DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE LIXIVIADO

DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE LIXIVIADO GENERADO EN RELLENOS SANITARIOS
Julio Villamayor Medina
Laboratorista de cemento y de suelos por el M.O.P.C y la U.C. Concluye la carrera de Ingeniería Civil
en la Universidad Católica “Nuestra Señora de la Asunción” con la investigación sobre la generación
de lixiviado en rellenos sanitarios como parte de su tesis de grado. Asistió a seminarios de Patología
de la Construcción y sobre Evaluación de Impacto Ambiental en Obras Viales, así como a cursos de
Diseño Geométrico de Carreteras y de Uso de Geotextiles en Obras Viales. Participó como dibujante
y asistente técnico de la empresa Estructura Ingeniería S.A. (EISA) para el diseño, fabricación y
montaje de ductos de AA y ventilación para la central y el vertedero del brazo Aña Cua de la Central
Hidroeléctrica de Yacyreta.
Dirección: Avda. EE. UU. Esq. Paso Pucú – Barrio Obrero. Asunción.
Teléfonos: 595(21) 371805 – 595(981) 812280.
José Félix Grau Fernández
Laboratorista de cemento, suelos y asfalto por el M.O.P.C y la U.C. Concluye la carrera de Ingeniería
Civil en la Universidad Católica “Nuestra Señora de la Asunción” con la investigación sobre la
generación de lixiviado en rellenos sanitarios como parte de su tesis de grado. Asistió a seminarios de
Patología de la Construcción, así como a cursos de Residencia de Obras. Desempeñó funciones
técnico-administrativas de explotación y manejos de cantera de rocas en la empresa Minera Paz del
Chaco de la ciudad de Emboscada.
Dirección: Ruta Nº 9 “Transchaco” Km. 13 – Mariano Roque Alonso
Teléfono: 595(971) 396680.
Ing. Roberto A. Lima Morra
Tutor de tesis, Ingeniero Civil egresado de la Facultad de Ciencias y Tecnología de la Universidad
Católica Ntra. Sra. de la Asunción. Especialista en Desarrollo Sustentable por la Universidad de
Lanus, Argentina, Master en Gestión y Tratamiento de Resíduos por la Univeridad de Cadiz, Espana.
Profesor de Grado de las Carreras de Arquitectura, Ingeniería Civil e Ingeniería Ambiental y en las
Maestría de Ciencias de la Ingeniería Civil y en Ingeniería Ambiental de la Facultad de Ciencias y
Tecnología de la Universidad Católica Ntra. Sra. de la Asunción.
Palabras claves:
Residuos Sólidos, Rellenos Sanitarios, Lixiviado.
DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE LIXIVIADO GENERADO EN
RELLENOS SANITARIOS
Julio Villamayor Medina
José Félix Grau Fernández
1. Introducción
La gestión de Residuos Sólidos Urbanos (RSU) prevé la aplicación de normas sanitarias y de
mecanismos adecuados para el almacenamiento, recolección, transporte, tratamiento y disposición
final de los residuos.
Los rellenos sanitarios constituyen el principal sistema de disposición final en el Paraguay y en la
región (América Latina) por los valores culturales de la población en el área, su sencillez de operación
y su bajo costo.
Los impactos ambientales de mayor consideración en los rellenos sanitarios son aquellos de
consecuencia a mediano y largo plazo y están fundamentalmente relacionados con los gases de
vertedero y el lixiviado que se genera en ellos.
El lixiviado de rellenos sanitarios es uno de los principales contaminantes de fuentes de agua, tanto
superficiales como subterráneas, y constituye un factor de preocupación teniendo en cuenta que a la
fecha, no existen rellenos sanitarios estrictamente adecuados a lo establecido en el Código Sanitario1
y que en el Paraguay la mayoría de los sistemas de abastecimiento de agua funcionan con pozos
perforados.
Actualmente existen varios sistemas de tratamiento de lixiviado de rellenos sanitarios; para su
elección, diseño y dimensionamiento adecuados, es fundamental tener conocimiento de los
volúmenes a considerar.
2. Objetivos
Determinar la cantidad de lixiviado que se genera en una celda de relleno sanitario y proponer un
método para estimar el volumen de lixiviado generado en rellenos sanitarios en relación con las
características de los residuos y con los factores climáticos que inciden.
