DESECHOS SÓLIDOS

PRINCIPIOS DE INGENIERÍA Y ADMINISTRACIÓN

PorGeorge TchobanoglousHilary TheissenRolf Eliassen

Serie: Ambiente y losRecursos Naturales RenovablesAR-16

TRADUCCION: Armando CubillosMérida - Venezuela 1982

INDICEPRIMERA PARTE

Pág.

PERSPECTIVAS ................................................................................... 1

1. DESECHOS SOLIDOS: UNA CONSECUENCIA DE LA VIDA ............ 3

1.1. Los Impactos de la Producción de Desechos Sólidos ............ 51.2. Producción de Desechos en una Sociedad Tecnificada ............ 61.3. Cantidades de Desechos ........................................................... 81.4. Proyecciones para el Futuro ........................................................... 131.5. Retos y Oportunidades Futuras ................................................ 151.6. Tópicos para Discusión ........................................................... 171.7. Referencias ................................................................................... 18

2. LA EVOLUCION EN EL MANEJO DE LOS DESECHOSSOLIDOS ............................................................................................... 19

2.1. Desarrollo Histórico ....................................................................... 192.2. Elementos Funcionales ........................................................... 262.3. Sistemas de Manejo de Desechos Sólidos .................................... 352.4. Planificación del Manejo de los Desechos Sólidos ........................ 422.5. Temas de Discusión ....................................................................... 462.6. Referencias ................................................................................... 48

3. LEGISLACION Y AGENCIAS GUBERNAMENTALES ........................ 49

3.1. Legislación .................................................................................... 493.2. Agencias Gubernamentales ............................................................ 543.3. Temas de Discusión ....................................................................... 593.4. Referencias ................................................................................... 61

PRINCIPIOS DE INGENIERIA ........................................................... 62

4. PRODUCCION DE DESECHOS SOLIDOS .................................... 63

4.1. Fuentes y Tipos de Desechos Sólidos .................................... 634.2. Composición de los Desechos Sólidos Municipales ........................ 674.3. Tasas de Producción ....................................................................... 824.4. Discusión de Tópicos y Problemas ................................................ 964.5. Referencias ................................................................................... 101

5. MANEJO, ALMACENAMIENTO Y PROCESADO IN SITU ............ 103

5.1. Salud Pública y Estética ........................................................... 104

5.2. Manejo en el Origen o In Situ ................................................ 1045.3. Almacenamiento en el Origen o In Situ .................................... 1105.4. Procesado de Desechos Sólidos en el Origen o In Situ ............ 1195.5. Temas de Discusión y Problemas ................................................ 1335.6. Referencias ................................................................................... 135

6 . RECOLECCION DE DESECHOS SOLIDOS ................................................ 137

6.1. Servicios de Recolección ........................................................... 1376.2. Sistemas de Recolección, Necesidades de Equipo y Mano

de Obra ................................................................................... 1476.3. Análisis de Sistemas de Recolección .................................... 1596.4. Rutas de Recolección ........................................................... 1896.5. Técnicas Avanzadas de Análisis ................................................ 1066.6. Tópicos de Discusión y Problemas ................................................ 2116.7. Referencias ................................................................................... 218

7. TRANSFERENCIA Y TRANSPORTE ................................................ 221

7.1. La Necesidad de Operaciones de Transferencia ........................ 2217.2. Estaciones de Transferencia ........................................................... 2267.3. Medios y Métodos de Transporte ................................................ 2417.4. Localización de Estaciones de Transferencia ........................ 2527.5. Tópicos para Discusión y Problemas .................................... 2617.6. Referencias ................................................................................... 273

SEGUNDA PARTE

8. EQUIPO Y TECNICAS DE PROCESADO .................................... 275

8.1. Propósitos del Procesado ........................................................... 2768.2. Reducción Mecánica del Volumen ................................................ 2778.3. Reducción Química del Volumen ................................................ 2878.4. Reducción Mecánica del Tamaño ................................................ 3018.5. Separación de Componentes ........................................................... 3098.6. Secado y Extracción de Agua ................................................ 3398.7. Tópicos de Discusión y Problemas ................................................ 3438.8. Referencias ................................................................................... 345

9. RECUPERACION DE RECURSOS, CONVERSION DE PRODUCTOS,Y ENERGIA ............................................................................................... 347

9.1. Sistemas de Procesado y Recuperación de Materiales ............ 3489.2. Recuperación de Productos de Conversión Química ............ 3609.3. Recuperación de Productos de Conversión Biológica ............ 3829.4. Recuperación de Energía de Productos de Conversión ............ 4019.5. Diagramas de Flujo de Recuperación de Materiales

y Energía ................................................................................... 4099.6. Temas de Discusión y Problemas ................................................ 4219.7. Referencias ................................................................................... 428

10. DISPOSICION DE DESECHOS SOLIDOS Y MATERIARESIDUAL ............................................................................................... 431

10.1. Selección del Sitio ....................................................................... 43310.2. Métodos y Operación del Relleno Sanitario .................................... 43910.3. Reacciones que Ocurren en Rellenos Sanitarios

Terminados ................................................................................... 44610.4. Movimiento y Control del Gas y Lixiviado .................................... 45510.5. Diseño de Rellenos Sanitarios ................................................ 47110.6. Disposición de Desechos Sólidos en el Océano ........................ 50310.7. Temas de Discusión y Problemas ................................................ 50410.8. Referencias ................................................................................... 511

11. DESECHOS PELIGROSOS ........................................................................ 515

11.1. Identificación de Desechos Peligrosos .................................... 51511.2. Clasificación de Desechos Peligrosos .................................... 51811.3. Reglamentaciones ....................................................................... 52011.4. Producción ................................................................................... 52511.5. Almacenamiento In Situ ........................................................... 52711.6. Recolección ................................................................................... 53011.7. Transferencia y Transporte ........................................................... 53211.8. Procesado ................................................................................... 53311.9. Disposición ................................................................................... 53711.10. Planificación ................................................................................... 53911.11. Temas para Discusión y Problemas ................................................ 54011.12. Referencias ................................................................................... 542

PRIMERA PARTE

PERSPECTIVAS

¿Qué son desechos sólidos? ¿Cuáles son los impactos de la producción de desechossólidos? ¿Cuál es la magnitud del problema? ¿Qué se espera en el futuro con relación a laproducción de desechos? ¿Cuáles son los retos y oportunidades de cambio en el futuro?¿Cómo evolucionó el manejo de los desechos sólidos? ¿Cómo se identifican las distintasactividades asociadas con la producción, almacenamiento in situ, recolección, transferenciay transporte, procesado y recuperación, y disposición de desechos como elementosfuncionales? ¿Cuáles son las responsabilidades rutinarias de una agencia en operación?¿Qué se quiere decir con el término planificación integral aplicada al manejo de desechossólidos? ¿Cuál legislación a nivel federal ha afectado el manejo de los desechos sólidos?¿Cuáles agencias gubernamentales son responsables de administrar la legislación aplicable?y ¿Cuáles son los impactos a nivel local?.

Las respuestas a estas preguntas se discuten en la primera parte. También son la esencia deuna comprensión introductoria del manejo de los desechos sólidos la historia de la primeraparte es la historia del progreso en este campo desde el uso de carretas tiradas por caballoshasta vehículos especialmente diseñados con motor de tracción. También es la historia delavance desde botaderos a campo abierto (que se convertían en peligros para la salud públicay sitios donde tuvo lugar la quema y horrenda polución del aire) hasta el desarrollo demétodos mecanizados de relleno para el control de vectores de enfermedades y lareclamación de tierras, seguido de practicas más sofisticadas de manejo de desechos sólidosy recuperación de materiales que son usadas hoy día.

1. DESECHOS SOLIDOS UNA CONSECUENCIA DE LA VIDA

Los desechos sólidos son todos los desechos que proceden de actividades humanas y deanimales que son normalmente sólidos y que se desechan como inútiles o indeseados. Eltérmino, como se usa en este texto, incluye todo, y abarca las masas heterogéneas dedesechos de comunidades urbanas lo mismo que acumulaciones más homogéneas dedesechos agrícolas, industriales y minerales. En un ambiente urbano, la acumulación dedesechos sólidos es una consecuencia directa de la vida. De esta consecuencia haevolucionado lo que hoy en día (1976) es en los Estados Unidos una actividad asociada conel manejo de los desechos sólidos de 3 billones a 4 billones de dólares por año.

Para introducir al lector en el campo del manejo de los desechos sólidos, en este capitulo sepresenta un resumen de los siguientes tópicos: 1) impactos sobre la salud pública yecológicos de los desechos sólidos, 2) producción de desechos sólidos en una sociedadtecnificada, 3) la magnitud del problema de los desechos sólidos en términos de lascantidades producidas, 4) proyecciones para el futuro, y 5) retos y oportunidades futurascon respecto al manejo de los desechos sólidos.

1.1. LOS IMPACTOS DE LA PRODUCCION DE DESECHOS SOLIDOS

El hombre y los animales han usado los recursos de la tierra para sustentar la vida ydisponer desechos desde tiempos ancestrales. En tiempos antiguos, la disposición dedesechos humanos y de otra naturaleza no presentaron un problema significativo, debido aque la población era pequeña y la cantidad de tierra disponible para la asimilación dedesechos era grande. Hoy día hablamos de reusar el valor energético y fertilizante de losdesechos sólidos, pero el agricultor de los tiempos antiguos probablemente hizo un intentomás audaz de esto. Todavía se pueden ver indicaciones de reuso en las prácticas agrícolasprimitivas, aún sensibles, en muchas naciones en desarrollo donde los granjeros recirculandesechos sólidos por su valor combustible o fertilizante.

Los problemas con la disposición de desechos sólidos pueden ser encontrados desde eltiempo en que los seres humanos empezaron a congregarse en tribus, poblaciones ycomunidades y la acumulación de desechos se convirtió en una consecuencia de la vida(vea la Fig. 1.1). la dispersión de alimentos y otros desechos sólidos en ciudadesmedioevales - la práctica de botar desechos en calles sin pavimentar, carreteras y terrenosdesocupados condujo a procreación de ratas, con su compañía de pulgas acarreandogérmenes de enfermedades, y la erupción epidémica de la peste. La falta de planes para elmanejo de los desechos sólidos condujo a la epidemia de peste, la Muerte Negra, que matóa la mitad de los europeos en el siglo catorce y ocasionó muchas epidemias subsiguientes yun elevado tributo de muertes. No fue hasta el siglo diez y nueve que las medidas de controlde salud pública se convirtieron en una consideración vital de los funcionarios públicos,quienes empezaron a darse cuenta de que los desechos de alimentos se debían recolectar ydisponer en forma sanitaria para controlar vectores de enfermedades.

La relación entre salud pública y el almacenamiento, recolección y disposición inadecuadosde desechos sólidos es muy clara. Autoridades de Salud Pública han demostrado que lasratas, moscas y otros vectores de enfermedades procrean en botaderos a campo abierto, lo

mismo que en viviendas pobremente construidas o mantenidas, en instalaciones dealmacenamiento de alimentos, y en muchos otros lugares donde hay alimento y alberguedisponible para las ratas y los insectos asociados con ellas. El Servicio de Salud Pública delos Estados Unidos (USPHS) ha publicado los resultados de un estudio (3) que señala larelación de 22 enfermedades humanas al manejo impropio de desechos sólidos. Tambiénhay datos disponibles para mostrar que la tasa de enfermedad- accidente para trabajadoresempleados en la recolección y disposición de desechos sólidos es varias veces mayor quepara empleados de industrias (3).

Los impactos ecológicos, tales como polución del agua y el aire, también han sidoatribuidos a manejo impropio de los desechos sólidos. Por ejemplo, líquido de botaderos yrellenos pobremente diseñados y operados han contaminado aguas superficiales ysubterráneas. En áreas mineras el líquido lixiviado de los botaderos de desechos puedecontener elementos tóxicos, tales como cobre, arsénico y uranio, o pueden contaminarabastecimientos de agua con sales indeseadas de calcio y magnesio. Mientras la capacidadde la naturaleza para diluir, dispersar, degradar, absorber, o disponer de otra manera de susresiduos indeseados en la atmósfera, en los cursos de agua, y sobre el suelo es bienconocida, los seres humanos no pueden exceder esta capacidad natural para la disposiciónde sus desechos indeseables o se impondrá un desequilibrio ecológico sobre la biósfera.

1.2. PRODUCCION DE DESECHOS EN UNA SOCIEDAD TECNIFICADA

Se pueden encontrar señales de desarrollo de una sociedad tecnológica en los EstadosUnidos a principios de la Revolución Industrial en Europa; desafortunadamente, de estamanera se produce un aumento de los problemas de disposición de los desechos sólidos.En realidad, en la última parte del siglo diez y nueve, las condiciones urbanas en Inglaterraeran tan lamentables que en 1888 se aprobó una ley prohibiendo botar desechos sólidos encanales, ríos y aguas. Esta precedió en unos 11 años a la promulgación de la ley de Ríos yPuertos de 1899 en los Estados Unidos, que intentaba reglamentar la descarga de desechosen las aguas navegables y terrenos adyacentes.

Entonces, junto con los beneficios de la tecnología también han venido los problemasasociados con los desechos resultantes. Para comprender la naturaleza de estos problemas,será útil examinar el flujo de materiales y la producción asociada de desechos en unasociedad tecnificada y considerar el impacto directo de los avances tecnológicos sobre eldiseño de las instalaciones para desechos sólidos.

Fig. 1.1.- Los problemas de Desechos Sólidos no son nuevos.(A:C: con el permiso de Johnn Hart y Field Enterprises, Inc.)

Flujo de Materiales y Producción de Desechos

Una indicación de cómo y cuándo se producen desechos sólidos en nuestra sociedadtecnológica se muestra en un flujo simplificado de materiales del diagrama presentado en laFigura 1.2. Los desechos sólidos (desperdicios) se producen al iniciar el proceso,empezando con la extracción de materias primas (6). Los desperdicios dejados deoperaciones de minería a campo abierto, por ejemplo, son bien conocidos. De allí enadelante, se producen desechos sólidos en cada etapa del procesado a medida que lasmaterias primas son transformadas en productos para el consumo.

De la Figura 1.2 se desprende que una de las mejores maneras de reducir la cantidad dedesechos sólidos a ser dispuestos es limitar el consumo de materias primas y aumentar latasa de recuperación y reuso de materiales de desecho. Aunque el concepto es simple, se haencontrado extremadamente difícil efectuar este cambio en una sociedad tecnológica. Estetema es considerado con mayor detalle en la última sección de este capitulo.

Fig. 1.2. Flujo de materiales y producción de desechos sólidos en una sociedadtecnológica.

El efecto de los Avances Tecnológicos

Los avances tecnológicos modernos en empacado de bienes crean un conjunto deparámetros que cambian continuamente para el diseñador de instalaciones de desechossólidos. De particular importancia son el uso creciente de plásticos y el uso de alimentoscongelados, que reducen las cantidades de desechos de alimentos en las viviendas peroaumentan las cantidades en plantas de procesado de productos agrícolas. La aceptación delas llamadas comidas TV, por ejemplo, resulta en casi ningún desecho en las viviendas aexcepción de los materiales de empaque (1). Estos cambios continuos ofrecen problemas aldiseñador de instalaciones debido a que las estructuras para el procesado de los desechossólidos involucran grandes inversiones de capital y se deben diseñar para que seanfuncionales durante un período de aproximadamente 25 años. Entonces, los ingenierosresponsables del diseño de instalaciones para desechos sólidos deben estar conscientes de

las tendencias, aunque no puedan ser clarividentes en la predicción de los cambios en latecnología que afectarán las características de los desechos sólidos en los próximos 25 años.

Por otro lado, se debe usar toda técnica posible de predicción en esta sociedad tecnológicacambiante de manera que se incluyan en el diseño de las instalaciones la flexibilidad yutilización. Idealmente, una instalación debe ser funcional y eficiente durante su vida útil,que debe coincidir con la madurez de los bonos que se emitieron para financiarías. Perosurgen preguntas importantes: ¿Cuáles elementos de la sociedad producen las mayorescantidades de desechos sólidos y cuál es la naturaleza de estos desechos? También,¿Cómo se pueden minimizar esas cantidades? ¿Cuál es el papel de la recuperación derecursos?

1.3. CANTIDADES DE DESECHOS

Cada uno de nosotros está familiarizado con los desechos sólidos, especialmente losproducidos en municipalidades, tales como desechos de alimentos y desperdicios, vehículosabandonados, desechos de demolición y construcción, barrido de calles y desechos dejardines. Sin embargo, resultan cantidades mucho mayores de fuentes agrícolas, industrialesy mineras.

Cantidades Estimadas Totales y Per Cápita

Aunque los datos varían, estimativos recientes indican que en los Estados Unidos seproducen 4.4 billones de toneladas cortas de desechos cada año. De este total, los desechosmunicipales representan aproximadamente 230 millones de toneladas; los desechosindustriales, 140 millones de toneladas; y los desechos agrícolas, 640 millones detoneladas. La mayor cantidad de desechos sólidos proviene de minas y minerales y dedesechos de animales, cada uno con un promedio de 1.7 billones de ton/año. La cantidadtotal a ser producida en el año 2000 se puede aproximar a 12 billones de ton/año.

Observando sólo a los desechos urbanos e industriales, la tasa de producción en los EstadosUnidos es de aproximadamente 3.600 lb/cápita/año. En comparación, otros paísesindustrializados tienen tasas más bajas, aunque afrontan problemas similares. En base aestimativos aproximados, Japón es el más cercano a los Estados Unidos con un promediode 800 lb. La tasa en Holanda está sobre las 600 lb; en Alemania Occidental es de alrededorde 500 lb. De estas cifras se puede concluir que en esos países la tasa de consumo de bieneses menor o se hace un mayor esfuerzo para recuperar y reusar desechos.

Datos de Estudios Recientes

Se han hecho muchos estudios para municipalidades y autoridades regionales sobre laproducción de desechos sólidos por intermedio de ingenieros consultores y planificadores.Agencias Estadales y Federales, particularmente el Servicio de Salud Pública de losEstados Unidos (USPHS) y la Agencia para la Protección Ambiental (EPA) , también hansido activas en esta área. Hay tantos valores reportados que no se puede alegar ninguno enparticular debido al ya mencionado impacto de los desarrollos tecnológicos, el mercado delos productos al consumidor y su empaque, y las prácticas comerciales e industriales. Por

ejemplo, instituciones que tienen grandes computadoras, con sus largas impresiones hantenido un impacto apreciable en la producción de desechos de papel en ciertascomunidades. Por estas razones es imperativo hacer estudios para una municipalidadespecífica o región para determinar los rangos de valores de desechos sólidos producidos defuentes municipales e industriales.

Datos de Servicio de Salud Publica de los Estados Unidos. En 1968 el USPHS publicódatos obtenidos en su National Survey of Community Solid Waste Practices (4). En laTabla 1.1 se muestran las tasas promedio de producción para fuentes urbanas en los EstadosUnidos.

Se debe hacer énfasis en que estos son promedios anuales y que las tasas reales deproducción para una ciudad dada varían con las estaciones (recortes de jardín, hojas, papelde Navidad y recipientes para regalos, etc., se discute más adelante en este capítulo). Lascantidades exactas para una ciudad dada pueden estar muy por encima del promedio, tal esel caso de la gran cantidad de papel desechado en Washington, D.C., las capitales deestado, y los grandes centros comerciales e industriales. Nuevamente, cuidado con lospromedios en el diseño de instalaciones, pero guíese por ellas en el análisis de resultadospara un lugar específico!. En el Capitulo 4 se presentan valores detallados de la producciónde desechos sólidos.

TABLA 1.1. CANTIDADES PROMEDIO PER CÁPITA DE DESECHOS SÓLIDOSRECOLECTADOS DE FUENTES URBANAS EN LOS ESTADOS UNIDOS, 1968*.

Fuente Lb/cápita/díaCombinado residencial y comercial 4,29Industrial 1,90Institucional 0,16Demolición y construcción 0,72Limpieza de calles y avenidas 0,25Árboles y paisajismo 0,18Parques y playas 0,15Cuenca de captación 0,04Sólidos de plantas de tratamiento de aguas residuales 0,50Total 8,19+

* Adaptado de la Ref. 4+ Como se reporta en la Tabla 4.12, las cantidades totales correspondientes per cápitapara todas las áreas (7,92 lb/cap/día) son algo más bajas que aquellas para áreas urbanas.

NOTA: lb/cápita/día x 0,4536 = kg/cápita/día.

Agencia para la Protección Ambiental. La EPA ha continuado los estudios del USPHS y en1971 publicó un informe (5) al Congreso que contiene los estimativos de la producciónpresente y futura de desechos sólidos. El estimativo de la producción de desechos en losEstados Unidos por componentes se muestra en la Tabla 1.2. Nótese que las cantidades quese muestran como dispuestas son mayores que las que se muestran como producidas. La

diferencia se atribuye a aumento del contenido de humedad en los desechos dispuestos y ala medida de los desechos producidos en base seca. En esta tabla se excluyen los lodos deplantas de tratamiento, desechos de demolición y construcción, y desechos especiales talescomo automóviles abandonados.

TABLA 1.2. COMPONENTES DE DESECHOS SOLIDOS MUNICIPALESPRODUCIDOS EN LOS ESTADOS UNIDOS, 1971*.

Total producido Total dispuestoComponenteToneladasmillones

% Toneladasmillones

%

Papel 39,1 31,3 47,3 37,8Vidrio 12,1 9,7 12,5 10,0Metal 11,9 9,5 12,6 10,1 Ferroso 10,6 8,5 - - Aluminio 0,8 0,6 - - Otros no ferrosos 0,5 0,4 - -Plástico 4,2 3,4 4,7 3,8Caucho y cuero 3,3 2,6 3,4 2,7Textiles 1,8 1,4 2,0 1,6Madera 4,6 3,7 4,6 3,7Alimentos 22,0 17,6 17,7 14,2Subtotal 99,0 79,2 104,8 83,9Desechos de patios 24,1 19,3 18,2 14,6Inorgánicos misceláneos 1,9 1,5 2,0 1,5Total 125,0 100,0 125,0 100,0

Variaciones Mensuales y Estacionales

Los desechos sólidos de fuentes residenciales- potencialmente uno de los principalesproblemas de salud pública en cualquier comunidad- varían considerablemente encomposición y cantidad. Los autores han encontrado variaciones importantes, dependiendodel estatus económico, la composición étnica, y los hábitos sociales del vecindario(ejemplo, quema de papel y hojas en el patio). Las cantidades también varían con lasestaciones, las selecciones de horticultura de los vecindarios, las características geográficasde la tierra, la precipitación, el clima, y los hábitos de la gente que comen, beben y elempaque de lo que ellos compran. La lista es virtualmente interminable.

Estos datos son importantes en el diseño y la operación de cualquier instalación paradesechos sólidos. Los datos que se muestran en la Figura 1-3, obtenidos en 1940 en unestudio completo (2) en la ciudad de Nueva York, son útiles para ilustrar la variación en lacomposición de los desechos producidos en base mensual y estacional. Como se muestra,estos datos estuvieron influenciados en gran parte por el uso de carbón para la calefacciónresidencial en 1940, una condición que puede volver a ocurrir a medida que la importaciónde petróleo y propano líquido se vuelva más restrictiva y se utilicen los recursos abundantesde carbón de los Estados Unidos.

Para el diseño de cualquier operación de desechos sólidos se deben obtener da tossemejantes a los que se muestran en la Figura 1-3, de manera que todos sus componentespuedan ser suficientemente flexibles para compensar con las cargas permanentementevariables de desechos descartados por los residentes, lo mismo que por la produccióncomercial e industrial. Los componentes de los desechos sólidos producidos en Nueva Yorken 1940, no son indicativos de los componentes a ser esperados en 1976, lo mismo queaquellos del año 2000 lo fueran de los de hoy día; sin embargo, se puede predecir el futuroen base al pasado.

1.4. PROYECCIONES PARA EL FUTURO

Si los valores del USPHS de la Tabla 1.1 o los valores de la EPA en la Tabla 1.2 sonusados para hacer proyecciones para el futuro, las cifras se basan necesariamente en tasasanuales supuestas de crecimiento de la población y en el consumo humano y disposición deproductos desechados. La EPA ha supuesto que habrá un aumento en alimentos preparadosindustrialmente (con los desechos sólidos producidos en la categoría agrícola o industrial enlugares remotos) y un aumento en desechos de empaques. De otro lado, los desechos depatios, que alcanzan al 14,6 por ciento de los desechos dispuestos (Tabla 1.2), noaumentarán tan rápidamente en el futuro debido a que se espera que los tipos de viviendacambien de casas unifamiliares a edificios de apartamentos.

Fig. 1.3. Distribución mensual de los componentes de los desechos sólidos que llegan aun relleno sanitario en Nueva York, 1940 (2)

En vista de los muchos factores que influencian las predicciones para el futuro, se debenusar rangos. Debido a que los estimativos para el futuro son necesarios en el diseño deinstalaciones de procesado y disposición de desechos sólidos, el ingeniero de diseño debeintentar la predicción del uso de la instalación para un mínimo de 25 años con el fin dejustificar los gastos de capital involucrados. EPA ha desarrollado la Tabla 1.3 para ayudaral ingeniero en las proyecciones de diseño, suponiendo tres tasas diferentes de crecimientode la producción de desechos sólidos.

De la experiencia obtenida durante los años 1960, se podría esperar que la producción dedesechos sólidos aumente a una tasa del 4,5 por ciento anual. Una cifra más razonable, enbase a un mejor conocimiento del público con respecto a la recuperación y reuso derecursos, podría ser del 3,5 por ciento. Si fueran efectivos los mayores esfuerzos en larecuperación y recirculación de recursos, la tasa de aumento podría ser tan baja como el 2,5por ciento.

El impacto económico de los costos de manejo de desechos sólidos se puede proyectarusando los valores contenidos en la Tabla 1.3 y aplicando algún promedio nacionalestimado de costos unitarios de recolección y disposición desarrollados por la EPA. Datosde estudios de la EPA, junto con estimativos para 1980 y 1985, se presentan en la Tabla1.4. Así, se espera que el manejo de desechos sólidos se convierta en una industria de US$4billones a US$5 billones para 1985 (en base a dólares de 1971). Dependiendo de la tasa deinflación estos valores podrían cambiar apreciablemente.

TABLA 1.3 CANTIDADES PROYECTADAS DE DESECHOSSÓLIDOS, 1980 A 1990*,+

Toneladas, millonesCrecimiento compuestoanual, supuesto, porcentaje 1980 1985 1990

2,5 (bajo) 155 175 2003,5 (medio) 170 200 2304,5 (alto) 185 230 290

• 1971 base= 125 millones de toneladas cortas (vea la Tabla 1.2)+ De la Ref. 5

NOTA: ton x 907,2 = kg.

1.5. RETOS Y OPORTUNIDADES FUTURAS

La industria multimillonaria del manejo de los desechos sólidos sólo puede ser costeada porel público responsable de la producción de las inmensas cantidades de desechos - alrededorde 200 millones de toneladas por año, como se muestra en la Tabla 1.4. Se deben estimularnuevas actitudes públicas en un intento para reducir la carga económica impuesta sobre lasociedad. La preocupación nacional debe trascender el concepto de que el público puedaaportar el pago y no puede insistir en reducir la carga económica ya sea mediante accionesindividuales o sociales necesarias.

Desafortunadamente, el nivel de vida en los Estados Unidos está inevitablemente vinculadoa la producción de desechos sólidos- el despilfarro de recursos naturales en este país y en elexterior, el uso de materiales de muchos tipos por una sola vez, y la filosofía deldesperdicio y la rápida obsolescencia de los productos. Es razonable presumir que elabandono de esta filosofía del desperdicio pudiera reducir el tonelaje de desechos a sermanejados. Este concepto inevitablemente conduce a la necesidad de recuperar recursos y arecircular los materiales recuperados a la corriente principal de la industria. Además, loshábitos de la gente deben cambiar por su propia voluntad, guiados por grupos

TABLA 1.4 COSTOS DE RECOLECCIÓN Y DISPOSICIÓN DE DESECHOS SÓLIDOS EN LOS ESTADOS UNIDOS,1971 A 1985*

1980 (PROYECTADO) 1985 (PROYECTADO)1971(ESTIMADO) Bajo Medio Alto Bajo Medio Alto

Desechos recolectado (ton, millones)+ 120 150 160 175 165 190 220Costos unitarios ($/ton) Recolección 18 18 18 18 18 18 18 Disposición 4 5 5 5 5 5 5 Total 22 23 23 23 23 23 23Total de costos nacionales, millones de dólares(1971) Recolección 2.160 2.700 2.880 3.150 3.150 3.410 3.960 Disposición 480 750 800 875 875 950 1.100 Total 2.640 3.450 3.680 4.025 4.025 4.370 5.060* Adaptado de la Ref. 5+ Se supones que el 95 por ciento de los desechos producidos (Tabla 1.3) son recolectados.

NOTA: ton x 0,0011 = $/kg

conservacionistas, y producir información disponible a través de agencias industriales ygubernamentales. Se deben hacer esfuerzos para reducir la cantidad de materiales usados enempaques y mercancías obsoletas, y empezar procesos de recirculación en la fuente - lacasa, la oficina, o la fábrica - de manera que muchos materiales no se conviertan en parte delos desechos a ser dispuestos de una ciudad. Esta es una alternativa que conservará recursosy tendrá también viabilidad económica.

Otra alternativa es continuar las prácticas de desperdicio de la sociedad industrial modernay pagar la sanción pecuniaria. Como se muestra en la Tabla 1.4, la diferencia entre lascifras máximas y mínimas para 1985 podría ser de $1 billón. Podría ser todavía mayor si laconservación llegara a ser una manera de vida de los ciudadanos, el comercio y la industria.

Otra alternativa es continuar las prácticas pobres de manejo de desechos sólidos queprevalecen en muchas lugares del país. Esta alternativa implica una severa sanciónpecuniaria en el abuso de la tierra y el uso derrochador de los recursos cada vez másescasos de materiales, energía, fuerza de trabajo y dinero. Esto no es aceptable para lasociedad. Su contraparte consiste en el manejo progresista de los desechos sólidos y es eltema de todos los capítulos de este libro.

1.6. TÓPICOS PARA DISCUSIÓN

1.1. Discuta los diferentes factores que pueden tomarse en cuenta para las grandesdiferencias en la producción de sólidos en municipalidades de varias nacionesindustrializadas de la tierra.

1.2. ¿Como líder de la comunidad, qué acciones pudiera tomar o cuáles consejos daríapara reducir el impacto económico de la producción de desechos en su ciudad?

1.3. ¿El gas y el petróleo se están convirtiendo en bienes caros y escasos, aunque soncombustibles limpios que no producen desechos sólidos. Qué otras fuentes deenergía podría sugerir para la calefacción de las casas para dos regiones diferentes(tales como Nueva Inglaterra y Texas o Arizona) y todavía minimizar la producciónde desechos sólidos?

1.4. ¿Cuál sería el impacto de la variación mensual en la composición de los desechossólidos, que se muestra en la Figura 1.2, sobre la operación del sistema de manejode desechos sólidos?

1.5. Discuta los factores más importantes que han influenciado los cambios que hantenido lugar en la composición de los desechos sólidos desde principios de siglo.¿Cree usted que los cambios en la composición de los desechos sólidos seránimportantes en los próximos 10, 25 o 50 años? Explíquese.

1.6. ¿Cuál es su concepto actual de la recuperación de recursos? ¿Cómo puede afectarlos costos de disposición de desechos sólidos?

1.7. ¿Qué se está haciendo en su comunidad para la recirculación de botellas, latas ypapel? En su opinión ¿el programa es un éxito? ¿Cómo se puede mejorar y cuálagencia debiera tomar el liderazgo en esta mejora?.

1.8. ¿Cuál es su opinión del plan de Oregón (Todos los recipientes de refrescos ycerveza deben ser reusables)? ¿Piensa que tal plan trabajará en su estado?(Referencia: The Wall Street Journal, Friday, January 9, 1976).

1.7. REFERENCIAS

1. Darnay. A. and W. E. Franklin: The Role of Packaging in Solid WasteManagement 1966 to 1976, U.S. Department of Health. Education, and Welfare,Public Health Service, Publication SW-5c. Rockville, Md. 1969.

2. Eliassen, R.: Decomposition of Landfills, American Journal of Public Health, vol.32, no 3,1942.

3. Hanks, T.G.: Solid Waste/Disease Relationships, U.S. Department of Health,Education and Welfare, Solid Wastes Program, Publication SW-1c, Cincinnati,Ohio, 1967.

4. Muhich, A.J., A. J. Klee, and P.W. Britton: Preliminary Data Analysis, 1968National Survey of Community Solid Waste Practices, U.S. Department of Health,Education and Welfare, Public Health Service, Publication 1867, Washington, D.C.1968.

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

6. Surface Mining and Our Environment, A Special Report to the Nation, U.S.Department of the Interior, Washington, D.C. 1967.

2. LA EVOLUCIÓN EN EL MANEJO DE LOS DESECHOS SÓLIDOS

El manejo de los desechos sólidos se puede definir como una disciplina asociada con elcontrol de la producción, almacenamiento, recolección, transferencia y transporte,procesado y disposición de desechos sólidos en una forma tal que esté de acuerdo con losmejores principios de salud pública, economía, ingeniería, conservación, estética y otrasconsideraciones ambientales, y que también es sensible a las actitudes del público. Dentrode este contexto, el manejo de los desechos sólidos incluye todas las funcionesadministrativas, financieras, legales, de planificación e ingeniería involucradas en elespectro de soluciones a problemas de desechos sólidos que afectan a la comunidad por sushabitantes. Las soluciones pueden involucrar relaciones interdisciplinarias complejas talescomo campos tan políticos como ciencias políticas, planificación urbana y regional,geografía, economía, salud pública, sociología, demografía, comunicaciones yconservación, lo mismo que ingeniería y ciencia de materiales.

El propósito de este capitulo es doble: proveer una introducción general al campo delmanejo de los desechos sólidos y servir como base para la comprensión de lasinterrelaciones entre los principios de ingeniería que se presentan en la Parte II y losaspectos administrativos que se presentan en la Parte III. La información que se presenta enlas cuatro secciones cubre: 1) una historia breve de la evolución y desarrollo de estadisciplina, 2) una descripción de los elementos funcionales de los sistemas de manejo dedesechos sólidos, 3) una discusión breve del financiamiento y otros aspectos de sistemas demanejo de desechos sólidos que no se analizan en detalle en este libro, y 4) una discusiónbreve de la planificación del manejo de desechos sólidos.

2.1. DESARROLLO HISTORICO

“Para describir las características de las diferentes clases de desechos, y dirigir la atenciónal hecho de que, se pudiera mantener un método uniforme de nomenclatura y registro de lascantidades manejadas por diferentes ciudades, entonces los datos obtenidos y lainformación así acumulada sería un avance material hacia la disposición sanitaria de losdesechos. Tal uniformidad no acarrearía gastos sobre las ciudades, y se podrían hacercomparaciones y conclusiones correctas para el beneficio de otros. (9)".

Esta formulación de objetivos en sí misma no parece demasiado insólita, hasta que sereconoce que fue escrita en 1906 por H. de B. Parsons en su libro titulado "La Disposiciónde Desecho Municipal" (9). Revisando este libro, que pudo ser el primero en tratarúnicamente con el tema de los desechos sólidos desde el punto de vista riguroso de laingeniería, notamos que muchos de los principios básicos y métodos que cubren lo que hoydía se conoce como el campo del manejo de los desechos sólidos, no son nuevos y eranbien conocidos aún entonces. Por ejemplo, aunque el automotor ha reemplazado a lacarroza halada por un caballo (vea la Figura 2.1), los métodos básicos de recolección dedesechos sólidos continúan siendo los mismos; continúan siendo esencialmente intensivosen mano de obra. El desarrollo de datos uniformes para propósitos de comparación todavíacontinúan siendo una necesidad importante.

(a)Fig. 2.1 Evolución de los vehículos usados para la recolección de desechos sólidos. (a)

Carroza halada por caballo, alrededor de 1900 (9).

Primeras Prácticas de Disposición

Los métodos más comúnmente reconocidos para la disposición final de desechos sólidos aprincipios de siglo eran: 1) arrojar sobre el suelo, 2) arrojar en el agua, 3) enterrar con aradoen el suelo, 4) alimento para porcinos, 5) reducción, y 6) incineración (9,10). No todosestos métodos eran aplicables a todos los tipos de desechos. Enterrar con arado en el suelose usaba para desechos de alimentos y barrido de calles. Alimento para porcinos y lareducción se usaron específicamente para desechos de alimentos (9).

(b)

(c)Fig. 2.1. (b) Camión a motor de neumáticos sólidos, alrededor de 1925 (7). (c)

Vehículo moderno de recolección equipado con mecanismos de compactación, 1976.

Arrojar Sobre el Suelo. Debido a que era una tarea simple acarrear los desechos sólidoshasta los extramuros de la población y arrojarlos allí, los botaderos a campo abierto seconvirtieron en un método común de disposición para comunidades urbanas, y la quema deestos botaderos fue una práctica común (vea la Figura 2.2). Los botaderos a campo abiertotambién atrajeron moscas y ratas que diseminaron enfermedades. Esta disposición peligrosase convirtió en un tema de gran preocupación para las autoridades de salud pública aquienes se les dio la responsabilidad para controlar los desechos sólidos.

A través de los años, las divisiones de control de vectores del departamento de salud estataly el USPHS lograron éxitos sobresalientes en el control de enfermedades transmitidas porvectores mediante el desarrollo, la promoción y la imposición de prácticas sanitarias enrellenos, lo mismo que el almacenamiento, la recolección y el transporte de desechossólidos.

Arrojar en el Agua. Aunque este método fue usado por algunas ciudades costaneras, no fuefavorecido debido a que las consecuencias de la polución fueron bien reconocidas. Ladesfiguración de la playa de Coney Island en la ciudad de Nueva York se convirtió en uncaso oportuno (9). Sin embargo, la práctica continuó hasta 1933 cuando fue prohibido,finalmente, por la Corte Suprema de los Estados Unidos.

Enterrar con Arado en el Suelo. Como ya se mencionó, este método de disposiciónmediante entierro con arado en el suelo fue usado para desechos de alimentos y barrido decalles. Debido a la necesidad de grandes áreas de terreno y al hecho de que los desechos dealimentos debían ser separados de otros desechos, este método no se usó extensivamente,pero volvió a tener interés en los años 1970.

Alimento para Porcinos. Con frecuencia, los desechos de alimentos fueron dados a cerdosen granjas cercanas a áreas urbanas, tales como las del Condado de Los Angeles y en lasplanicies enlodadas de Nueva Jersey. Los desechos de alimentos de la ciudad de NuevaYork fueron dados a cerdos en las granjas malolientes al pasar el río en Secaucus, NuevaJersey. Desafortunadamente, debido a esta práctica se extendió la triquinosis cuando sedieron pedazos de cerdo contaminado en la recirculación de desechos de alimentos, los quereinfectaron a otros cerdos y a la gente que consumió su carne. Hasta un 16 por ciento de lapoblación de los Estados Unidos fue infectada al comer cerdo, sin cocer, alimentados condesechos de alimentos en el primer tercio de este siglo. No obstante, esta práctica continuólos años 50 y todavía se usa en algunas áreas aisladas de los Estados Unidos, bajocondiciones controladas de cocción y racionamiento.

Reducción. La reducción de desechos de alimentos, un método que ya no se usa, era unproceso de extracción de la grasa mediante el cual los desechos se trataban para separar laspartes sólida y líquida y recuperar la grasa contenida en una o ambas porciones (10). Laparte sólida era conocida como "fertilizante orgánico". Se desarrollaron y usaron variosprocesos (9). La grasa recuperada se usó para hacer pomadas y los grados más baratos deperfumería, lo mismo que como grasa para vagones.

Fig. 2.2 Quemado en botaderos a campo abierto. (a) Botadero ubicado en unahondonada; (b) Botadero ubicado en un área plana. (California Department of Public

Health, Bureau of Vector Control).

Incineración. Aunque la incineración fue considerada como un método de disposición finala principios de siglo, ahora es considerada como un proceso de reducción de volumen o unproceso de conversión de energía. Debido a que ha habido poco cambio en la aplicación deeste proceso, se remite al lector a los Capítulos 8 y 9 para una discusión más detallada.

Los Comienzos del Manejo de los Desechos Sólidos

Los comienzos del manejo de los desechos sólidos se pueden hallar en la antigüedad y en lapráctica de recircular desechos producidos por el hombre. Uno de los primeros intentos demanejo de los desechos sólidos en los Estados Unidos tuvo lugar a principios de siglocuando la ciudad de Nueva York construyó un dique de madera alrededor de la isla Rikersen el río Este y llenó el área detrás de los pantanos con cenizas, desperdicios y barrido decalles (9). Los desechos fueron transferidos de vagones a lanchones en la ciudad de NuevaYork, remolcados a la isla, descargados mediante dragas de almeja a un transportador o acarros sobre rieles, y distribuidos. Ciertamente, fue necesaria alguna clase de plan demanejo para realizar esta gran operación. Nuevamente acá, es evidente que la planificacióndel manejo de desechos sólidos no es nueva.

El manejo esclarecido de desechos sólidos, con énfasis en el descargue controlado(conocido ahora como "relleno sanitario") , se puede encontrar a principios de los años1940 en los Estados Unidos y una década antes en el Reino Unido (8) . La ciudad de NuevaYork, bajo el liderazgo del Alcalde la Guardia y Fresno, California, con su Director deObras Públicas inclinado a la sanidad, Jean Vincenz, fueron los pioneros en el método delrelleno sanitario para gran des ciudades. Durante la Segunda Guerra Mundial, el Cuerpo deIngenieros del Ejército de los Estados Unidos, bajo la dirección de Jean Vincenz, quienentonces dirigía la División de Reparaciones y Servicios en Washington, modernizó losprogramas de desechos sólidos para servir como modelo de rellenos sanitarios paracomunidades de todos los tamaños. El departamento médico del Ejército, a través delCoronel W. A. Hardenbergh del Cuerpo Sanitario del grupo de ingeniería, tomó una parteactiva en el control de vectores y en la prevención de la diseminación de enfermedades a lastropas que ayudaban a auspiciar el programa de relleno sanitario.

