberme puesto a dos grandes personas en mi camino y gracias
a ustedes por ser grandes amigos les deseo muchos éxitos en su vida profesional”
Danilo Andrade.
VII
AGRADECIMIENTO
Al terminar este trabajo quedo muy agradecidos a mi familia, amigos y personas
profesionales que, de una u otra manera, contribuyeron para que este tenga su fisonomía
definitiva.
A la primera persona que le quiero agradecer es a mi tutor ing. Pablo Arturo Gallardo
Armijos, por el apoyo que me supo brindar durante la realización del presente proyecto.
A mis padres, quienes me han dado la mejor educación y valores, a lo largo de mi vida.
Especialmente a mi padre, por haberme demostrado que, con su esfuerzo, constancia,
sacrificios y trabajo, pudo lograr darme mi educación y lograr sacarme adelante ahora en
esta preciada carrera que tanto anhele.
Especialmente a mi madre, por apoyarme en los momentos más difíciles que más
necesitaba y por cada día hacerme ver la vida de forma diferente y confiar en mis
decisiones.
A mi novia por apoyarme siempre a lo largo de toda mi carrera universitaria, gracias
por estar siempre cuando más la necesite y su gran apoyo en la culminación de este
documento.
A mis compañeros de clases, con los que compartí muchos años en clases, doy gracias
por todos esos grandes momentos que compartimos y especialmente a mis grandes
amigos, Jordy, Yadira y Jesús, con los que siempre nos hemos apoyado y logrado salir
adelante en nuestras vidas les deseo muchos éxitos en sus vidas a todos.
Finalmente agradezco a todas aquellas personas que me han colaborado a lo largo de
mi carrera universitaria y la culminación de este documento, le quedo totalmente
agradecidos a todos.
Danilo Andrade.
VIII
INDICE DEL CONTENIDO
2.1. OBJETIVO GENERAL 2
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2
III. MARCO TEÓRICO 3
3.1. RELLENO SANITARIO 3
3.1.1. Requerimientos generales de los rellenos sanitarios 5
3.2. DEFINICIÓN DE LIXIVIADOS 5
3.3. PRODUCCIÓN DEL LIXIVIADOS 8
3.4. CARACTERÍSTICAS DE LIXIVIADOS 10
3.5. TÉCNICAS PARA EL MANEJO DE LIXIVIADOS 14
3.5.1. Manejo de la fase de operación: 14
3.6. TÉCNICAS PARA EL TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS 15
3.6.1. Tratamiento Anaerobio. 16
CERTIFICACIÓN DEL TUTOR II
CERTIFICACIÓN DE APROBACIÓN III
ANEXO 1 IV
URKUND V
DEDICATORIA VI AGRADECIMIENTO VII
INDICE DEL CONTENIDO VIII
INDICE DE FIGURA XII
INDICE DE TABLAS XIV
RESUMEN XVI
SUMMARY XVII
I. INTRODUCCIÓN 1
II. OBJETIVOS 2
IX
3.6.1.1. Diseño del reactor UASB 17
3.6.1.1.1. Volumen del reactor 17
3.6.1.1.2. Tiempo de retención hidráulica (TRH) 17
3.6.1.1.3. Altura del reactor (H) 18
3.6.1.1.4. Área del reactor 19
3.6.1.1.5. Verificación de las cargas aplicadas 19
3.6.1.1.6. Verificación de las velocidades superficiales 20
3.6.1.1.7. Tubos distribuidores del afluente 20
3.6.1.1.8. Diseño del separador gas - sólido – líquido (GSL) 21
3.6.1.1.9. Abertura entre el reactor y el separador GSL 22
3.6.1.1.10. Ancho de los lados de la campana (Wg) 23
3.6.1.1.11. Área superficial (As) del sedimentador 24
3.6.1.1.12. Determinación de la concentración del efluente 24
3.6.1.1.12.1. Concentración de DBO en el efluente 24
3.6.1.1.12.2. Concentración de DQO en el efluente 25
3.6.2. Decantador 25
3.6.2.1. Dimensionamiento 26
3.6.3. Tratamiento Aerobio. 27
3.6.4. Procesos Biológicos. 28
3.6.5. Biopelícula o Biofilm 28
3.6.6. Evaporación 28
3.7. RECIRCULACIÓN DE LOS LIXIVIADOS 29
3.8. DISEÑO DE TUBERÍAS DE DRENAJE 31
3.8.2. Selección del sistema de aislamiento. 32
3.8.3. Diseño de instalaciones para la recolección de lixiviados. 32
3.8.3.1. Terrazas inclinadas. 32
3.8.3.2. Fondo con tuberías. 33
X
3.8.4. Sistema interno en las celdas del relleno sanitario 33
3.8.4.1. Drenaje de grava 34
3.8.4.2. Geomembrana 34
3.8.4.3. Geotextil 39
3.8.4.4. Drenaje con tubería de polietileno de alta densidad (HDPE) 39
3.8.4.5. Parámetros y Relaciones Hidráulicas de Drenaje 40
3.9. GENERALIDADES SOBRE BOMBA 41
3.9.1. Sistema de Bombeo 42
3.9.2Tuberías a Presión 44
IV. MATERIALES Y MÉTODOS 46
4.1. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 46
4.1.1. Métodos de Campo 46
4.1.2. Métodos Bibliográficos 46
4.1.3. Métodos Estadísticos 46
4.1.4. Método Experimental 46
4.1.5. Método Deductivo 46
4.2. MATERIALES UTILIZADOS 47
V. ANÁLISIS Y RESULTADOS 48
5.1. UBICACIÓN SECTORIAL Y FÍSICA 48
5.2. OBJETIVO 1: DETERMINAR LOS PARÁMETROS DEL DISEÑO
HIDRÁULICO PARA LA RED DE DRENAJE DE LIXIVIADOS GENERADOS
POR EL RELLENO SANITARIO DEL CANTÓN JIPIJAPA. 49
5.3. OBJETIVO 2: DIMENSIONAR UN SISTEMA DE TANQUES PARA EL
RESPECTIVO ALMACENAMIENTO Y PRETRATAMIENTO DE LOS
LIXIVIADOS DEL RELLENO SANITARIO. 55
5.3.1. PISCINA DE LIXIVIADOS 55
5.3.2. TANQUE DE CARGA – DECANTADOR 60
5.3.3. REACTOR ANAEROBIO 72
XI
5.3.4. CÁRCAMO DE BOMBEO (TIPO-1) 94
5.4. OBJETIVO 3: ELABORAR UN PLAN DE OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE RECOLECCIÓN Y RECIRCULACIÓN
DE LOS LIXIVIADOS DEL RELLENO SANITARIO. 96
5.5. OBJETIVO 4: ELABORAR UN PRESUPUESTO REFERENCIAL PARA EL
SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO Y RECIRCULACIÓN DE LOS
LIXIVIADOS. 103
VI. CONCLUSIONES 105
VII. RECOMENDACIONES 106
VIII. BIBLIOGRAFIA 107
IX. ANEXOS 112
9.1. Registro Fotográfico 112
9.2. Análisis de Precios Unitarios 117
9.3. Planos 140
XII
INDICE DE FIGURA
Figura 1: Almacenamiento de Lixiviados. ....................................................................... 6
Figura 2: Diagrama Esquemático del Sistema de Componentes de un Relleno Sanitario 8
Figura 3: Balance de Agua en Relleno Sanitario .............................................................. 9
Figura 4: Ciclo del Agua en un Relleno Sanitario. ......................................................... 10
Figura 5: Lixiviado Procedente de Relleno Sanitario .................................................... 13
Figura 6: Sistema de Tratamiento de los Lixiviados. ..................................................... 15
Figura 7: Esquema Básico de Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente (UASB). .... 16
Figura 8: Guías Tentativas Para el Diseño del Separador GSL ...................................... 21
Figura 9: Trayectoria Límite de Partículas Eliminadas en la Sedimentación Ideal de
Flujo Horizontal. ............................................................................................................. 26
Figura 10: Tratamiento Aerobio. .................................................................................... 27
Figura 11: Esquema de un Sistema de Recirculación de Lixiviados ............................ 30
Figura 12: Sistema de Drenaje para Lixiviados............................................................. 31
Figura 13: Construcción de Drenaje Interno para Lixiviados con Grava ...................... 34
Figura 14: Esfuerzos de Tensión Producidos en la Geomembrana. .............................. 35
Figura 15: Sistema de Drenaje Interno para Lixiviados ................................................ 40
Figura 16: Sección Hidráulica Parcialmente Llena. ...................................................... 40
Figura 17: Esquema de un Sistema de Bombeo ............................................................ 42
Figura 18: Esquema de la Tubería a Presión. ............................................................... 45
Figura 19: Vista Satelital del Relleno Sanitario y la Ciudad de Jipijapa. ...................... 48
Figura 20: Implantación de la Red de Drenaje Para los Lixiviados en la Optimización.
........................................................................................................................................ 52
Figura 21: Implantación de la Red de Drenaje Para los Lixiviados de la Celda del
Nuevo Relleno Sanitario. ................................................................................................ 53
Figura 22: Piscinas Nuevas de Lixiviados ..................................................................... 55
Figura 23: Piscinas de lixiviados. .................................................................................. 56
Figura 24: Diagrama de Cuerpo Libre ........................................................................... 58
Figura 25: Tanque de carga-decantador ........................................................................ 62
Figura 26: Primer Estado de Fuerza .............................................................................. 62
Figura 27: Segundo Estado de Carga ........................................................................... 63
Figura 28: Tercer Estado de Carga ................................................................................ 64
Figura 29: Esquema de Fuerzas Resultantes ................................................................. 64
XIII
Figura 30: Esquema de Bajada de Carga a la Losa de Fondo ....................................... 67
Figura 31: Diagrama de Presiones ................................................................................. 71
Figura 32: Diagrama de Ubicación de la Fuerza del Empuje del Agua ........................ 84
Figura 33: Diagrama de Ubicación de la Fuerza del Empuje del Suelo ........................ 84
Figura 34: Diagrama de Ubicación de la Fuerza del Empuje del Suelo ........................ 85
Figura 35: Esquema final de todas las fuerzas resultantes. ........................................... 86
Figura 36: Esquema de Bajada de Carga a la Losa de Fondo ....................................... 89
Figura 37: Diagrama de Presión Estática del Fluido ..................................................... 92
Figura 38: Pozo del Cárcamo de Bombeo ................................................................... 94
Figura 39: Tecnología del Sistema de Tratamiento ....................................................... 96
XIV
INDICE DE TABLAS
Tabla 1: Producción Diaria de Toneladas de Basura en las Principales Ciudades de
Latinoamérica. .................................................................................................................. 4
Tabla 2: Composición de un Lixiviado de Vertedero y su Variación con el Tiempo. ... 11
Tabla 3: Características Físico – Químicas Típicas de un Lixiviado y su Variación con
el Tiempo. ....................................................................................................................... 12
Tabla 4: Tiempos de Retención Hidráulica en Rectores UASB ..................................... 18
Tabla 5: Velocidades Superficiales Recomendadas Para Diseño de Reactores UASB . 19
Tabla 6: Área de Influencia de los Distribuidores (Ad) en Reactores UASB ................ 20
Tabla 7: Velocidades en las Aberturas Para el Decantador ............................................ 23
Tabla 8: Carga de Aplicación Superficial y Tiempos de Retención Hidráulica en el
Compartimiento de Sedimentación. ............................................................................... 24
Tabla 9: Propiedades del Contacto Entre una Geomembrana Texturizada y Otros
Materiales. ...................................................................................................................... 37
Tabla 10: Propiedades del Contacto Entre una Geomembrana Lisa y Otros Materiales
(Martin et al., 1984) ........................................................................................................ 38
Tabla 11: Propiedades de la Interfaz que Forman las Geomembranas HDPE lisa y
Texturizada en Contacto con Geotextil y Suelo Granular .............................................. 38
Tabla 12: Resistencia al Esfuerzo Portante Para la Interfaz que Forma la Arcilla del
Valle de México en Contacto con Otros Materiales ....................................................... 38
Tabla 13: Relaciones Hidráulicas – Sección Circular. ................................................... 41
Tabla 14: Valores de la Tabla Fórmulas de Manning para Tuberías Completamente
Llena. .............................................................................................................................. 51
Tabla 15: Valores de la Tabla Fórmulas de Manning .................................................... 51
Tabla 16: Valores de la Tabla Fórmulas de Manning .................................................... 52
Tabla 17: Tabla de Diseño Hidráulico de la Red de Lixiviados (Parte 1) ...................... 53
Tabla 18: Tabla de Diseño Hidráulico de la Red de Lixiviados (Parte 2) ...................... 54
Tabla 19: Dimensiones de las Piscinas de Lixiviados. ................................................... 55
Tabla 20: Dimensiones de la Restauración de las Piscinas Existentes de Lixiviados. ... 56
Tabla 21: Bases de Diseño.............................................................................................. 57
Tabla 22: Parámetros de Diseño del Tanque de Carga-Decantador ............................... 61
Tabla 23: Dimensiones de las Cámaras del Tanque de Carga-Decantador. ................... 61
XV
Tabla 24: Momentos Para Diseño .................................................................................. 65
Tabla 25: Coeficientes para Losas Macizas ................................................................... 68
Tabla 26:Bases de Diseño del Reactor Anaerobio ......................................................... 74
Tabla 27: Resultados de Áreas ....................................................................................... 75
Tabla 28: Resultados de Verificación de Áreas, Volumen y Tiempo de Retención ...... 75
Tabla 29: Sistemas de Distribución ................................................................................ 76
Tabla 30: Dimensiones para el Decantador (Aberturas) ................................................ 78
Tabla 31: Determinación del Área Superficial ............................................................... 79
Tabla 32: Determinación del Volumen de Decantación ................................................. 80
Tabla 33: Dimensiones de los Colectores de Gases ....................................................... 80
Tabla 34: Dimensiones del Reactor ................................................................................ 81
Tabla 35: Estudios de Suelos .......................................................................................... 83
Tabla 36: Peso Específico del Suelo............................................................................... 83
Tabla 37: Momentos para Diseño ................................................................................... 86
Tabla 38: Tabla de Coeficientes Para Losas Macizas .................................................... 90
Tabla 39: Resultados de las Especificaciones de la Bomba ........................................... 94
Tabla 40: Parámetros de Diseño de la Bomba ................................................................ 95
Tabla 41: Características de la Bomba ........................................................................... 95
Tabla 42 : Presupuesto Referencial del Drenaje Interior del Relleno Sanitario ........... 103
Tabla 43 : Presupuesto Referencial del Sistema de Pre-Tratamiento y Recirculación 104
XVI
RESUMEN
La presente investigación analiza el tratamiento de los lixiviados que se generan a
partir de la composición de los residuos sólidos y de la percolación del agua lluvia a
través de dichos desechos, cuyos líquidos son considerados altamente contaminantes
y a través de un sistema físico-bilógico ayudaría a la remoción de la carga orgánica.
En la actualidad, el relleno sanitario de Jipijapa no cuenta con un sistema de
tratamiento para los lixiviados, generando enfermedades en la población y la
contaminación del medio ambiente. Por esa razón, se propone una alternativa para su
tratamiento, a fin de evitar que el lixiviado cause efectos contaminantes.
La alternativa consta de un sistema de tuberías en el interior del relleno, recoge los
lixiviados, y los envía hacia las piscinas donde se almacenarán para luego dirigirlos
hacia un tanque de carga – decantador, líquido que circulará hasta un reactor
anaerobio, los cuales cumplen con la función de eliminar la materia orgánica, para
luego ser enviados a un sistema de bombeo donde se lo recirculará nuevamente,
inyectándolo al relleno sanitario.
El objetivo de esta investigación es diseñar un sistema de pre-tratamiento y
recirculación de los lixiviados del relleno sanitario, para garantizar un efluente bajo
en carga orgánica que permita recircularlo o descargarlo según la normativa ambiental
vigente.
Palabras Claves: Relleno Sanitario, Lixiviados, Percolación, Sistema de Tuberías,
Tanque de Carga – Decantador, Reactor Anaerobio.
XVII
SUMMARY
The present investigation analyzes the treatment of leachate generated from the
composition of solid waste and the percolation of rainwater through such waste, such
liquids are very highly polluting, through a system of physical-physiological for the
removal of organic and solid load.
At present, the Jipijapa landfill does not have a treatment system for leachate,
generating diseases in the population and pollution of the environment. For this reason,
this investigation an alternative to treat the leachates generated by the landfill, in order to
prevent the leachate from causing polluting effects.
The alternative has a system of pipes inside the landfill in order to collect the leachate,
and send them to the pools where they will be stored and then directed to a cargo tank -
decanter, the liquid will circulate to an anaerobic reactor, which he have the function of
eliminating organic matter, and then sending a pumping system where it would be
recirculated again by injecting it to the landfill.
The objective of this research is to design a system of pretreatment and recirculation
of leachates from the landfill, to detect a effluent low in organic load that allows
recirculation or discharge according to current environmental regulations.
Keywords: Landfill, Leachate, Percolation, Pipe System, Cargo Tank - Decanter,
Anaerobic Reactor.
1
I. INTRODUCCIÓN
La gestión de residuos sólidos urbanos (RSU) prevé la aplicación de normas
sanitarias y de mecanismos adecuados para el almacenamiento, la recolección, el
transporte, el tratamiento y la disposición final de los residuos (Pellón Arrechea,
López Torres, Espinosa Lloréns, & González Díaz, 2015).
Los impactos ambientales de mayor consideración en los rellenos sanitarios son
aquellos de consecuencias a mediano y largo plazo, y están fundamentalmente,
relacionados con los gases de relleno sanitario y el lixiviado que se generan en ellos.
En Centroamérica, la gestión de los rellenos sanitarios constituye un grave
problema ambiental sin resolver y requiere asignación de financiamiento para equipos
y personal calificado, en la actualidad la calidad de estos sitios de disposición final ha
mejorado en los últimos años, aunque todavía no se trata el lixiviado ni se usan
membranas sintéticas para su impermeabilización (Pellón Arrechea, López Torres,
Espinosa Lloréns, & González Díaz, 2015).
La disposición de los residuos sólidos urbanos (RSU) en rellenos sanitarios, genera
lixiviados con alto poder contaminante, que causan graves daños ambientales en las
fuentes de suministro de aguas superficiales y subterráneas (Pellón Arrechea, López
Torres, Espinosa Lloréns, & González Díaz, 2015).
“Los sistemas de recirculación de lixiviados son los que circulan a través del
relleno sanitario, el cual extrae, disuelve o suspende los materiales, sustancias o
compuestos generados de procesos de degradación bioquímica presentes en su
interior. El lixiviado es uno de los aspectos más importantes en el manejo de un
relleno sanitario porque devuelve el líquido al relleno sanitario y cumple el objetivo
de evaporarlo de la superficie.”
“La red de drenaje de lixiviados producidos por los desechos sólidos del relleno
sanitario del cantón Jipijapa, se centra en recolectar este líquido y desalojarlo hacia
su respectivo tratamiento, evitando la contaminación ambiental y acuíferos
subterráneos”.
2
II. OBJETIVOS
2.1.OBJETIVO GENERAL
Diseñar el sistema de pretratamiento y recirculación de los lixiviados producidos en el
relleno sanitario de Jipijapa.
2.2.OBJETIVOS ESPECÍFICOS
➢ Determinar los parámetros del diseño hidráulico para la red de drenaje de
lixiviados generados por el relleno sanitario del cantón Jipijapa.
➢ Dimensionar un sistema de tanques para el respectivo almacenamiento y
pretratamiento de los lixiviados del relleno sanitario.
➢ Elaborar un plan de operación y mantenimiento del sistema de recolección y
recirculación de los lixiviados del relleno sanitario.
➢ Elaborar un presupuesto referencial para el sistema de pre-tratamiento y
recirculación de los lixiviados.
.
3
III. MARCO TEÓRICO
3.1.RELLENO SANITARIO
Las actividades antropogénicas siempre han generado residuos. Sin embargo, en un
mundo de consumo como el actual, el volumen generado es inmenso y el término
“basuras” para muchos es sinónimo de problema. En las ciudades el problema es mayor
debido a la densidad poblacional. Ha sido estimado que el promedio mundial de
producción por persona se encuentra por encima de un kilogramo diario, cifra elevada
teniendo en cuenta que la población mundial es de 6700 millones de habitantes
aproximadamente. De hecho, la producción de residuos varía en forma proporcional al
consumo, al poder adquisitivo y las costumbres, entre otros factores (Noguera & Olivero,
2010).
Así, en grandes ciudades de los Estados Unidos, cada persona genera en promedio
entre 1,5 y 3 kilogramos diarios, mientras que, en América Latina, la producción per
cápita de basura, aunque se ha duplicado en las últimas tres décadas, oscila entre 0,5 y 1
kilogramo diario, con el agravante de la participación creciente de materiales tanto no
degradables como tóxicos. La producción de basura en las principales ciudades de
algunos países de Latinoamérica es presentada en la Tabla 1. Es evidente que para la
mayoría de los países existe una clara relación entre la cantidad de residuos generados y
el número de habitantes en las ciudades (Noguera & Olivero, 2010).
El relleno sanitario, según la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE), es
una “técnica para la eliminación de basura en el suelo sin causar daños al medio ambiente
y sin causar molestias o peligro para la salud y seguridad pública. Este método utiliza
principios de ingeniería para confinar la basura en el área más pequeña posible,
reduciendo su volumen al mínimo practicable, y cubriendo la basura allí depositada con
una capa de tierra con la frecuencia necesaria al fin de cada jornada”. Básicamente consta
de celdas previamente impermeabilizadas donde una vez depositados, compactados y
nivelados los residuos sólidos, estos son cubiertos con tierra u otro material inerte, al
menos una vez al día (Noguera & Olivero, 2010).
El manejo de los subproductos de la descomposición de los residuos es realizado en
instalaciones cercanas al relleno. Estos subproductos en su mayoría corresponden a
líquidos percolados, comúnmente denominados lixiviados, y el biogás, producto de la
descomposición anaerobia de los residuos (Noguera & Olivero, 2010).
4
En el caso de los lixiviados estos son recolectados en fondo de la celda y enviado a
lagunas donde son tratados, o recirculados al interior del relleno. Por su parte, el biogás
es recogido mediante la instalación subterránea de una red de tuberías, almacenados para
su utilización posterior, o incinerado para convertirlo a CO2 y de esta manera disminuir
su capacidad de generación de calentamiento global. Finalizada la disposición de residuos
en celda, esta es aislada mediante una cubierta adicional final (Noguera & Olivero, 2010).
Tabla 1: Producción Diaria de Toneladas de Basura en las Principales Ciudades de Latinoamérica.
País Capital
Sitios de
disposición
final
Toneladas
diarias
Población*No.
de habitantes
Bibliografías
(Toneladas,
población)
Argentina
Ciudad
Autónoma
de Buenos
Aires
Centro de
disposición
final No.3
5000 2.768,772 CLARIN,2003.
INDEC,2003.
Bolivia La Paz
Relleno
sanitario de
Alpacoma
450 2.350,466 OPS, 2005
INE, 2008
Chile Santiago
de Chile
Relleno
sanitario:
Loma los
Colorados,
Santiago
Poniente y
Santa Marta.
-7100 5.875,013 CEAMSE,2005
INE Chile, 2002
Colombia Bogotá
Relleno
Sanitario
Doña Juana
5891,8 6.778,691 SSPD,2008 a.
DANE, 2005
Cuba La habana
Vertedero
de la calle
100
1060 2.201,6 González, 2002
Montes, 2007
Ecuador Quito
Relleno
Sanitario el
Inga
1500 1.839,853
ARS, 2009
Vicepresidencia
de Ecuador
(Censo 2001)
El Salvador San
Salvador
Relleno
Sanitario de
Nejapa
1609,62 316,09
EPA, 2007
Ministerio de
Economía SV,
2008
Guatemala Ciudad de
Guatemala
Botadero a
cielo abierto
El Trébol o
de la Zona 3
1500 3.762,96
Girel, 2007
INE Guatemala,
2002
5
México
México,
distrito
federal
Relleno Sanitario del
bordo poniente 12000 8.720,916
Secretaria de
Medio Ambiente
México, 2008
INEGI, 2005
Perú Lima
Cinco rellenos
sanitarios autorizados:
Casren, Zapallal,
Portillo Grande,
Huaycoloro y La
Cucaracha.
8938,5 8.445,2
Ministerio del
Medio Ambiente
Perú, 2008
INEI, 2008
Venezuela Caracas Relleno sanitario la
Bonanza 4000 2.758,917
Fitchrating; 2008
INE Venezuela,
2002
Fuente: (Noguera & Olivero, 2010)
3.1.1. Requerimientos generales de los rellenos sanitarios
➢ El sitio debe tener espacio necesario para almacenar los residuos generados por el
área en el plazo definido por el diseño.
➢ El sitio es diseñado, localizado y propuesto para ser operado de forma que la salud,
las condiciones ambientales y el bienestar sea garantizado.
➢ El sitio es localizado de manera de minimizar la incompatibilidad con las
características de los alrededores y de minimizar el efecto en los avalúos de estos
terrenos.
➢ El plan de operación del sitio se diseña para minimizar el riesgo de fuego,
derrames y otros accidentes operacionales en los alrededores.
➢ El diseño del plan de acceso al sitio se debe hacer de forma de minimizar el
impacto en los flujos.
➢ El parámetro básico de diseño de un relleno es el volumen. Este depende del área
cubierta, la profundidad a la cual los residuos son depositados, y el radio de
material de cobertura y residuo (Espinosa Lloréns , López Torres , Pellón
Arrechea, & Fernández García, 2007).