3. Breve reseña de la gestión de los residuos sólidos en el Paraguay
Aun con un leve pero perceptible aumento de la “cultura ambiental” de la población en los últimos
años, el manejo de los residuos sólidos en el Paraguay es precario e inadecuado.
Poca planificación y uniformidad de distribución de la población, el acelerado y desordenado aumento
de la población urbana, el constante crecimiento de los cinturones marginales de las ciudades; son
factores que inciden sensiblemente en la gestión de los residuos sólidos.
Algunos datos de la gestión de residuos sólidos en el Paraguay, actualizados al año 20032, se dan en
la tabla 1.
1 Resolución Nº 548/96 del Ministerio de Salud, que reglamenta la Ley Nº 836/80.
2 Informe de Paraguay, Evaluación Regional del Manejo de Residuos Sólidos Municipales. OPS/OMS. 2004
Tabla 1
Generación de residuos.
Generación per cápita
Pob. con servicio de recolección
En el interior
En Asunción
En el país
Adm.del servicio de recolección.
Municipal
Privado
Mixto
Disposición final de resduos
Vertederos a cielo abierto
Vertederos controlados
Rellenos sanitarios controlados
1,09 Kg/hab/día
48
98,5
56,7
%
%
%
66
30
4
%
%
%
70,9
24,2
4,9
%
%
%
4. Materiales y métodos utilizados
Se implementó una celda experimental para simular las condiciones de un relleno sanitario en el
predio de la Universidad Católica, en el área del campo experimental de la Facultad de Ciencias y
Tecnología.
La misma consiste en una pileta sobreelevada de 1800L de capacidad con piso alisado de cemento
con 5% de pendiente, que permite el desagüe de la misma y posee un sistema de drenaje controlable
por medio de una llave de paso. Cuenta con una caja de registro adyacente que aloja la llave de paso
y el recipiente utilizado para la recolección del lixiviado.
Construcción de la pileta
Sistema de desagüe de la pileta.
Las paredes internas y el piso fueron impermeabilizados con pintura asfáltica. En el fondo de la
misma se colocó un filtro de grava consistente en una capa de 10cm de mezcla de piedras trituradas
5ta y 6ta (diámetro máximo de 12,7mm).
Con la carga de un camión recolector de residuos de la ciudad de Asunción, se preparó una muestra
con la composición media de residuos sólidos de la Región Oriental del Paraguay3. Las cantidades de
residuos clasificados, pesados y mezclados que constituyen la muestra se indican en la tabla 2.
3
Fuente: Plan Maestro de Gestión de Residuos Sólidos Comunales en la Región Oriental del Paraguay.
Tabla 2: Composición de la muestra de residuos preparada.
TIPOS DE RESIDUOS
Orgánicos
Desperdicios de cocina
Desechos de patios y jardines
Papeles y cartones
Textiles
Inorgánicos
Plásticos
Metales
Vidrios
Cerámicas y piedras (arena)
Cueros y gomas
Otros
Tierras, pañales, pilas, etc.
Total
CANTIDAD
(%)
(Kg)
62,65
595,18
38,95
370,03
14,53
138,04
7,37
70,02
1,8
17,10
23,28
221,16
7,46
70,87
2,66
25,27
4,97
47,22
6,43
61,09
1,76
16,72
14,07
133,67
14,07
133,67
100
950
Una vez preparada la muestra, se realizaron ensayos in situ y en laboratorio para determinar las
características de los residuos.
Cabe acotar que debido al tiempo empleado en la preparación de la muestra, la manipulación de los
residuos al aire libre y la elevada temperatura (aproximadamente a unos 30ºC), con seguridad se
puede afirmar que se tuvo una pérdida de humedad de los residuos, lo cual tiene incidencia en los
valores obtenidos en los ensayos de humedad y de peso específico, pero no afectan de ninguna
manera el curso de la investigación ni sus resultados en función al objetivo de la misma.
Aclarada la salvedad expresada, los resultados obtenidos de los estudios experimentales se ajustan a
las condiciones reales de la muestra y de los ensayos.
