DESECHOS SÓLIDOS - PRINCIPIOS DE INGENIERÍA Y ADMINISTRACIÓN

George Tchobanoglous, Hilary Theissen y Rolf EliassenMérida, Venezuela - 1982

Capítulo 4

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4. Principios de Ingeniería

En la primera parte se discutieron las perspectivas del campo del manejo de los desechos sólidos. El propósito de la segunda parte es presentar, discutir e ilustrar los principios ingenieriles del manejo de los desechos sólidos. Los capítulos de la segunda parte se han organizado en una secuencia lógica que principia con la producción de desechos y continúa con almacenamiento in situ, recolección, transferencia y transporte, procesado y recuperación, y disposición final. El último capítulo se ha reservado al importante tema de los desechos peligrosos.

Aunque se conoce mucho sobre los aspectos ingenieriles del manejo de desechos sólidos, el campo es muy dinámica y hay mucho por aprender, especialmente en áreas en desarrollo tales como la recuperación de materiales y energía. En otras áreas también se están desarrollando constantemente nuevas tecnologías y equipos. Al dedicar un capitulo a cada uno de los elementos funcionales que componen los sistemas de manejo de desechos sólidos, es posible identificar los aspectos fundamentales de cada uno y delinear las interrelaciones involucradas, en la extensión en que se conocen.

El dominio de los principios de Ingeniería presentados en la segunda par te es fundamental para comprender y evaluar las operaciones y sistemas existentes, para evaluar los impactos de tecnologías nuevas y propuestas, y para la selección y análisis adecuado de alternativas en el desarrollo de sistemas nuevos. En la Tercera parte se considera la capacidad para medir el impacto de cursos alternos de acción, que es vital en el manejo de estos sistemas y en el proceso de toma de decisiones.

Producción de Desechos Sólidos

Los desechos sólidos, como se anotó antes, incluyen todos los materiales sólidos y semisólidos que el poseedor considera no tienen suficiente valor para retenerlos. Colectivamente, forman la preocupación fundamental en todas las actividades del manejo de desechos sólidos ya sea que el nivel de planeamiento sea local subregional , o del estado y federal. Por esta razón, es importante conocer tanto como sea posible sobre estos materiales.

El propósito de este capitulo es triple: identificar las fuentes y tipos de desechos sólidos, examinar su composición física y química y discutir las tasas de generación de desechos sólidos y la influencia de los factores involucrados. La información presentada en este capítulo también tendrá aplicación en el resto del texto.

 

4.1. Fuentes y Tipos de Desechos Sólidos

El conocimiento de las fuentes y tipos de desechos sólidos, junto con da tos sobre la composición y las tasas de generación, es básico para el diseño y operación de los elementos funcionales asociados con su manejo.

Fuentes de Desechos Sólidos

Las fuentes de desechos sólidos están, en general, relacionados con el uso de la tierra y la zonificación. Aunque se puede clasificar las fuentes hasta un número indeterminado, se han encontrado útiles las siguientes categorías: l) residencial, 2) comercial, 3) municipal, 4) industrial, 5) áreas libres, 6) plantas de tratamiento y 7) agrícola. En la Tabla 4.1, se presentan las instalaciones de generación de desechos, actividades o localizaciones típicas asociadas con cada una de estas fuentes. También se identifican los tipos de desechos generados, que se discuten a continuación.

Tabla 4.1. Instalaciones de Producción, Actividades o Localizaciones Típicas Asociadas con Varias Clasificaciones de Fuentes

F U E N T E S INSTALACIONES, ACTIVIDADES O LOCALIZACIONES DONDE SE GENERAN LOS DESECHOS

TIPOS DE DESECHOS SOLIDOS

Residencial Residencias unifamiliares y multifamiliares, edificios de apartamentos, de poca, mediana y gran altura.

Desechos de alimentos desperdicios, cenizas desechos especiales.

Comercial Tiendas, restaurantes, mercados, edificios de oficinas, hoteles, moteles, almacenes de impresos, reparación de automóviles, instalaciones médicas e instituciones, etc.

Desechos de alimentos, desperdicios, cenizas, desechos de demolición y construcción, desechos especiales, desechos ocasionalmente peligrosos.

Municipal* Como los anteriores* Como los anteriores

Industrial Construcción, fabricación, manufacturas ligeras y pesadas, refinerías, plantas químicas, madera, minería, generación de electricidad, demolición, etc.

Desechos de alimentos, desperdicios, cenizas, desechos de demolición y construcción, desechos especiales, desechos peligrosos.

Areas libres Calles, avenidas, parques, terrenos Desechos especiales,

vacantes, terrenos de juego, playas, autopistas, áreas recreacionales, etc.

desperdicios.

Sitio de Plantas de tratamiento.

Agua, aguas residuales y procesos industriales de tratamiento, etc.

Desechos de plantas de tratamiento, compuestos principalmente de lodos residuales.

Agrícolas Cultivos, huertos, viñedos, ordeñaderos, corrales de ganado y animales, granjas, etc.

Desechos de alimentos compuestos, desechos de la agricultura, desperdicios, desechos peligrosos.

* Normalmente se supone que el término municipal incluye tanto, a los desechos sólidos residenciales- como comerciales producidos en la comunidad.

Tipos de Desechos Sólidos

El término desechos sólidos es inclusivo y comprende todas las fuentes, tipos de clasificaciones, composición y propiedades. Los desechos que son descargados pueden tener valor importante en otro marco de referencia, pero ellos tienen poco o ningún valor para el poseedor, quien desea deshacerse de ellos. Para evitar confusión, el término basura, utilizado a menudo en lugar del término desechos sólidos, no es utilizado en este texto.

Como una base para las discusiones subsiguientes, será útil definir los varios tipos de desechos sólidos que son producidos. Ver Tabla 4.1. Es importante estar enterado de las definiciones de los términos de los desechos sólidos y de que las clasificaciones varían mucho en la literatura. Por consiguiente, la utilización de datos publicados requiere de considerable cuidado, criterio y sentido común. Las siguientes definiciones se proponen para que sirvan como guía y no para ser arbitrarias o precisas en un sentido científico.

Desechos de alimentos. Desechos de alimentos son los residuos de animales frutas o vegetales que resultan del manejo, preparación, enfriamiento e ingestión de alimentos (también llamados basura). La característica más importante de estos desechos es que son altamente putrescibles y se descomponen rápidamente, en especial en clima cálido. A menudo, la descomposición conducirá al desarrollo de olores ofensivos. En muchos lugares, la naturaleza putrescible de estos desechos influenciará apreciablemente el diseño y la operación del sistema de recolección de desecho. Además de las cantidades de desechos de alimentos producidos en residencias se producen cantidades considerables en cafeterías, restaurantes y en instalaciones institucionales grandes como hospitales, prisiones e instalaciones asociadas con el mercadeo de alimentos, incluyendo tiendas y mercados al por mayor y menor.

Basura o escombros. La basura o escombros consisten en desechos sólidos combustibles y no combustibles de casas, instalaciones, actividades comerciales, etc., excluyendo desechos de alimentos u otros materiales altamente putrescibles. Típicamente, los desperdicios combustibles consisten de materiales como papel, cartón, plásticos, textiles, caucho, cuero, madera, muebles y corte de jardines. Los desperdicios no

combustibles consisten en artículos como vidrio loza, envases de hojalata, aluminio, metales ferrosos y no ferrosos y tierra.

Cenizas y residuos. Materiales que resultan de quemar madera, carbón, coque y otros desechos combustibles en casas, tiendas, instituciones e instalaciones industriales y municipales para calefacción, cocción y disposición de desechos combustibles, se clasifican como cenizas y residuos. Los residuos de plantas de generación de energía, normalmente, no se incluyen en esta categoría. Las cenizas y residuos normalmente, se componen de materiales finos, polvorientos, escorias, clinquer y pequeñas cantidades de materiales quemados total o parcialmente (1). En los residuos de incineradores municipales también se encuentran vidrio, loza y varios materiales.

Desechos de Demolición y Construcción. Los desechos de edificios demolidos y otras estructuras se clasifican como desechos de demolición. Los desechos de la construcción, remodelación y reparación de residencias individuales, edificios comerciales y otras estructuras se clasifican como desechos de la construcción; estos desechos con frecuencia son clasificados como basura.

Las cantidades producidas son difíciles de estimar y de composición variable, pero pueden incluir tierra, piedras, concreto, ladrillos, mortero, madera, tejas y plomería, partes de calefacción y eléctricos.

Desechos Especiales. Desechos como los del barrido de calles, desperdicios a lo largo de carreteras, desechos de recipientes municipales de desperdicios escombros de cuencas, animales muertos y vehículos abandonados, se clasifican como desechos especiales. Debido a que es imposible predecir donde se encontrarán animales muertos o automóviles abandonados, se identifica a estos desechos como originados en lugares no específicos y dispersos. Esto contrasta con las fuentes residenciales, que también son dispersas pero específicas en cuanto a que la producción es un acontecimiento periódico.

Desechos de Plantas de Tratamiento. Los desechos sólidos y semisólidos de instalaciones de tratamiento de aguas, aguas residuales y desechos industriales se incluyen en esta clasificación; las características especificas de estos materiales varía dependiendo de la naturaleza del proceso de tratamiento. Actualmente; su recolección no está a cargo de la mayoría de las agencias municipales responsables del manejo de los desechos sólidos. En el futuro, sin embargo, se anticipa que su disposición llegará a ser un factor importante en cualquier plan de manejo de desechos sólidos, Capítulo 12.

Desechos Agrícolas. Los desechos y residuos que resultan de diversas actividades agrícolas, como los de la siembra y cosecha de surcos, campos y árboles y cultivos de vid, la producción de leche, la producción de animales para sacrificio y la operación de corrales se llaman colectivamente Desechos Agrícolas. Actualmente, la disposición de estos desechos no es responsabilidad de la mayoría de las agencias municipales y regionales de manejo de desechos sólidos. Sin embargo, en muchas áreas la disposición de estiércol animal se ha convertido en un problema crítico, especialmente de corrales y ordeñaderos.

Desechos Peligrosos. Los desechos químicos, biológicos, inflamables, explosivos o radioactivos que plantean un peligro sustancial para la vida humana, de las plantas o

animal; inmediatamente en el tiempo, se clasifican como peligrosos. Corrientemente, estos desechos se presentan en forma de líquidos, pero con frecuencia se encuentran en forma de gases, sólidos o lodos; en todos los casos, estos desechos deben ser manejados y dispuestos con gran cuidado y precaución.

Debido a la naturaleza especializada de estos desechos, en el capítulo II se considera su manejo, el cual trata específicamente de desechos peligrosos.

 

4.2. Composición de los Desechos Sólidos Municipales

La información sobre la composición de los desechos sólidos es importante en la evaluación de alternativas sobre necesidades de equipo, sistemas, programas y planes de manejo. Por ejemplo, si los desechos sólidos son producidos en una instalación comercial sólo consisten de productos de papel, puede ser apropia do el uso de equipo especial de procesado como desmenuzadores y fardos. También se puede considerar la recolección separada si la ciudad o agencia de recolección está involucrada en un programa de recirculación de productos de papel. La evaluación de la factibilidad de la incineración depende de la composición química de los desechos sólidos.

La composición física y química de los desechos sólidos municipales se discuten en esta sección, también se describen los cambios futuros en composición. La discusión se limita a un análisis de los desechos municipales, debido a que la consideración de la composición de todos los tipos de desechos agregaría información útil y está más allá del alcance de este texto, el cual trata principalmente del manejo de desechos sólidos municipales. Sin embargo, es importan te anotar que las bases del análisis presentado son aplicables a todos los tipos de desechos sólidos. En la Referencia 2 se presentan detalles adicionales sobre varios métodos de ensayos físicos, químicos y biológicos para desechos sólidos.

Composición Física

La información y datos sobre la composición física de desechos sólidos son importantes en la selección y operación del equipo e instalaciones, ver capítulo 5 y 8, en la evaluación de la factibilidad de la recuperación de recursos y energía, ver capítulo 9, y en el análisis y diseño de las instalaciones de disposición, ver capítulo 10. Los componentes individuales que constituyen los desechos sólidos municipales, y el contenido de humedad y la densidad de los desechos sólidos se describen en la siguiente discusión.

Componentes individuales. Los componentes que típicamente constituyen la mayoría de los desechos sólidos municipales y su distribución relativa se reportan en la Tabla 4.2. Aunque se podría seleccionar cualquier número de componentes, se han seleccionado los que aparecen en la Tabla 4.2, debido a que son identificables fácilmente y consistentes con las categorías componentes reportadas en la literatura y debido a que se ha comprobado que son adecuadas para la caracterización de los desechos sólidos, para la mayoría de las aplicaciones. Los datos de la Tabla 4.2, provienen de la literatura y experiencia de los autores.

Tabla 4.2. Composición Física Típica de los Desechos Sólidos Municipales

  Porcentaje en Peso

Rango Típico Materiales de Empaque*

DavisCalifornia

Desechos de alimentos 6 – 26 15 - 9,5

Papel 25 – 45 40 55,8 43,1

Cartón 3 – 15 4   6,5

Plásticos 2 – 8 3 3,6 1,8

Textiles 0 – 4 2 0,4 0,2

Caucho 0 – 2 0,5 - 0,8

Cuero 0 – 2 0,5 - 0,7

Residuos de jardín 0 – 20 12 - 14,3

Madera 1 – 4 2 7,8 3,5

Vidrio 4 – 16 8 18,1 7,5

Envases de hojalata 2 – 8 6 14,3 5,2

Metales no ferrosos 0 – 1 1 - 1,5

Metales ferrosos 1 – 4 2 - 4,3

Tierra, ceniza, ladrillo, etc. 0 - 10 4 - 1,1

* De Ref. 4 + Basado en medidas hechas durante un período de 5 años (1971 a 1975)

Los porcentajes de los componentes de los desechos sólidos municipales varían con la localización, la estación, la condición económica y muchos otros factores. Por esta razón, de ser posible, se debe realizar un estudio especial, si la distribución de los componentes es un factor crítico en un proceso particular de decisiones de manejo. Aún entonces puede ser imposible obtener una evaluación exacta a menos que sean analizados un número prohibitivamente grande de muestras.

Una falta común en muchos estudios de ingeniería es gastar demasiado dinero en reunir datos que jamás serán utilizados; esto es especialmente cierto con respecto a la distribución de datos sobre los componentes de los desechos sólidos. Por ejemplo, si no se va a recuperar vidrio, no es especialmente importante saber si la cantidad es 7% opuesto a 8%, ver Tabla 4.2., a menos que haya alguna razón específica por la cual se deba conocer una distribución más detallada de los componentes. Los datos presentados en la Tabla 4.2., se pueden utilizar en la mayoría de los estudios de manejo.

Determinación de los Componentes en el Campo. Debido a la naturaleza heterogénea de los desechos sólidos, la determinación de los componentes no es una tarea fácil. Los procedimientos estrictamente estadísticos son difíciles, sino imposibles, de

implementar; por esta razón ha sido desarrollado un procedimiento de campo más generalizado, para determinar la composición basándose en el sentido común y técnicas de muestreo al azar.

El procedimiento comprende la descarga de una cantidad de desechos en un área controlada del sitio de disposición que está aislada de los vientos y separada de otras operaciones. Una muestra representativa residencial podría ser una camionada que resulta de una recolección típica diaria en un área residencial, también serían representativas una muestra mezclada del foso de almacenamiento de un incinerador o del foso de descarga de un desmenuzador. El sentido común es importante en la selección de la carga a ser muestreada. Por ejemplo, no sería típica una carga que contenga la acumulación semanal de desechos de patios (hojas) durante el otoño.

Para asegurar que los resultados obtenidos sean buenos estadísticamente, se deben obtener suficiente número de muestras. Se ha encontrado que algunas medidas, efectuadas con muestras de unos 100 kilos, varían significativamente de otras medidas realizadas con muestras hasta de 175 kilos, tomados de la misma carga de desecho (6). Los autores han obtenido resultados parecidos en estudios de campo realizados en Hawai y en Davis, California.

Para obtener una muestra para análisis, se cuartea primero la carga, entonces se selecciona una parte para cuarteo adicional hasta que el tamaño de la muestra es de alrededor de 100 kilos. Es importante mantener la integridad de cada cuarto seleccionando, independientemente del olor o la descomposición física y para estar seguros de que se miden todos los componentes. Solamente, de esta manera se puede mantener algún grado de selección imparcial al azar. En la Asociación Americana de Trabajos Públicos* se ha publicado información adicional.

Contenido de Humedad. El contenido de humedad de un desecho sólido, generalmente, se expresa como el peso de humedad por unidad de peso de material húmedo o seco. En el método de medida en peso húmedo, la humedad de una muestra se expresa como un porcentaje del peso húmedo del material; en el método en seco, se expresa como un porcentaje del peso seco del material. En forma de ecuación, el contenido de humedad en peso húmedo se expresa corno sigue:

Contenido de humedad (%) = a-b 100 (4.1)                                               a

donde:

a = peso inicial de la muestra, como se entrega b = peso de la muestra después de secar

En la Tabla 4-3, se dan datos típicos del contenido de humedad para los componentes de los desechos sólidos de la Tabla 4.2, para la mayoría de los desechos sólidos municipales, el contenido de humedad variará del 15 al 40%, dependiendo de la composición de los desechos, la estación del año y las condiciones de humedad y meteorológicas, particularmente la lluvia. En el Ejemplo 4.1, se ilustra el uso de datos de la Tabla 4-3, para estimar el contenido total de humedad de los desechos sólidos.

Tabla 4.3. Datos Típicos del Contenido de Humedad de los Componentes de los Desechos Sólidos Municipales

Componente Por ciento de Humedad

Rango Típico

Desechos de alimentos 50 – 80 70

Papel 4 – 10 6

Cartón 4 – 8 5

Plásticos 1 – 4 2

Textiles 6 – 15 10

Caucho 1 – 4 2

Cuero 8 – 12 10

Desechos de jardín 30 – 80 60

Madera 15 – 40 20

Vidrio 1 – 4 2

Envases de hojalata 2 – 4 3

Metales no ferrosos 2 – 4 2

Metales ferrosos 2 – 6 3

Tierra, ceniza, ladrillo, etc. 6 – 12 8

Desechos sólidos municipales 15 – 40 20

Ejemplo 4.1. Estimativo del contenido de humedad de los desechos sólidos municipales.

Estimar el contenido de humedad de una muestra de desechos sólidos con la composición típica dada en la Tabla 4.2.

Solución:

1. Construya una tabla de cálculos, ver Tabla 4.4.

Tabla 4.4. Determinación del Contenido de Humedad, para la Muestra de Desechos Sólidos en el Ejemplo 4.1.

Componente Por ciento en peso

Contenido de humedad %

Peso Seco*

Desechos de alimentos 15 70 4,5

Papel 40 6 37,6

Cartón 4 5 3,8

Plásticos 3 2 2,9

Textiles 2 10 1,8

Caucho 0,5 2 0,5

Cuero 0,5 10 0,4

Desechos de jardín 12 60 4,8

Madera 2 20 1,6

Vidrio 8 2 7,8

Envases de hojalata 6 3 5,8

Metales no ferrosos 1 2 1,0

Metales ferrosos 2 3 1,9

Tierra, ceniza, ladrillo, etc. 4 8 3,7

Total 100 78,1

Contenido de humedad = (100 – 78,1) = 100 = 21,9                                               100

2. Determine el peso seco de los componentes del desecho sólido utilizando la relación siguiente:

Peso seco = (100 - contenido de humedad, %)                     (peso como se entrega)

3. Determine el contenido de humedad de la muestra de desechos sólidos utilizando la ecuación 4.1.

Contenido de humedad (%) = 100 - 78,1 100 = 21,9                                                    100

Densidad. Con frecuencia se necesitan datos de densidad para evaluar la masa total y el volumen de agua que se deben manejar. Desafortunadamente, hay poca o ninguna uniformidad en la manera como se han reportado las densidades de desechos sólidos en la literatura. A menudo no se ha hecho distinción alguna entre densidades de desechos compactados y sin compactar. En la Tabla 4-5, se reportan densidades típicas para varios desechos como se encuentran en los recipientes por orígenes. En la Tabla 4.6, se dan los datos correspondientes para los componentes de los desechos sólidos de la Tabla 4.2.

Tabla 4.5. Densidades Típicas de Desechos Sólidos Municipales por Fuentes*

Fuente Densidad (lb/yd3)

Rango Típico

Residencia (sin compactar)

Basura + 150 – 300 220

Desechos de jardín 100 – 250 175

Cenizas 1.100 – 1.400 1.250

Residencial (compactado)

En Camión compactador 300 – 750 500

En el relleno (normalmente compactado) 600 – 850 750

En relleno (bien compactado) 1.000 – 1.250 1.000

Residencial (después de procesado)

Embalado 1.000 – 1.800 1.200++

Desmenuzado (sin compactar) 200 – 450 360

Desmenuzado (compactado) 1.000 – 1.800 1.300++

Comercial – Industrial (sin compactar)

Desechos de alimentos (húmedo) 800 – 1.600 900

Basura, combustible 80 – 300 200

Basura, no combustible 300 – 600 500

Tabla 4.6. Densidades Típicas de los Componentes de Desechos Sólidos Municipales como de Descartan*

Componente DENSIDAD (lb/yd3)

Rango Típico+

Desechos de alimentos 8 – 30 18,0

Papel 2 – 8 5,1

Cartón 2 – 5 3,1

Plásticos 2 – 8 4

Textiles 2 – 6 4

Caucho 6 – 12 8

Cuero 6 – 16 10

Desechos de jardín 4 – 14 6,5

Madera 8 – 20 15,0

Vidrio 10 – 30 12,1

Envases de hojalata 3 – 10 5,5

Metales no ferrosos 4 – 15 10,0

Metales ferrosos 8 – 70 20

Tierra, ceniza, ladrillo, etc. 20 – 60 30

Debido a que las densidades de los desechos sólidos varían ampliamente con la localización geográfica, estación del año y tiempo de almacenamiento, se debe tener mucho cuidado en la selección de valores típicos. Se ha encontrado que los desechos sólidos municipales como se entregan en los vehículos de compactación varían de 300 a 700 lb/yd3 (178 a 416 Kg/m3), un valor típico es de alrededor de 500 lb/yd3 (297 Kg/m3).

Composición Química

La información sobre la composición química de los desechos sólidos es importante en la evaluación de opciones alternas de procesado y recuperación. Por ejemplo considere el proceso de incineración. Típicamente, se puede pensar de los desechos como una combinación de materiales combustibles semihúmedos y no combustibles, si se va a utilizar desechos sólidos como combustible, las cuatro cualidades más importantes a conocer son:

1. Análisis inmediato

a. Humedad (pérdida a 105°C durante 1 hora) b. Material volátil (pérdida adicional por ignición a 950°C) c. Cenizas (residuos después de quemar) d. Carbón fijo (restante)

2. Punto de fusión de la ceniza

3. Análisis final, por ciento de C (carbón), H (hidrógeno), O (oxígeno) N(nitrógeno), S(azufre) y ceniza.

4. Valor calórico

Un análisis inmediato de los componentes combustibles de desechos sólidos municipales como son descartados se presenta en la Tabla 4.7.

Tabla 4.7. Análisis Inmediato Típico para Desechos Sólidos Municipales

Componente Valor por Ciento

Rango Típico

Humedad 15 – 40 20

Materia volátil 40 – 60 53

Carbón – fijo 5 – 12 7

Vidrio, metal, ceniza 15 - 30 20

En la Tabla 4.8, se presentan datos representativos del análisis final de componentes típicos de desechos municipales de la Tabla 4.2. Si los valores Btu no son disponibles,

se puede determinar el valor aproximado de Btu usando la ecuación 4.2, conocida como la fórmula modificada de Dulong (4) y los datos de la Tabla 4.8.

Tabla 4.8. Datos Típicos sobre el Análisis Final de Componentes Combustibles en Desechos Sólidos Municipales

Componente Por Ciento en Peso (base seca)

Carbón Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno Azufre Ceniza

Desechos de alimentos 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0

Papel 43,5 6,0 44,0 0,3 0,2 6,0

Cartón 44,0 5,9 44,6 0,3 0,2 5,0

Plásticos 60,0 7,2 22,8 - - 10,0

Textiles 55,0 6,6 31,2 4,6 0,15 2,5

Caucho 78,0 10,0 - 2,0 - 10,0

Cuero 60,0 8,0 11,6 10,0 0,4 10,0

Desechos de jardín 47,8 6,0 38,0 3,4 0,3 4,5

Madera 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5

Tierra, ceniza, ladrillo, etc. 26,3 3,0 2,0 0,5 0,2 68,0

 

Btu.lib = 145.4 C + 620 (H – 1/8 O) + 41S (4.2)

Donde:

C = Carbón, por ciento H = Hidrógeno, por ciento O = Oxígeno, por ciento S = Azufre, por ciento

En la Tabla 4.9, se reportan datos típicos sobre el residuo inerte y los valores calóricos para desechos municipales, como se muestra, los valores calóricos se han seleccionado en base a la forma en que se descartan. Los valores en Btu en la Tabla 4.9, se pueden convertir a base seca usando la ecuación 4.3.

Btu/lb (base seca) = Btu (como se descartan)           (100)                       (4.3)                                                                      100-% Humedad

La ecuación correspondiente para Btu por libra sobre una base de cenizas es:

Btu/lb (seco libre de cenizas) = Btu/lb (como se descartan) |A| (4.4)

A =                                         100                                                 100 - % ceniza - % humedad

Tabla 4.9. Datos Típicos sore Residuos Inerte y Contenido de Energía de Desechos Sólidos Municipales

Componente Residuo Inerte* Energía Btu/lb*

Rango Típico Rango Típico

Desechos de alimentos 2 – 8 5 1500 – 3000 2000

Papel 4 – 8 6 5000 – 8000 7200

Cartón 3 – 6 5 6000 – 7500 7000

Plásticos 6 – 20 10 12000 – 16000 7000

Textiles 2 – 4 2,5 6500 – 8000 7500

Caucho 8 – 20 10 9000 – 12000 10000

Cuero 8 – 20 10 6500 – 8500 7500

Desechos de jardín 2 – 6 4,5 1000 – 8000 2800

Madera 0,6 – 2 1,5 7500 – 8500 8000

Vidrio 96 - 99+ 98 50 – 100 60

Envases de hojalata 96 – 99+ 98 100 – 500 300

Metales no ferrosos 90 – 99+ 96

Metales ferrosos 94 – 99+ 98 100 – 500 300

Tierra, ceniza, ladrillo, etc. 60 – 80 70 1000 – 5000 3000

Desechos sólidos municipales 4000 – 5500 4500

En el ejemplo 4.2. se ilustra el uso de los datos de la Tabla 4.9. en el cálculo del contenido de energía de un desecho sólido municipal.

Ejemplo 4.2. Estimación del contenido de energía de desechos sólidos municipales típicos.

Determine el valor energético de desechos sólidos municipales típicos con la composición media mostrada en la Tabla 4.2.

Solución

1. Suponga que el valor calórico será calculado en base a como es descartada.

2. Determine la energía utilizando una tabla de cálculos, Ver Tabla 4.10 3. Como se muestra en la Tabla 4.10, el contenido de energía de los

desechos en la forma en que son descartados sería 4.762 Btu/lb (11.053 Kj/ Kg). Este valor típico es dado en la Tabla 4.9.

Tabla 4.10. Cálculo del Contenido de Energía para los Desechos Sólidos Municipales en el Ejemplo 4.2.

Componente Desechos Sólidos*

Energía Btu/lb

Energía Total Btu

Desechos de alimentos 15 2.000 30.000

Papel 40 7.200 288.000

Cartón 4 7.000 28.000

Plásticos 3 14.000 42.000

Textiles 2 7.500 15.000

Caucho 0,5 10.000 5.000

Cuero 0,5 7.500 3.750

Desechos de jardín 12 2.800 33.600

Madera 2 8.000 16.000

Vidrio 8 60 480

Envases de hojalata 6 300 1.800

Metales no ferrosos 1 - -

Metales ferrosos 2 300 600

Tierra, ceniza, ladrillo, etc. 4 3.000 12.000

100 476.230

Cambios Futuros en Composición

En términos de planeación del manejo de los desechos sólidos, es muy importante conocer las tendencias futuras en la composición de los desechos sólidos, por ejemplo, si se instituyera un programa de recirculación de papel sobre la base de la distribución normal de datos y si la producción de papel se fuera a eliminar en el futuro, tal programa no llegaría a ser más que un costoso "elefante blanco". Aunque este es un caso extremo, sin embargo ilustra el punto de que las tendencias futuras deben ser evaluadas cuidadosamente en la planeación, a largo plazo. Otro aspecto importante es si las cantidades están realmente cambiando o únicamente mejorado el sistema de reportarlas.

Desechos de Alimentos. La cantidad de desechos residenciales de alimentos re colectados ha cambiado significativamente con los años como resultado de avances técnicos y cambios en actitud pública. Dos avances tecnológicos que han tenido un efecto importante son el uso del molino de residuos en casas y el desarrollo de la industria de procesado y empaque de alimentos.

Recientemente, debido a que el público se encuentra mejor informado y preocupado ambientalmente y debido a que los efectos de la inflación se han vuelto más generales,

se ha desarrollado una tendencia hacia el uso, en mayor escala, de vegetales crudos en lugar de procesados aunque pareciera que tal tendencia aumentará la cantidad de desechos de alimentos recolectados, esto no es necesariamente el caso. Los usos alternos para los desechos de alimentos, como la fermentación controlada, han servido para compensar cualquier aumento en las cantidades producidas.

Contenido de energía 476.230 Btu =  4.762 Btu   (11.053 Kj)                                    100 lb                  lb                  Kg

Papel. El porcentaje de papel encontrado en desechos sólidos ha aumentado enormemente en años recientes. Si consideramos que el porcentaje de aumento en la cantidad de papel producido en los Estados Unidos alcanza a más de dos veces el aumento de población para los años 1950 a 1962 (1). La razón para el aumento en el desecho de papel es clara. Sin legislación que se interponga, se espera que esta tendencia continuará durante algún tiempo en el futuro.

Plásticos. El porcentaje de plásticos en los desechos sólidos también ha aumentado apreciablemente durante los últimos 20 años. Las condiciones futuras (económicas y políticas) que rodean a la industria productora de petróleo afectará la producción de plásticos. El alcance de cualquiera de los impactos actualmente es desconocido.

 

4.3. Tasas de Producción

El tema de la tasa de producción de desechos sólidos ha ocasionado considerable confusión debido a los diferentes métodos de medida y a las distintas clasificaciones de desechos adaptados para los datos reportados. La razón para medir las tasas de producción es la de obtener datos que se puedan usar para determinar la cantidad total de desechos a ser manejados. Además, en cualquier estudio de manejo de desechos sólidos, se debe tener cuidado extremo en la asignación de fondos y en decidir que es lo que realmente se va a conocer.

Debido a la importancia de ser capaz de evaluar la cantidad de desecho sólido producido, en esta sección se dedican discusiones separadas a:

1. Medida de las cantidades 2. Análisis estadístico de las tasas de producción 3. Expresiones para tasas unitarias de producción 4. Métodos usados para determinar las tasas de producción 5. Tasas típicas de producción 6. Factores que afectan las tasas de producción.

Medida de las Cantidades

El peso y el volumen se utilizan para medir cantidades de desechos sólidos, desafortunadamente, el uso del volumen como una medida de la cantidad puede ser extremadamente engañosa. Por ejemplo, una yarda cúbica de desechos sueltos representa una cantidad diferente de una yarda cúbica de desechos que han sido compactados en un camión compactador y cada uno de estos es diferente de una yarda

cúbica de desechos que han sido compactados nuevamente en un relleno. Por consiguiente, si se van a usar medidas de volumen, los volúmenes medidos deben estar relacionados con grado de compactación de los desechos.

Para evita r confusión, las cantidades de desecho sólido se debieran expresa r en términos de peso. El peso es la única base exacta para registros debido a que se pueden medir directamente los tonelajes, independientemente del grado de compactación .El uso de los registros en peso, es también importante en el transporte de los desechos sólidos, ya que la cantidad que puede ser acarreada generalmente está restringida por límites de peso, en las carreteras, en lugar del volumen.

Análisis Estadístico de las Tasas de Producción

En el desarrollo de sistemas de manejo de desechos sólidos, a menudo es necesario determinar las características estadísticas de la producción de desecho. Por ejemplo, para muchas actividades industriales grandes no seria práctico proveer un recipiente con capacidad para recibir la mayor cantidad concebible de desechos sólidos a ser producidos en un día dado. La capacidad del recipiente a ser provisto se debe basar en un análisis estadístico de las tasas de producción y las características del sistema de recolección. Las medidas estadísticas que se deben considerar incluyen la media, el modo, mediana, desviación estándar y el coeficiente de variación. La definición de estas medidas y su aplicación se describen en el Apéndice C.

Expresiones para Tasas Unitarias de Producción

Además de conocer las fuentes y la composición de los desechos sólidos que deben ser manejados, es igualmente importante ser capaz de desarrollar unidades de expresión significativas para las cantidades producidas. Debido a que se deben usar diferentes unidades de expresión, para diferentes fuentes de producción, cada fuente se discute por separado. Se anota, sin embargo, que los datos de unidad de producción disponibles para actividades comerciales e industriales son actualmente escasos. Por consiguiente, se ha encontrado conveniente, en muchos casos, usar para estas actividades las mismas unidades utilizadas para desechos residenciales, en reemplazo de unidades más racionales en la siguiente discusión. La mayoría de los registros de desechos más completos son aquellos hechos en rellenos locales, estaciones de transferencia o estaciones de procesado y generalmente es imposible separar las fuentes de las que se derivaron los desechos.

Residencial. Debido a la naturaleza relativamente estable de los desechos residenciales en un lugar dado, la unidad de expresión más común usada para sus tasas de producción es libras (kilos) por habitante por día. Sin embargo, en el caso en que la composición del desecho varíe apreciablemente de los desechos municipales típicos Tabla 4.2 el uso de libras (kilos) por habitante por día puede ser engañoso, especialmente cuando se están comparando cantidades.

Comercial. En el pasado, las tasas de producción de desecho comercial también se han expresado en libras (kilos) por habitante por día. Aunque esta práctica se ha continuado como conveniente, agrega poca información útil acerca de la naturaleza de la producción de desecho sólido en fuentes comerciales. Un enfoque más significativo será relacionar las cantidades producidas al número de clientes, el valor de las ventas en

dólares o alguna unidad parecida. El uso de tales factores permitiría hacer comparaciones en todo el país.

Industrial. Idealmente, los desechos producidos en actividades industriales se debieran expresar en base a alguna medida reproducible de producción, tal como libras (kilos) por automóvil, para una planta de ensamblaje de automóviles o libras (kilos) por caja, para una planta de enlatados. Cuando tales datos sean desarrollados será posible hace r comparaciones significativas entre actividades industriales similares en todo el país.

Agrícola. Donde se han recogido datos adecuados, los desechos sólidos de actividades agrícolas ahora se expresan más a menudo en términos de alguna medida reproducible de producción, tal como libras (kilos) de estiércol por vaca de 1.400 libras por día y libras (kilos) de desecho por toneladas de producto crudo. En este momento, la cuantificación de los desechos sólidos producidos en actividades agrícolas asociadas con el campo y cultivos en surco, es difícil debido a la poca información útil que se ha reunido en el pasado.

Métodos usados para determinar las Tasas de Producción

Los métodos comúnmente utilizados para evaluar la producción de desechos sólidos por habitante son: 1) un análisis de conteo de cargas, 2) análisis de peso- volumen y 3) análisis de balance de materiales. Revisando la información presentada en esta discusión, será útil recordar que la mayoría de las medidas de tasas de producción no representan lo que ellas reportan o se supone que representan. En el caso de predecir las tasas de producción residencial las tasas medidas rara vez reflejan la tasa verdadera debido a que hay muchos factores que confunden, tales como almacenamiento en el origen y el uso de lugares alternos de disposición que hacen difícil la evaluación de la tasa verdadera. La mayoría de las tasas de generación de desechos sólidos reportados en la literatura son realmente tasas de recolección y no tasas de producción.

Análisis de Conteo de Cargas. En este método, el número de cargas individuales y las características de los vehículos se anotan durante un periodo de tiempo especificado. Si hay básculas disponibles, también se registran datos del peso. Las tasas unitarias de producción se determinan usando los datos de campo, y donde sea necesario, datos publicados. Este método se ilustra en el ejemplo 4.3.

Ejemplo 4.3. Estimación de las tasas unitarias de producción de desechos sólidos para un área residencial

De los datos siguientes estime la tasa unitaria de producción de desechos para un área residencial consistente de aproximadamente 1.000 casas. El lugar de observación es una estación de transferencia y el período de observación es una semana.

1. Número de cargas de camión compactador = 10 2. Tamaño promedio de camión compactador = 20 yd3 3. Número de cargas de plataforma = 10 4. Volumen promedio de plataforma = 1.5 yd3 5. Número de cargas de residentes individuales, carros privados y camiones=20 6. Volumen estimado por vehículo doméstico = 8 pie3

Solución

1. Arregle una tabla de cálculos, Ver Tabla 4.11

Tabla 4.11. Estimación de las Tasas de Producción Unitaria de Desecho Sólido en el Ejemplo 4.3.

Número de Cargas

Volumen Promedio

yd3

Peso Unitario lb/yd3

Peso Total lb

Camión compactador 10 20 350 70.000

Camión de plataforma 10 1,5 150 2.250

Vehículo privado individual 20 0,30 100 600

Total lb/sem 72.850

* Estimado usando datos en la Tabla 4.4. y algunas medidas limitadas en el sitio.

NOTA: yd3 x 0.7646 = m3              lb/yd3 x 0.5933 = Kg/m3              lb/ x 0.4536 = Kg.

 

2. Determine la tasa unitaria de producción de desecho sobre la suposición de que cada casa está habitada por 3.5 personas.

Tasa unitaria =               72.850 lb/sem                   = 3,0 lb/hab/día (1,36 kg/hab/día)                        (1.000 x 3,5) (7 días/sem)

Comentario. La dificultad en usar tales datos es saber si son realmente representativos de lo que se necesita medir. Por ejemplo, ¿Cuántas cargas fueron acarreadas?; ¿Cuánto material fue almacenado en el predio del propietario de la casa?. Todas esas preguntas tienden a confundir los datos observados en el sentido estadístico, Ver Tabla 4.11.

Análisis, Peso - Volumen. Aunque el uso de datos detallados de peso - volumen obtenidos pesando y midiendo cada carga ciertamente suministrará mejor información sobre la densidad de varias formas de desechos sólidos en un lugar dado, queda la pregunta: Es esto lo que necesita en términos de los resultados del estudio.

Análisis de Balance de Materiales. La única manera de determinar la producción y el movimiento de los desechos sólidos, con cualquier grado de confiabilidad es realizar un balance detallado de materiales para cada fuente de producción como con una residencia individual o una actividad comercial o industrial. Debido al alto gasto y a la gran cantidad de trabajo involucrado, sin embarco, este método de análisis se debe usar únicamente en situaciones especiales.

El enfoque a seguir en la preparación de un balance de materiales es como sigue: Primero, trace un límite del sistema alrededor de la unidad a ser estudiada, Ver Figura 4.1. Segundo, identifique todas las actividades que crucen u ocurran dentro de los límites y afecten a la producción de desechos. Tercero, si es posible, identifique la tasa de producción asociada con estas actividades. Cuarto, utilice un balance de materiales, determine la cantidad de desechos producidos, recolectados y almacenados.

 

Fig. 4. 1. Esquema de definición del balance de materiales

En el ejemplo 4.4. se ilustra un análisis simplificado de balance de materiales.

Ejemplo 4.4. Análisis de Balance de Materiales.

Una enlatadora recibe en un día dado 12 toneladas de producto crudo, 5 toneladas de envases, 0,5 toneladas de cartones y 0,3 toneladas de varios materiales Su producción incluye 10 toneladas de producto procesado y el remanente se convierte en parte en aguas residuales. Cuatro toneladas de envases se almacenan para uso futuro y el resto se utiliza para empacar el producto. Alrededor del 3 por ciento de los envases usados son dañados y recirculados. Los cartones también son usados para empacar, excepto el 3 por ciento que se dañan y son incinerados con otros desechos de papel. De los materiales varios, 75 por ciento se convierte en desechos de papel que son incinerados y el remanente es dispuesto por la agencia municipal de recolección. Dibuje un diagrama de flujo materiales para esta actividad.

Solución

1. Cada día la enlatadora recibe:

12 toneladas de producto crudo 5 toneladas de envases 0,5 toneladas de cartones 0,3 toneladas de materiales varios

2. Como un resultado de la actividad interna:

Se producen 10 toneladas del producto y el resto de la producción es descargado a la alcantarilla. Se almacenan 4 toneladas de envases Se dañan y recirculan el 3% de los envases Se dañan e incineran el 3% de los cartones y el resto se utiliza 75 por ciento de los

materiales varios o misceláneas se convierten en desechos de papel que son incinerados y el resto es desechado.

3. Determine las cantidades necesarias:

Desechos generados = (12 - 10) ton = 2 ton (1.814 Kgs) Envases dañados y recirculados = (0,03) (5 - 4) ton = 0,03 ton (27 kg) Envases usados en el producto = 1 - 0,03 ton = 0,97 ton (880 Kg) Cartones incinerados = (0,03) (0,5 ton) = 0,015 ton (14 Kg)Cartones usados en el producto = (0,5 - 0,015) ton = 0,485 ton (440 Kg) Misceláneos incinerados = (0,75) (0,3 ton) = 0,225 ton (204 Kg) Misceláneos desechados = (0,3 - 0,225) ton = 0,075 ton (68 Kg) Total incinerado = (0,015 + 0,225) ton = 0,240 ton (218 Kg) Total producido = (10 + 0,97 + 0,485) ton = 11.455 ton (10.392 Kg)

4. Despreciando la cantidad de materiales descargados en el incinerador, gases de la chimenea, dibuje un diagrama de flujo de materiales, Ver Figura 4.2.

Fig. 4.2. Esquema de la definición del balance de materiales para el ejemplo 4.4.

Comentario. Se presentó este ejemplo sencillo para ilustrar algunos de los cálculos involucrados en la preparación de un análisis de balance de materiales. Si las actividades del procesado interno son más complejas, la cantidad de trabajo involucrado para llegar a un balance de materiales obviamente podría llegar a ser prohibitivo.

Tasas Típicas de Producción

Quizás la información más amplia sobre cantidades unitarias de desechos sólidos producidos en los Estados Unidos fue obtenida por el Departamento de Salud, Educación y Bienestar Social, en 1968, en el Estudio Nacional de prácticas sobre Residuos Sólidos de la Comunidad, el cual cubrió una población de alrededor de 92.5 millones (7). Aunque las cantidades locales pueden variar apreciablemente, los datos reunidos en este estudio, enumerados en la Tabla 4.12. se pueden utilizar como una guía.

Tabla 4.12. Desechos Sólidos Recolectados por Habitante en los Estados Unidos, 1968*

Fuente o Composición Población Reportada lb/hab/día

Residencial y comercial+ combinado 46,970 4.05

Industrial 29,330 1.86

Institucional 20,533 0.24

Demolición y Construcción 23,697 0.66

Limpieza d calles y avenidas 35,340 0.25

Arboles y paisajes 25,890 0.18

Parques y playas 17,230 0.16

Cuencas 22,010 0.04

Sólidos de plantas de tratamiento de aguas residuales 20,504 0.47

Total 7.92

Datos reunidos en un estudio realizado en California, en 1968, se reportan en la Tabla 4.13 (19). Aunque a primera vista las cantidades de California parecen estar en desacuerdo con las de todos los Estados Unidos. Son, en realidad, muy similares, si se analizan los factores individuales que producen las diferencias. Si el componente agrícola de California (9.8 lb por hab. por día) se agrega al valor de los Estados Unidos, el valor total sería de alrededor de 18 lb/hab/día. Si se nota, también, que la componente industrial para California es aproximadamente dos veces el valor dado en datos de los Estados Unidos, entonces las cantidades totales llegan a ser perfectamente comparables.

Tabla 4.13. Desechos Sólidos Producidos en California, 1968*

Fuente Tasa de Producción

Ton/Año lb/hab/día

Municipal 22.9 x 106 6.5

Industrial 13.7 x 106 3.9

Agrícola 34.9 x 10 6 9.8

Total 71.5 x 106 20.2

* Adaptado del estudio de California (9)

NOTA: Ton/año x 907.2 = Kg/año             lb/hab/día x 0.4536 = Kg/hab/día

Cuando no hay información disponible sobre las cantidades unitarias de producción de desecho, se pueden utilizar los datos generalizados de la Tabla 4.14. Como se muestra, no se presentan datos para desechos agrícolas y desechos especiales debido a que ellos varían apreciablemente con la ubicación geográfica. las tasas de producción de desechos para fuentes industriales y agrícolas seleccionadas en California se reportan en la Tabla 4.15.

Tabla 4.14. Tasas Típicas de Producción de Desechos Sólidos por Habitante

Fuente Tasa Unitaria: lb/hab/día

Rango Típico

Municipal* 2.0 – 5.0 3.5

Industrial 1.0 – 3.5 1.9

Demolición 0.1 – 0.8 0.6

Otros Municipales+ 0.1 – 0.6 0.4

Sub-Total 6.4

Agrícola -++

Desechos Especiales -++

* Incluye residencial y comercial+ Excluye agua, aguas servidas y residuos de plantas de tratamiento de desechos industriales, que deben ser estimados por separado para cada lugar.++ Se debe estimar por separado para cada lugar

NOTA: lb/hab/día x 0.4536 = Kg/hab/día

Frecuencia de Recolección. En general se ha observado que donde se provee un servicio ilimitado de recolección, se recogen más desechos.

Tabla 4.15. Tasas Unitarias de Producción de Desechos Sólidos para Fuentes Industriales y Agrícolas Seleccionadas

Fuente Unidades Rango

Industrial

Alimentos enlatados y congelados Ton/ton de producto 0.04 – 0.06

Impresión y publicaciones Ton/ton de papel bruto 0.08 – 0.10

Automóviles Ton/vehículo producido 0.7 – 0.9

Refinación de petróleo Ton/empleado/día 0.04 – 0.05

Caucho Ton/ton de caucho bruto 0.01 – 0.3

Agropecuarios*

Estiércol

Pollos (carne) Ton/1000 aves/año 4 – 5

Gallinas (huevos) Ton/1000 aves/año 45 – 50

Ganado lb/cabeza/año 85 – 120

Cosechas de frutas y nueces Ton/acre/año 1.3 – 2.5

Cosechas de campo e hileras Ton/acre/año 1.5 – 4.5

Factores que afectan las Tasas de Producción

Los factores que influyen en la cantidad de desechos producidos incluyen: localización geográfica, estación del año, frecuencia de la recolección, uso de molinos de basura en las casas, los hábitos y la condición económica de la gente, el alcance de las operaciones de recuperación y recirculación, la legislación y las actitudes del público. Todos estos factores son importantes en la planeación del manejo de los desechos sólidos. Las generalizaciones tienen poco o ningún valor, sin embargo, en cada situación se debe evaluar, independientemente, el impacto de varios factores. En la parte III se discuten situaciones específicas donde se pueden necesitar tales evaluaciones.

Localización Geográfica. La influencia de la localización geográfica está relacionada, principalmente, con diferentes climas que pueden influir tanto en la cantidad de ciertos tipos de desechos sólidos como en la operación de recolección. Las variaciones sustanciales en la cantidad de desechos producidos en jardines y patios en varias partes del país también están relacionados con los climas. Por ejemplo, en las áreas más cálidas del sur donde la estación de crecimiento es más larga que en áreas del norte, los desechos recolectados de patios no solamente son considerablemente más grandes sino que también se producen durante un período de tiempo más largo.

Debido a las variaciones en las cantidades de ciertos tipos de desechos sólidos producidos en climas diferentes, se deben realizar estudios especiales cuando tal información tenga un impacto apreciable sobre el sistema; a menudo, se puede obtener la información necesaria del análisis de conteo de cargas.

Estación del Año. Las cantidades de ciertos tipos de desechos sólidos también son afectados por la estación del año. Por ejemplo, las cantidades de desechos de alimentos son afectados por la estación de crecimiento para vegetales y frutas. (Ver también el parágrafo anterior; localización geográfica).

Esta observación no se debe utilizar para inferir que se producen más desechos. Por ejemplo, si el propietario de una casa está limitado a uno o dos recipientes por semana, él o ella pueden, debido a la capacidad limitada del recipiente, almacenar periódicos u otros materiales en el garage o área de almacenamiento (bodega); con servicio ilimitado, el propietario tenderá a deshacerse de ellos. En esta situación, la cantidad de desechos producidos puede, realmente, ser la misma pero la cantidad recogida es considerablemente distinta. Así, la pregunta fundamental sobre el efecto de la frecuencia de la recolección sobre la producción de desecho permanece sin respuesta.

Uso de Molinos para Basura en las Casas. Mientras el uso de molinos en las casas, definitivamente, reduce la cantidad de desechos de alimentos a ser recolectados, no está claro si ellos afectan la cantidad de desechos producidos; debido a que el uso de molinos en las casas varia ampliamente en el país, los efectos de su uso se deben evaluar por separado en cada situación si tal información es garantizada.

Características de la Población. Se ha observado que las características de la población influyen sobre la cantidad desechos sólidos producidos. Por ejemplo las cantidades de desechos de patios producidos por habitante son considerablemente mayores en muchas de las zonas más prósperas que en otras partes de la ciudad.

Alcance de las Operaciones de Recuperación y Recirculación

La existencia de operaciones de recuperación y recirculación en una comunidad afecta, definitivamente, las cantidades de desechos recolectados. Si tales raciones afectan las cantidades producidas es otro asunto. No se puede hacer un planteamiento definitivo sobre este aspecto, mientras no se tenga más información disponible.

Legislación. Quizás el factor más importante que afecta la producción de cierto tipo de desechos son las regulaciones locales, estadales y federales, relativas al uso y disposición de materiales específicos. Un ejemplo es la legislación que trata de los materiales para empaque y recipientes para bebidas.

Actitudes Públicas. Ultimamente, como se anotó en la parte I, han ocurridos reducciones apreciables en las cantidades de desechos sólidos que son producidos cuando la gente desea cambiar a su propia voluntad sus hábitos y estilos de vi da para conservar los recursos nacionales y reducir las cargas económicas asociadas con el manejo de los desechos sólidos.

 

4.4. Discusión de Tópicos y Problemas

1. En su primer posición como Ingeniero joven de la ciudad, su superior le ha encargado informar sobre las tasas de producción y la composición de los desechos sólidos para varias fuentes de su comunidad. ¿Cómo lo haría usted? Si estos datos se necesitan en 30 días y no tuviera tiempo de evaluar el efecto estacional, ¿cómo estimaría este factor?

2. Obtenga datos sobre la distribución porcentual de componentes para desechos sólidos en su comunidad o una comunidad cercana. Como se comparan con los valores típicos de la Tabla 4.2. Explique cualquier diferencia grande. Si los valores de componentes individuales no están dentro de los rangos dados en la Tabla 4.2. explique por qué?

3. Usando los datos reportados en la Tabla 4.6. determine la densidad de los desechos sólidos, como se descartan, de la ciudad de Davis, California, como se reportan en la Tabla 4.2.

4. Deduzca una fórmula química aproximada para un desecho compuesto de los siguientes componentes, usando los datos dados en las Tablas 4.3. y 4.8.

Componente Por ciento en peso

Desechos de alimentos 15

Papel 35

Cartón 7

Plástico 5

Textiles 3

Caucho 3

Cuero 2

Desechos de jardín 20

Madera 10

5. Estime el contenido de energía para un desecho, como se descarta, con la composición dada en el problema 4.4. Use los datos típicos dados en la Tabla 4.9. Cuál es el contenido de energía en base libre de humedad?

6. Considere una casa que produce una cierta cantidad de desechos por día. De esta cantidad, botellas y envases representan 20 por ciento (en peso) y son recirculados por la familia. Los desechos de papel (32 por ciento) son quemados en un incinerador en el patio interior. El resto de los desechos es puesto en un recipiente para la recolección. En un día dado se traen a casa 20 lb de artículos de consumo (comida, periódicos, revistas, etc.). La familia consume 7 lb de comida al día y almacena 4 lb de alimentos. Las revistas recibidas representan 5 por ciento de papel de desecho por día y no se botan. Dibuje un diagrama de flujo de materiales de este problema y calcule la cantidad de desechos sólidos que resultan para ser dispuestos durante este día.

7. Los desechos residenciales y comerciales de una ciudad de 25.000 habitantes son recogidos los martes y sábados en la mañana. El volumen de desechos recogidos ha sido registrado durante un año y los datos se dan abajo. Prepare un histograma de frecuencia para cada día de recolección. Encuentre el promedio, modo, desviación estándar y el coeficiente de variación para cada distribución, Ver Apéndice C. Discuta brevemente la naturaleza de la distribución y su importancia.

Cuadro para el Problema 4.7.

Tasa de Producción yd3/día de recolección

Frecuencia

Martes Sábado

800 – 900 0 0

900 – 1.000 0 0

1.000 – 1.100 4 1

1.100 – 1.200 9 3

1.200 – 1.300 14 4

1.300 – 1.400 11 9

1.400 – 1.500 7 11

1.500 – 1.600 4 10

1.600 – 1.700 2 7

1.700 – 1.800 0 4

1.800 – 1.900 1 2

1.900 – 2.000 0 1

8. Cuáles conclusiones se pueden formular de los dibujos de la frecuencia (histogramas) de la producción de desechos sólidos?

9. Dados los siguientes datos de producción diaria de desecho sólido para un período de 10 días, determine el tipo de distribución, promedio, desviación estándar y coeficiente de variación.

Cuadro para el Problema 4.9

Tasa de Producción yd3/día

34 170

48 120

290 75

61 110

205 90

10. La forma de la curva de tasas de producción de un desecho sólido refleja la naturaleza de la instalación productora. De las curvas de frecuencia que se muestran en la Figura 4.3. ¿qué se puede deducir acerca de las instalaciones y operaciones de la actividad?

Fig. 4.3. Curvas de frecuencia de distribución para Tasas de producción de desecho sólido para Probl. 4.10.

11. Una de las primeras etapas, en la dirección de un estudio de manejo de desechos sólidos, es la identificación de los facto res que contribuyen a la producción de desechos sólidos, ahora y en el futuro. En forma general, enumere los factores que afectan la producción de desechos sólidos municipales, industriales y agrícolas en su país, y enumere aquellos que puedan afectar la producción en el futuro.

12. Describa las tendencias generales que usted esperaría en el futuro en la producción de los siguientes tipos de desechos en su comunidad: Desechos de

alimentos, papel, plásticos, trapos, cueros y desechos de jardines. Qué efecto tendrán las técnicas mejoradas de información sobre su respuesta.

 

4.5. Referencias

1. Colonna, R.A. and C. Mclaren: Decision-Makers Guide in Solid Waste Management, U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-127, Washington, D.C. 1974.

2. Drobny, N.L., H.E. Hull, and R.F. Testin: Recovery and Utilization of Municipal Solid Waste, U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-10c, Washington, D.C., 1971.

3. Eliassen, R.: Solid Waste Management: A Comprehensive Assessment of Solid Waste Problems, Practices, and Needs, Office of Science and Technology, Executive Office of the President, Washington, D.C. 1969.

4. Hazardous Waste Management: Laws, Regulations, and Guidelines for the Handing of Hazardous Wastes, California Department of Public Health, Sacramento. 1975.

5. Pittmand, F.K.: Management of Radioactive Wastes, Water, Air, and Soil Pollution, vol. 4, no 3, 1975.

6. Report to Congress: Disposal of Hazardous Wastes, U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-115, Washington, D.C., 1974.

7. Resource Recovery and Source Reduction, First Report to Congress, U.S. Environmental Protection, Agency, Publication SW-118, Washington, D.C. 1973.

8. Resource Recovery and Source Reduction, Second Report to Congress, U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-122, Washington, D.C. 1974.

9. Resource Recovery and Source Reduction, Third Report to Congress, U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-161, Washington, D.C. 1975.

10. Schneider, K.J.: High level Wastes, in L.A. Sagen (ed), "Human and Ecological Effects of Nuclear Power Plants," Charles C. Thomas, Springfield, III. 1974.

Actualizado el 01/Jun/99 Comentarios al Webmaster