Seis método sencillo de análisis de rsu

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAUNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAEspecialización en Ingeniería AmbientalEspecialización en Ingeniería Ambiental

Módulo: Gestión Integral de Residuos SólidosMódulo: Gestión Integral de Residuos Sólidos

METODO SENCILLO DEL ANÁLISIS DE RESIDUOS SÓLIDOS PARA CIUDADES MEDIANAS Y

PEQUEÑAS(CEPIS)

JOSE WILLIAN TAFURJOSE WILLIAN TAFURIngeniero ConsultorIngeniero Consultor

20092009

OBJETIVO DEL ANÁLISIS DE RESIDUOS SÓLIDOS

Es indispensable que los funcionarios del servicio de aseo conozcan bien las características cuantitativas y cualitativas de los residuos sólidos actuales de su ciudad así como sus proyecciones futuras.

Estos son fundamentales para:

- Planeamiento adecuado del servicio de aseo a corto, mediano y largo plazo.

- Dimensionamiento del servicio de aseo.

- Selección de equipos y tecnologías apropiadas.

INFORMACIONES NECESARIAS PARA LA PLANIFICACIÓN DE LA GIRS

PARÁMETRO DESCRIPCIÓN IMPORTANCIA

Tasa degeneración porhabitante(Kg/hab/día)

Cantidad de residuos generadospor habitante en un tiempoespecífico. Se refiere a lascantidades efectivamenterecolectada y a la poblaciónatendida.

Para la planificación de todo elsistema de gestión de los residuossólidos, principalmente conrespecto al dimensionamiento deinstalaciones y equipos.

Composición física Presenta los porcentajes de lasfracciones de los residuos sólidos.

Para el estudio de aprovechamientode las diversas porciones, para elcompostaje y para calcular laproducción de gases y lixiviados..

Densidad aparente

Relación entre la masa y elvolumen de los residuos sólidos.Se calcula para las diversas fasesde la gestión de los residuossólidos.

Dimensionamiento del sistema derecolección y el tratamiento.Determina la capacidad volumétricade los medios de recolección,transporte y disposición final.

Humedad Cantidad de agua contenida en lamasa de los residuos sólidos.

En la selección del tipo detratamiento y para la adquisición delos equipos de recolección. Influyenotablemente sobre el podercalorífico y la densidad, así comoen la velocidad de descomposiciónbiológica de los materialesbiodegradables presentes en lamasa de los residuos sólidos.

INFORMACIONES NECESARIAS PARA LA PLANIFICACIÓN DE LA GIRS

PARÁMETRO DESCRIPCIÓN IMPORTANCIA

Nivel de materialescombustibles eincombustibles

Cantidad de materiales que seprestan para la incineración, y demateriales inertes.

Junto con la humedad, informa,aproximadamente, sobre laspropiedades de combustión de losresiduos.

Poder calorífico

Es la cantidad de calor generadopor la combustión de un Kg deresiduos sólidos mixtos, y no sóloaquellos materiales fácilmentecombustibles.

Evaluación para la instalación deincineración.

Composiciónquímica

Normalmente se analiza: N, P, K,S, C, relación C/N, pH y sólidosvolátiles.

En la definición de la forma másadecuada de disposición final.

Nivel de materiaorgánica

Cantidad de materia orgánicacontenida en los residuos sólidos.Incluye materia orgánica noputrescible (papel, cartón, etc) yputrescible (verduras, alimentos,etc).

En la evaluación de la utilizacióndel proceso de compostaje.

COMPONENTES PUTRESCIBLES, RECICLABLES Y COMBUSTIBLES DE LOS RSU

COMPONENTE PUTRESCIBLE RECICLABLE COMBUSTIBLE

Caucho (goma) X X

Cuero X X

Madera X X X

Materia orgánica X X X

Metales ferrosos X

Metales no ferrosos X

Papel X X X

Cartón X X X

Plástico duro X X

Plástico flexible X X

Trapo X X

Vidrios X

Otros

CONSIDERACIONES SOBRE COMPONENTES PELIGROSOS EN LOS RSD

RESIDUOS DOMÉSTICOS POTENCIALMENTE PELIGROSOS

TIPO PRODUCTOS

Material para pintura

- Tintas- Solventes- Pegantes- Barnices

Productos para jardinería yanimales

- Pesticidas- Insecticidas- Repelentes- Herbicidas

Productos para motores

- Aceites- Lubricantes- Líquidos de freno y transmisión- Baterías

Otros artículos

- Pilas- Recipientes de aerosol en

general- Lamparas fluorescentes

IMPLANTACIÓN DEL ESTUDIO

ACTIVIDADES PREMUESTREO

Los estudios de caracterización sobre residuos sólidos se llevan a cabo durante la primera fase del PGIRS, que puede incluir: recuperación de recursos, diversos reciclajes y otros sistemas de procesamiento y evacuación.