Recepción y descarga de los residuos recolectados
Los ensayos realizados con los residuos de la muestra preparada, proporcionaron los datos que se
dan en la tabla 3. Para la obtención de las tasas de filtración y de absorción, ante la falta de normas
específicas, se han seguido los procedimientos de los ensayos de precolación de suelos y de
absorción para áridos para hormigón respectivamente, habiéndose realizado adaptaciones
necesarias para su aplicación a los residuos sólidos, para los ensayos de determinación de humedad
se siguieron los procedimientos realizados en estudios anteriores sobre residuos sólidos por la JICA4
4
Agencia Japonesa de Cooperación Internacional, por sus siglas en inglés.
en el país y para la determinación del peso específico se aplicaron los procedimientos que se indican
en los manuales de diseño y construcción de rellenos sanitarios manuales de la OPS/OMS.
Tabla 3: Características de los residuos de la muestra.
Peso específico
Humedad - base peso húmedo
Humedad - base peso seco
Tasa de filtración o percolacion
Absorción
0,244 t/m3
24 %
31,6 %
9,88 x 10-3 cm/seg
77 %
Preparada la muestra y acondicionada la pileta, se procedió a la carga de los residuos en la misma
para materializar la celda experimental de relleno sanitario.
La carga de la pileta se realizó manualmente, cargando los residuos en tachos de plástico de 60L y
pesándolos con una romana de 50Kg antes de cargarlos en la pileta. Los residuos depositados se
fueron compactando manualmente en capas de unos 40cm de espesor.
Procesos de pesaje previo de residuos y de carga de la pileta.
Operando sucesivamente del modo indicado se logró cargar en la pileta unos 650Kg. de residuos;
una vez compactados los mismos y nivelada su superficie, por mediciones realizadas se determinó
que se ha alcanzado una altura de 81cm. Posteriormente se colocó una cubierta de arena lavada de
río de 20cm de espesor.
Después de colocada la cubierta de tierra se procedió a nivelar su superficie y luego se abrió la llave
de paso del sistema de drenaje pudiendo observarse la salida de líquido con lo que se comprobó la
presencia de líquidos libres en los residuos, los cuales fueron segregados por efecto de la
compactación.
La información obtenida de los registros meteorológico indica que durante el tiempo de desarrollo de
la presente investigación, los valores de evapotranspiración son mayores que los de precipitación,
motivo por el que se opto realizar los estudios experimentales con simulación de lluvias. Los
procedimientos realizados para la simulación de lluvias son los utilizados habitualmente en agronomía
para el estudio de parcelas de prueba. Para el efecto se construyó un simulador de lluvias de
operación manual en el taller de maquetas de la Facultad de Ciencias y Tecnología.
Con el fin de trabajar con cantidades conocidas, a más del agua utilizada en la simulación de lluvias,
siguiendo los procedimientos recomendados para su aplicación, se implementaron dos celdas de
evaporación, una próxima a la celda experimental y otra sobre la misma, para determinar la
evaporación real que afecta al sistema en estudio.
Construcción y montaje del simulador de lluvias sobre la pileta.
Para evitar el ingreso del agua de la lluvia natural a la celda experimental, se la aisló cubriéndola con
una carpa, tomando las previsiones para permitir su ventilación y que se produzca el proceso de
evaporación del agua utilizada en la simulación de lluvias.
Para determinar los valores de evaporación real, se realizaron mediciones diarias durante quince días
y se promediaron para obtener valores medios de evaporación real diaria en el lugar y en la celda
como sistema aislado con la cobertura mencionada.
Los valores de la precipitación en la simulación de lluvias y de la evaporación real, medidos, se
presentan en la tabla 4.
Tabla 4: Simulación de lluvias y de evaporación real medidos.
Parámetro
Precipitación
Evaporación real
En la celda
A la interperie
(L/m2)
300
(mm)
300
3,6
7,3
3,6
7,3
En el transcurso de 49 días se utilizaron 450L de agua en la simulación de lluvias, habiéndose
producido la salida de lixiviado hasta 58 días después de iniciada la misma y se han recolectado 97L
de lixiviado.
Simulación de lluvias.
Medición de evaporación en la celda .
Medición de evaporación en el lugar de localización de la celda.
Recolección y medición de la cantidad de lixiviado generado en la celda experimental.