3.2.DEFINICIÓN DE LIXIVIADOS
Según la Real Academia Española (RAE), lixiviado se entiende por Líquido residual,
generalmente tóxico, que se filtra en un vertedero por percolación (Hidalgo, Murcia,
Gómez, & López, 2007).
6
Según el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (MAGRAMA)
Madrid - España , los clasifica de dos formas distintas, en el caso concreto de los residuos
los define como, al proceso de degradación biológica, que puede resultar en un líquido
con contaminantes orgánicos, minerales y metálicos por extracción de compuestos
solubles de la materia (Hidalgo, Murcia, Gómez, & López, 2007).
Otra definición de lixiviado es el líquido que se filtra a través de los residuos sólidos
y que extrae materiales disueltos o en suspensión, los lixiviados son los líquidos que se
forman como consecuencia de la descomposición de la materia orgánica e inorgánica
procedente de los Residuo Sólidos Urbanos (RSU) destinados al vertedero, y que se
infiltra a través de las capas más profundas de éste (Hidalgo, Murcia, Gómez, & López,
2007).
El agua que llega a formar parte de los lixiviados es un factor importante en la
producción de éstos, y depende de la climatología e hidrología de la zona, pudiendo
ocasionar un problema el agua de escorrentía provocada por las precipitaciones ya que
puede infiltrarse tanto de forma superficial como subterránea, provocando un problema
mayor. Otros de los factores importantes en cuanto al volumen y cantidad generados de
lixiviado, es la situación, edad, construcción y explotación del propio vertedero (Hidalgo,
Murcia, Gómez, & López, 2007).
Figura 1: Almacenamiento de Lixiviados.
Fuente: ( Aristegui Maquinaria, 2016)
7
En la producción de lixiviados de vertedero, se establece una clasificación de éstos
atendiendo a su edad en el vertedero, se considera como lixiviado joven, intermedio y
estable o maduro. Esta clasificación no dispone de unos parámetros definidos por la
comunidad científica, variando de forma significativa dependiendo de quién realice el
estudio de la edad del lixiviado, los datos encontrados en algunos trabajos los clasifican
como (Hidalgo, Murcia, Gómez, & López, 2007):
➢ Lixiviado joven entre: 1-2 años, 5 años o >10 años.
➢ lixiviados maduros el que proviene de un vertedero con más de 3 años de edad,
>5 años o >10 años.
Una vez que los desechos han sido enterrados, es necesario minimiza los impactos de
esta práctica. El agua que entra en contacto con estos desechos, al disolverse arrastra una
gran cantidad de sustancias que originalmente estaban dentro de los desechos, que de esa
manera está altamente contaminado ( Reyes Medina, 2015).
La Directiva Europea 1999/31/CE del Consejo de la Unión Europea de 26 de abril de
1999 relativa al vertido de residuos, establece la obligatoriedad de controlar las aguas y
gestionar los lixiviados, minimizando el agua de lluvia que percola en el vaso del
vertedero, impidiendo que las aguas superficiales o subterráneas penetren en los residuos
vertidos, y recogiendo la que finalmente se infiltra para su tratamiento de forma adecuada
para su vertido o utilización ( Reyes Medina, 2015).
Según (Ministerio del Ambiente del Ecuador, 2015), una celda técnicamente diseñada,
donde se depositan temporalmente los desechos y/o residuos sólidos no peligrosos, los
mismos que deberán tener una compactación y cobertura diaria con material adecuado,
poseer los sistemas de evacuación del biogás, recolección de lixiviados, recolección de
aguas de escorrentía; hasta la habilitación del sitio de disposición final, técnica y
ambientalmente regularizado. Adicionalmente, consta de las siguientes obras
complementarias: conducción, almacenamiento y tratamiento de lixiviados. Dicha celda
tendrá un periodo de diseño no mayor a 2 años y es también considerada como la primera
fase del relleno sanitario.
Por un lado, hay que minimizar la cantidad de agua de lluvia que penetra en los
vertederos y por otro, mantener las aguas superficiales o subterráneas libres de
contaminación, implantando un tratamiento correcto para su uso posterior o vertido a
cauce público. Todas las plantas de tratamiento y valorización de residuos deben depositar
8
sus rechazos en un vertedero asociado, ya sean de residuos urbanos o industriales ( Reyes
Medina, 2015).
Se debe tener en cuenta que un vertedero tras su clausura puede seguir produciendo
lixiviado hasta 50 años después del cese de su actividad y explotación, por eso es
importante implantar y mantener medidas de gestión integral post-clausura de un
vertedero (Hidalgo, Murcia, Gómez, & López, 2007).
Figura 2: Diagrama Esquemático del Sistema de Componentes de un Relleno Sanitario
Fuente: ( Reyes Medina, 2015)
3.3.PRODUCCIÓN DEL LIXIVIADOS
Los lixiviados son un líquido que se forma por la descomposición de los materiales
que constituyen los residuos sólidos, ya sea por las mismas características de los
componentes de los residuos y/o por el contacto de estos con el agua que logra infiltrarse
en el relleno, dando como resultado una sustancia con elevadas cargas orgánicas, metales
pesados, ácidos, sales y microorganismos, convirtiéndolos en un contaminante altamente
agresivo para al ambiente (Agudelo, 1996).
La composición media de estos líquidos varía según la localización geográfica, edad
y el tipo de residuo depositado en el vertedero; sin embargo, todos los lixiviados coinciden
en presentar una alta carga orgánica contaminante (Agudelo, 1996).
9
Los lixiviados son las emisiones liquidas producidas en un sitio de disposición final.
Se definen como el efluente acuoso producto de procesos bioquímicos en las células de
los residuos y el contenido de agua inherente de los mismos desechos; son generados a
consecuencia de percolación a través de los residuos (Renou, Givaudan, Poulain,
Dirassouyan, & Moulin, 2007).
La correcta gestión de lixiviados es clave para la eliminación del potencial que tiene
un vertedero para contaminar acuíferos subterráneos (Tchobanoglous, Theisen, & Vigil,
1994).
La generación de lixiviado en los rellenos sanitarios depende de muchos factores, entre
los que se encuentran (Tchobanoglous, Theisen, & Vigil, 1994):
➢ El grado de compactación de los desechos.
➢ El tipo de material de cubierta de las celdas.
➢ Condiciones ambientales como: la precipitación pluvial, humedad atmosférica,
temperatura, evaporación, evapotranspiración, escurrimiento, infiltración.
➢ La capacidad del relleno sanitario.
Figura 3: Balance de Agua en Relleno Sanitario
Fuente: Propia
La composición de los lixiviados depende del tipo de desecho confinado, del nivel de
degradación de los residuos y del volumen producido. En el proceso que se desarrolla en
el relleno sanitario, no pueden separarse los líquidos provenientes de procesos de reacción
bioquímica de los de lixiviación. Todo cambio en la estructura y composición del relleno
tiene efecto sobre las corrientes y la acumulación, de tal modo que el agua y los procesos
en el relleno son magnitudes que se influyen recíprocamente (Zambrano Cevallos, 2018)
10
Los lixiviados son líquidos altamente contaminantes en los que se han ensayado
diferentes tratamientos, tanto biológicos (aerobios o anaerobios) como fisicoquímicos
(Coulter & Mahoney, 1997).
3.4.CARACTERÍSTICAS DE LIXIVIADOS
Los lixiviados tienen un alto poder contaminante, contienen una serie de
características contaminantes principales, es decir, alto contenido de materia orgánica,
alto contenido de nitrógeno y fósforo, presencia abundante de patógenos y sustancias
tóxicas, como metales pesados y constituyentes orgánicos. Las características físico-
químicas de un lixiviado dependen de una serie de factores tales como ( Reyes Medina,
2015):
➢ La antigüedad y forma de explotación del vertedero.
➢ La naturaleza y la cantidad de los residuos almacenados.
➢ La climatología del lugar o la época del año considerada.
Los dos factores que caracterizan un efluente líquido son los caudales volumétricos y
la composición que en el caso de lixiviados están relacionados. La siguiente figura ilustra
el ciclo del agua en un relleno sanitario. La tasa de flujo de lixiviados (E) está
estrechamente relacionada con la precipitación (P), escorrentía superficial (Rin, Rext) e
infiltración (I) o intrusión de agua subterránea que se filtra a través del relleno sanitario
(Renou, Givaudan, Poulain, Dirassouyan, & Moulin, 2007).
Figura 4: Ciclo del Agua en un Relleno Sanitario.
Fuente: (Renou, Givaudan, Poulain, Dirassouyan, & Moulin, 2007)
11
Su composición es bastante compleja y variable, pudiendo ser sus componentes
clasificados en cuatro grandes categorías ( Reyes Medina, 2015).
➢ Materia orgánica disuelta, expresada en forma de parámetros generales como
Demanda Biológica de Oxígeno, Demanda Química de Oxígeno y Carbono
orgánico total (COT).
➢ Componentes inorgánicos.
➢ Metales pesados
➢ Compuestos xenobióticos, como hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs o
PAHs, por sus siglas en inglés), Compuestos Orgánicos Halogenados (AOX,
Adsorbable Organic Halogens) y fenoles.
Hay diferencias apreciables entre el lixiviado de los vertederos jóvenes con respecto
al de los vertederos más antiguos. Además de ser mucho más contaminante, con el tiempo,
el pH cambia de ácido a neutro ligeramente, la relación (Demanda Biológica de Oxigeno),
(Demanda Química de Oxigeno) DBO/DQO disminuye, así como la relación (Azufre
Oxigenado), (Cloro) SO42-/Cl-, que también disminuye con el tiempo se añade además
que sus características varían con las características de los residuos depositados en los
vertederos ( Reyes Medina, 2015).
Como ejemplo, la Tabla 2 muestra la composición de un lixiviado en función de la
edad de un vertedero considerando que las unidades de todos los parámetros son mg/l,
excepto el pH (Tchobanoglous, Theisen, & Vigil, 1994).
Tabla 2: Composición de un Lixiviado de Vertedero y su Variación con el Tiempo.
Parámetro (*) Vertedero nuevo (menos de
2/5 años)
Vertedero antiguo (más de
2/5 años)
COT 6.000 80-160
DBO 10.000 100-200
DQO 18.000 100-500
Alcalinidad (como CaCO ) 3.000 200-1000
Dureza total (como CaCO ) 3.500 200-500
pH 6 6,6-7,5
Sólidos en suspensión 500 100-400
Nitrato 25 5-10
Nitrógeno amoniacal 200 20-40
Nitrógeno orgánico 200 80-120
Fosforo total 30 5-10
Ortofosfato 20 4-,8
Calcio 1.000 100-400
5
3
3
12
Cloro 500 100-400
Hierro total 60 20-200
Magnesio 250 50-200
Potasio 300 50-400
Sodio 500 100-200
Sulfatos 300 20-50 Fuente: (Tchobanoglous, Theisen, & Vigil, 1994)
También como ejemplo, en la Tabla 3 se muestra otra composición de un lixiviado de
un vertedero en función de su edad, muy similar a la anterior.
Tabla 3: Características Físico – Químicas Típicas de un Lixiviado y su Variación con el Tiempo.
Edad del
Relleno
Joven Maduro Media
Media Rango Media Rango
pH 6,1 4,5-7,5 8 7,5-9
DBO 13.000 4.000-40.000 180 20-550
DQO 22.000 6.000-60.000 3.000 500-4.500
DBO /DQO 0,58 0,06
Sulfato 500 70-1750 80 10-420
Calcio 1.200 10-2.500 60 20-600
Magnesio 470 50-1.150 180 40-350
Hierro 780 20-2.100 15 3-280
Manganeso 25 0,3-65 0,7 0,03-45
Amonia - N 740
Cloro 2.120
Potasio 1.085
Sodio 1.340
Fosforo Total 6
Cadmio 0,005
Cromo 0,28
Cobalto 0,05
Cobre 0,065
Plomo 0,09
Níquel 0,17
Zinc 5 0,1-120 0,6 0,03-4 Fuente: ( Reyes Medina, 2015)
En los depósitos habrá zonas recientemente rellenadas, que producen un lixiviado con
una alta carga orgánica contaminante, llamado lixiviado joven, y otras que se rellenaron
hace más tiempo, que producen un lixiviado con menor carga orgánica a lo largo del
tiempo, llamado lixiviado maduro si tiene menos de cinco años o viejo, si tiene más de
esos cinco años (Kjeldsen, y otros, 2002).
5
13
Estas características por sí solas no definirán el proceso del tratamiento que se
pretenderá utilizar para la depuración del lixiviado, sino que se dan otra serie de
características, no necesariamente contaminantes, que pueden afectar a esa elección, si
bien es cierto que las primeras indicarán qué es lo que toca remover del lixiviado para
cumplir las especificaciones del vertido final ( Reyes Medina, 2015).
Bajo este punto de vista del sistema de tratamiento a implantar, las características
principales del lixiviado son la calidad y la cantidad, aunque no hay que olvidar la
presencia de compuestos orgánicos volátiles y los lodos resultantes después del
tratamiento escogido ( Reyes Medina, 2015).
Las concentraciones de todos los parámetros significativos son mucho más elevadas
en los primeros que en los segundos. De ese modo, la relación (Demanda Biológica de
Oxigeno), (Demanda Química de Oxigeno) DBO / DQO para un lixiviado joven es alta,
indicando una buena biodegradabilidad de la materia orgánica, mientras que para un
lixiviado viejo es baja, indicando una pobre biodegradabilidad. La carga contaminante
del lixiviado puede alcanzar su máximo valor durante los primeros años de la operación
del vertedero, decreciendo entonces gradualmente en los años sucesivos, especialmente
en el caso de los compuestos orgánicos ( Reyes Medina, 2015).
Los lixiviados de vertederos jóvenes contienen grandes cantidades de ácidos volátiles,
resultantes de la fase de fermentación ácida, mientras que en los lixiviados maduros
aparecen fracciones orgánicas ( Reyes Medina, 2015).
Figura 5: Lixiviado Procedente de Relleno Sanitario
Fuente: ( Reyes Medina, 2015)
14
3.5.TÉCNICAS PARA EL MANEJO DE LIXIVIADOS
La captación, conducción y manejo de los lixiviados se realizará a través de tuberías
de PVC colocadas dentro de los drenes construidos para el efecto en la parte inferior de
la base de los cubetos del relleno, los cuales servirán para conducir estos líquidos hacia
el tratamiento según se indica en los planes respectivos (Marmol Balda, 2006).
Se deberá realizar como mínimo los siguientes análisis físico-químicos a los
lixiviados captados como efluentes del Relleno Sanitario (Gallardo, 2020):
Temperatura, pH, (Demanda Biológica de Oxigeno) DBO5, (Demanda Química de
Oxigeno) DQO, sólidos totales, nitrógeno total, fósforo total, dureza, alcalinidad, calcio,
magnesio, cloruros, sulfatos, hierro, sodio, potasio, sólidos disueltos, plomo, mercurio,
cadmio, cromo total, cianuros, fenoles y tensoactivos (Gallardo, 2020).
El crecimiento vertiginoso de la población ha provocado un aumento desmedido en la
generación de desperdicios, convirtiéndose estos en un fuerte problema a nivel regional
y mundial. La combinación de los residuos, genera una mezcla entre componentes
orgánicos e inorgánicos, la cual se denomina lixiviados (Martinez Lopez, y otros, 2014).
Se han desarrollado diversos métodos para el manejo de los lixiviados, y en la presente
contribución, se realiza una revisión de los principales métodos utilizados en el manejo
de los lixiviados (Martinez Lopez, y otros, 2014).
3.5.1. Manejo de la fase de operación:
➢ Seleccionar la superficie para recirculación en áreas ocupadas por residuos
estabilizados (con mayor tiempo de haberse realizado la disposición final).
➢ Realizar la excavación (se retiran la tierra de cobertura y la capa superior de
residuos dispuestos).
➢ Estimar las dimensiones y la profundidad de la excavación de acuerdo con el
volumen de lixiviados que se estima será recirculado y la frecuencia con la cual
se realizará (Jaramillo, 1991).
Es importante mencionar que la infiltración de lixiviados en las superficies habilitadas
tiene un tiempo determinando hasta que llega a saturarse. Será necesario que la
habilitación de nuevas áreas para recircular lixiviados sea periódica (Jaramillo, 1991).
15
3.6.TÉCNICAS PARA EL TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS
Una vez presentadas las principales características de los lixiviados que hay que tener
en cuenta en su tratamiento, en el presente apartado se pasa a hacer una exposición de las
principales tecnologías para el tratamiento de los lixiviados. Se hace primero una
exposición de las principales tecnologías existentes, y luego se pasa a mirar algunos
avances recientes (Giraldo, 2001).
Las alternativas de tratamiento de lixiviados se pueden clasificar de acuerdo a
diferentes características como, por ejemplo, de acuerdo a los niveles de tratamiento que
se logren con cada una de ellas, o por el tipo de contaminación que puedan remover, los
lixiviados contienen todos los mayores grupos de contaminación conocidos como son: la
contaminación por patógenos, por materia orgánica, la contaminación por nutrientes, y
por sustancias tóxicas (Martinez Lopez, y otros, 2014).
En algunos casos la remoción de uno de los grupos de contaminación se ve impedido
por la presencia del otro grupo como es el caso de la remoción de la materia orgánica y
los metales pesados, existe una extensa literatura sobre las aplicaciones de las diferentes
tecnologías para el tratamiento de lixiviados, en las secciones siguientes se hace un
resumen de las principales alternativas que se tienen actualmente (Gallardo, 2020)
Figura 6: Sistema de Tratamiento de los Lixiviados.
Fuente: (Pellón Arrechea, López Torres, Espinosa Lloréns, & González Díaz, 2015)
16
3.6.1. Tratamiento Anaerobio.
Este tratamiento se basa en el mismo principio de depuración vía aerobia, pero esta
vez es mediante una población bacteriana en condiciones de ausencia de oxígeno, lo que
lo hace ser un proceso más simple que genera menor cantidad de lodos. Sin embargo, se
deben tener muchas consideraciones en la operación, como, por ejemplo, los altos
contenidos de amoníaco y de minerales disueltos pueden generar problemas de toxicidad
para los microorganismos, lo que hará necesario una remoción previa del amoníaco, o la
aplicación de cargas de trabajo reducidas dado las limitaciones en la actividad microbiana
por toxicidad (Martinez Lopez, y otros, 2014).
Otro problema que se ha detectado en la marcha es la acumulación de material
inorgánico precipitado dentro de los reactores que termina por formar incrustaciones que
limitan el volumen activo del reactor, limitan la actividad de los lodos y taponan los
sistemas de conducción de los reactores, lo cual genera un colapso del sistema de
tratamiento. Se han reportado trabajos aplicando este tipo de tratamiento con diversos
sistemas, que van desde los más sencillos como lagunas anaerobias, hasta los más
sofisticados como sistemas de lecho fluidizado, filtros anaerobios y reactores anaerobios
de flujo ascendente (UASB) (Martinez Lopez, y otros, 2014).
Estos sistemas soportan altas velocidades de carga con tiempos de retención bajos,
sobrecarga y arranques rápidos tras períodos sin operación, todo ello sin detener las
operaciones depuradoras de la flora bacteriana, este sistema se trabajó con una mezcla de
inóculos de las lagunas de almacenamiento de lixiviado y con lodo proveniente de un
reactor anaerobio de tratamiento de efluentes de un rastro (Martinez Lopez, y otros,
2014).
Figura 7: Esquema Básico de Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente (UASB).
Fuente: (Martinez Lopez, y otros, 2014)
17
También existen investigaciones donde se realizan comparaciones entre el tratamiento
de lixiviados vía aerobia, con un sistema de biodiscos y reactor de lodos activados, y vía
anaerobia, utilizando reactores anaerobios de flujo ascendente (UASB) los cuales
confirman que existe mejor funcionamiento con el sistema de biodiscos, ya que el sistema
presenta gran estabilidad frente a variaciones en la calidad del lixiviado, ausencia de
olores desagradables, además se obtienen buenas características de sedimentabilidad de
los lodos generados (Martinez Lopez, y otros, 2014).
3.6.1.1.Diseño del reactor UASB
En los últimos años, de entre los sistemas de alta tasa disponibles, el concepto de
reactor UASB es el más ampliamente aplicado. Permitiendo además el empleo del
tratamiento anaerobio bajo condiciones de temperaturas subóptimas mesofílicas (Ayala
Fanola & Gonzales Marquez, 2008).
Según algunos autores existen tres variables para el dimensionamiento del reactor
UASB, las cuales son carga orgánica volumétrica aplicada, velocidad superficial y altura
del reactor (Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008).
3.6.1.1.1. Volumen del reactor
El volumen de un reactor anaerobio para tratar aguas no complejas, depende de varios
factores (Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008):
➢ Carga de DQO total máxima.
➢ Carga superficial admisible.
➢ Temperatura mínima.
➢ Concentración y características del agua a tratar.
➢ Carga volumétrica permisible.
3.6.1.1.2. Tiempo de retención hidráulica (TRH)
El tiempo de retención hidráulica está directamente relacionado con la velocidad del
proceso de digestión anaerobia, que a su vez depende del tamaño del reactor. Para
temperaturas medias próximas a los 20 °C, el tiempo de retención hidráulica puede variar
de 6 a 16 horas, dependiendo del tipo de agua (Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008).
18
Tabla 4: Tiempos de Retención Hidráulica en Rectores UASB
Temperatura ºC
Tiempo de retención hidráulica (h)
Media diaria Mínimo durante 4 a 6 hora
16 -19 >10 - 14 >7 - 9
20-26 >6 - 9 >4 - 6
>26 >6 >4
Fuente: ( Aristegui Maquinaria, 2013)
Por tanto, el volumen del Reactor se determina a partir de la siguiente ecuación:
Volumen = Qmed ∗ TRH
Donde:
Qmed= Caudal medio diario (m3/h.)
TRH= Tiempo de retención hidráulica (h.)
3.6.1.1.3. Altura del reactor (H)
La velocidad superficial máxima en el reactor depende del tipo de lodo presente y las
cargas aplicadas. Para reactores operando con lodo Floculento y con cargas orgánicas de
hasta 5 a 6 kgDQO/m3dia, las velocidades superficiales medias deben ser del orden de
0.5 a 0.7 m/h, siendo tolerados picos temporarios, durante 2 a 4 horas, de hasta 1.5 a 2.0
m/h (Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008).
COV =Qmed ∗ S
Volumen
Donde:
COV = Carga orgánica volumétrica (kg DQOdía)
Qmed = Caudal medio diario (m3/día)
S = concentración del sustrato del afluente (kg DQO/m3)
19
Tabla 5: Velocidades Superficiales Recomendadas Para Diseño de Reactores UASB
Caudal del efluente Velocidad superficial (m/h)
Caudal medio 0,5 -0,7
Caudal máximo 0,9 - 1,1
Picos temporarios < 1,5
Fuente: ( Aristegui Maquinaria, 2013)
Donde:
H= altura del reactor (m)
V= Velocidad superficial (m/h.)
TRH= Tiempo de retención hidráulica (h.)
3.6.1.1.4. Área del reactor
En relación a la forma del reactor en planta, estos pueden ser circulares o rectangulares.
Los reactores de sección circular son más económicos desde el punto de vista estructural,
pero la construcción del separador GSL (Gas, Solido, Liquido), es más complicada que
en uno rectangular. En el caso de la forma rectangular, la sección cuadrada es la más
barata. Elegimos un reactor de forma rectangular, específicamente de sección cuadrada
(Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008).
Area del Reactor(Ac) =Volumen
H
Lado del Reactor(L) = √Ac
3.6.1.1.5. Verificación de las cargas aplicadas
La carga orgánica volumétrica (COV) debe ser inferior a 15 kgDQO/m3dia, pero para
el caso de tratamiento de aguas residuales domesticas (baja concentración) la carga
orgánica volumétrica (COV) no es un factor limitante debido a que siempre es inferior a
2.5 – 3.0 kgDQO/m3día (Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008).
COV =Qmed ∗ S
Volumen
20
Estudios experimentales demostraron que la carga hidráulica volumétrica no debe
pasar el valor de 5.0 m3/m3dia, lo que equivale a un tiempo de retención hidráulica
mínimo de 4.8 horas (Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008).
CHV =Qmed
Volumen
Donde:
CHV = Carga hidráulica volumétrica (m3/m3dia)
3.6.1.1.6. Verificación de las velocidades superficiales
La velocidad superficial media debe ser del orden de 0.5 a 0.7 m/h., y la velocidad
superficial a caudal máximo horario (Qmaxh) debe ser menor a 1.5 m/h; siendo tolerados
picos temporarios, durante 2 a 4 horas, de hasta 1.5 a 2.0 m/h (Ayala Fanola & Gonzales
Marquez, 2008).
V =Qmed
A V =
Qmax
Ac
3.6.1.1.7. Tubos distribuidores del afluente
La partición de los caudales de ingreso al fondo del reactor, debe ser efectuada de
forma tal que el agua sea distribuida en cada uno de los tubos difusores en proporciones
iguales (Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008).
Tabla 6: Área de Influencia de los Distribuidores (Ad) en Reactores UASB
Tipo de Lodo
Carga Orgánica
Aplicada
(kgDQO/m3dia)
Área de Influencia de cada
Distribuidor (m2)
(kgDQO/m3dia)
Denso y Floculento
(Concentración >40
kgSST/m2)
< 1,0 0,5 - 1,0
1,0 - 2,0 1,0 - 2,0
> 2,0 2,0 - 3,0
Medianamente Denso y
Floculento (Concentración de
20 -40 kgSST/m2
< 1,0 - 2,0 1,0 - 2,0
> 3,0 2,0 - 5,0
Granular
< 2,0 0,5 - 1,0
2,0 - 4,0 0,5 - 2,0
> 4,0 > 2,0 Fuente: ( Aristegui Maquinaria, 2013)
21
El número de distribuidores (Nd) se obtiene a partir de la siguiente ecuación:
Nd =Ac
Ad
3.6.1.1.8. Diseño del separador gas - sólido – líquido (GSL)
El separador “GSL” es el dispositivo más importante del reactor UASB, el cual
desempeña cuatro funciones (Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008):
➢ Colecta de gas que se produce en la parte inferior o zona de digestión, donde existe
un manto de lodos responsable de la digestión anaerobia.