Las municipalidades no siguieron estos programas con consistencia. El Departamento deSalud Pública de California, junto con varios departamentos estadales de salud progresistas,establecieron normas para rellenos sanitarios y adelantaron campañas agresivas para laeliminación de botaderos convencionales. Todavía en 1965, después de una revisióncompleta de las prácticas de manejo de desechos en los Estados Unidos, el Congresoconcluyó:

“... que los métodos ineficaces e inadecuados de disposición de desechossólidos resultan en paisajes arruinados, crean serios riesgos a la salud pública,incluyendo polución del aire y los recursos hídricos, peligro de accidentes yaumento de enfermedades transmitidas por roedores e insectos, tienen unefecto adverso sobre los valores de la tierra, crean molestias públicas, dichode otra manera interfieren con la vida y desarrollo de la comunidad; ... que lafalla o incapacidad para recuperar y reusar tales materiales económicamente

resulta en desperdicio innecesario y deterioro de los recursos naturales;..."(6).

El Congreso también encontró que la continuación en la tendencia a la concentración depoblación en áreas metropolitanas y urbanas ha presentado a estas comunidades seriosproblemas financieros y administrativos en la recolección transporte y disposición dedesechos sólidos.

2.2. ELEMENTOS FUNCIONALES

Los problemas asociados con el manejo de desechos sólidos en la sociedad de hoy día soncomplejos debido a la cantidad y naturaleza diferente de los desechos, el desarrolloirregular de grandes áreas urbanas, las limitaciones de recursos para servicios públicos enmuchas ciudades grandes, los impactos de la tecnología, y las limitaciones emergentes deenergía y materias primas. Como consecuencia, si el manejo de los desechos sólidos se va arealizar de una manera eficiente y ordenada, se deben identificar y comprender claramentelos aspectos y relaciones fundamentales.

En este texto, las actividades asociadas con el manejo de desechos sólidos desde el lugar deproducción hasta la disposición final han sido agrupadas en seis elementos funcionalesidentificados en la Figura 2.3 e ilustrados en las fotografías de la Figura 2.4. Considerandocada elemento funcional por separado, es posible, 1) identificar los aspectos y relacionesfundamentase involucrados en cada elemento y 2) desarrollar, donde sea posible, relacionescuantificables con el propósito de hacer comparaciones, análisis y evaluacionesingenieriles. Esta separación de elementos funcionales es importante debido a que permiteel desarrollo de una estructura para evaluar el impacto de los cambios propuestos y losfuturos avances tecnológicos. Como ejemplo, mientras los medios de transporte en larecolección de desechos sólidos han cambiado desde la carroza halada por el caballo hastael vehículo a motor (vea la Figura 2.1), el método fundamental de recolección, es decir, elmanejo a mano necesario, permanece igual (vea el Capitulo 6).

Para resolver problemas específicos de desechos sólidos, los distintos elementosfuncionales se combinan en lo que generalmente es conocido como unsistema de manejo de desechos sólidos. En la mayoría de las ciudades, un sistema demanejo de desechos sólidos comprende cuatro elementos funcionales: producción dedesechos, almacenamiento in situ, recolección y disposición. Además, uno de los objetivosdel manejo de desechos sólidos es la optimización de estos sistemas para proporcionar lasolución más eficiente y económica, en concordancia con todas las restricciones impuestaspor los usuarios del sistema y aquellos que son afectados o controlan su uso.

Fig. 2.3. Diagrama simplificado que muestra las interrelaciones de los elementosfuncionales en un sistema de manejo de desechos sólidos.

En la siguiente discusión se describen los elementos funcionales individuales. Cada uno seconsidera en detalle en la parte II. El propósito de la siguiente discusión es introducir allector en los aspectos físicos del manejo de los desechos sólidos y establecer una estructuraútil dentro de la cual se visualicen las actividades asociadas con el manejo de desechossólidos.

Producción de Desechos

La producción de desechos comprende aquellas actividades en las cuales se identifican losmateriales que ya no son útiles y son desechados o recogidos para su disposición. Porejemplo, la envoltura de una barra de caramelo se considera de poco valor para elpropietario una vez ha consumido el caramelo y con mayor frecuencia es desechada deinmediato, especialmente a campo raso. Lo que es importante en la producción de desechoses que hay una etapa de identificación y que esta etapa varía con cada individuo.

Debido a que la producción de desechos es, actualmente, una actividad no muy controlable,frecuentemente no es considerada como un elemento funcional. En el futuro, sin embargo,probablemente se ejercerá un mayor control sobre la producción de desechos. Por ejemplo,desde el punto de vista económico, el mejor lugar para sortear materiales de desecho conpropósitos de recuperación es en la fuente de producción. Los propietarios de las viviendasse están volviendo más conscientes de la importancia de separar periódicos y cartón, latasde acero delgado, aluminio y botellas.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Fig. 2.4. Representación pictórica de los elementos funcionales en un sistema demanejo de desechos sólidos. (a) Producción; (b) almacenamiento in situ; (c)recolección; (d) transferencia y transporte; (e) procesado y recuperación; (f)

disposición.

Almacenamiento In Situ

Aunque los desechos sólidos de fuentes urbanas pueden constituir sólo el 5 por ciento delos desechos sólidos de la nación, su manejo exige un gran esfuerzo continuo. La razón esque son desechos heterogéneos visibles que son producidos, en su mayor parte, donde lagente vive y en áreas con espacio limitado para el almacenamiento. Estos desechos no sepueden tolerar largo tiempo en base a premisas personales debido a su degradabilidad, ydeben ser trasladados en un tiempo razonable, generalmente menos de 8 días.

El costo de proveer almacenamiento para desechos sólidos en la fuente normalmente esaportado por el dueño de la vivienda o apartamento en el caso de individuos, o por laadministración de propiedades comerciales o industriales. El almacenamiento in situ es deimportancia primordial debido a consideraciones estéticas, de salud pública y económicasinvolucradas. Frecuentemente, se ven recipientes de aspecto desagradable y lugares dealmacenamiento al aire libre, ambos son inaceptables, en áreas residenciales y comerciales.

Recolección

El elemento funcional de recolección, como se usa en este libro, incluye no solamente larecogida de los desechos sólidos, sino también el acarreo de los desechos después de larecolección hasta el lugar donde es vaciado el vehículo de recolección. Como se muestra enla Figura 2-3, este lugar puede ser una estación de transferencia, o un sitio de disposición(relleno sanitario). En ciudades pequeñas donde los sitios de disposición final están cerca,el acarreo de los desechos no es un problema. En grandes ciudades, sin embargo, donde elacarreo al sitio de disposición frecuentemente es mayor a diez millas, el acarreo puede tenerimplicaciones económicas serias (7).

La solución al problema de acarreo a grandes distancias se complica con el hecho de quelos vehículos a motor que son bien adaptados para el acarreo a larga distancia no sonadecuados o particularmente económicos para la recolección casa por casa. Porconsiguiente, en la mayoría de los casos, se necesitan instalaciones y equipos adicionales detransferencia y transporte.

Como se anotó en el Capitulo 1 (Tabla 1-4) , la recolección alcanza a cerca del 80 porciento del costo anual ($2.64 billones en 1971) del manejo de los desechos sólidos urbanos.Este servicio puede costar al propietario de casa individual $30 por año o más, dependiendodel número de recipientes y frecuencia de la recolección. Típicamente, la recolección esproporcionada bajo varios sistemas administrativos, variando desde los serviciosmunicipales hasta servicios de franquicia prestados bajo diversas formas de contratos.En varios lugares del país, grandes compañías de disposición de desechos sólidos, concontratos en muchas ciudades, poseen y operan vehículos de recolección y sitiosde disposición en relleno sanitario.

Los servicios de recolección para industrias varían ampliamente. Algunos desechosindustriales son manejados como desechos residenciales; algunas compañías tienen sitiosde disposición en sus propiedades y usan cintas transportadoras o agua en el transporte. La

última se usa para desechos minerales y agrícolas en muchos casos. Cada industria exigeuna solución individual a sus problemas de desechos.

Transferencia y Transporte

El elemento funcional de transferencia y transporte comprende dos etapas: 1) latransferencia de los desechos desde un vehículo de recolección pequeño a un equipo detransporte más grande y 2) el transporte subsiguiente de los desechos, generalmente, sobregrandes distancias, al sitio de disposición. la transferencia generalmente tiene lugar en unaestación de transferencia. Aunque el transporte en vehículos de motor es más común,también se usan ferrocarriles o barcazas para transportar desechos.

Por ejemplo, en San Francisco los vehículos de recolección que son relativamente pequeñosdebido a las necesidades de maniobra en las calles de la ciudad, acarrean sus cargas a unaestación de transferencia en el límite sur de la ciudad. En la estación de transferencia, losdesechos descargados de los vehículos de recolección se vuelven a cargar en grandescamiones tractor- trailer. Los camiones cargados son conducidos a un sitio de disposición aunas 40 millas, en otro condado.

Procesado y Recuperación

El elemento funcional de procesado y recuperación incluye todas las técnicas, equipo, einstalaciones usadas para mejorar la eficiencia de los otros elementos funcionales y pararecuperar materiales utilizables, conversión de productos o energía de desechos sólidos.

En la recuperación de materiales, como un ejemplo, las operaciones de separación han sidoideadas para recuperar recursos valiosos de los desechos sólidos mezclados, entregados alas estaciones de transferencia o plantas de procesado de desechos sólidos. Estasoperaciones incluyen reducción de tamaño y separación de densidad medianteclasificadores de aire. Una ulterior separación puede incluir dispositivos magnéticos paraextraer hierro, separadores de corriente en contraflujo para aluminio, y mallas para vidrio.También pueden ser reusados: la flotación, separación por inercia, y otras operacionesunitarias de la industria metalúrgica. la selección de cualquier proceso de recuperación esuna función económica- costo de separación versus valor de los materiales recuperados oproductos. Debido a que los precios fluctúan ampliamente, en cualquier análisis económicose deben considerar estimativos de los precios máximos y mínimos.

Actualmente, muchas de las operaciones y procesos unitarios para desechos sólidos estánexperimentando un desarrollo extensivo por parte de los fabricantes de equipo y por laEPA, a través de sus programas de investigación, desarrollo y demostración. Muchos delos métodos más antiguos se han encontrado insatisfactorios desde uno o más puntos devista- salud pública, económicos, problemas ambientales, lo mismo que el agotamiento deterrenos disponibles y las subsiguientes restricciones colocadas sobre el uso de terrenos porlas autoridades de planificación.

Disposición

El último elemento funcional en el sistema de manejo de desechos sólidos re presentado enla Figura 2.3 es la disposición. La disposición es el último destino de todos los desechossólidos, ya sean desechos residenciales recolectados y transportados directamente a unrelleno sanitario, desechos semisólidos (lodo) de plantas de tratamiento municipales oindustriales, residuo del incinerador, abono, u otras sustancias de diferentes plantas deprocesado de desechos sólidos que ya no son útiles a la sociedad.

Entonces, la planificación del uso de la tierra se convierte en un determinante primordial enla selección y operación de rellenos sanitarios. En muchas ciudades esto involucra a lascomisiones de planificación de la ciudad, condado, u otra autoridad de planificaciónregional. Se exigen declaraciones de impacto ambiental (vea el Capitulo 3) para todos losnuevos sitios de relleno con el fin de asegurar el cumplimiento de las normas de saludpública, estética, y usos futuros de la tierra. Un relleno sanitario moderno no es un botaderoa campo abierto. Es un método de disposición de los desechos sólidos que no creamolestias o riesgos para la salud, tales como criaderos de ratas e insectos y lacontaminación del agua subterránea, o la seguridad pública.

Se deben seguir los principios de ingeniería para confinar los desechos al área más pequeñaposible, reducirlos al mínimo volumen práctico mediante compactación en el sitio, ycubrirlos después de cada día de operación para reducir la exposición a las plagas. Despuésde que toda el área es llenada, se debe colocar una cubierta de tierra de 60 centímetrosmínimo de espesor, y agregar más tierra- si se producen asentamientos diferencialesdurante la descomposición de la materia orgánica subyacente. Esta descomposición esanaerobia y en consecuencia tiene una tasa de reacción muy lenta. Uno de los peligros de labiodegradación es la producción de gas metano. Aunque se forma a una velocidad lenta, sepuede acumular debajo de edificaciones (5) y en consecuencia se debe ventilar a laatmósfera. En ciudades con rellenos sanitarios grandes se están haciendo intentos pararecoger el metano y producir energía.

Uno de los conceptos más importantes es planificar el uso final de la tierra reclamada.Muchos campos de golf han sido establecidos sobre rellenos sanitarios. Parques,almacenamientos al aire libre y campos de atletismo ocupan sitio de muchos rellenossanitarios antiguos. Estos deben ser planificados de manera que no se localicenedificaciones sobre los desechos sólidos en descomposición. la planificación se debe hacerantes del llenado de manera que, las áreas para construcciones sean llenadas únicamentecon tierra.

Para eliminar el estigma de llenar terrenos bajos con desechos sólidos, la ciudad de NuevaYork ha colocado grandes carteles adyacentes a las autopistas y sitios de rellenos. Estoscarteles indican que se está llenando el terreno para un futuro campo de golf, bajo ladirección del Departamento de Parques (los planificadores), el Departamento deSaneamiento (disponen los desechos sólidos), y el Departamento de Obras Públicas(suministran el lodo de sus plantas de tratamiento de aguas residuales). Así, tres agencias dela ciudad están "matando tres pájaros con una piedra" y beneficiando al público con unaplanificación y operación cuidadosas.

2.3. SISTEMAS DE MANEJO DE DESECHOS SOLIDOS

Los seis elementos funcionales que constituyen los sistemas de manejo de desechos sólidoshan sido identificados y discutidos en la sección anterior. Estos elementos, como se anotóanteriormente, son los temas principales de este libro. En esta sección el objetivo esdescribir brevemente otros aspectos prácticos asociados con sistemas de manejo dedesechos sólidos que no se cubren en detalle en este texto. Esto incluye: financiamiento,operaciones, manejo de equipo, personal, informes, contabilidad de costos y presupuestos,administración de contratos, ordenanzas y lineamientos, y comunicaciones públicas .Parainformación adicional sobre estos temas se recomiendan las Referencias 2 y 3.

Normalmente, en la mayoría de las ciudades y condados de los Estados Unidos, laresponsabilidad de la operación o supervisión de contratos de sistemas de manejo dedesechos sólidos está bajo la jurisdicción del departamento de obras públicas. Otrosdepartamentos a los cuales se les ha dado esta responsabilidad incluyen: ingeniería,saneamiento, calles y saneamiento, servicios públicos y salud. Para comprender lasinterrelaciones de las preocupaciones cotidianas de estos departamentos será útil considerarprimero la estructura organizacional de algunas agencias típicas de manejo de desechossólidos.

Estructura Organizacional

La razón principal para desarrollar una estructura organizacional es la de identificar lasrelaciones y responsabilidades de los individuos responsables de lograr los objetivosestablecidos o fines de la organización. Esto es especialmente importante para una agenciade manejo de desechos sólidos donde las tareas a ser ejecutadas son tan variadas.

La complejidad de la estructura varia de acuerdo al tamaño de la organización, como seilustra en los diagramas de organización para el Departamento de Saneamiento de la ciudadde Nueva York y la División de Desechos Sólidos del Condado de Sacramento, California,que se muestran en las Figuras 2.5 y 2.6, respectivamente.

Financiamiento

Los principales métodos de financiamiento de sistemas de manejo de desechos sólidosincluyen: 1) impuestos generales sobre la propiedad, 2) impuestos especiales sobre lapropiedad, 3) cargos por servicio o derechos, 4) el concepto de servicio, 5) cargos porrecipiente, 6) tasaciones especiales, y 7) ingresos varios(3). En la Tabla 2.1 se reportandados sobre los métodos usados para financiar la recolección de desechos sólidos en 396ciudades de los Estados Unidos. En la Referencia 3 se puede encontrar una discusión delas ventajas y desventajas de estos métodos.

Operaciones

El número de divisiones de operación depende del tamaño de la agencia que maneja losdesechos sólidos. Por ejemplo: en la ciudad de Nueva York, como se muestra en la Figura2.5 oficinas independientes son responsables del equipo automotor, ingeniería, limpieza y

TABLA 2.1. MÉTODOS USADOS PARA FINANCIAR LA RECOLECCIÓN DE DESECHOS SÓLIDOS EN 396 CIUDADES DELOS ESTADOS UNIDOS EN 1973*.

Porcentaje de ciudades, población en (000)Método

Total 0-5 5-10 10-25 25-50 50-100 100-250 250-500 500-1000 Sobre 1000

Impuesto general 54,3 66,7 41,7 50,0 49,1 60,0 56,7 50,0 66,7 80,0

Cargo por servicio 30,8 16,7 50,0 34,4 34,9 28,0 30,0 25,0 13,3 20,0

Impuesto más cargo 12,6 16,7 8,3 14,1 13,2 11,0 13,3 14,3 13,3 0,0

Otros 2,3 0,0 0,0 1,6 2,8 1,0 0,0 10,7 6,7 0,0

* Reimpreso con permiso de American Public Works Association, Institute for Solid Wastes (3).

Fig. 2.5. Diagrama organizacional para el Departamento de Saneamiento, Nueva York (Reimpreso con permiso del AmericanPublic Works Association, Institute for Solid Wastes (3)).

Fig. 2.6. Diagrama organizacional para la División de Manejo de Desechos Sólidos,Condado de Sacramento, California. (Division of Solid Waste Management,

Sacramento County).

recolección, disposición de desechos, administración, servicios médicos y administraciónde edificaciones. Por contraste, en una comunidad pequeña, uno o dos individuos puedenser responsables de todas las operaciones.

Manejo de Equipo

El manejo apropiado del equipo comprende algo más que el mantenimiento. Tambiénincluye el análisis de la reposición de equipo, desarrollo de especificaciones para el equipo,y en organizaciones grandes, el diseño de características especiales del equipo. En vista delalza desmesurada de los costos del equipo, el manejo de éste se ha convertido en unaactividad crítica y especializada en muchas agencias de manejo de desechos sólidos y exigeel empleo de personal calificado.

Personal

La operación exitosa de cualquier agencia de manejo de desechos sólidos dependerá, engran parte, de la selección, entrenamiento y supervisión de su personal. En la mayoría delas agencias, el manejo de personal está relacionado con: 1) la moral de los empleados y 2)salarios, horas y condiciones de trabajo. En la Referencia 3 se consideran detallesrelacionados con el manejo, políticas y prácticas del personal.

Informes, Contabilidad de Costos y Presupuesto

Se ha dicho que "probablemente no hay otro campo donde la magnitud del esfuerzo parapresentar informes ha sido tan insignificante como en la recolección de desechos sólidos"(3). En general, esta afirmación se aplica a todo el campo del manejo de los desechossólidos. Sin embargo, con el aumento de los costos, se está haciendo más énfasis en losinformes y contabilidad de costos el un esfuerzo para evaluar los costos verdaderos de lasdistintas actividades.

Para ayudar a las agencias locales de manejo de desechos sólidos, la EPA ha desarrolladoun sistema de manejo de información llamado COLMIS. Este sistema orientado haciacostos se desarrolló para uso con computadoras y fue diseñado para lograr dos objetivos: 1)proporcionar a los administradores, a todos los niveles, herramientas para facilitar elproceso de toma de decisiones y 2) suministrar la información necesaria para la evaluacióndetallada de las necesidades para efectos de cambio en procedimientos operacionales (1).El uso de COLMIS y de una variedad de programas de computación que han sidodesarrollados no han sido extensivos. En el futuro, sin embargo, se anticipa unuso más amplio de estos programas de computador a medida que se normalicen losprocedimientos para reportar datos.

Administración de Contratos

La recolección de desechos sólidos en los Estados Unidos es real izada por agenciaspúblicas municipales, organizaciones privadas bajo contrato con agencias gubernamentales,organizaciones privadas de recolección y varias combinaciones de éstos. En la Tabla 2.2 seresume la extensión en la cual se usa ahora cada tipo de arreglo. La selección de larecolección municipal, por contrato o privada se debe basar en una comparación válida decostos. Desafortunadamente, debido a los procedimientos deficientes de contabilidad decostos usados en el pasado, rara vez se dispone de la información necesaria en la cual sebasen tales comparaciones. En muchas ciudades casi se ha institucionalizado la recolecciónpor contrato.

Ordenanzas y Lineamientos

El desarrollo de ordenanzas y lineamientos efectivos para todos los elementos funcionalesidentificados en la Figura 2.3 hoy día es una responsabilidad importante de cualquieragencia de manejo de desechos sólidos. Aunque las ordenanzas varían de un estado a otro yde un lugar a otro, la mayoría de ellas incluyen provisiones que tratan de los siguientestópicos: 1) definiciones, 2) responsabilidad de la administración, 3) almacenamiento in situ,4) recolección, 5) transporte, 6) procesado, 7) disposición, 8) problemas especiales 9)financiamiento, y 10) violaciones y sanciones. En las Referencias 2 y 3 se pueden encontrarordenanzas representativas, modelos de contratos y lineamientos.

TABLA 2.2. TIPO DE RECOLECCION DE DESECHOS SOLIDOS RESIDENCIALES EN 661 CIUDADES DE NORTEAMÉRICA EN 1973*

Población (000)Método

5-10 10-25 25-50 50-100 100-500 Sobre 500 Sinespecificar

Total Porcentaje

Municipal 11 51 73 64 43 14 1 257 39

Contrato 11 19 41 22 9 1 3 106 16

Privado 2 12 34 25 5 2 3 83 12

Municipal y privado 2 14 30 23 32 3 - 104 16

Municipal y contrato 1 4 7 14 7 5 - 38 6

Municipal, contrato y privado 1 3 5 9 4 6 - 28 4

Contrato y privado 1 8 14 9 7 4 2 45 7

Total 29 111 204 166 107 35 9 661 100

* Reimpreso con permiso de American Public Works Association, Institute for Solid Wastes (3).

Comunicaciones Públicas

Debido a que los empleados de agencias de manejo de desechos sólidos tienen contactodirecto frecuente ton el público, es especialmente importante que ellos estén conscientes dela necesidad de establecer relaciones adecuadas con la gente a quienes ellos sirven. Esto sepuede lograr mediante programas apropiados de entrenamiento. Además, es igualmenteimportante que el público esté enterado de las actividades de la agencia de manejo dedesechos sólidos. Los medios, métodos y técnicas para lograr este objetivo son muchos yvariados. El enfoque seleccionado dependerá de la naturaleza de la informacióna ser diseminada. Un ejemplo de panfleto de información efectiva se puede encontrar en elApéndice B.

2.4. PLANIFICACIÓN DEL MANEJO DE LOS DESECHOS SOLIDOS

La planificación del manejo de los desechos sólidos se puede definir como al procesomediante el cual se desarrollan alternativas y programas factibles para resolver problemasde desechos sólidos. En la mayoría de las actuaciones se deben presentar programas yplanes alternativos al público y a los ejecutivos para su consideración, selección yadopción. Actualmente las interrelaciones entre los muchos factores técnicos, económicos,ambientales, sociales y políticos involucrados en estos problemas, no están bien definidos.Debido a que los detalles de la planificación del manejo de los desechos sólidos se incluyenen la Parte III, la siguiente discusión sólo intenta servir como una breve introducción a estetema.

Definición de términos

Al discutir la planificación en el campo del manejo de los desechos sólidos (al igual que enotros temas), los términos: elemento funcional, sistema (s) programas, alternativas y planesson usados frecuentemente. Además, es importante tener una comprensión clara de estostérminos en el sentido en que son usados en este texto.

Elemento Funcional. Como se anotó anteriormente en este capitulo, el término elementofuncional se usa para describir varias actividades asociadas con el manejo de desechossólidos desde el punto de producción hasta la disposición final. En general, un elementofuncional representa una actividad física. Los seis elementos funcionales usados en estelibro son: producción de desechos, almacenamiento in situ, recolección, transferencia ytransporte, procesado y recuperación y disposición.

Sistema. El ensamblaje de uno o más de los elementos funcionales para lograr un objetivo ofin dado se conoce como un sistema de manejo de desechos sólidos.

Programa. En el campo de la planificación del manejo de desechos sólidos, el términoprograma comprende todas las actividades asociadas con el desarrollo de una solución a unproblema dentro de un elemento funcional de un sistema de manejo de desechos sólidos.Programas que tratan con problemas específicos relacionados a un elemento funcionalpueden o no incluir temas de política y objetivos. Si lo hacen, deben ser presentados a los

ejecutivos apropiados, tales como a los miembros del concejo municipal o a los directoresdel condado.

Alternativas. El término alternativa se usa para describir varias agrupaciones de programascomo se presentan en los planes con el propósito de hacer comparaciones. Mediante lacomparación de alternativas compuestas de programas individuales, es posible para losejecutivos evaluar los impactos y la selección de una alternativa dada. Con frecuenciariesgos involucrados en la alternativa seleccionada será integrada por programas tomadosde una o más alternativas propuestas.

Planes. Los planes de manejo de desechos sólidos se desarrollan para definir y establecerobjetivos y políticas. Se pueden desarrollar planes para tratar con problemas a cualquiernivel- ciudad o condado, subregional o regional, estadal, o federal. Normalmente, un plan-local comprenderá uno o más elementos funcionales y uno o más programas de áreas. Porejemplo, un programa local de recolección puede incluir solamente un programa del áreaasociada con la fijación de tarifas.

Preparación de Planes Integrales

A mediados de la década de 1970, los planificadores e ingenieros consultores de muchaspartes de los Estados Unidos estaban comprometidos en estudios regionales de manejo dedesechos sólidos como parte del mandato de la Ley Pública 92-208, la cual fue concebidapara lograr soluciones completas a problemas ambientales regionales. El gobierno federal ylos gobiernos estadales hicieron énfasis en la necesidad de la planificación regional delmanejo de los desechos sólidos debido a que los gastos de muchas comunidades pequeñasllegaron a ser tan grandes y a la tendencia a la duplicación de instalaciones.

Objetivos y Fines de los Planes Integrales. Los objetivos de los planes regionales varíandependiendo del tamaño del área involucrada, la naturaleza de los problemas, y el númerode jurisdicciones que se sobreponen. Frecuentemente, como se discute en el Capítulo 3, losobjetivos generales o fines son especificados por la legislación. Comúnmente, los objetivosde planes integrales regionales serán formulados en un lenguaje explícito. Por ejemplo,considere la siguiente formulación de objetivos tomada del informe de la preparación de unplan integral para el Condado de los Angeles (4).

"Los objetivos principales del plan son preservar y mejorar nuestroambiente suelo, aire y agua; conservar nuestros recursos; y proporcionarprotección a la salud, seguridad y bienestar públicos. Para lograr estosobjetivos, el plan intenta traer mejoras, donde sean necesarias, en elmanejo de desechos sólidos, con la mínima interferencia posible de losmétodos comprobados de operación".

En la mayoría de los casos los fines de la planificación integral variarán con las condicioneslocales o regionales. Debido a que las soluciones de hoy día rara vez satisfarán lasnecesidades de mañana, el f in más importante debiera ser el desarrollo de planes en loscuales se suponga un futuro desconocido y se provea un medio donde se puedan adaptar lasaspiraciones y capacidades cambiantes de la sociedad.

Problemas de Administración Regional. La mayoría de los problemas de administración endesechos sólidos no conocen límites políticos. Muchas de nuestras ciudades más grandesestán agotando los terrenos para la disposición de desechos en bruto o procesados. Porejemplo, San Francisco agotó los terrenos para rellenos hace muchos años y usó terrenos enel Condado de San Mateo, a unas 10 millas al sur de la ciudad, para relleno y disposición dedesechos sólidos. Cuando esos terrenos se llenaron, como se mencionó antes, la ciudad tuvoque recurrir a contratar con un segundo condado al sur, en el sitio Mountain View,Condado de Santa Clara, unas 40 millas al sur de San Francisco. La ciudad también hatenido que negociar con el ferrocarril (Western Pacific Railroad) para acarrear los desechossólidos a los desiertos a unas 350 millas al Este donde serían usados el corte de suelo yrecubriendo en el relleno. El Distrito de Columbia ha considerado el acarreo de desechospor ferrocarril a Virginia. la ciudad de Filadelfia ha estudiado el llenado explotacionesmineras a campo abierto en el noreste de Pensilvania.

Otras naciones industrializadas tienen problemas semejantes. Barreras impenetrables comoel Muro de Berlín son abiertas a vehículos que transportan desechos sólidos de BerlínOccidental a Berlín Oriental para llenar una cantera abandonada en territorio de AlemaniaOriental y producir un ingreso para ese gobierno. Sin embargo, una cerca bordea lacarretera que conduce a la cantera desde el Muro de Berlín, lo mismo que alrededor de lacantera. Tales son las ramificaciones políticas que enfrentan los grupos de manejo dedesechos sólidos llamados a desarrollar planes integrales.

Sobreposición de responsabilidades y Jurisdicciones

El número de agencias con responsabilidades y jurisdicciones sobrepuestas que se debenconsiderar en el desarrollo de un plan integral de desarrollo hace de la tarea una empresaasombrosa. Para citar un ejemplo, considere el Condado de los Angeles, que es el condadomás populoso y complejo de los Estados Unidos. Este condado tiene 78 ciudadesincorporadas con una población total de unos seis millones y otro millón que vive en áreano incorporadas. Par citar al Ingeniero del Condado, Harvey T. Brandt (4):

"Debido a la complejidad multijurisdiccional y fragmentación de laautoridad existentes en el manejo de desechos sólidos, se puede ver deinmediato que la preparación de un plan integral para todo el condadoenfrenta muchos problemas. Una consideración importante es lapreservación de la regla de la vivienda al máximo grado posible.Actualmente, cada ciudad independiente rige los servicios de recolecciónde desechos sólidos dentro de sus lotes, proveyendo en algunos casos larecolección con sus propios medios mientras que en otros se danlicencias, contratos o franquicias para la recolección a empresas privadas.En forma semejante, en territorios no incorporados, algunas áreas hanformado distritos para la disposición de basura, controlados por elCondado donde la recolección es realizada por contratistas. Otras áreasson servidas por acarreadores con licencia sobre una base libre.Igualmente, unas pocas ciudades operan sus propios sitios de disposición,

mientras que otros rellenos son operados por los Distritos deSaneamiento del Condado o por empresas privadas".

2.5. TEMAS DE DISCUSION

1. De registros históricos, haga un breve desarrollo cronológico de los métodosde disposición usados en su comunidad durante los últimos 50 años. Dondesea posible identifique los eventos más importantes que condujeron alabandono de un método en favor de otro.

2. Obtenga un diagrama de la organización de la agencia responsable delmanejo de los desechos sólidos en su comunidad. ¿Cómo se compara conaquellos que se muestran en las Figuras 2.5 y 2.6. ¿Parece adecuada?.

3. Contacte su agencia local de manejo de desechos sólidos y determine losprogramas para entrenar nuevos empleados. Desde su punto de vista comoresidente de la comunidad, ¿los programas de entrenamiento son adecuadospara cubrir la mayoría de las situaciones que se van a encontrar en la rutina?Si no es así. ¿Cuáles otros temas o tópicos debieran ser incluidos en elprograma de entrenamiento?

4. Explique porqué los costos de recolección alcanzan al 60 u 80 por ciento delos costos totales de manejo de desechos sólidos.

5. En su opinión ¿qué efecto tiene la propiedad y operación de sitios dedisposición y rellenos por contratistas privados (comparado con agenciaspúblicas) sobre la economía, eficiencia y aspectos ambientales de laoperación?.

6. ¿Por qué las prácticas de manejo de desechos sólidos se han desarrollado tanlentamente? ¿Cuáles cambios puede usted ver que se sucederán en elfuturo?.

7. Identifique y discuta brevemente los aspectos que usted crea importantes enel manejo de desechos sólidos al finalizar la década de los años 1970 yprincipios de los años 1980.

8. Discuta las posibilidades y ventajas de un plan de manejo regional para lasciudades y poblaciones de su área, o de un área metropolitana. cerca de sucasa o escuela.

2.6. REFERENCIAS

1. A Collection Management Information System for Solid Waste Management(COLMIS). U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-57c,Washington, D.C. 1974.

2. American Public Works Association. "Municipal Refuse Disposal," ed ed., PublicAdministration Service, Chicago, 1970.

3. American Public Works Association, Institute for Solid Wastes: "Solid WasteCollection Practice," 4th ed., American Public Works Association, Chicago, 1975.

4. Brandt, H.T.: Preparation of a Comprehensive Solid Waste Management Plan,Public Works, vol. 106, no. 5, 1975.

5. Eliasen, R.: Housing Construction on Refuse Landfills, Engineering News-Record,vol. 138, no. 18. 1947.

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

7. Hardenbergh, W.A.. "Municipal Sanitation," International Textbook, Seranton Pa.,1928.

8. Jones, B.B. and F. Owen: "Some Notes on the Scientific Aspects of ControlledTipping," Henry Blacklock and Co., ltd., Printers, Manchester, England, 1934.

9. Parsons, H. de B.: "The Disposal of Municipal Refuse," 1st ed., Wiley New York,1906.

10. Report of a Study of the Collection and Disposal of City Wastes in Ohio,"Supplement to the Twenty- Fifth Annual Report of State Board of Health of theState of Ohio, Heer Printing, Columbus, Ohio, 1911.

3. LEGISLACION Y AGENCIAS GUBERNAMENTALES

Debido a que gran parte de la actividad cotidiana en el campo de manejo de desechossólidos, especialmente con respecto a la recuperación de recursos, es una consecuenciadirecta de la legislación reciente, el propósito de este capítulo es 1) revisar la legislaciónprincipal que ha afectado la totalidad del campo del manejo de desechos sólidos y 2)examinar el papel de varias agencias gubernamentales responsables de administrar lalegislación aplicable. Esta información provee alguna perspectiva del ambiente político enel cual se dirige la planificación del manejo de desechos sólidos e introduce al lector enalgunas de las exigencias más importantes asociadas con la preparación de informes deplanificación y a varias agencias gubernamentales que puedan tener un impacto sobrecualquier plan relacionado al manejo de desechos sólidos. No se intenta identificar odiscutir agencias gubernamentales a nivel estadal debido a que son tan variadas y todavíaestán sometidas a considerable reorganización.

3.1. LEGISLACION

La legislación gubernamental se ha vuelto cada vez más restrictiva a medida que lasagencias de salud pública, los conservacionistas, y los ciudadanos interesados hanpresionado al Congreso y a las legislaturas estadales para tomar acciones. Las agenciasfederales han tomado el liderazgo. Como se mencionó en el Capitulo 1, en 1899 la Ley deRíos y Puertos ordenó al U.S. Army Corps of Engineers (Cuerpo de Ingenieros del Ejércitode los Estados Unidos) controlar el botadero de escombros en aguas navegables y terrenosadyacentes. Muchas reglamentaciones del USPHS (Servicio de Salud Pública de losEstados Unidos) fueron puestas en vigencia para permitir al gobierno federal reglamentarel transporte interestadal de desechos sólidos, particularmente desechos de alimentos paraalimentar cerdos, en un intento para controlar la triquinosis.

Ley de Disposición de Desechos Sólidos, 1965

La legislación moderna sobre desechos sólidos data de 1965 cuando el Congreso aprobó laLey de Disposición de Desechos Sólidos, Titulo II de la Ley Pública 89-272. La intenciónde esta ley era:

l. Promover la demostración, construcción y aplicación de sistemas de manejo dedesechos sólidos y recuperación de recursos que preserven y mejoren la calidad delos recursos aire, agua y suelo.

2. Proveer asistencia técnica y financiera a los estados y gobiernos locales y a agenciasinterestadales en la planificación y desarrollo de programas de recuperación derecursos y disposición de desechos sólidos.

3. Promover un programa nacional de investigación y desarrollo para técnicasmejoradas, esquemas organizacionales más efectivos, y métodos nuevos ymejorados de recolección, separación, recuperación y recirculación de desechossólidos, y la disposición ambientalmente segura de los residuos no recuperables.

4. Encargarse de la promulgación de lineamientos para la recolección, transporte,separación, recuperación, sistemas de disposición de desechos sólidos.

5. Proporcionar subvenciones. para entrenamiento en ocupaciones que se dediquen aldiseño, operación y financiamiento de sistemas de disposición de desechos sólidos.

La imposición de esta ley se convirtió en responsabilidad del USPHS, una agencia delDepartamento de Salud, Educación y Bienestar y la Oficina de Minas, una agencia delDepartamento del Interior. El USPHS tenía la responsabilidad de la mayoría de losdesechos municipales producidos en los Estados Unidos. La Oficina de Minas estaba acargo de la supervisión de los desechos sólidos de actividades mineras y desechos sólidosde combustibles fósiles de plantas de energía y plantas industriales de vapor.

El Presidente Johnson y su Comité Científico Presidencial no estaba satisfechos de que lalegislación sola no lograría el fin de ordenamiento de los desechos urbanos, comerciales,industriales, agrícolas y minerales, especificados en la ley de 1965, por consiguiente en1968, el Presidente ordenó que se hiciera un estudio especial del problema nacional delmanejo de desechos sólidos por funcionarios de la Casa Blanca con asistencia derepresentantes del USPHS, el Departamento de Agricultura, el Departamento de Defensa, yel Departamento del Interior. El informe que resultó fue sometido a consideración delCongreso por la Oficina Ejecutiva del Presidente con la exigencia que fue satisfecha paraproveer personal, fondos y acción adecuadas por las agencias federales responsables y elCongreso.

Ley de Recuperación de Recursos, 1970

La ley de Disposición de Desechos Sólidos en 1965 fue enmendada por la Ley Pública 95-512, la Ley de Recuperación de Recursos de 1970. Esta ley ordena que el énfasis delprograma de manejo de desechos sólidos debe desviarse de la disposición como objetivoprimario a la recirculación y el reuso de materiales recuperables de los desechos sólidos, o ala conversión de desechos a energía. Se ordenó al USPHS, a través de la Oficina Nacionalde Manejo de Desechos Sólidos, preparar un informe sobre la "Recuperación y Utilizaciónde Desechos Sólidos Municipales" (2), el cual fue concluido en 1971. Por esa época la EPA(Agencia de Protección Ambiental) habla sido constituida por orden presidencial bajo elPlan Reorganizacional No. 3 de 1970, y todas las actividades de manejo de desechosSólidos fueron transferidas del USPHS a la EPA. Desde entonces han sido publicadosmuchos otros informes sobre varias fases del manejo de desechos sólidos, incluyendo losinformes anuales al Congreso sobre recuperación de recursos (7, 8, 9) y el informe básicode referencia, “Decisión-Makers Guide in Solid Waste Management”(1)

Otra característica de la ley de 1970 fue el mandato del Congreso al Secretario de Salud,Educación y Bienestar para preparar un informe sobre el tratamiento y disposición dedesechos peligrosos, incluyendo desechos radioactivos, químicos tóxicos, biológicos, yotros de importancia para la salud pública y el bienestar social. Anteriormente, la Ley deEnergía Atómica de 1954 había autorizado a la Comisión de Energía Atómica de losEstados Unidos para manejar todos los desechos radioactivos producidos por la Comisión yla industria de energía nuclear.

El informe al Congreso en respuesta a la ley de 1970 fue preparado por la Oficina deProgramas de Manejo de Desechos Sólidos de la EPA y fue sometido el 30 de Junio de1973. Este informe, titulado "Disposal of Hazardous Wastes"(6) es un tratado completo detodos los aspectos de la disposición de desechos peligrosos y debe ser consultado por todaslas industrias y agencias activas en este campo. Varios estados la han usado como base parasus reglamentos. Por ejemplo, el Departamento de Salud de California publicó en febrerode 1975 un documento completo titulado "Hazardous Waste Management - laws,Regulations, and Guidelines for the Hanling of Hazardous Wastes" (4).

Ley de Política Ambiental Nacional, 1969.

La Ley de Política Ambiental Nacional (NEPA) de 1969 es una ley que abarca todo. Ellaafecta a todos los proyectos que tienen alguna financiación federal o que están sometidos areglamentaciones de agencias federales. Aunque la ley tiene algunas deficiencias y haocasionado retrasos en la terminación de algunos proyectos ha servido a un propósito útilde dar al público una oportunidad para participar en el proceso de la toma de decisiones.

La ley especificó la creación de un Consejo de Calidad Ambiental en la Oficina delPresidente. Este grupo tiene la autoridad de obligar a cada agencia federal a someter alconsejo una Declaración de Impacto Ambiental sobre cada actividad o proyecto que puedapatrocinar o sobre el cual tenga jurisdicción. El proyecto no puede avanzar hasta tanto laDeclaración de Impacto Ambiental no haya sido aprobada por el consejo. Por ejemplo, si seproyecta un relleno sanitario sobre un pantano adyacente a un estuario (tal como la Bahíade San Francisco o el estuario de Río Delaware), la EPA, el Cuerpo de Ingenieros delEjército, el Servicio de Pesca y Vida Silvestre, y otras agencias afectadas tendrán queparticipar en la revisión y aprobación del informe de Impacto Ambiental, que debe serpreparado por la agencia que proyecta el relleno en este sitio. La agencia directora sobrecualquier proyecto particular (en este caso, probablemente la EPA) será responsable depreparar una Declaración de Impacto Ambiental del Informe de Impacto Ambiental de lamunicipalidad. A su vez, la Declaración de Impacto Ambiental es enviada al Consejo deCalidad Ambiental.

La preparación de informes de impacto ambiental se ha convertido prácticamente en unanueva profesión interdisciplinaria. Se debe tomar en cuenta cada efecto concebible sobre elambiente debido a que la Declaración de Impacto Ambiental se convierte en un documentolegal que puede llegar a ser defendido en la corte. Los ingenieros consultores yplanificadores tienen mucho personal diversificado para servir a agencias municipales,condados, regionales y estadales que deben preparar informes de impacto ambiental parainstalaciones de manejo de desechos sólidos. Se han creado muchas firmas consultorasambientales para servir a las agencias de planificación con expertos en campos tales comoecología, ordenamiento territorial, biología acuática y terrestre, ciencia del suelo, economíay sociología, para mencionar sólo unas pocas especialidades necesarias para estos informes.Es importante que cada nuevo proyecto de manejo de desechos sólidos tenga un informe deimpacto ambiental bien concebido, competitivamente preparado y totalmente justificadopara informar al público, invitarlo a participar, y buscar su apoyo. Esto asegurará que elproyecto sea aprobado bajo los términos de la ley de Política Ambiental Nacional y decualesquiera leyes estadales y regionales.