En la gestión de residuos sólidos, la forma de determinar cantidades con cierto grado de certeza es a
través de un balance de masas5. Para el caso de rellenos sanitarios, el procedimiento mas práctico es
la aplicación de un balance hídrico del vertedero de los mismos.
La cantidad potencial de generación de lixiviado en un relleno sanitario es el exceso de la cantidad de
agua que accede al mismo sobre la capacidad de retención de agua de los residuos confinados en él.
La aplicación de un balance hídrico pretende representar los fenómenos de infiltración del agua en un
medio poroso. Un balance hídrico implica la suma de todas las cantidades de agua que ingresan al
vertedero y la sustracción de las cantidades de agua que se pierden.
Del agua de precipitación que cae sobre un relleno sanitario, una parte se escurre, otra parte se
evapora y el resto se infiltra en él, pudiendo ser retenida por la capacidad de absorción de los
residuos confinados hasta su saturación y luego fluir hacia el fondo como lixiviado.
Las fuentes del agua que ingresa a un relleno sanitario incluyen la precipitación, la humedad de los
residuos y la humedad del material de cobertura.
Las pérdidas de agua incluyen la evapotranspiración potencial y las pérdidas de agua que se
producen en las reacciones bioquímicas que ocurren en un relleno sanitario.
El agua que entra al vertedero, que no se consume en las reacciones de formación de los gases de
vertedero, que no se pierde como vapor ni fluye como lixiviado se almacena en el mismo por la
capacidad de retención de agua de los residuos depositados.
La máxima cantidad de agua que retienen los residuos contra la gravedad, se denomina capacidad
de campo y es una característica de los mismos.
La capacidad de campo de un relleno sanitario es variable y puede estimarse por la siguiente
fórmula*:
⎡
⎤
W
C c = 0.6 − 0.55⎢
⎥
⎣ (4536 + W ) ⎦
(*)
Siendo: Cc: capacidad de campo en porcentaje del peso seco de los residuos.
W: Peso de sobrecarga en Kg., calculado en la mitad de la altura de los residuos del nivel en
estudio.
4536 = k, valor constante.
5. Balance hídrico de la celda experimental
Para el balance hídrico de la celda experimental de relleno sanitario se consideran los siguientes
elementos: precipitación, contenido de humedad de los residuos, evaporación real medida en la
misma celda, capacidad de campo de los residuos y líquidos percolados o lixiviado.
En el caso del estudio experimental que nos ocupa, por las condiciones del ensayo, para el balance
hídrico no se considera el escurrimiento superficial y la cubierta de la celda se considera con su
capacidad de campo, es decir, no retiene agua; por tanto toda el agua de precipitación que no se
pierde por evaporación ingresa a la celda por infiltración.
5
*
Aplicación del principio físico de conservación de las masas.
Adoptado de Thobanoglous, 1994
Por la complejidad de los estudios específicos, por la limitada y escasa disponibilidad de informes y
de datos necesarios y, finalmente, por criterios de simplificación de los cálculos, en compatibilidad con
la condición de considerar la situación más desfavorable, tampoco se consideran las cantidades de
agua que se pierden en las reacciones químicas y en la generación de gases de vertedero6.
Con las características de los residuos de la muestra preparada, los resultados de los ensayos
realizados y las mediciones efectuadas se tienen los siguientes datos:
Características de los residuos:
Peso húmedo:
Contenido de humedad:
Densidad de compactación:
Phum = 650Kg.
Wd = 31,6% en peso.
γRSC = 535Kg/m3
Características del material de cobertura:
Se considera en estado de saturación (hipótesis simplificatoria).
Peso específico saturado:
γmc = 1700Kg/m3 (dato de geotecnia)7.
Características de la celda:
Área:
Altura:
Ac = 1,50m2
hc = 1,01m (incluye residuos y cubierta)
Precipitación:
P = 450L = 300mm - Por simulación de lluvias.
Escurrimiento Superficial:
Es = 0
- Por condiciones del ensayo.
Evaporación:
Evaporación real diaria en la celda:
Ed = 3,6L/m2día (medido in situ).
Lixiviado generado:
L = 97L (medido experimentalmente).