Antes de llevar a cabo los verdaderos trabajos de campo, es necesario disponer de una información básica para diseñar adecuadamente la metodología del programa.


La mayor parte de los costos del estudio están relacionados directamente con los trabajos de campo; por ello es importante identificar todas las necesidades de información antes de iniciar los estudios.

Hay que realizar los mayores esfuerzos posibles durante las actividades de muestreo con el fin de lograr todos los datos esenciales. Cualquier dato no conseguido adecuadamente podría ocasionar la repetición de los trabajos de campo, lo cual tendría finalmente un impacto considerable sobre los costos del estudio.

ACTIVIDADES PREMUESTREOLo mínimo que debe hacer el equipo del proyecto es:

a) Definir la zona de estudio

b) Revisar los datos socioeconómicos dentro de la zona de estudio

c) Identificar a la compañía de recolección que trabaja en la zona de estudio

d) Contactar a la compañía identificada y dialogar sobre el estudio de

caracterización de los residuos

e) Visitar la zona de evacuación independientemente de si se van a realizar allí

o no los muestreos

f) Revisar los planes sobre residuos sólidos y los programas de reciclaje

anteriores

g) Analizar la cantidad y la composición de los reciclables separados del flujo

de residuos antes de la evacuación

h) Fijar el calendario de los periodos de muestreo, con el fin de tener en

cuenta posibles variaciones estacionales y cíclicas que puedan influir en la

generación de los residuos


Los siguientes pasos:

a) Definir las categorías

b) Inspección del lugar

c) Tamaño del equipo

d) Plan de seguridad para los trabajos de campo

e) Utensilios

d) Numero de muestras

e) Análisis de laboratorio

f) Costos

NÚMERO DE MUESTRAS DE RESIDUOS SÓLIDOS

Si el número de muestras es muy grande, los recursos se gastan innecesariamente y, si por el contrario es muy pequeño, los resultados son de poca confiabilidad.

Es necesario fijar un número MINIMO de muestras tal que los resultados a obtener reflejen con cierto grado de confianza y reducido porcentaje de error las condiciones prevalecientes en el universo poblacional.

NÚMERO DE MUESTRAS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA PPC DE CADA

ESTRATO SOCIOECONÓMICO

Desviación estándar* de las muestras del estrato en cuestión(gr/hab/día)

50 100 150 200 250

500 3.8 14.9 32.3 54.7 80.6

1000 3.8 15.1 33.4 57.9 87.6

5.000 3.8 15.3 34.3 60.7 94.2

10.000 3.8 15.3 34.5 61.1 95.1

No

. to

tal

de

vivi

en

da

s d

eles

tra

to e

n c

ue

stió

n

> a 50.000 3.8 15.4 34.6 61.4 95.9

CONFIABILIDAD = 95%, ERROR PERMISIBLE = 50 gr/hab/día* Desviación estándar de variable Xi (Xi = ppc de la vivienda i). Si no se cuenta con datos de estudios anteriores, serecomienda el uso de 200 gr/hab/día como desviación estándar.



Desviación estándar* de las muestras del estrato en cuestión(gr/hab/día)

50 100 150 200 250

500 14.9 54.7 108.3 164.8 217.2

1000 15.1 57.9 121.5 197.3 277.5

5.000 15.3 60.7 134.6 234.3 356.8

10.000 15.3 61.1 136.4 240.0 369.9

No

. to

tal d

e vi

vien

das

del

estr

ato

en

cu

esti

ón

> a 50.000 15.4 61.4 137.9 244.7 381.2

CONFIABILIDAD = 95%, ERROR PERMISIBLE = 25 gr/hab/día* Desviación estándar de variable Xi (Xi = ppc de la vivienda i). Si no se cuenta con datos de estudios anteriores, serecomienda el uso de 200 gr/hab/día como desviación estándar.



Si se requiere determinar el número necesario de muestras (n) para los casos no incluidos en las tablas anteriores:

n = ( v2 ) / ( ( E / 1.96 )2 + ( v2 / N ) ), donde:

n = No. de viviendas a probar aleatoriamente

v = Desviación eestándar de variable Xi

(Xi = ppc de la vivienda i) (gr/hab/día)

E = Error permisible en la estimación de ppc

(gr/hab/día)

N = Número total de viviendas del estrato en cuestión

TAMAÑO DE LA MUESTRA PARA LA DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN

FÍSICA DE LOS RESISUOS SÓLIDOSLa técnica estadística utilizada en un muestreo para la caracterización física de los residuos puede ser la indicada para el muestreo de proporciones:

n = (z2 pq) / (d2), donde:

n = Tamaño de la muestra en unidades de peso

z = Factor de la distribución normal, que puede tomarse igual a 2.0

p = Proporción del total que posee la característica deseada

q = Proporción del total que no posee la característica deseada

q = 1 - p

d = Precisión deseada en la proporción. Para efectos de muestreo de residuos sólidos, es razonable un valor de 2.5% (0.025).