Leyes varias y Ordenes Ejecutivas

Muchas otras leyes son aplicables al control ambiental de problemas de manejo dedesechos sólidos. Estas incluyen la ley de Polución y Disminución de Ruido de 1970, unaley federal que limita el ruido ambiental entre los trabajadores empleados en todas lasindustrias, incluyendo muchas instalaciones de sistemas de desechos sólidos, lo mismo queal público, debido a que pueden estar involucradas muchas operaciones ruidosas desde larecolección hasta la disposición. La Ley de Aire Puro de 1970 (Ley Pública 91-604) es muyimportante donde están involucrados el polvo, humo, y gases descargados de operacionesde desechos sólidos. Muchos incineradores viejos han sido cerrados debido a que lasemisiones de la chimenea excedían los limites recientemente establecidos. Han sidocerradas plantas de fermentación controlada (compost) debido a olores emitidos fuera delcontrol de los operadores. El control de la polución del aire se discute en capítulossiguientes.

Muchas órdenes ejecutivas del presidente también controlan las actividades del Consejo deCalidad Ambiental y de la administración de la Ley de Política Ambiental Nacional.También, muchos estados han adoptado sus propias leyes y convenios restrictivos y hanestablecido nuevas agencias para el control del manejo de los desechos sólidos. De estemodo, en la planificación y diseño de estas instalaciones, los ingenieros consultores y/o losfuncionarios de planificación de agencias de manejo de desechos sólidos deben buscarconsejo legal de abogados calificados en las especialidades y excentricidades, de la leyambiental. Este campo está en un continuo estado de flujo.

En forma semejante, en el financiamiento de nuevos sistemas de manejo de desechossólidos, se debe tomar en cuenta el consejo de los consultores financieros. Muchos tipos dedonaciones gubernamentales, de agencias gubernamentales federales y estadales, pudieranaplicarse a cualquier proyecto particular. Estas concesiones y ayudas financieras tambiénestán sujetas a cambio y son cuidadosamente seguidos por los consultores financieros.

3.2. AGENCIAS GUBERNAMENTALES

Como se indicó anteriormente, las diferentes leyes, reglamentos y ordenes ejecutivas hancreado una responsabilidad dividida entre muchos departamentos federales y agencias parala reglamentación y financiamiento del manejo de desechos sólidos. En la siguientediscusión se describen algunas de las agencias más importantes y su impacto.

Agencia para Protección Ambiental (Environmental Protection Agency, EPA)

La EPA fue creada por orden presidencial en 1970 para llegar a ser la agencia central olíder para el control de la polución del aire, agua, y suelo de la nación. Se hizo cargo de lasresponsabilidades del USPHS para el control de la polución del aire, la calidad de agua parasuministro, y el manejo de desechos sólidos. Se suprimió el antiguo Federal WaterPollution Control Administration e incorporó en la EPA.

El diagrama de la organización es muy complejo, como en la mayoría de agenciasgubernamentales y organizaciones grandes. Ciertas oficinas de funcionarios, incluyendo la

Oficina de Programas de Manejo de Desechos sólidos, la Oficina de Programas de Aire, laOficina de Programas de Agua, la Oficina de Control de Ruido, y la Oficina de Manejo deRecursos son de interés particular para el manejo de desechos sólidos. Estas oficinas hanpublicado muchos documentos, incluyendo lineamientos para muchas fases del manejo dedesechos sólidos.

Un elemento importante de la EPA es la organización de 10 oficinas regionales en todo elpaís. Cada oficina tiene un representante de la Oficina de Programas de Manejo deDesechos Sólidos quien puede ser muy útil en el suministro de la información más recientesobre tecnología, leyes, proyectos de financiamiento, y cooperación con agencias estatales.Estas oficinas regionales están localizadas en Boston, Nueva York, Filadelfia, Atlanta,Chicago, Dallas, Kansas City, Denver, San Francisco y Seattle.

Administración de Investigación y Desarrollo Energético (Energy Research andDevelopment Administration, ERDA)

La Administración de Investigación y Desarrollo Energético, ERDA, fue creada por una leydel Congreso y una orden ejecutiva del Presidente y fue activada el 19 de enero de 1975.Se hizo cargo de la mayoría de las actividades de la Comisión de Energía Atómica, que fuesuprimida cuando se creó la ERDA. Como dijo el Presidente Ford en su comienzo.

"Lo que se prevé es más que una organización de investigación y desarrollo completode la energía. Será una organización en la cual se llenen los vacíos de nuestrosactuales esfuerzos de investigación y provea un programa nacional balanceado deinvestigación. Dará el énfasis apropiado a cada fuente de energía de acuerdo a supotencial y a su celeridad para uso práctico".

La investigación principal e instalaciones de desarrollo incluyen los laboratorios nacionalesanteriormente operados por la Comisión de Energía Atómica, lo mismo que los centros deinvestigación de energía previamente bajo la responsabilidad de la Oficina de Minas delDepartamento del Interior. De la Fundación Nacional para la Ciencia, la ERDA seresponsabilizó de los programas de desarrollo de energía solar y geotérmica. Los programasde investigación en energía automotor fueron transferidos de la EPA a la ERDA. Ademásde tener su propio laboratorio sobre potencia, la ERDA ejecuta programas medianteconcesiones y contratos con universidades, grupos de investigación industrial, y otrasagencias gubernamentales, tales como la EPA.

Nuevamente, hay una estructura organizacional complicada, con varias actividadesasociadas con los desechos sólidos. La responsabilidad del manejo de desechos sólidos caebajo el administrador asistente del ambiente y seguridad, una de las secciones másimportantes de las cuales depende la disposición final de los desechos sólidos que contienebillones de curies de radioactividad de vida media larga. Estos desechos se originan en elprocesado de combustible nuclear usado para recuperar uranio no usado y plutoniorecientemente generado. El producto final es un desecho sólido altamente tóxico y debe seralmacenado durante miles de años antes de que pierda su radioactividad, aunque nunca laperderá completamente nunca es un término que se usa para indicar un millón de años.

Sin embargo, la masa y el volumen de los desechos sólidos producidos será relativamentepequeño comparado con los desechos urbanos e industriales. Se ha estimado que elvolumen de los desechos sólidos concentrados producidos de todos los reactores nuclearesdurante los próximos 25 años será menor que 500.000 pies cúbicos, o el equivalente de unedificio de 200 pies cuadrados por 12.5 pies de alto. Por supuesto, los desechos sólidosserán sellados en recipientes de acero inoxidable, quizá de 10 pies de largo por un piede diámetro. El almacenamiento no será dentro de un edificio sino en una estructura deconcreto subterránea que pueda ser inspeccionada y vigilada durante 1.000 años (muchomás tiempo que el de cualquier sistema de gobierno en existencia) .La ERDA también estáinvestigando la posibilidad de almacenamiento en cavernas profundas excavadas en granitoo en domos salinos profundos que sean impermeables al agua (5.10).

La ERDA también tiene un personal numeroso dependiendo del administrador asistentepara conservación. Entre otras responsabilidades, la dependencia de Demostraciones deConservación en Gran Escala está interesada en la conversión de los desechos sólidos enenergía; la EPA también está involucrada en esta actividad. Se ha estimado que se podríagenerar entre el 10 y 14 por ciento de la energía eléctrica de una ciudad quemando suspropios desechos. Otros estimativos indican que s i todos los desechos sólidos de la s 11ciudades más grandes de los Estados Unidos se sometieran a procesado bioquímico paraproducir metano, resultarían alrededor de 700 billones de pies cúbicos por año, o alrededordel 3 por ciento de las necesidades nacionales.

El asistente del administrador de la ERDA para energía fósil tiene la responsabilidad deldesarrollo de las nuevas tecnologías de licuefacción y gasificación del carbón, las cualesproducirán grandes cantidades de desechos sólidos en forma de ceniza. El desarrollo de laextracción de petróleo de esquistos también conducirá a cantidades casi increíbles dedesechos sólidos. Hay más petróleo atrapado en los esquistos subyacentes de Colorado queen todos los campos petroleros del Medio Oriente. La tentación de extraer este petróleo derocas profundas es grande, particularmente para liberar al país de su dependencia delpetróleo del Medio Oriente. Pero las cargas pecuniarias también son muy grandes cuandose comprende que los buenos esquistos sólo producen 25 gal/ ton de roca. Entonces, unaplanta de recuperación capaz de producir 200.000 barriles diarios de petróleo- el tamaño deuna refinería grande- también produciría 336.000 ton/ día de desechos sólidos. Estosdesechos serían de naturaleza pulverulenta y casi imposibles de disponer sin ocasionar dañoal ambiente; esto se convierte en un problema tremendo de investigación para la ERDA y elpaís.

Cuerpo de Ingenieros del Ejercito de los Estados Unidos (U.S. Air Corps. of Engineers).

La responsabilidad del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unido en elmanejo de desechos sólidos se mencionó anteriormente. A medida que las ciudadessituadas cerca de las aguas navegables agotan los terrenos disponibles para la disposiciónfinal de los desechos sólidos, pueden tratar de invadir estuarios o áreas inundables de ríos,pero tendrán que enfrentarse a las críticas rigurosas de sus informes de impacto ambientalpor el gobierno y los grupos conservacionistas. La ley de Manejo de la Zona Costera de1972 declaró una política nacional para preservar y proteger los recursos de la nación de la

zona costera. Esta ley reconoce la disposición de desechos como a "una demandacompetitiva" sobre los terrenos costaneros que ha ocasionado pérdidas ambientales serias.

Departamento de Trabajo (Department of Labor)

La Ley de Seguridad y Salud Ocupacional de 1970 ordenó al Secretario de Trabajoestablecer normas obligatorias para proteger la salud ocupacional y la seguridad de todoslos empleadores y empleados de negocios comprometidos en comercio interestadal. Esto esparticularmente aplicable a plantas de recuperación de recursos que estarán involucrados enembarques de materiales a través de límites estadales. Muchos estados han adoptadonormas estrictas por su propia cuenta, siguiendo al liderazgo de la Ley de Seguridad ySalud ocupacional. Así, la salud ocupacional se convierte en un problema importante en eldiseño de instalaciones de manejo de desechos sólidos, que en el pasado estuvo sujeto a unatasa elevada de accidentes.

Departamento de Transporte (Department of Transportation)

Se han establecido normas rigurosas sobre el transporte de desechos peligrosos. Losrecipientes deben estar marcados, y los desechos se deben colocar en recipientesespecialmente diseñados y aprobados. El Resguardo Marítimo controla los embarquesmarítimos de desechos sólidos de naturaleza peligrosa.

Comisión de Comercio Interestadal (Interstate Commerce Commission)

Las tarifas de transporte son controladas por la Comisión de Comercio Interestadal. Existenmuchas diferencias en las tarifas para el embarque de materia prima, tales como maderapara pulpa y pulpa de papel, en contraposición a tarifas más altas para materialesrecuperados. La industria de transformación de materiales secundarios ha estado luchandopara obtener una estructura favorable de tarifas de manera que la recuperación de recursos yla recirculación puedan tener importancia económica.

Departamento de Salud, Educación y Bienestar (Department of Health, Education andWelfare).

Los efectos de las instalaciones de disposición de desechos sólidos sobre la salud-particularmente los sitios de disposición en el suelo donde es necesario el control devectores para la prevención de la transmisión de enfermedades- caen bajo la competenciadel Departamento de Salud, Educación y Bienestar. Se mantiene una cooperación completacon el departamento de salud a través de las oficinas regionales.

3.3. TEMAS DE DISCUSION

1. En vista de la multiplicidad de agencias federales que tienen "una parte en laacción" en el manejo de desechos sólidos, ¿estaría usted en favor de un estudio, aser realizado por las diferentes comisiones del Congreso que tienen jurisdicciónsobre estas agencias, para evaluar medios para consolidar actividades yresponsabilidades de una agencia única? ¿porqué? En caso contrario, ¿por qué no?

2. Conociendo que los proyectos de ley del Congreso son escritos por empleadosprofesionales del Senado y comités del Congreso, suponga que usted es un miembrodel personal del comité del Senado sobre trabajos públicos.¿Cuáles serían las principales características de una nueva ley que usted escribirápara que los senadores sometieran a consideración del Congreso para consolidar lasresponsabilidades dentro de agencias específicas para un programa racional demanejo de los desechos sólidos?

3. Si usted fuera a escoger una carrera (posición) en el manejo de desechos sólidos enuna agencia gubernamental ¿Cuál nivel de gobierno- ciudad, condado, regional,estado o federal- seleccionaría para contribuir con su experiencia y responsabilidadpara tomar acciones constructivas? ¿por qué?

4. Discuta su opinión del valor del informe sobre impacto ambiental para cadadecisión importante de una agencia de manejo de desechos sólidos- ciudad, condadoo regional que afecte sus planes para transporte, procesado, o disposición dedesechos sólidos. Según sus estimativos, ¿Se justifica el costo?

5. Identifique las principales leyes estadales y locales y las agencias importantes en elmanejo de desechos sólidos en su área.

6. Cuál agencia de su gobierno estadal tiene jurisdicción sobre la promulgación decódigos y lineamientos para el manejo de desechos sólidos? Esta agencia tiene unpersonal adecuado para dar asistencia a las municipalidades y hacer cumplir lasnormas? ¿Cuál es su opinión sobre la literatura que ellos distribuyen a las ciudades?

7. ¿Dónde está la oficina regional de la EPA en su área? ¿Qué está haciendo para darasistencia a su gobierno estadal en un intento para mejorar el manejo de desechossólidos en las ciudades de su estado?

8. ¿La biblioteca de su departamento ha recibido un número y variedad adecuada depublicaciones de la EPA sobre desechos sólidos En caso contrario, se puedeorganizar un grupo para obtener estas publicaciones de la oficina regional de laEPA? ¿Cuál es su opinión de estas publicaciones?

3.4. REFERENCIAS

1. Colonna, R.A. and C. Mclaren: Decision-Makers Guide in Solid WasteManagement, US 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 MunicipalSolid Waste, U.S. Environmental Protection Agency. Publication SW-10c.Washington. D.C., 1971.

3. Eliassen, R.: Solid Waste Management: A comprehensive Assessment of SolidWaste 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 Handlingof Hazardous Wastes, California Department of Public Health, Sacramento, 1975.

5. Pittman, 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 ProtectionAgency, 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 EcologicalEffects of Nuclear Power Plants." Charles C. Thomas. Springfield. 111. 1974.

4. PRINCIPIOS DE INGENIERIA

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

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

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

PRODUCCION DE DESECHOS SOLIDOS

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

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 desechossólidos y la influencia de los factores involucrados. La información presentada en estecapítulo también tendrá aplicación en el resto del texto.

4.1. FUENTES Y TIPOS DE DESECHOS SOLIDOS

El conocimiento de las fuentes y tipos de desechos sólidos, junto con da tos sobre lacomposición y las tasas de generación, es básico para el diseño y operación de loselementos 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 lazonificación. Aunque se puede clasificar las fuentes hasta un número indeterminado, se hanencontrado 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, sepresentan las instalaciones de generación de desechos, actividades o localizaciones típicasasociadas con cada una de estas fuentes. También se identifican los tipos de desechosgenerados, que se discuten a continuación.

TABLA 4.1. INSTALACIONES DE PRODUCCIÓN, ACTIVIDADES O LOCALIZACIONESTÍPICAS ASOCIADAS CON VARIAS CLASIFICACIONES DE FUENTES

F U E N T E S INSTALACIONES, ACTIVIDADES OLOCALIZACIONES DONDE SEGENERAN LOS DESECHOS

TIPOS DE DESECHOSSOLIDOS

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

Desechos de alimentosdesperdicios, cenizasdesechos especiales.

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

Desechos de alimentos,desperdicios, cenizas,desechos de demolición yconstrucción, desechosespeciales, desechosocasionalmentepeligrosos.

Municipal* Como los anteriores* Como los anterioresIndustrial Construcción, fabricación, manufacturas

ligeras y pesadas, refinerías, plantasquímicas, madera, minería, generación deelectricidad, demolición, etc.

Desechos de alimentos,desperdicios, cenizas,desechos de demolición yconstrucción, desechosespeciales, desechospeligrosos.

Areas libres Calles, avenidas, parques, terrenosvacantes, terrenos de juego, playas,autopistas, áreas recreacionales, etc.

Desechos especiales,desperdicios.

Sitio de Plantasde tratamiento.

Agua, aguas residuales y procesosindustriales de tratamiento, etc.

Desechos de plantas detratamiento, compuestosprincipalmente de lodosresiduales.

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

Desechos de alimentoscompuestos, desechos dela agricultura,desperdicios, desechospeligrosos.

* Normalmente se supone que el término municipal incluye tanto, a losdesechos sólidos residenciales- como comerciales producidos en lacomunidad.

Tipos de Desechos Sólidos

El término desechos sólidos es inclusivo y comprende todas las fuentes, tipos declasificaciones, composición y propiedades. Los desechos que son descargados puedentener valor importante en otro marco de referencia, pero ellos tienen poco o ningún valorpara 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 dedesechos sólidos que son producidos. Ver Tabla 4.1. Es importante estar enterado de lasdefiniciones de los términos de los desechos sólidos y de que las clasificaciones varíanmucho en la literatura. Por consiguiente, la utilización de datos publicados requiere deconsiderable cuidado, criterio y sentido común. Las siguientes definiciones se proponenpara 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 ovegetales que resultan del manejo, preparación, enfriamiento e ingestión de alimentos(también llamados basura). La característica más importante de estos desechos es que sonaltamente putrescibles y se descomponen rápidamente, en especial en clima cálido. Amenudo, la descomposición conducirá al desarrollo de olores ofensivos. En muchoslugares, la naturaleza putrescible de estos desechos influenciará apreciablemente el diseño yla operación del sistema de recolección de desecho. Además de las cantidades de desechosde alimentos producidos en residencias se producen cantidades considerables en cafeterías,restaurantes y en instalaciones institucionales grandes como hospitales, prisiones einstalaciones asociadas con el mercadeo de alimentos, incluyendo tiendas y mercados al pormayor y menor.

Basura o escombros. La basura o escombros consisten en desechos sólidos combustibles yno combustibles de casas, instalaciones, actividades comerciales, etc., excluyendo desechosde alimentos u otros materiales altamente putrescibles. Típicamente, los desperdicioscombustibles consisten de materiales como papel, cartón, plásticos, textiles, caucho, cuero,madera, muebles y corte de jardines. Los desperdicios no combustibles consisten enartículos como vidrio loza, envases de hojalata, aluminio, metales ferrosos y no ferrosos ytierra.

Cenizas y residuos. Materiales que resultan de quemar madera, carbón, coque y otrosdesechos combustibles en casas, tiendas, instituciones e instalacionesindustriales y municipales para calefacción, cocción y disposición de desechoscombustibles, se clasifican como cenizas y residuos. Los residuos de plantas de generaciónde energía, normalmente, no se incluyen en esta categoría. Las cenizas y residuosnormalmente, se componen de materiales finos, polvorientos, escorias, clinquer y pequeñascantidades de materiales quemados total o parcialmente (1). En los residuos deincineradores municipales también se encuentran vidrio, loza y varios materiales.

Desechos de Demolición y Construcción. Los desechos de edificios demolidos y otrasestructuras 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 frecuenciason clasificados como basura.

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

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

Desechos de Plantas de Tratamiento. Los desechos sólidos y semisólidos de instalacionesde tratamiento de aguas, aguas residuales y desechos industriales se incluyen en estaclasificación; las características especificas de estos materiales varía dependiendo de lanaturaleza del proceso de tratamiento. Actualmente; su recolección no está a cargo de lamayoría 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 importanteen cualquier plan de manejo de desechos sólidos, Capítulo 12.

Desechos Agrícolas. Los desechos y residuos que resultan de diversas actividadesagrícolas, 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 corralesse llaman colectivamente Desechos Agrícolas. Actualmente, la disposición de estosdesechos no es responsabilidad de la mayoría de las agencias municipales y regionales demanejo de desechos sólidos. Sin embargo, en muchas áreas la disposición de estiércolanimal se ha convertido en un problema crítico, especialmente de corrales y ordeñaderos.

Desechos Peligrosos. Los desechos químicos, biológicos, inflamables, explosivos oradioactivos que plantean un peligro sustancial para la vida humana, de las plantas oanimal; inmediatamente en el tiempo, se clasifican como peligrosos. Corrientemente,estos desechos se presentan en forma de líquidos, pero con frecuencia se encuentran enforma de gases, sólidos o lodos; en todos los casos, estos desechos deben ser manejados ydispuestos con gran cuidado y precaución.

Debido a la naturaleza especializada de estos desechos, en el capítulo II se considera sumanejo, 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 laevaluación de alternativas sobre necesidades de equipo, sistemas, programas y planes demanejo. Por ejemplo, si los desechos sólidos son producidos en una instalación comercialsólo 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 recolecciónseparada si la ciudad o agencia de recolección está involucrada en un programa derecirculación de productos de papel. La evaluación de la factibilidad de la incineracióndepende de la composición química de los desechos sólidos.

La composición física y química de los desechos sólidos municipales se discuten en estasección, también se describen los cambios futuros en composición. La discusión se limita aun análisis de los desechos municipales, debido a que la consideración de la composiciónde todos los tipos de desechos agregaría información útil y está más allá del alcance de estetexto, el cual trata principalmente del manejo de desechos sólidos municipales. Sinembargo, es importan te anotar que las bases del análisis presentado son aplicables a todoslos tipos de desechos sólidos. En la Referencia 2 se presentan detalles adicionales sobrevarios 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 enla selección y operación del equipo e instalaciones, ver capítulo 5 y 8, en la evaluación dela factibilidad de la recuperación de recursos y energía, ver capítulo 9, y en el análisis ydiseño de las instalaciones de disposición, ver capítulo 10. Los componentes individualesque constituyen los desechos sólidos municipales, y el contenido de humedad y la densidadde los desechos sólidos se describen en la siguiente discusión.

Componentes individuales. Los componentes que típicamente constituyen la mayoría de losdesechos sólidos municipales y su distribución relativa se reportan en la Tabla 4.2. Aunquese podría seleccionar cualquier número de componentes, se han seleccionado los queaparecen en la Tabla 4.2, debido a que son identificables fácilmente y consistentes con lascategorías componentes reportadas en la literatura y debido a que se ha comprobado queson adecuadas para la caracterización de los desechos sólidos, para la mayoría de lasaplicaciones. Los datos de la Tabla 4.2, provienen de la literatura y experiencia de losautores.

TABLA 4.2. COMPOSICIÓN FÍSICA TÍPICA DE LOS DESECHOS SÓLIDOSMUNICIPALES

PORCENTAJE EN PESORango Típico Materiales de

Empaque*Davis

CaliforniaDesechos de alimentos 6 – 26 15 - 9,5Papel 25 – 45 40 55,8 43,1Cartón 3 – 15 4 6,5Plásticos 2 – 8 3 3,6 1,8Textiles 0 – 4 2 0,4 0,2Caucho 0 – 2 0,5 - 0,8Cuero 0 – 2 0,5 - 0,7Residuos de jardín 0 – 20 12 - 14,3Madera 1 – 4 2 7,8 3,5Vidrio 4 – 16 8 18,1 7,5Envases de hojalata 2 – 8 6 14,3 5,2Metales no ferrosos 0 – 1 1 - 1,5Metales ferrosos 1 – 4 2 - 4,3Tierra, 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 lalocalización, 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 esun factor crítico en un proceso particular de decisiones de manejo. Aún entonces puede serimposible obtener una evaluación exacta a menos que sean analizados un númeroprohibitivamente grande de muestras.

Una falta común en muchos estudios de ingeniería es gastar demasiado dinero en reunirdatos que jamás serán utilizados; esto es especialmente cierto con respecto a la distribuciónde datos sobre los componentes de los desechos sólidos. Por ejemplo, si no se va arecuperar 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 unadistribución más detallada de los componentes. Los datos presentados en la Tabla 4.2., sepueden utilizar en la mayoría de los estudios de manejo.

Determinación de los Componentes en el Campo. Debido a la naturaleza heterogénea de losdesechos sólidos, la determinación de los componentes no es una tarea fácil. Losprocedimientos estrictamente estadísticos son difíciles, sino imposibles, de implementar;por esta razón ha sido desarrollado un procedimiento de campo más generalizado, paradeterminar 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 controladadel 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 recoleccióntípica diaria en un área residencial, también serían representativas una muestra mezcladadel 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. Porejemplo, no sería típica una carga que contenga la acumulación semanal de desechos depatios (hojas) durante el otoño.

Para asegurar que los resultados obtenidos sean buenos estadísticamente, se deben obtenersuficiente número de muestras. Se ha encontrado que algunas medidas, efectuadas conmuestras de unos 100 kilos, varían significativamente de otras medidas realizadas conmuestras hasta de 175 kilos, tomados de la misma carga de desecho (6). Los autores hanobtenido 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 seleccionauna parte para cuarteo adicional hasta que el tamaño de la muestra es de alrededor de 100kilos. Es importante mantener la integridad de cada cuarto seleccionando,independientemente del olor o la descomposición física y para estar seguros de que semiden todos los componentes. Solamente, de esta manera se puede mantener algún gradode selección imparcial al azar. En la Asociación Americana de Trabajos Públicos* se hapublicado información adicional.

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

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

donde:a = peso inicial de la muestra, como se entregab = peso de la muestra después de secar

En la Tabla 4-3, se dan datos típicos del contenido de humedad para los componentes de losdesechos sólidos de la Tabla 4.2, para la mayoría de los desechos sólidos municipales, elcontenido de humedad variará del 15 al 40%, dependiendo de la composición de losdesechos, 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, paraestimar el contenido total de humedad de los desechos sólidos.

* American Public- Works Association

TABLA 4.3. DATOS TÍPICOS DEL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL LOSCOMPONENTES DE LOS DESECHOS SÓLIDOS MUNICIPALES

POR CIENTO DE HUMEDADComponente

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 composicióntípica 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 LAMUESTRA DE DESECHOS SÓLIDOS EN EL EJEMPLO 4.1.

Componente Por ciento enpeso

Contenido dehumedad %

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

* Basado en el peso de la muestra de 100 lb como se entrega.

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

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

3. Determine el contenido de humedad de la muestra de desechos sólidosutilizando 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 elvolumen de agua que se deben manejar. Desafortunadamente, hay poca o ningunauniformidad en la manera como se han reportado las densidades de desechos sólidos en laliteratura. A menudo no se ha hecho distinción alguna entre densidades de desechoscompactados y sin compactar. En la Tabla 4-5, se reportan densidades típicas para variosdesechos como se encuentran en los recipientes por orígenes. En la Tabla 4.6, se dan losdatos correspondientes para los componentes de los desechos sólidos de la Tabla 4.2.

Debido a que las densidades de los desechos sólidos varían ampliamente con la localizacióngeográfica, estación del año y tiempo de almacenamiento, se debe tener mucho cuidado enla selección de valores típicos. Se ha encontrado que los desechos sólidos municipalescomo se entregan en los vehículos de compactación varían de 300 a 700 lb/yd3 (178 a 416Kg/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 laevaluación de opciones alternas de procesado y recuperación. Por ejemplo considere elproceso de incineración. Típicamente, se puede pensar de los desechos como unacombinación de materiales combustibles semihúmedos y no combustibles, si se va a utilizardesechos 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)

TABLA 4.5. DENSIDADES TÍPICAS DE DESECHOS SÓLIDOS MUNICIPALESPOR FUENTES*

DENSIDAD (lb/yd3)Fuente

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

* Adaptado en parte a la Ref. 10+ No incluye cenizas++ Compactación de poca presión, menos de 100 lb/pg2

NOTA: lb/yd3 x 0.5933 = kg/m3

Lb/pg2 x 6.895 = kg/m2

TABLA 4.6. DENSIDADES TÍPICAS DE LOS COMPONENTES DE DESECHOSSÓLIDOS MUNICIPALES COMO SE DESCARTAN*

DENSIDAD (lb/yd3)Componente

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

* Sin compactar+ Basado en medidas hechas durante un período de 5 años (1971 a 1975) en Davis, California.NOTA: lb/pie3 x 16.019 = kg/m3

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 municipalescomo son descartados se presenta en la Tabla 4.7.

En la Tabla 4.8, se presentan datos representativos del análisis final de componentes típicosde desechos municipales de la Tabla 4.2. Si los valores Btu no son disponibles, se puededeterminar el valor aproximado de Btu usando la ecuación 4.2, conocida como la fórmulamodificada de Dulong (4) y los datos de la Tabla 4.8.

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

Donde:

C = Carbón, por cientoH = Hidrógeno, por cientoO = Oxígeno, por cientoS = Azufre, por ciento

En la Tabla 4.9, se reportan datos típicos sobre el residuo inerte y los valores calóricos paradesechos municipales, como se muestra, los valores calóricos se han seleccionado en base ala forma en que se descartan. Los valores en Btu en la Tabla 4.9, se pueden convertir a baseseca 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 4.7. ANÁLISIS INMEDIATO TÍPICO PARA DESECHOSSÓLIDOS MUNICIPALES

VALOR POR CIENTOComponente

Rango Típico

Humedad 15 – 40 20

Materia volátil 40 – 60 53

Carbón – fijo 5 – 12 7

Vidrio, metal, ceniza 15 - 30 20

TABLA 4.8. DATOS TÍPICOS SOBRE EL ANÁLISIS FINAL DE COMPONENTESCOMBUSTIBLES EN DESECHOS SÓLIDOS MUNICIPALES

POR CIENTO EN PESO (base seca)Componente

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

TABLA 4.9. DATOS TÍPICOS SOBRE RESIDUO INERTE Y CONTENIDO DEENERGÍA DE DESECHOS SÓLIDOS MUNICIPALES

RESIDUO INERTE* ENERGIA Btu/lb*Componente

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

* Después de combustión completa+ En base a la forma en que son descartadosNOTA: Btu/lb x 2.326 = kj/kg

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

Ejemplo 4.2. Estimación del contenido de energía de desechos sólidos municipalestípicos.

Determine el valor energético de desechos sólidos municipales típicos con la composiciónmedia 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 4.103. 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). Estevalor típico es dado en la Tabla 4.9.

Cambios Futuros en Composición

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

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

Recientemente, debido a que el público se encuentra mejor informado y preocupadoambientalmente 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 lugarde procesados aunque pareciera que tal tendencia aumentará la cantidad de desechos de

alimentos recolectados, esto no es necesariamente el caso. Los usos alternos para losdesechos de alimentos, como la fermentación controlada, han servido para compensar

cualquier aumento en las cantidades producidas.

TABLA 4.10. CÁLCULO DEL CONTENIDO DE ENERGÍA PARA LOS DESECHOSSÓLIDOS MUNICIPALES EN EL EJEMPLO 4.2.

Componente DesechosSólidos*

EnergíaBtu/lb

Energía TotalBtu

Desechos de alimentos 15 1.000 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

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

* Los datos fueron deducidos de las Tablas 4.2 y 4.9NOTA: Btu/lb x 2.326 = kj/kg

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

Plásticos. El porcentaje de plásticos en los desechos sólidos también ha aumentadoapreciablemente durante los últimos 20 años. Las condiciones futuras (económicas ypolíticas) que rodean a la industria productora de petróleo afectará la producción deplásticos. 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 confusióndebido a los diferentes métodos de medida y a las distintas clasificaciones de desechosadaptados para los datos reportados. La razón para medir las tasas de producción es la deobtener datos que se puedan usar para determinar la cantidad total de desechos a sermanejados. Además, en cualquier estudio de manejo de desechos sólidos, se debe tenercuidado extremo en la asignación de fondos y en decidir que es lo que realmente se va aconocer.

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 cantidades2. Análisis estadístico de las tasas de producción3. Expresiones para tasas unitarias de producción4. Métodos usados para determinar las tasas de producción5. Tasas típicas de producción6. 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 serextremadamente engañosa. Por ejemplo, una yarda cúbica de desechos sueltos representauna cantidad diferente de una yarda cúbica de desechos que han sido compactados en uncamión compactador y cada uno de estos es diferente de una yarda cúbica de desechos quehan sido compactados nuevamente en un relleno. Por consiguiente, si se van a usar medidasde volumen, los volúmenes medidos deben estar relacionados con grado de compactaciónde los desechos.

Para evita r confusión, las cantidades de desecho sólido se debieran expresa r en términosde peso. El peso es la única base exacta para registros debido a que se pueden medirdirectamente los tonelajes, independientemente del grado de compactación .El uso de losregistros 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 lascarreteras, en lugar del volumen.

Análisis Estadístico de las Tasas de Producción

En el desarrollo de sistemas de manejo de desechos sólidos, a menudo es necesariodeterminar las características estadísticas de la producción de desecho. Por ejemplo, paramuchas actividades industriales grandes no seria práctico proveer un recipiente concapacidad para recibir la mayor cantidad concebible de desechos sólidos a ser producidosen un día dado. La capacidad del recipiente a ser provisto se debe basar en un análisisestadístico 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 suaplicación 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 sermanejados, es igualmente importante ser capaz de desarrollar unidades de expresiónsignificativas para las cantidades producidas. Debido a que se deben usar diferentesunidades de expresión, para diferentes fuentes de producción, cada fuente se discute porseparado. Se anota, sin embargo, que los datos de unidad de producción disponibles paraactividades comerciales e industriales son actualmente escasos. Por consiguiente, se haencontrado conveniente, en muchos casos, usar para estas actividades las mismas unidadesutilizadas para desechos residenciales, en reemplazo de unidades más racionales en lasiguiente discusión. La mayoría de los registros de desechos más completos son aquelloshechos en rellenos locales, estaciones de transferencia o estaciones de procesado ygeneralmente es imposible separar las fuentes de las que se derivaron los desechos.

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

Comercial. En el pasado, las tasas de producción de desecho comercial también se hanexpresado en libras (kilos) por habitante por día. Aunque esta práctica se ha continuadocomo conveniente, agrega poca información útil acerca de la naturaleza de la producciónde desecho sólido en fuentes comerciales. Un enfoque más significativo será relacionar lascantidades producidas al número de clientes, el valor de las ventas en dólares o algunaunidad parecida. El uso de tales factores permitiría hacer comparaciones en todo el país.

Industrial. Idealmente, los desechos producidos en actividades industriales se debieranexpresar en base a alguna medida reproducible de producción, tal como libras (kilos) porautomóvil, 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 rcomparaciones significativas entre actividades industriales similares en todo el país.

Agrícola. Donde se han recogido datos adecuados, los desechos sólidos de actividadesagrícolas ahora se expresan más a menudo en términos de alguna medida reproducible deproducción, 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 delos desechos sólidos producidos en actividades agrícolas asociadas con el campo y cultivosen 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 porhabitante son: 1) un análisis de conteo de cargas, 2) análisis de peso- volumen y 3) análisisde balance de materiales. Revisando la información presentada en esta discusión, será útilrecordar que la mayoría de las medidas de tasas de producción no representan lo que ellasreportan o se supone que representan. En el caso de predecir las tasas de producciónresidencial las tasas medidas rara vez reflejan la tasa verdadera debido a que hay muchosfactores que confunden, tales como almacenamiento en el origen y el uso de lugaresalternos de disposición que hacen difícil la evaluación de la tasa verdadera. La mayoría delas tasas de generación de desechos sólidos reportados en la literatura son realmente tasasde recolección y no tasas de producción.

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

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

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

1. Número de cargas de camión compactador = 102. Tamaño promedio de camión compactador = 20 yd3

3. Número de cargas de plataforma = 104. Volumen promedio de plataforma = 1.5 yd3

5. Número de cargas de residentes individuales, carros privados y camiones=206. Volumen estimado por vehículo doméstico = 8 pie3

Solución

1. Arregle una tabla de cálculos, Ver Tabla 4.112. 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)

TABLA 4.11. ESTIMACIÓN DE LAS TASAS DE PRODUCCIÓN UNITARIA DEDESECHO SÓLIDO EN EL EJEMPLO 4.3.

Número deCargas

VolumenPromedio

yd3

Peso Unitariolb/yd3

Peso Totallb

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.

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

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

Análisis de Balance de Materiales. La única manera de determinar la producción y elmovimiento de los desechos sólidos, con cualquier grado de confiabilidad es realizar unbalance detallado de materiales para cada fuente de producción como con una residenciaindividual o una actividad comercial o industrial. Debido al alto gasto y a la gran cantidadde trabajo involucrado, sin embarco, este método de análisis se debe usar únicamente ensituaciones 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 laproducción de desechos. Tercero, si es posible, identifique la tasa de producción asociadacon estas actividades. Cuarto, utilice un balance de materiales, determine la cantidad dedesechos producidos, recolectados y almacenados.

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 deenvases, 0,5 toneladas de cartones y 0,3 toneladas de varios materiales Su producciónincluye 10 toneladas de producto procesado y el remanente se convierte en parte en aguasresiduales. Cuatro toneladas de envases se almacenan para uso futuro y el resto se utilizapara empacar el producto. Alrededor del 3 por ciento de los envases usados son dañados yrecirculados. Los cartones también son usados para empacar, excepto el 3 por ciento que sedañan y son incinerados con otros desechos de papel. De los materiales varios, 75 porciento se convierte en desechos de papel que son incinerados y el remanente es dispuestopor la agencia municipal de recolección. Dibuje un diagrama de flujo materiales para estaactividad.

Solución

1. Cada día la enlatadora recibe:

12 toneladas de producto crudo5 toneladas de envases0,5 toneladas de cartones0,3 toneladas de materiales varios

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

2. Como un resultado de la actividad interna:

Se producen 10 toneladas del producto y el resto de la producción es descargado a laalcantarilla.Se almacenan 4 toneladas de envasesSe 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 losmateriales varios o misceláneas se convierten en desechos de papel que sonincinerados 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 lachimenea, dibuje un diagrama de flujo de materiales, Ver Figura 4.2.

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

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

Tasas Típicas de Producción

Quizás la información más amplia sobre cantidades unitarias de desechos sólidosproducidos en los Estados Unidos fue obtenida por el Departamento de Salud, Educación yBienestar Social, en 1968, en el Estudio Nacional de prácticas sobre Residuos Sólidos de laComunidad, el cual cubrió una población de alrededor de 92.5 millones (7). Aunque lascantidades locales pueden variar apreciablemente, los datos reunidos en este estudio,enumerados en la Tabla 4.2. se pueden utilizar como una guía.

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 conlas de todos los Estados Unidos. Son, en realidad, muy similares, si se analizan los factoresindividuales que producen las diferencias. Si el componente agrícola de California (9.8 lbpor 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 esaproximadamente dos veces el valor dado en datos de los Estados Unidos, entonces lascantidades totales llegan a ser perfectamente comparables.Cuando no hay información disponible sobre las cantidades unitarias de producción dedesecho, se pueden utilizar los datos generalizados de la Tabla 4.14. Como se muestra, nose presentan datos para desechos agrícolas y desechos especiales debido a que ellos varíanapreciablemente con la ubicación geográfica. las tasas de producción de desechos parafuentes industriales y agrícolas seleccionadas en California se reportan en la Tabla 4.15.

Factores que afectan las Tasas de Producción

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

TABLA 4.12. DESECHOS SÓLIDOS RECOLECTADOS POR HABITANTE EN LOSESTADOS 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

* Adaptado del Esudio Nacional sobre Prácticas con residuos Sólidos de la Comunidad de 1968 (7)+ Los datos para los desechos residenciales y comerciales combinados, han sido reducidos sobre la base deestimados obtenidos de estadísticas de producción. En una población de 207 millones, la cantidad dispuesta seestima en alrededor de 3.316 lb/hab/día.NOTA: lb/hab/día x 0.4536 = Kg/hab/día

TABLA 4.13. DESECHOS SÓLIDOS PRODUCIDOS EN CALIFORNIA, 1968*

TASA DE PRODUCCIÓNFuente

Ton/Año lb/hab/día

Municipal 22.9 x 106 6.5

Industrial 13.7 x 106 3.9

Agrícola 34.9 x 106 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

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

Debido a las variaciones en las cantidades de ciertos tipos de desechos sólidos producidosen climas diferentes, se deben realizar estudios especiales cuando tal información tenga unimpacto apreciable sobre el sistema; a menudo, se puede obtener la información necesariadel análisis de conteo de cargas.Estación del Año. Las cantidades de ciertos tipos de desechos sólidos también sonafectados por la estación del año. Por ejemplo, las cantidades de desechos de alimentos sonafectados por la estación de crecimiento para vegetales y frutas. (Ver también el parágrafoanterior; localización geográfica).

TABLA 4.14. TASAS TÍPICAS DE PRODUCCIÓN DE DESECHOS SÓLIDOS PORHABITANTE

TASA UNITARIA: lb/hab/díaFuente

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 desechosindustriales, que deben ser estimados por separado para cada lugar.++ Se debe estimar por separado para cada lugarNOTA: lb/hab/día x 0.4536 = Kg/hab/día

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

Esta observación no se debe utilizar para inferir que se producen más desechos. Porejemplo, si el propietario de una casa está limitado a uno o dos recipientes por semana, él oella pueden, debido a la capacidad limitada del recipiente, almacenar periódicos u otrosmateriales en el garage o área de almacenamiento (bodega); con servicio ilimitado, elpropietario tenderá a deshacerse de ellos. En esta situación, la cantidad de desechosproducidos puede, realmente, ser la misma pero la cantidad recogida es considerablementedistinta. Así, la pregunta fundamental sobre el efecto de la frecuencia de la recolecciónsobre 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 estáclaro 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 porseparado en cada situación si tal información es garantizada.

TABLA 4.15. TASAS UNITARIAS DE PRODUCCIÓN DE DESECHOS SÓLIDOS PARAFUENTES 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

Características de la Población. Se ha observado que las características de la poblacióninfluyen sobre la cantidad desechos sólidos producidos. Por ejemplo las cantidades dedesechos de patios producidos por habitante son considerablemente mayores en muchas delas 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 lascantidades producidas es otro asunto. No se puede hacer un planteamiento definitivo sobreeste aspecto, mientras no se tenga más información disponible.

Legislación. Quizás el factor más importante que afecta la producción de cierto tipo dedesechos son las regulaciones locales, estadales y federales, relativas al uso y disposición

* Adaptado de datos del Estado de California (3)NOTA: ton x 907.2 = Kg

Lb x 0.4536 = Kg

de materiales específicos. Un ejemplo es la legislación que trata de los materiales paraempaque y recipientes para bebidas.

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

4.4. DISCUSION DE TOPICOS Y PROBLEMAS

4.1. En su primer posición como Ingeniero joven de la ciudad, su superior le haencargado informar sobre las tasas de producción y la composición de losdesechos sólidos para varias fuentes de su comunidad. ¿Cómo lo haríausted? Si estos datos se necesitan en 30 días y no tuviera tiempo de evaluarel efecto estacional, ¿cómo estimaría este factor?

4.2. Obtenga datos sobre la distribución porcentual de componentes paradesechos sólidos en su comunidad o una comunidad cercana. Como secomparan con los valores típicos de la Tabla 4.2. Explique cualquierdiferencia grande. Si los valores de componentes individuales no estándentro de los rangos dados en la Tabla 4.2. explique por qué?

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

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

Componente Por ciento en pesoDesechos de alimentos 15Papel 35Cartón 7Plástico 5Textiles 3Caucho 3Cuero 2Desechos de jardín 20Madera 10

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

4.6. 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) sonquemados en un incinerador en el patio interior. El resto de los desechos espuesto en un recipiente para la recolección. En un día dado se traen a casa 20lb de artículos de consumo (comida, periódicos, revistas, etc.). La familiaconsume 7 lb de comida al día y almacena 4 lb de alimentos. Las revistasrecibidas 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 lacantidad de desechos sólidos que resultan para ser dispuestos durante estedía.

4.7. Los desechos residenciales y comerciales de una ciudad de 25.000 habitantesson recogidos los martes y sábados en la mañana. El volumen de desechosrecogidos ha sido registrado durante un año y los datos se dan abajo. Prepareun histograma de frecuencia para cada día de recolección. Encuentre elpromedio, modo, desviación estándar y el coeficiente de variación para cadadistribución, Ver Apéndice C. Discuta brevemente la naturaleza de ladistribución y su importancia.

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

4.9. Dados los siguientes datos de producción diaria de desecho sólido para unperíodo de 10 días, determine el tipo de distribución, promedio, desviaciónestándar y coeficiente de variación.

4.10. La forma de la curva de tasas de producción de un desecho sólido refleja lanaturaleza de la instalación productora. De las curvas de frecuencia que semuestran en la Figura 4.3. ¿qué se puede deducir acerca de las instalacionesy operaciones de la actividad?

CUADRO PARA EL PROBLEMA 4.7.

FRECUENCIATasa de Producción yd3/díade recolección

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

CUADRO PARA EL PROBLEMA 4.9

Tasa de Producción yd3/día

34 170

48 120

290 75

61 110

205 90

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

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

4.12. Describa las tendencias generales que usted esperaría en el futuro en laproducción de los siguientes tipos de desechos en su comunidad: Desechosde alimentos, papel, plásticos, trapos, cueros y desechos de jardines. Quéefecto tendrán las técnicas mejoradas de información sobre su respuesta.

4.5. REFERENCIAS

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3. Eliassen, R.: Solid Waste Management: A Comprehensive Assessment of SolidWaste 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 Handingof 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 ProtectionAgency, 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 EcologicalEffects of Nuclear Power Plants," Charles C. Thomas, Springfield, III. 1974.

5. MANEJO, ALMACENAMIENTO Y PROCESADO IN SITU

El manejo, almacenamiento y procesado de los desechos sólidos en la fuente, antes de serrecogidos es el segundo de seis elementos funcionales en el sistema de manejo de desechossólidos. Debido a que este elemento puede tener un efecto importante sobre la saludpública, sobre elementos funcionales subsiguientes y sobre actitudes públicas relacionadascon la operación del sistema, es importante entender lo que comprende.

Este capítulo incluye: 1) Una descripción breve de los aspectos estéticos y de salud y 2)discusiones detalladas de los métodos de manejo, almacenamiento y procesado y equipo defuentes residenciales.

Mientras las residencias y tipo de construcciones se pueden clasificar en varias formas, parael propósito es adecuada una clasificación basada en el número de pisos. Las tresclasificaciones más frecuentemente usadas y adoptadas en este texto son: poca altura,menos de cuatro pisos; altura media, de cuatro a siete pisos y altos, más de siete pisos (4).En la discusión del almacenamiento en la fuente, las construcciones residenciales de pocaaltura se subdividen en las siguientes categorías. viviendas separadas unifamiliares,unifamiliares unidas, como hileras o casas de poblaciones y multifamiliares, en las cualesson típicos los jardines de apartamentos.

Se anota que el procesado en el sitio puede tener lugar en cualquier tiempo antes de larecolección (antes, durante o después de almacenado) y además, se discute de la forma enque sea apropiado a lo largo del capitulo. La discusión principal del procesado se presentaen la última sección del capitulo.

Los desechos peligrosos se discuten por separado en el capitulo 11, debido a su importanciacrítica y exigencias especial izadas.

5.1. SALUD PUBLICA Y ESTETICA

Aunque los desechos sólidos residenciales representan una pequeñísima parte de losdesechos totales producidos en los Estados Unidos (5 por ciento o menos), ellos son quizálos más importantes debido a que se producen en áreas con espacio limitado dealmacenamiento; como resultado, pueden tener impactos apreciables de salud pública yestéticos.

Los intereses de Salud Pública están relacionados principalmente a la infestación de áreasutilizadas para el almacenamiento de desechos sólidos con sabandijas e insectos que,frecuentemente, sirven como un depósito potencial de enfermedad. Hasta donde se sabe lamedida más efectiva de control para ratas y moscas es el saneamiento apropiado.Típicamente, esto comprende el uso de recipientes con tapas ajustadas, el lavado periódicode los recipientes lo mismo que de las áreas de almacenamiento y la remoción periódica demateriales biodegradables (generalmente en menos de 8 días), lo cual es especialmenteimportante áreas con climas cálidos. En la Referencia 6 se puede encontrar una excelentedescripción de las relaciones desechos sólidos - enfermedad.

Las consideraciones estéticas están relacionadas a la producción de olores y las condicionesdesagradables a la vista que se pueden desarrollar cuando no se da atención adecuada almantenimiento de condiciones sanitarias. La mayoría de los olores se puede controlarmediante el uso de recipientes con tapas ajustadas y manteniendo una frecuencia razonablede recolección. Si persisten los olores, se puede rociar el contenido del recipiente con unproducto adecuado temporalmente. Para mantener condiciones estéticas, se debe fregar ylavar el recipiente periódicamente.

5.2. MANEJO EN EL ORIGEN O IN SITU

El manejo en el origen se refiere a actividades asociadas con el manejo de los desechossólidos hasta que son colocados en recipientes utilizados para su almacenamiento antes dela recolección. Dependiendo del tipo de servicio de recolección, también se puede necesitarmanejo para remover los recipientes llenos hasta el sitio de recolección y para devolver losrecipientes vacíos al lugar donde se colocan entre las recolecciones. Las personasresponsables del manejo en la fuente y del equipo auxiliar y las instalaciones quenormalmente se utilizan en las fuentes donde se producen los desechos, se enumeran en laTabla 5.1. En la siguiente discusión se describen los métodos de manejo en el origenutilizados en fuentes residenciales y comerciales. Los métodos de manejo en otras fuentesson variantes de estos mismos métodos, pero no se discuten porque tienden a serespecíficos para cada fuente.

Residencial

Debido a las diferencias importantes en las operaciones de manejo de desechos sólidos,para viviendas de poca altura y apartamentos de altura media y elevada, en la siguientediscusión se considera a cada una por separado.

Edificaciones de Poca Altura. Como se muestra en la Tabla 5.1. los residentes u ocupantesde las edificaciones de poca altura son responsables de colocar los desechos sólidos, queson producidos y acumulados, en recipientes de almacenamiento que se han colocado envarios lugares dentro y alrededor de las edificaciones. Los t i pos de recipientes utilizados ysu ubicación se describen en la siguiente sección sobre almacenamiento. Ahora se disponede compactadores domiciliarios para reducir el volumen de los desechos a ser recolectados.En muchos lugares se usan carros de mano para transportar los recipientes al lugar derecolección.

Apartamentos en Edificaciones de Altura Media y Altos. Los métodos de manejo en lamayoría de los edificios de apartamentos de altura media son similares a los que se utilizanen edificaciones de poca altura y edificios altos, o varias combinaciones de ambos. Losmétodos varían dependiendo de la edad y localización de los edificios. En algunos de losedificios más antiguos de apartamentos de media altura, todavía es una práctica común paralos ocupantes colocar recipientes frente a la entrada del apartamento y el recolector de losdesechos los recoge en cada piso.

TABLA 5.1. EQUIPO TÍPICO UTILIZADO PARA EL MANEJO DE DESECHOSSÓLIDOS EN EL ORIGEN, POR FUENTES DE DESECHOS

Fuente Personal Responsable Equipo Auxiliar e Instalaciones

Residencial

Poca altura Residentes, ocupantes Compactadores en viviendas, pequeñoscarros de mano

Altura Media Ocupantes, cuadrillas demantenimiento de edificios,servicio de conserjería,administradores

Conductos por gravedad, servicio deascensores, carros de recolección,transportadores neumáticos

Edificios Altos Ocupantes, cuadrillas demantenimiento de edificios,servicio de conserjería

Conductos por gravedad, servicio deascensores, carros de recolección,transportes neumáticos

Comercial Empleados, servicio deconserjería

Carros de recolección sobre ruedas ofijos, trenes de recipientes, sacos de tela,servicio de ascensores, transportadores,transportadores neumáticos

Industrial Empleados, servicio deconserjería

Carros de recolección sobre ruedas ofijos, trenes de recipientes, sacos de tela,servicio de ascensores, transportadores

Areas Libres Propietarios, oficiales deparques

Recipientes a prueba de vándalos

Lugares dePlantas deTratamiento

Operadores de plantas Transportadores varios y otro equipo einstalaciones operadas a mano

Agrícola Propietarios, trabajadores Varía con la conveniencia individual

En edificaciones altas de apartamentos (por encima de siete pisos). Los métodos máscomunes de manejo de los desechos sólidos comprende uno o más de los siguientes pasos:1) Los desechos son recogidos por personal de mantenimiento o porteros de los diferentespisos y llevados al sótano o área de servicio; 2) los ocupantes; 3) los desechos,generalmente en bolsas, son colocados por los ocupantes en conductos verticalesespecialmente diseñados (generalmente circulares con aberturas localizadas en cada piso),Ver Figura 5.1.

Donde se usan molinos de basura en las cocinas, los desechos de alimentos y otrosmateriales desmenuzables se muelen y descargan al sistema de recolección de aguasresiduales. Los periódicos se pueden empacar y colocar para que sean recogidos porpersonal de recuperación de materiales o cuadrillas municipales, o pueden ser llevados porlos ocupantes, empacados o sueltos, al área de servicio para recoger o disponer. Los objetosvoluminosos generalmente son llevados al área de servicio por los ocupantes. Las cuadrillasde mantenimiento de los edificios son responsables de manejar o procesar los desechosacumulados en el área de servicio. Donde se utilizan equipos e instalaciones de procesado,como incineradores y compactadores, junto con conductos de desechos sólidos, el personalde mantenimiento del edificio es responsable de manejar el residuo del incinerador y/o losdesechos comprimidos, lo mismo que otros materiales llevados a las áreas de servicio porlos ocupantes.

Los ductos para edificios de apartamentos se encuentran disponibles en diámetros de 12 a36 pulgadas (30 a 90 cms.), el tamaño más común es de 24 pulgadas (60 cm) de diámetro.Todos los ductos disponibles se pueden dotar con puertas adecuadas de entrada, ya seangoznes laterales o de fondo, para instalación en los diferentes niveles de los pisos (4).Entre los muchos accesorios disponibles hay desvíos por sección en las estaciones deentrada, puertas de cierre completo, aspersores, sistemas de desinfección, aislamiento yventiladores de techo. Se recomienda el uso de una unidad de desinfección y saneamientodebido a que, en general, se ha encontrado que la limpieza del ducto y la ausencia de oloresdependen en gran parte de su uso (5). En el diseño de ductos para edificios altos, se debenconsiderar las variaciones en las tasas a las que son descargados los desechos sólidos. En laFigura 5.2. se muestran tasas típicas de descarga en apartamentos con ductos; en eldimensionamiento de ductos es coman suponer 1) que la densidad de los desechos sólidoses igual a 150 lb/yd3, 2) que todos los desechos diarios serán descargados en un período de4 horas, 3) que entre 1 y 2 lb de desechos son producidos cada día por cada ocupante.

En algunos de los desarrollos más recientes en edificios de apartamentos, se han usadosistemas subterráneos de transporte neumático junto con ductos individuales en cadaedificio, Ver Figura 5.3. Los sistemas neumáticos subterráneos se han utilizado paratransportar desechos, desde los puntos de descarga de los ductos en cada edificio, a un lugarcentral para almacenamiento en recipientes grandes para procesado en el origen: En estaaplicación se han utilizado sistemas de transporte a presión y al vacío.

Fig. 5.2. Variación típica en las tasas de descarga de desecho sólido para apartamentosaltos con ductos. (8) .

Comercial

En la mayoría de los edificios de oficinas y comerciales los desechos que se acumulan enlas oficinas individuales o lugares de trabajo, generalmente son recogidos en recipientesrelativamente grandes montados sobre rodillos. Una vez llenos, estos recipientes seremueven por medio del ascensor de servicio, si hay alguno, y se vacían en: 1) Grandesrecipientes de almacenamiento ó 2) se usan compactadores junto con los recipientes dealmacenamiento ó 3) compactadores estacionarios que pueden comprimir el material enbloques o en recipientes especialmente diseñados, y 4) otro equipo de procesado.

Debido a que muchos edificios grandes de oficinas y comerciales fueron diseñados sinprovisión adecuada para almacenamiento, en el origen, de los desechos sólidos, el equipo,procesado y almacenamiento que se usa ahora es a menudo inadecuado y tiende a crearproblemas de manejo. Un método común de manejo en tales situaciones es vaciar elcontenido de los recipientes utilizados para recoger los desechos de las oficinasindividuales en sacos de lona. Una vez que se ha cargado el saco de lona se atan por lasesquinas y se llevan al sótano donde se amontonan hasta la recolección. Este métodotrabaja y se usa extensamente aunque no es especialmente atractivo desde el punto de vistade manejo de materiales.

5.3. ALMACENAMIENTO EN EL ORIGEN O IN SITU

Los factores que se deben considerar en el almacenamiento en el origen de desechos sólidosincluyen: 1) el tipo de recipiente a ser usado, 2) la ubicación del recipiente, 3) la saludpública y la estética, y 4) los métodos de recolección a ser usados. Los dos primerosfactores se describen en la siguiente discusión, los aspectos de salud pública y estética se

discutieron antes en este capítulo. En el capitulo 6 se discuten varios métodos derecolección y en las referencias 1 a 4 se pueden encontrar detalles adicionales.

Recipientes

Los tipos y las capacidades de los recipientes usados dependen, en gran parte, de lascaracterísticas de los desechos sólidos a ser recolectados, la frecuencia de la recolección, elespacio disponible para colocar los recipientes. En la Tabla 5.2. se resumen los tipos ycapacidades de los recipientes comúnmente usados ahora para almacenamiento de desechossólidos en el origen. En la Tabla 5.3. se reportan las aplicaciones y limitaciones típicas delos recipientes. Algunos de los tipos más comunes de recipientes se muestran en las Figuras5.4 y 5.5.

Edificaciones de Poca Altura. Debido a que los desechos sólidos son recogidosmanualmente de la mayoría de los edificios residenciales separados, los recipientes debenser suficientemente livianos para que sean manejados fácilmente por un recolector cuandoestén llenos. El manejo de recipientes muy pesados ha resultado en lesiones para losrecolectores; en general, el límite superior de peso debe estar entre 40 y 65 lb (18 y 30 Kg).El recipiente de metal galvanizado o plástico de 30 galones (113.6 lts) ha demostrado ser elmedio menos costoso para almacenamiento en edificaciones de poca altura.

La selección de los materiales del recipiente depende de las preferencias del propietario dela vivienda. Los recipientes de metal galvanizado tienden a ser ruidosos cuando se vacían y,con el tiempo, se pueden dañar de manera que no es posible taparlos con un sello adecuado.Algunos recipientes construidos de materiales plásticos, aunque menos ruidosos en elmanejo, tienden a rajarse a la exposición a los rayos ultravioleta del sol y a temperaturas decongelación, pero los recipientes plásticos más costosos aparentemente no presentan estosproblemas.

Los recipientes temporales y desechables se usan comúnmente cuando hay servicio derecolección en la acera y el propietario es responsable de colocar los desechos acumulados

sobre la acera para la recolección, Ver capítulo 6. Las bolsas de papel, cajas de cartón,recipientes y bolsas plásticas y las cajas de madera se usan rutinariamente como recipientes

temporales y desechables. En condiciones normales, los recipientes temporales seremueven junto con los desechos. El problema principal en el uso de recipientes temporaleses la dificultad en cargarlos; los recipientes de papel y cartón tienden a desintegrarse debidoa la filtración de líquidos. En áreas extremadamente cálidas donde se usan bolsas plásticasdesechables para recortes de prados, los recipientes plásticos frecuentemente se estiran o

rompen en las uniones cuando el recolector levanta la bolsa llena; tal ruptura espotencialmente peligrosa y puede producir lesiones al recolector debido a la presencia de

vidrio y objetos agudos o peligrosos en los desechos.

Fig. 5.3. Sistema neumático de transporte de desechos sólidos (sistemas AVAC, Inc.)

Fig. 5.4. Recipientes usados para almacenar desechos sólidos in situ en viviendas depoca altura

TABLA 5.2. DATOS DE LOS TAMAÑOS Y TIPOS DE RECIPIENTES USADOS PARA ALMACENAMIENTO DE LOS DESECHOSSÓLIDOS

CAPACIDAD DIMENSIONESUnidad Rango Típico Unidad Típico

PEQUEÑORecipiente plástico o metal galvanizado gal. 20-40 30 pg 20D x 26H (30 gal)Barril, plástico, aluminio o fibra gal. 20-65 30 pg 20D x 26H (30 gal)Bolsas desechables de papel estándar gal. 20-55 30 pg 15W x 12d x 43H (30 gal)Resistente a escapes gal. 20-55 30 pg como el anteriorA prueba de escapes gal. 20-55 30 pg como el anteriorBolsas plásticas desechables 18W x 15d x 40H (30 gal)RECIPIENTE MEDIANO yd3 1-10 4 pg 72W x 42d x 65H (4 yd3)RECIPIENTE GRANDEAbierto arriba con rodamientos (llamadostambién cajas de escombros)

yd3 12-50 ± pie 8W x 6H x 20L (35 yd3)

Usado con compactador estacionario yd3 20-40 ± pie 8W x 6H x 18L (30 yd3)Equipado con mecanismo de compactaciónincluido

yd3 20-40 ± pie 8W x 8H x 22L (30 yd3)

RECIPIENTE MONTADO EN TRAILERAbierto arriba yd3 20-50 ± pie 8W x 12H x 20L (35 yd3)Cerrado, equipado con mecanismo decompactación

yd3 20-40 ± pie 8W x 12H x 24L (35 yd3)

* D = Diámetro, H = Altura, W = ancho, d = profundidad+ El tamaño varía con las características de los desechos y las condiciones locales del sitioNOTA: gal x 0.003785 = m3

pg x 2.54 = cmyd x 0.7646 = m3

pie x 0.3048 = m

TABLA 5.3. APLICACIONES Y LIMITACIONES TÍPICAS DE LOS RECIPIENTES USADOS PARA ALMACENAMIENTO DERESIDUOS SÓLIDOS EN EL ORIGEN

TIPO DERECIPIENTE

APLICACIONES TÍPICAS LIMITACIONES

PEQUEÑORecipiente, plástico ometal galv.

Fuentes de desecho de muy poco volumen, como casas,sendas en parques, pequeños estanques y pequeñosestablecimientos comerciales aislados; áreasresidenciales de poca altura con servicio de recolecciónasignado.

Los recipientes se dañan con el tiempo y sedegradan en apariencia y capacidad; losrecipientes aumentan el peso que se debe levantardurante las operaciones de recolección; losrecipientes no son suficientemente grandes paracontener desechos voluminosos.

Bolsas de papeldesechables

Casas individuales con servicio de recolección; sepueden usar solas o como forro interior de un recipientedoméstico; áreas residenciales de altura baja y media.

El almacenamiento en las bolsas es más costoso;si las bolsas se colocan sobre las aceras, los perrosy otros animales las rompen y esparcen sucontenido, las bolsas mismas aumentan losdesechos.

Bolsas de plásticodesechables

Casas individuales con servicio de recolección, sepueden usar solas o como forro interior de un recipiente;para climas fríos, las bolsas son útiles para guardarbasura húmeda dentro de recipientes domésticos lomismo que en recipientes comerciales; áreas comercialese industriales.

El almacenamiento en las bolsas es más costoso;las bolsas se desgarran fácilmente produciendodispersión y condiciones desagradables, las bolsasse vuelven quebradizas en climas muy fríos, seproducen roturas, el poco peso y la durabilidaddel plástico crea problemas posteriores dedisposición.

Recipientes medianos Fuentes de desechos de volumen medio que tambiénpudieran tener desechos voluminosos; la ubicación sedebe seleccionar para la recolección, proceso directo decamiones, áreas residenciales de alta densidad, áreascomerciales e industriales.

La nieve dentro de los recipientes forma hielo ydisminuye la capacidad mientras aumenta el peso;es difícil alcanzar a los recipientes después denevadas fuertes.

Recipientes grandes detapa abierta

Areas comerciales de gran volumen, desechosvoluminosos en áreas industriales: la ubicación debeestar en un área cubierta con acceso directo de camiones.

El costo inicial es alto, la nieve dentro de losrecipientes reduce su capacidad.

Recipiente usado concompactadorestacionario

Areas comerciales con volúmenes muy altos dedesechos, la ubicación debe ser fuera de las edificacionescon acceso directo de los camiones de recolección.

El costo inicial es alto, si se compacta demasiadoel recipiente es difícil descargarlo en el lugar dedisposición.

(a)

(b)

Fig. 5.5. Recipientes usados para almacenamiento de desechos sólidos en el origen; enapartamentos e instalaciones comerciales: a) apartamentos de poca altura, b)

establecimientos comerciales

Con disponibilidad abundante de productos de papel y plásticos, ahora es común el uso deforros en los recipientes; todos los tipos de espesores y grados de materiales sondisponibles. Nuevamente, en la mayoría de las áreas, se ha dejado al proletario decidir quetipo de forro a usar, si lo hace. Una desventaja del uso de forros es la de si se van arecuperar desechos, metales o vidrio, o si van a ser incinerados, es necesario romper lasbolsas en una etapa de procesado; así, aunque su uso puede ser una conveniencia para elpropietario de la casa, los forros pueden no ser ideales desde el punto de vista derecuperación y recirculación.

En complejos de apartamentos de poca altura, se han usado un número de diferentesrecipientes de almacenamiento. Los dos tipos más comunes son: 1) recipientes individualesde plástico o metal galvanizado y 2) recipientes grandes portátiles o fijos. Donde losedificios de apartamentos están agrupados unos cerca de otros, se asignan recipientes aedificios individuales y con frecuencia se ubican en un área común.

Aunque los recipientes individuales son usados en algunas edificaciones de apartamentosde poca altura, la práctica más común es utilizar uno o más recipientes grandes para ungrupo de edificios. Típicamente, los recipientes permanecen en áreas cerradas con accesofácil a una calle cercana. Con frecuencia, se cubren los sitios para los recipientes; en lamayoría de los lugares los recipientes están equipados con asideras o rodamientos demanera que se puedan mover fácilmente para ser vaciados en los vehículos de recoleccióno en el equipo de procesado en el origen.

Edificios de Apartamentos de Altura Media y Altos. Donde se dispone de ductos paradesechos sólidos, no se usan recipientes separados para almacenamiento. En algunosedificios antiguos de apartamentos de mediana altura y altos sin ductos, los desechos sealmacenan en recipientes en los predios entre recolecciones .Los medios más comunes dealmacenamiento, utilizados para desechos acumulados de apartamentos individuales,Incluyen: 1) recipientes grandes abiertos arriba: 2) recipientes cerrados de almacenamientoo bolsas desechables usadas junto con compactadores estacionarios, 3) recipientesequipados con un mecanismo interno de compactación y 4) recipientes especiales usadosjunto con equipo de procesado.

Comercial. Las técnicas de almacenamiento utilizadas en instalaciones comercialesdependen, en gran parte, de los métodos internos utilizados para recolectar los desechosproducidos en varios lugares dentro de la instalación y e espacio disponible, Ver Figura 5.5.Normalmente se usan recipientes grandes abiertos en el tope. El uso de recipientesequipados con mecanismos de compactación junto con compactadores estacionarios estáaumentando donde se produce una cantidad considerable de material recuperable; tambiénse puede usar equipo especial de procesado en el origen.

Ubicación de los Recipientes

Los recipientes usados en viviendas separadas, de poca altura, generalmente se colocanentre recolecciones. 1) a los lados o detrás de la casa, 2) en caminos cuando la recolecciónse hace en los caminos, 3) en el garaje o donde se disponga alguna ubicación comúndestinada específicamente para ese propósito. Aunque se han utilizado canecas sobre el

suelo, no se recomiendan. Cuando dos o más viviendas están cerca una de otra, se puedeconstruir una placa de concreto en algún lugar conveniente entre ambas. La loza puedeestar abierta o encerrada por un corral de madera, se pueden desarrollar condicionesantihigiénicas en las placas con corral a menos que se supervisen cuidadosamente.

La ubicación de los recipientes en instalaciones comerciales e industriales existentesdepende tanto de la ubicación del espacio disponible como de las condiciones de acceso delservicio. En muchos de los últimos diseños se han incluido áreas especificas para estepropósito. Con frecuencia, debido a que los recipientes no son propiedad de la actividadcomercial o industrial, las ubicaciones y tipos de recipientes a ser usados para elalmacenamiento en el origen debe ser escogido, de común acuerdo, entre el propietario dela construcción y la agencia pública o privada de recolección.

5.4. PROCESADO DE DESECHOS SÓLIDOS EN EL ORIGEN O IN SITU

La trituración, separación, compactación, fragmentación, digestión controlada y formaciónde pulpa son todos métodos usados de procesado en el origen para: 1) reducir el volumen,2) alterar la forma física, o 3) recuperar materiales utilizables de los desechos sólidos. En laTabla 5.4. se enumeran operaciones típicas de procesado en el origen e instalaciones porfuentes. En esta sección se discute el procesado como se aplica a fuentes residenciales y agrandes fuentes comerciales e industriales; en el capítulo 8 se pueden encontrar detalles deequipo y procesos adicionales, debido a que la selección adecuada del equipo de procesadoen el origen es de gran importancia, sin embargo, los factores claves que se debenconsiderar en su selección se resumen en la Tabla 5.5.

Viviendas de Poca Altura

Las operaciones más comunes de procesado en el origen que se utilizan en viviendasseparadas de poca altura incluyen molido, separación, fermentación controlada eincineración.

Molido. En los últimos 20 años el uso de molinos residenciales ha ganado tanta aceptaciónque, en algunas áreas, casi todas las casas están equipadas con ellos. Los molinosresidenciales se utilizan principalmente para desechos de la preparación, cocción y servidade alimentos y no se pueden usar para huesos grandes y otros objetos voluminosos.

Funcionalmente, los molinos vuelven el material que pasa por ellos adecuado para sertransportado en el sistema de alcantarillado. Debido a que el material orgánico agregado alas aguas residuales ha resultado en la sobrecarga de muchas instalaciones de tratamiento,ha sido necesario, en algunas comunidades, prohibir la instalación de molinos en nuevasurbanizaciones hasta tanto no se disponga de capacidad adicional de tratamiento.

TABLA 5.4. OPERACIONES TÍPICAS E INSTALACIONES UTILIZADAS PARA ELPROCESADO DE DESECHOS SÓLIDOS POR ORÍGENES O FUENTES

Fuente Personas Responsables Operaciones e InstalacionesResidencialPoca altura Residentes, ocupantes Triturado, separación, compactación,

digestión controlada, incineraciónAltura media yalta

Ocupantes Triturada, separación (papel)compactación

Cuadrillas de mantenimiento Compactación, incineración,fragmentación, incineraciónformación de pulpa.

Industrial Servicio de Conserjería Separación, compactación,fragmentación, incineración,formación de pulpa.

Areas libres Propietarios, operadores deparques

Compactación, incineración.

Plantas detratamiento

Operadores de plantas Instalaciones de secado

Agricultura Propietario, trabajadores Varía con la instalación individual.

En términos de la operación de recolección, el uso de molinos no tiene un impactoimportante sobre el volumen de los desechos sólidos recolectados; todavía más, ladiferencia de peso no es grande. En algunos casos donde se usan molinos, ha sido posibleaumentar el tiempo entre recolecciones debido a que no se almacenan los desechos que sepudieran descomponer rápidamente.

Separación. La separación a mano de papel, latas de aluminio y vidrio, en la casa, es una delas maneras más positivas para realizar la recuperación y reuso de materiales. Una vezapartado el desecho en recipientes separados, el mayor problema que afronta el dueño decasa es el qué hacer con los desechos hasta que sean recolectados o llevados a un centrolocal de reuso. En el ejemplo 5.1. se considera el efecto de la recuperación en la casa.

Ejemplo 5.1. Efecto de la recuperación en la casa sobre el contenido de energía de losdesechos sólidos.

Utilizando la distribución típica de porcentajes dados en la Tabla 4.2.,(Capítulo 4), estimeel número de Btu por libra de desecho sólido remanente si el 90% del cartón y 60% delpapel fueran recuperados por las amas de casa.

TABLA 5.5. FACTORES QUE SE DEBIERAN CONSIDERAR EN LA EVALUACIÓN DEEQUIPO DE PROCESADO EN EL ORIGEN

FACTOR EVALUACIÓNIdoneidad ¿Qué hará el mecanismo o accesorio? ¿Será su uso una mejora sobre las

prácticas convencionales?Confiabilidad ¿Realizará el equipo las funciones designadas con poca atención

además del mantenimiento? ¿Ha sido demostrada la efectividad delequipo mediante el uso durante un tiempo razonable o únicamente se hapredicho?

Servicio ¿Se necesitarán ocasionalmente servicios fuera de los del personal demantenimiento del edificio? ¿Se dispone de personal de servicioadecuadamente entrenado, suministrado por el fabricante o eldistribuidor local?

Seguridad de laOperación

¿El equipo propuesto es razonablemente seguro de manera que puedaser operado por los ocupantes o personal del edificio con escasosconocimientos o habilidades mecánicas? ¿Tiene protección adecuadapara desaprobar el uso negligente?

Facilidad de laOperación

¿Es el equipo fácil de operar por un ocupante o personal del edificio? Amenos que las funciones y operaciones reales del equipo se puedanejecutar fácilmente, se pueden ignorar o “ejecutar” por personal pagadoy más a menudo por ocupantes “que pagan”.

Eficiencia ¿El equipo funciona eficientemente y con un mínimo de atención? Sedebe seleccionar el equipo que, bajo la mayoría de las condiciones,completa un ciclo de operación cada vez que se utiliza.

EfectosAmbientales

El equipo poluye o contamina el ambiente. Donde sea posible, elequipo debe reducir la polución asociada con las funcionesconvencionales.

Peligros para lasalud

¿El accesorio, mecanismo o equipo crea o amplifica los riesgos para lasalud?

Estética ¿El equipo y su disposición ofende los sentidos? Se debe hacer todoesfuerzo para reducir o eliminar ofensas a la vista, olores y ruidos.

Economía ¿Cuáles son los aspectos económicos contemplados? Se debenconsiderar los costos iniciales y anuales. Los costos futuros deoperación y mantenimiento se deben evaluar cuidadosamente. Siendotodos los factores iguales, el equipo producido por compañías bienestablecidas, que tienen una historia comprobada de operaciónsatisfactoria, deben ser considerados.

* Adaptado de Ref. 4

Solución

1. De la Tabla 4.10 el contenido de energía total de 100 lb de desechos con lacomposición dada en la Tabla 4.2. es igual a 476.230 Btu.

2. Determine el contenido de energía y el peso de 90% de cartón en la muestraoriginal.

Contenido de energía, 90% de cartón= 0.90 (28.000 Btu), vea Tabla 4.10= 25.200 Btu.

Peso de 90% de cartón= 0.90 (4 lb), vea Tabla 4.10= 3,6 lb

3. Determine el contenido de energía y peso de 60% de papel en la muestraoriginal.

Contenido de energía, 60% de papel= 0.60 (288.000 Btu), vea Tabla 4.10= 172.800 Btu

Peso, 60% de papel= 0.60 (40 lb), vea Tabla 4.10= 24 lb.

4. Determine el contenido total de energía, peso y contenido de energía porlibra de muestra original después de haber recuperado el cartón y el papel.

Energía total después de la recuperación(476.230 - 25.200 - 172.800) Btu= 278.230 Btu

Peso total después de la recuperación= (100 - 3.6 - 24) lb= 72.4 lb

Contenido de energía por libra después de la recuperación= 278.230 Btu = 3.843 Btu/lb (8.939 Kj/Kg) vs 4.762 Btu/lb 72.4

(11.076 Kj/kg) en la muestra original

Comentario. En esta muestra, la remoción en peso de aproximadamente 28% de losdesechos, redujo el contenido de energía por libra de muestra original en aproximadamente

el 20%. Si se fueran a incinerar los desechos sólidos para convertirlos en energía, sehubiera tenido que evaluar la factibilidad económica de operación de recuperación paradeterminar si es efectiva en costo.

Compactación. En los últimos años han aparecido en el mercado un número de pequeñoscompactadores para uso en la casa. Los fabricantes reclaman para estas unidades, entérminos de compactación una relación generalmente basada en la compactación de papel ycartón sueltos. Aunque es posible reducir el volumen original de los desechos colocados enellos en un 70%, se pueden usar únicamente para una pequeña proporción de los desechosrealmente producidos. El efecto del uso de compactadores domésticos sobre el volumen delos desechos recogidos, se ilustra en el ejemplo 5.2.

El uso de compactadores domésticos también puede ser improductivo desde el punto devista de operaciones subsiguientes de procesado. Por ejemplo, si se van a separar losdesechos mecánicamente en sus componentes, Ver Capítulo 8. Habrá que rompernuevamente los desechos compactados antes de separarlos. También por compactación, losdesechos se pueden volver tan saturados con los líquidos presentes en los desechos dealimentos, pudiendo no ser factible la recuperación de papel y otros componentes.

Ejemplo 5.2. Efecto de compactadores domésticos sobre el volumen de los desechossólidos recolectados.

Suponga que las unidades de compactación doméstica van a ser instaladas en Davis,California. Estime la reducción del volumen que se podría alcanzar en los desechos sólidosrecolectados si la densidad compactada es igual a 20 lb/pie3 y son aplicables los datos en lasTablas 4.2 y 4.6.

Solución

1. Construya una tabla de cálculos, ver Tabla 5.6, para determinar el volumende los desechos como sales de los recipientes, utilizando datos en las Tablas4.2 y 4.6.

2. Determine el volumen de desechos compactados, excluyendo recortes dejardín, madera, metales ferrosos y tierra, cenizas, ladrillos, etc.

Volumen compactado = (100 – 14.3 – 3.5 – 4.3 - 1.1) lb 20 lb/pie3

= 76.8 lb__ = 3.8 pie3

10 lb/pie2

3. Determine la reducción en volumen para el material comprensible.

Reducción en volumen = (12.4 - 3.8) pie3 x 100 = 69 por ciento 12.4 pie3

4. Determine la reducción total en volumen lograda con un compactadordoméstico, tomando en cuenta los recortes de jardín, madera, metalesferrosos, tierra, cenizas y ladrillo, etc.

Reducción total de volumen

= (15.09) pie - (2.2 + 0.23 + 0.22 + 0.04 + 3.8) pie3 . 100 15.09 pie3

= 15.09 - 6.49 .100 15.09

= 57 por ciento

Comentario. Cuando se evalúa la reducción total en volumen, se vuelve manifiesto que laefectividad de un compactador doméstico es menor. Esto es especialmente cierto a medidaque los porcentajes de los componentes no compactados como los recortes de jardín,aumentan.

Fermentación controlada. En los años 1970 la fermentación controlada en las casas comomedio de recirculación de materiales orgánicos creció en popularidad. Es una maneraefectiva de reducir el volumen y alterar la composición física de los desechos sólidosmientras se fabrica un subproducto útil al mismo tiempo. Se utiliza una variedad demétodos, dependiendo del espacio disponible y de los desechos a ser fermentados. En elcapítulo 9 se pueden encontrar detalles adicionales del proceso. En términos del total deproblemas afrontados en el manejo de desechos, por la mayoría de las ciudades, el impactode la fermentación controlada en casas sobre el volumen de los desechos sólidos a sermanejados es despreciable.

Incineración. Hasta hace poco era una práctica común la incineración en casas, quema dematerial combustible en chimeneas y quema de desechos en incineradores en los patios. Laincineración en los patios ahora es prohibida en muchas partes del país. El efecto de laeliminación de la quema de desechos en patios sobre la cantidad de desechos recolectadosse muestra en la Figura 5.6. sin embargo, la magnitud del efecto variará significativamentecon el lugar.

Sin embargo, el diseño de pequeños incineradores a la intemperie y bajo techo ha mejorado.El incinerador más simple a la intemperie consiste en un tambor de metal con huecosperforados cerca del fondo. Las unidades más elaboradas están cubiertas por ladrillorefractario y están equipadas con parrillas de hierro fundido y pequeñas chimeneas.Algunos incineradores bajo techo (interiores) están provistos con una fuente auxiliar decombustible. La apariencia del mejor incinerador de interior es parecida a la de otrosartefactos caseros, como calentadores de agua. En las referencias 1 y 2 se pueden encontrardetalles adicionales de incineradores domésticos.

TABLA 5.6. DETERMINACIÓN DE VOLUMEN PARA DESECHOS SÓLIDOS COMOSON SACADOS DE LOS RECIPIENTES PARA EL EJEMPLO 5.2.

Componente Pesolb

Densidadlb/pie3

VolumenPie3

Desechos de alimentos 9.5 18 0.53

Papel 43.1 5.1 8.45

Cartón 6.5 6.2* 1.05

Plásticos 1.8 4 0.45

Textiles 0.2 4 0.05

Caucho - 8 -

Cuero 1.5 10 0.15

Recortes de jardín 14.3+ 6.5 (2.20)

Madera 3.5+ 15 (0.23)

Vidrio 7.5 12.1 0.62

Envases de hojalata 5.2 5.5 0.95

Metales no ferrosos 1.5 10 0.15

Metales ferrosos 4.3+ 20 (0.22)

Tierra, ceniza, ladrillo, etc. 1.1+ 30 (0.04)

100 15.09

12.40++

* Cartón parcialmente comprimido a mano antes de ser colocado en el recipiente.+ Componentes que generalmente no son colocados en los compactadores de casas.++ Total no incluye las cifras entre paréntesis.

NOTA: lb x 0.4536 = Kglb/pie3 x 16.019 = Kg/m3

pie3 x 0.02633 = m3

El impacto del uso de incineradores domésticos sobre la disposición varía, dependiendo delos métodos usados para la disposición de desechos municipales sólidos. En el caso de laincineración municipal, el uso generalizado de incineradores domésticos puede necesitardel uso de combustibles auxiliares, diseños especiales o procedimientos de la operación (1).En el caso de la disposición sobre el suelo, el uso de incineradores domésticos puedereducir tanto los componentes putrescibles como el volumen total de los desechos sólidos aser dispuestos.

Apartamentos de media y gran altura

Las operaciones de procesado utilizadas en edificios de apartamentos de media y granaltura para desechos acumulados de apartamentos individuales incluyen compactación,incineración, trituración y reducción a pulpa, lo mismo que molienda y separación como sedescribe para viviendas de poca altura. En la Referencia 3 se revisan otras instalaciones demanejo. Los detalles mecánicos de estas operaciones se pueden encontrar en el Capítulo 8.

Fig. 5.6. Efecto de la eliminación de quema de desechos en patios, sobre la cantidad dedesechos sólidos recolectados (División de Manejo de Desechos Sólidos, Sacramento

County, Sacramento, California. Datos con base en 85.000 cuentas)

Compactación. En grandes edificios de apartamentos, generalmente, se instalan unidades decompactación para reducir el volumen de los desechos sólidos que se deben manejar.Normalmente, un compactador se instala en la base del ducto de desechos sólidos, VerFigura 5.7. Los desechos que caen por el ducto activan el compactador mediante célulasfotoeléctricas o interruptores de límite. Una vez son activados los interruptores, losdesechos son comprimidos. Dependiendo del diseño del compactador los desechoscomprimidos pueden ser entregados en paquetes o arrojados y cargados automáticamenteen recipientes de metal o bolsas de papel. Cuando se ha formado un paquete o se ha llenadoun recipiente o bolsa, el compactador se desconecta automáticamente y se enciende una luzde prevención. Entonces, el operador debe atar y remover el paquete del compactador, oremover la bolsa llena y reemplazarla por una bolsa vacía. En algunas aplicaciones sepuede garantizar el uso del equipo completamente automático. En el dimensionamiento de

equipo de compactación para usar junto con ductos de desechos sólidos en apartamentos, escomún usar las mismas suposiciones utilizadas en el dimensionamiento de los ductos, comose discutió previamente.

Fig. 5.7. Instalación de Compactador alimentado por ducto usado para apartamentos.

Mientras el empleo de compactadores reduce el volumen total de los desechos a sermanejados, se debe recordar que el peso permanece igual. Normalmente, el volumencompactado variará de 20 a 60 por ciento o menos del volumen original. Los desechossólidos compactados son aceptables donde la disposición es mediante relleno del suelo.Donde se usan incineradores, los desechos compactados deben desintegrarse para evitar lacombustión retardada en el hogar y grandes pérdidas de materiales combustibles sinquemar. Es imposible recuperar componentes individuales de los desechos compactados amenos que los desechos sean separados previamente. Se deben considerar todos estosfactores cuando se está evaluando el uso de compactadores en el origen.

Incineración. La incineración puede alcanzar una reducción considerable en las necesidadesde manejo y almacenamiento en la fuente lo mismo que en las instalaciones de recoleccióny disposición, al reducir el volumen al 10 por ciento o menos y al 25 por ciento o menos delpeso de los desechos cargados en el incinerador.

Se usan dos tipos de incineradores, dependiendo del método de cargarlos: alimentado por lachimenea y alimentado por ductos. En el tipo alimentado por la chimenea los desechos secargan directamente a través de puertas en cada piso en el tubo refractario, el fondo del cualabre directamente encima del hogar de la cámara de combustión, Ver Figura 5.8. En el tipoalimentado por ductos, los desechos se cargan a través de puertas de tolvas sobre cada piso,en un ducto de metal y se recogen en una tolva en el sótano. Los desechos se transfierenentonces manual o mecánicamente, al hogar.

Trituración y Reducción a Pulpa. La trituración y reducción a pulpa son operacionesalternas de procesado que han sido utilizadas junto con los métodos anteriores y solas, parareducir el volumen de los desechos que se deben manejar. Donde se usa la trituración solasin la adición de agua, se ha observado que el volumen de los desechos con frecuenciaaumenta.

En la Figura 5.9. se muestra un sistema pulverizador típico. Los desechos devarios pisos son arrojados en un dueto que descarga en un tanque para pulpa. En el tanquepara pulpa, se agrega agua y mantiene a un nivel apropiado. Los desechos son triturados enuna pulpa por los dientes en el plato impulsador localizado en el fondo del tanque parapulpa. Los componentes que se no pueden convertir en pulpa, como metales y vidrio, sedescargan en una cámara de recolección después de ser reducidos en tamaño. La pulpasemilíquida pasa a través de un anillo de clasificación, donde no se permite el paso demateriales, de mayor tamaño, fuera del pulpador. La pulpa semilíquida se descargaentonces a la prensa de secado donde es recogida por un tornillo helicoidal en un espacioperforado. A medida que el material es movido hacia arriba por el tornillo, se extrae el aguay la pulpa medio seca es descargada en un recipiente. El agua extraída es devuelta al tanquepara pulpa (8). El exceso de agua contiene alguna pulpa residual y es descargada al sistemade recolección de aguas residuales.

Fig. 5.8. Incinerador de chimenea única con lavador o techo precipitador (Adaptadode Referencia 7).

Aunque el sistema trabaja bien, y se reduce el volumen de desechos sólidos, es costoso. Sepuede necesitar equipo especial para remover y vaciar los recipientes llenos de pulpa. Unaalternativa es descargar el material de la pulpa en el alcantarillado local; esto se hace amenudo en pequeñas operaciones donde se usa un pulpador para destruir documentosconfidenciales anticuados. Debido a que la descarga de material de pulpa aumenta la cargaorgánica sobre instalaciones locales de tratamiento, si la capacidad de tratamiento eslimitada puede ser restringido el uso de pulverizadores.

Instalaciones Comercio- Industriales

Para la mayoría de los casos, las operaciones de procesado en el origen ejecutadas eninstalaciones Comercio- Industriales son parecidas a las descritas para fuentesresidenciales. Las diferencias ocurren principalmente en instalaciones industriales. Debido

a que la mayoría de los procesos tienden a ser específicos de la industria, no se ha hecho elintento de documentar los distintos procesos que han sido usados. En el capítulo 8 sediscuten métodos adicionales de procesado aplicables a grandes industrias.

Fig. 5.9. Pulverizador de desecho sólido para usos en complejos de apartamentos(AMSCO- WASCON System, Inc.)

5. TEMAS DE DISCUSIÓN Y PROBLEMAS

5.1. Haga un recorrido alrededor de su (barrio) comunidad y haga una breveobservación de los diferentes tipos de recipientes sólidos usados ahora.

5.2. Obtenga una distribución de los componentes de los desechos sólidosproducidos en su (barrio) comunidad y determine la reducción en porcentajeque se podría alcanzar si se instalaran compactadores domésticos. Crea quela densidad de los desechos compactados es de 20 lb/pie3, compare surespuesta con aquella del ejemplo 5.2.

5.3. El molino de la cocina de una vivienda unifamiliar se ha roto. Suponga quetomará una semana reparar la unidad, y estime el aumento en volumen ypeso de los desechos sólidos a ser recolectados. Imagine que la familia tienecuatro miembros y que la frecuencia de la recolección es de una vez porsemana.

5.4. Crea que las cantidades diarias de desechos sólidos producidos en unainstalación comercial se distribuyen normalmente, Ver Apéndice C, con unvalor medio de 10 yd3 y una desviación estándar de 7 yd3. ¿Cuál sería eltamaño del recipiente que usted recomendaría para esta instalación?. ¿Cuálesson las concesiones importantes en la selección del tamaño del recipiente?.

5.5. Usando datos presentados en la Figura 5.2. estime el tamaño del recipiente aser usado con un ducto por gravedad para un edificio de apartamentos de 24pisos con 192 unidades individuales de vivienda, si el recipiente va a servaciado a diario. Crea que cada unidad de vivienda es ocupada por 3.2.personas.

5.6. ¿Cuál desplazamiento de volumen del compactador (Ej. Capacidad)expresado en términos de yardas cúbicas por hora, recomendaría usted paraser usado en el edificio de apartamentos de 24 pisos del problema 5.5?

5.7. Como ingeniero consultor, usted ha sido comisionado para desarrollar unsistema integrado de desechos sólidos para una comunidad interesada enobtener una mayor recuperación y reuso de sus desechos sólidos. Dos de lasposibles alternativas son separación en la vivienda o separación en el lugarde disposición.¿Cuáles son los factores importantes que se deben considerar en laevaluación de estas dos alternativas?

5.8. Enumere las ventajas y desventajas asociadas con la separación de desechossólidos en la vivienda e idee un esquema práctico de separación de papel,latas de aluminio y vidrio de colores en las viviendas. Sugiera y discutacualquier posible problema de implementación de su plan.

5.6. REFERENCIAS

1. American Public Works Association: "Municipal Refuse Disposal," 3d ed., PublicAdministration Service, Chicago, 1970.

2. American Public Works Association, Institute for Solid Wastes: "Solid WasteCollection Practice," 4th ed., American Public Works Association, Chicago, 1975.

3. Connelly, J.A. (ed.): Abstracts: Selected Patents on Refuse Handling Facilities forBuildings, U.S. Department of Health. Education, and Welfare, Public HealthService, Publication 1793, Cincinnati, Ohio, 1968.

4. Greenleaf/ Telesca. Planners. Engineers, and Architects: Solid Waste Managementin Residential Complexes, U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-35c. Washington, D.C. 1971.

5. Guidelines for Local Governments on Solid Waste Management, U.S.Environmental Protection Agency, Publication SW-17c. Washington, D.C., 1971.

6. Hanks, T. G.: Solid Waste/Disease Relationships, U.S. Department of Health,Education, and Welfare, Solid Wastes Program, Publication SW-1C, Cincinnati,Ohio, 1967.

7. Meissner. H.G.: B. Multiple Dwellings, in R.C. Corey (ed.), "Principles andPractices of Incineration," Wiley- Interscience, New York, 1969.

8. Solid Waste Management in High- Rise Dwellings, A Consideration, U.S.Environmental Protection Agency, Publication SW-27cl, Washington, D.C. 1972.

6. RECOLECCION DE DESECHOS SÓLIDOS

La recolección de desechos sólidos en áreas urbanas es difícil y compleja debido a que laproducción de desechos sólidos residenciales, comerciales e industriales es un procesodisperso que tiene lugar en cada casa, cada edificio, apartamento y cada instalacióncomercial e industrial, lo mismo que en las calles, parques y aún áreas libres de cadacomunidad. El rápido desarrollo de suburbios en todo el país ha complicado más la tarea derecolección.

A medida que los patrones de producción se vuelven más dispersos, la cantidad total dedesechos aumenta, los problemas logísticos asociados con la recolección se hacen máscomplejos. Aunque estos problemas siempre han existido en algún grado, ahora se hanvuelto más críticos debido al costo elevado de los combustibles y la mano de obra. De lacantidad total de dinero gastado en la recolección, transporte y disposición de los desechossólidos en 1975, se gastó aproximadamente del 60 a 80% en la recolección. Este hecho esimportante debido a que un pequeño porcentaje de mejora en la recolección puedesignificar un ahorro apreciable en el costo total.

En vista de su importancia, la operación de recolección se discute en detalle en estecapítulo. La información se presenta en cinco partes: 1) el tipo de servicios de recolecciónque se presta, 2) los tipos de sistemas de recolección y algún equipo que se utiliza ahora, lomismo que las necesidades de mano de obra, 3) un análisis de los sistemas de recolección,incluyendo las relaciones componentes que se pueden usar para cuantificar las operacionesde recolección, 4) la metodología general que comprende la fijación de rutas de recoleccióny 5) algunas de las técnicas más avanzadas de análisis que se pueden usar para evaluar lasoperaciones de recolección.

6.1. SERVICIOS DE RECOLECCIÓN

El término recolección, como se anotó en el capítulo 2, incluyendo no sólo la recogida delos desechos sólidos de las diferentes fuentes, sino también el acarreo de estos desechos allugar donde se vacía el contenido de los vehículos de recolección. El descargue delvehículo de recolección también es considerado como parte de la operación de recolección.Mientras las actividades asociadas con el acarreo y el descargue son parecidas para casitodos los sistemas de recolección, la recogida o alzada de los desechos variará con lascaracterísticas de las instalaciones, actividades o lugares donde se producen los desechos,Ver Tabla 4.1., y las maneras y medios usados para el almacenamiento en el origen, de losdesechos acumulados entre las recolecciones.

En esta sección se describen los diferentes tipos de servicios de recolección usados ahorapara fuentes residenciales y comercio- industriales. Las otras fuentes consideradas en laTabla 4.1. no se discuten por separado debido a que los servicios de recolección para ellosson específicos para el sitio y, en la mayor parte, son variantes de los usados para fuentesresidenciales y comercio- industriales.

Servicio de Recolección Residencial

El servicio de recolección residencial varía dependiendo del tipo de unidad de vivienda. Seconsideran una por una las recolecciones para edificaciones separadas de poca altura y larecolección para edificios de apartamentos de media y gran altura.

Edificaciones Separadas de Poca Altura. El tipo más común de servicios residencialesutilizados en varias partes del país para edificaciones separadas de poca altura incluye: 1)acera, 2) callejuela, 3) lateral y restitución, 4) lateral y 5) acarreo desde el patio. En la Tabla6.1. se comparan las características de estos servicios y se pueden encontrar detallesadicionales en las Referencias 1 y 2.

Donde se utiliza el servicio en la acera, el residente de la vivienda es responsable de colocarlos recipientes a ser vaciados en la acera el día de la recolección y devolver los recipientesvacíos a su lugar de almacenamiento hasta la siguiente recolección. Donde las callejuelasson el esquema básico de una ciudad o un área dada, es común el uso de recipientes dealmacenamiento en las callejuelas. En el servicio lateral y restitución, los recipientes secolocan en la propiedad y son devueltos después de ser vaciados por cuadrillas adicionalesque trabajan junto con la cuadrilla responsable de cargar el vehículos recolección. Elservicio lateral es esencialmente lo mismo que el servicio lateral y restitución, sólo que elresidente es responsable de devolver los recipientes a su lugar de almacenamiento. En elservicio de acarreo desde el patio la cuadrilla de recolección es responsable de entrar a lapropiedad y remover los desechos de su lugar de almacenamiento.

Los métodos de cargue de los vehículos de recolección se pueden clasificar como manualesy mecánicos. Los métodos comúnmente usados para desechos residenciales incluyen: 1) ellevantamiento y acarreo directo de recipientes, 2)el traslado de recipientes sobre ruedas,3) el uso de pequeños elevadores para transportar los recipientes al vehículo de recoleccióny 4) el uso de grandes recipientes, a los que se hace referencia como recipientes de“Acarreo” o recipientes de lona (a menudo llamados encerados) en los que vacían losdesechos de pequeños recipientes antes de ser llevados, Ver Figura 6.1., o transportados alvehículo de recolección.

Donde se utilizan vehículos de recolección con altura de cargue baja, los desechos setransfieren directamente de los recipientes en que se almacenan o acarrean al vehículo derecolección por la cuadrilla de recolección, Ver Figura 6.2. En algunos casos donde seutilizan camiones abiertos, miembros del grupo instalados sobre el camión levantan elrecipiente lleno al camión con la ayuda de los recolectores en el suelo, vacían el recipientey los devuelven a los recolectores. En otros casos, los vehículos de recolección vienenequipados con recipientes auxiliares donde se descargan los desechos. Los recipientesauxiliares se vacían en el vehículo de recolección mediante medios mecánicos.

TABLA 6.1. COMPARACIÓN DE SERVICIOS DE RECOLECCIÓNTIPO DE SERVICIOConsideraciones

Acera Callejuela Salida y devuelta Salida Acarreo desde el patioRequiere cooperación del residente: Para acarrear recipientes llenos SÍ Opcional NO NO NO Acarrear recipientes vacíos SÍ Opcional NO SÍ NORequiere horario de servicio para lacooperación del residente SÍ NO NO SÍ NOEstéticamente pobre: Problema de dispersión Elevado Elevado Bajo Elevado Bajo Recipientes visibles SÍ NO NO NO NOAtractivo a los zopilotes SÍ Máximo NO NO NO Propenso a desarreglos SÍ SÍ NO SÍ NONúmero promedio de personasnecesarias en la cuadrilla para eficiencia

1 a 3personas

1 a 3personas

3 a 7personas

1 a 5personas

3 a 5personas

Tiempo de cuadrilla Poco Poco Grande Intermedia IntermediaTasa de lesiones de recolector debido alevantar y acarreo Baja Baja Elevado Intermedia ElevadaQuejas por traspasar la propiedad Pocas Pocas Muchas Muchas MuchasConsideraciones especiales Requiere callejuelas y vehículos

que puedan maniobrar en ellas,menos propenso a bloquear eltráfico; tasa de depreciaciones devehículos y recipientes elevada.

Requiere de carrito conruedas para acarrearrecipientes llenos o el uso dearpillería o barril de mano,trabaja mejor con calzadas

Costo debido a:El tamaño de la cuadrilla y exigenciasdel tiempo

Bajo Bajo Bajo Elevado Medio

Adaptado de la Referencia 6.

Una innovación reciente que se ha vuelto popular comprende el uso de pequeños vehículossatélites. Los desechos son vaciados en los vehículos satélites que están equipados conrecipientes grandes. Cuando están llenos, estos vehículos son conducidos al camión derecolección, se vacían los recipientes en el camión por medios mecánicos, Ver Figura 6.3.En la Referencia 4 se pueden encontrar detalles adicionales.

Apartamentos de Media y Gran Altura. La mayoría de los métodos de recolección dedesechos sólidos en edificios de apartamentos de media y gran altura, son esencialmente losmismos utilizados para fuentes comercio- industriales, (Vea siguiente discusión). Ensectores más antiguos de algunas ciudades, todavía es una práctica común que los desechosde los pisos individuales sean recogidos por los recolectores utilizando recipientes deacarreo, Ver Figura 6.4., y/o encerados.

Servicio Comercio- Industrial

El servicio de recolección proporcionado a grandes edificios de apartamentos y actividadescomerciales está centrado, normalmente, alrededor del uso de recipientes móviles grandes yrecipientes estacionarios y grandes compactadores estacionarios, Ver Capítulo 5. Loscompactadores son del tipo que se pueden usar para compactar directamente el material engrandes recipientes o para formar fardos que son colocados en recipientes con muchacapacidad. Debido a que la recolección de desechos sólidos industriales es tan dependientedel lugar, es difícil definir cualquier tipo representativo de servicio. En general, el serviciose ajusta a cada actividad individual y se basa en el uso de recipientes grandes y/ocompactadores estacionarios.

En el servicio comercio- industrial, donde es común el uso de recipientes provistos derodamientos o carritos, los recipientes cargados se ruedan manualmente al vehículo derecolección y se vacían mecánicamente, Ver Figura 6.5. De otra manera, debido al pesoincluido, se usan métodos directos recogida. La operación completa de cargue se hace pormedios mecánicos donde se usan recipientes grandes de volteo. (Ver la siguiente sección) .

Fig. 6.1. Recipiente de acarreo siendo llenado al vehículo de recolección.

Fig. 6.2. El contenido del recipiente de acarreo está siendo vaciado en el vehículo derecolección (Nótese el método empleado para levantar y descargar el recipiente

equipado con ruedas).

Fig. 6.3. Sistema de recolección de vehículo satélite, a) Cargue del vehículo satéliteequipado con recipiente de 2 yd3 (Nótese que en condiciones de corrientes de aire, el

arrastre de desechos es un problema. b) Descargue mecánico del contenido delrecipiente del vehículo satélite.

(a)

(b

Fig. 6.4. Recolector subiendo escaleras para recoger desechos de apartamentosindividuales. San Francisco.

Fig. 6.5. Secuencia del vaciado de recipientes usados en complejo comercial. a) Elrecipiente lleno se engancha al vehículo de recolección, b) el contenido del recipiente

se vacía mecánicamente, c) el recipiente vacío se devuelve a su lugar de origen.

(a)

(b

(c)

6.2. SISTEMAS DE RECOLECCIÓN, NECESIDADES DE EQUIPO Y MANODE OBRA

Durante los últimos diez años se ha usado una variedad de sistemas y equipos derecolección de desechos sólidos. En esta sección se describen algunos de los tipos máscomunes y las necesidades de mano de obra para estos sistemas.

Tipos de Sistemas de Recolección

Los sistemas de recolección se pueden clasificar desde varios puntos de vista, tales como elmodo de operación, el equipo utilizado y los tipos de desechos recolectados. En este texto,los sistemas de recolección han sido clasificados, de acuerdo a su modo de operación, endos categorías. 1) sistemas de acarreo del recipiente y 2) sistemas de recipientesestacionarios (14). Los sistemas individuales incluidos en cada categoría conducen almismo método de análisis económico de ingeniería.

Sistemas de Acarreo del Recipiente. (HCS). Estos son sistemas de recolección en los quelos recipientes usados para almacenar los desechos son acarreados al lugar de disposición,vaciados y devueltos a su lugar de origen o a algún otro lugar.

Sistemas de Recipiente Estacionario (SCS). Estos son sistemas de recolección en los quelos recipientes usados para el almacenamiento de los desechos permanecen en el punto deproducción, excepto para viajes cortos ocasionales, al vehículo de recolección.

Equipos y Sistemas de Acarreo del Recipiente

Los sistemas de acarreo del recipiente son apropiados para la remoción de desechos defuentes donde la tasa de producción es alta debido a que se usan recipientes relativamentegrandes, Ver Tabla 6.2. El uso de recipientes grandes elimina tiempo de manejo lo mismoque acumulaciones desagradables a la vista condiciones antihigiénicas asociadas con el usode muchos recipientes más pequeños. Otra ventaja de los sistemas de acarreo de recipienteses su flexibilidad: hay recipientes disponibles de muchos tamaños y formas diferentes parala recolección de todos los tipos de desechos.

Debido a que los recipientes usados en este sistema generalmente deben ser llenados amano, el uso de recipientes muy grandes, con frecuencia, conduce a una baja utilización delvolumen, a menos que se provean ayudas para cargarlos tales como plataformas y rampas.En este contexto, la utilización del recipiente se puede definir como la fracción total delvolumen del recipiente realmente lleno de desechos.

TABLA 6.2. DATOS TÍPICOS SOBRE CAPACIDADES DISPONIBLES DERECIPIENTES PARA VARIOS SISTEMAS DE RECOLECCIÓN

RECOLECCIÓNVehículo Tipo de recipiente

Rango típico de capacidadesde recipientes – yd3

Sistema de acarreo derecipienteCamión grúa Usado con compactador

estacionario6 – 12

Plataforma de volteo Abierto por encima, llamadostambién cajas de escombros. 12 – 50Usados con compactadorestacionario 15 – 40Equipo con mecanismo propio decompactación. 20 – 40

Camión tractor Trailers de escombros abiertos porencima. 15 – 40Trailers con recipientes cerradosequipados con mecanismo decompactación. 20 – 40

Sistema de recipienteestacionarioCompactador cargadomecánicamente

Abierto por encima y cargadolateralmente. 1 – 8

Compactador cargadoa mano

Recipientes de plástico, ogalvanizados pequeños, bolsasdesechables de papel y plástico. 20 – 55

Ver Tabla 5.2. para dimensiones típicas de recipientes.

NOTA: yd3 x 0.7646 = m3

Gal x 0.003785 = m3

Mientras los sistemas de acarreo del recipiente tienen la ventaja de necesitar solamente uncamión y el conductor para real izar el ciclo de recolección, cada recipiente recogidorequiere de un viaje completo al lugar de disposición (u otro lugar de destino). Además, eltamaño del recipiente y la utilización son de gran importancia económica. Asimismo lasventajas económicas de la compactación son obvias cuando se van a recolectar y acarreardesechos altamente compresibles en distancias largas.

Hay tres tipos diferentes de sistemas de acarreo del recipiente: 1) camión grúa, 2)recipientes en plataforma de volteo y 3) trailer de basura. En la Tabla 6.3. se muestran datostípicos sobre los vehículos de recolección usados en estos sistemas.

Sistemas de Camión Grúa. En el pasado, los camiones grúa se usaron mucho eninstalaciones militares, Ver Figura 6.6. Con el advenimiento de vehículos de recoleccióncon sistemas de autocarga, este sistema aparece aplicable, solamente en un número limitadode casos, de los cuales los más importantes son los siguientes:

1. Para la recolección de desechos por un recolector que tiene operaciónpequeña y recolecta únicamente de unos pocos lugares en los cuales seproduce una cantidad considerable de desechos. Generalmente, para talesoperaciones no se pueden justificar económicamente la compra de equipo derecolección más nuevo y eficiente.

2. Para la recolección de objetos voluminosos y desechos industriales noapropiados para la recolección con vehículos de compactación.

Sistema de Recipiente en Plataforma de Volteo. Los sistemas que utilizan vehículos conplataforma de volteo, Ver Figura 6.7., y recipientes grandes, a menudo llamados "buzones"son idealmente apropiados para la recolección de todos los tipos de desechos sólidos ydesperdicios de lugares donde la tasa de producción aseguran el uso de recipientes grandes,Ver Figura 6.8. Como se anotó en la Tabla 6.2. hay disponibles varios tipos de recipientesgrandes para ser usados con vehículos de recolección con plataforma de volteo. Recipientesabiertos por encima se usan, a diario, en almacenes de depósitos y sitios de construcción.Los recipientes grandes usados junto con compactadores estacionarios son comunes encomplejos de apartamentos, servicios comerciales y estaciones de transferencia, VerCapítulo 7. Debido al gran volumen que puede ser acarreado, se ha vuelto popular el usodel sistema de acarreo de recipientes sobre plataforma de volteo, especialmente entrerecolectores privados que sirven usuarios comerciales.

Sistema de Trailer de Basuras. El empleo de trailers de basura es similar al de los sistemasde recipiente en plataforma de volteo. Los trailers de basura son mejores para la recolecciónde escombros especialmente pesados, tales como arena, madera y pedazos de metal y seusan a menudo para la recolección de desechos de demolición en lugares de construcción.Ver Figura 6.9.

TABLA 6.3. DATOS TÍPICOS DE VEHÍCULOS UTILIZADOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DESECHOS SÓLIDOS

DIMENSIONES TÍPICAS DEL VEHÍCULOVEHÍCULOS DERECOLECCIÓN Capacidades

disponibles derecipientes o

camión*

yd3

Númerode ejes

Capacidadindicada delcuerpo del

recipiente ocamión+

yd3

Anchopg

Altopg

Longitud**

pgMétodo de descarga

Sistemas de acarreo del recipiente: Camión grúa 6 – 12 2 10 94 80-100 110-150 Gravedad, abertura en el

fondo Chasís de volteo 12 – 50 3 30 96 80-90 220-300 Gravedad, vaciado

inclinado Camión tractor y trailer 15 – 40 3 40 96 90-150 220-450 Gravedad, vaciado

inclinadoSistema de Recipiente estacionario Compactador (cargado mecánicamente) Cargue frontal 20 – 45 3 30 96 140-150 240-290 Panel eyector hidráulico Cargue lateral 10 – 36 3 30 96 132-150 220-260 Panel eyector hidráulico Cargue por detrás 10 – 30 2 20 96 125-135 210-230 Panel eyector hidráulicoCompactador (cargado a mano) Cargue lateral 10 – 37 3 37 96 132-150 240-300 Panel eyector hidráulico Cargue por detrás 10 – 30 2 20 96 125-135 210-230 Panel eyector hidráulico* Ver Tabla 6.2. y Tabla 5.2.+ Ver Tabla 5.2. para las dimensiones típicas de los recipientes++ Desde el frente del camión hasta atrás del recipiente o cuerpo del camión

NOTA: yd3 x 0.7646 = m3

Pg x 0.0254 = m

Equipo y Sistemas de Recipiente Estacionario

Los sistemas de recipiente estacionario se pueden usar en la recolección de todo tipo dedesechos. Los sistemas varían de acuerdo al tipo y la cantidad de desechos a ser manejados,lo mismo que al número de puntos de producción. Hay dos tipos principales: 1) sistemasen los cuales se usan compactadores de autocargue y 2) sistemas en los que se usanvehículos de cargue a mano.

En las Figuras 6.2, 6.3, 6.5, 6.10 y 6.11. se muestran algunos ejemplos típicos de vehículosy recipientes. En la Tabla 6.3. se reportan datos de los vehículos de recolección usados eneste sistema.

Sistemas con Compactadores de Autocarga. El tamaño del recipiente y la utilización no soncríticos en los sistemas de recipiente estacionario que usan vehículos de recolecciónequipados con mecanismo de compactación como sí lo son en sistemas de camión grúa.Los viajes al sitio de disposición, estación de transferencia o estación de procesado sehacen después de haber recolectado y compactado el contenido de un número derecipientes. Ver Figura 6.10. y el vehículo de recolección esté lleno. Por esta razón, lautilización del conductor en términos de cantidades de desechos acarreados esconsiderablemente mayor para estos sistemas que para los sistemas de acarreo delrecipiente.

Hay disponibles una variedad de tamaños de recipientes para ser usados con estos sistemas,Ver Tabla 6.2. y Figuras 5.5, 6.5 - 6.10. Ellos varían desde tamaños relativamente pequeños(1 yd3) a tamaños comparables a aquellos manejados con un camión grúa. Ver Tabla 6.2. Eluso de recipientes más pequeños ofrece mayor flexibilidad en términos de forma, facilidadde manejo y rasgos especiales disponibles. La utilización de recipientes puede aumentarconsiderablemente mediante el uso de recipientes pequeños, más fáciles de cargar. Tambiénse pueden usar estos sistemas para la recolección de desechos residenciales donde unrecipiente grande se puede sustituir por un número de recipientes pequeños.

Debido a que es difícil mantener el cuerpo de los camiones y debido al peso incluido, estossistemas no son idealmente apropiados para la recolección de desechos industriales pesadosy escombros voluminosos, tales como los producidos en sitios de construcción ydemolición. Los lugares donde se producen volúmenes grandes de escombros, también sondifíciles de servir debido a los requerimientos de espacio para un gran número derecipientes.

Fig. 6.6. Mecanismo de camión grúa montado sobre el chasís de camión (DempsterSystems)

Fig. 6.7. Camión con mecanismo de plataforma de volteo (Dempster Systems)

Fig. 6.8. Vaciado el contenido de un recipiente de la plataforma de un volteo, en unrelleno sanitario.

Fig. 6.9. Descargue del contenido de un trailer de basura, para desechos dedemolición, en un relleno sanitario.

a) Los tenedores de cargue están enganchando en las ranuras del recipiente

(b) Se está levantando el recipiente.

c) El recipiente empieza a voltear.

d) El contenido del recipiente está siendo vaciado en el vehículo de recolección.

Fig. 6.10. Ciclo de carga para vehículo de recolección del tipo autocarga.

Sistemas con vehículos cargados a mano. La mayor aplicación de los métodos manuales detransferencia y carga es en la recolección de desechos residenciales desechos esparcidos pordoquier. Ver Figura 6.11. El cargue a mano puede competir eficazmente con el carguemecánico, en áreas residenciales, debido a que la cantidad recogida en cada lugar espequeña y el tiempo de cargue es corto. Además, se usan métodos manuales para larecolección residencial debido a que muchos puntos de recogida individual son inaccesiblesal vehículo de recolección.

Operaciones de Transferencia

Las operaciones de transferencia, en las cuales los desechos, recipientes o vehículos derecolección son transferidos de un vehículo de recolección a un vehículo de transferencia oacarreo, se utilizan principalmente debido a consideraciones económicas. Las operacionesde transferencia pueden demostrar ser económicas cuando: 1) para la recolección dedesechos residenciales se usan vehículos de recolección relativamente pequeños cargados amano a grandes distancias de acarreo, 2) se deben acarrear cantidades extremadamentegrandes de desechos sobre largas distancias, y 3) un número apreciable de vehículos derecolección puede usar una estación de transferencia. En el capítulo 7 se considera endetalle las operaciones de transferencia y transporte.

Necesidades de Mano de Obra

Las necesidades de mano de obra para la recolección de desechos sólidos varía con el tipode servicio dado y el tipo de sistema de recolección usado.

Sistemas de Acarreo del Recipiente. En la mayoría de los sistemas de acarreo del recipientese utiliza un solo recolector. El recolector es responsable de conducir el vehículo, cargar losrecipientes llenos, descargar los recipientes vacíos y vaciar el contenido del recipiente en ellugar de disposición. En algunos casos, por razones de seguridad, se utilizan el conductor yun ayudante. Generalmente, el ayudante es responsable de atar y desatar cadenas y cablesutilizados en el cargue y descargue de recipientes sobre y fuera del vehículo de recolección;el conductor es responsable de la operación del vehículo. Siempre se deben utilizar unconductor y un ayudante donde se manejan desechos peligrosos.

Fig. 6.11. Recolector vaciando a mano el contenido de un recipiente que se carga sobrelos hombros, en la parte de atrás de un vehículo de recolección de tipo de

compactación. (Este tipo de vehículo comúnmente se usa con cuadrillas de dos y trespersonas para la recolección de desechos residenciales en todos los Estados Unidos).

Sistema de Recipiente Estacionario. (Cargado mecánicamente) . Las necesidades de manode obra para sistemas de recipientes estacionario cargado mecánicamente, esencialmente,son las mismas que para sistemas de acarreo del recipiente. Donde se utiliza un ayudante,con frecuencia el conductor ayuda al ayudantes traer los recipientes llenos, montados sobrerodamientos, al vehículo de recolección y a devolver los recipientes vacíos. Ver Figura 6.5.Ocasionalmente, se utilizan un conductor y dos ayudantes donde los recipientes a servaciados se deben rodar (transferir) al vehículo de recolección desde lugares inaccesibles,como en áreas comerciales congestionadas en el centro de la ciudad.

Sistemas de recipiente estacionario (cargado a mano). En sistemas de recipienteestacionario donde el vehículo de recolección es cargado a mano, el número de recolectoresvaría de uno a tres, en la mayoría de los casos, dependiendo del tipo de servicio y el equipode recolección. Normalmente, se utiliza un sólo recolector para el servicio sobre la acera yla callejuela, y se utiliza una cuadrilla de varias personas para el servicio de acarreo desdeel patio de atrás. Ver Tabla 6.1. También se utiliza un solo conductor- recolector en lamayoría de sistemas de vehículos satélites para la recolección en la acera. Ver Figura 6.3.Mientras los tamaños antes mencionados de las cuadrillas son representativos de lasprácticas corrientes, hay muchas excepciones. En muchas ciudades se utilizan cuadrillas devarias personas para el servicio en la acera lo mismo que para el acarreo desde el patio deatrás.

Se debe dar atención especial al diseño de vehículo de recolección intentado para el uso deun solo recolector. Hasta ahora parece que un compactador de carga lateral, como el que se

muestra en la Figura 6.12, equipado con una plataforma a la derecha, es el que mejor seadapta a la recolección en la acera y callejuelas.

6.3. ANALISIS DE SISTEMAS DE RECOLECCIÓN

Para establecer las necesidades de vehículos y mano de obra para varios sistemas y métodosde recolección, se debe determinar la unidad de tiempo necesario para real izar cada tarea.Separando las actividades de la recolección en operaciones unitarias es posible: 1)desarrollar datos de diseño y relaciones que se puedan usar universalmente y 2) evaluar lasvariables asociadas con las actividades de recolección y las variables relacionadas ocontroladas por el lugar en particular.

Fig. 6.12. Vehículo de recolección cargado sobre plataforma del lado derecho.

Definición de Términos

Antes de poder modelar efectivamente las relaciones para los sistemas de recolección, sedeben delinear las tareas componentes. En las Figuras 6.13 y 6.14 se muestranesquemáticamente las tareas operacionales para los sistemas de acarreo del recipiente yrecipiente estacionario respectivamente. Sobre la base de trabajos previos (14, 16), lasactividades involucradas en la recolección de desechos sólidos se pueden resolver en cuatrooperaciones unitarias: 1) recogida, 2) acarreo, 3) en el sitio y 4) fuera de ruta.

Recogida. La definición del término recogida depende del tipo de sistema de recolecciónusado (14).

Fig. 6.13. Esquema de la secuencia operacional para el sistema de acarreo delrecipiente.

1. Para sistemas de acarreo del recipiente, operados en la forma convencional. VerFigura 6.13a, la recogida Phc s se refiere al tiempo empleado en conducir hasta elsiguiente recipiente después de haber depositado el recipiente vacío, el tiempoutilizado en recoger el recipiente lleno, y el tiempo necesario para volver a depositarel recipiente después de haber vaciado su contenido. Para sistemas de acarreo delrecipiente operados en el modo de intercambio de recipientes, Ver Figura 6.13b, larecogida incluye el tiempo necesario para recoger un recipiente lleno y volver adepositar el recipiente en el siguiente lugar después de haber vaciado su contenido.

2. Para sistemas de recipientes estacionario, Ver Figura 6.14, la recogida (Pscs) serefiere al tiempo gastado cargando el vehículo de recolección, empezando por laparada del vehículo antes de cargar el contenido del primer recipiente y terminandocuando se ha cargado el con tenido del último recipiente a ser vaciado. La tareaespecifica en la operación de recogida, depende del tipo de vehículo de recolecciónlo mismo que el método de recolección usado.

Acarreo. La definición del término acarreo (h) también depende del tipo de sistema derecolección usado (14).

1. Para sistemas de acarreo del recipiente, el acarreo representa el tiempo necesariopara llegar al lugar de disposición, empezando después de que el recipiente cuyocontenido va a ser vaciado se ha cargado en el camión, más el tiempo después dedejar el lugar de disposición hasta que el camión llega al lugar donde se vuelve adepositar el recipiente vacío. No incluye el tiempo gastado en el lugar dedisposición.

2. Para sistemas de recipiente estacionario, el acarreo se refiere al tiempo necesariopara llegar al sitio de disposición, empezando después de que el último recipientesobre la ruta ha sido vaciado o el vehículo de recolección se ha llenado, más eltiempo después de salir del sitio de disposición hasta que el camión llega al lugardonde ya a vaciar el primer recipiente en la siguiente ruta de recolección. NOincluye el tiempo gastado en el lugar de disposición.

En el sitio. La operación unitaria en el sitio (s) se refiere al tiempo gastado en el lugar dedisposición e incluye el tiempo empleado esperando para descargar lo mismo que el tiempodel descargue. (14).

Fig. 6.14. Esquema de la secuencia operacional para el sistema de recipienteestacionario.

Fuera de Ruta. La operación unitaria fuera de ruta (W) incluye todo el tiempo gastado enactividades que no son productivas desde el punto de vista de la operación de recolección.Muchas de las actividades asociadas con los tiempos fuera de ruta son algunas vecesnecesarias o inherentes en la operación. Además el tiempo empleado en actividades fuerade ruta se puede subdividir en dos categorías: necesarias e innecesarias. En la práctica, sinembargo, los tiempos necesarios e innecesarios fuera de ruta se consideran juntos debido aque se deben distribuir sobre toda la operación (14).

El tiempo necesario fuera de ruta incluye: 1) el tiempo de registro de entrada y salida en lamañana y al terminar el día. 2) tiempo utilizado en conducir al primer punto de recogida y/odel lugar más próximo del último punto de recogida a la estación de despacho al concluir eldía (se usa el término LUGAR MAS PROXIMO debido a que, en el sistema de recipienteestacionario, el vehículo de recolección normalmente, es conducido directamente a laestación de despacho después de que se han vaciado los desechos recogidos en la últimaruta), 3) tiempo perdido debido a congestión inevitable, y 4) tiempo empleado enreparaciones y mantenimiento, etc. El tiempo innecesario fuera de ruta incluye el tiempoexcesivo al establecimiento, empleado para la merienda y el tiempo gastado en recesos noautorizados para tomar café, conversar con amigos, etc.

Sistemas de Acarreo del Recipiente

El tiempo necesario por viaje, que también corresponde al tiempo necesario por recipiente,es igual a la suma de los tiempos de recogida, en el sitio y acarreo, multiplicado por unfactor que tiene en cuenta las actividades fuera de ruta y está dado por la siguienteecuación:

Thcs = (Phcs + s + h)/(1 - W) (6.1)

Donde:Thcs = Tiempo por viaje para sistemas de acarreo de recipiente, h/viajePhcs = Tiempo de recogida por viajes para sistemas de acarreo de recipiente,

h/viajes = Tiempo en el sitio de disposición por viaje, h/viajeh = Tiempo de acarreo por viaje, h/viajew = Factor de fuera de ruta, expresado como fracción.

Mientras que los tiempos de recogida y en el sitio son relativamente constantes parasistemas de acarreo de recipiente, el tiempo de acarreo depende de la velocidad y ladistancia de acarreo. Del análisis de una cantidad considerable de datos de acarreo, paravarios vehículos de recolección. Ver Figura 6.15, se ha encontrado que el tiempo de acarreo(h) puede ser expresado aproximadamente por la siguiente expresión.

h = a + bx (6.2)

donde:h = tiempo total de acarreo, h/viaje (h = horas)a = constante empírica, h/viajeb = constante empírica, h/viajex = distancia de viaje completo de acarreo, mi/viaje

En el ejemplo 6.1, presentado al final de la discusión que trata de los sistemas de acarreo derecipiente, se ilustra el análisis de datos del tiempo de acarreo y distancia (millas) usando laEcuación 6.2 y la relación presentada en la Figura 6.15.

Sustituyendo en la ecuación 6.1 la expresión para h dada en la ecuación 6.2 el tiempo porviaje se puede expresar como sigue:

Thcs = (Phcs + s + a + bx)/(1 - W) (6.3)

Fig. 6.15. Correlación entre velocidad media de acarreo y distancia del viaje completo.

El tiempo de recogida por viaje Phcs para el sistema de acarreo de recipiente es entonces,igual a:

Phcs = pc + uc + dbc (6.4)

donde:Phcs = Tiempo de recogida por viaje, h/viajepc = Tiempo necesario para recoger el recipiente lleno, h/viajeuc = Tiempo necesario para descargar el recipiente vacío, h/viajedbc = Tiempo necesario para conducir entre ubicaciones de los recipientes,

h/viaje.En el cálculo del tiempo de recogida por viaje, si se desconoce el tiempo medio necesariopara conducir entre recipientes, se puede estimar el tiempo usando la ecuación 6.2, donde ladistancia entre recipientes es sustituida por la distancia de un viaje completo.

El número de viajes que se pueden hacer por vehículo por día con un sistema de acarreo derecipiente se puede determinar usando la ecuación 6.5.

Nd = (1 - W) H/(Phcs + s + a + bx) (6.5)

donde:Nd = número de viajes por día, viajes/diasH = duración del día de trabajo, h/díaotros términos = como se definen antes

Los datos que se pueden usar en la solución de la ecuación 6.5 para varios tipos de sistemasde acarreo de recipientes se dan en la Figura 6.15 y la Tabla 6.4. El factor de fuera de rutaen la Ecuación 6.5 de 0,10 a 0,25; un factor de 0,15 es representativo para la mayoría de lasoperaciones.

TABLA 6.1. DATOS TÍPICOS PARA CALCULAR LAS NECESIDADES DE EQUIPOY MANO DE OBRA PARA VARIOS SISTEMAS DE RECOLECCIÓN*

Recolección

Vehículo Método de Cargue

Relación deCompactación

R

Tiempo necesariopara vaciar elcontenido del

recipiente lleno ydepositar el

recipiente vacíoh/viaje

Sistemas de acarreo del recipiente

Camión Grúa Mecánico 0,067

Plataforma de Volteo Mecánico 0,40

Plataforma de Volteo Mecánico 2,0 – 4,0+ 0,40

Sistemas de recipiente estacionario

Compactador Mecánico 2,0 – 2,5

Compactador Mecánico 2,0 – 2,5* Adaptado de la Referencia 14+ Recipientes usados junto con compactador estacionario.

En algunos casos donde especialmente se incluyen distancias largas, el tiempo gastadoconduciendo desde y hasta la estación de despacho, al principio y al final del día, se sustraede la duración del día de trabajo en la Ecuación 6.5. Si se hace esto, también es importanteacordarse de ajustar el factor de fuera de ruta.

Suponiendo que se conoce el número de recipientes a ser vaciados por semana, se puedecalcular el tiempo necesario por semana usando la Ecuación 6.6.

Dw = tw (Phcs + s + a + bx)/|(1 -W)H| (6.6)

donde:Dw = Tiempo necesario por semana, días/semanatw = Número entero de viajes por semana, viajes/semanaotros términos = como se definen antes.