➢ Permite la sedimentación de los sólidos en suspensión en la parte superior del
reactor, encima del separador.
➢ Ayuda a conservar una baja concentración de sólidos sedimentables en el efluente.
➢ El espacio encima del separador puede ser usado para almacenar lodo durante
periodos de sobrecarga hidráulica.
Figura 8: Guías Tentativas Para el Diseño del Separador GSL
Fuente: (Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008)
➢ La mampara debe tener un ángulo entre 45 y 60º con respecto a la horizontal.
➢ El área de paso entre los colectores debe ser de 15 a 20% de la superficie del
reactor.
22
➢ La altura del colector de gas debe estar entre 1.5-2 m para reactores de 5-7 m de
altura.
➢ Una interfase líquido-gas debe ser mantenida en el colector de gas para facilitar
la descarga y recolección de las burbujas de gas y para combatir la formación de
una capa espumosa.
➢ El traslape de los bafles instalados debajo de la apertura debe ser de 10-20 cm con
el fin de evitar que las burbujas de gas ascendentes entren al compartimiento de
sedimentación.
➢ Generalmente los bafles de la capa espumosa deben instalarse al frente de los
vertederos del efluente.
➢ El diámetro de los conductos de salida de gas debe ser suficientes para garantizar
la fácil remoción del biogás de la campana de recolección de gas, particularmente
en el caso de formación de espuma.
➢ En la parte de arriba de la campana de gas se deben instalar boquillas rociadoras
antiespumantes, en el caso de tratamiento de aguas residuales con alto contenido
de espuma.
➢ El material de construcción puede ser acero recubierto con algún material plástico,
para evitar su pronta corrosión o bien de plásticos estructurales moldeados (Ayala
Fanola & Gonzales Marquez, 2008).
3.6.1.1.9. Abertura entre el reactor y el separador GSL
Las aberturas entre el reactor y el separador GSL que posibilitan el paso de las aguas
residuales al compartimiento de sedimentación, deben ser proyectados de forma de
posibilitar lo siguiente (Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008):
➢ La separación de gases antes que el agua tratada tenga acceso al sedimentador;
favoreciendo la sedimentación de los sólidos en su interior. Por tanto, para el
diseño de las aberturas se debe prever una superposición con el deflector de gases
de forma de garantizar la correcta separación de los mismos.
➢ La retención de los sólidos en el compartimiento de digestión, manteniendo las
velocidades en las aberturas por debajo de las recomendadas.
➢ El retorno de los sólidos sedimentados en el decantador al compartimiento de
digestión, el cual se garantiza a partir de una adecuada inclinación de las paredes
23
del decantador y los deflectores de gases, y también manteniendo las velocidades
a través de las aberturas.
Tabla 7: Velocidades en las Aberturas Para el Decantador
Caudal del Afluente Velocidades (m/h)
Caudal Medio < 2.0 – 2.3
Caudal Máximo < 4.0 – 4.2
Picos Temporarios < 5.5 – 6.0 Fuente: ( Aristegui Maquinaria, 2013)
La velocidad de flujo máxima permitida en la abertura entre el reactor y el separador
GSL, no debe ser mayor a 6.0 (m/h) como máximo y preferiblemente 4.0 (m/h). Para
caudal medio se asumirá una velocidad de 2 m/h de acuerdo lo recomendado (Ayala
Fanola & Gonzales Marquez, 2008).
Area Libre =Qmed
V Area Libre =
Qmaxd
V
Donde:
Qmed= Caudal medio diario (m3/h. )
Qmaxd= Caudal máximo diario (m3/h. )
V= Velocidad en las aberturas para el decantador (m/h.)
Por tanto, el ancho de la abertura (Wa) entre el reactor y el separador GSL se obtiene
reemplazando la mayor área libre de la ecuación anterior en la siguiente ecuación:
Wa =Area Libre
Lado del Reactor
3.6.1.1.10. Ancho de los lados de la campana (Wg)
La inclinación de las paredes del separador GSL es necesaria para crear una superficie
sobre la cual los sólidos puedan sedimentar y deslizarse hacia el fondo (zona de digestión)
(Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008).
1
2∗ Wg =
hg
tan ∝
Donde:
Wg= Ancho de los lados de la campana (m.)
24
Hg= Altura de campana (m.)
Α= Angulo de inclinación con la horizontal de la campana (grados)
3.6.1.1.11. Área superficial (As) del sedimentador
La verificación de las tasas de aplicación de carga superficial y los tiempos de
retención hidráulica en el compartimiento de sedimentación se realiza de acuerdo con el
siguiente cuadro (Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008):
Tabla 8: Carga de Aplicación Superficial y Tiempos de Retención Hidráulica en el Compartimiento
de Sedimentación.
Caudal del afluente Carga de aplicación superficial
(m/h)
Tiempo de retención
hidráulica (h)
Caudal Medio 0.6 - 0.8 1.5 - 2.0
Caudal Máximo < 1.2 > 1.0
Picos Temporarios* < 1.6 > 0.6 Fuente: (Ayala Fanola & Gonzales Marquez, 2008)
El área superficial del decantador se obtiene multiplicando el ancho de la superficie
húmeda (Ws) por el lado del reactor (L) por tanto el área superficial del sedimentador
será:
Ws =1
2∗ Wg +
1
2∗ Wa As = (L ∗ Ws) ∗ 2
3.6.1.1.12. Determinación de la concentración del efluente
Las ecuaciones siguientes permiten estimar las eficiencias de reactores UASB tratando
aguas a tratar, en función del tiempo de retención hidráulica, para parámetros de DQO y
DBO respectivamente se presentan a continuación (Ayala Fanola & Gonzales Marquez,
2008):
3.6.1.1.12.1. Concentración de DBO en el efluente
EDQQ = 100 ∗ (1 − 0.70 ∗ TRH−0.50)
SDQQ = S0 −EDBO ∗ S0
100
Donde:
EDBO= Eficiencia de remoción de DBO (%)
SDBO= Concentración de DBO en el efluente (mg/lt)
25
So= Concentración de DBO en el afluente (mg/lt)
TRH= Tiempo de retención hidráulica (horas)
3.6.1.1.12.2. Concentración de DQO en el efluente
EDQQ = 100 ∗ (1 − 0.68 ∗ TRH−0.35)
SDQQ = S0 −EDQO ∗ S0
100
Donde:
EDQO= Eficiencia de remoción de DQO (%)
SDQO= Concentración de DQO en el efluente (mg/lt)
So= Concentración de DQO en el afluente (mg/lt)
3.6.2. Decantador
El objetivo de la decantación primaria es la eliminación de la mayor parte posible los
sólidos en suspensión presentes en las aguas a tratar, bajo la acción exclusiva de la
gravedad. Por tanto, sólo se eliminarán sólidos sedimentables y materias flotantes,
permaneciendo inalterables los sólidos coloidales (Gallardo , 2019).
La retirada de estos sólidos es muy importante, ya que en caso contrario originarían
fuertes demandas de oxígeno en el resto de las etapas de tratamiento. La decantación
primaria se encuadra dentro del tipo de sedimentación “Clase 2 o de partículas
floculantes”, dado que las partículas presentan características que originan su floculación
durante la sedimentación (Gallardo , 2019).
Al chocar una partícula con otra, ambas partículas se agregan dando lugar a una
partícula de mayor tamaño, lo que origina un aumento de la velocidad de sedimentación.
Por tanto, la trayectoria de una partícula en un depósito de sedimentación será una curva
de pendiente creciente, en lugar de una recta como ocurre en la sedimentación de
partículas discretas, que sedimentan independientemente (desarenado) (Gallardo , 2019).
26
Figura 9: Trayectoria Límite de Partículas Eliminadas en la Sedimentación Ideal de Flujo
Horizontal.
Fuente: (Gallardo , 2019)
3.6.2.1.Dimensionamiento
Los parámetros de diseño de la etapa de decantación primaria son (Gallardo , 2019):
➢ Velocidad ascensional o carga superficial, que se determina dividiendo el caudal
de aguas residuales por la superficie del decantador. En el caso de la decantación
de partículas discretas (desarenado) este es el único parámetro de diseño.
➢ Tiempo de retención, que de determina dividiendo el volumen del decantador por
el caudal de aguas residuales. Este parámetro influye en la probabilidad de
encuentro (floculación) de las partículas que van decantando.
En el diseño basado en la experiencia se hace uso de los valores de los parámetros de
dimensionamiento obtenidos a lo largo del tiempo, en aplicaciones reales de decantadores
primarios. Tenemos los siguientes valores (Gallardo , 2019):
• Velocidad ascensional:
➢ A caudal medio (< 1,3 m/h)
➢ A caudal máximo (< 2,5 m/h)
• Tiempo de retención:
➢ A caudal medio (> 2 h)
➢ A caudal máximo (> 1 h)
• Carga en vertedero:
➢ A caudal máximo (< 40 m3/h.ml)
• Velocidad de las rasquetas:
➢ Decantadores rectangulares: < 60 m/h
27
➢ Decantadores circulares < 120 m/h
• Tiempo de retención de fangos: < 5 h
• Reducción de sólidos en suspensión: > 65 %
3.6.3. Tratamiento Aerobio.
Los procesos aerobios al igual que los anaerobios han sido ampliamente estudiados
para el tratamiento de los lixiviados de rellenos sanitarios. Existe experiencia con una
gran variedad de tipos de sistemas, desde las tradicionales Lagunas Aireadas, hasta
sofisticados sistemas que acoplan Reactores Biológicos con Procesos de Ultrafiltración
con Membranas. Su rango de aplicación es conocido al igual que los problemas y
limitaciones que pueden surgir en su aplicación (Mironel De Jesus, 2008).
Se utilizan cuando se requiere obtener una baja concentración de (DBO) Demanda
Biológica de Oxígeno en los efluentes. Vale la pena aclarar que como usualmente las
concentraciones de (DBO) Demanda Biológica de Oxígeno en los lixiviados son muy
altas es relativamente fácil tener remociones porcentuales superiores al 90% en este
parámetro (Mironel De Jesus, 2008).
Figura 10: Tratamiento Aerobio.
Fuente: ( Reyes & Azuara Lara , 2019)
Los costos de inversión y de operación y mantenimiento son significativamente
superiores a los de los procesos anaerobios cuando los lixiviados son concentrados, como
es el caso de un lixiviado joven, por lo que se logran mejores relaciones beneficio / costo
cuando se utilizan para tratar lixiviados con concentraciones medias o bajas de (DBO)
Demanda Biológica de Oxígeno, por esta razón, y dependiendo de las exigencias del
vertimiento, se usan preferencialmente como postratamiento a los sistemas anaerobios, o
28
para lixiviados viejos con bajos niveles de (DBO) Demanda Biológica de Oxígeno
(Mironel De Jesus, 2008).
3.6.4. Procesos Biológicos.
Las alternativas mayormente utilizadas para la remoción de materia orgánica, que
como en el caso de los lixiviados, es predominantemente material disuelto, son los
procesos biológicos de tratamiento de acuerdo a diversos estudios se ha encontrado que
los procesos biológicos son efectivos para lixiviados jóvenes, que generalmente presentan
altas concentraciones de ácidos grasos volátiles (AGV) y cuya relación de demanda
bioquímica de Oxígeno y demanda química de Oxígeno (DBO/DQO) es mayor a 0,4, lo
cual indica alta biodegradabilidad dependiendo de las características del lixiviado y de
las necesidades del operador se optará por un tratamiento biológico aerobio o anaerobio
(Martinez Lopez, y otros, 2014).
3.6.5. Biopelícula o Biofilm
La biopelícula es el actor principal en el sistema de tratamiento, pues los
microorganismos adheridos al soporte toman oxígeno de la atmósfera para la respiración
y luego se encargan de la estabilización de la materia orgánica cuando la biopelícula se
sumerge, existen diferentes etapas de formación de la biopelícula (Pérez Aristizabal,
2010):
➢ Fijación de la bacteria
➢ Consolidación de la bacteria en la superficie. En esta etapa ocurre la producción
de material extracelular (glicocálix) que facilita la fijación de los
microorganismos y evita que sean removidas por el flujo de agua.
➢ Colonización y crecimiento de la bacteria.
3.6.6. Evaporación
La utilización de la evaporación como sistema de tratamiento de lixiviados es una
aplicación nueva, al igual que los humedales. En ella se utiliza la energía que se tiene en
el biogás del relleno sanitario en evaporar el lixiviado por calentamiento. Existen varios
tipos de tecnologías ya desarrolladas para lograr el objetivo (Giraldo, 2001):
➢ Una de las tecnologías existentes de evaporación es la que permiten lograr el
control total de emisiones de lixiviados del relleno sanitario, quedando un lodo
que se dispone nuevamente en el relleno (Giraldo, 2001).
29
➢ La que también se utiliza es la de manera directa, la energía que se genera al
quemar el gas con el objetivo central de evaporar el lixiviado, lo que se denomina
vaporización del gas (Giraldo, 2001).
➢ Otras tecnologías pueden utilizar el calor residual que generan motores de
combustión o turbinas, que utilizan el biogás para generar potencia mecánica, que
a su vez se puede usar para la generación eléctrica (Giraldo, 2001).
3.7.RECIRCULACIÓN DE LOS LIXIVIADOS
La recirculación de los lixiviados se define como “la práctica de devolver lixiviados
al vertedero del que se ha extraído” (Gallardo, 2020)
Se ha propuesto desde hace varios años como una alternativa para su tratamiento, más
recientemente se conoce su uso como la tecnología del relleno bioreactor. Se pretende
utilizar el relleno sanitario como un gran reactor anaerobio de tal manera que dentro del
mismo relleno se logre la conversión a metano de los ácidos grasos que están presentes
en el lixiviado. Al recircular los lixiviados se logra un aumento en la humedad de los
residuos dispuestos, que a su vez genera un aumento de la tasa de producción de gas
metano en el relleno (Dávila Cifuentes, 2013).
Es un método efectivo para el manejo de lixiviados debido a que cuando se recircula
el lixiviado se atenúan y diluyen los compuestos orgánicos e inorgánicos que están
contenidos en los lixiviados, es importante resaltar que la recirculación debe ser realizada
en rellenos sanitarios que cuentan con capa base impermeabilizada, sistema de drenes de
lixiviados y sistema de dren de gases, la recirculación debe ser realizada por las chimeneas
de gases para evitar proliferación de moscas, mosquitos y generación de olores en la
superficie del relleno sanitario, así mismo se debe contar con sistema de almacenamiento
temporal de lixiviados antes ya detallado para poder almacenar el lixiviado en épocas de
lluvia (Ministerio del Medio Ambiente y Agua, 2010).
Una vez los ácidos grasos han sido metanizados, el pH del lixiviado aumenta, y al
aumentar el pH la solubilidad de los metales disminuye de tal forma que se logra una
disminución de los metales en solución que son transportados por el lixiviado de esta
manera se logra una reducción significativa tanto de la Demanda Biológica de Oxigeno
(DBO) como de los metales que finalmente arrastra el lixiviado (Dávila Cifuentes, 2013).
30
Figura 11: Esquema de un Sistema de Recirculación de Lixiviados
Fuente: (Beaven, Knox, & Powrie, 2009)
Adicionalmente, por el aumento de la humedad y la tasa de generación de gas, la
recirculación de los lixiviados en el relleno sanitario puede generar aumentos
significativos de las presiones de internas de los fluidos, gases y líquidos, que
comprometan la estabilidad estructural de los taludes es necesario mirar con cuidado los
aspectos de seguridad geotécnica en los rellenos sanitarios cuando se considere el uso de
la recirculación de los lixiviados como un método de pretratamiento (Dávila Cifuentes,
2013).
Una práctica habitual en los vertederos de residuos sólidos urbanos es la recirculación
del lixiviado, con el fin de uniformizar las ratios de biodegradación. Las ventajas
potenciales que se obtienen mediante este procedimiento son las siguientes (Botamino
García):
➢ Incrementar la cantidad y calidad de la producción del gas metano.
➢ Reducción del coste de la infraestructura de recogida y almacenamiento.
➢ Mejora del asentamiento del vertedero.
➢ Acelerar el proceso de estabilización de los residuos, con el fin de reducir el
tiempo y coste de mantenimiento post-clausura.
El empleo de esta técnica debe ser contemplado durante la fase de diseño para evitar
los problemas específicos asociados a la recirculación tales como asientos diferenciales
(estabilidad de la masa de residuos), incremento de la altura del nivel de líquido en el
interior del vertedero, filtraciones a través de los taludes laterales y aumento inicial de la
carga contaminante del lixiviado (Botamino García).
31
La descarga se lleva a cabo mediante una tubería perforada ubicada en el interior de
una zanja, a escasa profundidad respecto a la superficie del vertedero y lo más alejada del
sistema de recogida, con el fin de aumentar la distancia de percolación (Botamino García)
3.8.DISEÑO DE TUBERÍAS DE DRENAJE
El sistema de drenaje consiste en tubos perforados que se colocan dentro de la capa de
piedra bola o grava, estos tubos deben ser colocados al fondo de la capa, para permitir
que todas las aguas se percolen al interior del tubo, es importante que exista una capa de
filtro de geotextil para evitar que se colmaten los tubos (Chacon Cedeño).
Los filtros o el sistema de drenaje de lixiviados buscan evitar que se infiltren estos
líquidos al suelo produciendo contaminación en el suelo natural y posibles aguas
subterráneas; pretenden, además, almacenarlos, captarlos y conducirlos hasta un sistema
de tratamiento (Diaz Benavides & Vallejo Valles, 2017).
Para evitar acumulaciones de aguas y asegurar una conducción rápida y eficiente a la
red colectora, se diseña el fondo del relleno en triángulos ligeramente inclinados y se
coloca los tubos al fondo de estos triángulos (sistema espina de pescado) con un colector
mayor en el centro. En el diseño de las inclinaciones se debe considerar asentamientos
del suelo después de la construcción (Chacon Cedeño).
(Confort, 2005), “Recomienda tubería perforada de diámetro entre 6” a 8”. Se
utilizarán tuberías perforada comercial de diámetro de 160mm tanto para los subdrenes
como para el colector. Este diámetro deberá ser comprobado con los nomogramas de
diseño. El área total de orificios tiene que ser superior a 100 cm2/m de tubo. Eso
corresponde a orificios con un diámetro de 1 cm y una distancia entre ellos de 2.5 cm o >
12.7cm orificios por metro lineal”
Figura 12: Sistema de Drenaje para Lixiviados
Fuente: (Ministerio del Medio Ambiente y Agua, 2010)
32
El diseño de un sistema para la recolección de lixiviados en el relleno sanitario implica
(Vazquez Godina , 2001):
➢ La selección del sistema que se va a utilizar.
➢ El desarrollo de un plan gradual que incluya la puesta en obra de los canales para
el drenaje y para la recolección del lixiviado y tuberías para canalizar el lixiviado.
➢ El trazo y diseño de instalaciones para canalizar, recoger y almacenar el lixiviado.
3.8.2. Selección del sistema de aislamiento.
El sistema seleccionado depende en gran parte de la geología local y de los requisitos
ambientales de la zona del relleno. Por ejemplo, en zonas en donde no hay agua
subterránea, quizás sea suficiente un aislamiento sencillo con arcilla compactada. Sin
embargo, si se quiere controlar la migración de lixiviados y del gas, será necesario un
aislamiento mixto de arcilla y geomembrana con una capa apropiada de drenaje y de
protección del suelo (Vazquez Godina , 2001).
3.8.3. Diseño de instalaciones para la recolección de lixiviados.
Se pueden utilizar varios diseños para separar el lixiviado dentro del relleno sanitario
a continuación se describen los diseños de: terraza inclinada y de fondo con tuberías
(Vazquez Godina , 2001).
3.8.3.1.Terrazas inclinadas.
Para evitar la acumulación del lixiviado en el fondo del relleno, la zona del fondo se
gradúa en una serie de terrazas inclinadas. En este tipo de diseño, las terrazas deben estar
construidas para que el lixiviado que se acumula en la superficie de las terrazas, drene
hasta los canales de recolección del lixiviado. Se utiliza una tubería perforada colocada
en cada canal, para transportar el lixiviado recogido, hasta una localización central, a
partir de la cual se separa para su tratamiento o para riego sobre la superficie del relleno
(Vazquez Godina , 2001).
La pendiente transversal de las terrazas es normalmente del 1 al 5% y la pendiente de
los canales de drenaje es de 0.5 al 1.0%. La pendiente y la longitud máxima del canal de
drenaje se seleccionan con base en la capacidad de las instalaciones de drenaje. La
capacidad de la tasa de flujo de las instalaciones se estima utilizando la ecuación de
Manning (Vazquez Godina , 2001).
33
El objetivo del diseño es no permitir que el lixiviado se estanque en el fondo del
relleno, creando así una importante carga hidráulica sobre el aislamiento del relleno, la
profundidad de flujo en el tubo perforado de drenaje se Incrementa continuamente, desde
los tramos altos del canal de drenaje, hasta los tramos bajos (Vazquez Godina , 2001).
3.8.3.2.Fondo con tuberías.
En este tipo de diseño, la zona del fondo se divide en una serie de tiras rectangulares
con bañeras de arcilla, colocadas a distancias apropiadas. El espaciamiento de cada
barrera le corresponde una celda del relleno. Se procede a colocar la tubería
longitudinalmente, encima de la geomembrana para recoger el lixiviado. Los tubos para
la recolección del lixiviado son de 10 cm y tienen perforaciones cortadas con láser,
similares a un colador, sobre la mitad de la circunferencia (Vazquez Godina , 2001).
Los cortes de láser están espaciados en 0.6 cm y el tamaño del corte es 0.00025 cm,
que corresponde al tamaño más pequeño de la arena. Para proporcionar un drenaje
efectivo, se inclina el fondo desde el 1.2 hasta el 1.8%. Los tubos para recoger el lixiviado,
espaciados cada 6 m, se cubren con una capa de arena que mide 60 cm antes de comenzar
el vertido. El uso de un sistema con tubería múltiple para la recolección del lixiviado
asegurará la rápida separación del lixiviado del fondo del relleno (Vazquez Godina ,
2001).
Además, el uso de la capa de arena de 60 cm sirve para filtrar los lixiviados, antes de
recogerlos para su tratamiento. La primera capa de 1 m de residuos sólidos, que se coloca
directamente encima de la capa de arena, no se compacta (Vazquez Godina , 2001).
Un rasgo único del diseño es el método utilizado para separar las aguas pluviales de la
porción no utilizada del relleno. En la porción no utilizada del relleno se recogen las aguas
pluviales en las líneas que al final se utilizarán para la recolección del lixiviado. Cuando
se va a poner en funcionamiento la siguiente celda del relleno, se conecta la tubería para
el lixiviado al sistema para la recolección del lixiviado y se cubre el tubo que se extiende
en la siguiente tira (Vazquez Godina , 2001).
3.8.4. Sistema interno en las celdas del relleno sanitario
Este sistema de drenaje tratará que la absorción o infiltración de los lixiviados sea nula
en el área rellenada, puesto que el lixiviado seguirá produciéndose por muchos años
34
posteriores al cierre del relleno, esta capa de drenaje deberá ser bien construida
(Ministerio del Medio Ambiente y Agua, 2010).
3.8.4.1.Drenaje de grava
Normalmente se construye la capa de drenaje de grava o piedra bola. Las piedras
utilizadas deben ser grandes (con dimensiones más o menos homogéneas)
recomendándose piedra de 6” o 8” y no contener partículas finas, con eso se asegura una
buena permeabilidad hidráulica (Ministerio del Medio Ambiente y Agua, 2010).
Figura 13: Construcción de Drenaje Interno para Lixiviados con Grava
Fuente: (Ministerio del Medio Ambiente y Agua, 2010)
El espesor hidráulicamente eficiente debe ser al menos 30 cm; se recomienda construir
una capa con espesor de 50 cm con el fin de proteger la permeabilidad hidráulica durante
muchos años, se extiende una capa de geotextil o de materiales reemplazantes (pasto,
yute, tela de saquillo, compost en maduración) sobre la capa de drenaje, al fin de evitar
que se congestione la capa de drenaje con partículas sólidas escurridas en las aguas
lixiviadas (Ministerio del Medio Ambiente y Agua, 2010).
3.8.4.2.Geomembrana
La geomembrana es un recubrimiento que se le realiza al suelo y se debe instalar
correctamente para evitar afectaciones en las áreas de acuíferos que puedan existir. Debe
tener una resistencia química y junta confiable, el transporte, almacenamiento y
colocación de la geomembrana debe ser en rollos garantizando que las juntas sean lo
suficientemente resistentes para evitar futuras infiltraciones (Diaz Benavides & Vallejo
Valles, 2017).
35
Son láminas homogéneas, que se las utiliza en confinamientos de celdas y en rellenos
sanitarios para impedir el paso de agentes químicos hacia el suelo natural e impedir la
contaminación. Su espesor mínimo es de 0,75 mm, por lo general, están compuestas por
un espesor > 2,5 mm y están constituidos por polietileno de alta densidad (PEHD). Las
superficies de estas láminas pueden ser: lisas, con relieve, estructurada o rugosa. En su
colocación estas láminas son constituidas junto a capas de protección que pueden ser
materiales minerales del mismo relleno, para evitar posibles daños durante el proceso de
compactación de los residuos sólidos por objetos punzocortantes o agudos, Las
características principales que debe verificar la geomembrana son (Botamino, 2014):
➢ La capacidad de carga (límite elástico) de la membrana será suficiente para
soportar su propio peso en los taludes y la carga que ejerce el residuo a medida
que aumenta la altura de apilado.