Duración del ensayo:
t = 58días (determinado experimentalmente).
Para todas las cantidades de agua consideradas (precipitación, evaporación, capacidad de campo y
lixiviado), se adoptan las siguientes relaciones de unidades de medida de pesos y volúmenes:
1mm = 1L/m2
1L = 1Kg.
(1)
(2)
Con los datos de la celda experimental, antes de hacer el balance hídrico de la misma, se realizaron
los siguientes cálculos previos:
Determinación del peso seco de los residuos.
Psec o = Phum * (1 − Wd )
Psec o = 444,6 Kg
Determinación del peso del agua de humedad.
Aw = Phum − Psec o
Aw = 205,4 Kg
6
Las investigaciones y estudios específicos para el efecto se hallan fuera del alcance de este trabajo.
Peso específico de suelo arenoso saturado.
7
Determinación de la evaporación.
E = E rd * Ac * t
E = 313,2 L
Determinación del peso del material de cobertura.
Pmc = γ mc * Ac * 0,20m
Pmc = 510 Kg
Determinación de la sobrecarga en la altura media de los residuos de la celda.
W=
1
(Pseco + P + Aw ) + Pmc
2
W = 1060 Kg
Con los datos obtenidos y los resultados de los cálculos previos realizados, teniendo en cuenta las
relaciones (1) y (2), seguidamente se aplica la ecuación del balance hídrico de la celda experimental
con el fin de determinar la capacidad de campo de los residuos, resultante del estudio experimental:
P + Aw − E − L − Cc exp = 0
Cc exp = P + Aw − E − L
Cc exp = 223.6 Kg
(I)
A continuación se realiza la determinación del factor experimental de capacidad de campo:
Fcc exp =
Fccexp
Cc exp
Psec o
= 0.503
(II)
Con el fin de cotejar los resultados obtenidos experimentalmente en las condiciones de los ensayos
realizados, se realiza el cálculo del factor de capacidad de campo con la aplicación de la fórmula (*)8 y
con éste resultado el de la capacidad de campo de los residuos de la muestra utilizada.
Fcc = 0,6 − 0,55
W
(4536 + W )
Fcc = 0,496
(III)
Cc = Fcc * Psec o
Cc = 220,52 Kg
(IV)
Se puede apreciar que los resultados obtenidos experimentalmente y por aplicación de la fórmula (*),
presentan valores del mismo orden como puede notarse al comparar las igualdades (I) con (IV) y (II)
con (III) respectivamente.
8
Ver fórmula (*), página 6.
Haciendo las comparaciones mencionadas, para hallar las variaciones porcentuales de las mismas se
realizan los siguientes cálculos:
⎛ Cc exp
⎞
⎜
⎟
⎜ Cc − 1⎟ * 100 = 1,397%
⎝
⎠
⎛ Fcc exp
⎞
⎜
⎟ * 100 = 1,411%
−
1
⎜ Fcc
⎟
⎝
⎠
(V)
(VI)
Las igualdades (V) y (VI) indican variaciones del orden de 1,4% entre los valores obtenidos
experimentalmente y los obtenidos por aplicación de la fórmula (*), siendo mayores los valores
resultantes del estudio experimental.
Considerando la mínima variación de los valores obtenidos, seguidamente se realiza el cálculo del
valor de la constante k de la fórmula de referencia:
0,503 = 0,6 − 0,55 *
W
(k exp + W )
W
−W
⎛ (0,503 − 0,6) ⎞
⎜⎜
⎟⎟
⎝ (−0,55) ⎠
= 4950,31
k exp =
k exp
⎛ k exp
⎞
⎜
⎟ * 100 = 9,13%
−
1
⎜ k
⎟
⎝
⎠
(VII)
(VIII)
Puede notarse que los valores resultantes de los estudios experimentales realizados son mayores
que los obtenidos por aplicación de la fórmula de referencia y que las diferencias que se verifican no
son superlativas.
6. Producción de lixiviado
En climas lluviosos se produce la infiltración del agua en las celdas de rellenos sanitarios, pudiendo
llegar a saturar los residuos confinados y generar lixiviados con altas concentraciones de materiales
contaminantes.
