SEPTIEMBRE 2000 - VOL.3 Nº1

 

DISEÑO DEL RELLENO SANITARIO «LA VIZCACHA»
DEL DISTRITO DE PUENTE PIEDRA, LIMA-PERU

 
R. Erazo - Erazo l*)

Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Facultad de Química e Ingeniería Química
Departamento Académico de Análisis y Diseño de Procesos
Av. Venezuela s/n - Lima - Perú

Abstract: This work has for object the design of a system of treatment of solid wastes for recycling and final disposition in a sanitary filler.
The study of handling of solid wastes in the North Cone of Lima determines that the treatment capacity will be of 800 TM/ day. It will be located in the Km. 38,700 of the Pan-American North Puente Piedra, Lima and in 100 Has. The climatological. geophysical studies, geodinamyc and social, in this area, they determine that the environmental impact in the ecosystem is minimum. It is projected an useful life of the 45 year-old sanitary filler and a total cost of final disposition of $2.6OfTM.
Key words: Treatment, solid waste, recycling, sanitary filler.

Resumen: Este trabajo tiene por objeto el diseño de un sistema de tratamiento de residuos sólidos por reciclaje y disposición final en un relleno sanitario. El estudio de manejo de residuos sólidos en el Cono Norte de Lima determina que la capacidad de tratamiento será de 800 TM/día. Estará ubicado en el Km. 38,700 de la Panamericana Norte Puente Piedra, Lima y en 100 Has. Los estudios climatológico, geofísico, geodinámico y social, en dicha zona, determinan que el impacto ambiental en el ecosistema es mínimo. Se proyecta una vida útil del relleno sanitario de 45 años y un costo total de disposición final de $2.60/TM.
Palabras clave : Tratamiento, residuo sólido, reciclaje, relleno sanitario.

INTRODUCCION

La actividad industrial transformadora de materiales y energía en productos, bienes y servicios, se da a través de una cadena generativa de residuos de distinta naturaleza, que van desde la obtención de materias primas y fuente de energía, su transformación y procesamiento, el proceso productivo en si mismo y la comercializacíón de los productos hasta el consumidor final. Esta contaminación antropogénica, generadora de residuos sólidos urbanos e industriales, debe afrontarse con un planteamiento serio de su tratamiento, aplicando el método más apropiado (compostaje, reciclaje, incineración y disposición final).

Mediante el reciclaje se intenta cerrar el ciclo industrial, mientras que la disposición en vertedores, relleno sanitario o incineradores deja abierto este ciclo. Si a esto le agregamos un manejo inadecuado de los residuos sólidos, las consecuencias inmediatas serán un impacto negativo en el ambiente y en la salud de la población.

Por lo tanto, en el presente trabajo desarrollado bajo el patrocinio de la Municipalidad de Puente Piedra, Lima-Perú, se diseña un sistema de tratamiento de residuos sólidos por reciclaje y su disposición final en un relleno sanitario.

MANEJO DE LOS RESIDUOS SOLIDOS

El Estudio relacionado al manejo de los residuos sólidos se ha circunscrito al área del cono norte de Lima que comprende a los distritos de Ancón, Carabayllo, Comas, Independencia, Los Olivos, Puente Piedra, San Martín de Porres y Santa Rosa. En el concepto ingenieril, esto equivale a realizar un estudio de mercado [1] y que tiene como premisa ubicar el contexto urbano tanto poblacional y urbanístico, así como los aspectos institucionales y legales relacionados a este problema [2].

En la Tabla 1 se indica la proyección de la población por distrito al año 1999 y la generación de residuos sólidos como resultado de la producción percápita (PPC) promedio

Tabla 1. Generación de residuos sólidos urbanos en distritos del Cono Norte de Lima
Distrito Población 1999
(1)
PPC, Kg/hab.día
(2)
Generación,
TM/día
ANCÓN
CARABAYLLO
COMAS
INDEPENDENCIA
LOS OLIVOS
PUENTE PIEDRA
SAN MARTIN DE PORRES
SANTA ROSA
29063
146073
463460
205916
334770
173370
396640
5890
0,45
0,38
0,48
0,44
0,58
0,45
0,58
0,38
13 078,35
55 507,74
222 460,80
90 603,04
194 166,60
78 016,50
230 051,20
2 238,20
Fuente:             (1) Web INEI 1999
                       (2) Municipalidad Metropolitana de Lima (SUMSEL) 1999

Como se observa en el cuadro en el Cono Norte de Lima se estima una generación promedio de residuos sólidos de 886 TM/día. Considerando una tasa de crecimiento promedio de generación de residuos sólidos en América Latina y el Caribe equivalente al 1 % anual, como parámetro en el diseño, se fijó en 800 TM/día la capacidad de tratamiento de residuos sólidos.

El análisis integral del manejo de residuos sólidos [3], tratamiento, tecnologías, aspectos administrativos y financieros involucra tanto a los gobiernos locales, regionales o nacional así como a la población en su totalidad y que incluyen programas de educación ambiental y social - cultural.

Tabla 2. Composición promedio de los residuos
sólidos urbanos en Lima
Componentes % en peso / peso
PAPEL
CARBÓN
VIDRIO
METAL FERROSO
METAL NO FERROSO
PLÁSTICO DURO
PLÁSTICO SUAVE
MADERA
CUERO
CAUCHO
TELAS
RESTOS ALIMENTICIOS
OTROS: AGREGADOS GRUESOS,FINOS, etc.
17,50
2,00
1,75
3,60
0,50
2,50
1,70
0,80
0,30
0,45
1,70
21,50
46,15
Total 100,00

Fuente: Municipalidad Metropolitana de Lima, SUMSEL 1999.

COMPOSICION PROMEDIO DE RESIDUOS SOLIDOS URBANOS

La Municipalidad Metropolitana de Lima, reporta un análisis de composición de los residuos sólidos en el área de su influencia (tabla 2)

Como se desprende, esta información es promedio de todo el ámbito de la gran Lima en donde efectivamente hay una diversidad de calidad de residuos sólidos propio de cada distrito limeño. Consecuentemente, la densidad es también variable.

UBICACION Y LOCALIZACION

Ubicación
El área destinada para la planta de tratamiento que incluye zona de reciclaje y disposición final (relleno sanitario) está ubicado en el Km. 38,700 de la Panamericana Norte distrito de Puente Piedra, Lima-Perú y ocupará aproximadamente 100 Has.

Topografia
El área de proyecto está comprendido dentro de la Unidad de "Lomas" que flanquean las estribaciones de la cordillera y su relieve se halla subordinado a las formaciones geológicas.
Las Lomas formadas por calizas son las de mayor elevación y presentan relieves accidentados y un intemperismo blanco.

Climatología
El clima en la región es árido con una precipitación anual aproximado de 21,57 mm. La temperatura mensual promedio es de 17 a 24 C. con una media de 19 C.

Geología y Geomorfología
En la zona de estudio, los  promontorios están constituidos por rocas sedimentarias superficialmente bastante meteorizadas y fracturadas y las zonas planas por depósitos inconsolidados. En el estudio se analiza el tipo de rocas, sean estos de tipo sedimentaria o de depósitos recientes. En el caso último son de tres tipos: Depósitos aluviales, depósitos eólicos y coluviales/aluviales. Geomorfológicamente la zona en estudio forma parte del flanco andino occidental de Perú y el estudio se basa en los siguiente factores: Actividad pluvio-fluvial de¡ sistema hidrográfico del rio Chillón y sus tributarios, el emplazamiento del batolito de la costa, acción climática, la tectónica del área y la acción erosiva de los flujos de agua.

Hidrología y agua subterránea

En la zona en estudio no se han registrado datos de precipitación ni corriente de agua importante. Tampoco se ha identificado alguna fuente de agua subterránea, ni detectado la presencia de un manto freático, es decir, la zona está constituida por área árida sin ninguna

fuente superficial que pueda alimentar a los materiales aluviales que conforman la cubeta, del tipo gravillas y arenas con fragmento grueso en profundidad, los cuales se hallan limitados por rocas sedimentarias tanto en profundidad como lateralmente, rocas que buzan contratalud lo que las hace favorable contra cualquier infiltración que se produzca en profundidad.

Tabla 3. Estudio de impacto ambiental relacionados a selección del lugar

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IMPACTO AMBIENTAL

Los efectos que pueda causar en el ecosistema la implantación del relleno sanitario es mínimo, debido principalmente a los criterios restrictivos de selección de lugar a utilizar [4,5]. Estos son: la población densa más cercana se encuentra asentada a más de 1 Km. del área proyectada; no existen corrientes de aguas superficiales, ni pozos de abastecimiento de agua, ni evidencia alguna que indique la presencia de un manto freático y la inexistencia de vegetación en todo el área seleccionada.

En la tabla 3 se observa la identificación y evaluación de impactos para la fase correspondiente a la selección del lugar para la implantación de la zona de tratamiento. En la tabla 4 se muestra la identificación y evaluación de impactos ambientales durante la etapa de habilitación así como los correspondientes a la etapa de operación. La tabla 5 nos permite también observar la identificación y evaluación de impactos durante la etapa de post clausura. Así, la decisión de implementar la planta de tratamiento de residuos sólidos constituido por un área de reciclaje y otra de relleno sanitario se considera favorable debido a que su ejecución involucra un impacto positivo elevado para el ambiente y la salud de la población, concordante con los dispositivos legales vigentes.

Por lo tanto, el estudio de impacto ambiental nos permite concluir que los elementos de impacto que se manifiestan al implantar el relleno son considerados como inocuos para el entorno o medio que lo circunda.

INGENIERIA DE DISEÑO

El procedimiento de diseño de la planta de tratamiento de residuos sólidos sigue los estándares proporcionado por la literatura de ingenieria de procesos.

En la Figura 1 se puede apreciar las disfintas etapas involucradas en el manejo de los residuos sólidos, la misma que determina precisamente las operaciones a considerar.

El objetivo es el tratamiento de los residuos sólidos, para lo cual optamos por el reciciaje como alternativa de reuso de material valioso tales como. papel, cartón, plásticos diversos, metales diversos, vidrio, cerámico, etc. Es decir, aquellos materiales de oirigen inorgánicos para los cuales se puede adaptar las diversas tecnologías de recuperación y reuso, las mismas que están ampliamente disponibles en la literatura [6] y los materiales no valiosos de origen orgánicos e inorgánicos disponerlos en un relleno sanitario.

Figura 1. Operaciones en el manejo de residuos sólidos y su tratamiento
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Tabla 4. Estudio de Impacto Ambiental relacionado a las etapas de habilitación y operación
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Tabla 5. Estudio de Impacto Ambiental relacionado a la etapa de posclausura

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Los residuos que deben disponerse en el relleno son: Residencial, comercial, limpieza pública, mercados, hospitales, industriales y especiale (animales muertos y demoliciones).
No se recibirán residuos peligrosos que puedar tener características de explosividad reactividad, radioactividad, corrosividad o inflamabilidad, fundamentalmente en esta primera etapa que consiste implementar 30 Has. De
l área total disponible.

El diseño del proyecto se basa en la recepción de aproximadamente 800 TM/día de residuos sólidos urbanos que determina una vida útil de 15 años para los 30 Has.
El relleno se proyecta en tres áreas: la primera corresponde a la parte administrativa, en donde se ubicarán las oficinas de vigilancia, supervisión, pesaje, etc. La segunda está asignada a las vías de acceso tanto principales como secundarios y tercero, el área de rellenamiento de residuos dividido en un número de plataformas y trincheras.

Operaciones Básicas

Las operaciones básicas son: Depósito de los residuos sólidos de una manera planeada y controlada en el frente de trabajo designado, previamente en la planta de transferencia se realiza un reciclaje de materiales de gran tamaño y en el área de rellenamiento se complementa esta actividad por medios mecánicos reciclando todo material valioso [7]. Luego, esparcir los residuos sólidos remantes constituidos fundamentalmente por residuos orgánicos e inorgánicos no reciclados, sobre el apoyo inclinado (talud) de la celda correspondiente en capas no mayores de 60 cm. de espesor. Compactar estos residuos comprimiendo por medio de equipos mecánicos. Finalmente la operación de cubierta será a base de una tierra compactada de espesor entre 15 y 30 cm.

De acuerdo a la topografía del terreno y la disponibilidad de material de cobertura se plantea el método de trinchera y área [8], es decir elevaciones sobre el terreno natural, definiéndose plataformas de 7 m de altura, con vías de acceso a cada una de ellas. También se tomó en cuenta para la elección del método de rellenamiento, la geodinámica del área.

Construcción de celdas de trabajo diario El tiempo de relleno de las plataformas está previsto para un tiempo promedio de 7 meses. Las dimensiones de la celda diaria deben compatibilizarse con el frente de trabajo y una operación eficiente debe considerar arrastre de 35 m y en casos excepcionales hasta 50 m.

Se construirán las zanjas para recolectar el percolado, empalmándose con el sistema general del módulo, los que deben converger a una poza de almacenamiento de líquidos. Los taludes de corte y relleno para el procesamiento de los residuos será de: 1:3 ó 1:2.

Drenaje de gases y lixiviados

Los drenes verticales o chimeneas se colocarán conforme a los planos de este proyecto y serán construidos con palos de eucalipto o madera, cubierta con malla de gallinero con una dimensión de 60 x 60 cm.

Cada dren vertical será construido sobreponiendo las chimeneas, hasta alcanzar la cota proyectada de cada una de las plataformas. La colocación de chimeneas será sobre terreno natural.

El sistema para la canalización de los lixiviados consta de drenes colectores y una caja de captación, ubicado en el perímetro de las plataformas, conforme a los planos respectivos. Sus dimensiones serán de 1,0 m de ancho por 0,6 m. de profundidad en su inicio, rellenados con piedra de 8" de diámetro y recubierto con follaje o material permeable. La poza se impermeabilizará con una capa de arcilla de 0,20 m y se llenará con piedra grande y cubierto con follaje o material permeable para evitar el ingreso de residuos sólidos.

Sistema de tratamiento de gases y lixiviados

Las reacciones de fermentación aeróbica y anaeróbica que se registran por la degradación físico-química y microbiológico de los residuos orgánicos producirán gases tales como metano(CH4), anhídrido carbónico (C02), sulfuro de hidrógeno (H2S), mercaptanos (R-CH2-SH), entre otros. Estos gases serán evacuados mediante los drenes verticales o chimeneas ya descritos anteriormente. Al ser el relleno sanitario una instalación abierta, estos gases serán dispersados. Al concluir la plataforma se deberá realizar la combustión de¡ metano mediante la instalación de quemadores adecuados.

En cuanto a los lixiviados (líquidos percolados) proveniente de las reacciones de fermentación ya descritos, como de las aguas de lluvias, se construirán al pie de las plataformas de elevación drenes horizontales en piedra, para captar y canalizarlo hasta una poza de almacenamiento y evaporación ubicado en la parte baja del área, de dónde serán reciclados a las plataformas superiores en forma periódica.

Tabla 6. Costos de habilitación de relleno sanitario (tipo de cambio s/. 3.45 / US$)
Concepto Unidad Costo US$
ESTUDIOS Y DISEÑO
TERRENO
OBRAS PRELIMINARES
VIA DE ACCESO EXTERNA
VIA DE ACCESO INTERNO
AREA ADMINISTRATIVA Y DE ALMACENAMIENTO
CASETA DE BALANZA
CONSTRUCCIÓN DEL RELLENO
ADQUISICIÓN DE MAQUINARIAS
Unidad
Glb
Glb
Glb
Glb
Glb
Glb
Glb
Glb
14 043,60
_____
5 500,00
5 644,10
1 979,30
32 303,90
2 165,80
86 927,50
217 685,70
  Sub Total 366 249,90

 

Tabla 7. Costo de operación de relleno sanitario para una vida útil de 15 años (cambio s/. 3,45 / US$ )
Concepto Unidad Costo US$
TRABAJOS PRELIMINARES
VÍA DE ACCESO INTERNA
CONFORMACIÓN DE PLATAFORMAS DE RESIDUOS SÓLIDOS
SISTEMA DE TRATAMIENTO DE GASES
SISTEMA DE TRATACIÓN DE LIXIVIADOS
CERCOS PERIMETRALES
ADQUISICIÓN DE HERRAMIENTAS
Glb
Glb
Glb
Glb
Glb
Glb
Glb
374 191,10
3 976,80
4 595 954,60
5 025,80
120 844,70
26 749,20
880,90
  Sub Total 127 623,10

 

Tabla 8. Costos de clausura de relleno sanitario (cambio s/. 3,45/US$)
Concepto Unidad Costo US$
COBERTURA FINAL
INSTALACIÓN DE QUEMADORES
VEGETACIÓN
Glb
Glb
Glb
117 791,60
4 653,80
3 500,90
  Sub Total 157 448,30

Cobertura final
Esta consiste en la colocación de una capa de tierra arcillosa compactada de 80 cm de espesor, sobre la última capa de residuos dispuestos en las plataformas de elevación. Sobre esta capa se procederá a la siembra de plantas de tallo corto para un uso futuro consistente en parque recreacional.

Material de cobertura de los residuos
Mediante la ejecución de la cobertura de los residuos sólidos, se evitará la existencia de olores provenientes de la descomposición anaeróbica de los residuos. La cobertura superior se efectuará en dos etapas, la primera de un espesor de 0,30 m. y la segunda dependerá del tipo de cobertura vegetal elegida o forestación proyectada, para el caso se asume un espesor de 0,60 m.

Equipo
Al aplicar la técnica de relleno sanitario se requiere de un número de equipos propios que garantice las distintas tareas, estos son: Un cargador sobre orugas o trascavito, de características según cálculos de diseño, así como dos tractores de oruga y dos volquetes entre otros.

Sistema de pesaje
Estará constituido por una balanza de 80 TM y una longitud de 18 m instalada y operada conforme al manual del proyecto. La finalidad es para control y evaluación de los parámetros asumidos en el diseño así como para control y facturación del servicio.

 ANALISIS DE COSTOS DE INVERSION Y OPERACION

Se analiza sólo los costos de inversión y operación de un relleno, no incluye costos de programas de reciclaje, manejo de residuos industrial peligroso, terreno, etc. Para calcular la tarifa universal o el costo del servicio a brindar se efectuará en base al análisis de los costos de inversión tanto inicial como de clausura, los mismos que deberán recuperarse durante la vida útil del relleno. En la tabla 6 se puede observar un resumen de costos de habilitación estimados en US$ 366 249,90.

Los costos de operación en la vida úfil del relleno sanitario (15 años durante la primera etapa en 30 Ha se dan en la tabla 7, en ella se aprecia que el costo total asciende a: US$ 5 127 623,10. Se ha considerado también los costos de clausura de relleno sanitario, estos se dan en la tabla 8 observándose que el costo total asciende a US$ 157 448,30.

Para un interés anual bancario de 12%, vida útil del relleno (1 era etapa 15 años) y vida útil de equipo y maquinaria (5 años) el costo por tonelada dispuesta en el relleno es US$.2,60 que incluye costos administrativo, utilidad e impuesto de ley 18% IGV.


CONCLUSIONES

   - El sistema de tratamiento de residuos sólidos por reciclaje y disposición final en un relleno sanitario, por su bajo costo de inversion y operacion, se presenta como una solución parcial al problema del manejo de residuos sólidos en el gran Cono Norte de Lima - Perú. Consecuentemente se ha tomado la decisión de ejecutar el proyecto a nivel de obra, la misma que en la actualidad se encuentra en un 90% de avance.

   - Para una capacidad de tratamiento de 800 TM/día, de los cálculos de diseño, se proyecta un tiempo       de vida útil para relleno sanitario de 45 años, la misma que incluye el tiempo de cierre y un costo de       disposición final de US 2,60 por tonelada de residuo sólido.

   -La instalación de una planta de transferencia y reciclaje, anexo al área de rellenamiento, conforme a      la nueva ley de residuos sólidos, permitirá mejorar la eficiencia de tratamiento, así como la posibilidad      de un mayor beneficio para la Municipalidad de Puente Piedra.

Agradecimiento: Al Alcalde de la Municipalidad de Puente Piedra, Lima - Perú, CPC Milton Jiménez Salazar, por las facilidades y autor¡zación otorgados al autor para la ejecución y divulgación de este gran proyecto.

Ver Bibliografía

 

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