➢ Deberá ser resistente químicamente a los residuos que se ha previsto depositar.
La instalación de la geomembrana comienza mediante el despliegue de los paneles de
material (cuya forma de entrega son rollos de unos 100 metros de longitud y entre 5 y 6
m de ancho). La geomembrana se coloca directamente sobre la capa de arcilla, que tendrá
el acabado adecuado para evitar que se produzcan desperfectos en la lámina de PEAD
(Botamino, 2014).
La geomembrana deberá anclarse en los taludes mediante zanja de anclaje (situada en
la berma superior del talud), con un ancho y profundidad superiores a 0,5 m, relleno con
la propia tierra de excavación (Botamino, 2014).
La geomembrana en rellenos sanitarios está sometida a tensiones durante toda su vida
útil, por lo que es necesario conocer la tensión que se produce al estar en contacto con el
suelo. Como lo muestra la figura siguiente con variables que se disponen para su análisis.
Figura 14: Esfuerzos de Tensión Producidos en la Geomembrana.
Fuente: (US EPA, 2004)
36
Como se observa, tenemos que; la fuerza de tensión producida (T) en la geomembrana
es igual a la diferencia entre las fuerzas cortantes de las partes superior e inferior de la
interfaz. Con la siguiente ecuación se procede al cálculo:
T = [(Cu − CL) + γs ∗ Cosβ(tanδU − tanδL)] ∗ L
En donde:
T = Fuerza de tensión producida en la geomembrana por unidad de ancho, KN/m,
Cu = Adhesión de la parte superior de la interfaz (kN/m2),
CL = Adhesión en la parte inferior de la interfaz (kN/m2),
δu = Angulo de fricción de la parte superior de la interfaz (grados °),
δL = Angulo de fricción de la parte inferior de la interfaz (grados °),
L = Longitud de la geomembrana (m),
β = Ángulo de inclinación de fondo de la celda (grados °),
γS = Peso específico del suelo sobre la geomembrana (kN/m3).
El factor de seguridad (FS)T, se lo obtendrá mediante la relación de la Fuerza de
Tensión permitida (TP), que es, la resistencia a la rotura en ensayos de tensión uniaxial o
biaxial, y la Fuerza de Tensión producida (T).
Entonces se tiene,
FST =TP
T
La Fuerza de Tensión permitida (𝑇𝑃) es,
TP = σP ∗ t
En donde,
FST = Factor de seguridad de la geomembrana a la tensión,
T = Fuerza de tensión producida en la geomembrana por unidad de ancho (kN/m),
Tp = Fuerza de tensión permitida por unidad de ancho (kN/m),
σp = Esfuerzo de tensión permitido en la geomembrana (kN/m2),
37
t = Espesor de la geomembrana (m).
Finalmente, la geomembrana se anclará en una zanja de dimensiones mínimas,
rellenados con material del sitio. Con la siguiente ecuación se logra tener la distancia de
anclaje, desde la punta de salida a la superficie de la geomembrana, hasta la zanja de
anclaje.
T =γs ∗ dsc ∗ LTer ∗ tanδc
cosβ − senβ ∗ tanδc
En donde,
T = Fuerza de tensión en la geomembrana por unidad de ancho (kN),
VGm = Fuerza vertical producida por la fuerza de la geomembrana (kN),
LTer = Longitud de terminado de la geomembrana (m),
δc = Ángulo de fricción entre la geomembrana y el suelo subyacente (grados),
γs = Peso volumétrico del suelo de cobertura (kN/m3),
dSC = Profundidad del suelo de cobertura (m),
β = Ángulo de inclinación de la geomembrana, medido con respecto a la horizontal
(grados).
La resistencia al esfuerzo cortante de las geomembranas de HDPE en rellenos
sanitarios, ha sido investigada por varios autores, los mismos que mediante ensayos han
logrado obtener resultados del comportamiento de los geo-sintéticos en los rellenos
sanitarios. A continuación, se presentan algunos resultados obtenidos.
Tabla 9: Propiedades del Contacto Entre una Geomembrana Texturizada y Otros Materiales.
Superficie de la geomembrana texturizada
contra:
Ángulo de
fricción
Cohesión
(kN/m2)
Arena 37° 1,2
Arcilla 29° 7,2
Geotextil no tejido 32° 2,6
Fuente: (US EPA, 2004)
38
Tabla 10: Propiedades del Contacto Entre una Geomembrana Lisa y Otros Materiales (Martin et
al., 1984)
Superficie de la geomembrana lisa contra: Angulo de fricción
Arena drenante φ = 30° 18°
Arena de Ottawa 20/30 φ = 28° 18°
*21,3°
**21,0°
Arena de esquisto micáceo φ = 26° 17°
Geotextil no tejido 8°
Arena fina uniforme *27,9°
Micro cristales de vidrio *10,8°
Arena limosa φ = 31° **21,4°
Fuente: (US EPA, 2004)
Tabla 11: Propiedades de la Interfaz que Forman las Geomembranas HDPE lisa y Texturizada en
Contacto con Geotextil y Suelo Granular
INTERFAZ δp´ αp´ δr´ αr´ (kPa)
G HDPE Lisa - Geotextil -
Suelo granular
7,7 ° 0,8 6,2 Despreciable
G HDPE Texturizada -
Geotextil - Suelo granular
24,5° - 25,9° 5,9 - 3,9 10,7° - 11,5° 4,1 - 3,7
Fuente: (US EPA, 2004)
δp´ = Ángulo de fricción pico, δr´= ángulo de fricción residual, αp´= resistencia a la
cohesión pico, αr´ = resistencia a la cohesión residual.
Tabla 12: Resistencia al Esfuerzo Portante Para la Interfaz que Forma la Arcilla del Valle de
México en Contacto con Otros Materiales
Tipo de prueba 𝑒𝑖 γm(kN
m3)
σv(kPa) 𝒯max (kPa) a
Arcilla - Arcilla 8,8 - 6,5 11,7 - 11,9 57,0 - 76,0 35,1 - 100,0 1
Arcilla - Concreto 8,3 - 8,4 11,9 - 11,2 57,0 - 76,0 37,9 - 71,0 0,43 - 0,75
Arcilla - Plástico -
Concreto
7,4 - 6,1 11,5 - 11,7 50,0 - 150, 0 33,0 - 71,0 0,43 - 0,75
Arcilla - Plástico* -
Concreto
6,3 - 5,5 11,9 - 11,8 50,0 - 150, 0 9,0 15,0 0,12 - 0,16
Fuente: (US EPA, 2004)
39
-Interfaz con dos láminas plásticas
𝑒𝑖 = relación de vacíos, γm= peso específico de la muestra, σv= esfuerzo vertical aplicado,
𝒯max = esfuerzo cortante máximo, a =coeficiente de adherencia (resistencia no drenada de
la interfaz dividida la resistencia no drenada de la arcilla).
3.8.4.3.Geotextil
El Geotextil se usa para proteger la geomembrana durante la construcción de la
impermeabilización, brinda refuerzo, ayuda a la filtración, evita rompimiento del drenaje
y son tejidos de fibras o cintas planas en dos direcciones para una mayor exigencia (Diaz
Benavides & Vallejo Valles, 2017).
3.8.4.4.Drenaje con tubería de polietileno de alta densidad (HDPE)
Si es económicamente factible, el sistema ideal de drenaje interno del relleno sanitario
consiste en tubos perforados que se colocan dentro de la capa de piedra bola o grava.
Estos tubos deben ser colocados al fondo de la capa, para permitir que todas las aguas se
percolen al interior del tubo, es importante que exista una capa de filtro sobre la capa de
drenaje (geotextil, pasto, saquillo extendido u otro material equivalente) para evitar que
se colmaten los tubos, el diámetro de los tubos puede variar entre 100 y 300 mm,
dependiendo de la cantidad de residuos sólidos a depositarse (Ministerio del Medio
Ambiente y Agua, 2010).
El diámetro de los tubos puede variar entre 100 y 300 mm, dependiendo de la cantidad
de residuos sólidos a depositarse y la precipitación pluvial. Para los colectores mayores
en rellenos grandes, se recomiendan tubos con el diámetro de 250 a 300 mm, el diámetro
de los huecos en la tubería se debe determinar según las dimensiones de la grava o piedra
bola seleccionada, hay que evitar que entren piedras dentro de la tubería y la
congestionen. El área total de orificios tiene que ser superior a 100 cm2/m de tubo. Eso
corresponde a orificios con un diámetro de 1 cm y una distancia entre ellos de 2.5 cm o >
12.7cm orificios por metro lineal (Ministerio del Medio Ambiente y Agua, 2010).
40
Figura 15: Sistema de Drenaje Interno para Lixiviados
Fuente: (Ministerio del Medio Ambiente y Agua, 2010)
3.8.4.5.Parámetros y Relaciones Hidráulicas de Drenaje
Para determinar los parámetros hidráulicos y relaciones hidráulicas de los conductos
circulares de sección parcialmente llena, introducimos el concepto de ángulo central que
demarca el sector circular y a la vez representa la zona ocupada por el caudal (Gallardo,
2017):
Figura 16: Sección Hidráulica Parcialmente Llena.
Fuente: (Gallardo, 2017)
41
Las relaciones hidráulicas para diseño de alcantarillas son las siguientes:
Tabla 13: Relaciones Hidráulicas – Sección Circular.
Relación Fórmula
Áreas hidráulicas 𝐴ℎ
𝐴𝐻=
𝜃
360(1 −
180 sen 𝜃
𝜋𝜃)
Perímetros mojados 𝑃ℎ
𝑃𝐻=
𝜃
360
Radios hidráulicos 𝑅ℎ
𝑅𝐻= (1 −
180 sen 𝜃
𝜋𝜃)
Velocidades 𝑣ℎ
𝑣𝐻= (1 −
180 sen 𝜃
𝜋𝜃)
23
Caudales 𝑄ℎ
𝑄𝐻=
𝜃
360∙ (1 −
180 sen 𝜃
𝜋𝜃)
53
Fuente: (Gallardo, 2017)
3.9. GENERALIDADES SOBRE BOMBA
La bomba es una máquina que realiza el trasiego de un líquido mediante la impulsión
y a veces la aspiración. Desde el punto de vista físico, el trabajo de la bomba consiste en
la transformación de la energía mecánica del motor (mando) en energía del líquido, es
decir, la bomba comunica cierta potencia al líquido que fluye a través de ésta (Nekrasov,
1968).
La reserva de energía que adquiere el líquido en la bomba, permite superar las
resistencias hidráulicas al flujo y elevarse en la altura geométrica. La energía la adquiere
la bomba en cada unidad de peso de líquido, es decir, el incremento de su energía
específica, tiene dimensión lineal y representa la altura que crea la bomba durante su
funcionamiento. La energía recibida por ella del motor se transforma en energía potencial,
cinética y, en un grado insignificante, calorífico del flujo del líquido (Nekrasov, 1968).
El funcionamiento de la bomba, acoplada al sistema se encuentra en dependencia de
las propiedades hidráulicas de este sistema, llamado red, por lo que el mismo debe
mantenerse estable. La energía suministrada a la bomba durante su funcionamiento, sufre
cambios de transformación de la energía, parte de la energía mecánica se pierde
inevitablemente a causa de las pérdidas hidráulicas, mecánicas y fugas (Hinojosa Elias,
2018-2019).
42
La bomba de circulación se caracteriza por la llamada “curva característica”, que
expresa el caudal que pueden suministrar en función de la altura de elevación. La curva
característica es una función decreciente que tiene dos puntos singulares: el punto de
máxima altura de elevación (Hmax), con caudal nulo, y el punto de máximo caudal
(Qmax), con altura de elevación nula. Entre estos dos puntos la bomba puede
proporcionar cualquier caudal comprendido entre 0 y Qmax, a cualquier altura de
elevación comprendida entre 0 y Hmax (Hinojosa Elias, 2018-2019).
(Steffe & Morgan, 1986), plantean que generalmente, las bombas no deben funcionar
en los valores extremos o cerca de ellos, aunque hay bombas que si pueden hacerlo. Por
ello se deberá escoger el tipo de bomba adecuado.
(Rabinovich , 1987) plantea que la energía producida por la bomba debe vencer la
resistencia que opone el fluido a su paso por la tubería y mantener la presión deseada en
cualquier punto de la instalación. Por tanto, el calibre de la bomba dependerá del caudal
de fluido a impulsar y de la pérdida de presión en el circuito hidráulico. Además, se tendrá
presente en la selección del grupo el tipo de fluido circulante.
3.9.1. Sistema de Bombeo
La recirculación de lixiviados requerirá de un sistema de retorno hacia las celdas
diarias de residuos, con el fin de reinyectar o esparcir los caudales provenientes del
sistema de pretratamiento (Gallardo, 2019-a).
Figura 17: Esquema de un Sistema de Bombeo
Fuente: (Gallardo, 2019-a)
43
La potencia de una bomba está dada por la ecuación:
PB = γQHT
η
En donde:
PB = Potencia de la bomba (vatios)
γ = Peso específico del fluido (m3/s)
Q = Caudal (m3/s)
HT = Carga de la bomba (m)
η = Coeficiente de rendimiento total de la bomba, adimensional
Por tanto:
𝑃𝐵 = 𝛾𝑄(𝐻 + ∑ ℎ1−6)
𝜂
En términos de caudal, es decir 𝑄 = 𝑣𝐴, la fórmula Hazen-Williams puede ser
reescrita en la siguiente forma:
vA = 0,3547CD0,63i0,54A
Q = 0,3547CD0,63i0,54 (πD2
4)
Q = 0,2785CD2,63i0,54
O también:
hf = (Q
0,2785CD2,63)
1,85
L
En donde:
Q = Caudal (m3/s)
C = Coeficiente de Hazen-Williams, que depende del tipo de material
44
𝐷 = Diámetro de la tubería (m)
𝑖 = Gradiente hidráulico o pendiente de línea de energía
ℎ𝑓 = Pérdida de carga en metros
𝐿 = Longitud de diseño en metros
La fórmula de Hazen-Williams, también denominada ecuación de Hazen-Williams, se
utiliza particularmente para determinar la velocidad del agua en tuberías circulares llenas,
o conductos cerrados, es decir, que trabajan a presión (Gallardo, 2019-a).
Esta ecuación se limita por usarse solamente para agua como fluido de estudio,
mientras que encuentra ventaja por solo asociar su coeficiente a la rugosidad relativa de
la tubería que lo conduce, o lo que es lo mismo al material de la misma y el tiempo que
este lleva de uso (Gallardo, 2019-a).
3.9.2Tuberías a Presión
El flujo de agua en tuberías, tiene una inmensa significación práctica en ingeniería
civil, el agua es conducida normalmente desde su fuente en tuberías de presión hasta la
planta de tratamiento (Plasticos Rival).
El diseño de una red de distribución de agua tiene por objetivo determinar los
diámetros de cada uno de sus tramos, de tal manera que satisfagan las restricciones de
presión y demanda en los nodos, velocidad del fluido en las tuberías, y que además el
conjunto de diámetros de las tuberías que sean seleccionados de cómo resultado la red
más confiable y a menor costo (Mompremier, 2009).
El trazado de la conducción a presión, en planta, debe estar constituido por tramos
rectos, o por segmentos rectos seguidos de cambios de dirección. En perfil, estará
preferentemente constituido por tramos rectos, cuando se impongan cambios de
pendiente, a consecuencia del relieve del terreno, se evitará multiplicarlos excesivamente,
especialmente en Conducciones de gran diámetro, a fin de facilitar el montaje de tuberías
y accesorios (Secretaria del Agua, 2012).
45
Figura 18: Esquema de la Tubería a Presión.
Fuente: ( Aristegui Maquinaria, 2013)
La presión interior en una tubería se distribuye en todas direcciones por igual y crea
unas tensiones de tracción dentro de la misma que han de ser contrarrestadas por el
espesor de pared y la resistencia propia del material (σ) ( Aristegui Maquinaria, 2013) .
46
IV. MATERIALES Y MÉTODOS
4.1.METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
En el siguiente trabajo de investigación, se utilizarán los siguientes métodos:
4.1.1. Métodos de Campo
Para este método se realizó una inspección previa al sitio para determinar las áreas,
donde se podrá implementar las alternativas propuesta, para solucionar un problema
presentado en el sitio.
4.1.2. Métodos Bibliográficos
Los métodos empleados para el desarrollo de la presente investigación son la
recopilación y análisis de documentos, como también la observación directa, permitiendo
compararlos con los datos obtenidos en el desarrollo del proyecto para el
dimensionamiento y diseño de la planta de tratamiento de lixiviados el cual cumplirá con
los parámetros.
4.1.3. Métodos Estadísticos
Para el desarrollo de la investigación estadística se obtendrá información de
observación y recopilación de datos, utilizando los diferentes métodos de tablas para la
obtención de cantidades y composición de lixiviados que generaría el relleno sanitario y
para el dimensionamiento del sistema de pretratamiento y drenaje del mismo.
4.1.4. Método Experimental
Dependiendo del lixiviado que se genera en el Relleno Sanitario de Jipijapa se deberá
establecer los procesos experimentales de tratamiento. Teniendo en cuenta la
combinación y secuencia de métodos, de tal manera que el lixiviado tratado cumpla con
una remoción de un 65% - 70% de la materia orgánica.
4.1.5. Método Deductivo
Permitirá cumplir los objetivos propuestos y ayudarán a verificar las variables
planteadas.
47
4.2.MATERIALES UTILIZADOS
Para este presente proyecto se utilizaron las siguientes herramientas:
➢ Computadora
➢ Programas de Excel
➢ Programas de Civil 3D
➢ GPS
➢ Lápiz
➢ Borrador
➢ Cuadernos
➢ Calculadora
➢ Sistema Informático (Internet)
48
V. ANÁLISIS Y RESULTADOS
5.1.UBICACIÓN SECTORIAL Y FÍSICA
El relleno sanitario se encuentra estacionado en el km 1.5 vía a la ciudad de Guayaquil,
en la cual se realiza la disposición final de los desechos orgánicos e inorgánico que se
recolectan en la ciudad de jipijapa. Se encuentra ubicado en las coordenadas geográficas
UTM; 17M, 547.010 m E, 9.846.645 m N y 283 m.s.n.m.
Figura 19: Vista Satelital del Relleno Sanitario y la Ciudad de Jipijapa.
Fuente: (Google Earth Pro, 2019)
49
5.2.OBJETIVO 1: DETERMINAR LOS PARÁMETROS DEL DISEÑO
HIDRÁULICO PARA LA RED DE DRENAJE DE LIXIVIADOS
GENERADOS POR EL RELLENO SANITARIO DEL CANTÓN
JIPIJAPA.
Este sistema está diseñado para recibir la generación de producción de lixiviado
generada por la Celda de Optimización y del nuevo Relleno Sanitario de la ciudad de
Jipijapa, está constituido por una red principal con: 2% de pendiente y redes secundarias
de 1% de pendiente, las cuales está compuesta por una red de pescado, La cual cumple la
funcionabilidad de drenar el efluente y redirigirlos a un sistema de tratamiento previo a
realizar la recirculación.
Para este diseño el sistema de drenaje de los lixiviados se procedió a realizarlos con
método de las fórmulas de Manning y Hazen William. En el siguiente ejemplo se realiza
el cálculo hidráulico del tramo principal:
Datos obtenidos:
Qr= 0.48 L/s Obtenido del Help según (Baldeón Guaranda, 2018).
At= 39200 m2(Área Estudio del Relleno Sanitario)
L=128.30 m (Línea Principal de Drenaje)
A= 6774.85 m2 (Área Aportante en el Tramo 4-6)
Caudal del Relleno Sanitario por metro cuadrado:
QR =Qr
At=
0.48L/s
39200 m2= 0.000012
L/s
m2
Caudal para el Tramo
Qtr = A ∗ Q
Qtr = 0.000012L/s
m2∗ 6774.85 m2 = 0.08
L
s
Caudal anterior de los tramos aportantes
Q(1 − 4) = 0.06L
s Q(5 − 4) = 0.02
L
s
Qant = Q(1 − 4) + Q(5 − 4)
Qant = 0.06L
s+ 0.02
L
s= 0.08
L
s
50
Caudal Total
Qtr = Qante + Qtr
Qtr = 0.08L
s + 0.08
L
s
Qtr = 0.16 L/s
Factor de mayoración
FM =3.70
Qt0.0733
FM =3.70
(0.16 L/s)0.0733
F = 4
Caudal máximo horario es igual al caudal de diseño
QD = FM ∗ Qt
QD = 4 ∗ 0.16 L/s
QD = 0.66 L/s
Diámetro de la tubería
Se adoptó un diámetro de la tubería porque el caudal que se va a generar en la red
principal es muy bajo, pero y debido a la presencia de espuma producida por el lixiviado
se determinó utilizar un diámetro de 200 mm para que el fluido transcurra sin problema.
D = 200 mm
Pendiente
Imin% =Cota ini. −Cota fin.
L
Imin% =263 m − 261m
128.30 m
Imin% = 2 %
51
Tabla 14: Valores de la Tabla Fórmulas de Manning para Tuberías Completamente Llena.
Fuente: (Candanoza Rodríguez, 1997)
Tabla 15: Valores de la Tabla Fórmulas de Manning
Fuente: (Candanoza Rodríguez, 1997)
Velocidad Real
VR = V ∗v
V
VR = 1.49 m/s ∗ 0.290
VR = 0.43 m/s
Relaciones Hidráulicas para Tuberías Parcialmente Llenas en Función de q/Q
PARA n/N VARIABLE CON LA ALTURA DE LAMINA
q/Q 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
X
0.0 0.000 0.290 0.344 0.386 0.419 0.445 0.468 0.488 0.505 0.523 V/v
0.000 0.076 0.108 0.131 0.152 0.169 0.186 0.201 0.215 0.228 d/D
0.000 0.195 0.273 0.328 0.375 0.415 0.452 0.485 0.515 0.542 T/t
FORMULA DE MANNING PARA TUBERIAS COMPLETAMENTE LLENAS
P
E
N
D
I
E
N
T
E
DIAMETRO DIAMETRO DIAMETRO DIAMETRO DIAMETRO
3(pulg)
4(pulg)
6(pulg) 8(pulg) 10(pulg)
76
(mm)
102(mm) 152(mm) 203(mm) 254(mm)
V 0,5486 V 0,6646 V 0,8709 V 1,0551 V 1,2243
Q 2,5021 Q 5,388 Q 15,8878 Q 33,2167 Q 62,039
T 0,1914 T 0,02552 T 0,3829 T 0,5106 T 0,6383
I V Q T V Q T V Q T V Q T V Q T
(%) m/s L/s kg/m2 m/s L/s kg/m2 m/s L/s kg/m2 m/s L/s kg/𝐦𝟐 m/s L/s kg/m2
1,6 0.69 3.16 0.31 0.81 6.82 0.41 1.10 20.10 0.61 1.33 43.28 0.82 1.55 78.47 1.02
2,0 0,78 3,54 0,38 0,94 7,62 0,51 1,23 22,47 0,77 1,49 48,39 1,02 1,73 87,74 1,28
52
Fuerza Tractiva Real
Ft = F ∗t
T
Ft = 1.02 Kg/m2 ∗ 0.195
Ft = 0.20 kg/m2
Línea de Energía
Tabla 16: Valores de la Tabla Fórmulas de Manning
Fuente: Propia
Figura 20: Implantación de la Red de Drenaje Para los Lixiviados en la Optimización.
Fuente: Propia
LÍNEA DE ENERGÍA
V2/2g (m)
d(m)
D*(d/D)
h (m)
(V2/2g) + (D*(d/D))
0.113 0.02 0.128
53
Figura 21: Implantación de la Red de Drenaje Para los Lixiviados de la Celda del Nuevo Relleno Sanitario.
Fuente: Propia
Tabla 17: Tabla de Diseño Hidráulico de la Red de Lixiviados (Parte 1)
Fuente: Propia
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
N°
long.
Tramo.
(𝐦𝟐)
ÁREAS (m2) CAUDALES (L/S)
Factor
de
Mayoración
Q MÁX.
HORARIO
(L/s)
ant. tramo total ant.
Caudal
Aportante
en cada
tramo en
cada 𝐦𝟐
total
DRENAJE DE
LA
OPTIMIZACION
1
59,51 1772,45 1495,43 3267,88 0,02 0,04 0,06 5,00 0,31
4
3
38,91 0,00 1772,45 1772,45 0,00 0,02 0,02 5,00 0,11
2
5
59,77 0,00 1576,79 1576,79 0,00 0,02 0,02 5,00 0,10
4
128,30 4844,67 1930,18 6774,85 0,08 0,08 0,16 4,00 0,66
6
Conduc. 91,14 19680,85 0,00 19680,85 0,42 0,24 0,66 4,00 2,65
7
DRENAJE DEL
NUEVO
RELLENO
A
83,45 0,00 6288,88 6288,88 0,00 0,08 0,08 4,00 0,31
B
117,35 6288,88 0,00 6288,88 0,08 0,08 0,15 4,00 0,62
C
54
Tabla 18: Tabla de Diseño Hidráulico de la Red de Lixiviados (Parte 2)
Fuente: Propia
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Q DE
DISEÑO
(L/S)
DIAMETRO
(m)
PENDIENTE
(S) (%)
SECC. PLENO O LLENO VELOCIDAD
REAL (M/S)
FUERZA
TRÁCTIVA
REAL
(Kg/m2)
LÍNEA DE
ENERGÍA COTA
TERRENO
(m)
COTA INVERT (m) CORTES
(m)
Q
(L/s)
VELO.