La cantidad del agua infiltrada en las celdas de rellenos sanitarios se estima aplicando un balance
hídrico en la cubierta de las mismas considerando la precipitación, la evapotranspiración potencial, el
escurrimiento superficial y los cambios del contenido de humedad del material de la cubierta.
Este balance se realiza utilizando valores mensuales a lo largo de un año, para determinar las
estaciones o épocas de máxima infiltración anual.
La capacidad de campo de los residuos confinados en rellenos sanitarios es de difícil determinación,
por lo que para conocer la cantidad la cantidad de agua que pueden absorber son necesarios
ensayos de laboratorio.
Con frecuencia se puede observar la presencia de lixiviado casi en forma inmediata a la deposición
de los residuos, incluso en los contenedores domiciliarios, antes de alcanzarse la capacidad de
campo. Esto se debe a la presencia de líquidos libres en los residuos.
La determinación de la cantidad de éstos factores es muy compleja, debido a que son elementos no
muy bien definidos en el balance hídrico de rellenos sanitarios y aún son objetos de investigación.
7. Infiltración a través de las cubiertas
Suponiendo que la capa del material de la cubierta de las celdas se halla en estado de saturación y
que por debajo de ella no hay oposición al flujo de agua, una cantidad de agua excedente de su
capacidad de campo ingresa a la celda del vertedero. Esta consideración es teórica pero viable para
valorar las situaciones más desfavorables.
Normalmente la cantidad del agua de lluvia infiltrada se estima por medio de un balance hídrico
estándar cuya expresión matemática se presenta en la siguiente fórmula:
P=R+E+I
Siendo:
(3)
P: precipitación, en mm.
R: escurrimiento superficial, en mm.
E: evapotranspiración potencial, en mm.
I: infiltración, en mm.
8. Análisis del balance hídrico de una celda de relleno sanitario
Los elementos que componen el balance hídrico de una celda de relleno sanitario son los siguientes:
Precipitación: valor variable, los datos se obtienen de los registros del servicio de meteorología.
Evapotranspiración potencial: valor variable, puede ser calculado por medio de fórmulas empíricas,
también puede ser proveído por el servicio de meteorología.
Escurrimiento superficial: valor variable, dependiente de la precipitación, se obtiene al multiplicar el
coeficiente adimensional de escurrimiento por los valores de precipitación. El coeficiente de
escurrimiento depende del tipo de suelo y de su pendiente, se halla tabulado como se presenta en la
tabla 59.
Tabla 5: Coeficientes de escurrimiento.
Tipo de suelo
Suelo arenoso
Suelo arcilloso
Pendiente
Coef. Ke
%
0a2
2a7
0a2
2a7
Est. Seca
0,17
0,34
0,33
0,45
Est. Húmeda
0,34
0,50
0,43
0,55
Adoptado de CETESB,1992
Contenido de humedad de los residuos: valor variable, se determina por el ensayo correspondiente;
por criterio práctico se utiliza el valor medio de los resultados de los ensayos.
Contenido de humedad del material de cobertura: valor variable, por hipótesis simplificatoria, se
asume que se halla en estado de saturación.
Capacidad de campo del vertedero: valor variable, se determina por medio de la fórmula (*).
9
Valores utilizados por la Compañía de Tecnología de Saneamiento Ambiental (CETESB) de la Secretaría de Medio Ambiente
del Estado de San Pablo, Brasil.
La ecuación del balance de agua se expresa por la siguiente fórmula:
∆W ( Kg ) = P ( Kg ) + W RSU ( Kg ) − EVP( Kg ) − E s ( Kg )
Siendo:
(4)
∆W: cantidad de agua ingresada a la celda.
P: precipitación.
WRSU: contenido de humedad de los residuos.
EVP: evapotranspiración potencial.
Es: escurrimiento superficial
9. Generación de lixiviado
Como se expresó, el exceso de agua sobre la capacidad de campo, corresponde a la cantidad de
lixiviado que se genera en el vertedero en estudio.