Si no se conoce el número de viajes por semana, se puede estimar usando la siguienteexpresión:

Nw = Vw/(cf) (6.7)

donde:Nw = Número de viajes por semana, viajes/semanaVw = Tasa de producción semanal de desechos, yd3/semanac = Tamaño medio del recipiente, yd3/viajef = Factor ponderado de utilización media del recipiente

Como se anotó previamente, el factor ponderado de utilización del recipiente se puededefinir como la fracción del volumen del recipiente ocupado por los desechos sólidos.Debido a que este factor variará con el tamaño del recipiente, se debe usar un factorponderado en la Ecuación 6.7. El factor ponderado se encuentra dividiendo la suma de losvalores obtenidos de multiplicar el número de recipientes en cada tamaño por su factorcorrespondiente de utilización por el número total de recipientes.

El número entero de viajes, a ser usado en el cálculo del tiempo necesario por semana en laEcuación 6.6, se obtiene redondeando el valor de Nw obtenido de usar la Ecuación 6.7 a unnúmero entero. En términos del sistema, si el valor de Nw se redondea al entero inferior, elsignificado es que uno o más de los recipientes estarán más llenos de lo usual. Si Nw seredondea al entero más grande, uno o más de los recipientes no estarán tan llenos como esusual.

Las necesidades semanales de obra de mano en recolector- días por semana se obtienenmultiplicando el tiempo necesario por semana por el número de recolectores. Finalmente, elnúmero requerido de vehículos de recolección se puede determinar dividiendo lasnecesidades semanales de tiempo, expresado en días por semana, por el mismo número dedías de trabajo por semana y redondeando el resultado al entero más alto que sigue. Así,para Dw/5 valores de 0.7, 1.2 y 3.7, el número de vehículos de recolección sería igual a 1, 2

y 4 respectivamente. Para mejorar la eficiencia de la operación donde se obtienennecesidades fraccionales de equipo y mano de obra, se debe investigar el uso de recipientesmás grandes y menor frecuencia de la recolección.

Ejemplo 6.1. Análisis de la velocidad de acarreo

Se obtuvieron las siguientes velocidades medias para varias distancias de viaje completo aun lugar de disposición. Encuentre las constantes a y b de la velocidad de acarreo y eltiempo de acarreo de viaje completo para un sitio de disposición a 11,0 millas. Ver Tabla6.5.

Solución

1. Haga lineal la ecuación de la velocidad de acarreo dada en la Figura 6.15. laecuación básica de la velocidad de acarreo es:

y = x__a + bx

La forma lineal de la ecuación es:

x = h = a + by x

2. Dibuje x/y, que es el tiempo de viaje versus la distancia x, del viaje completo (VerFigura 6.16).

Fig. 6.16. Tiempo de viaje versus distancia de viaje completo de acarreo para elEjemplo 6.1.

TABLA 6.5. VELOCIDADES PROMEDIO DE ACARREO PARA EL EJEMPLO 6.1.

Distancia del viaje completomi/viaje

Tiempo totalH

Velocidad media de Acarreoy min/h

2 0.12 175 0.18 288 0.25 3212 0.33 3616 0.40 4020 0.48 4225 0.56 45

3. Determine las constantes a y b utilizando la Figura 6.16. Cuando x = 0, a =intercepto = 0,080 h/viaje, b = pendiente de la línea = (0,2 h)/(10 mi) = 0,020 h/mi(0,012 h/km).

4. Encuentre el tiempo de acarreo de un viaje completo para un sitio localizado a 11,0millas de distancia.

Distancia del viaje completo = 2(11,0 mi/viaje) = 22 mi/viaje

Tiempo de acarreo h = a + bx= 0,080 h/viaje + (0,020 h/mi) (22 milviaje)= 0,52 h/viaje

Sistemas de Recipiente Estacionario

Debido a las diferencias en el proceso de cargue, en la siguiente discusión se consideran porseparado los sistemas de recipiente estacionario cargado mecánicamente y a mano.

Vehículos Cargados Mecánicamente. Para sistemas que usan compactadores autocargados,el tiempo por viaje se expresa como:

Tscs = (Pscs + s + a + bx) / (1 - W) (6.8)

Donde:Tscs = tiempo por viaje para el sistema de recipiente estacionario, h/viajePscs = tiempo de recogida por viaje para el sistema de recipiente

estacionario, h/viajes = tiempo en el sitio (disposición, h/viaje)a = constante empírica, h/viajeb = constante empírica, h/mix = distancia de acarreo del viaje completo, mi/viajeW = factor de fuera de ruta, expresado como fracción

La única diferencia entre la Ecuación 6.8 y la Ecuación 6.3. para sistemas de acarreo derecipiente es el término de acarreo. Para el sistema de recipiente estacionario, el tiempo derecogida está dado por:

Pscs = ct (uc) + (np - 1) (dbc) (6.9)

donde:

Pscs = tiempo de recogida por viaje para sistemas de recipiente estacionario,h/viaje

ct = número de recipientes vaciados por viaje, recipientes/viajeuc = tiempo promedio de descargue por recipiente para sistemas de

recipiente estacionario, h/recipientenp = número de lugares de recogida de recipientes por viaje, lugares/viajedbc = tiempo promedio empleado conduciendo entre lugares con

recipientes, h/lugar.

El término (np - 1) toma en cuenta el hecho de que el número de veces que el vehículo derecolección tendrá que ser conducido entre lugares con recipientes, es igual al número derecipientes menos uno. Como en el caso del sistema de acarreo de recipiente, si no seconoce el tiempo empleado conduciendo entre lugares con recipientes se puede estimarusando la Ecuación 6.2. donde la distancia entre recipientes es sustituida por la distancia delviaje completo.

El número de recipientes que se pueden vaciar por viaje de recolección está directamenterelacionado al volumen del vehículo de recolección y a la relación de compactación que sepuede alcanzar. Este número está dado por:

ct = vr/ (c f) (6.10)

donde:

ct = número de recipientes vaciados por viaje, recipientes/viajev = volumen del vehículo de recolección, yd3/viajer = relación de compactaciónc = volumen del recipiente, yd3/recipientef = factor ponderado de utilización del recipiente

Se puede estimar el número de viajes necesarios por semana usando la siguiente ecuación:

Nw = Vw/ (v r) (6.11)

donde:Nw = número de viajes de recolección necesarios por semana,

viajes/semanaVw = tasa de producción semanal de desechos, yd3/semanaotros términos = cono se definen antes.

El tiempo requerido por semana se puede expresar como sigue:

Dw = |(Nw) Pscs + tw (s + a + bx)| / |(1 - W) H| (6.12)

donde:Dw = tiempo requerido por semana, días/semanatw = el valor de (Nw) aproximado al entero inmediatamente superior, lo

que toma en cuenta el hecho de que aunque el camión puede estarparcialmente cargado en el último viaje, todavía requiere un viajecompleto al lugar de disposición

H = duración del día de trabajo, h/díaotros términos = como se definieron anteriormente.

En aplicaciones en las cuales no se tiene que hacer un número entero de viajes y no esnecesario vaciar cargas parciales al finalizar el día, el tamaño del camión a ser usado sepuede determinar como sigue. Suponga dos o tres tamaños de camiones disponibles ycalcule los tiempos necesarios para cada tamaño, usando la Ecuación 6.12. El tamaño decamión que necesite del mínimo de mano de obra debe ser seleccionado. Por ejemplo, si lademanda de mano de obra con un recolector es 2,2 recolector- días/semana utilizando uncompactador de 24 yd3 , y 2,0 recolector- días/semana utilizando un compactador de 30yd3, se debe seleccionar el camión más grande, debido a que en la mayoría de lasoperaciones será difícil utilizar un recolectar durante parte del día. Así se puede seleccionarel tamaño óptimo del vehículo calculando los requerimientos de tiempo y mano de obrapara varios tamaños de camiones.

Donde se va a hacer un número entero de viajes cada día, se pueden determinar lacombinación propia de viajes por día y el tamaño del vehículo usando la Ecuación 6.13junto con un análisis económico.

H = Nd (Pscs + s + a + bx) / (1 – W) (6.13)

Donde:

Nd = número de viajes de recolección por día, viajes/díasotros términos = como se definieron previamente.

Para determinar el volumen necesario del camión, sustituya dos o tres valores diferentespara Nd en la Ecuación 6.13 y determine los tiempos disponibles de recogida por viaje.Entonces, por aproximaciones, usando las Ecuaciones 6.9 y 6.10. determine el volumennecesario de camión para cada valor de Nd. De los tamaños disponibles de camiones,seleccione los que más se aproximen a los valores calculados. Si los tamaños de loscamiones son más pequeños que los valores requeridos, calcule el tiempo real que senecesitará por día utilizando estos tamaños de camiones.

Una vez se han determinado las necesidades de mano de obra para cada combinación detamaño de camión y número de viajes por día, se puede seleccionar la combinación másefectiva en cuanto a costo. Por ejemplo si tienen largas distancias de acarreo, puede ser máseconómico utilizar un vehículo de recolección grande y hacer 2 viajes/día (aunque no sepueda utilizar algún tiempo al final del día) que usar un vehículo más pequeño y hacer 3viajes/día utilizando todo el tiempo disponible.

Cuando el tamaño del camión es fijo, se debe hacer un número entero de viajes cada día, laduración necesaria del día de trabajo se puede estimar usando la Ecuación 6.9, 6.10 y 6.11.En el ejemplo 6.2. se ilustra el análisis y la comparación del sistema de acarreo delrecipiente y recipiente estacionario.

Ejemplo 6 .2. Análisis de Sistema de Recolección de Desechos Sólidos.

Un recolector privado de desechos sólidos desea localizar un sitio de disposición cerca a unárea comercial. Al recolector le gustaría usar un sistema de acarreo del recipiente pero temeque los costos de acarreo pudieran ser prohibitivos. ¿Cuál es el punto más alejado del áreacomercial en que el sitio de disposición puede ser localizado de manera que los costossemanales del sistema de acarreo del recipiente no exceda a los del sistema de recipienteestacionario? Suponga que se utilizará un conductor- recolector en cada sistema y que lossiguientes datos son aplicables.

1. Sistema de acarreo de recipiente

a) Cantidad de desechos sólidos = 300 yd3/semanab) Tamaño del recipiente = 8 yd3/viajec) Factor de utilización del recipiente = 0,67d) Tiempo de recogida del recipiente = 0,033 h/viajee) Tiempo de descargue del recipiente = 0,033 h/viajef) Tiempo en el sitio de disposición = 0,053 h/viajeg) Costos generales $ 400/semanah) Costos de operación $ 15/h de operación.

2. Sistema de recipiente estacionario

a) Cantidad de desechos sólidos = 300 yd3/semanab) Tamaño del recipiente = 8 yd3/lugarc) Factor de utilización del recipiente = 0,67d) Capacidad del vehículo de recolección = 30 yd3/viajee) Relación de compactación del vehículo de recolección = 2f) Tiempo de descargue del recipiente = 0,05 h/recipienteg) Costos generales = $750/semanah) Costos de operación = $15/h de operacióni) Tiempo en el lugar de disposición = 0,10 h/viaje

3. Características de la localización

a) Distancia promedio entre ubicación de los recipientes = 0,10 mib) Constantes para estimar el tiempo de conducción entre localizaciones de los

recipientes para el sistema de acarreo del recipiente. al = 0,060 h/viaje y b1 =0,067 h/mi

c) Constante para estimar el tiempo de conducción entre ubicaciones de losrecipientes para el sistema de recipiente estacionario: al = 0,060h/localización y bl = 0,067 h/mi.

d) Constantes para estimar el tiempo de acarreo: a = 0,022 h/viaje y b = 0,022h/mi.

Solución

1. Sistemas de acarreo del recipiente

a) Determine el número de viajes por semana, usando la Ecuación 6.7.Nw = Vw / (cf) = (300 yd3/sem) / (8 yd3/viaje) (0,67) = 56,0 viaje semana)

b) Determine el número entero de viajes para usarlos en el cálculo del tiemponecesario por semana, usando la Ecuación 6.6

Nw = 56 viajes/semanaTw = 56 viajes/semana

c) Estime el tiempo de recogida para el sistema de acarreo del recipiente, use laEcuación 6.4

phcs = pc + uc + dbc = pc + uc + a1 + b1 x'

= 0,033 h/viaje + 0,033 + 0,060 h/viaje + (0,067 h/mi)(0,01mi/viaje)

= 0,133 h/viaje

d) Estimen el tiempo necesario por semana como una función de la distancia delviaje completo, use la Ecuación 6.6.

Dw = tw (phcs + s + a + bx) / |(1 - W) H|

Dw = (56 viajes/sem) |0,133 h/viaje + 0,053 h/viaje + 0,022 h/viaje+ (0,022 h/mi) (x) |/| (1 - 0,15) (8 h/día)

= 1,70 + (0,181/mi) (x) días/semana

e) Determine el costo de operación por semana como una función de la distanciadel viaje completo

Costo de operación = ($ 15/h)(8 h/día) |1,70 + (0,181/mi)(x)| día/sem.= |204 + (21,7/mi) (x)| (x) $/semana

2. Sistemas de recipiente estacionario

a) Determine el número de recipientes vaciados por viaje, use la Ecuación 6.10

Ct = vr/cf = (30 yd3/viaje) (2) / (8 yd3/recipiente) (0,67)= 11,19 recipiente/viaje = 11 recipiente/viaje

b) Estime el tiempo de recogida por recipiente; use la Ecuación 6.9

Pscs = Ct (uc) + (np -1) (dbc)ct (uc) + (np - 1) (a1 + b1 x1)

= (11 recipiente/viaje) (0,050 h/recipiente) + (11 - 1lugares/viaje)[(0,06 h/lugar) + (0,067h/mi) (0,1 mi/lugar)]

= 1,22 h/viaje

c) Determine el número de viajes necesarios por semana, use la Ecuación 6.11

Nw = Vw(vr) = (300 yd3) / (30 yd3/viaje) (2)= 5 viajes/semana

d) Determine el tiempo requerido por semana como una función de la distanciadel viaje completo; use la Ecuación 6.12

Dw = {(Nw)Pscs + tw (s + a + bx)} / [(1 - W) H ]= {(5 viajes/sem) (1,22 h/viajes) + 5 viajes/sem) |0,10 h/viaje +

0,022 h/viaje +(90,022 h/mi)(x)| }/[(1 – 0,15) (8 h/día)]= |0,99 + (0,016/mi) (x) | días/sem

e) Determine los costos de operación por semana como una función de ladistancia de viaje completo

Costo de operación = ($ 15/h) (8 h/día) |0,99 + (0,016/mi) (x)días/sem

= |118,8 + (1,92/mi) (x)| $/sem

3. Comparación de los sistemas

a) Determine la distancia máxima de acarreo de un viaje completo para la cualel costo de sistema de acarreo de recipiente es igual al costo para el sistemade recipiente estacionario, igualando los costos totales para los dos sistemasy resolviendo para x

$ 400/sem + 204 + (21,7/mi) (x) $/sem =$ 750/sem + 118.8 + 1.92/mi(x) $/sem =

(19,8/mi) (x) = 264,8

x = 13,4 mi (distancia en un sentido = 6,7 mi) = 21,6 km (distancia en un sentido = 10,8 km)

b) Dibuje el costo semana] versus la distancia de] viaje completo para cadasistema, Ver Figura 6.17.

Comentario. las curvas que se muestran en la Figura 6.17 son características de aquellasobtenidas cuando se comparan sistemas de acarreo de recipiente con sistemas de recipienteestacionario. En la mayoría de los casos la distancia del viaje completo a la cual lossistemas de acarreo de recipiente no son competitivos es mucho más corta que para elsistema de recipiente estacionario.

Fig. 6.17. Costo semanal versus distancia del viaje completo de acarreo para elEjemplo 6.2.

Vehículos Cargados a Mano. El análisis y el diseño de sistemas residenciales derecolección que utilizan vehículos cargados a mano se puede describir como sigue: si setrabaja H horas por día y se conoce o se fija el número de viajes a ser hechos por día, eltiempo disponible para la operación de recogida se puede calcular usando la Ecuación 6.13,ya que todos los factores se conocen o pueden suponer. Una vez se conoce el tiempo derecogida por viaje, se puede estimar el número de lugares de recogida de los cuales se van arecolectar desechos por viaje como sigue.

Np = 60 Pscs n/tp (6.14)

Donde:

Np = número de lugares de recogida por viaje, lugares/viaje

60 = factor de conversión de horas a minutos, 60 min/hPscs = tiempo de recogida por viaje, h/viajen = número de recolectorest = tiempo de recogida por lugar de recolección, recolector-min

lugar

En la Figura 6.18 se muestra el tiempo de recogida deducido de observaciones de campopara una cuadrilla de recolección de dos personas. Se encontró que el tiempo de recogida tp

por lugar está relacionado al número de recipientes por lugar de recogida y al porcentaje depuntos de recogida desde atrás de la casa. La relación correspondiente es:

tp = 0,72 + 0,18 (Cn) + 0,014 (PRH) (6.15)

donde

tp = tiempo promedio de recogida por lugar de recolección, recolector-min/lugarcn = Número promedio de recipientes en cada lugar de recolección

Fig. 6.18. Relación entre los requerimientos de tiempo para la recogida y porciento deservicios desde atrás de la casa para una cuadrilla de dos personas (14).

PRH = lugares de recogida desde atrás de la casa, por ciento.

La Ecuación 6.15 es típica de los tipos de ecuaciones deducidas de observaciones en elcampo para el tiempo de recogida por lugar. Generalmente, el primer término en talesecuaciones representa el tiempo empleado conduciendo entre lugares de recolección. Porsupuesto, este valor dependerá de las características del área residencial. En los ejemplos6.3 y 6.4 se ilustra el uso de la Ecuación 6.15.

Si se hace recolección en la acera una vez por semana, los datos de la Tabla 6.6 se puedenusar para estimar los requerimientos de mano de obra. Estos datos fueron observados enoperaciones que usan un recolector y un vehículo de cargue lateral equipado con plataformalateral. (14), ver Figura 6.12. Si se utilizan camiones convencionales para la recolección en

la acera, el tiempo de recolección por servicio reportado en la Tabla 6.6 se debe aumentardel 5 al 10 por ciento.

La diferencia entre los tiempos obtenidos comparando la Ecuación 6.15 a los datos en laTabla 6.6 se debe al hecho de que, donde se utilizan cuadrillas de dos o tres personas, eltamaño de los lotes tiende a ser mayor. Aunque la Ecuación 6.15 y los datos de la Tabla 6.6se pueden utilizar para estimar el tiempo por lugar de recogida, se recomienda hacermedidas de campo donde quiera que sea posible debido a que las operaciones derecolección residencial son muy variables.

TABLA 6.6. EXIGENCIAS DE MANO DE OBRA PARA LA RECOLECCION EN LAACERA*

Número promedio de recipientes y/o cajaspor lugar de recolección

Tiempo de recogidaRecolector-min/lugar

1 a 2 0,50 - 0,603 0 más, servicio ilimitado 0,92

* Adaptado de Referencia 14

Ejemplo 6.3. Análisis de la Operación de Recolección

La agencia responsable de la recolección de los desechos sólidos permite dosrecipientes por servicio, recogidos en el patio de atrás. Se está considerando limitar elservicio al patio de atrás a sólo un recipiente por servicio; a los demás servicios se lespermitirían dos recipientes sobre la acera. Se espera que alrededor del 10 por ciento detodos los servicios solicitan el servicio en el patio de atrás. Cuantos recipientes adicionalesse pueden recolectar por día? Ahora hay 300 paradas de recolección por día. Suponga queel tiempo promedio de recogida por servicio se puede estimar usando la Ecuación 6.15.

Solución

1. Determine el tiempo de recolección para la operación actual; use la Ecuación 6.15.

Tiempo de recolección

= (0,72 + 0,18 (2) + (0,014)(100)min/servicio x (300 servicios)= (0,72 + 0,36 + 1,40) (300) = 744 minutos

2. Determine el número total de lugares de recolección tp que pueden ser recogidos sise instituye el nuevo servicio propuesto.

Tiempo de recolección

=0,72 + 0,18 (2) + 0,014 (0)min/servicio x (0,9 Tp) + 0,72 + 0,18 (1) + 0,014(100)min/servicio x (0,1 Tp)

744 = (0,72 + 0,36) (0,9 Tp) + (0,72 + 0,18 + 1,40)(0,1 Tp)744 min = 1,20 tp

Tp = 744 = 620 servicios1,20

3. Determine el número adicional de recipientes que se pueden recolectar.Recipientes recolectados ahora

= (2 recipientes/servicio) (300 servicios) = 600 recipientes

Recipientes recolectados, según propuesta

= (2 recipientes/servicio) (0,90) (620 servicios) + (1 recipientes/servicio) (0,10)(620 servicios)

= 1116 + 62 = 1178 recipientes

Recolección adicional por día = 1178 - 600 = 578 recipientes

Comentario. Se debe notar que el tiempo de recolección calculado (744 min.) excede altiempo que una cuadrilla tiene disponible en una jornada normal de 8 horas diarias. En lapráctica, se utilizaría una segunda cuadrilla o la operación de recolección se completaría aldía siguiente.

Una vez conocido el número de lugares de recolección por viaje, entonces se puede estimarel tamaño adecuado del vehículo de recolección como sigue:

v = Vp Np /r (6.16)

donde:

V = volumen del vehículo de recolección, yd3/viajeVp = volumen de los desechos sólidos recolectados por lugar de recolección,

yd3/lugarNp = número de lugares de recolección por viaje, lugares/viajer = relación de compactación

Cuando se conoce el número de lugares de recolección por viaje, se puede calcular lasnecesidades semanales de mano de obra usando la Ecuación 6.12, multiplicando el términode la derecha de la ecuación por n, el número de recolectores. El número de viajes porsemana se calcula usando la siguiente expresión:

NW = TP F/N (6 -17)

donde

NW = número de viajes de recolección por semana, viajes/sem

TP = número total de lugares de recolección, lugaresF = frecuencia de la recolección por semana, veces/semNp = número de lugares de recolección (servicios) por viaje, lugares/ viaje

En muchas áreas residenciales la frecuencia de la recolección es 2 veces por semana. En elCapítulo 4 se discute el efecto de la recolección dos veces por serena sobre la cantidad dedesechos recolectados. En términos de los requerimientos de mano de obra, se haencontrado que las necesidades para la segunda recolección semanal son alrededor de 0,9 y0,95 veces los de la primera recolección semanal. En general, los requerimientos de manode obra no son apreciablemente diferentes debido a que el tiempo de manejo del recipientees más o menos el mismo para los recipientes llenos y parcialmente llenos. A menudo estadiferencia se desprecia en el cálculo de las necesidades de la mano de obra.

El número de vehículos de recolección necesarios se puede calcular dividiendo Dw, lasnecesidades de mano de obra, por n, el número de recolectores por camión y por el númerode días de trabajo por semana. Para valores fraccionarios puede ser necesario ajustar lasrutas para obtener la mayor efectividad del costo.

Ejemplo 6.4. Diseño de Sistema de Recolección Residencial.

Diseñe un sistema de recolección de desechos sólidos para servir a un área residencial con1000 viviendas unifamiliares. Suponga que se utilizará una cuadrilla de dos personas parala recolección y que los siguientes datos son aplicables.

1. Número promedio de residentes por servicio = 3,52. Producción de desechos sólidos por habitante = 2 lb/hab/día3. Densidad de los desechos sólidos (en los recipientes) = 200 lb/yd3

4. Recipientes por servicio = dos de 32 galones.5. Tipo de servicio = 50 por ciento desde atrás de la casa, 50 por ciento en la

callejuela6. Frecuencia de la recolección = una vez por semana7. Vehículo de recolección = compactador cargado por detrás, relación de

compactación = 28. Distancia de acarreo en un viaje completo = 15 mi9. Duración del día de trabajo = 8 h10. Viajes por día = 211. Factor de fuera de ruta = 0,1512. Constantes para estimar el tiempo de acarreo

a = 0,016 h/viaje y b = 0,018 mi/h13. Suponga el tiempo en el sitio de disposición por viaje = 0,10 h/viaje14. Suponga que se puede usar la Ecuación 6.15. Para estimar el tiempo de recolección por cada lugar de recolección.

Solución

1. Determine el tiempo disponible para la operación de recolección, usando laEcuación 6.13.

H = Nd (Pscs + s + a + bx) / (1 - W)Pscs = (1 - W) H/Nd -(s + a + bx)

= (1-0,15) (8 h/día) / (2 viajes/día) - 0,10 h/viaje + 0,016 h/viaje +(0,018 h/mi) (15 mi/viaje)

= (3,40 - 0,39) h/viaje = 3,01 h/viaje

2. Determine el tiempo de recolección necesario por lugar de recogida usando laEcuación 6.15.

tp = 0,72 + 0,13 (Cn )+ 0,014 (PRH) = 0,72 + 0,18 (2) + 0,014 (50) = 1,76 recolector – min/lugar

3. Determine el número de lugares de recolección de los cuales se puedenrecolectar los desechos usando la Ecuación 6.14.

Np = 60 Pscs n/tp

= (60 min/h) (3,01 h/viaje) (2 recolectores) / (1,76 recolector –min/lugar)

= 205 lugares/viaje

4. Determine el volumen de desechos producido por lugar de recolección porsemana.

Volumen por semana =

= (2,0 lb/hab/día) (3,5 hab/lugar recogido) (7 días/sem) (200 lb/yd3)(l/sem)

= 0,245 yd3/lugar

5. Determine el volumen necesario del camión, usando la Ecuación 6.16.

v = Vp Np/r = (0,245 yd3/lugar) (205 lugares/viaje) / 2 = 20,1 yd3/viaje

6. Determine el número de viajes necesarios por semana, usando la Ecuación6.17.

Nw = Tp F/Np

= (1,000 lugares) (1/sem)/(205 lugares/viaje).

= 4,88 viajes/sem.

7. Determine las necesidades de tiempo usando la Ecuación 6.12 multiplicandoel término de la derecha de la ecuación por n, número de recolectores.

Dw = n(Nw) Pscs + tw (s + a + bx)/ (1 - W) H= 2 {(4,88 viajes/sem) (3,01 h/viaje) + (5 viajes/sem) 0,10 h/viaje +

0,016 h/viaje + (0,018 h/mi) (15 mi/viaje)} / (1 - 0,15) (8 h/día)= 4,89 recolector - días/sem.

Debido a que se utilizan dos recolectores se necesitarán 2,45 días/sem.

Comentario. En casi todos los casos, la mayoría de los datos usados en estos ejemplosserían conocidos por el diseñador y la información faltante podría ser, fácilmente,determinada de estudios limitados de campo o estimada de datos presentados en estecapítulo. También se debiera notar que una suposición clave en este ejemplo es la de que seharán dos viajes diarios.

Discusión

El análisis anterior de sistemas de acarreo de recipiente y recipiente estacionario ilustra lostipos de relaciones que existen entre las varias componentes de los si s temas de recolecciónde desechos sólidos. No se pretende que esta presentación será un compendio de talesrelaciones, sino más bien para indicar los tipos de datos que se deben reunir para evaluaradecuadamente tales sistemas. En los ejemplos 6.1 a 6.4 se ha ilustrado la aplicación deestas relaciones. Al finalizar la siguiente sección se presenta un ejemplo adicional en el cualse aplican estas relaciones, tratando con las rutas de recolección.

6.4. RUTAS DE RECOLECCION

Una vez se han determinado las necesidades de equipo y mano de obra se deben trazar lasrutas de recolección de manera que la fuerza de trabajo y el equipo sean utilizadoseficazmente. En general, el trazado de las rutas de recolección es un proceso deaproximaciones. No hay reglas fijas que se puedan aplicar a todas las situaciones.

Algunos de los factores que se deben tomar en cuenta cuando se están trazando rutas sonlos siguientes.

1. Se deben identificar las políticas y las normas existentes relacionadas aaspectos tales como el punto y la frecuencia de la recolección.

2. Se deben coordinar condiciones existentes del sistema como tamaño de lacuadrilla y el tipo de los vehículos.

3. Siempre que sea posible, se deben trazar las rutas de manera que empiecen yterminen cerca de vías arterias, utilizando las barreras topográficas y físicascomo límites de las rutas.

4. En áreas montañosas, las rutas deben empezar en la parte más alta ycontinuar hacia abajo a medida que se carga el camión.

5. Las rutas se deben trazar de manera que el último recipiente a serrecolectado sobre la ruta sea el más cercano al lugar de disposición.

6. Los desechos producidos en lugares congestionados por el tráfico se debenrecolectar tan temprano como sea posible.

7. Las fuentes en las cuales se produzcan cantidades extremadamente grandesde desechos deben ser atendidos durante la primera parte del día.

8. Los lugares dispersos de recolección donde se producen pequeños cantidadesde desechos sólidos que reciben la misma frecuencia de recolección deben,si es posible, ser atendidos durante un viaje en el mismo día.

Trazado de Rutas

los pasos generales incluidos en el establecimiento de las rutas de recolección comprenden:1) preparación de mapas que muestran los datos y la información pertinentes relacionadoscon las fuentes de producción de desechos, 2) datos de análisis y cuando se requiera,preparación de tablas resúmenes de información, 3) trazado preliminar de rutas, y 4)comparación de rutas preliminares y el desarrollo balanceado de rutas por aproximaciones.El paso número uno se discute adelante. Debido a que la aplicación de los pasos 2, 3 y4 es diferente para los sistemas de acarreo de recipiente, cada uno de los sistemas sediscutirá por separado. Después de una breve discusión de la preparación de horarios derutas, el trazado de rutas para los sistemas de acarreo de recipiente y recipiente estacionariose ilustra en el ejemplo 6.5. En las Referencias 6 y 13 se pueden encontrar detallesadicionales sobre el trazado de rutas de recolección.

Paso 1. Sobre un mapa de escala relativamente grande de las áreas comercial, industrial oresidencial, se deben dibujar los siguientes datos para cada punto de recolección dedesechos sólidas: localización, número de recipientes, frecuencia de la recolección y, si seutiliza el sistema de recipiente estacionario con compactadores de autocargue, la cantidadestimada de desechos a ser recolectados en cada recogida. Para ayudar al análisis delproblema, se pueden usar los siguiente símbolos.

Sistema de recipiente estacionarioSistema de acarreo delrecipiente Compactadores de

autocargueVehículos cargados a mano

FN

SWNF

Donde

F = frecuencia de recolecciónN = número de recipientesSW = cantidad de desechos sólidos recolectados, yd3/ viaje

= un recipiente, una vez por semana

= dos recipientes, una vez por semana= servicio ilimitado, una vez por semana

= un recipiente, dos veces por semana

= dos recipientes, dos veces por semana

= servicio ilimitado, dos veces por semana

Para sistemas de acarreo del recipiente, la tasa de producción de desechos en cada punto derecogida no es importante debido a que generalmente no tiene efecto directo sobre eltrazado de las rutas de recolección. Para sistemas de "recipiente estacionario, sin embargo,la tasa de producción de desechos en cada punto de recogida determina el número derecipientes que se pueden vaciar por viaje. Para fuentes residenciales, generalmente, sesupone que se recogerá la misma cantidad de cada fuente (servicio).

Debido a que para el trazado de rutas se usa el método de aproximaciones, se debe usarpapel transparente una vez se han incluido los datos básicos sobre el mapa de trabajo.Dependiendo del tamaño del área y del número de puntos de recogida, el área se debesubdividir en áreas rectangulares y cuadradas que más o menos correspondan a áreasfuncionales del uso de la tierra. Para localizaciones con menos de 20 a 30 puntos derecogida, generalmente, no es necesario este paso. Para áreas más grandes puede sernecesario subdividir cada una de las áreas funcionales en áreas pequeñas teniendo en cuentafactores tales como las tasas de producción de desechos y la frecuencia de la recolección,

Pasos 2, 3 y 4 para Sistemas de Acarreo del Recipiente. Suponga que se van a establecerrutas de recolección para el área hipotética y uso funcional mostrados en la Figura 6.19 yque además de los datos que aparecen sobre el mapa se conocen los siguientes datos(preparados en el paso l).

Vehículos de recolección : camión grúaOperación de recolección : 5 días/semNúmero promedio de viajes por día : 9

Paso 2. Primero resuma el número de lugares de recolección, cada uno de los cuales recibela misma frecuencia de recolección como se muestra en las columnas 1 y 2 de la Tabla 6.7.A continuación determine el número de recipientes que recibe la misma frecuencia derecolección y se van a recoger cada día, como se muestra en las columnas 4 a 8 de la Tabla6.7. Con esta información se pueden trazar las rutas preliminares de recolección.

Fig. 6-19. Plano de un área típica funcional.

Paso 3. Partiendo de la estación de despacho o donde sea el parque de los vehículos, tracerutas de recolección para cada día de manera que empiecen y terminen cerca de la estaciónde despacho. En la Figura 6.19 se muestra una ruta típica para el lunes. La operación derecolección debe realizarse de manera lógica, tomando en cuenta factores tales comocondiciones del tráfico, tipo de actividad, etc.

Paso 4. Cuando se hayan trazado cinco rutas preliminares, se debe calcular la distanciamedia a ser recorrida entre recipientes. Si las rutas no están balanceadas, se deben diseñarde manera que cada ruta cubra aproximadamente la misma distancia. En general, se debeensayar un número de rutas de recolección antes de seleccionar las rutas definitivas.Cuando se requiera más de un vehículo de recolección, se deben trazar rutas de recolecciónpara cada área funcional y se deben balancear las cargas de trabajo para cada conductor.

El trazado de las rutas no siempre será tan ordenado y eficiente como el que se nuestra en laFigura 6.19. El mayor problema es con los acarreadores particulares quienes entran encompetencia abierta por clientes. Sin embargo, aún en estos casos, la delimitación de áreasfuncionales será útil. Los límites de uso funcional se deben ajustar para reflejar clientesagregados o perdidos.

Pasos 2, 3 y 4 para Sistemas de Recipiente Estacionario. (Con compactadores deautocargue). Suponga que se han trazado las rutas para el área que se muestra en la Figura6-20 y que además de los datos que aparecen en el mapa se conocen los siguientes datos(preparados en el paso 1).

Vehículo de recolección: 30 yd3 compactador de autocargue.Relación de Compactación: 3Número de días de la semana en que se realizará la operación de recolección:3 (lunes, miércoles y viernes).

TABLA 6.7. RESUMEN DE DATOS DE UN AREA TIPICA DE USO FUNCIONAL*

Número de recipientes (reciben la misma frecuencia de recolección) vaciadospor día

Recolec/sem

(1)

Número de puntosde recogida

(2)

Viajes/sem

(1) x (2)(3)

Lunes(4)

Martes(5)

Miércoles(6)

Jueves(7)

Viernes(8)

1 10 10 2 2 2 2 22 3 6 0 3 0 3 03 3 9 3 0 3 0 34 0 0 0 0 0 0 05 4 20 4 4 4 4 4

TOTAL 45 9 9 9 9 9

* Ver Figura 6.16 para plano área típica de uso funcional.

Fig. 6.20. Plano de un área comercial típica.

Número de viajes por día: 1

Paso 2. Primero, estime la cantidad de desechos recolectados de los lugares de recolecciónservidos cada día que se realiza la operación de recolección. De la Figura 6.20 se puede verque hay ocho lugares a ser atendidos durante cada día de recolección, y que la cantidad dedesechos a ser recolectados es de 64 yd3.

Debido a que el volumen efectivo del vehículo de recolección es de 90 yd3 (30yd3 x 3), sepueden recoger 26 yd3 adicionales de desechos de lugares restantes para llenar el vehículode recolección. Además, la inspección de la Figura 6.20 revela que dos lugares producen untotal de 16 yd3 y deben ser recolectados dos veces por semana. Si se supone que estoslugares serán atendidos los lunes y miércoles, los desechos adicionales que se debenrecoger de otros lugares los lunes, miércoles y viernes serán 10,10 y 26 yd3

respectivamente. Estas cantidades se deben recoger de lugares que son atendidos una vezpor semana.

Paso 3. Una vez se conoce la información anterior, se puede proceder a trazar las rutas derecolección como sigue: Partiendo de la estación de despacho 0 donde son estacionados losvehículos de recolección, se debe trazar una ruta de recolección de manera que una todoslos puntos de recogida a ser atendidos durante cada día de recolección. Esta ruta se debetrazar de manera que el último de estos lugares sea el más próximo al lugar de disposición.La línea continua que se muestra en la Figura 6.20, con excepción de la parte que incluyedos lugares servidos una vez por semana, es la ruta básica para este ejemplo simplificado.

El siguiente paso es modificar la ruta básica para incluir los lugares adicionales derecolección que serán atendidos antes de completar la carga Estas modificaciones se debenhacer de manera que una cierta área o porción del área sea atendida con cada ruta derecolección como se muestra en la Figura 6.20. Para áreas grandes, que han sidosubdivididas y son atendidas a diario, será necesario establecer rutas básicas en cada área

subdividida: en algunos casos entre ellas, dependiendo del número de viajes que se puedenhacer por día.

Paso 4. Cuando se han trazado las rutas de recolección se debe determinar la densidad realen el recipiente y la distancia de acarreo para cada ruta. Utilizando estos datos, se debencomprobar los requerimientos de mano de obra contra el tiempo disponible por día. Enalgunos casos puede ser necesario reajustar las rutas de recolección para balancear la cargade trabajo. Después de haber establecido las rutas, ellas se deben trazar sobre un mapamaestro.

Horarios

Se debe preparar un horario maestro de cada ruta de recolección para ser utilizado por eldepartamento de ingeniería y el despachador del transporte. El conductor debe preparar unhorario para cada ruta, sobre el cual se puede encontrar el lugar y el orden de cada punto derecolección a ser atendido. Además, se debe mantener un libro de ruta por conductor decamión. El conductor utiliza el libro de ruta para chequear la localización y el status de losusuarios. También es un lugar conveniente donde se registra cualquier problema con losusuarios.

Ejemplo 6.5. Trazado de Rutas de Recolección y Análisis de Sistemas de Recolección.

Trace las rutas de recolección para un sistema de acarreo de recipiente y un sistema derecipiente estacionario para el servicio en el área que se muestra en la Figura 6.21 (un mapacomo el que se muestra en la Figura 6.21 será preparado como el primer paso en el trazadode rutas de recolección). Para ambos sistemas determine la distancia máxima desde el puntoB a que se puede localizar el sitio de disposición, de manera que la cantidad de trabajoespecificado se pueda realizar en un día de 8 horas. Suponga que se cumplen las siguientescondiciones:

1. Recipientes con una frecuencia de recolección de dos veces por semanadeben ser recogidos los martes y viernes.

2. Recipientes con una frecuencia de recolección de tres veces por semanadeben ser recogidos los lunes, miércoles y viernes.

3. Los recipientes se pueden recoger desde cualquier lado de la interseccióncuando están colocados.

4. Cada día empieza y termina en la estación de despacho, (punto A).5. Para el sistema de acarreo de recipiente, la recolección se hará de lunes a

viernes.6. Los recipientes acarreados se intercambiarán en lugar de devolverlos a los

lugares de origen (Ver Figura 6.13b).7. Los datos de operación para el sistema de acarreo de recipiente son como

siguen:

a) Tiempo de recogida y descarga del recipiente = 0,033 h/viajeb) Tiempo en el sitio de disposición 0,053 h/viaje

Fig. 6.21. Area de servicio de recolección de desechos sólidos para el ejemplo 6.5.

8. Para el sistema de recipiente estacionario, sólo se hará recolección cuatrodías en la semana, (lunes, martes, miércoles y viernes) con un viaje diariosolamente.

9. Para el sistema de recipiente estacionario, el vehículo de recolección será uncompactador de autocargue con una capacidad de 35 yd3 y una relación decompactación de 2.

10. Los datos de operación para el sistema de recipiente estacionario son comosigue:

a) Tiempo de descargue del recipiente = 0,050 h/recipienteb) Tiempo en el sitio de disposición = 0,10 h/viajec) Constante para estimar el tiempo de viaje entre lugares de los

recipientes: a1 = 0,060 h/viaje y b1 = 0,067 h/mi.

11. Determine el tiempo de acarreo para ambos sistemas usando las siguientesconstantes de acarreo: a = 0,080 h/viaje b = 0,025 h/mi.

12. Factor de fuera de ruta para ambos sistemas = 0,15.

Solución

1. Sistema de acarreo del recipiente

a) Arregle en una tabla un resumen de los datos reportados en la Figura 6.21(paso 2 para trazar rutas), como sigue: Las rutas variarán de una a otrasolución, pero los recipientes 11 y 20 se deben recoger los lunes, miércoles yviernes y los recipientes 17, 27 , 28 y 29 se deben recoger los martes yviernes. La solución óptima será la de recoger un número igual derecipientes en cada día lo mismo que conducir distancias iguales cada día. Siun día tiene más recolecciones a hacer o una mayor distancia a conducir,entonces la ruta de ese día tomará más tiempo y limitará, además, ladistancia a que se puede localizar el sitio de disposición.

b) Suponiendo que los recipientes se intercambian de sitio, trace rutasbalanceadas de recolección para cada día de la semana por aproximaciones(pasos 3 y 4).

Número de recipientes vaciados por día (reciben la mismafrecuencia de recolección)

Recolecciones porsemana

N° delugares de

recolección

N° deviajes/se

m. Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes1 26 26 6 4 6 8 22 4 8 - 4 - - 43 2 6 2 - 2 - 2

Total 32 40 8 8 8 8 8

i ) Las rutas semanales resultantes y los cálculos de las distancias semuestran en las siguientes tabulaciones.

ii) Las rutas limitantes para el sistema de acarreo del recipiente son losdías martes, miércoles, jueves y viernes, en los cuales cada ruta tieneocho recipientes y alrededor de 86.000 pies a ser recorridos entre lospuntos A y B.

c) Determine la distancia máxima desde el punto B al sitio de disposición.

i) Determine el tiempo de recogida por viaje. Debido a que se utiliza elsistema de intercambio del recipiente, el tiempo de recogida por viaje,consta del tiempo necesario para recoger cada recipiente.

phcs = pc + uc = (0.033 h/viaje) + (0.033 h/viaje) = 0.066 h/viaje

ii) Tabulaciones de ruta semanal y distancia para el sistema de acarreo delrecipiente. Ejemplo 6.5. Vea Tabla 6.8.

iii) Determine la distancia de acarreo del viaje completo usando laEcuación 6.5.

H = Nd (phcs + s + a + b X) / (1 - W)

8 h/día = (8 viajes/d) 0.066 h/viaje + 0.053 h/viaje)0,080 h/viaje + (0,025 h/mi) (X) / ( 1 - 0,15)

(1 - 0,15) - 0,20 h/d = (0,025 h/mi (x) viaje/día

x = 26 mi/viaje

iv) Determine la distancia del punto B al sitio de disposición. Distanciadel viaje completo desde B.

= (26,0 mi/viaje) - (86,000 pie/día) / (5,280 pie/mi x(8 viajes/día)

= 24 mi/viaje (38,6 Km/viaje)

Distancia desde B hasta el sitio de disposición

(20 mi/viaje) / 2 = 12 mi/viaje (19,3 Km/viaje)

2. Sistema de recipiente estacionario

TABLA 6.8. HORARIO DE RECOLECCION PARA EL SISTEMA DE ACARREO DELRECIPIENTE EN EL EJEMPLO 6.5

RecipienteRecogido

Recorridos entrecuales puntos

Distanciarecorrida1000 pies

Recipienterecogido

Recorridos entrecuales puntos

Distanciarecorrida1000 pies

LUNES JUEVESA a 1 6 A a 2 4

1 1 a B 11 2 2 a B 99 B a 9 a B 18 6 B a 6 a B 1311 B a 11 a B 14 18 B a 18 a B 620 B a 20 a B 10 15 B a 15 a B 822 B a 22 a B 4 16 B a 16 a B 830 B a 30 a B 6 24 B a 24 a B 1619 B a 19 a B 6 25 B a 25 a B 1623 B a 23 a B 4 32 B a 32 a B 2

B a A 5 B a A 5TOTAL 84 TOTAL 86

MARTES VIERNESA a 7 1 A a 13 2

7 7 a B 4 13 13 a B 510 B a 10 a B 16 5 B a 5 a B 1614 B a 14 a B 14 11 B a 11 a B 1417 B a 17 a B 8 17 B a 17 a B 826 B a 26 a B 12 20 B a 20 a B 1027 B a 27 a B 10 27 B a 27 a B 1028 B a 28 a B 8 28 B a 28 a B 829 B a 29 a B 8 29 B a 29 a B 8

B a A 5 5TOTAL 86 TOTAL 86

MIERCOLESA a 3 2

3 3 a B 78 B a 8 a B 204 B a 4 a B 1611 B a 11 a B 1412 B a 12 a B 820 B a 20 a B 1021 B a 21 a B 431 B a 31 a B 0

B a A 5TOTAL 86

a) Arregle una tabla resumen para los datos reportados en la Figura 6.21 (paso2 para trazado de rutas).

Las rutas de recolección para el sistema de recipiente estacionario variarán,pero es indispensable recolectar los recipientes 11 y 20 los lunes, miércoles yviernes y los recipientes 17, 27, 28 y 29 los martes y viernes. Nuevamente,la solución óptima será tener un número igual de recipientes para serrecogidos cada día lo mismo que distancias iguales para recorrer cada día.

Cantidad de desechos recolectados por día, yd3Recoleccionespor semana

Desechostotales, yd3 Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes

1 178 53 45 52 0 282 48 - 24 - 0 243 51 17 - 17 0 17

TOTAL 277 70 69 69 0 69

b) Trace rutas balanceadas de recolección por aproximaciones, en términos dela cantidad de desechos recolectados (pasos 3 y 4). Note que la cantidadmáxima de desechos que se pueden recoger por día es de 70 yd3 (35 yd3 x 2).En las siguientes tabulaciones se muestran las rutas resultantes y el cálculode las distancias. Debido a que se recoge el mismo número de recipientestodos los días, el día limitante será el martes con un recorrido de alrededorde 28.000 pies entre los puntos A y B.

i) Tabulaciones de rutas semanales y distancia para el sistema derecipiente estacionarlo, Ejemplo 6.5. Vea Tabla 6.9. ii) Distanciarecorrida entre los puntos A y B.

Día Distancia piesLunes 26.000Martes 28.000

Miércoles 26.000Viernes 22.000

TABLA 6.9. PROGRAMA DE RECOLECCION PARA EL SISTEMA DE RECIPIENTEESTACIONARIO DEL EJEMPLO 6.5.

Orden de relación delrecipiente

Cantidad dedesechos, yd3

Orden de recolecciónrecipiente

Cantidad dedesechos, yd3

Lunes Miércoles

13 5 18 9

7 7 12 4

6 10 11 9

4 8 20 8

5 8 24 9

11 9 25 4

20 8 26 8

19 4 30 5

23 6 21 7

32 5 22 7

Total 70 Total 69

Martes Viernes

2 6 3 4

1 8 10 10

8 9 11 9

9 9 14 10

15 6 17 7

16 6 20 8

17 7 27 7

27 7 28 5

28 5 29 5

29 5 31 5

Total 68 Total 70

c) Suponga que la distancia media recorrida entre los puntos A y B es igual a25.500 pies y que la distancia media entre los recipientes es igual a 2.550pies (25.500110) = 0,48 mi. Determine el tiempo de recolección porrecipiente utilizando una forma modificada de la Ecuación 6.9.

Pscs = Ct (uc + dbc) = Ct uc + (a1 + b1 x1)= (10 recipientes/viaje) 0,050 h/recipiente + 0,060 h/recipiente +

0,067 h/mi)/(0.48 mi/recipiente) = 1,42 h/viaje

d) Determine la distancia máxima de acarreo por viaje completo desde el puntoB al sitio de disposición usando la Ecuación 6.13.

H = Nd (Pscs + s + a + bx) / (1 - W)

8 h/día = (1 viaje/día) 1,42 h/viaje + 0,10 h/viaje + 0,080 h/viaje +(0,025 h/mi) (x)/ (1 - 0,15)

8 (1 - 0,15) - 1,6 h/día = (0,025 h/mi) (x)viaje/día

X = 5,2/0,025 = 208 mi/viaje (335 Km/viaje)

e) Determine la distancia desde el punto B al sitio de disposición. Distancia delpunto 8 al sitio de disposición.

= (208 mi/viaje)/2 = 104 mi/viaje (167 Km/viaje)

Comentario. Nuevamente acá, como se anotó previamente en el Ejemplo 6.2, la ventajacompetitiva del sistema de recipiente estacionario es clara cuando se comparan lasdistancias del viaje completo.

6.5. TECNICAS AVANZADAS DE ANALISIS

El interés en un análisis de los sistemas de recolección de desechos sólidos surge de lanecesidad de mejorar (optimizar) la operación de sistemas existentes y desarrollar datos ytécnicas que se puedan utilizar para diseñar o evaluar sistemas nuevos o futuros. En elpasado, el diseño y la operación de sistemas de recolección de desechos sólidos estabanbasados, en gran parte en la experiencia y la intuición. A medida que los sistemas derecolección y las operaciones han crecido en tamaño y complejidad, este método hademostrado ser menos confiable. La razón principal es la de que, debido a las muchasvariables, operaciones, e interrelaciones que se deben considerar (en sistemas gran des), elmanejo se ha convertido en una estructura tal que ninguna puede conocer o comprendertodo el sistema.

Ahora se están aplicando técnicas y herramientas, desarrolladas en áreas relacionadas, parasolucionar problemas de recolección de desechos, en un esfuerzo por operar eficazmente

sistemas existentes y diseñar nuevos sistemas. Términos tales como análisis de sistemas,investigación de operaciones, sistemas de simulación y modelos de sistemas y operacionesse están convirtiendo en parte del vocabulario en este campo y se anticipa que la ingenieríade sistemas encontrará aplicaciones todavía más amplias en el análisis de sistemas derecolección de desechos. Además, el propósito de esta sección es discutir brevementealgunas técnicas avanzadas que han sido aplicadas en el análisis de sistemas de recolecciónde desechos sólidos.

Análisis de Sistemas

El análisis o ingeniería de sistemas se ocupa de la selección de relaciones, procedimientos yelementos apropiados para alcanzar un propósito especifico. Est a definición es general y sepuede usar en una variedad de contextos. Por ejemplo, los análisis de sistemas se puedenaplicar al diseño de sistemas de recolección de desechos sólidos o a la selección decombinaciones de equipo necesario para el acarreo, por ferrocarril, de desechos sólidos parala disposición. Dependiendo de la naturaleza de los sistemas en investigación, las técnicasde análisis de sistemas, tales como investigación de operaciones y simulación, hanencontrado amplia aplicación. Algunos textos hacen la distinción de que la investigación deoperaciones trata con la operación de sistemas existentes mientras que la simulación tratade estudio y diseño de sistemas nuevos o propuestos. Estas dos técnicas están incluidasdentro del campo de la ingeniería de sistemas. En realidad, a partir del desarrollo de lainvestigación de operaciones y otras técnicas operacionales se originó el término ingenieríade sistemas, la cual depende del uso de tales técnicas.

Investigación de Operaciones

El campo de investigación de operaciones se desarrolló primero en Inglaterra en uncontexto militar, a principios de los años 1940 (2). En un sentido general se puede definircomo el enfoque científico de la toma de decisiones que comprende las operaciones decualquier sistema organizado. El significado de esta definición se puede entender másclaramente en términos de los pasos u operaciones que caracterizan un estudio deinvestigación de operaciones (3).

1. Formulación del problema.2. Construcción de un modelo matemático para representar el sistema de

estudio.3. Obtención de una solución del modelo.4. Prueba del modelo y la solución obtenida de él.5. Establecimiento de controles sobre la solución6. Poner la solución a trabajar: implementación.

Con algunas generalizaciones, también se puede usar esta misma lista para describir pasosinvolucrados en un estudio de ingeniería de sistemas. En tal estudio, la fase de construccióndel modelo puede incluir el uso de una variedad de modelos diferentes. También puede serestudiado el comportamiento de los sistemas propuestos, utilizando modelos de simulación(Vea la siguiente discusión). Para mayores detalles, se pueden consultar las Referencias 2 y12.

Simulación

La simulación se puede definir como la conducción de experimentos que comprendenmodelos físicos, análogos o simbólicos, los cuales se usan para describir la respuesta delsistema (o sus componentes) bajo estudio. Mientras que la investigación de operaciones seocupa de la formulación y solución de modelos matemáticos que representan sistemasreales, la simulación es utilizada para describir la operación de sistemas reales y propuestosen términos de sus componentes individuales. Los experimentos se realizan con modelosporque los experimentos con cualquier sistema real de recolección de desechos sólidospueden ser imposibles de realizar (8, 10). Simulando la operación del sistema propuesto esposible hacer predicciones acerca de él y estudiar los efectos de cambios en los vehículos,rutas y sitios de transferencia y disposición.

Un modelo se puede definir como una representación de algún sujeto de investigación(tales como objetos, eventos, procesos, sistemas, etc.). Generalmente, tal modelo se usa conel propósito de controlar la operación o su predicción. Los tipos generales de modelos desimulación que han sido usados para propósitos representacionales son icónicos, análogos ysimbólicos (3).

Se dice que son icónicos los modelos que aparecen como lo que ellos representan.Ejemplos de modelos icónicos son los modelos a escala de laboratorio de un canalhidráulico, puente o estructura. Son modelos análogos, los modelos en los que se usa unconjunto de propiedades para modelar otro conjunto. El modelo de una malla de tubos queusan componentes eléctricos es un método familiar de modelo análogo usado en el campode distribución de agua para ciudades. Son simbólicos los modelos en los cuales lossímbolos o grupos se usan para representar la componente o sistema de estudio.

Los modelos simbólicos se usan más comúnmente en el análisis de sistemas de recolecciónde desechos sólidos debido a que son los más generales y se pueden alterar fácilmente.Esto es importante debido al tamaño y la complejidad de los sistemas que se debenmodelar. En este contexto, los modelos usados para las operaciones de recolección dedesechos sólidos, tales como los descritos antes en este capítulo, deben representarsimbólicamente lo que tiene lugar en el campo hasta el límite en que el proceso esidentificable y puede ser cuantificado.

Aplicaciones

Las técnicas mencionadas se pueden aplicar a:

1) La evaluación de sistemas existentes2) El diseño de nuevos componentes dentro de sistemas existentes, y3) El diseño de sistemas nuevos o propuestos

Evaluación de Sistemas Existentes. El propósito acá es evaluar el funcionamiento oeficiencia de operaciones de recolección y el equipo existente, y mejorar la operación desistemas en funcionamiento (7, 10). Las evaluaciones de sistemas existentes, generalmente,

se basan en comparaciones económicas, en las cuales se comparan los costos entre laoperación existente y sistemas o métodos alternos recomendados de operación. Un ejemploclásico de tal análisis ocurrió en las Estados Unidos en la mayoría de las instalacionesmilitares cuando se h izo aparente que el costo de utilizar el sistema de acarreo delrecipiente (ver Figura 6.6) era significativamente mayor que el costo de utilizar el sistemade recipiente estacionario con compactadores y auto cargue mecánico (Ver Figura 6.10).

En muchos sistemas de recolección, pueden resultar economías del análisis y lareorganización de rutas de recolección. En este caso las relaciones componentes deben seracopladas a un modelo de rutas para encontrar la combinación óptima de rutas sujetas a lasrestricciones dadas del sistema. El problema de encontrar la ruta óptima de recoleccióntiene una analogía directa en el campo de la investigación de operaciones donde seencuentra un problema similar en el diseño de rutas de viaje de un vendedor. En textos deinvestigación de operaciones se hace referencia al "problema de viajes del agente viajero"(2,3).

Modificación de Sistemas Existentes. Otra aplicación extremadamente valiosa de estastécnicas es la modificación de sistemas existentes a la luz de cambios tecnológicos yoperacionales. Por ejemplo, si un grupo de ciudades en un área metropolitana va a adoptarel acarreo ferroviario como un medio apropiado de disposición, se tendrán que modificarmuchas de las rutas de recolección existentes para minimizar los costos de recolección.

Diseño de Sistemas Propuestos. Los problemas planteados en el diseño de nuevos sistemasgeneralmente están relacionados a la falta de datos específicos, tales como las cantidades dedesechos sólidos que se producirán y las características de los sistemas de recolección a serusados. La cantidad de desechos sólidos a ser producidos se convierte en una consideraciónmás importante en operaciones de recolección industrial o comercial debido a que las tasasde producción, generalmente, no son fijas, pero siguen algún patrón de frecuenciaestadística. En estas situaciones se pueden utilizar más efectivamente las técnicas desimulación.

Por ejemplo, la cantidad de desechos sólidos a ser esperados se pueden estimar usandotécnicas de simulación .(9, 10). En la mayoría de los casos, se pueden utilizar datos deoperaciones- existentes en el desarrollo y verificación de estos modelos. El desarrollo demodelos de simulación es discutido en las Referencias 5, 8, 10 y 15. El diseño de sistemasde recolección propuestos también involucra la misma suerte de procedimiento, utilizando(1) datos simulados de producción de desechos, (2) distribución de patrones de producción(ejemplo: puntos de recolección propuestos) y (3) alternativas de disposición. Con base enesta información, se investigan un número de sistemas alternos, utilizando un sistema demodelo de simulación. Entonces se deben evaluar las soluciones alternas en términos decriterio ingenieril y consideraciones de factores intangibles.

Discusión

La aplicación efectiva de estas técnicas avanzadas requiere que el problema bajoinvestigación esté bien definido. Se ha dicho que "un problema bien definido está medioresuelto". Desafortunadamente, la verdad de esta declaración a menudo se aprecia

únicamente después del hecho o cuando es demasiado tarde para modificar el curso. Laaplicación de estas técnicas a problema pobremente definido sólo puede conducir a lafrustración y a desconfiar de las técnicas, las cuales, si se aplican adecuadamente, podríanayudar materialmente a mejorar la operación de todos los tipos de sistemas de recolecciónde desechos sólidos.

6.6. TOPICOS DE DISCUSION Y PROBLEMAS

6.6.1. Conduzca alrededor de su comunidad e identifique los principales tipos desistemas y equipos usados para la recolección de desechos sólidos residenciales ycomerciales. Seleccione dos o más sistemas comunes, y el tiempo de varias actividadesasociadas con la recolección de desechos. ¿Cómo se comparan sus valores con los datosdados en este capítulo? Si sus cifras son apreciablemente diferentes, explique ¿por qué?

6.6.2. Determine las constantes a y b de la ecuación de acarreo para los siguientes datos:

Velocidad media de acarreo, y, mi/h. Distancia de viaje completo, x, mi/viaje10 0,821 2,530 5,034 7,5

37,5 10,038 12,5

39,5 15,038,8 17,540 20,0

6.6.3. Usted es el ingeniero Municipal en una ciudad de tamaño medio de un sector rural.Durante una reunión del Concejo Municipal se le pidió a usted comparar el método derecolección satélite con el más tradicional de servicio de recolección en la acera ycallejuelas que la ciudad está prestando. Sorprendido, porque usted durmió durante lascuatro horas que precedieron de debate sobre los méritos del slogan de la ciudad, usted tratade ordenar sus pensamientos. ¿Cuáles son algunas consideraciones importantes que sedeben traer a discusión?

6.6.4. Desarrolle una ecuación similar a la presentada en este capítulo que se pueda usarpara determinar las necesidades de mano de obra para un sistema de recipiente estacionarioempleando vehículos satélites de recolección, Ver Figura 6.3 y Referencia 4).

6.6.5. Debido a la diferencia de opinión entre funcionarios municipales, usted ha sidollamado como un consultor de afuera para evaluar la operación de recolección de la ciudadde Davisvilla. El aspecto básico se centra alrededor de la cantidad de tiempo empleado porlos recolectores en actividades fuera de ruta. Los recolectores dicen que ellos gastan menosdel 15% de cada día de trabajo de 8 horas en actividades fuera de ruta; la dirección alegaque la cantidad de tiempo gastado es mayor de 15%. Usted ha recibido la siguienteinformación que ha sido verificada por los recolectores y la dirección.

1. Se utiliza un sistema de acarreo de recipientes, sin intercambio de losmismos.

2. El tiempo medio empleado conduciendo desde el patio de la corporaciónhasta el primer recipiente es de 20 minutos y no ocurren actividades de fuerade ruta.

3. El tiempo medio de recogida del recipiente es de 6 min.4. El tiempo medio de recorrido entre recipientes es de 6 min.5. El tiempo medio necesario para vaciar el recipiente en el sitio de disposición

es de 6 min.6. La distancia promedio de viaje completo al sitio de disposición es de 10

mi/viaje, y la ecuación de acarreo es (a + bx) las constantes son a = 0,004h/viaje y b = 0,02 h/mi.

7. El tiempo necesario para depositar un recipiente después de haberlo vaciadoes de 6 min.

8. El tiempo medio empleado en el recorrido desde el último recipiente hasta elpatio de la corporación es de 15 min. y no ocurren actividades de fuera deruta.

9. El número de recipientes vaciados por día es de 10.

De esta información, determine si la verdad está de lado de los recolectores o de laadministración.

6.6.6. La cantidad de desechos sólidos producidos por semana en un complejo residencialgrande es de alrededor de 600 yd3. Hay dos recipientes, cada uno con una capacidad de 40galones detrás de cada casa. Los desechos sólidos son recolectados por una cuadrilla de dospersonas que utilizan un compactador cargado a mano de 35 yd3 una vez a la semana.

Determine el tiempo por viaje y las necesidades semanales de mano de obra en personas-día. El sitio de disposición está localizado a 15 millas de distancia, las constantes de lavelocidad de acarreo a y b son 0,08 h/viaje y 0,025 h/mi, respectivamente; el tiempo en elsitio de disposición es de 0,10 h/viaje; el factor de fuera de ruta es 0,15; el factor deutilización del recipiente es 0,7 y la relación de compactación es 2. Suponga que larecolección se basa en un día de 8 horas.

6.6.7. Una ciudad desea determinar el impacto de una nueva subdivisión de servicios derecolección de desechos sólidos. La subdivisión añadirá 150 casas nuevas. Una cuadrillade dos personas recogerá los desechos dos veces por semana, utilizando un compactador de24 m3 cargado a mano. El tamaño permitido de recipiente es de 0,14 m3. Se estima quehabrá 3,2 personas por vivienda y que cada persona botará 2,5 Kg. de desechos diarios.Determine el número de recipientes que se necesitarán por vivienda, el factor promedio deutilización del recipiente, y la necesidad semanal de mano de obra en personas- día. Larelación de compactación para el vehículo de recolección es 2,5, la densidad media de losdesechos sólidos en los recipientes es 120 Kg/m3, el sitio de disposición está situado a 25Km. y las constantes de la velocidad de acarreo a y b son 0,08 h/viaje y 0,015 h/Km,respectivamente. La recolección es en la acera excepto para personas de edad (alrededor del5%) quienes reciben el servicio en el patio de atrás.

6.6.8. Va a ser ocupada una nueva área residencial compuesta de 800 viviendas separadas,de poca altura. Suponga que se harán dos o tres viajes por día al sitio de disposición; diseñeel sistema de recolección y compare las dos alternativas. Los siguientes datos sonaplicables:

1. Tasa de producción de desechos sólidos = 0.032 yd3/día/casa2. Recipientes por servicio = 23. Tipo de servicio = 75 por ciento en la acera y 25% detrás de la casa4. Frecuencia de la recolección = una vez por semana5. El vehículo de recolección es un compactador de carga por detrás con una

relación de compactación de 2,56. Duración del día de trabajo = 8h7. Cuadrilla de recolección = 2 personas 8. Distancia del viaje completo = 20

mi9. Constantes de acarreo: a = 0,08 h/viaje y b = 0,025 h/mi10. Tiempo en el lugar de disposición por viaje = 0,083 h/viaje

6.6.9. La Corporación TT & E tiene cuatro instalaciones de negocios convenientementelocalizados a 5 mi una de otra y a 5 mi del sitio de disposición. TT & E actualmente utilizaun sistema convencional de acarreo del recipiente con grandes recipientes abiertos por en-cima. Se ha sugerido a TT & E que pudiera ahorrar dinero alquilando un quinto recipientede la compañía de recolección de desechos a un costo de $ 120/mes y cambiando el modode operación al de intercambio de recipiente, Ver Figura 6.13b. Cada lugar será atendido 8veces por mes. El recipiente extra será almacenado en la estación de despacho de lacompañía encargada de la recolección. Suponiendo que los costos de operación son $ 20/h,calcule los costos de ambos sistemas. ¿Es una decisión sabia para la TT & E alquilar elquinto recipiente? Suponga que a = 0,034 h/viaje y b = 0,029 h/mi para todos los casos.Con claridad formule cualquier suposición adicional.

6.6.10. Su amigo y amiga están buscando un trabajo a tiempo parcial. Usted vive en unapequeña comunidad rural que no recibe servicio regular de recolección de desechos sólidos.Su amigo piensa que sería una buena idea prestar el servicio de recolección de desechosutilizan do su nuevo pick-up de 3/4 ton. con tracción en las cuatro ruedas. Hay 30 casas ycada casa utiliza dos recipientes de 32 galones. Todas las casas recibirán servicio desde elpatio de atrás una vez por semana. Las constantes de acarreo son 0,08 h/viaje y 0,025 h/mi.Suponga que el tiempo en el sitio de disposición es igual a 0,5 h. La distancia de acarreo enviaje completo al sitio de disposición es de 32 mi. El tamaño del platón del pick-up es de 6x 8 x 3 pies. Suponiendo que su amigo y amiga pueden dedicar 10 h/sem, a este proyecto,¿pueden ellos hacer el trabajo?

6.6.11. Usted ha sido llamado a someter una propuesta para evaluar la operación derecolección de residuos sólidos en su universidad. Prepare una propuesta en formaesquemática, para someter a consideración de la universidad. Anote claramente lasdivisiones más importantes o tareas en las cuales sería dividido el esfuerzo de trabajo.Basado en su conocimiento actual, estime las personas- mes de esfuerzo que seríannecesarias para hacer el trabajo del esquema de su propuesta. Utilice un formato tipoesquema para contestar esta pregunta.

6.6.12. Trace rutas de recolección para el área residencial que se muestra en la Figura 6.22.Suponga que los siguientes datos son aplicables:

1. Ocupantes por residencia = 4,02. Tasa de producción de desechos sólidos = 3,5 lb/ha/día3. Frecuencia de la recolección = una vez por semana4. Tipo de servicio de recolección = acera5. Tamaño de la cuadrilla de recolección = una persona6. Capacidad del vehículo de recolección = 30 yd3

7. La densidad de los desechos sólidos compactados en el vehículo derecolección es igual a 552 lb/yd3

6.6.13. Trace rutas de recolección para el área que se muestra en la Figura 6.22 usando losdatos dados en el problema 6.12, suponiendo que las calles 4 y 6 son de una sola vía de SurNorte y que la 5 y la 7 son de una vía de Norte a Sur.

6.6.14. Prepare un resumen de una página de la Referencia 10. ¿Cree usted que los métodosy técnicas discutidas en este artículo son aplicables en su comunidad?

Fig. 6.22. Area Residencial de servicio para los problemas 6.12. y 6.13.

6.7. REFERENCIAS

1. American Public Works Association – “Municipal Refuse Disposal”, 3d ed., PublicAdministration Service, Chicago, 1970.

2. American Public Works Association, Institute for Solid Wastes: “Solid WasteCollection Practice,” 4th ed., American Public Works Association, Chicago, 1975.

3. Churchman, C.W., R.L. Ackoff, and L.D. Arnoff: “Introduction to OperationsResearch," Wiley, New York, 1957.

4. Delaney, J.E.: Satellite Vehicle Waste Collection Systems, U.S. EnvironmentalProtection Agency, Publication SW-82ts. 1, Washington, D.C. 1972.

5. Golueke, C. G. and P.H. McGauhey: Comprehensive Studies of Solid WastesManagement, First Annual Report, Sanitary Engineering Research Laboratory,SERL Report 67-7, University of California, Berkeley, 1967.

6. Guidelines for Local Governments an Solid Waste Management, U.S.Environmental Protection Agency, Publication SW-17c, Washington, D.C., 1971.

7. Liebman, J.C.: Routing of Solid Waste Collection Vehicles, Final Report on Project801289 , Office of Research and Monitoring, U.S. Environmental ProtectionAgency, Washington, D.C. 1973.

8. Marks, D.H. and J.C. Liebman: Mathematical Analysis of Solid Waste Collection,U.S. Department of Health, Education, and Welfare, Public Health Service,Publication 2104, Washington, D.C., 1970.

9. Naylor, T.H., J.L. Balintfy, D.S. Burdick, and K. Chu: “Computer SimulationTechniques”, Wiley, New York, 1966.

10. Quon, J.E., A. Charnes, and S.J. Wenson: Simulation and Analysis of a RefuseCollection System, Proceedings ASCE, Journal of the Sanitary EngineeringDivision, vol. 91, no. SA5, 1965.

11. Stone, Ralph, and Company, Inc.: A Study of Solid Waste Collection SystemsComparing One- Man with Multi-Man Crews, U.S. Department of Health,Education, and Welfare, Public Health Service, Publication 1982, Washington, D.C.1969.

12. Sasieni, M., A. Yaspan, and L. Friedman.: “Operations Research Methods andProblems”, Wiley, New York, 1959.

13. Shuster, K.A. and D.A. Schur: Heuristic Routing for Solid Waste CollectionVehicles, U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-113,Washington, D.C., 1974.

14. Tchobanoglous, G. and G. Klein: An Engineering Evaluation of Refuse CollectionSystems Applicable to the Shore Establishment of the U.S. Navy, SanitaryEngineering Research Laboratory, University of California, Berkeley, 1962.

15. Truitt, M.M., J. C. Liebman, and C.W. Kruse: Mathematical Modeling of SolidWaste Collection Policies, vols. 1 and 2, U.S. Department of Health, Education, andWelfare, Public Health Service, Publication 2030, Washington, D.C. 1970.

16. University of California: An Analysis of Refuse Collection and Sanitary LandfillDisposal, Technical Bulletin 8, Series 37, University of California Press, Berkeley,1952.

7. TRANSFERENCIA Y TRANSPORTE

En el campo de los desechos sólidos, el elemento funcional de transferencia y transporte serefiere a los medios, instalaciones y equipos utilizados para efectuar la transferencia dedesechos de vehículos de recolección relativamente pequeños a vehículos más grandes y atransportarlos sobre distancias largas ya sea a centros de procesado o a sitios dedisposición. Así, la discusión en este capítulo se centra sobre:

1. La necesidad de operaciones de transferencia2. Descripciones de los principales tipos de estaciones de transferencia3. Medios y métodos alternos de transporte4. La localización de estaciones de transferencia

Se anota que las estaciones de transferencia pueden estar en los mismos lugares que lasestaciones de procesado o en lugares completamente separados. (Las estaciones deprocesado, a su vez, pueden estar en los mismos lugares de las estaciones de transferencia,en lugares separados o en los mismos lugares de los sitios de disposición). Se anotaademás, que por simplicidad en este capítulo se denomina generalmente al sitio dedisposición como al punto de destino de los vehículos. Donde sea aplicable, sin embargo, elcentro de procesado es un destino alterno (intermedio).

7.1. LA NECESIDAD DE OPERACIONES DE TRANSFERENCIA

Las estaciones de transferencia se pueden usar con éxito con casi cualquier tipo de sistemade recolección. Los factores que tienden a hacer atractivo el uso de operaciones detransferencia incluyen:

1. La presencia de botaderos ilegales y grandes cantidades de desperdiciosdispersos.

2. La localización de sitios de disposición relativamente distantes de las rutasde recolección (generalmente más de 10 mi).

3 . El uso de camiones de recolección de poca capacidad (generalmente pordebajo de 20 yd3.

4. La existencia de áreas residenciales de poca densidad (lotes de un acre o máscon callejuelas largas).

5. El uso generalizado de recipientes de tamaño medio para la recolección delos desechos de fuentes comerciales y

6. El uso de sistemas de recolección hidráulicos o neumáticos.

Las operaciones de transferencia y transporte se vuelven necesarias cuando las distancias detransporte a sitios disponibles de disposición o a centros de procesado aumentan hasta elpunto en que el acarreo directo no es factible económicamente. También se vuelvennecesarios cuando los sitios de disposición o procesado están en lugares remotos y no sepuede llegar directamente a ellos, por carretera. Estas situaciones se discuten en estasección.

Distancias Excesivas de Acarreo

En los primeros días, cuando se usaron carros tirados por caballos para la recolección dedesechos sólidos, era una práctica común botar el contenido de los carros cargados en algúnvehículo auxiliar para el transporte al sitio de disposición o a algún punto intermedio paraprocesado (8). Sin embargo, con el advenimiento del moderno camión de motor y ladisponibilidad de combustible de poco costo, se abandonó la transferencia en la mayoría delas ciudades y se adoptó el acarreo directo. Hoy día, con el aumento de los costos de manode obra, operación y combustibles, la tendencia está revirtiendo y nuevamente vuelven a sercomunes las estaciones de transferencia.

Generalmente, la decisión de emplear estaciones de transferencia está basada en economía.Por ejemplo, en el capítulo 6 (Ejemplos 6-2 y 6-5), se demuestran claramente las ventajaseconómicas y el tiempo para el sistema de recipiente estacionario sobre el sistema deacarreo del recipiente. Expresado simplemente, es más barato acarrear un gran volumen dedesechos en grandes incrementos sobre una distancia grande que acarrear un gran volumende desechos en pequeños incrementos sobre una distancia grande. Esto se ilustra en elEjemplo 7.1. los aspectos administrativos concernientes al uso de operaciones detransferencia son considerados en el Capítulo 15.

Ejemplo 7.1. Comparación Económica de Alternativas de Transporte. Determine el tiempoequivalente para sistema de acarreo del recipiente y recipiente estacionario comparado a unsistema que usa operaciones de transferencia y transporte para transportar desechosrecolectados de un área metropolitana a un sitio de disposición por relleno sanitario.Suponga que son aplicables los siguientes datos de costos:

1. Costos de transporte

a) Sistema de acarreo del recipiente utilizando un camión grúa con unrecipiente de 8 yd3 = $ 8/h

b) Sistema de recipiente estacionario utilizando un compactador de 20yd3 = $ 12/h

c) Unidad de transporte tractor-trailer-trailer con una capacidad de 120yd3 = $ 16/h

2. Otras costos

a) Costos de operación de la estación de transferencia incluyendoamortización = $ 0,30/yd3

b) Costos de tiempo extra de descargue para la unidad de transportetractor-trailer-trailer comparado al costo para otros vehículos 0,05/yd3

Solución

1. Convierta los datos de costo de acarreo a unidades de dólares por yardacúbica por minuto (vea comentarios al final de este ejemplo)

a) Camión grúa = $ 0,0167 /yd3/minb) Compactador = $ 0,0100/yd3/minc) Equipo de transferencia = $ 0,0022/yd3/min

2. Prepare un gráfico como el mostrado en la Figura 7.1 del costo por yardacúbica versus el tiempo de conducir el viaje completo, expresado enminutos, para las tres alternativas.

3. Determine los tiempos equivalentes para los sistemas de acarreo delrecipiente y recipiente estacionario, Ver Figura 7.1.

a) Sistema de acarreo del recipiente = 23 minb) Sistema de recipiente estacionario = 46 min

Así, por ejemplo, si se utiliza un sistema de recipiente estacionario y el tiempo del viajecompleto al sitio de disposición es mayor de 46 min, se debe investigar el uso de estacionesde transferencia.

Fig. 7.1. Evaluación económica de los medios alternos de transporte para el Ejemplo7.1.

Comentario. En la mayoría de los artículos y libros de referencia que tratan del acarreo dedesechos sólidos sobre distancias largas, los datos de costos se expresan en términos dedólares por tonelada por minuto o dólares por tonelada por milla. Esta práctica es

ampliamente aceptada para el análisis de estaciones de transferencia debido a que el peso esla medida más critica para el movimiento en autopista o carretera. Sin embargo, tales datosde costos pueden ser desorientadores cuando las densidades de los desechos sólidos varíanapreciablemente de un lugar a otro o de recipiente a recipiente. Por ejemplo, si la densidadde los desechos en dos recipientes de camiones grúa varían por un factor de 3, entonces lascomparaciones de costos de acarrear los dos recipientes del mismo tamaño sobre la basepor tonelada tiende a ser equivocada debido a que el costo real es el mismo para ambos. Deotro lado, una comparación basada en dólares por yarda cúbica por minuto o dólares porminuto sería valiosa en la comparación de las dos operaciones.

Sitios de Disposición o Centros Remotos de Procesado

Las operaciones de transferencia se deben usar cuando el sitio de disposición o estación deprocesado está en un lugar remoto tal que no es factible el transporte convencional porcarretera únicamente. Por ejemplo, las estaciones de transferencia se necesitan cuando sedeben usar carros sobre rieles o barcazas en el océano para transportar desechos al punto dedisposición final. Si los desechos sólidos son transportados por tubería, generalmente esnecesaria una combinación de estación de transferencia- procesado. Estos temas sonconsiderados en las siguientes secciones.

7.2. ESTACIONES DE TRANSFERENCIA

Las estaciones de transferencia, como su nombre lo indica, se usan para llevar a cabo laremoción y transbordo de los desechos sólidos del vehículo de recolección y otrosvehículos pequeños a equipos de transporte más grande. Las estaciones de transferencia sepueden clasificar con respecto a la capacidad como sigue: pequeñas, menores de 100ton/día; medianas, entre 100 y 500 ton/día; y grandes más de 500 ton/día. Aunque losdetalles específicos varían con el tamaño, los factores importantes que se deben considerarincluyen: 1) el tipo de operaciones de transbordo a ser utilizado, 2) capacidad requerida, 3)necesidades de equipo y accesorios, y 4) exigencias de saneamiento.

Tipos de Estaciones de Transferencia

Dependiendo del método usado para cargar los vehículos de transporte, las estaciones detransferencia se pueden clasificar en tres tipos: 1) descargue directo, 2) descargue dealmacenamiento, y 3) combinación de descargue directo y descargue con almacenamiento.

Descargue Directo (Grande). En una estación de transferencia de gran capacidad dedescargue directo, los desechos en los vehículos de recolección generalmente son vaciadosdirectamente en el vehículo a ser usado para transportarlos a un lugar de disposición final.Para real izar esto, generalmente las estaciones de transferencia son construidas en unadisposición a dos niveles. Se puede elevar la plataforma o dique de descargue, desde el cualson descargados los desechos de los vehículos de recolección, en los trailers de transporte,o se pueden colocar los trailers de transporte en una rampa baja, Ver Figura 7.2 lassecciones de la instalación que se muestran en la Figura 7.2 y las fotografías de algúnequipo utilizado se muestran en la Figura 7.3. En algunas estaciones de transferencia dedescargue directo, el contenido de los vehículos de recolección puede ser vaciado sobre la

plataforma de descargue si los trailers están llenos. Entonces los desechos son empujadosdentro de los trailers de transporte.

La operación de estaciones de transferencia de descargue directo, como la que se muestraen la Figura 7-2, se puede resumir como sigue. A la llegada a la estación de transferencia,todos los vehículos acarreando desechos son pesados por el jefe de pesado, quien entoncesindica donde se deben descargar los desechos entregando al conductor un númeroapropiado de ubicación. Después de haber descargado los vehículos de recolección, sonpesados nuevamente y se determina la tarifa del volteo. Los vehículos comerciales quenormalmente usan la estación de transferencia reciben cartas de crédito que muestran elnombre de la firma y el peso neto del camión, eliminando así la segunda pesada para estosvehículos.

A medida que son cargados los traliers, los desechos en el trailer son trasladados ycompactados con un cargador de almeja montado sobre un tractor de llantas de caucho, VerFigura 7.3b. Cuando los trailers están llenos ose ha colocado el máximo tonelaje permitidoen ellos, como lo indica el jefe de pesado, son retirados y preparados para la operación detransporte.

Descargue Directo (Medianas y Pequeñas). La disposición de estaciones de transferencia demediana y poca capacidad depende de la aplicación específica y las condiciones del lugar.Un ejemplo de una estación de transferencia cubierta de mediana capacidad que empleacompactadores estacionarios se muestra en la Figura 7.4. La decisión de cubrir una estaciónde transferencia depende, generalmente, de las condiciones locales del clima y depreocupaciones ambientales.

En las Figuras 7.5 y 7.6, se muestran dos estaciones de transferencia de descargue directode poca capacidad. En la estación que se muestra en la Figura 7-5, se usa un compactadorestacionarlo y un recipiente abierto arriba. Los objetos compresibles son descargados en latolva del compactador estacionario y los objetos voluminosos, como refrigeradores, sondescargados en el recipiente abierto arriba. Tal estación de transferencia sería utilizada porel público general (debe ser atendida cuando está en uso) como una alternativa paraconducir a algún sitio de disposición distante. Las estaciones de transferencia de este tipocon frecuencia son llamadas ''centros de conveniencia pública".

La estación de transferencia de descargue directo utilizada en áreas rurales y de recreaciónque se muestra en la Figura 7.6 está diseñada de manera que los recipientes cargados seanvaciados en un sistema de recipiente estacionario para transporte al sitio de disposición. Enel diseño y distribución de tales estaciones, que generalmente no están atendidas, laconsideración básica debe ser la simplicidad. Este no es lugar para sistemas mecánicoscomplejos. El número de recipientes usados depende del área servida y la frecuencia de larecolección que se puede dar. Para facilitar el descargue, la parte superior de los recipientespuede estar a alrededor de 1,0 metro sobre la parte superior de la plataforma de descargue.En forma alterna, la parte superior de los recipientes se puede dejar a nivel con el área dedescargue, Ver Figura 7-7, y se puede excavar el área detrás de los recipientes para proveer

Fig. 7.2. Estación típica de transferencia de descargue directo con trailers ubicados enla rampa baja (Orange County, California 12)

Fig. 7.3. Instalaciones y equipos usados en la estación de transferencia que se muestraen la Fig. 7.2. Orange County, California. a) Vista desde el extremo mostrando los

trailers en posición debajo de la tolva de cargue en la rampa inferior y el cargador dealmeja montado sobre un tractor de neumáticos de caucho, a nivel del suelo, en laplataforma de descargue. b) el cargador de almeja se usa para cargar y compactar

desechos en trailers y recoger desechos dispersados sobre la plataforma de descargue.

espacio para maniobrar los vehículos de recolección cuando es vaciado el contenido de losrecipientes (6).

Descargue con almacenamiento. En la estación de transferencia con almacenamiento de ladescarga, los desechos son vaciados en un foso de almacenamiento o sobre una plataformadesde donde son cargados en los vehículos de transporte por varios tipos de equipo auxiliar.Quizá el ejemplo mejor conocido de este tipo de estación de transferencia es la instalaciónde San Francisco, que se muestra esquemáticamente en la Figura 7.8 y descriptivamente enla Figura 7.9.

Fig. 7.4. Estación de transferencia cubierta de capacidad media equipada concompactadores estacionados 7

Fig. 7.5. Estación de transferencia de poca capacidad con compactadoresestacionarios y recipiente abierto arriba 3

Fig. 7.6. Estación de transferencia de descargue directo para áreas de recreaciónrurales 6

En esta estación, todos los camiones de recolección que llegan son encaminados a unaestación de pesaje computarizada donde cada camión es pesado. Además, el jefe de pesajeregistra el nombre de la compañía de descargue, la identificación del camión particular y eltiempo de llegada. Entonces el jefe de pesaje dirige al conductor ya sea al lado de Este uOeste de la entrada principal de la estación de transferencia cubierta. Una vez adentro, elconductor retrocede el vehículo de recolección a un ángulo de 50° del borde de una fosacentral de almacenamiento de desechos. El contenido del vehículo es vaciado en la fosa,Ver Figura 7.9a, y el vehículo es conducido fuera de la estación de transferencia.

Fig. 7.7. Pequeña estación de transferencia rural de conveniencia pública conrecipientes abiertos arriba colocados contra el muro de retención al mismo nivel de laplataforma de descargue. (Dpto. de Salud Pública de California, Oficina de control de

vectores).

Dentro del área de la fosa, se usan dos buldozer para separar los desechos y empuñarlosdentro de las tolvas de cargue que están localizadas en un extremo de la fosa, Ver Figura7.9b. Dos grúas articuladas de cuchara, localizadas sobre el otro lado de las tolvas, se usanpara remover cualquier desecho que pudiera ocasionar daño a los trailers de transporte. Losdesechos caen dentro de los trailers a través de las tolvas localizadas sobre escalas(balanzas) en un nivel inferior, ver Figura 7.9c. Cuando se ha alcanzado el peso permisible,el operador de la grúa lo indica al conductor del camión. Los trailers cargados entonces sonconducidos fuera del área de cargue y se colocan mallas de alambre sobre la parte superiorabierta del trailer para prevenir que los papeles u otros desechos sólidos caigan fueradurante el transporte.

Fig. 7.8. Estación de transferencia cubierta de gran capacidad (2000 ton/día) dedescargue con almacenamiento. San Francisco.

Combinación de descargue directo y descargue con almacenamiento. En algunas estacionesde transferencia se usan los métodos de descarga directa y descargue con almacenamiento.Generalmente hay instalaciones de propósito múltiple diseñadas para servir a un númeromás amplio de usuarios que una instalación de propósito único. En la Figura 7.10 semuestra el plano de una estación, de transferencia de propósito múltiple, diseñada para usopor el público general y varias agencias de recolección de desechos. Además de servir a unnúmero más amplio de usuarios, una estación de transferencia de propósito múltipletambién puede albergar una operación de recuperación de materiales.

Fig. 7.9. Detalles de la operación de la estación de transferencia de San Francisco, delalmacenamiento y descargue mostrando en la Figura 7.8. a) interior de la estación de

transferencia; el contenido de los vehículos de recolección es vaciado en el foso dealmacenamiento. Se utilizan los tractores para romper los desechos y empujarlos a lastolvas utilizadas para cargar los trailers y a las instalaciones de procesado, Ver Figura7.9d. b) los desechos sólidos son empujados a las tolvas de cargue de los trailers dondecaen por gravedad a los trailers parqueados sobre básculas de plataforma localizadaen el nivel más bajo, Ver Figura 7.4. Un cargador hidráulico estacionario se usa para

ayudar en la operación de cargue.

c) vista exterior de la combinación tractor- trailer- trailer ubicados bajo la tolva decargue y el vehículo de recolección que sale de la estación de transferencia en el nivelsuperior. d) desechos sólidos empujados para alimentar el transportador de cargue alas instalaciones de separación de metales ferrosos. Construidos después de que se

construyó la estación de transferencia; las instalaciones de separación se construyeronpara procesar alrededor de 100 ton de desechos sólidos por día.

La operación se puede describir como sigue: todos los transportadores (el público engeneral lo mismo que los transportadores comerciales) que deseen utilizar la estación detransferencia deben registrarse en la casa de pesaje. Los vehículos grandes de recoleccióncomercial son pesados y se timbra una tarjeta de cliente comercial que se entrega alconductor del vehículo. El conductor entonces marcha directo a las tolvas de cargue deltrailer al lado Sur de la estación de transferencia, retrocede el vehículo hasta la tolva y vacíalos desechos directamente en el trailer del transporte. De allí el conductor regresa elvehículo a la casa de pesaje para volver a pesar el vehículo desocupado y devolver la tarjetade cliente. Se registra el peso del vehículo vacío mientras se calcula una tarifa de servicio.En la comunidad donde se usa esta estación de transferencia, todos los desechos dealimentos y putrescibles son recogidos por agencias de recolección. Además, todos losdesechos putrescibles son descargados directamente en trailers de transporte para despachodiario al lugar de disposición.

Los residentes en esta comunidad y pequeños acarreadores independientes tambiéntransportan cantidades apreciables de desechos de jardines, recortes de árboles y desechosvoluminosos (estufas, cortadoras de césped, neveras, etc.) a la estación de transferencia.Todos los automóviles, trailers tirados por automóviles y camionetas que contienendesechos deben ser registrados al entrar y salir de la casa de pesaje. Estos vehículos no sonpesados pero los usuarios pagan una tarifa de descargue que es recibida en la casa de pesajepor el asistente quien entrega un recibo de pago en efectivo. El asistente compruebavisualmente la carga de desecho para determinar si contiene metales recuperables. Si es así,el asistente instruye al conductor para depositar los metales en el área de recuperación antesde dirigirse al área de descargue y almacenamiento público.

Con referencia a la Figura 7.10, una vez se han pasado las básculas, los vehículos nocomerciales se mueven ya sea hacia el área de descargue de o directamente al área dedescargue si no hay materiales recuperables. Un empleado de la estación de transferenciaayuda en el descargue de todos los materiales recuperables. Si la carga de desecho contieneuna cantidad previamente determinada de materiales recuperables, se da paso libre alconductor para el tipo de vehículo en el cual se entregaron los desechos para uso futuro. Elconductor procede entonces hasta el lugar de descargue almacenado y descarga cualquierdesecho remanente.

Si no hay materiales recuperables, el conductor se dirige directamente al área pública dedescargue. Esta área está separada del área de descargue directo utilizada por los vehículoscomerciales, por las dos aberturas de las tolvas de 40 pies de cargue de los trailers. Losdesechos voluminosos y recortes que se acumulan en el área de descargue son empujadosperiódicamente a una de las tolvas de cargue por un cargador de neumáticos.

Se debe tener cuidado en la selección y diseño de tales estaciones de transferencia, debido aque el costo de agregar instalaciones de propósitos múltiples frecuentemente, no se justificaen términos de los beneficios obtenidos. Los usuarios de la estación y los métodos dedescargue deben estar separados para prevenir interferencias y accidentes entre los grandescamiones recolectores y los vehículos privados más pequeños. Generalmente, la separaciónfísica de las áreas de descargue es la única manera positiva de mantener la eficienciadel sistema.

Fig. 7.10. Estación de transferencia con operación de recuperación en la que secombina la descarga directa y la descarga con almacenamiento (División

de manejo de desechos sólidos, Sacramento County).

Necesidades de Capacidad

En el planeamiento y diseño de instalaciones de transferencia se deben evaluar tanto: lanecesidad de capacidad de almacenamiento como la de operación. La capacidadoperacional de una estación de transferencia debe ser tal que los vehículos de recolecciónno tengan que esperar demasiado para descargar. En la mayoría de los casos, no seráefectivo, con relación al costo, diseñar la estación para manejar el número máximo decargas horarias. Idealmente, se debe hacer un análisis económico de concesiones. Porejemplo; para ambos tipos de estaciones de transferencia, el costo anual del tiempo perdidopor los vehículos de recolección esperando para descargar debe ser negociado contra elaumento anual del costo de una estación más grande y/o el uso de más equipo de transporte.

Debido al costo creciente del equipo de transporte, también se debe hacer un análisis deconcesiones entre la capacidad de la estación de transferencia y el costo de la operación detransporte, incluyendo ambos componentes: equipo y mano de obra. Por ejemplo, en unasituación dada, puede ser más efectivo, en cuanto a costo se refiere, aumentar la capacidadde una estación de transferencia y operarla con menos vehículos de transporte aumentandolas horas de trabajo que usar una estación de transferencia más pequeña y comprar másvehículos de transporte. En una estación de transferencia donde se almacena el descargue,la capacidad equivalente de almacenamiento varía desde la mitad hasta un día de volumende desechos. La capacidad también varía con el tipo de equipo auxiliar usado para cargarlos vehículos de transporte. Rara vez la capacidad nominal de almacenamiento excederá alvolumen de dos días de desechos.

Necesidades de Equipo y Accesorios

El equipo y los accesorios usados en combinación con una estación de transferenciadependen de las funciones de la estación en el sistema de manejo de los desechos. En unaestación de transferencia de descargue directo, se necesita cierta clase de aparato,generalmente con neumáticos, para empujar los desechos a los vehículos de transferencia.Se necesita otro aparato para distribuir los desechos e igualar la carga en los vehículos detransferencia. Los tipos y cantidad de equipo necesario varían con la capacidad de laestación. En una estación de transferencia de almacenamiento de la descarga, se necesitanuno o más tractores para romper los desechos y empujarlos a la tolva de cargue. Se necesitaequipo adicional para distribuir los desechos e igualar las cargas. En algunas instalacionesse ha usado con éxito una grúa de almeja para ambos propósitos.

Se deben suministrar básculas a todas las estaciones medianas y grandes para registrar laoperación y desarrollar un manejo significativo y datos de ingeniería. Las básculas sontambién necesarias cuando la estación de transferencia va a ser usada por el público y lospagos se basan en el peso. Si se van a usar básculas, generalmente, será necesario proveerun área cubierta para ellas. La casa de pesaje, como se le llama comúnmente, también debetener una oficina equipada con teléfono, y un sistema de comunicación en dos sentidos demanera que el jefe de pesaje pueda hablar con los conductores.

Se debe construir una instalación completa si la estación de transferencia se va a usar comocentro de despacho o centro administrativo para una operación de recolección de desechos.

Para una instalación administrativa se deben proveer: un salón para almorzar, salones dereuniones, oficinas, salones para guardar efectos personales, duchas y sanitarios.

Exigencias Sanitarias

Mediante la construcción y operación apropiadas, se puede hacer mínimas lascaracterísticas objetables de transferencia. La mayoría de las estaciones de transferenciamodernas grandes están cercadas y son construidas con materiales que se pueden mantenery limpiar fácilmente. En la mayoría de los casos, se usa construcción a prueba de incendios.Para las estaciones de transferencia de descargue directo con áreas abiertas de cargue, sedebe dar atención especial al problema de papeles volando. Comúnmente se usan mallas deviento y otras barreras. Independientemente del tipo de estación, el diseño y la construccióndeben ser tales que se eliminen todas las áreas accesibles donde la basura o papel se puedenacumular (2).

La mejor manera de mantener el saneamiento total de una estación de transferencia escontrolar continuamente la operación. Los desechos sólidos que se derramen deben serrecogidos inmediatamente o en cualquier caso no se debe permitir que se acumulen durantemás de 162 horas. Las aspersiones de agua des de arriba se usan a menudo para asentar elpolvo en el área de almacenamiento de la descarga en la estación transferencia. Paraprevenir la inhalación de polvo, los trabajadores deben usar máscaras para polvo. En laestación de transferencia de San Francisco, los tractores en el área del foso tienen cabinascerradas equipadas con aire acondicionado y unidades de filtración del polvo.

7.3. MEDIOS Y METODOS DE TRANSPORTE

Los medios principales para transportar desechos sólidos usados ahora son: vehículos amotor. ferrocarriles y tanqueros en el océano; también se han usado sistemas neumáticos ehidráulicos; se han sugerido otros sistemas, pero la mayoría no han sido ensayados.

Transporte en vehículos a motor

Donde el punto de disposición final puede ser alcanzado en vehículos a motor los mediosmás comunes utilizados para transportar desechos sólidos desde estaciones de transferenciason trailers, semitrailers y compactadores. Se pueden usar todos los tipos de vehículos juntocon cualquier tipo de estación de transferencia. En general, los vehículos usados paraacarreo en autopistas de be satisfacer los siguientes requisitos: 1) los desechos deben sertransporta dos a un mínimo costo, 2) los desechos deben estar cubiertos durante laoperación de acarreo, 3) los vehículos deben ser diseñados para tráfico en auto pistas, 4) lacapacidad del vehículo debe ser tal que no se excedan los límites permitidos de peso, y 5)los métodos usados para el descargue deben ser simples y confiables.

Trailers y Semitrailers. En años recientes, debido a su simplicidad y confiabilidad, lostrailers y semitrailers han encontrado amplia aceptación (Ver Figura 7.11). Los semitrallersse pueden usar como el primero o segundo trailer en combinaciones tractor- trailer- trailercuando están equipados para ser usados con un carrito apoyado en el frente, dando asíflexibilidad a la operación.

Fig. 7.11. Vehículos típicos de transporte usados junto con instalaciones detransferencia a) trailer de 96 yd3 abierto arriba con piso móvil con mecanismo dedescargue (Ver Fig. 7.12a) b) Trailer cerrado de 75 yd3 usado con compactador

estacionario (Ver Fig. 8.3.) El trailer es descargado con un eyector de placa interno, c)trailers de 70 a 75 yd3 abiertos arriba y descargados con rampas inclinadas

hidráulicas. (Ver Fig. 7.13).

TABLA 7.1. DATOS SOBRE VEHICULOS DE ACARREO USADOS AMPLIAMENTE Y ESTACIONES DE TRANSFERENCIA DECAPACIDAD MEDIA

Estación Capacidad portrailer

Dimensiones trailer único

Localización CapacidadTon/día

Número de trailers

yd3 tons Anchopie

Largopie

Alturaaprox.vacíopie

Longitudde las

unidadestractor ytrailer

Método usado paracubrir los desechos

Método usado paradescargar trailers

Estación No. 3,Orange County,

California

960 23 tractor-trailer-trailer

70 12.5 8 27 13.5 65 Lona impermeable Cable

San Francisco,California

2,000 19 tractor-trailer 70 12 8 33 13.5 61 Malla de alambre Rampa de volteo

19 unidades trailer 75 14 8 28 13.5 Cubierta articulada en sitio de disposiciónSeattle, Washington 2,000 10 unidades solas 96 19 8 40 13.5 60 Malla de nilon cadena- dirigida

Cubierta articulada Piso móvil27 unidades solas 96 19 8 40 13.5 60 Lona de neopreno cable de alambre

Cubierta articulada de elevación

NOTA: yd3/ día x 0.7646 = m3/ díayd3 x 0.7646 = m3

pie x 0.3048 = m

El volumen máximo que puede ser acarreado en vehículos por autopistas depende de lasnormas vigentes en el estado en el cual son operados. Estas normas generalmente limitanlas dimensiones exteriores de los vehículos o combinaciones de vehículos, lo mismo que elpeso por eje y el peso total. Para maximizar la carga, los trailers de transporte son a menudodiseñados de manera que sean más altos que el límite legal cuando están vacíos y más bajoscuando están llenos. En la Tabla 7.1 se resumen datos típicos sobre el transporte en trailers.Los métodos usados para descargar trailers de transporte se pueden clasificar como: 1)auto- vaciado y 2) necesitan la ayuda de equipo auxiliar. Los trailers de transporte deautovaciado son mecanismos tales como lechos de volteo hidráulico, diafragmas movidospor energía y pisos movibles que son parte del vehículo. los pisos móviles son unaadaptación de equipo usado en la industria de la construcción para descargar trailers queacarrean grava y asfalto. La operación de dos tipos diferentes de sistemas de pisos móvilesse muestra esquemáticamente en la Figura 7.12. El piso móvil generalmente tiene dos omás secciones que se extienden a lo ancho del trailer. Así, si una sección se vuelveinoperable, el piso móvil no previene el descargue debido a que el sistema funcionará conla sección (es) remanentes operables. Este rasgo es importante en términos de laconfiabilidad del sistema. Otra ventaja del trailer de piso móvil es el tiempo de giro rápido(normalmente 6 a 10 minutos) alcanzado en el sitio de disposición sin la necesidad deequipo auxiliar. En algunos diseños la parte de atrás del trailer se hace más grande parafacilitar la operación de descargue. Trailers como los que se muestran en la Figura 7.12están equipados con sumideros para recoger cualquier líquido que se acumule de losdesechos sólidos. Los sumideros están equipados con drenajes de manera que se puedanvaciar en el sitio de disposición.

Los sistemas de descargue que requieren equipo auxiliar generalmente son del tipo deempuje, en los cuales los desechos son empujados fuera del camión ya sea por una placamóvil o por cables deslizantes colocados frente a la carga. la desventaja de necesitar equipoauxiliar y una fuerza para descargar en el lugar de disposición es relativamente menor envista de la simplicidad y confiabilidad del método. Sin embargo, una desventaja adicionales el tiempo inevitable de espera durante el cual el vehículo de acarreo permanece en ellugar de disposición hasta que se pueda colocar el equipo auxiliar en la posición requerida.

Otro sistema auxiliar de descargue que ha demostrado ser muy efectivo y eficientecomprende el uso de rampas inclinables, operadas hidráulicamente, ubicadas en el sitio dedisposición. Operacionalmente, el semitrailer de una combinación tractor- trailer- trailer damarcha atrás sobre la rampa inclinada y se desengancha el tractor- trailer- trailer, VerFigura 7.13. Una vez desenganchado, la combinación tractor- trailer da marcha atrás a unasegunda rampa. Se abren las partes de atrás de los trailers y entonces se inclinan hasta quelos desechos caigan afuera por gravedad, en el área de disposición. Después de haber sidovaciados, el tractor- trailer y el semitrailer vuelven a sus posiciones originales. El tractor-trailer es conducido fuera de la rampa y se da marcha atrás a la rampa usada por elsemitrailer. El semitrailer es enganchado nuevamente y el vehículo de transferencia vuelvea la estación de transferencia. El tiempo necesario para toda la operación de descarguetípicamente es de alrededor de 6 minutos por viaje.

Fig. 7.12. Sistemas de descargue de piso móvil para trailers de transporte (a) pisomóvil de cinta continua, (b) piso móvil de enrollar.

Fig. 7.13. Operaciones de descargue usando rampas inclinables hidráulicamente. a)Trailer trasero siendo llevado atrás sobre la rampa para descargue. b) A medida que

se incline sobre la rampa, los desechos sólidos caen por gravedad. c) Rampa inclinableen posición de inclinación completa.

Compactadores. En un número de estaciones de transferencia también se usan recipientesde gran capacidad junto con compactadores, Ver Figura 7.5. En algunos casos, elmecanismo de compactación es parte integral del recipiente. En la Tabla 7.2 se reportandatos representativos para tales unidades. Cuando los recipientes están equipados conmecanismo de compactación propio, la placa móvil usada para comprimir los desechostambién se usa para descargar los desechos compactados. El contenido de los recipientesusados con compactadores estacionarios generalmente es descargado inclinando elrecipiente y permitiendo que el contenido caiga por gravedad. El descargue puede ser unproblema si los desechos se comprimen demasiado. También se dispone de varios aparatosde eyección para vaciar el contenido de los recipientes. El aparato más común es la placamóvil que es halada por cables.

Otros vehículos. Para el transporte de desechos sólidos en uno u otro tiempo se ha usadocualquier tipo imaginable de vehículo. Debido a que una discusión completa de tiposalternos de vehículos está fuera del alcance de este texto, se recomiendan las referencias 1,2, 5 y 11.

Transporte Ferroviario

Aunque en el pasado se utilizaron los ferrocarriles para el transporte de desechos sólidos(4), ahora sólo se usan en pocas oportunidades. Sin embargo, nuevamente se estádesarrollando un interés renovado en el uso de ferrocarriles para acarrear desechos sólidos,especialmente a áreas remotas donde es difícil el transporte por carretera y existen líneasferroviarias y donde hay tierra disponible adyacente, a la propiedad de los ferrocarriles,para ser llenada. Se recomiendan las referencias 1, 2 y 8 si se está considerando el uso deltransporte ferroviario.

Transporte por Agua

Se han utilizado barcazas, chalanas y botes especiales para transportar desechos sólidos alos lugares de procesado y a sitios de disposición en la costa y en el mar, pero ladisposición en el mar no se hace ahora en los Estados Unidos (2). No obstante, se hanusado algunas embarcaciones autopropulsadas (tales como las chalanas para desechos de laArmada de los Estados Unidos y otras embarcaciones especiales), la práctica más común esutilizar embarcaciones arrastradas por remolcadores y otros barcos especiales.

Uno de los mayores problemas encontrados cuando se utilizan embarcaciones para eltransporte de desechos sólidos en el océano es el de que frecuentemente es imposible moverlas barcazas y botes durante las tormentas o época de mar agitado. En tales casos, se debenalmacenar los desechos y puede ser necesario construir instalaciones costosas dealmacenamiento.

Sistemas de Transporte Neumáticos, Hidráulicos y Otros

Para transportar desechos sólidos se han utilizado ductos a baja presión y al vacío. Laaplicación más común es el transporte de desechos desde apartamentos de alta densidad

TABLA 7.2. DATOS TIPICOS SOBRE RECIPIENTES UTILIZADOS CON COMPACTADORES ESTACIONARIOS YUNIDADES DE RECIPIENTE- COMPACTADOR PARA ESTACIONES DE TRANSFERENCIAS MEDIANAS YPEQUEÑAS.

Dimensiones

TipoCapacidad

yd3 AnchoPies

Largopies

Altopies

PesoAproxi.Libras

Observaciones

Recipiente

Pequeño 20 8 14 6 8,000

Mediano 30 8 18 6 9,000

Grande 45 8 22 9 10,000

Las aberturas de las puertas de losrecipientes están unidas alcompactador estacionario,generalmente son reforzadas

Recipiente- Compactador

Pequeño 3.7 6.5 6.5 4.5 1,500

Mediano 15 7.5 15 6 6,000

Grande 30 8 22 8 9,000

Disponibles consumiderosimpermeables y puertas a pruebade escapes. Otras característicassegún pedidos.

NOTA: yd3 x 0.7646 = m3

pie x 0.3048 = mlb x 0.4536 = kg

poblacional o actividades comerciales a un lugar central para procesado o cargue envehículos de transporte. El sistema neumático más grande en los Estados Unidos se utilizaahora en el parque de diversiones de Walt Disney World en Orlando, Florida. En la Figura7.14 se muestra la disposición del Sistema.

Desde el punto de vista de diseño operación, los sistemas neumáticos son máscomplejos que los sistemas hidráulicos debido a las complejas válvulas de control y losmecanismos anciliarios requeridos. La necesidad de utilizar ventiladores o turbinas de altavelocidad complican más la instalación desde el punto de vista del mantenimiento. Debidoa que los costos de tales instalaciones son elevados, ellas son más eficientes con relación alcosto cuando se usan en instalaciones nuevas.

El concepto de utilizar agua para el transporte de desechos no es nuevo. El transportehidráulico ahora se usa, comúnmente, para el transporte de una parte de los desechos dealimentos (donde se utilizan molinos domésticos). Uno de los mayores problemas con estemétodo es el de que el agua o agua servida utilizada para transportar los desechos debe ser,finalmente, tratada. Como un resultado de la solubilización, la concentración orgánica deesta agua residuales considerablemente mayor que la de otra agua residual. Los sistemashidráulicos pueden ser prácticos en áreas donde las instalaciones apropiadas de procesado opostprocesado se incorporan en el sistema de tratamiento. General mente, tales aplicacionesestán limitadas a áreas con altas densidades de población.

Fig. 7.14. Sistema neumático de recolección de desechos sólidos para Walt DisneyWorld (AVAC Systems Inc.).

Otros sistemas que han sido sugeridos para el transporte de residuos sólidos incluyen variostipos de transportadores, colchón de aire y trole con ruedas de caucho y conductossubterráneos con góndolas transportadas magnéticamente, pero estos sistemas nunca se hanpuesto en operación.

7.4. LOCALIZACION DE ESTACIONES DE TRANSFERENCIA

Donde quiera que sea posible, las estaciones de transferencia se deben localizar: 1) tancerca como sea posible del centro ponderado de las áreas individuales de producción dedesechos sólidos a ser servidas, 2) con acceso fácil a las principales vías arterias lo mismoque cerca a medios y vías secundarias de transporte, 3) donde haya un mínimo de objeciónpública y ambiental a las operaciones de transferencia, y 4) donde la construcción yoperación sean las más económicas (2). Adicionalmente, si el sitio de transferencia se va autilizar para operaciones de procesado que involucren recuperación de materiales y/oproducción de energía, también se deben evaluar las exigencias para estas operaciones. Enalgunos casos, estas últimas exigencias pueden estar controlando el proyecto.

Debido a que todas las consideraciones anteriores rara vez pueden, si es así ser satisfechasen forma simultánea, generalmente es necesario realizar un análisis de concesiones entreestos factores. En esta sección se describe en detalle un método aproximado para hacerconcesiones económicas entre diferentes localizaciones basadas en los costos de acarreo.Este método es aplicable no solamente cuando se debe hacer una selección entre variasubicaciones potenciales de una estación de transferencia, sino también en situaciones máscomplejas cuando se van a utilizar dos o más estaciones de transferencia y sitios dedisposición. En el último caso, la pregunta básica a ser contestada es: ¿cuál es ladistribución óptima de los desechos desde cada estación de transferencia a cada sitio dedisposición? En la discusión que sigue, se describe este problema de distribución, y en elejemplo se ilustra el método de solución.

Problema de Distribución del Desecho

El problema de distribución del desecho se puede analizar como sigue: suponga que se debehacer una determinación de la cantidad de desechos sólidos que se deben acarrear a cadauno de tres lugares de disposición desde tres estaciones de transferencia, de manera que elcosto total de acarreo sea el mínimo posible. En la Figura 7.15 se presenta un diagrama deesta situación. También suponga. 1) que la cantidad total de desechos acarreados a todos loslugares de disposición debe ser igual a la cantidad entregada en la estación de transferencia(necesidad de balance de masas), 2) que sólo se pueden aceptar cantidades especificas dedesechos en cada lugar de disposición (esta limitación podría surgir como resultado deacceso limitado por carretera a un sitio dado de disposición), y 3) que la cantidad dedesechos acarreados desde cada estación de transferencia es igual o mayor que cero. Enforma simbólica, el problema de distribución se establece como sigue:

1. Hallamos que las estaciones de transferencia se designen por i2. Los lugares de disposición se distinguen por j.3. Entonces Xij = cantidad de desechos acarreados de la estación de transferencia i al

lugar de disposición j.

4. Hagamos Cij = el costo de acarrear desechos de la estación de transferencia i al sitiode disposición j.

5. Hagamos Ri = la cantidad total de desechos despachados a la estación detransferencia i.

6. Hagamos Dj = la cantidad total de desechos que pueden ser aceptados en el sitio dedisposición j.

7. Si se van a minimizar los costos totales de acarreo, entonces una función objetivo,que se define como la suma de los siguientes términos, debe ser minimizada sujetaa las siguientes limitaciones:

X11 C11 + X12 C12 + X13 C13 + X21 C21 + X22 C22 + X23 C23 + X31 C31 + X32 C32

+ X33C33 = función objetivo

Fig. 7.15. Bosquejo para definir la distribución de desechos sólidos desde tresestaciones de transferencia a tres sitios de disposición.

8. El problema es minimizar la función expresada en forma de suma matemática.Función objetivo =

(7.1)

∑∑== 1

3

1

3

iijij

jcx

Sujeta a las siguientes limitaciones:(7.2)

∑=

=1

3

JiIJ RX i = 1 a 3

(7.3)

jiji

DX ≤∑=1

3 j = 1 a 3

(7.4)0≥ijX

Solución al problema de distribución de desechos

El problema formulado como se hizo en la etapa 8, se conoce comúnmente como"problema de transporte" en investigación de operaciones,(Ver Referencia 3 y 12 en elCapítulo 6). Actualmente, se dispone de un número de métodos de solución; el más comúnes el método simplex (4, 9, 10). Sin embargo, la mayo ría de los métodos exigen la ayudade computadoras modernas. Como una alternativa, VAM (método de aproximaciones deVogel) es una técnica manual que se puede utilizar para encontrar una solución de unamatriz de distribución asociada con la transferencia de material de un lugar a otro. (ejemploel problema de transporte) (9).

Debido a que la solución obtenida estará cerca a la solución óptima (dentro del 10 porciento) es suficientemente precisa para la mayoría de las aplicaciones prácticas en el campode manejo de desechos sólidos. Además VAM es rápido; en comparación al tiemponecesario para elaborar un programa de computación que es significativamente mayor. Lasolución óptima se puede obtener mediante un segundo método, como se discute en laReferencia 10 que se presenta e ilustra en el ejemplo 7.2.

Ejemplo 7.2. Distribución aproximada de desechos sólidos entre estaciones múltiples detransferencia y lugares de disposición usando VAM

Determine el número de unidades de desechos sólidos a ser acarreados a cada uno de cuatrolugares de disposición (Dj) desde cuatro estaciones diferentes de transferencia (Tj) paraminimizar el costo total de acarreo. Use los siguientes datos.

1. Cantidad de desechos s6]idos a ser dispuestos desde cada estación detransferencia.

EstaciónTransferencia

Desechosunidades/día

1 22 43 34 2

TOTAL 11

2. Capacidad del lugar de disposición:

Lugar deDisposición

Capacidadunidades/día

1 52 53 64 6

TOTAL 22

3. Distancia de acarreo del viaje completo en millas desde cada estación detransferencia a cada sitio de disposición.

Distancia de acarreo al sitio de disposición, miEstación detransferencia Sitio 1 Sitio 2 Sitio 3 Sitio 4

1 40 16 12 182 30 30 10 283 40 24 40 244 20 40 30 36

4. El tiempo de acarreo se puede calcular utilizando la siguiente expresión:

Tiempo de acarreo, h/viaje = 0.08 h/viaje + 0.025 h/midonde x = distancia de viaje completo, mi/viaje

5. Suponga el costo de acarreo $ 20/h

Solución

1. Debido a que la solución depende del costo de acarrear los desechos desdecada estación de transferencia hasta cada lugar de disposición, desarrolle unamatriz de costos de acarreo. La matriz de costos que sigue relaciona loscostos de transportar una unidad de desechos sólidos desde cada estación detransferencia (T a cada sitio de disposición (Dj), usando los datos dados.

Costo de acarreo al sitio de disposición, $/unidad de desechosEstación detransferencia D1 D2 D3 D4

T1 21.60 9.60 7.60 10.60T2 16.60 16.60 6.60 15.60T3 21.60 13.60 21.60 13.60T4 11.60 21.60 16.60 19.60

2. Desarrolle una matriz de distribución como la que se presenta en la Tabla7.3. Las entradas en las distintas hileras y columnas en la matriz son comosigue:

a) Costo de acarreo. El costo de acarrear una unidad de desechos sólidosde una estación de transferencia a un sitio dado de disposición encimay a la izquierda de cada línea diagonal en la matriz de costos.

b) Unidades acarreadas. El número de unidades a ser acarreadas de unaestación de transferencia a un sitio dado de disposición se muestradebajo y a la derecha de cada línea diagonal.

TABLA 7.3. MATRIZ DE LA ASIGNACION DE COSTOS DEACARREO PARA EL EJEMPLO 7.2.

c) Castigo por costo. La diferencia entre el costo mínimo de dos unidades deuna columna o hilera es el castigo por costo. Este costo se muestra en lacolumna e hilera "castigo".

d) Borde. Las exigencias de borde son el número máximo de unidades dedesechos sólidos que tienen que ser dispuestos desde cada estación detransferencia que cada sitio de disposición puede aceptar. Estos son loslímites del problema que se deben conocer antes de que se pueda obtener unasolución.

e) Estación de Transferencia Imaginaria, Td. La suma de las exigencias deborde de las estaciones de transferencia debe ser igual a la suma de lasexigencias de borde de los sitios de disposición para hacer matemáticamentecorrecto el problema. Para hacer esto, se agrega una estación de transferenciaimaginaria de manera que las exigencias de borde igualen las sumas de lasexigencias para los sitios de disposición y las estaciones de transferencia.

f) Costo de acarreo desde la estación de transferencia. A las variablesimaginarias se les asigna siempre costos idénticos de acarreo en la matriz.Esto hace a cada cuadrado imaginario de la matriz equivalente cuando seestá distribuyendo el número de unidades a ser asignadas. El costoimaginario de acarreo se fija más alto que los otros costos de acarreo. Estoasegura que la distribución de los cuadros imaginarios se hagan sólo despuésde haber hecho la distribución de los cuadros más económicos en el resto dela matriz.

3. El procedimiento de la solución es el siguiente:

a) Sustraiga el costo más bajo del que le sigue en costo en cada hilera ycolumna y anótelo en el cuadro de castigo.

b) Encuentre la hilera o columna con el castigo más grande

c) Coloque un número de unidades en la celda con el costo mínimo para lahilera o columna seleccionada de acuerdo con las exigencias de borde en esacelda

d) Elimine la hilera o columna cuyas exigencias de borde se han agotado

TABLA 7.4. PROCEDIMIENTO DE SOLUCION PARA EL EJEMPLO 7.2., 1°APROXIMACIONES

e) Repita los pasos 1 a 5f) La solución se encuentra cuando todas las exigencias de borde son

satisfechas.

4. La solución al problema es la siguiente:

a) La primera aproximación, Ver Tabla 7.4.

i) Calcule el costo de castigo para cada hilera y columnaii) Como se muestra, T2 tiene el castigo más grandeiii) Debido a que la combinación T2 a D3 tiene el costo más bajo de

acarreo, se asignará un máximo de cuatro unidades consistentes con lasexigencias de borde sobre T2. Como resultado, se debe sustraer cuatrounidades de las exigencias de borde de T2 y D3.

iv) Se elimina la hilera T2 debido a que las exigencias de borde ahora soncero

b) Segunda aproximación, Ver Tabla 7.5.

i) Reevalúe todos los costos de castigoii) Se encuentra que la columna D1 tiene el costo más alto de castigo, 10iii) Debido a que T4 a D1 tiene el costo mínimo de acarreo, se asigna un

máximo de dos unidades a ese cuadro, satisfaciendo así las exigenciasde borde de T4. Se sustraen dos unidades de las exigencias de borde deT4 y D1.

iv) Ahora se elimina la hilera T4

c) Aproximación 3, Ver Tabla 7.6.

i) Reevalúe todos los costos de castigoii) El mayor castigo, 14, se encuentra en la columna D3.

iii) Debido a que T1 a D3 tienen el costo mínimo de acarreo, se asignandos unidades a ese cuadro. Entonces se sustraen dos unidades de lasexigencias de borde. Note que se han satisfecho las exigencias deborde T1 y D3.

iv) Ahora se elimina la hilera T4

d) Cuarta aproximación, Ver Tabla 7.7.

i) Reevalúe todos los castigos de costosii) Debido a que ambos D2 y D4 tienen costos de castigo de $86,40 se

debe tener una decisión arbitraria, como cuál se debe utilizar. Paraeste caso escogemos D4.

iii) Debido a que T3 a D4 tienen el mínimo costo de acarreo, se asignan 3unidades a este cuadro (note las exigencias de borde).

iv) Ahora ha sido eliminada la hilera T3. Debido a que han sidoeliminadas las estaciones reales de transferencia, se ha llega do a lasolución exigida. La solución final del problema entonces sólo tieneinterés académico.

TABLA 7.5. PROCEDIMIENTO DE SOLUCION PARA EL EJEMPLO 7.2., 2°APROXIMACION.

TABLA 7.6. PROCEDIMIENTO DE SOLUCION PARA EL EJEMPLO 7.2., 3°APROXIMACION

TABLA 7.7. PROCEDIMIENTO DE SOLUCION PARA EL EJEMPLO 7.2., 4°APROXIMACION.

e) Quinta aproximación, Ver Tabla 7.8.

Solución obligatoria. Sólo hay una hilera remanente, Td. Además, lasexigencias de tiempo determinan la distribución en esa hilera.

f) Sexta aproximación.

Debido a que se han satisfecho todas las exigencias de borde, se ha llegado ala solución final.

5.- El resumen del problema es como sigue:

a) La matriz solución que muestra todas las distribuciones de desechos(unidades por día) desde las estaciones de transferencia hasta el sitio dedisposición.

Sitio de disposiciónEstación detransferencia D1 D2 D3 D4

T1 0 0 2 0T2 0 0 4 0T3 0 0 0 3T4 2 0 0 0

b) Resumen de costos

Operación de acarreo Costo por acarreoDe a unidades Por unidad TotalT1 D3 2 7.60 15.20T2 D3 4 6.60 26.40T3 D4 3 13.60 40.80T4 D1 2 11.60 23.60

TOTAL 105.60

Comentario. La variable imaginaria usada en la solución se agregó por razones matemáticasy no es parte de la solución. Las variables imaginarias pueden tomar gran importancia enproblemas más complicados.

Sucede que esta es una solución óptima. Resulta una solución menos óptima cuando unempate en los costos de castigo se desata en la dirección equivocada. En tal caso, se debedepender de la experiencia para ayudar a resolver el problema. Sin embargo, si la matriz noes grande, se pueden calcular y comprobar ambas soluciones.

TABLA 7.8. PROCEDIMIENTO DE SOLUCION PARA EL EJEMPLO 7.2., 5°APROXIMACION.

7.5. TOPICOS PAPA DISCUSION Y PROBLEMAS

7.1. ¿Por qué se incluyó el costo del tiempo extra de descargue para las unidades detransporte tractor- trailer- trailer en el análisis preparado en el Ejemplo 7.1?

7.2. Dados los siguientes datos, determine los tiempos equivalentes para los dos sistemasde recipientes estacionarios versus el uso de un sistema de transferencia ytransporte. Base sus cálculos en dólares por tonelada por minuto.

Costos de transporteSistemas de recipiente estacionario1- ton de capacidad a $6,00/h8-ton de capacidad a $12,00/hTrailer de transporte20- ton de capacidad a $20,00/hCostos de la estación de transferenciaEstación de transferencia = $1,25/tonTiempo extra de descargue en el sitio de disposición = 0,25/ton.

7.3. Determine el tiempo equivalente de un viaje completo para un sistema derecolección de desechos en el cual para la recolección se usan compactadores deautocargue de 30 yd3 que son conducidos al sitio de disposición comparado con eluso de un sistema de transferencia y transporte. Suponga que los datos siguientesson aplicables.

1. Densidad de los desechos en el compactador de auto- cargue = 600 lb/yd3.2. Densidad de los desechos en los trailers de transporte = 325 lb/yd3

3. Volumen de la unidad de transporte tractor- trailer- trailer = 120 yd3.4. Costo de operación del compactador de autocargue = $ 20/h.5. Costo de operación de la unidad de transporte tractor- trailer- trailer = $30/h.6. Costos de operación de la estación de transferencia incluyendo amortización

= $ 2,10/ton.7. Costo extra de tiempo de descargue para las unidades de transporte en

comparación con los compactadores = 0,40/ton.

7.4. Resuelva el problema 7.4 ó 7.5, dependiendo de si su comunidad tiene una estaciónde transferencia, estime el tiempo equivalente al cual sería factible una estación detransferencia. ¿Cómo se compara este tiempo con el tiempo real empleado ahora porlos vehículos de recolección en la operación de acarreo?. Formule con claridadtodas sus suposiciones.

7.5. Si su comunidad tiene una estación de transferencia, determine cuál sería el tiempoequivalente para una operación de acarreo directo. ¿Cómo se compara este tiempo,con el tiempo real empleado por las unidades de transporte en la operación detransporte?. Formule con claridad todas sus suposiciones.

7.6. Se va a construir una estación de transferencia de 1000 ton/día. Se estánconsiderando dos alternativas: a) una estación de transferencia de descargue directoempleando compactadores estacionarios como la que se muestra en la Figura 7.4, yb) una estación tipo almacenamiento y descargue como la que se muestra en laFigura 7.8. Identifique y discuta los factores importantes que se deben considerar enla selección de una alternativa.

Fig. 7.16. Mapa de localización de sitios de disposición y estaciones de transferenciapara el prob. 7.8.

7.7. Dada la siguiente información, determine, por el método de evaluación de la mano-larga, cada posibilidad de la distribución más económica de los desechos desde dosestaciones de transferencia a dos sitios de disposición en base al costo de transporteúnicamente.

Estación detransferencia

DesechoUnidades/día

Sitio de Disposición CapacidadesUnidades/día

1 4 1 42 2 2 4

La distancia de acarreo del viaje completo desde la estación de transferencia 1 a lossitios de disposición 1 y 2 es 10 y 20 mi, respectivamente. Las distancias desde la

estación de transferencia 2 a los sitios de disposición 1 y 2 es 30 y 40 mi,respectivamente. Suponga que el tiempo de transporte en horas por viaje está dadopor la expresión 0.08 h/viaje + 0,025 h/mi x,donde x es la distancia del viajecompleto en millas por viaje, y que el costo de transporte es de $ 35/h.

7.8. La ciudad que se muestra en la Figura 7.16 tiene cuatro sitios de disposición D1, D2,D3 y D4 y necesita cuatro estaciones de transferencia para manejar los desechossólidos. Ya se ha seleccionado la ubicación de las estaciones de transferencia T1, T2

y T3, la cuarta ha sido restringida a dos posibilidades T4 y T5 como se muestra. Sehan reunido los siguientes datos para los sitios de disposición y estaciones detransferencia para la ciudad.

Sitio deDisposición

CapacidadUnidades/día

Estación deTransferencia

DesechoUnidades/día

D1 4 T1 3D2 10 T2 3D3 3 T3 5D4 8 T4 o T5 2

En base al costo de transporte únicamente, determine la ubicación más económicapara la estación de transferencia 4 (T4 ó T5). Suponga que el tiempo de transporte enhoras por viaje está dado por la expresión 0.08 h/viaje + 0.025 h/mi (x), donde x esla distancia del viaje completo de acarreo en millas por viaje y que el costo detransporte es $35/h.

7.6. REFERENCIAS

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2. American Public Works Association, Institute for Solid Wastes: "Solid WasteCollection Practice," 4th ed., American Public Works Association, Chicago, 1975.

3. COR-MET: Metropolitan Service District Solid Waste Management Action Plan,vol. 1, Portland, Oreg., 1974.

4. Hadley, G.- "Linear Programming," Addison-Wesley, Reading, Mass., 1962.

5. Hegdabl, T. A.: Solid Waste Transfer Stations: A State-of-the-Art Report onSystems Incorporating Highway Transportation, U.S. Environmental ProtectionAgency, NTIS Publication PB-213-511, Springfield, Va., 1972.

6. Little, H.R.: Design Criteria for Solid Waste Management in Recreational Areas,U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-9lts,- Washington, D.C.,1972.

7. Metcalf & Eddy, Inc: Greater Bridgeport Regional Solid Wastes ManagementStudy, Boston, 1972.

8. Parsons, H. de B.: "The Disposal of Municipal Refuse," 1st ed., Wiley, New York.1906.

9. Reinfeld, N.V. and W.R. Vogel: “Mathematical Programming” Prentice- Hall,Englewood Cliffs, N.J. 1958.

10. Riggs, J.L.: "Economic Decision Models" McGraw-Hill, New York, 1968.

11. Tchobanoglous, G. and G. Clein: An Engineering Evaluation of Refuse CollectionSystems Applicable to the Shore Establishment of the U.S. Navy, SanitaryEngineering Research Laboratory, University of California, Berkeley, 1962.

12. The Orange Country Refuse Disposal Program, The Orange County RoadDepartment. Santa Ana, Calif., 1965.