(m/s)
FUERZA
(Kg/m2)
V2/2g
(m)
d
(m)
h
(m) ENTRADA SALIDA
DRENAJE DE LA
OPTIMIZACION
261,80 0,00 261,3 0,50
0,31 0,2 2,0 48,39 1,49 1,02 0,43 0,20 0,113 0,015 0,128
263,00 260,1 262,7 0,50
262,28 262,7 261,78 0,50
0,11 0,2 2,0 48,39 1,49 1,02 0,43 0,20 0,113 0,015 0,128
261,50 261 261,2 0,30
261,80 0 261,3 0,50
0,10 0,2 2,0 48,39 1,49 1,02 0,43 0,20 0,113 0,015 0,128
263,00 260,1 262,5 0,50
0,66 0,2 1,6 48,39 1,49 1,02 0,43 0,20 0,113 0,02 0,128
261,00 260,5 260,5 0,50
2,65 0,2 1,1 35,89 1,11 0,56 0,54 0,27 0,063 0,04 0,103
260,00 259,5 259,7 0,30
DRENAJE DEL
NUEVO
RELLENO
264 0,00 263,5 0,50
0,31 0,2 2,0 48,39 1,49 1,02 0,43 0,20 0,113 0,015 0,128
262,30 261,8 261,80 0,50
0,62 0,2 1,1 35,89 1,11 0,56 0,40 0,15 0,063 0,022 0,084
261 260,5 260,50 0,50
55
5.3.OBJETIVO 2: DIMENSIONAR UN SISTEMA DE TANQUES PARA EL
RESPECTIVO ALMACENAMIENTO Y PRETRATAMIENTO DE LOS
LIXIVIADOS DEL RELLENO SANITARIO.
5.3.1. PISCINA DE LIXIVIADOS
Se logró obtener con un caudal de recogida final del efluente de 0.66 L/s, acumulando
un volumen de 1711 m3/mes, y mediante los cuales se logró obtener las dimensiones de
las nuevas piscinas tomando en consideración las dimensiones de las piscinas existentes,
por las que, a resultado actualmente en el relleno sanitario, se propone que se construyan
2 piscinas para una mayor acumulación, las que podrán almacenar un máximo de
lixiviado por 3 meses y 17 dias, con las 4 piscinas, la dimensiones de las piscinas se
detallan a continuación.
Tabla 19: Dimensiones de las Piscinas de Lixiviados.
Volumen (m3) al mes Ancho Largo Profundidad Volumen de piscina
1711 m3/mes 20,00 m 30,00 m 3,00 m 1530 m3
Fuente: Propia
Figura 22: Piscinas Nuevas de Lixiviados
56
Fuente: Propia
De acuerdo a la inspección que se realizó, se logró determinar que las piscinas
existentes se encuentran en un mal estado, colapsando actualmente; por este motivo se
propone que para un mayor almacenamiento de lixiviados y por motivo del invierno, las
piscinas existentes se las reconstruyan. A continuación, se detallan las dimensiones de las
piscinas existentes, a la cuales se las tomó a cinta solo los valores más aproximados;
actualmente y, de esta manera pueda soportar una mayor demanda del efluente, esta
abastecerá un máximo de retención de 3 meses y 17 días, luego deberá ser evacuada al
sistema de recirculación.
Tabla 20: Dimensiones de la Restauración de las Piscinas Existentes de Lixiviados.
Fuente: Propia
Figura 23: Piscinas de lixiviados.
Volumen (m3) al mes Ancho Largo Profundidad Volumen de piscina
1711 m3/mes 20,00 m 30,00 m 3,00 m 1530 m3
57
Fuente: Propia
Diseño de la Geomembrana en las Piscinas de Lixiviados
Tabla 21: Bases de Diseño.
Concepto Unidad Valor
Adhesión en la parte inferior de la interfaz kN/m2 7,20
Angulo de fricción de la parte inferior de la interfaz
Grados ° 29,00
Longitud de la geomembrana (L) m 1,00
Altura del relleno sanitario (H) m 3,00
Angulo de inclinación de fondo de la celda Grados ° 40,00
Peso específico del lixiviado sobre la geomembrana kN/m3 10,01
Esfuerzo tensión permitido por la geomembrana kN/m2 15000,00
Profundidad de la Cobertura m 0,60
Espesor Geomembrana (t) mm 1,50
Peso Específico del Suelo kN/m3 17,29
Peso Específico del Lixiviado kg/m3 10.01
Fuente: Propia
58
Figura 24: Diagrama de Cuerpo Libre
Fuente: Propia
Tensión en la Geomembrana de Piscinas de Lixiviados
Peso del Lixiviado por Metro Cuadrado
W = γ ∗ H
W = 10.01 kN/m3 ∗ 3m
W = 30.02 kN/m2
Fuerza de Fricción Fku = N ∗ U
Coeficiente Estático de Fricción
U =W ∗ senθ
W ∗ cosθ
1. = sen(40º) = 0.6428
2. = cos(40º) = 0.7660
U =30.02 kN/m2 ∗ sen(40.00º)
30.02 kN/m2 ∗ cos (40.00º)
U = 0.84
Tangente del Angulo de Fricción del Suelo en Contacto con la Geomembrana
Tangθ
= Tang(29.00º) = 0.5543
Sumatorias de Fuerzas en Y
ℇFy = 0
N − W ∗ cosθ = 0
N = W ∗ cosθ
N = 30.02 kN/m2 ∗ cos (40.00º)
N = 23.00 kN/m2
59
Fuerza de Fricción
Fku = 23.00 kN/m2 ∗ 0.84
Fku = 19.30
Fuerza de Tensión Producida por la Geomembrana en Contacto con el Suelo
Fsu = CL ∗ L + γs ∗ h ∗ L ∗ cosθ ∗ TangSL
Fsu = 7.20kN/m2 ∗ 1m + 10.0120kN/m3 ∗ 3m ∗ 1m ∗ cos (40.00º) ∗ 0.5543
Fsu = 19.95 kN/m
Sumatorias de Fuerzas en X
ℇFx = 0
T − w ∗ senθ − Fku + Fsu = 0
T = ((w ∗ senθ + Fku) ∗ L) − Fsu = 0
T = ((30.02 kN/m2 ∗ sen(40.00º) + 19.30) ∗ 1m) − 19.95 kN/m
T = 18.65 kN/m
Factor de Seguridad
FS ≥ 1
Tp = σp ∗ t =15000kN
m2∗
1.50 mm
1000m= 22.50 kN/m
FST =Tp
T=
22.50 kN/m
18.65 kN/m= 1.21
Por lo tanto, el factor de seguridad cumple con la condición que tiene que ser mayor o
igual a 1.
Anclaje de la Geomembrana
Angulo de inclinación de la geomembrana, medido con respecto a la horizontal.
β = 40.00º
Longitud de terminado de la geomembrana L Ter = 1.33 m
Tensión de la Geomembrana
T =γs ∗ dsc ∗ L Ter ∗ tanδc
cosβ − senβ ∗ tangδc
T =17.29kN/m3 ∗ 0.60m ∗ 1.33 m ∗ tan (29.00º)
cos (40.00º) − sen(40.00º) ∗ tang(29.00º)
T = 18.65
60
Por lo tanto, se llega a la conclusión que la geomembrana con un espesor de 1.50 mm
cumple con el factor de seguridad y las tensiones tractivas cumplen la igualdad por
consiguiente no se desplazará la geomembrana en las piscinas de lixiviados.
5.3.2. TANQUE DE CARGA – DECANTADOR
En esta etapa de tratamiento cumple con el objetivo de la decantación primaria es la
eliminación de la mayor parte posible los sólidos en suspensión presentes en el agua, bajo
la acción exclusiva de la gravedad. Por tal razón, Se eliminará sólidos sedimentables y
materias flotantes, permaneciendo inalterables los sólidos coloidales, las partículas
presentan características que originan su floculación durante la sedimentación. Al chocar
una partícula con otra, ambas partículas se agregan dando lugar a una partícula de mayor
tamaño, lo que origina un aumento de la velocidad de sedimentación (Gallardo , 2019).
Los datos obtenidos para este sistema de tratamiento fueron los siguientes:
Caudal max (L/s) = 0,66 l/s
Caudal max (L/h) = 2.38 m3/h
Velocidad de sedimentación= 2,50 m/h
Tiempo de retención= 1 h
Espesor del tanque= 0,20 m
Pendiente (%) = 1%
Densidad del lixiviado= 1020,10 kg/m3 (Mayor Torrez, Agudelo Tejada,
García Alzate, & Padilla Sanabria, 2018)
Dimensionamiento
Tiempo de retención, que se determina dividiendo el volumen del decantador por el
caudal de aguas residuales. Este parámetro influyé en la probabilidad de encuentro
(floculación) de las partículas que van decantando.
Tr =Vt
Qmax
61
Para la obtención de las dimensiones se despejó el volumen del decantador:
Vt = Tr ∗ QmAX
Vt = 1h ∗ 2.38m3/h
Vt = 2.38 m3
Velocidad ascensional o carga superficial, que se determina dividiendo el caudal de
aguas residuales por la superficie del decantador. En el caso de la decantación de
partículas discretas (desarenado), este fue el único parámetro de diseño.
V =Qt
AT
Para la obtención de las dimensiones se despejó la superficie del decantador:
AT =Qt
V
AT =2.38 m3/h
2.5m/h
AT = 0.95 m2
Con estos valores obtenidos se determinó las dimensiones del tanque con una cámara
para este sistema implementado en relleno sanitario de Jipijapa se propuso construir un
tanque de carga -decantador doble cámara para una mayor eficiencia al tratamiento del
lixiviado, Ademas se obtuvieron las siguientes dimensiones de dicho tanque.
Tabla 22: Parámetros de Diseño del Tanque de Carga-Decantador
Caudal
(l/s)
Velocidad
sedimentación
(m/h)
Tiempo
de
retenció
n (h)
Pendiente
(%)
Longitud
(m)
Ancho
(m)
Alto
(m)
0,66L/s 2,50 m/h 1 h 1% 3,40 m 2,30 m 1,20 m
Fuente: Propia
Tabla 23: Dimensiones de las Cámaras del Tanque de Carga-Decantador.
Longitud (m) Ancho (m) Alto (m)
0,60 m 1,00 m 1,20 m
Fuente: Propia
62
Figura 25: Tanque de carga-decantador
Fuente: Propia
Para este diseño se consideró tres estados de carga, para la cual se escogió el más crítico
en el cálculo del armado.
Primer estado de carga: Empuje del agua.
E. ag =1
2∗ γ ∗ h2
E. ag =1
2∗ 1020.10kg/cm3 ∗ (1.20m)2
E. ag = 510.05 kg/m ∗ 1ml
E. ag = 510.05 kg
Ubicación de la fuerza del empuje
Yag =h
3=
1.00 m
3= 0.33 m
Figura 26: Primer Estado de Fuerza
Fuente: Propia
63
Segundo estado de carga: Empuje del suelo.
𝐸 =1
2∗ γ ∗ h2 ∗ tang2 ∗ (45º −
φ
2)
E. t =1
2∗ 1762kg/cm3 ∗ (1.20 m)2 ∗ tang2(∗ (45º −
29º
2)
E = 440.19 kg
Ubicación de la fuerza del empuje
Yt =h
3=
3.10m
3= 0.40m
Figura 27: Segundo Estado de Carga
Fuente: Propia
Tercer estado de carga: Empuje del suelo y sobrecarga
Altura de la sobrecarga (simulando que como si fuera una tapa).
h` =q
γ=
100Kg / m³
1762Kg / m³= 0.06m
Empuje:
E. ts =1
2∗ γ ∗ h ∗ (h + 2 ∗ h`) ∗ tang2 ∗ (45º −
φ
2)
E. ts =1
2∗ 1762kg/cm3 ∗ (1.20 m)2 ∗ (1.20 m + 2 ∗ 0.06 m ) ∗ tang2(45º −
29º
2)
E. ts = 481.80 kg
Ubicación de la fuerza del empuje
Yt =h2 + (3 + h + h`)
3 (h + 2 + h`)
Yt =(1.20m)2 + (3.00 ∗ 1.20m ∗ 0.06m)
3 ∗ (1.20m + 2 + 0.06m)= 0.42 m
64
Figura 28: Tercer Estado de Carga
Fuente: Propia
Empuje Resultante:
E. r = E. ag − E. T
E. r = 510.05 kg − 440.19 kg
E. r = 69.86 kg
Ubicación de la fuerza del empuje
Yt =(E. ag ∗ Yag) − (E. t ∗ Y. t)
E. r
Yt =(510.05 kg ∗ 0.33m) − (440.19 kg ∗ 0.40 m)
69.86 kg
Yt = 0.09 m
Figura 29: Esquema de Fuerzas Resultantes
Fuente: Propia
65
Para el diseño tomamos el mayor momento:
Tabla 24: Momentos Para Diseño
Momento para diseño:
Vacía: E.Ts Y.Ts
481.8 0.42 = 201.06 Kg -m
Llena: E.r Yt
69.86 0.09 = 6.06 Kg -m
Fuente: Propia
Momento ultimo mayorado un 30% por efecto de sismo:
Mu may = Mu ∗ 1.3
Mu may = 201.06 kg − m ∗ 1.3
Mu may = 261.37 kg − m
Módulo de Elasticidad:
E = 15100√f´c
E = 15100√210 kg/cm2
E = 218819.79kg/cm2
Por lo tanto, se tomó que el momento más crítico es cuando se encuentra totalmente vacía
y el momento de diseño es Mdis=261.37 kg-m y con un hormigón 210kg/cm2
Cuantía mínima asumida:
⍴ = 2 ∗ 0.0033 = 0.0066
Cálculo de (q)
q = ⍴ ∗fy
fc= 0.0066 ∗
4200kg/cm2
210kg/cm2 0.132
Coeficiente (K):
K = q ∗ (1 − 0.59 ∗ q)
K = 0.132 ∗ (1 − 0.59 ∗ 0.132)
K = 0.122
Peralte (d):
d = √Mu
θ ∗ f´c ∗ b ∗ K
66
d = √26137.30 kg − cm
0.90 ∗ 210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ 0.122
d = 3.37 cm
De acuerdo al peralte calculado se consideró que no es el adecuado, Por lo tanto, se llegó
a la conclusión que con un recubrimiento 2.5cm, el espesor del muro es de 10 cm.
Coeficiente (K) real:
K =Mu
θ ∗ f´c ∗ b ∗ d2
K =416294.61 kg − cm
0.90 ∗ 210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ (13.50cm)2
K = 0.0138
Cuantía Real:
p =f´c
f´y∗
1 − √1 − 2.36K
1.18
p =210kg/cm2
4200g/cm2∗
1 − √1 − 2.36(0.0138)
1.18
p = 0.0007
Condición:
pmin ≤ pcalculada ≤ pmax
0.0033 ≤ 0.0007 ≤ 0.0159
De acuerdo a la condición establecida se logró determinar que la cuantía calculada no
cumple y, por lo tanto, se deberá trabajar con la cuantía mínima de p=0.0033, para el
cálculo del acero en las paredes del muro.
Acero real (As):
As = ρ ∗ b ∗ d
As = 0.0033 ∗ 100cm ∗ 10 cm
As = 3.30cm2
Acero de refuerzo de varillas (Asv):
Asv =π ∗ D2
4
Asv =π ∗ 1.22
4
Asv = 1.13 cm2
67
Acero vertical:
Nº varillas =As
Asv
Nº varillas =3.30 cm2
1.13 cm2= 3φ12mm
Acero de refuerzo horizontal:
As = p min ∗ b ∗ h
As = 0.0033 ∗ 100cm ∗ 10cm
As = 3.30 cm2
Acero horizontal:
Nº varillas =As
Asv
Nº varillas =3.30 cm2
1.13 cm2= 3φ12mm
Diseño de la Cimentación o Losa de Fondo
La carga con la que se diseñará la losa de fondo será:
Figura 30: Esquema de Bajada de Carga a la Losa de Fondo
Fuente: Propia
Peso del agua = 1.00m ∗ 1020.10 kg/m3 = 1020.10 kg/m2
Peso hormigon masa = 0.15m ∗ 2200 kg/m3 = 330 kg/m2
Peso del cimiento = 0.15m ∗ 2400 kg/m3 = 360 kg/m2
Carga en el fondo = 1020. 10kg/m2 + 330kg/m2 + 360kg/m2 = 1710.10 kg/m2
Carga de diseño o carga ultimo mayorado con 30% por efecto de sismo:
WU dis = 1.3 D
WU dis = 1.3 (1710.10kg/m2)
68
WU dis = 2223.13 kg/m
WU dis = 2.22 to/m
De acuerdo al método de (Romo Proaño, 2008), con los coeficientes para losas macizas
rectangulares sustentadas perimetralmente, sometidas a cargas distribuidas uniformes
(u=0.20), se logró determinar el momento ultimo de diseño y se deberá escoger el
momento mayor.
Relación de Lx/Ly
Lx
Ly=
2.45m
3.55m= 0.69 ≈ 0.70
Tabla 25: Coeficientes para Losas Macizas
Formulas
Coef
Lx/Ly
1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50
∆ 147 178 211 244 273 293
my- 512 587 664 736 794 829
my+ 214 257 303 347 386 411
mx- 512 538 556 563 563 563
mx+ 214 214 214 214 214 214
Fuente: (Romo Proaño, 2008)
Resultados de las fórmulas de la tabla anterior:
My−= 0,0001 q. my−. Lx2 = 0.0001 (2223.13 kg
m) ∗ (736) ∗ (2.45m)2
= 982.14 kg − m
My+= 0,0001 q. my+. Lx2 = 0.0001 (2223.13kg
m) ∗ (347) ∗ (2.45m)2
= 463.05 kg − m
My−= 0,0001 q. mx−. Lx2 = 0.0001 (2223.13kg
m) ∗ (563) ∗ (2.45m)2
= 751.29 kg − m
My+= 0,0001 q. mx−. Lx2 = 0.0001 (2223.13kg
m) ∗ (214) ∗ (2.45m)2
= 285.57 kg − m
∆= 0,0001 q. δ. Lx4/(E. h3)
My−= 0,0001 q. my−. Lx2
My+= 0,0001 q. my+. Lx2
Mx−= 0,0001 q. mx−. Lx2
Mx+= 0,0001 q. mx−. Lx2
69
Módulo de Elasticidad:
E = 15100√f´c
E = 15100√210 kg/cm2
E = 218819.79 kg/cm2
Cuantía mínima asumida:
⍴ = 0.0033
Cálculo de (q)
q = ⍴ ∗fy
fc
q = 0.0033 ∗4200kg/cm2
210kg/cm2= 0.066
Coeficiente (K):
K = q ∗ (1 − 0.59 ∗ q)
K = 0.066 ∗ (1 − 0.59 ∗ 0.066)
K = 0.0634
Peralte (d):
d = √Mu
θ ∗ f´c ∗ b ∗ K
d = √98214.33 kg − cm
0.90 ∗ 210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ 0.066
d = 10 cm
Por lo tanto, se llega a la conclusión que con un recubrimiento 5 cm, el espesor de la
losa es de 15 cm.
Coeficiente (K) real:
K =Mu
θ ∗ f´c ∗ b ∗ d2
K =98214.33 kg − cm
0.90 ∗ 210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ (10 cm)2
K = 0.0520
Cuantía Real:
As =f´c
f´y∗
1 − √1 − 2.36K
1.18
70
As =210kg/cm2
4200g/cm2∗
1 − √1 − 2.36(0.0520)
1.18
As = 0.0027
Condición:
pmin ≤ pcalculada ≤ pmax
0.0033 ≤ 0.0027 ≤ 0.0159
De acuerdo a la condición establecida, se logró determinar que la cuantía calculada no
cumple y, por lo tanto, se deberá trabajar con la cuantía mínima de p=0.0033, para el
cálculo del acero en la losa.
Acero real (As):
As =0.85 ∗ f´c ∗ b ∗ d
Fy[1 − √1 −
2 ∗ Mu
0.85 ∗ ∅ ∗ f´c ∗ b ∗ d2]
As =0.85 ∗ 210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ 10cm
Fy
∗ [1 − √1 −2 ∗ 98214.33 kg/cm
0.85 ∗ 0.90 ∗ 210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ (10cm)2]
As = 2.68 cm2
Acero de refuerzo de varillas (As):
Asv =π ∗ D2
4
Asv =π ∗ 1.22
4
Asv = 1.13 cm2
Acero vertical y horizontal:
Nº varillas =As
Asv
Nº varillas =2.68 cm2
1.13 cm2
varillas = 3φ12mm
71
Comprobación del Cortante
Presión estática del fluido:
q = γ ∗ h
q = 1.0201to/𝑚3 ∗ 1m
q = 1.02 to/𝑚2
Figura 31: Diagrama de Presiones
Fuente: Propia
Relación de longitudes
∝=A + L
2=
3.55m + 2.45m
2= 3.00 𝑚
Relación entre altura y longitudes
φ =6h4
∝4=
6(1.20 m)4
(3.00 m)4= 0.15
Presión máxima para la flexión en los marcos horizontales
P = γ ∙ H ∙φ
φ + 1
P = 1.0201 to/m3 ∗ 1.20 m ∗0.15
0.15 + 1
P = 0.16 to/m2
Cortantes de Lado
V1(largo) = P ∗A
2= 0.16 to/m2 ∗
3.55 m
2∗ 1m = 0.28 to
V1(corto) = P ∗L
2= 0.16 to/m2 ∗
2.45m
2∗ 1m = 0.20 to
Diseño de las losas de los tableros
Comprobación de la capacidad al cortante en los tableros
72
Tablero del muro
V1= 0.28 Ton
Por lo tanto: Vu=1.7*V1= 0.48 Ton
Peralte efectivo: d=10.00 cm
Y la resistencia del concreto:
∅Vc = 0.53 ∙ ∅ ∙ √fc ∙ b ∙ d
∅Vc = (0.53 ∗ 0.75 ∗ √210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ 10cm) ∗1to
1000kg= 5.76to
(𝐒𝐈 ∅𝐕𝐜 > 𝐕𝐮)OK
Tablero de la losa
V1= 4.28 Ton
Por lo tanto: Vu=1.7*V1= 7.28 to
Peralte efectivo: d= 14.00 cm
Y la resistencia del concreto:
∅Vc = 0.53 ∙ ∅ ∙ √fc ∙ b ∙ d = 8.06 to
∅Vc = (0.53 ∗ 0.75 ∗ √210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ 14cm) ∗1to
1000kg= 8.06to
(𝐒𝐈 ∅𝐕𝐜 > 𝐕𝐮)OK
5.3.3. REACTOR ANAEROBIO
Un tanque, reactor o biodigestor es un contenedor hermético que permite la
descomposición de la materia orgánica en condiciones anaeróbicas y facilita la extracción
del gas resultante para su uso como energía (Zambrano Cevallos, 2018).
Son utilizados generalmente para tratar sustratos concentrados con alto contenido de
sólidos. Pueden clasificarse al igual que los reactores aerobios en sistema de biomasa
suspendida y en sistemas con biomasa fija (Zambrano Cevallos, 2018)
La tecnología se basa en la degradación anaeróbica, conocida como fermentación, es
un proceso que no necesita oxígeno y que se basa en la transformación de la materia
orgánica, a través de una serie de reacciones bioquímicas, en un gas cuyos componentes
principales son el metano y dióxido de carbono. De acuerdo al tipo de crecimiento
microbiano serán de lecho fijo, formando biopelículas, o de crecimiento libre o
suspendido (Zambrano Cevallos, 2018).
73
En el primero la biomasa está constituida por bacterias formando una película sobre
un soporte inerte, mientras que el segundo depende de que los microorganismos formen
gránulos o flóculos en el reactor. Las bacterias que crecen en suspensión deben formar
estructuras que les permitan permanecer en el reactor y no ser lavadas con el efluente. La
eficiencia del proceso depende en buena parte de la capacidad del inóculo
(lodos/residuos) para formarlas (Zambrano Cevallos, 2018).
El reactor anaerobio de flujo ascendente permite la transformación de un afluente con
alta carga orgánica, este reactor está diseñado para la eliminación de esta materia el cual
este compuesto con bio-películas para la depuración, el cual está removiendo un 65% -
70% de materia orgánica.
Para este reactor se tomó en consideración los siguientes datos de entrada para el
cálculo:
DBO= 205mg/L; dato tomado según (UNESUM, 2019).
T= 24,5°C
Hab(2020)= 50293 hab; dato tomado según (UNESUM, 2019).
Qmax= 57,02m3/d
Dimensionamiento.
Para los Lechos Bacterianos que emplean materiales plásticos como relleno, admitiendo
que la reducción de la DBO5 del agua residual a tratar obedece a una cinética de primer
orden, puede establecerse que:
𝑆𝑖
𝑆𝑓= 𝐸𝑥𝑝 [− (
𝑘 ∗ 𝐴 ∗ ℎ ∗ 𝑆
(1 + @) ∗ 𝑄)]
Si: concentración del efluente del Lecho tras decantación (mgDBO5/L).
Sf: concentración del agua aplicada al lecho (mgDBO5/L). Si se trabaja con recirculación
Sf = (Sa+ Sb . @)/(1 + @). Siendo Sa y Sb las concentraciones (mgDBO5/L) del agua
residual a depurar y de la corriente de recirculación, respectivamente.
k: constante cinética. k = k20 *𝜗𝑇−20* (k20 = 0,1 ; 𝜗 = 1,08; T =temperatura media del
mes más frío).
A: superficie transversal del lecho (m2).
h: altura del material de relleno (m).
S: superficie específica del material de relleno (m2/m3).
74
@: relación en entre el caudal de recirculación y el caudal de agua a depurar. Si se trabaja
sin recirculación @ = 0.