L( Kg ) = DW ( Kg ) − C c ( Kg )
(5)
Por criterios de practicidad de los cálculos, los balances hídricos, tanto del material de cobertura
como de la celda, se aplican para áreas unitarias (1m2) y luego el valor L(Kg.) se realizan las
siguientes operaciones matemáticas.
f =
A(m 2 ) * 1Kg /(m 2 * año)
1000 Kg / m 3
L(m 3 / año) = f * L( Kg )
Siendo:
(6)
(7)
A: área del vertedero
f: factor de conversión
L: lixiviado generado
En el presente trabajo, para el cálculo de la cantidad de lixiviado, no se consideran las cantidades de
agua que se pierden en las reacciones internas que derivan en la generación de los gases de
vertedero, criterio compatible con la condición de considerar la situación más desfavorable.
También se supone que el relleno sanitario en estudio se adecua a las condiciones de diseño y
construcción establecidas en las normas y manuales de diseño y tampoco se tiene en cuenta la
cantidad de residuos que se degradan.
Los supuestos expresados permiten establecer la siguiente condición e hipótesis simplificatoria:
Únicamente el agua de precipitación que cae directamente sobre el área del vertedero del relleno
sanitario en estudio es la que afecta al mismo, siendo este el sistema cerrado definido para el estudio.
El informe de los registros meteorológicos proporciona los datos que presentan en las tablas 6 y 7.
Tabla 6
VALORES MEDIOS MENSUALES - ESTACION ASUNCION
Precipitación Evapotransp. Temperatura Hum. Relativa
Mes
(mm)*
Potencial (mm)* Media (ºC)**
(%)**
Enero
151,9
174,5
27,5
68,0
Febrero
139,1
135,5
26,9
71,0
Marzo
117,5
129,0
25,9
72,0
Abril
185,0
85,9
22,8
75,0
Mayo
112,1
58,3
19,8
76,0
Junio
78,0
40,4
17,6
76,0
Julio
41,0
38,6
17,9
70,0
Agosto
66,9
55,3
18,6
70,0
Septiembre
95,0
68,0
20,5
66,0
Octubre
125,8
104,8
23,2
67,0
Noviembre
158,7
130,2
24,9
67,0
Diciembre
161,3
161,6
26,5
68,0
Observaciones:
(*) Corresponden al período 1981-2000 (20años), período de estudio para
obtener valores medios de los factores climáticos de incidencia.
(**) Corresponden al período normal 1961-1990 (30 años), vigente a la
fecha para pronósticos a largo plazo.
Fuente: Dirección de Meteorología e Hidrología - DINAC
Tabla 7
VALORES MEDIOS ANUALES - ESTACION ASUNCION
Precipitación Evapotransp. Temperatura Hum. Relativa
(mm)*
Potencial (mm)* Media (ºC)**
(%)**
1382,4
1182,2
22,7
70
Observaciones:
(*) Corresponden al período 1981-2000.
(**) Corresponden al período normal 1961-1990.
Fuente: Dirección de Meteorología e Hidrología - DINAC
Considerando el uso de suelo arenoso como material de cobertura de las celdas y de suelo arcilloso
para la cobertura final y el alto nivel de humedad relativa media anual (70%), en base a la tabla 5 se
adoptan como coeficientes de escurrimiento los siguientes:
K e = 0,4
K e = 0,5
(8)
(9)
Para la fase de operación.
Para la fase posclausura
Realizado el balance hídrico con los valores medios anuales de los elementos del mismo, dan como
resultado de la cantidad de agua infiltrada anualmente los siguientes valores:
Ainf = 40,5mm
(10)
Para la fase de operación.
Ainf = 6,6mm
(11)
Para la fase posclausura.
10. Condiciones e hipótesis simplificatorias.
1. Se considera el vertedero construido adecuadamente, conforme las especificaciones de las
normas sanitarias y los manuales de diseño, construcción y operación de rellenos sanitarios.
2. Para la cubierta de las celdas se utiliza suelo arenoso, en los cálculos se considera en estado de
saturación, no retiene agua.
3. Para la cubierta final se utiliza suelo arcilloso.
4. Se adoptan los valores del contenido de humedad obtenidos en los ensayos y de la densidad de
compactación alcanzada en la fase experimental de este trabajo.
5. La única fuente de agua que incide en el sistema definido para los cálculos es el agua de
precipitación que cae directamente sobre el vertedero.
6. No se consideran las cantidades de agua que se pierden en las reacciones bioquímicas que
derivan en la formación de gases ni la pérdida de masa por degradación de los residuos,
consideraciones compatibles con el criterio de valorar la situación mas desfavorable.
11. Resultados.
Como ejemplo de aplicación de los cálculos, utilizando valores anuales se realizaron los respectivos
balances de masas para un relleno sanitario concebido para servir a una población de 50000
habitantes, operando 350 días/año, proyectado para un período de 5 años, llenando anualmente un
nivel de 2m de altura.
Los cálculos se realizaron aplicando la fórmula (*) utilizando en ella los valores constantes K y Kexp
respectivamente, obteniéndose los resultados que se indican:
-
En la fase de operación del vertedero:
Tabla 8 : Cantidades calculadas de lixiviado.
-
Año
L(Kg) = f(k)
L(Kg) = f(kexp)
1
2
3
4
5
0
0
23,25
52,64
74,41
0
0
15,16
44,55
66,58
En la fase posclausura: se realizaron cálculos para 5 años y en las condiciones
establecidas para el relleno sanitario, no se produce lixiviado una vez clausurado el vertedero.
Las cantidades calculadas de lixiviado varían de 1,06% a 4,6% de la precipitación media anual y de
2,6% a 11,6% del valor medio anual del escurrimiento superficial.
12. Conclusiones y recomendaciones.
Observando los resultados obtenidos se tiene que la época del año en que es posible la generación
de lixiviado conforme los datos hidrometeorológicos locales, es la comprendida entre los meses de
abril y junio.
Puede notarse que al implementar en las condiciones indicadas, para rellenos sanitarios de hasta dos
niveles, no se producirá flujo de lixiviado.
Se observa que en todos los casos, los valores de la capacidad de campo calculados en función de la
constante Kexp son mayores que los calculados con el valor constante K y presentan una
discrepancia consistente y de valor con tendencia constante en función al numero de niveles
considerados.
Tabla 9
Nº de niveles
Cc
Ccexp
Discrepancia
considerados
1
2
3
4
5
(Kg)
341,89
279,93
239,21
210,37
188,93
(Kg)
337,08
272,6
231,12
202,28
181,08
(Kg)
4,81
7,33
8,09
8,09
7,85
Tabla 10
Nº de niveles
Fcc
Fccexp
Discrepancia
considerados
1
2
3
4
5
(%)
0,504
0,413
0,353
0,311
0,279
(%)
0,497
0,402
0,341
0,299
0,267
(%)
0,007
0,011
0,012
0,012
0,012
En base a los resultados obtenidos, considerando la tabla 9, proponemos para la adaptación del valor
de la capacidad de campo obtenido por aplicación de la fórmula (*) a la incidencia de los factores
climáticos locales los siguientes factores de corrección:
1. Al considerar un solo nivel: sumarle el valor constante m = 4,81Kg.
2. Al considerar dos o más niveles: sumarle el valor constante n = 7,84Kg10.
En base a la experiencia adquirida, para comprobar la aplicabilidad de los resultados obtenidos, se
recomienda realizar el mismo trabajo experimental a escala real y con lluvia natural en nuevos
rellenos sanitarios de pequeñas poblaciones.
10
Valor medio de las discrepancias de la tabla 9.
BIBLIOGRAFÍA.
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1997
Tchobanoglous, G.; Theisen, H.; Vigil, Samuel A. “Gestión Integral de Residuos Sólidos”.Editorial Mc
Graw Hill. Madrid, España. 1994.
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Editorial Pearson. 1996.
Centro Regional de Ayuda Técnica. Manual de fosas sépticas. México.
Centro de Ayuda Técnica Sanitaria, Agencia para el Desarrollo Internacional (AID). Cartilla de
Saneamiento. México.
Jaramillo, Jorge. “Guía para el diseño, construcción y operación de rellenos sanitarios manuales”.
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Capítulo 6 - Simuladores de lluvia.
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OPS/OMS, Asunción, 2001.
Paraguay Secretaría Técnica de Planificación. “Plan Maestro de Gestión de Residuos comunales de
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Paraguay Secretaría Técnica de Planificación, OPS/OMS. “Evaluación Regional de Manejo de
Residuos Sólidos Municipales”. Informe de Paraguay. Asunción, 2004.