FÍSICA DE LOS RESISUOS SÓLIDOS

EJEMPLO

Se desea calcular con el 95% de confiabilidad y una precisión total del 2.5%, en la medición, el tamaño de la muestra para la composición física, en una ciudad que entrega diariamente 310 camiones al relleno sanitario, con un promedio de 6.67 Tn/camión. De estudios anteriores, se conoce que la composición física es aproximadamente la siguiente:


FÍSICA DE LOS RESISUOS SÓLIDOS

ELEMENTOCOMPOSICIÓN FÍSICA

(% EN PESO)Putrescibles 65.3

Papel y cartón 22.3

Textiles 3.1

Plástico 3.0

Metales 1.5

Vidrios y similares 1.3

Huesos 0.4

Cenizas y escorias 0.2

Otros 2.9

TOTAL 100.0

TAMAÑO DE LA MUESTRA PARA LA DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN FÍSICA DE

LOS RESISUOS SÓLIDOS

COMPONENTE ( q = 1 - p ) p( n )(Kg)

Putrescible 0.347 0.653 1.450

Papel y cartón 0.777 0.223 1.109

Textiles 0.969 0.031 192

Plásticos 0.970 0.030 186

Metales 0.985 0.015 95

Vidrios y similares 0.987 0.013 82

Huesos 0.996 0.004 25

Ceniza y escoria 0.998 0.002 13

Otros 0.971 0.029 180Dentro de todos estos resultados existen dos posibilidades:a) Escoger el mayor, dado que dará la precisión deseada para la

proporción correspondiente y una precisión mucho mayor paralos demás,

b) Escoger aquella muestra correspondiente a la proporción quemás interese.

PRUEBA DE COMPOSICIÓN FÍSICA (BASE HÚMEDA) DE LOS RESISUOS SÓLIDOS

A) Se vacía el contenido del vehículo en un sitio con piso firme y limpio.

B) Manual o mecánicamente, se voltea sucesivamente hasta hacer homogénea la mezcla.

C) Al mismo tiempo se rompen las bolsas y se cortan los cartones y maderas hasta conseguir un tamaño de 15 x 15 cm o menos.


D) Se aglutina la mezcla formando un círculo y se divide en cuatro partes iguales.

E) Se escogen dos cuartos opuestos y se repite la operación hasta obtener el peso deseado (n).

F) Manualmente se seleccionan los materiales y se colocan en recipientes separados, previamente tarados, hasta terminar con la muestra.


G) Cada recipiente se pesa y por diferencia se conocerá el peso del componente. La proporción se calculara como:

( Wi / Σ Wi )x 100, donde:

Wi = Peso de cada componente.

PRUEBA DE DENSIDAD DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

La cantidad, composición y densidad de la basura llevada al relleno son bastante diferentes que las de la basura generada debido a la activa recuperación de materiales.

La densidad se altera a medida que se avanzan las etapas de manejo:

ETAPA DENSIDAD (Kg/M3)A- Basura suelta en recipiente 200B- Basura compactada en camión compactador 500 C- Basura suelta descargada en relleno 400D- Basura recién rellenada 600E- Basura estabilizada en relleno (2 años después) 900

Por ello, se necesita seleccionar la etapa más apropiada para la toma de muestras teniendo en cuenta el motivo del análisis.


La medición de la densidad de la basura en la etapa A, B o C se hace en la siguiente forma:

A) Se prepara un tambor de alrededor de 100 litros que servirá para el muestreo y una balanza de pie.

B) Se pesa el tambor y se mide su volumen

C) Se pone la basura en el tambor sin hacer presion y se remece de manera que se llenen los espacios vacios en el mismo.

D) Se pesa una vez lleno y por diferencia se obtiene el peso de la basura.

E) Se obtiene la densidad de la basura al dividir su peso en kilogramos entre el volumen del tambor en metros cubicos

Densidad de la basura D (kg/m3)= Peso de la basura en kg

Volumen del tambor en m3


La medición de la densidad de la basura en la etapa D se hace en la siguiente forma:

A) Se prepara una celda especial de un tamaño de alrededor de 50 m3. Es preferible preparar una trinchera por su conveniencia en la medicion del volumen.

B) Se mide el volumen de la trinchera.

C) Se llena la trinchera con la basura que fue pesada por una balanza para pesar camiones, esparciéndola y compactándola en la forma empleada en el relleno en cuestión.

D) Una vez llena esta trinchera, se suma el peso de la basura que ha sido colocada en la misma.

E) Se obtiene la densidad de la basura recien rellenada al dividir su peso determinado en D) entre su volumen medido en B).


La medición de la densidad de la basura en la etapa E se hace en la siguiente forma:

A) Se hace la selección del sitio para ensayo, el cual debe tener registros de operación tales como el periodo de operación y los origenes de la basura.

B) Se raspa la tierra superficial del sitio con un tractor para retirar la tierra de cobertura.

C) Se hace la excavacion con el empleo de una retroexcavadora, de un area de 25 m2 midiendo 5m x 5m, hasta una profundidad de 2m logrando en esta forma 50 m3 de basura estabilizada.

D) Se coloca la basura excavada en un camion basculante, mediante una pala mecanica. Se pesa este camion, de tara conocida, por una balanza para pesar camiones.

E) Se obtiene la densidad de la basura estabilizada al dividir su peso, medido en D), entre su volumen determinado en C).

PRODUCCIÓN PERCÁPITA POR DÍA(ppc)

Se toma la muestra en la etapa A diariamente, cubriendo ocho dias sucesivos, puesto que hay una variacion destacada dentro de ese plazo. Se debe descartar la muestra tomada el primer dia de recojida, ya que la duracion del almacenamiento para esa muestra no se conoce. Se mide el peso de la muestra usando una balanza de pie.

PPC(gr/hab/dia) = (1/7)*[(A1/B1)*P1 + (A2/B2)*P2 + (A3/B3)*P3 + (A1/B1)*P1] (P1 + P2 + P3 + P4)

Donde: P1, P2, P3 y P4 = Número de habitantes en la zonas comercial, residencial (ingreso alto), residencial (ingreso medio) y residencial (ingreso bajo), respectivamente.A1, A2, A3 y A4 = Peso de la muestra de una semana completa tomada de cada una de las zonas arriba mencionada (Kg/semana).B1, B2, B3, y B4 = Número de habitantes correspondientes a la muestra tomada de cada zona arriba mencionada.

PRUEBA DE HUMEDAD DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

Procedimiento:

A) Se toma la contraparte del montón último en el análisis de la composición de basura, se mezcla y luego se forma un montón.

B) Se realiza la operación similar a del análisis de la composición de la basura hasta tener entre 20 a 50 litros de basura.

C) Se preparan unos seis recipientes metálicos utilizando latas de petróleo de 20 litros y se pesan estos recipientes (W1)

D) Se pone la muestra en los recipientes cortando bien los restos de frutas y verduras para facilitar la disecación.

PRUEBA DE HUMEDAD DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

E) Una vez llenos se pesan (W2) y se colocan sobre un horno de pan o una caldera de vapor por tres o cuatro días aprovechando el calor radiado.

F) Una vez secos se pesan (W3) y se calcula la humedad de la basura usando la siguiente ecuación:

W (%) = W2 - W3 x 100 W2 – W1

Donde: W1 = Peso de los recipientesW2 = Peso de los recipientes con basura humedadW3 = Peso de recipientes con basura seca

CALCULO DE LA HUMEDAD DE UNA MUESTRA DE RESIDUOS SÓLIDOS

COMPONENTE % PESO % HUMEDAD PESO SECODesechos comida 15 70 4.5 = ((100-70)*15)/100

Papeles 40 6 37.6Cartones 4 5 3.8Plásticos 3 2 2.9Textiles 2 10 1.8Caucho 0.5 2 0.5Cueros 0.5 10 0.4Grama cortada 12 60 4.8Madera 2 20 1.6Vidrios 8 2 7.8Latas aluminio 6 3 5.8Metales no ferrosos 1 2 1.0Metales ferrosos 2 3 1.9Ladrillos, cenizas, polvo 4 8 3.7TOTAL 100 78.1

% HUMEDAD = ( (100 - 78.1) / 100 ) * 100 = 21.9%

COSTOS DEL ESTUDIO

Los factores que influyen en el costo son:

- Alcance del estudio- Requisitos de personal- Número de lugares analizados- Número de programas semanales- Horario del muestreo- Cantidades de residuos sólidos entrantes- Número de muestras tomadas para alcanzar los

niveles de precisión y fiabilidad deseados- Requisitos de equipamiento (mayor y menor)- Análisis realizado- Ensayos de laboratorio- Incluir: costos administrativos y gastos generales

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