Q: caudal de agua residual a depurar (m3/d).
Datos referentes al tipo de reactor que se va a implementar en este sistema de tratamiento
para el lixiviados producido en el relleno sanitario.
Tabla 26:Bases de Diseño del Reactor Anaerobio
DATOS DE INICIO
Sa= 205,00 mg/L
T= 24,50 °C
k20= 0,10 constante
Ѳ= 1,08 constante
@= 0,00 constante
Qm= 57,02 m3/d
QMD= 68,43 m2/d
QMH= 102,64 m2/d
BIOPELICULAS
S= 58,75 m2/m3
h= 1,17 m
A= 1,15 m2
Fuente: Propia
1.-Calculo de la carga media afluente de DQO (CO_A_UASB_DQO)
COAUASBDQO= (So − UASB − DQO) ∗ Qmed
COAUASBDQO= (0.205kgDQO/m3 − 57.02 m3/d)
COAUASBDQO= 11.69 kgDQO/d
2.-Adopcion del Tiempo de Retención Hidráulica (t):
Valor Adoptado para Tiempo de Retencion(t) = 7 horas
3.-Determinacion del Volumen Total de los Reactores (V):
V = Qmed ∗ t
V = (57.02m3/d) ∗ (24h/d) ∗ (7h)
V = 16.63 m3
75
4.-Adopcion del Numero de Reactores (Nr):
Numero de reactores(Nr) = 2
5.-Volumen de cada Reactor (Vr):
V =V
Nr
V =16.63m3
2= 8.32 m3
6.-Adopcion de la Altura del Reactor (H):
Altura del Reactor (H) = 3m
7.- Determinación del Área de cada Reactor (Ar):
Tabla 27: Resultados de Áreas
Área de cada Reactor 8.32 𝑚3 / 3m= 2,77 m2.
Ancho = 1,20 m.
Adoptar Reactores rectangulares
de:
Largo= 2.00 m.
Área= 2,40 m.
Fuente: Propia
8.- Verificación del Área, del Volumen y del tiempo de retención corregidos:
Tabla 28: Resultados de Verificación de Áreas, Volumen y Tiempo de Retención
Área total corregida:(At=Nr*Ar) =2 x 2,4 m2 4,80 m2
Volumen corregido: (Vt=At*H) =4,80m2 x 3 m 14,40 m3.
Tiempo de retención Hidráulica corregida: (t=Vt/Qmed) 7 h
Fuente: Propia
9.- Verificación de las Cargas Aplicadas.
Carga Hidraulica Volumetrica (CHV) =Qmed
V=
57.02 m3/d
14.40 m3= 3.96 m3/m3. d
Carga Organica Volumetrica (CV) =Qmed ∗ So__uasb_dqo
Vt
Carga Organica Volumetrica (CV) =57.02m3/d ∗ 0.205kgDQO/m3
14.40m3
Carga Organica Volumetrica (CV) = 0.81 kgDQO/m3
Ar = V
H =
76
10.- Verificación de las velocidades superficiales
Para Qmed: V =Qmed
At=
2.376 m3/h
4.80 m2= 0.50 m/h
Para Qmaxd: V =Qmaxd
At=
2.8512 m3/h
4.80 m2= 0.59 m/h
Para Qmaxh: V =Qmed
At=
4.2768 m3/h
4.80 m2= 0.89 m/h
11.- Sistema de Distribución del Agua Residual afluente
Tabla 29: Sistemas de Distribución
Área de
influencia
Densidad de lodo con una concentración de 1600 kgSST/m3 0,50 a 1,00
Carga Orgánica Aplicada de: 0,81 kgDQO/m3.d
Se adopta un área de influencia por tubo de distribución de: = 1 m2
El número de Tubos se calcula por medio de Nd= At/Ad= 4,4m2/
2m2 =
5 tubos de
Distribución
En función de la necesaria simetría del Reactor, adoptar 2 tubos de
distribución =
4 tubos de
Distribución
En el lado de mayor longitud (largo)de cada reactor (2m) 1 tubo de
distribución =
2 tubos de
Distribución
En el lado de menos longitud (ancho)de cada reactor (1,1m) 1 tubo
de distribución =
1 tubos de
Distribución
Así, cada reactor tendrá 2 (2x1) tubos de distribución, cada uno
con un área de = 1,20 m2
Fuente: Propia
12.- Estimación de la Eficiencia de Remoción de DQO del sistema, de acuerdo a la
fórmula en función del tiempo de retención t:
E(DQO) = 100 ∗ (1 − 0.68 ∗ t−0.35)
E(DQO) = 100 ∗ (1 − 0.68 ∗ 7h−0.35) = 65%
77
13.- Estimación de la Eficiencia de Remoción de DBO del sistema, de acuerdo a la
formula en función del tiempo de retención t:
E(DQO) = 100 ∗ (1 − 0.70 ∗ t−0.50)
E(DQO) = 100 ∗ (1 − 0.70 ∗ 7h−0.50) = 75%
La Estimación de la eficiencia de reactores UASB, por medio de las ecuaciones 12 y 13,
debe hacerse con ciertas reservas teniendo en cuenta el reducido número de datos que
dieron origen a las constantes empíricas de tales ecuaciones. En la práctica, para las
condiciones de temperatura y tiempo de retención hidráulica adoptadas, es usual adoptar
eficiencias iguales a 65% para DQO y 70% para DBO
14.- Estimación de las concentraciones de DQO y DBO en el efluente final.
S = So − (E x So)/100
S(UASB − DQO) = 205 − (65 x 205)/100 = 72mgDQO/L
S(UASB − DQO) = 171.86 − (70 x 171.86)/100 = 52mgDQO/L
15.- Evaluación de la producción de metano.
La determinación de la fracción de DQO convertida en gas metano se puede realizar con
la siguiente formula:
(DQOch4) = Qmed x (SO − S)kgDQO/m3 − γobs x QxSo
(DQOch4) =57.02m3
dx
(0.205 − 0.072)kgDQO
m3
−0.2kgDQO x 57.02m3/dx0.205kgDQO/m3
(DQOch4) = 4
Factor de corrección de la fracción de DQO convertida en gas metano se puede realizar
con la siguiente formula:
Ft =P x KDQO
R x 273 + T
Ft =1 atms x 64 grDQO/mol
0.08206atm. L/mol . k ∗ x 273 + 24.5º c= 2.70 kgDQO/m3
78
La conversión de la masa de metano (kgDQO-CH4/d) en producción volumétrica
(m3_CH4/d) será:
Q(CH4) =DQOCH4
Ft
Q(CH4) =4.00
kgDQOd
2.70kgDQO
m3
= 2 m3/d
16.- Evaluación de la producción de Biogás
Q(biogas) =2
m3
d0.75
= 3 m3/d
17.- Dimensionamiento de las Aberturas (Pasos) para el decantador
Tabla 30: Dimensiones para el Decantador (Aberturas)
Numero de Separadores Trifásicos en cada reactor (ancho
del separador trifásico ≈ 3.00 m) = 1 Adoptar
Ancho de cada abertura simple = 0,10 m. (Adoptado)
Numero de Aberturas simples en lado más largo del reactor (en extremos más largos
de los separadores trifásicos)
(2 reactores x 2 separadores / reactor x 2 abertura /
separador) = 4 aberturas simples
Largo de cada abertura sencilla en el ancho del reactor:
1,1m - 2 x 0,1m = 1,00 m.
Largo total de aberturas sencillas en el ancho del reactor:
8 aberturas simples x 0,9 m. = 4,00 m.
Numero de Aberturas simples en el ancho del reactor (en extremos más cortos de los
separadores trifásicos)
(0 reactores x 1 separador / reactor x 2 abertura /
separador) = 4 aberturas simples
Largo de cada abertura sencilla en el largo del reactor: = 2.00 m.
Largo total de aberturas sencillas en el largo del reactor: 4
aberturas simples x 2 m. = 8.00 m.
Área total de Aberturas: = 1.20 m2
Fuente: Propia
79
18.- Verificación de las velocidades a través de las aberturas (Vab):
Para Qmed: Vab =Qmed
Aab=
2.376m3
h1.20 m2
= 1.98m
h
Para Qmaxd: Vab =Qmaxd
Aab=
2.851 m3/h
1.20 m2= 2.38 m/h
Para Qmaxh: Vab =Qmed
Aab=
4.277 m3/h
1.20 m2= 3.56 m/h
19.- Determinación del área Superficial del compartimiento de decantación.
Tabla 31: Determinación del Área Superficial
Numero de compartimientos de decantación Ndec =
(1compartimientos / reactores x 2 reactores) = 2 Comp.
Largo de cada decantador (localizado en lado más corto del reactor) = 1,20 m.
Largo Total de Decantadores = 2 compartimientos x 1,2 m. = 2,40 m.
Ancho de cada colector de gas, junto a la interfase liquido-gas (aps
min 0.25m): = 0,75 m.
Ancho externo de cada colector de gas (aps + 2e) = 0,75 + 2 x 0,005 = 0,76 m.
Ancho útil de cada compartimiento decantación Bdec= (2 m - (1
colectores gas x 0,76m /colector)) /1 decantadores = 1,24 m.
Área Total de decantadores: Atdec =2.4m x 1,24m = 2,98 m2.
Fuente: Propia
20.- Verificación de las tasas de aplicación superficiales en los decantadores qs-dec
Para Qmed: qs − dec =Qmed
Atdec=
2.376m3
h2.976 m2
= 0.80 m/h
Para Qmaxd: qs − dec =Qmaxd
Atdec=
2.8512m3
h2.976 m2
= 0.96 m/h
Para Qmaxh: qs − dec =Qmed
Atdec=
4.2768m3
h2.976 m2
= 1.44 m/h
80
21.- Determinación del volumen del compartimiento de decantación
Tabla 32: Determinación del Volumen de Decantación
Altura de la superficie inclinada del compartimiento de
decantación: h1= 1,20 m
Ancho de la superficie inclinada del compartimiento de
decantación: Binc = Bdec / 2 -a = ( 0,74m /2 ) - 0,1 m Binc= 0,52 m
Altura de la superficie vertical del compartimiento de
decantación: h2= 0,30 m
Área total a lo largo de la profundidad del decantador: A dec = 2.
Adec 1 + Adec2 + Adec3 Adec= 1,73 m2.
Volumen total de decantadores: Vdec = 4 decantadores x 1,1 m x
0,93 m2 Vdec= 4,15 m3.
Pendiente de la superficie inclinada del compartimiento de
decantación en relación a la horizontal: α= 66,60 °
Fuente: Propia
22.- Verificación de los tiempos de Retención Hidráulica en los decantadores (T dec)
Para Qmed: tdec =Vdec
Qmed=
(4,15 m3)
(2,376m3h )
= 1,75 h
Para Qmax_d: tdec =Vdec
Qmax_d=
(4,15 m3)
(2,851m3h )
= 1,46 h
Para Qmaxh: tdec =Vdec
Qmaxh=
(4,15 m3)
(4,277m3h )
= 0,97 h
23.- Dimensionamiento de los colectores de gases
Tabla 33: Dimensiones de los Colectores de Gases
Numero de colectores de gas: 1 colectores de gas x 2 reactores = 2 colectores
Largo de cada colector Lc =2 colectores x 0,40 m = 0,40 m.
Largo total de colectores de gas: Ltg = = 0,80 m.
Ancho de cada colector, junto a la interfase liquido - gas: = 0,75 m.
Área Total de colectores de gas, junto a la interfase liquido - gas:
Agas = 0,80 m x 0,75 m Atgas = 0,60 m2.
Verificación de la tasa de Liberación de Biogás en los colectores:
= ((3 m3/d) / (24 h/d)) / 0,60 m2. = 0,21 m3/ m2./h
Fuente: Propia
Kgas = Qbiogas / Agas
81
24.-Evaluacion de la producción de lodo.
La producción de Lodo esperado en el sistema de tratamiento puede ser estimado a partir
de la ecuación:
Producción de Solidos en el sistema P lodo:
P. lodo = Y ∗ CO. DQO
P. lodo = 0.18 kgSST/kgDQOapl ∗ 11.69kgDQO / d = 2 kgSST/d
La Valoración de la producción volumétrica de lodo se puede hacer a partir de la siguiente
ecuación:
V. lodo =P. lodo
Y ∗ CO. DQO
V. lodo =2 kgSST/d
0.18 kgSST/kgDQOapl ∗ 11.69kgDQO / d
V. lodo = 0.04 m3/d
Los resultados obtenidos en los cálculos fueron los siguientes:
Tabla 34: Dimensiones del Reactor
Dimensiones de las Biopelículas
Ancho Altura N° Pisos Total, de Biopelícula %Porcentaje de
Remoción 0,90 m 0,48 m 2 144
Dimensiones del Reactor Anaerobio
65% -70%
Ancho Largo Alto N° de Separadores Trifásico
2,35 m 3,00 m 3,30 m 2
Sa(mg/l) S(m2/m3) A(m2) K Se(mg/l)
205 62,20 1,14 0,1413861 171,87 Fuente: Propia
Este reactor está diseñado para la eliminación de una remoción de la materia orgánica de
un 65%-70%, el cual se logró obtener este porcentaje, combinación de dos cámaras en el
reactor anaerobio en que está implementado con biopelículas, separadores trifásicos y un
drenaje para la expulsión de los fangos, generado por el lixiviados del relleno sanitario de
Jipijapa, luego de pasar por todo este tratamiento se procedió a dirigir el lixiviado hasta
un sistema de bombeo para recircular el mismo.
82
Diseño Estructural
El análisis de las paredes de los tanques rectangulares se hace teniendo en cuenta las
metodologías basadas en el comportamiento estructural de las losas, unidireccional o
bidireccional, las cuales dependen de las características geométricas y condiciones de
borde en los apoyos del paño (empotrado, simplemente apoyado o una combinación de
estos) ante la acción de las cargas estáticas ejercidas por la presión del agua, presión del
suelo, cuando los tanques sean enterrados y sobrecargas, que pueden ser triangulares y/o
uniformemente distribuidas (Zambrano Cevallos, 2018).
Presiones de agua y presiones de suelo: Para el caso de losas unidireccionales, el
análisis se efectuó aplicando las metodologías clásicas existentes; en el caso de las losas
bidireccionales, cuyo análisis se los realizó con especificaciones técnicas detalladas en el
ACI 350, para el diseño de estructuras contenedoras de líquidos se consideró por el efecto
del sismo un 30 % de carga actuante al esfuerzo producido, en que recomienda
procedimientos para el uso combinado del método de esfuerzos admisibles, con el método
de la resistencia.
Se diseñó un reservorio sin tapa, apoyado sobre la superficie del terreno, cuya función
es el almacenamiento de lixiviados, con las siguientes características del tanque y suelo a
un sondeo de 3.55m – 4.00m de profundidad, según los estudios realizados (UNESUM,
2019).
➢ Dimensiones en planta: 2.70m x 3.25m.
➢ Altura: 3,35 metros
➢ Capacidad: 19.50 m3
➢ Peso volumétrico de la sobrecarga (fibra de carbono) = 100 kg/m3
➢ Angulo de rozamiento interno del suelo (ꬾ): 29º
➢ Capacidad portante del cimiento (Qadm): 14.76 To/m2
83
Según los estudios de suelos realizados por la (UNESUM, 2019), en el Relleno Sanitario
de Jipijapa se Obtuvieron los siguientes datos en el Sondeo Nº 3 del SPT:
Tabla 35: Estudios de Suelos
Fuente: (UNESUM, 2019)
Respecto a estos datos se optó por entrar a la tabla siguiente para obtener el peso
específico del suelo.
Tabla 36: Peso Específico del Suelo
SPT Penetration, N-Value (blows/ foot)
0 - 4 70 - 100
4 - 10 90 - 115
10 - 30 110 - 130
30 - 50 110 - 140
>50 130 - 150
Fuente: (Bowels, 2012)
Se entró por el número de golpes y se obtuvo un peso específico en un rango de 110-130
lb/ft3, el cual se trabajó con la mínima que es de 1762 Kg/m3.
Según los estudios realizados por (Mayor Torrez, Agudelo Tejada, García Alzate, &
Padilla Sanabria, 2018), Los resultados obtenidos en los parámetros biológicos, químicos
y contenido de minerales, realizados a los lixiviados, se reporta que la densidad del
lixiviado es 1020.10 kg/m3, para este diseño, se estuvieron considerando tres estados de
carga del cual se escogerá el más crítico para el cálculo del armado del reactor anaerobio.
Profundidad N°
golpes Permeabilidad
Densidad
saturada
gr/cm3
Capacidad
de carga
kg/cm2
Consistencia
0.55 – 1.00 8 Impermeable 1.76 – 1.92 0.5 – 1.0 Media
1.55 – 2.00 12 Impermeable 1.92 – 2.08 1.0 – 2.0 Rígida
2.55 – 3.00 10 Impermeable 1.92 – 2.08 1.0 – 2.0 Rígida
3.55 – 4.00 11 Muy poco permeable 1.92 – 2.08 1.0 – 2.0 Rígida
4.55 – 5.00 10 Muy poco permeable 1.92 – 2.08 1.0 – 2.0 Rígida
5.55 – 6.00 13 Impermeable 1.92 – 2.08 1.0 – 2.0 Rígida
γ(lb/ft3)
84
Primer estado de carga: Empuje del agua.
E. ag =1
2∗ γ ∗ h2
E. ag =1
2∗ 1020.10kg/cm3 ∗ (3m)2
E. ag = 4590.45 kg/m ∗ 1ml
E. ag = 4590.45 kg
Figura 32: Diagrama de Ubicación de la Fuerza del Empuje del Agua
Fuente: Propia
Yag =h
3=
3
3= 1m
Segundo estado de carga: Empuje del suelo.
E =1
2∗ γ ∗ h2 ∗ tang2 ∗ (45º −
φ
2)
E. t =1
2∗ 1762kg/cm3 ∗ (3.10m)2 ∗ tang2(∗ (45º −
29º
2)
E = 2937.62 kg
Figura 33: Diagrama de Ubicación de la Fuerza del Empuje del Suelo
Fuente: Propia
85
Yt =h
3=
3.10m
3= 1.03m
Tercer estado de carga: Empuje del suelo y sobrecarga
Altura de la sobrecarga (simulando que como si fuera una tapa).
h` =q
γ=
100Kg / m³
1762Kg / m³= 0.06m
Empuje:
E. ts =1
2∗ γ ∗ h ∗ (h + 2 ∗ h`) ∗ tang2 ∗ (45º −
φ
2)
E. ts =1
2∗ 1762kg/cm3 ∗ (3.10m)2 ∗ (3.10m + 2 ∗ 0.06 m ) ∗ tang2(45º −
29º
2)
E. ts = 3045.20 kg
Ubicación de la fuerza del empuje
Yt =h2 + (3 + h + h`)
3 (h + 2 + h`)
Yt =(3.10m)2 + (3.00 ∗ 3.10m ∗ 0.06m)
3 ∗ (3.10m + 2 + 0.06m)= 1.05 m
Figura 34: Diagrama de Ubicación de la Fuerza del Empuje del Suelo
Fuente: Propia
Empuje Resultante:
E. r = E. t − E. ag
E. r = 2937.62kg − 4590.45kg
E. r = 1652.83 kg
86
Ubicación de la fuerza del empuje
Yt =(E. ag ∗ Yag) − (E. t ∗ Y. t)
E. r
Yt =(4590.45kg ∗ 1.00m) − (2937.62kg ∗ 1.03m)
1652.83 kg
Yt = 0.94m
Figura 35: Esquema final de todas las fuerzas resultantes.
Fuente: Propia
Para el diseño tomamos el mayor momento:
Tabla 37: Momentos para Diseño
Vacía: E.t+s Y.t+S
3045,20 1,05 = 3202,27 Kg -m
Llena: E.r Yt
1652.83 0,94 = 1554,90 Kg -m
Fuente: Propia
Momento ultimo mayorado un 30% por efecto de sismo:
Mu may = Mu ∗ 1.3
Mu may = 3202.27 kg − m ∗ 1.3
Mu may = 4162.95 kg − m
Módulo de Elasticidad:
E = 15100√f´c
E = 15100√210 kg/cm2
E = 218819.79kg/cm2
87
Por lo tanto, se toma que el momento más crítico es cuando se encuentra totalmente vacía
y el momento de diseño es Mdis=4162.95 kg-m y con un hormigón 210kg/cm2.
Relación de módulos
n =Es
Ec=
2100000 kg/cm2
218819.79 kg/cm2= 9.60
Cuantía mínima asumida
⍴ = 2 ∗ 0.0033 = 0.0066
Cálculo de (q)
q = ⍴ ∗fy
fc= 0.0066 ∗
4200kg/cm2
210kg/cm2 0.132
Coeficiente (K):
K = q ∗ (1 − 0.59 ∗ q)
K = 0.132 ∗ (1 − 0.59 ∗ 0.132)
K = 0.121
Peralte (d):
d = √Mu
θ ∗ f´c ∗ b ∗ K
d = √416294.61 kg − cm
0.90 ∗ 210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ 0.122
d = 13.50 cm
Por lo tanto, se llega a la conclusión que con un recubrimiento 2.5cm, el espesor del
muro es de 16 cm.
Coeficiente (K) real:
K =Mu
θ ∗ f´c ∗ b ∗ d2
K =416294.61 kg − cm
0.90 ∗ 210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ (13.50cm)2
K = 0.122
Cuantía Real:
p =f´c
f´y∗
1 − √1 − 2.36K
1.18
88
p =210kg/cm2
4200g/cm2∗
1 − √1 − 2.36(0.122)
1.18
p = 0.0065
Condición:
pmin ≤ pcalculada ≤ pmax
0.0033 ≤ 0.0065 ≤ 0.0159
De acuerdo a la condición establecida se logró determinar que, la cuantía calculada sí
cumple, y, por lo tanto, se procedió con el cálculo del acero en las paredes del muro.
Acero real (As):
As = ρ ∗ b ∗ d
As = 0.0065 ∗ 100cm ∗ 13.50cm
As = 8.84cm2
Acero de refuerzo de varillas (Asv):
Asv =π ∗ D2
4
Asv =π ∗ 1.22
4
Asv = 1.13 cm2
Acero vertical:
Nº varillas =As
Asv
Nº varillas =8.84 cm2
1.13 cm2= 8φ12mm
Acero de refuerzo horizontal:
As = p min ∗ b ∗ h
As = 0.0033 ∗ 100cm ∗ 18cm
As = 5.94 cm2
Acero horizontal:
Nº varillas =As
Asv
Nº varillas =5.28 cm2
1.13 cm2= 5φ12mm
89
Diseño de la cimentación o losa de fondo
La carga con la que se diseñará la losa de fondo será:
Figura 36: Esquema de Bajada de Carga a la Losa de Fondo
Fuente: Propia
Peso del agua = 3.00m ∗ 1020.10 kg/m3 = 3060kg/m2
Peso hormigon masa = 0.20m ∗ 2200 kg/m3 = 440kg/m2
Peso del cimiento = 0.20m ∗ 2400 kg/m3 = 480kg/m2
Cargas en el fondo = 3060kg/m2 + 440 kg/m2 + 480 kg/m2 = 3980 kg/m2
Carga de diseño o carga ultimo mayorado con 30% por efecto de sismo:
WU dis = 1.3 D
WU dis = 1.3 (3980kg/m2)
WU dis = 5174 kg/m
WU dis = 5.17 to/m
De acuerdo al método de (Romo Proaño, 2008), con los coeficientes para losas macizas
rectangulares sustentadas perimetralmente, sometidas a cargas distribuidas uniformes
(u=0.20), se logró determinar el momento ultimo de diseño y se debió escoger el momento
mayor.
Relación de Lx/Ly
𝐿𝑥
𝐿𝑦=
2.70𝑚
3.25𝑚= 0.83 ≈ 0.80
90
Tabla 38: Tabla de Coeficientes Para Losas Macizas
Formulas
Coef
Lx/Ly
1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50
∆ 147 178 211 244 273 293
my- 512 587 664 736 794 829
my+ 214 257 303 347 386 411
mx- 512 538 556 563 563 563
mx+ 214 214 214 214 214 214
Fuente: (Romo Proaño, 2008)
Resultados de las fórmulas de la tabla anterior:
My−= 0,0001 q. my−. Lx2 = 0.0001 (5174kg
m) ∗ (664) ∗ (2.70m)2
= 2504.51 kg − m
My+= 0,0001 q. my+. Lx2 = 0.0001 (5174kg
m) ∗ (303) ∗ (2.70m)2
= 1142.87 kg − m
My−= 0,0001 q. mx−. Lx2 = 0.0001 (5174kg
m) ∗ (556) ∗ (2.70m)2
= 2097.15 kg − m
My+= 0,0001 q. mx−. Lx2 = 0.0001 (5174kg
m) ∗ (214) ∗ (2.70m)2
= 807.18 kg − m
Módulo de elasticidad:
E = 15100√f´c
E = 15100√210 kg/cm2
E = 218819.79 kg/cm2
Cuantía mínima asumida:
⍴ = 0.0033
∆= 0,0001 q. δ. Lx4/(E. h3)
My−= 0,0001 q. my−. Lx2
My+= 0,0001 q. my+. Lx2
Mx−= 0,0001 q. mx−. Lx2
Mx+= 0,0001 q. mx−. Lx2
91
Cálculo de (q)
q = ⍴ ∗fy
fc
q = 0.0033 ∗4200kg/cm2
210kg/cm2= 0.066
Coeficiente (K):
K = q ∗ (1 − 0.59 ∗ q)
K = 0.066 ∗ (1 − 0.59 ∗ 0.066)
K = 0.0634
Peralte (d):
d = √Mu
θ ∗ f´c ∗ b ∗ K
d = √250450.57 kg − cm
0.90 ∗ 210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ 0.066
d = 14 cm
Por lo tanto, se llega a la conclusión que con un recubrimiento 6 cm, el espesor de la
losa es de 20 cm.
Coeficiente (K) real:
K =Mu
θ ∗ f´c ∗ b ∗ d2
K = 250450.57 kg − cm
0.90 ∗ 210 kg/cm2 ∗ 100cm ∗ (14 cm)2
K = 0.0634
Cuantía Real:
As =f´c
f´y∗
1 − √1 − 2.36K
1.18
As =210kg/cm2
4200g/cm2∗
1 − √1 − 2.36(0.0634)
1.18
As = 0.0033
Condición:
pmin ≤ pcalculada ≤ pmax
0.0033 ≤ 0.0033 ≤ 0.0159
Si cumple la cuantia calculada.
92
De acuerdo a la condición establecida se logró determinar que la cuantía calculada, sí
cumple, y por lo tanto, se procederá con el cálculo del acero en la losa.
Acero real (As):
As = ρ ∗ b ∗ d
As = 0.0033 ∗ 100cm ∗ 14cm = 4.77cm2
Acero de refuerzo de varillas (As):
Asv =π ∗ D2
4
Asv =π ∗ (1.2cm)2
4
Asv = 1.13 cm2
Acero vertical y horizontal:
Nº varillas =As
Asv
Nº varillas =4.77 cm2
1.13 cm2
varillas = 5φ12mm
Comprobación del Cortante
Presión estática del fluido:
q = γ ∗ h
q = 1.0201to/m3 ∗ 3m
q = 3.06 to/m2
Figura 37: Diagrama de Presión Estática del Fluido
Fuente: Propia
Relación de longitudes
∝=A + L
2=
2.70m + 3.25m
2= 2.98m
93
Relación entre altura y longitudes
φ =6ℎ4
∝4=
6(3𝑚)4
(2.98m)4= 6.20
Presión máxima para la flexión en los marcos horizontales
P = γ ∙ H ∙φ
φ + 1= 1.0201to/m3 ∗ 3m ∗
6.20
6.20 + 1= 2.64to/m2
Cortantes de Lado
V1(largo) = P ∗A
2= 2.64to/m2 ∗
2.70m
2∗ 1m = 3.56 to
V1(corto) = P ∗L
2= 2.64to/m2 ∗
3.25m
2∗ 1m = 4.28 to
Diseño de las losas de los tableros
Comprobación de la capacidad al cortante en los tableros
Tablero del muro
V1= 3.56 Ton
Por lo tanto: Vu=1.7*V1= 6.05 Ton
Peralte efectivo: d=13.50 cm
Y la resistencia del concreto:
∅Vc = 0.53 ∙ ∅ ∙ √fc ∙ b ∙ d
∅Vc = (0.53 ∗ 0.75 ∗ √210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ 13.5cm) ∗1to
1000kg= 7.76to
(𝐒𝐈 ∅𝐕𝐜 > 𝐕𝐮)OK
Tablero de la losa
V1= 4.28 Ton
Por lo tanto: Vu=1.7*V1= 7.28 to
Peralte efectivo: d= 14.00 cm
Y la resistencia del concreto:
∅Vc = 0.53 ∙ ∅ ∙ √fc ∙ b ∙ d = 7.78 to
∅Vc = (0.53 ∗ 0.75 ∗ √210kg/cm2 ∗ 100cm ∗ 14cm) ∗1to
1000kg= 7.78to
(𝐒𝐈 ∅𝐕𝐜 > 𝐕𝐮)OK
94
5.3.4. CÁRCAMO DE BOMBEO (TIPO-1)
Mediante el proyecto de vinculación con la sociedad de la UNESUM, se realizó
estudios de suelo de SPT, en donde se efectuaron varios modelos cumpliendo con los
expuesto por el NEC 2016. Por lo tanto, se estableció que, de acuerdo a estos estudios
de suelo, el pozo a dicha profundidad propuesta cumple con los esfuerzos en la
sección transversal, determinando que dicha estructura es estable y no propensa a
sufrir fallas en la profundidad establecida.
El pozo estará a una profundidad de 2.50 m, con un área de 1.30m*1.30m de
estructura de hormigón simple de 180 kg/cm². Dicho pozo servirá como recolección
de la salida del lixiviado después de su tratamiento, y también cumplirá la función de
inspeccionar el fluido del sistema.
Figura 38: Pozo del Cárcamo de Bombeo
Fuente: Propia
Mediante los procesos de cálculo se logró obtener las especificaciones de las potencias
del motor de la bomba y selección de la bomba, datos generales (para la aplicación de la
ecuación de Bernoulli):
Tabla 39: Resultados de las Especificaciones de la Bomba
Fuente: Propia
Punto Z
Altitud
(m.s.n.m)
p/γ
Presión atmosférica
V
Velocidad
(m/s) mm Hg m H2O
c 277,00 734,20 9,98 v²/2g
b 262,50 735,50 10,00 v²/2g
a 262,50 735,50 10,00 0,00
95
Tabla 40: Parámetros de Diseño de la Bomba
Parámetros Impulsión Succión
Diámetro interno (mm)= 100 100
Diámetro interno (m)= 0,1 0,1
Material tubería= PEHD PEHD
Coef. Hazen-Williams ( C )= 150 150
Long. Tubería (m) 198,27 1,8
Coef. De velocidad, Cv= 826,26 826,26
Coef. perdida fricción, f = 14,665,5 133,15
Coef. perdidas locales = 41,33 15
Fuente: Propia
Tabla 41: Características de la Bomba
Fuente: Propia
Con estas características se determinó que se deberá adquirir dos bombas de eje vertical
sumergible para una mayor eficiencia, la cual una estará en funcionamiento y la otra se
encontrará en Stand By, se deberá escoger una bomba con una potencia de motor de 2
HP, Y para el sistema de recirculación de lixiviados se lo realizará en tuberías de
polietileno de alta densidad de presión nominal de 0.63 MPa ( 64.24 metros columna de
agua) u 0.8 MPa (81.58 metros columna de agua), según el catálogo de Tuberías Rival,
este tipo de tubería puede resistir la presión ejercida por la bomba que por lo general, es
de 0.30 MPa (30 metros columna de agua), de acuerdo a la revista de Acero Comercial
Ecuatoriano, S.A.
Características
Bomba
Caudal Carga total
QPM -
L/s feet - m
Punto de operación (Ingles): 90 60
Punto de operación (S.I.): 5,68 18,3
Eficiencia del punto de operación: 80%
Potencia del motor (HP) - teórica: 1,71
Ineficiencia del motor: 0
Potencia del motor (HP) - real: 1,71
Eficiencia máxima de operación: 70%
96
5.4.OBJETIVO 3: ELABORAR UN PLAN DE OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE RECOLECCIÓN Y
RECIRCULACIÓN DE LOS LIXIVIADOS DEL RELLENO SANITARIO.
MANEJO DE LIXIVIADOS
El manejo y conducción de los lixiviados se lo realizara a través del drenaje interior
en la base del relleno, que luego pasaría a un sistema de tratamiento el cual consistes en,
Piscinas, Tanque de Carga – Decantador, Reactor Anaerobio y finalmente la
Recirculación, los cuales se los indica en los planos respectivos.
Figura 39: Tecnología del Sistema de Tratamiento
Fuente: Propia
El lixiviado es generado por la descomposición bioquímica de la basura y del agua de
infiltración. Este es un líquido el que se extrae a través del sistema de drenaje de la parte
inferior del relleno, costa con una capa impermeable. El lixiviado que se produce es
extraído lentamente porque percola por acción de la gravedad, dentro de la basura hasta
el fondo del relleno.
El sistema de drenaje que captan el lixiviado en la optimización y el nuevo relleno
sanitario, serán constituidos por sistema de espinas de pescado cada 3 metro, para de esta
manera poder sacar los lixiviados de estas áreas y conducirlos al sistema de
almacenamiento.
97
La pendiente longitudinal del drenaje principal debe ser siempre mayor a 2%, con un
diámetro de 200 mm y las líneas de drenaje secundaria deben de ser con una pendiente
del 1%, con un diámetro de 160 mm, conduciéndolas al sistema de almacenamiento.
Caracterización de los efluentes
Se deberá realizar muestreo de las diferentes piscinas, tanques y pozos de
almacenamiento a fin de caracterizar el lixiviados en sus primeras etapas de producción
y seguir un monitorio de su composición física, quimia y bacteriología. Estos ensayos se
deben de ser realizados por un laboratorio calificado por la OEA- Organización de
Acreditación del Ecuador.
De acuerdo al Ministerio del Ambiente (MAE) y de acuerdo con el estándar de calidad
ambiental para el manejo y disposición final de desechos sólidos no peligrosos y el
estándar de calidad ambiental y descarga de efluentes: recurso hídrico, establecida en el
Texto Unificado de la Legislación Ambiental Secundaria del Misterio del Ambiente de la
República del Ecuador, al menos los siguientes análisis físicos – químicos deben de
realizarse en los lixiviados captados en la etapa de optimización y en el nuevo relleno
sanitario:
➢ Temperatura
➢ Solidos totales
➢ Nitrógeno total
➢ Fosforo total
➢ pH
➢ DBO5 y DQO
➢ Alcalinidad
➢ Magnesio
➢ Calcio
➢ Cloruros
➢ Dureza
➢ Sulfatos
➢ Potasio
➢ Plomo
➢ Cadmio
➢ Hierro
98
➢ Sodio
➢ Solidos disueltos
➢ Mercurio
➢ Cromo total
➢ Cianuros
➢ Fenoles y tensoactivos
Etapas de la recirculación de lixiviados
En la Etapa de optimización y el nuevo relleno sanitario se puede utilizar el método
de recirculación de lixiviados, que consiste en extraer el lixiviado y reintroducirlo o
reinyectarlo en la masa de basura, a fin de utilizarla como filtro.
El lixiviado de las diferentes fases a desarrollarse en la etapa de optimización y el
nuevo relleno sanitario, se capta en el interior por el drenaje de fondo y pasa una tubería
principal, en donde se capta en un pozo de revisión que conduce por medio de tubería a
la piscina de almacenamiento, se gradúa el flujo por medio de una válvula de cierre de
compuerta al final de la tubería, esta operación se produce a gravedad.
El lixiviado almacenado en las diferentes piscinas se envía con bombas a las
chimeneas más alejadas del vertedero, para reinyectar el lixiviado. Es aconsejable
controlar el nivel de lixiviados para mantener un registro de los caudales y luego calcular
la producción de lixiviados, tanto en verano como en invierno.
El sistema de bombeo se llevará a cabo como se indica en los planos y el diseño. Sin
embargo, se puede trabajar con un encargado en la sala de bomba, debidamente equipado.
Este equipo estará a cargo de un ingeniero ambiental o civil, quien decidirá la forma de
recirculación e indicará el lugar donde será inyectado nuevamente.
Control de lixiviados
La presencia de lixiviados dentro de la etapa de optimización y el nuevo relleno
sanitario se registra ubicando piezómetros que deberían indicar las alturas a las que se
encuentra este líquido. Los pozos de monitoreo también deben ubicarse dentro y fuera del
relleno, de acuerdo con las características geotécnicas y geomorfológicas del terreno.
Cuando se detecta humedad en el talud o brote de lixiviado en cualquier terraza, es
necesario socavar el sitio de manera inmediata para que salga el líquido, rellenarlo con
piedras y construir un filtro que se conecte a uno existente.
99
Se requerirá atención continua incluso cuando el sitio sea clausurado. Estos tipos de
sistemas deben recibir un mantenimiento efectivo para garantizar un funcionamiento
adecuado. El mantenimiento incluye la limpieza anual de la tubería de lixiviados, la
limpieza de tanques de almacenamiento y la inspección, limpieza y reparación de bombas.
El lixiviado recolectado probablemente se adaptará en el mismo relleno o en el sistema
de recirculación.
Se debe mantener un registro de los flujos para determinar la cantidad de lixiviados
removidos, ya que la cantidad de lixiviado varia con las estaciones del año y se debe
monitorear cuidadosamente para asegurarse de que realmente se haya removido.
El tiempo requerido para analizar esta actividad, dependerá de las condiciones
particulares de cada sitio. El éxito de un sistema de recolección de lixiviados o la
efectividad de atenuación natural del suelo contra cualquier migración incontrolada, solo
se puede evaluar con la red de piezómetros.
En caso de verificar la existencia de aguas subterráneas, se tendrá que realizar análisis
de agua cada 6 meses, a fin de determinar los parámetros físicos y químicos y compararlos
con los valores originales del recurso.
RECURSOS HUMANOS EN LA CELDA EMERGENTE
Para las etapas de optimización y el nuevo relleno sanitario contaremos con el
siguiente personal: administrativo y operativo el mismo que cumplirá adecuadamente con
sus funciones encomendadas los cuales deben estar debidamente capacitados. A
continuación, se enlistará el personal a laborar:
➢ Jefe y Supervisor de la disposición final del efluente.
➢ Operador del cuarto de bomba
➢ Jornaleros
Jefe y Supervisor de la disposición final del efluente.
Es encargado de administrar operativamente el Sistema de Pre-Tratamiento y
Recirculación de los lixiviados, manejar a nivel directorio todas las actividades
realizadas, efectuar la su supervisión, control y evaluación de la misma.
Es responsable de lo siguiente:
➢ Aplicación, regulación y evaluación de este manual.
100
➢ Determinar los respectivos frentes de trabajos y horarios de aplicación.
➢ Manejar situaciones especiales tales como: incendios, accidentes, daños a
equipos, modificaciones, problemas de trabajos, evaluaciones de personal,
sanciones, limpieza, etc.
➢ Calcular las necesidades de personal para el manejo de diferentes frentes de
trabajos.
➢ Analizar los cuadros establecidos de resultados, evaluar los mismo y planificar a
futuro con base en dichos resultados.
➢ Controlar que todo el Sistema de Pre-Tratamiento y Recirculación de los
lixiviados se efectúen de la manera programada y tiempos establecidos.
➢ Este cargo debe de ser de preferencia con perfil de ingeniero sanitario o civil.
Operador del cuarto de bomba
El operador de este cuarto debe de estar capacitado en el manejo y mantenimiento de
los equipos que se encuentren en funcionamiento para el sistema de recirculación. Como
requisito contar con experiencia de conocimientos básicos de servicio técnico, reparación,
instalaciones y mantenimiento de los equipos que se encuentren en el cuarto de bomba y
debe estar preparado para remediar en el campo cualquier problema operativo.
Jornaleros
El equipo de jornaleros estará conformado por 4 personas, las mismas que serán
capacitadas en arreglar cualquier problema que se presente en el sistema de Pre-
Tratamiento y Recirculación del lixiviados. Este personal estará trabajando de acuerdo a
las necesidades que se vayan presentando en su etapa de funcionamiento:
Limpieza general del área
Esta actividad se debe de realizar con 4 personas con el fin de realizar un mejor trabajo
ya que es una actividad que se realizará cuando se lo solicite y sea necesario, para este
sistema de pre-tratamiento y recirculación, a fin de limpiar la maleza que se encuentre en
sus alrededores que puedan afectar en funcionamiento del mismo. Los desechos se
recolectan y se acopiarán en lugares específicos y luego se transfieren a las respectivas
áreas de almacenamiento.
101
Piscinas de lixiviados
Esta actividad se debe de realizar con 4 personas a fin de realizar un mejor trabajo para
el mantenimiento de las piscinas las cuales cumplen la función de almacenar el efluente
producido por la etapa de optimización y el nuevo relleno sanitario, el cual estará
almacenando el lixiviado por 3 meses y 17 días de este transcurso de tiempo deberá de
evacuarse al sistema de pre-tratamiento y recirculación del efluente.
Para un correcto funcionamiento correcto de las piscinas se les debe de dar
mantenimiento a cada una de ellas cada año, las cuales se las debe de cerrar la válvula de
la línea de evacuación del efluente hacia la piscina dos, luego que se cierra esta válvula
se deja de secar completamente, para poder limpiarla y evacuar los fangos de cada piscina
(2;3;4), los cuales se lo podría realizar con un sifonero.
Se deberá hacer excepción de la piscina (1) que se le deberá de dar mantenimiento con
un sifonero cada año por motivo que no se puede cerrar la válvula principal ya que el
efluente sale constantemente de relleno y de esta manera se podrá evitar un estancamiento
en el drenaje interior del mismo, por lo tanto, no se debe de cerrar dicha válvula al
menos que sea un caso muy extremo se podría hacer una excepción, el mantenimiento de
esta piscina se la debe de realizar en su estado de funcionamiento para evitar lo antes
mencionado y finalmente los fangos son trasladado con sifonero porque el mismo, es el
encargado de depositar los residuos en algún sitio de disposición final donde será tratado.
Tanque de Carga – Decantador
Esta actividad se debe de realizar con 4 personas a fin de realizar un mejor trabajo para
el mantenimiento. Este tanque se le debe de realizar un mantenimiento cada 6 meses
después de la recirculación del lixiviado ya que su estructura es de hormigón, consiste en
retirar todo el fango que se encuentre en su interior y realizarle una limpieza respectiva
en paredes y pisos, de esta manera se retirara el fango con un sifonero el cual el mismo
es el encargado de depositar los residuos en algún sitio de disposición final donde será
tratado, con este mantenimiento semestral se tendrá una mayor eficiencia en el
funcionamiento este tanque.
102
Reactor Anaerobio
Esta actividad se debe de realizar con 4 personas a fin de realizar un mejor trabajo
para el mantenimiento. A este tanque se le debe dar un mantenimiento cada 6 meses,
después de la recirculación del lixiviado porque su estructura es de hormigón, consiste en
retirar todo el fango que se encuentre en su interior y realizarle una limpieza respectiva
en paredes y pisos, de esta manera se retirara el fango con un sifonero, el mismo es el
encargado de depositar los residuos en algún sitio de disposición final donde serán
tratado, con este mantenimiento semestral se tendrá una mayor eficiencia en el
funcionamiento este tanque.
Recirculación de lixiviados
Se destinará 2 jornaleros a fin de controlar los niveles de lixiviados. Este personal
trabajara con las bombas de succión y llevaran un registro de los caudales diarios, que se
producen en las diferentes piscinas de almacenamiento. Estos datos se reportan al
ingeniero ambiental o civil, quien decidirá el sitio de traslado del lixiviado, el cual debe
de realizase cada 3 meses la recirculación y estimar los tiempos a bombear. En caso de
inviernos fuertes se tendrá que trabajar 24 horas a fin de controlar los niveles de lixiviados
evitando derrames a las quebradas continuas.
103
5.5.OBJETIVO 4: ELABORAR UN PRESUPUESTO REFERENCIAL PARA
EL SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO Y RECIRCULACIÓN DE LOS
LIXIVIADOS.
En el presente proyecto se calculó el presupuesto referencial para el relleno sanitario
de la ciudad de jipijapa, el cual asciende a un monto para el drenaje de lixiviados de
$ 282.817,84 USD y para el sistema de pretratamiento y recirculación con un monto de
$ 46.709,35 USD.
Tabla 42 : Presupuesto Referencial del Drenaje Interior del Relleno Sanitario
PROYECTO "SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO Y RECIRCULACION DE LOS
LIXIVIADOS EN EL RELLENO SANITARIO DE JIPIJAPA"
PRESUPUESTO REFERENCIAL DEL DRENAJE INTERIOR
CÓD DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD PRECIO
UNIT.
PRECIO
TOTAL
A INFRAESTRUCTURA OPTIMIZACION EMERGENTE
DRENES DEL LIQUIDO LIXIVIADO
1 Excavación a mano a cielo
abierto en tierra
m3 398,40 7,27 2896,95
2 Relleno con grava m3 348,34 20,93 7290,27
3 Tubería HDPE 160mm perforada ml 2.100,00 29,30 61528,24
4 Tubería HDPE 200mm perforada ml 390,00 39,46 15390,63
5 Tubería HDPE 200mm desagüe ml 160,00 16,36 2617,99
6 Geotextil, liquido lixiviado m2 6.474,00 7,04 45544,78
7 Yee 45°de HDPE con reducción
de 200mm a 160mm
u 168,00 10,10 1697,13
B INFRAESTRUCTURA RELLENO SANITARIO FUTURO
DRENES DEL LIQUIDO LIXIVIADO
8 Excavación a mano a cielo
abierto en tierra
m3 423,84 7,27 3081,94
9 Relleno con grava m3 368,33 20,93 7708,63
10 Tubería HDPE 160mm perforada ml 2.649,00 29,30 77613,49
11 Tubería HDPE 200mm perforada ml 112,00 39,46 4419,87
12 Tubería HDPE 200mm desagüe ml 117,35 16,36 1920,13
13 Geotextil, liquido lixiviado m2 7.178,60 7,04 50501,67
14 Yee 45°de HDPE con reducción
de 200mm a 160mm
u 60,00 10,10 606,12
TOTAL, INVERSIÓN $ 282.817,84
Fuente: Propia
104
Tabla 43 : Presupuesto Referencial del Sistema de Pre-Tratamiento y Recirculación
PROYECTO "SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO Y RECIRCULACION DE LOS
LIXIVIADOS EN EL RELLENO SANITARIO DE JIPIJAPA"
PRESUPUESTO REFERENCIAL DEL SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO Y
RECIRCULACIÓN
C INFRAESTRUCTURA
AMPLIACION PISCINA DE LIXIVIADOS
15 Conformación y compactación de la subrasante m2 264,00 7,93 2094,10
16 Zanja anclaje geomembrana (excav. y comp. Mat. Sitio.) m3 36,86 3,18 117,06
17 Geomembrana, liquido lixiviado(1,5mm) m2 704,00 11,17 7865,19
18 Llave de paso de compuerta 8" U 2,00 68,53 137,06
19 Tubería HDPE 200mm desagüe ml 18,00 16,36 294,52
PISCINA DE LIXIVIADOS
20 Replanteo y Nivelación (con equipo topográfico) m2 600,00 1,15 690,11
21 Excavación a Cielo Abierto sin clasificar m3 2.400,00 4,27 10259,14
22 Conformación y compactación de la subrasante m2 264,00 7,93 2094,10
23 Zanja anclaje geomembrana (excav. y comp. Mat. Sitio.) m 36,86 3,18 117,06
24 Geomembrana, liquido lixiviado m2 704,00 11,17 7865,19
25 Llave de paso de compuerta 8" U 3,00 68,53 205,59
26 Tubería HDPE 200mm desagüe ml 24,00 16,36 392,70
TANQUE DE CARGA – DECANTADOR
27 Excavación a Cielo Abierto sin clasificar m3 15,39 4,27 65,79
28 Conformación y compactación de la subrasante m3 10,26 7,93 81,38
29 Hormigón f'c= 210 Kg/cm² m3 3,60 223,77 805,57
30 Acero Refuerzo fy=4200 kg/cm² kg 252,07 2,48 625,11
REACTOR ANAEROBIO
31 Excavación a Cielo Abierto sin clasificar m3 34,13 4,27 145,87
32 Conformación y compactación de la subrasante m3 10,15 7,93 80,51
33 Hormigón f'c= 210 Kg/cm² m3 9,26 223,77 2072,11
34 Biopelículas de PVC U 144,00 6,10 878,40
35 Perfiles (L) de aluminio anticorrosivo (e=0,05) ml 120,00 2,68 321,60
36 Fibra de vidrio m2 8,34 12,45 103,83
37 Acero Refuerzo fy=4200 kg/cm² kg 902,12 2,48 2237,17
POZO (TIPO 1)
38 Excavación a mano a cielo abierto en tierra m3 7,68 7,27 55,84
39 Conformación y compactación de la subrasante m3 2,56 7,93 20,31
40 Hormigón f'c= 180 Kg/cm² m3 2,20 147,28 324,02
41 Acero Refuerzo fy=4200 kg/cm² kg 62,06 2,48 153,90
ESTACION DE BOMBEO
42 Bomba sumergible (provisión e instalación) U 2,00 604,52 1209,05
43 Tubería HDPE 100mm (Presión) ml 198,27 27,22 5397,06
TOTAL, INVERSIÓN $ 46.709,35
Fuente: Propia
105
VI. CONCLUSIONES
➢ Se concluye que el sistema de drenaje para los lixiviados del relleno sanitario de
jipijapa permitirá captar el efluente en cada una de las etapas, para la cual se
determinó las secciones requeridas del diámetro de la tubería de 200 mm y 160
mm las misma que cumplen con las condiciones hidráulicas aplicadas en el diseño
del sistema de alcantarillado para la EMAAP-Q según la normativa.
➢ La producción de los lixiviados generada por los residuos sólidos, se convierten
en una amenaza tanto para el medio ambiente y prejudicial para la salud de las
personas, debemos mitigar y remediar proponiendo un adecuado manejo y uso de
los componentes, eliminando sus altas concentraciones de contaminantes.
➢ El plan de operación y mantenimiento de los sistemas de tratamiento ubicados en
cada uno de los sitios debe caracterizarse por las actividades requeridas para el
personal idóneo, el mismo que debe empoderarse de sus labores con
responsabilidad, valores éticos y un proceso de capacitación continua para
cumplir con la finalidad de darle mayor vida útil al sistema de tratamiento del
relleno sanitario de jipijapa.
106
VII. RECOMENDACIONES
➢ Se recomienda que, para un buen funcionamiento en la fase de operación y
mantenimiento, debe de seleccionarse muy bien el material que se va a utilizar en
el drenaje interior y que las pendientes sean las adecuadas para el escurrimiento
del lixiviado, las cuales se recomiendan que sean del 1% las tuberías secundarias,
y del 2% las principales, para facilitar la salida del lixiviado y evitar estancamiento
del líquido.
➢ Es primordial que se implemente de una manera inmediata el sistema de pre-
tratamiento y recirculación de los lixiviados en el relleno sanitario, de tal manera
seleccionando de forma correcta los materiales necesarios para la construcción de
dicho sistema, logrando evitar la contaminación al medio ambiente y poner en
peligro la salud de los habitantes de la ciudad de Jipijapa.
➢ Capacitar al personal que vaya a laborar en la etapa de mantenimiento y operación
del sistema de tratamiento, desarrollando cada una de las actividades establecidas
de una manera correcta para un buen funcionamiento del mismo, aplicando el
manual y llevando un mejor control sobre la producción y el tratamiento de
lixiviados en el relleno sanitario.
107
VIII. BIBLIOGRAFIA
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112
IX. ANEXOS
9.1.Registro Fotográfico
Levantamiento topográfico con RTK y DRON realizado por vinculación de la carrera de ingeniería
civil del Relleno Sanitario de Jipijapa datos facilitados para la elaboración del proyecto de tesis.
Inspección del Relleno Sanitario de Jipijapa con el tutor de tesis.
113
Levantamiento de puntos en el Relleno Sanitario de Jipijapa para dimensionar el sistema de pre-
tratamiento y recirculación de los lixiviados.
Obtención de puntos y cotas de las piscinas existentes en el Relleno Sanitario de Jipijapa.
114
Piscinas existentes del Relleno Sanitario de Jipijapa.
Tomando datos de las dimensiones de las piscinas existentes del Relleno Sanitario de Jipijapa.
115
Verificación del mal estado de las piscinas.
Fisuras presentadas en la geomembrana de piscinas.
116
Fallas del mal estado que se encuentra la geomembrana de las piscinas de lixiviados en las zonas de
anclaje.
Observación de rasgos del nivel máximo que ha llegado el lixiviado y que ha logrado colapsar
produciendo el mal estado de las mismas
117
9.2. Análisis de Precios Unitarios
CÓDIGO 1
RUBRO Excavación a mano a cielo abierto en tierra
RENDIMIENTO 240,00
UNIDAD m3
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
TOTAL, MATERIALES (USD)
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NÚMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
101 Peón 1 3,58 1,50 5,37
136 Maestro de obra 1 4,01 0,10 0,40
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 5,77
EQUIPO
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,05 0,29
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,29
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 6,06
COSTOS INDIRECTOS 20 % 1,21
COSTO TOTAL RUBRO 7,27
118
CÓDIGO 2
RUBRO Relleno con grava
RENDIMIENTO 160,00
UNIDAD 𝐦𝟑
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
700002 Ripio triturado puesto en obras
m3 1,05 16,25 17,06
TOTAL, MATERIALES (USD)
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NÚMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
101 Peón 1 3,58 0,05 0,18
113 Albañil 1 3,62 0,05 0,18
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 0,36
EQUIPO
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,05 0,02
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,02
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 17,44
COSTOS INDIRECTOS 20 % 3,49
COSTO TOTAL RUBRO 20,93
119
CÓDIGO 3
RUBRO Tubería HDPE 160mm perforada
RENDIMIENTO 250,00
UNIDAD m
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
250602 Tubería 160mm HDPE perforada drenaje subterráneo
m 1,00 14,64 14,64
330101 Polilimpia 4000cc 0,001 25,29 0,03
330102 Polipega 4000cc 0,001 43,43 0,04
TOTAL, MATERIALES (USD) 14,71
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NÚMERO SALARIO HORA
(USD)
RENDIMIENTO
H/HOMBRE COSTO (USD)
109 Ayudante de plomero 1 3,62 1,00 3,62
120 Plomero 1 3,62 1,00 2,62
136 Maestro de obra 1 4,01 0,50 2,01
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 9,25
EQUIPO
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO COSTO HORA
(USD)
RENDIMIENTO
H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,05 0,46
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,46
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 24,42
COSTOS INDIRECTOS 20 % 4,88
COSTO TOTAL RUBRO 29,30
120
CÓDIGO 4
RUBRO Tubería HDPE 200mm perforada
RENDIMIENTO 250,00
UNIDAD m
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO
(USD)
250602 Tubería 200mm HDPE perforada drenaje
subterráneo
m 1,00 23,11 23,11
330101 Polilimpia 4000cc 0,001 25,29 0,03
330102 Polipega 4000cc 0,001 43,43 0,04
TOTAL, MATERIALES (USD) 23,18
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NÚMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO
H/HOMBRE
COSTO
(USD)
109 Ayudante de plomero 1 3,62 1,00 3,62
120 Plomero 1 3,62 1,00 3,62
136 Maestro de obra 1 4,01 0,50 2,01
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 9,25
EQUIPO
CODIGO DESCRIPCION NUMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO
H/EQUIPO
COSTO
(USD)
Herramienta Menor 0,46
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,46
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 32,89
COSTOS INDIRECTOS 20 % 6,58
COSTO TOTAL RUBRO 39,46
121
CÓDIGO 5
RUBRO Yee 45°de HDPE con reducción de 200mm a 160mm
RENDIMIENTO 80,00
UNIDAD u
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
140104 Yee 45°de HDPE con reduccion de 200mm a 160mm u 1,00 4,18 4,18
330101 Polilimpia 4000cc 0,05 25,29 1,26
330102 Polipega 4000cc 0,05 43,43 2,17
TOTAL, MATERIALES (USD) 7,62
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCION NUMERO SALARIO HORA
(USD)
RENDIMIENTO
H/HOMBRE COSTO (USD)
109 Ayudante 1 3,62 0,10 0,36
120 Plomero 1 3,62 0,10 0,36
136 Maestro de obra 1 4,01 0,01 0,04
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 0,76
EQUIPO
CODIGO DESCRIPCION NUMERO COSTO HORA
(USD)
RENDIMIENTO
H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,05 0,04
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,04
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 8,42
COSTOS INDIRECTOS 20 % 1,68
COSTO TOTAL RUBRO 10,10
122
CODIGO 6
RUBRO Geotextil, liquido lixiviado
RENDIMIENTO 50,00
UNIDAD m2
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
380208 Geotextil NT 4000 (285 g/m2) m2 1,02 4,80 4,90
TOTAL, MATERIALES (USD) 4,90
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
101 Peón 1 3,58 0,10 0,36
113 Albañil 1 3,62 0,10 0,36
136 Maestro de obra 1 4,01 0,05 0,20
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 0,92
EQUIPO
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,05 0,05
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,05
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 5,86
COSTOS INDIRECTOS 20 % 1,17
COSTO TOTAL RUBRO 7,04
123
CODIGO 7
RUBRO Replanteo y Nivelación (con equipo topográfico)
RENDIMIENTO
UNIDAD m2
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
4500181 Estacas u 0,01 1,00 0,01
TOTAL, MATERIALES (USD) 0,01
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NÚMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
101 Peón 1 3,62 0,12 0,43
103 Ayudante de albañil 1 3,58 0,04 0,14
149 Topógrafo 1: experiencia de hasta 5 años 1 3,57 0,04 0,14
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 0,72
EQUIPO
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NÚMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
00001 Herramienta menor 0,14
00007 Equipo de topografía 1 2,10 0,04 0,08
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,23
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 0,96
COSTOS INDIRECTOS 20% 0,19
COSTO TOTAL RUBRO 1,15
124
CÓDIGO 8
RUBRO Excavación a Cielo Abierto sin clasificar
RENDIMIENTO 80,00
UNIDAD m3
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
TOTAL, MATERIALES (USD)
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NÚMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
101 Peón 1 3,58 0,04 0,14
163 OPERADOR E. PESADO 1 1 4,01 0,04 0,16
206 Ayudante de maquinaria 1 3,62 0,04 0,14
215 CHOFER 1 5,26 0,06 0,32
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 0,76
EQUIPO
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NÚMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,05 0,04
00055 Excavadora Orugas 1 42,00 0,04 1,68
00030 Volqueta 6m3 1 18,00 0,06 1,08
TOTAL, EQUIPO (USD) 2,80
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 3,56
COSTOS INDIRECTOS 20 % 0,71
COSTO TOTAL RUBRO 4,27
125
CODIGO 9
RUBRO Zanja anclaje geomembrana (excav. y piedra bola)
RENDIMIENTO UNIDAD m
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
01.02.01.028 Excavación a Cielo Abierto sin clasificar m3 0,20 7,27 1,45
020404 Relleno compactado con material del sitio m3 0,20 4,17 0,83
TOTAL, MATERIALES (USD) 2,29
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
101 Peón 1 3,58 0,1 0,36
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 0,36
EQUIPO
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,02
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,02
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 2,66
COSTOS INDIRECTOS 20 % 0,53
COSTO TOTAL RUBRO 3,20
126
CODIGO 10
RUBRO Geomembrana, liquido lixiviado
RENDIMIENTO 50,00
UNIDAD m2
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
380208 Geomembrana HDPE (1,50mm) m2 1,02 8,18 8,34
TOTAL, MATERIALES (USD) 8,34
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
101 Peón 1 3,58 0,10 0,36
113 Albañil 1 3,62 0,10 0,36
136 Maestro de obra 1 4,01 0,05 0,20
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 0,92
EQUIPO
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,05 0,05
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,05
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 9,31
COSTOS INDIRECTOS 20 % 1,86
COSTO TOTAL RUBRO 11,17
127
CÓDIGO 11
RUBRO Llave de paso de compuerta 8"
RENDIMIENTO 53,33
UNIDAD u
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
121744 Válvula de bola 8" HDPE u 1,00 55,28 55,28
330101 Polilimpia 4000cc 0,01 25,29 0,25
330102 Polipega 4000cc 0,01 43,43 0,43
TOTAL, MATERIALES (USD) 55,97
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCION NUMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
109 Ayudante 1 3,62 0,15 0,54
120 Plomero 1 3,62 0,15 0,54
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 1,086
EQUIPO
CODIGO DESCRIPCION NUMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,05 0,05
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,05
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 57,11
COSTOS INDIRECTOS 20 % 11,42
COSTO TOTAL RUBRO 68,53
128
CODIGO 12
RUBRO Tubería HDPE 200mm desagüe
RENDIMIENTO 250,00
UNIDAD m
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
140304 Tubo HDPE 200 mm x 6m desagüe u 0,17 23,11 3,86
330101 Polilimpia 4000cc 0,001 25,29 0,03
330102 Polipega 4000cc 0,001 43,43 0,04
TOTAL, MATERIALES (USD) 3,93
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
109 Ayudante de plomero 1 3,62 1,00 3,62
120 Plomero 1 3,62 1,00 3,62
136 Maestro de obra 1 4,01 0,50 2,01
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 9,25
E Q U I P O
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,46
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,46
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 13,64
COSTOS INDIRECTOS 20 % 2,73
COSTO TOTAL RUBRO 16,36
129
CODIGO 13
RUBRO Relleno compactado con material de sitio (sub-rasante)
RENDIMIENTO 200,00
UNIDAD m3
MATERIALES
CODIGO DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
TOTAL, MATERIALES (USD)
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCION NÚMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
153 Operador equipo liviano 2 3,82 0,04 0,31
179 Operador E. pesado 1 1 4,01 0,03 0,12
206 Ayudante maquinaria 1 3,62 0,04 0,14
208 Chofer 1 5,26 0,04 0,21
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 0,78
EQUIPO
CÓDIGO DESCRIPCION NÚMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
00001 Herramienta menor 0,05 0,04
00045 Rodillo vib-liso vap 70 152hp equi 1 35,00 0,04 1,40
00089 Motoniveladora 135HP 1 40,00 0,04 1,60
00027 Tanquero 3 15,75 0,04 1,89
00070 Retroexcavadora 120HP 1 30,00 0,03 0,90
TOTAL, EQUIPO (USD) 5,83
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 6,61
COSTOS INDIRECTOS 20 % 1,32
COSTO TOTAL RUBRO 7,93
130
CODIGO 14
RUBRO Hormigón f'c= 210 Kg/cm2
RENDIMIENTO 6,00
UNIDAD m3
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
010302 Cemento 50 kg 7,20 8,10 58,32
700001 Arena negra puesta en obra m3 0,45 12,50 5,63
700002 Ripio triturado puesto en obra m3 0,90 16,25 14,63
190107 Sika 3 Acelerante con control de fraguado 4 kg 2,05 5,68 11,64
700005 Agua m3 0,13 0,77 0,10
TOTAL, MATERIALES (USD) 90,31
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCION NÚMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
101 Peón 8 3,58 2,00 57,28
103 Ayudante de albañil 2 3,62 2,00 14,48
113 Albañil 1,00 3,62 2,00 7,24
136 Maestro de obra 1,00 4,01 1,00 4,01
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 83,01
EQUIPO
CODIGO DESCRIPCION NUMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,05 4,15
00004 Concretera 1 saco 1 4,50 2,00 9,00
TOTAL, EQUIPO (USD) 13,15
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 186,47
COSTOS INDIRECTOS 20 % 37,29
COSTO TOTAL RUBRO | 223,77
131
CÓDIGO 15
RUBRO Acero Refuerzo fy=4200 kg/cm2
RENDIMIENTO 750,00
UNIDAD Kg
MATERIALES
CODIGO DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
10090B Varilla corrugada antisísmica A-42S D=12n kg 1,05 1,50 1,58
4500054 Alambre galvanizado No.18 Kg 0,05 2,99 0,15
TOTAL, MATERIALES (USD) 1,72
MANO DE OBRA
CODIGO DESCRIPCION NUMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
101 Ayudante 2 3,62 0,03 0,22
116 Fierrero 1 3,62 0,03 0,11
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 0,33
EQUIPO
CODIGO DESCRIPCION NUMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,05 0,02
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,02
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 2,07
COSTOS INDIRECTOS 20 % 0,41
COSTO TOTAL RUBRO 2,48
132
CÓDIGO 16
RUBRO Hormigón f'c= 180 Kg/cm2
RENDIMIENTO 10,00
UNIDAD m3
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
010302 Cemento 50 kg 6,50 8,10 52,65
700001 Arena negra puesta en obra m3 0,46 12,50 5,75
700002 Ripio triturado puesto en obra m3 0,92 16,25 14,95
700005 Agua m3 0,13 0,77 0,10
TOTAL, MATERIALES (USD) 73,45
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCION NÚMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
101 Peón 8 3,58 1,00 28,64
113 Albañil 3 3,62 1,00 10,86
136 Maestro de obra 1 4,01 1,00 4,01
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 43,51
EQUIPO
CÓDIGO DESCRIPCION NÚMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 2,18
00004 Concretera 1 saco 1 4,50 0,80 3,60
TOTAL, EQUIPO (USD) 5,78
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 122,74
COSTOS INDIRECTOS 20 % 24,55
COSTO TOTAL RUBRO 147,28
133
CÓDIGO 17
RUBRO Tubería HDPE 100mm
RENDIMIENTO 250,00
UNIDAD m
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO (USD)
250602 Tubería 100mm HDPE m 1,00 12,95 12,95
330101 Polilimpia 4000cc 0,001 25,29 0,03
330102 Polipega 4000cc 0,001 43,43 0,04
TOTAL, MATERIALES (USD) 13,02
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NÚMERO SALARIO HORA (USD) RENDIMIENTO H/HOMBRE COSTO (USD)
109 Ayudante de plomero 1 3,58 1,00 3,58
120 Plomero 1 3,62 1,00 3,62
136 Maestro de obra 1 4,01 0,50 2,01
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 9,21
EQUIPO
CODIGO DESCRIPCION NUMERO COSTO HORA (USD) RENDIMIENTO H/EQUIPO COSTO (USD)
Herramienta Menor 0,46
TOTAL, EQUIPO (USD) 0,46
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 22,68
COSTOS INDIRECTOS 20 % 4,54
COSTO TOTAL RUBRO 27,22
134
CÓDIGO 18
RUBRO Bomba sumergible (provisión e instalación)
RENDIMIENTO 23,00
UNIDAD u
MATERIALES
CÓDIGO DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO (USD) COSTO
(USD)
121212 Tubo galvanizado ISO-L1 1/2"x6m u 0,02 46,84 0,94
120307 Codo HG 3" x 90 u 0,80 0,29 0,23
120328 Unión HG 3" u 0,08 3,40 0,27
320106 Bomba Agua Sumergible Tipo Lapiz De 2hp 220v Porten Pbs-420 u 1,00 388,30 388,30
TOTAL, MATERIALES (USD) 389,74
MANO DE OBRA
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO SALARIO HORA
(USD)
RENDIMIENTO
H/HOMBRE
COSTO
(USD)
109 Ayudante 1 3,62 15,00 54,30
120 Plomero 1 3,62 15,00 54,30
TOTAL, MANO DE OBRA (USD) 108,60
EQUIPO
CÓDIGO DESCRIPCIÓN NUMERO COSTO HORA
(USD)
RENDIMIENTO
H/EQUIPO
COSTO
(USD)
00001 Herramienta menor 0,05 5,43
TOTAL, EQUIPO (USD) 5,43
COSTO DIRECTO TOTAL (USD) 503,77
COSTOS INDIRECTOS 20 % 100,75
COSTO TOTAL RUBRO 604,52
135
136
137
138
139
ÍNDICE DE PLANOS:
N° CÓDIGO CONTIENE
1 DIS - SPRL - 001 "Implantacion Del Drenaje, Sistema De Tratamiendo De Los Lixiviados, Chimeneas y Perfil Transversal Del Relleno Sanitario".
PROYECTO DE TITULACIÓN "SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO Y
RECIRCULACIÓN DE LOS LIXIVIADOS PRODUCIDOS EN EL RELLENO
SANITARIO DE JIPIJAPA"
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL
SUR DE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
2 DIS - SPRL - 002 "Detalles Constructivos Del Sistema De Drenaje De Los Lixiviados".
3 DIS - SPRL - 003 "Detalles Constructivos De Las Nuevas Piscinas Para La Recolección De Los Lixiviados".
4 DIS - SPRL - 004 "Detalles Constructivos y Dimensiones De Las Piscinas Existentes Para La Restauración"
5 DIS - SPRL - 005 "Detalles Constructivos Del Tanque De Carga - Decantador y Pozo De Recoleccion De Los Lixiviados".
6 DIS - SPRL - 006 "Detalles Constructivos Del Reactor Anaerobio y La Estacion de Bombeo".
7 DIS - SPRL - 007 "Tecnología Del Sistema De Tratamiento De Los Lixivados".
9.3. Planos
N
S
EW
546900.000 547000.000 547100.000 547200.000
546900.000 547000.000 547100.000 547200.000
9846600.000
9846700.000
9846600.000
9846700.000
"SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO YRECIRCULACION DE LOS LIXIVIADOSPRODUCIDOS EN EL RELLENO SANITARIODE JIPIJAPA"
INDICADA DIS-SPRL-001
IMPLANTACIÓN DEL DRENAJE, SISTEMA DETRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS,CHIMENEAS Y PERFIL TRANSVERSAL DELRELLENO SANITARIO.
CONTIENE:
Año:
PROYECTO:
Ing. Pablo Gallardo, MSc
TUTOR:
DISEÑO:
Danilo Andrade Delgado
UBICACIÓN
PROVINCIA: MANABÍ
CANTÓN: JIPIJAPASECTOR: Km 4 VÍA A GUAYAQUIL
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SURDE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICASCARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
2020
Escala: Lámina:
0.40
0.40
DRENAJE PRINCIPAL
0.4
0
0.40
0.150.15
CORTE DETALLE
0.15
0.30
PERFIL TRANSVERSAL
"SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO YRECIRCULACION DE LOS LIXIVIADOSPRODUCIDOS EN EL RELLENO SANITARIODE JIPIJAPA"
1:600 DIS-SPRL-002
DETALLES CONSTRUCTIVOS DEL SISTEMADE DRENAJE DE LOS LIXIVIADOS.
CONTIENE:
Año:
PROYECTO:
Ing. Pablo Gallardo, MSc
TUTOR:
DISEÑO:
Danilo Andrade Delgado
UBICACIÓN
PROVINCIA: MANABÍ
CANTÓN: JIPIJAPASECTOR: Km 4 VÍA A GUAYAQUIL
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SURDE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICASCARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
2020
Escala: Lámina:
DESNIVEL MINIMO
PERFIL DE LA PISCINA DE LIXIVIADO
30.00
22.80
12.80
20.00
CORTE DE PISCINA DE LIXIVIADOSesc. 1:100
LIXIVIADO
2.50
0.50
0.60
0.40
0.10
0.60
0.60
12.80
20.00
GEOMEMBRANA
VISTA EN PLANTA DE LA PISCINA
DESNIVEL MINIMO
PERFIL DE LA PISCINA DE LIXIVIADO
CORTE DE PISCINA DE LIXIVIADOSesc. 1:100
LIXIVIADO
2.50
0.50
0.40
0.10
0.60
0.60
12.80
20.00
GEOMEMBRANA
30.00
22.80
12.80
20.00
VISTA EN PLANTA DE LA PISCINA
1.331.33 1.33 1.33
"SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO YRECIRCULACION DE LOS LIXIVIADOSPRODUCIDOS EN EL RELLENO SANITARIODE JIPIJAPA"
1:65 DIS-SPRL-003
DETALLES CONSTRUCTIVOS DE LASNUEVAS PISCINAS PARA LA RECOLECCIÓNDE LOS LIXIVIADOS.
CONTIENE:
Año:
PROYECTO:
Ing. Pablo Gallardo, MSc
TUTOR:
DISEÑO:
Danilo Andrade Delgado
UBICACIÓN
PROVINCIA: MANABÍ
CANTÓN: JIPIJAPASECTOR: Km 4 VÍA A GUAYAQUIL
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SURDE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICASCARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
2020
Escala: Lámina:
DESNIVEL MINIMO
PERFIL DE LA PISCINA DE LIXIVIADO
30.00
22.00
12.00
20.00
CORTE DE PISCINA DE LIXIVIADOSesc. 1:100
LIXIVIADO
0.50
0.60
0.40
0.10
0.60
0.60
12.00
20.00
GEOMEMBRANA
DESNIVEL MINIMO
PERFIL DE LA PISCINA DE LIXIVIADO
CORTE DE PISCINA DE LIXIVIADOSesc. 1:100
LIXIVIADO
0.50
0.40
0.10
0.60
0.60
12.00
20.00
GEOMEMBRANA
30.00
22.00
12.00
20.00
VISTA EN PLANTA DE LA AMPLIACIÓN DE LAS PISCINA EXISTENTES VISTA EN PLANTA DE LA AMPLIACIÓN DE LAS PISCINA EXISTENTES
SALIDA DEL LIXIVIADO A LAS NUEVAS PISCINAS
"SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO YRECIRCULACION DE LOS LIXIVIADOSPRODUCIDOS EN EL RELLENO SANITARIODE JIPIJAPA"
1:65 DIS-SPRL-004
DETALLES CONSTRUCTIVOS YDIMENSIONES DE LAS PISCINASEXISTENTES PARA LA RESTAURACIÓN.
CONTIENE:
Año:
PROYECTO:
Ing. Pablo Gallardo, MSc
TUTOR:
DISEÑO:
Danilo Andrade Delgado
UBICACIÓN
PROVINCIA: MANABÍ
CANTÓN: JIPIJAPASECTOR: Km 4 VÍA A GUAYAQUIL
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SURDE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICASCARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
2020
Escala: Lámina:
2.50
1.33 1.33 1.33 1.33
2.50
POZOS RECOLECCIÓN DE LIXIVIADOS
A'
BB
A'
A A
TANQUE DE CARGA - DECANTADOR
"SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO YRECIRCULACION DE LOS LIXIVIADOSPRODUCIDOS EN EL RELLENO SANITARIODE JIPIJAPA"
DETALLES CONSTRUCTIVOS DEL TANQUEDE CARGA - DECANTADOR Y POZO DERECOLECCIÓN DE LOS LIXIVIADOS.
CONTIENE:
Año:
PROYECTO:
Ing. Pablo Gallardo, MSc
TUTOR:
DISEÑO:
Danilo Andrade Delgado
UBICACIÓN
PROVINCIA: MANABÍ
CANTÓN: JIPIJAPASECTOR: Km 4 VÍA A GUAYAQUIL
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SURDE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICASCARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
2020
Escala: Lámina:
1:25 DIS-SPRL-005
CASETA DE MÁQUINAS CÁRCAMO DE BOMBEO
2.73
0.800.700.1
3
0.43
1.99
0.17
0.95
0.170.1
7
1.80
0.17
BB
A A
@0.05cm
(EXTREMOS)
CONTIENE:
Escala:Año: Lámina:
PROYECTO:
Ing. Pablo Gallardo, MSc
TUTOR:
DISEÑO:
Danilo Andrade Delgado
UBICACIÓN
PROVINCIA: MANABÍ
CANTÓN: JIPIJAPASECTOR: Km 4 VÍA A GUAYAQUIL
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SURDE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICASCARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
"SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO YRECIRCULACION DE LOS LIXIVIADOSPRODUCIDOS EN EL RELLENO SANITARIODE JIPIJAPA"
1:252020 DIS-SPRL-006
DETALLES CONSTRUCTIVOS DELREACTOR ANAEROBIO Y LA ESTACIÓN DEBOMBEO.
"SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO YRECIRCULACION DE LOS LIXIVIADOSPRODUCIDOS EN EL RELLENO SANITARIODE JIPIJAPA"
CONTIENE:
Año:
PROYECTO:
Ing. Pablo Gallardo, MSc
TUTOR:
DISEÑO:
Danilo Andrade Delgado
UBICACIÓN
PROVINCIA: MANABÍ
CANTÓN: JIPIJAPASECTOR: Km 4 VÍA A GUAYAQUIL
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SURDE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICASCARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
2020
Escala: Lámina:
1:675 DIS-SPRL-007
"TECNOLOGIA DEL SISTEMA DETRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS"