Desechos Sólidos. Principios de Ingeniería y Administración.

5/20/2018 Desechos Slidos. Principios de Ingeniera y Administracin.

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DESECHOS SLIDOSPRINCIPIOS DE INGENIERA Y ADMINISTRACIN

PorGeorge TchobanoglousHilary TheissenRolf Eliassen

Serie: Ambiente y losRecursos Naturales RenovablesAR-16

TRADUCCION: Armando CubillosMrida - Venezuela 1982


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INDICEPRIMERA PARTE

Pg.

PERSPECTIVAS ................................................................................... 11. DESECHOS SOLIDOS: UNA CONSECUENCIA DE LA VIDA ............ 3

1.1. Los Impactos de la Produccin de Desechos Slidos ............ 51.2. Produccin 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. Tpicos para Discusin ........................................................... 171.7. Referencias ................................................................................... 18

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

2.1. Desarrollo Histrico ....................................................................... 192.2. Elementos Funcionales ........................................................... 262.3. Sistemas de Manejo de Desechos Slidos .................................... 352.4. Planificacin del Manejo de los Desechos Slidos ........................ 422.5. Temas de Discusin ....................................................................... 462.6. Referencias ................................................................................... 48

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

3.1. Legislacin .................................................................................... 493.2. Agencias Gubernamentales ............................................................ 543.3. Temas de Discusin ....................................................................... 593.4. Referencias ................................................................................... 61

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

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

4.1. Fuentes y Tipos de Desechos Slidos .................................... 634.2. Composicin de los Desechos Slidos Municipales ........................ 674.3. Tasas de Produccin ....................................................................... 824.4. Discusin de Tpicos y Problemas ................................................ 964.5. Referencias ................................................................................... 101

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

5.1. Salud Pblica y Esttica ........................................................... 104


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

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

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

de Obra ................................................................................... 1476.3. Anlisis de Sistemas de Recoleccin .................................... 1596.4. Rutas de Recoleccin ........................................................... 1896.5. Tcnicas Avanzadas de Anlisis ................................................ 1066.6. Tpicos de Discusin 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 Mtodos de Transporte ................................................ 2417.4. Localizacin de Estaciones de Transferencia ........................ 2527.5. Tpicos para Discusin y Problemas .................................... 2617.6. Referencias ................................................................................... 273

SEGUNDA PARTE

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

8.1. Propsitos del Procesado ........................................................... 2768.2. Reduccin Mecnica del Volumen ................................................ 2778.3. Reduccin Qumica del Volumen ................................................ 2878.4. Reduccin Mecnica del Tamao ................................................ 3018.5. Separacin de Componentes ........................................................... 3098.6. Secado y Extraccin de Agua ................................................ 3398.7. Tpicos de Discusin y Problemas ................................................ 3438.8. Referencias ................................................................................... 345

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

9.1. Sistemas de Procesado y Recuperacin de Materiales ............ 3489.2. Recuperacin de Productos de Conversin Qumica ............ 3609.3. Recuperacin de Productos de Conversin Biolgica ............ 3829.4. Recuperacin de Energa de Productos de Conversin ............ 4019.5. Diagramas de Flujo de Recuperacin de Materiales


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y Energa ................................................................................... 4099.6. Temas de Discusin y Problemas ................................................ 4219.7. Referencias ................................................................................... 428

10. DISPOSICION DE DESECHOS SOLIDOS Y MATERIA

RESIDUAL ............................................................................................... 43110.1. Seleccin del Sitio ....................................................................... 43310.2. Mtodos y Operacin del Relleno Sanitario .................................... 43910.3. Reacciones que Ocurren en Rellenos Sanitarios

Terminados ................................................................................... 44610.4. Movimiento y Control del Gas y Lixiviado .................................... 45510.5. Diseo de Rellenos Sanitarios ................................................ 47110.6. Disposicin de Desechos Slidos en el Ocano ........................ 50310.7. Temas de Discusin y Problemas ................................................ 50410.8. Referencias ................................................................................... 511

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

11.1. Identificacin de Desechos Peligrosos .................................... 51511.2. Clasificacin de Desechos Peligrosos .................................... 51811.3. Reglamentaciones ....................................................................... 52011.4. Produccin ................................................................................... 52511.5. Almacenamiento In Situ ........................................................... 52711.6. Recoleccin ................................................................................... 53011.7. Transferencia y Transporte ........................................................... 53211.8. Procesado ................................................................................... 53311.9. Disposicin ................................................................................... 53711.10. Planificacin ................................................................................... 53911.11. Temas para Discusin y Problemas ................................................ 54011.12. Referencias ................................................................................... 542


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8. EQUIPO Y TECNICAS DE PROCESADO

Las tcnicas de procesado se utilizan para mejorar la eficiencia de operaciones en sistemasde manejo de desechos slidos, recuperar recursos (materiales utilizables), y recuperarproductos de conversin y energa. El propsito de este captulo es describir las tcnicas

ms importantes utilizadas en el procesamiento de desechos slidos. Debido a que muchastcnicas, especialmente aquellas asociadas con la recuperacin de materiales y energa,estn en un estado de cambio continuo con respecto a los criterios de diseo, el objetivo aces slo el de presentarlos al lector. Se presenta informacin adecuada de Ingeniera cuandola hay disponible; tambin se mencionan, cuando se conocen, factores que deben serconsiderados en la seleccin de equipo, diferentes, al costo. Sin embargo, se hace nfasis enque si estas tcnicas van a ser consideradas en el desarrollo de sistemas de manejo dedesechos, los datos de diseo ingenieril y de la eficiencia se deben obtener de registros deinstalaciones en operacin, pruebas de campo, fabricantes de equipo y de la literatura.

A continuacin de una breve discusin de los principales propsitos del procesado, se

describen cinco tcnicas y el equipo involucrado en cada una de ellas. Estas tcnicas son: 1)reduccin mecnica del volumen (compactacin) 2) reduccin qumica del volumen(incineracin), 3) reduccin mecnica del tamao (fragmentacin), 4) separacin decomponentes (manual y mecnica) y 5) secado y deshidratacin (reduccin del contenidode humedad). De estos, los primeros dos han sido usados en el procesamiento de desechosslidos desde principios de siglo. Aunque se han usado extensamente en otros campos, lastres ltimas tcnicas no tienen una larga historia de aplicacin en el procesamiento dedesechos slidos. En el Capitulo 9 se presentan y discuten diagramas de flujo de muchas deestas tcnicas.

8.1 PROPOSITOS DEL PROCESADO

La seleccin de tcnicas especficas de procesado para un sistema de manejo de desechosslidos depende de los propsitos a ser alcanzados. Como se mencion anteriormente,los tres propsitos principales del procesado son mejorar la eficiencia de los sistemas demanejo de desechos slidos, recuperar materiales utilizables y la conversin de productos yenerga.

Mejora de la eficiencia de Sistemas de Manejo de Desechos Slidos.

Para mejorar la eficiencia de sistemas de manejo de desechos slidas se dispone de variastcnicas de procesado. Por ejemplo, para reducir las necesidades de almacenamiento enedificios de apartamentos de media y gran altura, se usan la incineracin y el embalado(Vea Captulo 5). Antes de reusar el papel de desecho, generalmente se embala para reducirlas necesidades de espacio para embarque y almacenamiento. En algunos casos, se embalanlos desechos para reducir los costos de acarreo al sitio de disposicin. En el sitio dedisposicin, se compartan los desechos slidos para usar eficientemente el terrenodisponible. Si los desechos slidos se van a transportar hidrulica o neumticamente, esnecesaria alguna forma de fragmentacin. la fragmentacin se usa tambin para mejorar laeficiencia de sitios de disposicin. la seleccin de tcnicas de procesado para estos


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propsitos depende de los componentes del sistema de manejo de desechos y, en la mayorade los casos, es especfica en cada situacin.

Recuperacin de Materiales para Reuso.

Los principales componentes de los desechos slidos residenciales se reportan en elCapitulo 4. Como un aspecto prctico, los componentes ms susceptibles de recuperacinson aquellos para los cuales existen mercados y estn presentes en los desechos encantidades que justifican su separacin.

Materiales que han sido recuperados de desechos slidos incluyen papel, cartn, plstico,vidrio, metales ferrosos, aluminio y otros metales residuales no ferrosos. Debido a quetodos estos materiales pueden ser de suficiente valor econmico para justificar suseparacin (dependiendo de las condiciones del mercado), se han desarrollado una variedadde tcnicas para la separacin de cada componente. Algunas de las tcnicas msestablecidas se discuten ms adelante en este capitulo.

Recuperacin de Productos de Conversin y Energa.

Los materiales orgnicos combustibles se pueden convertir en productos intermedios yfinalmente en energa en diferentes maneras, incluyendo 1) incineracin o combustindirecta en calderas para producir vapor, 2) pirlisis para producir un gas sinttico ocombustible liquido, y 3) biodigestin con o sin lodo de aguas residuales para producirmetano. Estos tpicos se consideran con ms detalle en el Capitulo 9. Lo que es importanteen este capitulo es destacar que, con pocas excepciones, la materia orgnica combustible sedebe separar de otros componentes de los desechos slidos como primer paso. Una vez sehan separado, ms procesado es generalmente necesario antes de que los materiales sepuedan usar en la produccin de energa, tpicamente, deben ser fragmentados y secadosantes de usarse. Estas y otras tcnicas son considera das en el resto de este capitulo. En elCapitulo 9 se discuten sistemas de recuperacin completa de energa.

8.2 REDUCCION MECANICA DEL VOLUMEN

La reduccin del volumen es un factor importante en el desarrollo y operacin de casi todoslos sistemas de manejo de desechos slidos. En la mayora de las ciudades, se utilizanvehculos equipados con mecanismos de compactacin para la recoleccin de desechosslidos. Para aumentar la vida til de los rellenos sanitarios, generalmente se compactan losdesechos antes de cubrirlos; el papel para recirculacin se embala para el embarque a loscentros de Procesado. Recientemente, se han desarrollado sistemas de compactacin de altapresin para reducir las necesidades de rellenos sanitarios y producir materiales adecuadospara usos alternos; stos y otros tpicos relacionados a la reduccin de volumen obtenidamediante tcnicas de compactacin son discutidas en esta seccin. La reduccin de peso delos desechos slidos se considera ms adelante en este capitulo (Vea sec. 8.6).


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Equipos de Compactacin.

Los tipos de equipo de compactacin utilizados en operaciones de desechos slidos sepueden clasificar como estacionarios y movibles. Donde los desechos son trados ycargados en el compactador manual o mecnicamente, el compactador es estacionario.

Usando esta definicin, el mecanismo de compactacin usado para comprimir los desechosen un vehculo de recoleccin es, en realidad, un compactador estacionario; en contraste, elequipo montado sobre ruedas usado para colocar y compactar desechos slidos en unrelleno sanitario se clasifica como mvil. En la Tabla 8.1 se reportan los tipos yaplicaciones de equipo de compactacin usado rutinariamente.

Tpicamente, los compactadores estacionarios se pueden describir de acuerdo con suaplicacin como 1) trabajos ligeros, como los usados en reas residenciales o de industriaslivianas, 2) comercial o industria liviana, 3) industrial pesada, y 4) estacin detransferencia. Los compactadores usados en estaciones de transferencia se pueden dividirde acuerdo a la presin de compactacin en: baja presin, menos de 100 lb/pg2(70,310

Kg/m

2

); presin alta, ms de 100 lb/pg

2

. En general, todos los compactadores en las de msaplicaciones tambin sern clasificados como unidades de baja presin.

Donde se usan grandes compactadores estacionarios, los desechos pueden ser comprimidos:1) directamente en el vehculo de transporte (Vea Capitulo 7). 2) en recipientes de aceroque pueden ser movidos manual o mecnicamente, 3) en cmaras de acero diseadasespecialmente donde el bloque comprimido es atado con cintas u otros medios antes de serremovido, o 4) en cmaras donde son comprimidos en un bloque y luego sacados yacarreados sin atarlos.

Compactacin de Baja Presin. Tpicamente, los compactadores de baja presin incluyenaquellos usados en apartamentos y establecimientos comerciales (Vea Figura 8.1), equipode embalaje usado para papel de desecho y cartn (Vea Figura 8.2), y compactadoresestacionarios usados en estaciones de transferencia (Vea Figura 8.3). los compactadoresestacionarios porttiles estn siendo usados cada vez ms por un nmero de industrias juntocon operaciones de recuperacin de materiales, especialmente para papel de desecho ycartn.

Compactacin de Alta Presin. Recientemente se han desarrollado un nmero de sistemasde compactacin de alta presin (hasta 5,000 lb/pg2). En la mayora de estos sistemas se usaequipo especializado de compactacin para producir desechos slidos comprimidos enbloques o balas de varios tamaos. En un sistema el tamao del bloque es de alrededor de1.2m x 1.2m x 0.40m, y la densidad es de alrededor de 950 Kg/m3a 1.100 Kg/m3. En otrosistema, los desechos pulverizados son expulsados, despus de la compactacin, en formade cilindros de 22 cms. de dimetro; las densidades finales alcanzadas con este procesovaran de 950 a 1.010 Kg/m . La reduccin de volumen obtenida con estos sistemas decompactacin de alta presin varia con las caractersticas de los desechos; tpicamente, lareduccin varia de alrededor de 3 a 1 hasta 8 a 1.


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TABLA 8.1EQUIPO DE COMPACTACIN USADO PARA REDUCCIN DE VOLUMEN

Localizacin uoperacin

Tipo decompactador

Observaciones

Puntos deproduccin de

desechosslidos

Estacionario/residencial

vertical

Pistn vertical de compactacin; puede ser operado mecnica ohidrulicamente; usualmente de alimentacin fuerte; desechos compactadores

en recipientes corrugados o papel o bolsas plsticas; usados en apartamentosde media y gran altura.Rotatorio El mecanismo de pistn usado para compactar desechos en bolsas de papel o

plstico sobre plataforma giratoria, la plataforma gira a medida que se llenanlos recipientes, usado en apartamentos de media y gran altura.

Bolsa olanzador

Compactador puede ser alimentado por el conducto; ya sea con pistonesverticales u horizontales; bolsas solas o solucin continua. Las bolsas solas sedeben remplazar y las bolsas continuas se desatan y vuelven a colocar, se usanen apartamentos de media y gran altura.

Bajo elmesn

Compactadores pequeos usados en residencias individuales y apartamentos;desechos compactados en bolsas especiales de papel; despus de que losdesechos son lanzados por la puerta de un panel en la bolsa y se cierra la puertadel panel se irrigan para control de olores; se presiona el botn para activar el

mecanismo de compactacin.Estacionario/comercial

Compactador con pistn vertical u horizontal; desechos comprimidos enrecipientes de acero; los desechos son atados y removidos a mano; se usan enapartamentos de baja, media y gran altura, instalaciones comerciales eindustriales.

Recoleccin Estacionario/empacador

Vehculos de recoleccin equipados con mecanismo de compactacin (verCaptulo 6)

Transferenciay/o estacin de

procesado

Estacionario/trailer detransferenciaestacionario

Trailer de transporte, generalmente cerrado, equipado con equipo decompactacin interno.

Baja presinAlta presin

Los desechos son compactados en grandes recipientesLos desechos son compactados en balas densas u otras formas

Sitio dedisposicin

Ruedamovible oequipo detraccin

Equipo especialmente diseado para obtener mxima compactacin de losdesechos.

Estacionario/traccinmontada

Los compactadores estacionarios movibles de alta presin se usan parareduccin de volumen en sitios de disposicin.


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TABLA 8.2FACTORES IMPORTANTES DE DISEO EN LA SELECCIN DE EQUIPO

CONVENCIONAL DE COMPACTACIN

ValorFactor

unidad rango

Observaciones

Tamao de la cmara decargueTiempo del ciclo

Yd3

s

< 1-11

20-60

Fija el tamao mximo de los desechos que se puedencolocar en la unidadEl tiempo necesario para la fase del pistn decompactacin, partiendo de posicin de retraccin total

para empacar desechos en la cmara de cargue entre elrecipiente receptor y volver a la posicin inicial.

Volumen de la mquinaDesplazamiento Yd3/h 30-1,500

El volumen de desechos que pueden ser desplazados porel pistn en el 1 h.

Presin de compactacinPenetracin del pistn

Lb/pg2

pg15-504-26

La presin sobre la cara del pistnLa distancia que penetra el pistn de compactacin dentrodel recipiente receptor durante el ciclo de compactacin.

A mayor distancia menor posibilidad de que los desechoscaigan de nuevo en la cmara de cargue y se puedealcanzar mayor grado de compactacin.

Relacin decompactacin

2:1-8:1 El volumen inicial dividido por el volumen final despusde la compactacin. La relacin vara apreciablementecon la composicin de los desechos.

Dimensiones fsicas de launidad

Variable Variable Afecta el diseo de reas de servicio en edificios nuevosy la provisin de servicio para instalaciones existentes.

* Adaptado en parte de la Referencia 2

NOTA: yd3x 0.7646 = m3

Yd3/h x 0.7646 = m3/hLb/pg2x 0.0703 = kg/cm2

Pg x 2.54 = cm

Seleccin del Equipo de Compactacin.

Los factores que se deben considerar en la seleccin del equipo de compactacin incluyen:

1. Caractersticas de los desechos a ser compactados, incluyendo tamao,contenido de humedad y densidad.

2. Mtodo de transferencia y alimentacin de los desechos al compactador.

3. Mtodos de manejo y usos de los materiales compactados4. Caractersticas de diseo del compactador (Vea Tabla 8.2).

5. Caractersticas operacionales incluyendo necesidades de energa,mantenimiento de rutina y especializado, simplicidad de la operacin,eficiencia comprobada y contabilidad, nivel de ruido, exigencias de controlde polucin de aire y agua.


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6. Consideraciones del sitio incluyendo espacio y altura, acceso, ruido ylimitaciones ambientales relacionadas.

En las referencias 1, 3 y 7 se pueden encontrar detalles factores adicionales que deben ser

considerados en varias aplicaciones especficas. Debido a que existe mucha confusin conrelacin al uso y aplicacin de datos de la relacin de compactacin, este tema se considerams adelante.

Cuando se comprimen los desechos se reduce su volumen. la siguiente expresin da lareduccin de volumen en porcentaje:

100Vi

Vf-Vi(%)volumendereduccin

= (8.1)

donde: Vi = volumen inicial de los desechos antes de la compactacin

Vf = volumen final de los desechos despus de la compactacin

Vf

VincompctacirelacinLa = (8.2)

donde: Vi, Vf = como se definieron en la Ecuacin 8.1.

La relacin entre la relacin de compactacin y el porcentaje de reduccin de volumen semuestra grficamente en la Figura 8.4. Debido a la naturaleza de la relacin, se puede verque para alcanzar ms del 80% de reduccin se necesita un aumento desproporcionado dela relacin de compactacin. Por ejemplo, para alcanzar un aumento del 80 al 90 por ciento

es necesario un aumento de la relacin de compactacin de 5 a 10. Esta relacin esimportante en el anlisis entre la relacin de compactacin y el costo total (8).

Otro factor importante que se debe considerar es la densidad final de los desechos despusde la compactacin. En la Figura 8.5 se presentan algunas curvas tpicas de desechosslidos municipales sin procesar. El valor asinttico usado en el desarrollo de estas curvases 1,800 lb/yd3, que es consistente con valores obtenidos usando compactadores de altapresin. Cuando se compactan desechos fragmentados bajo las mismas condiciones, ladensidad puede ser hasta el 36% mayor que la de los desechos sin procesar, hasta unapresin aplicada de 100 lb/pg2(15). La densidad mxima alcanzada mediante la aplicacinde presin muy alta no es afectada apreciablemente por la fragmentacin.


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(a)

(b)Figura 8.1 Compactadores de baja presin usados en apartamentos y

establecimientos comerciales: a) Compactador usado con un recipiente pequeo. Elcontenido de los recipientes llenos es vaciado con el compactador de autocarguefrontal (Vea Figura 6.10)- b) Compactador usado con recipientes grandes. El

recipiente lleno es acarreado al sitio de disposicin, vaciado y devuelto utilizando uncamin con mecanismo de cargue por volteo (Vea figura 6.7).


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Figura 8.2 Embalador utilizado para cartn fragmentado.

Figura 8.3 Compactador estacionario de pistn horizontal usado junto con trailerde transferencia cerrado (vea Figura 7.11b).


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Quiz el hecho ms importante a ser notado en la Figura 8.5 es que el aumento inicial dedensidad producido por la aplicacin de presin es dependiente, en grado sumo, de ladensidad inicial de los desechos a ser compactados. Este hecho es especialmente importanteen la consideracin de las ventajas proclamadas por los fabricantes de equipo de

compactacin. El contenido de humedad que vara con el lugar, es otra variable que tieneun efecto apreciable sobre el grado de compactacin alcanzando. En algunoscompactadores estacionarios, se hacen provisiones para agregar humedad, generalmenteagua, durante el proceso de compactacin.

Figura 8.4 Relacin de compactacin versus por ciento de reduccin de volumen.

Figura 8.5 Densidad de los desechos slidos versus presin aplicada (derivada enparte de las Ref. 8 y 15).


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8.3 REDUCCION QUIMICA DEL VOLUMEN

Adems de la reduccin mecnica del volumen, se han usado varios procesos qumicos parareducir el volumen de los desechos slidos. Como se anot en el Capitulo 2, la combustina campo abierto fue una prctica comn, hasta principios de la dcada de 1970, en muchos

sitios de disposicin, este mtodo todava se usa en algunas partes del pas. A principios deeste siglo, se utiliz la reduccin qumica para recuperar grasa de los desechos de alimentosy en el proceso se redujo el volumen. Desde comienzos de siglo, la incineracin ha sido elmtodo ms comnmente usado para reducir el volumen de los desechos qumicamente.Aunque otros procesos qumicos como la pirlisis, hidrlisis y conversin qumica tambinson efectivos en la reduccin del volumen de desechos slidos, no se consideran en estaseccin debido a que se usan principalmente para la recuperacin de productos deconversin. Los procesos de conversin qumica se consideran en detalle en el Captulo 9.

Debido a que la incineracin se usa para la reduccin de volumen y para la produccin deenerga, en este capitulo la discusin se limita a su aplicacin en la reduccin de volumen.

El proceso de incineracin en la produccin de energa se considera en detalle en elCapitulo 9. Los clculos necesarios para determinar la cantidad de vapor que se puedeproducir de la incineracin de desechos slidos tambin se contemplan en el Capitulo 9.Debido a que el diseo y la operacin de incineradores municipales modernos constituyenrealizaciones muy especializadas, la siguiente discusin solo intenta servir como unaintroduccin a este tema. Los temas a ser considerados incluyen: 1) discusin de laincineracin de desechos municipales, 2) descripcin de los procesos de incineracin paradesechos municipales, 3) discusin de las instalaciones y el equipo para control de lapolucin del aire, y 4) algunas consideraciones importantes del diseo y la eficiencia.

Incineracin de Desechos Municipales

Uno de los rasgos ms atractivos del proceso de incineracin es el de que se puede usarpara reducir el volumen original de los desechos slidos combustibles en un 80 a 90 porciento. En algunos incineradores nuevos diseados para operar a temperaturassuficientemente altas para producir un material fundido antes de enfriarse, puede serposible reducir el volumen hasta el 5 % o menos. Aunque la tecnologa de la incineracinha avanzado en las dos ltimas dcadas, la polucin del aire contina siendo un problemagrande de implementacin. Aunque se puedan satisfacer las exigencias ms estrictas decontrol de polucin del aire mediante el uso de la tecnologa existente y en desarrollo, elaspecto econmico contina siendo ms un problema que con otras alternativas.

Adems del uso de grandes incineraciones municipales, tambin se usan incineradoreslocales en residencias individuales, apartamentos, almacenes, industrias, hospitales y otrasinstituciones. El diseo de incineradores locales varia con el tipo de servicio y lasexigencias locales y de control de la polucin. Debido a que la mayora de las grandesciudades en los Estados Unidos han adoptado algn tipo de ordenanza de control depolucin, se anticipa que, en el futuro, el uso continuado de incineradores estar limitado aunida des especialmente diseadas que puedan satisfacer las exigencias de control


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de polucin de aire. Por esta razn no se incluye una discusin detallada de incineradoreslocales en esta seccin. En el Capitulo 5 se describen algunos de los diferentes tipos deincineradores locales y en las Referencias 1 y 4 se pueden encontrar detalles adicionales.

Descripcin del Proceso de Incineracin.

Las operaciones bsicas involucradas en la incineracin de desechos slidos se identificanen la Figura 8.6. La operacin empieza con la descarga de los desechos slidos de losvehculos de recoleccin (1) en el foso de almacenamiento (2). La longitud de la plataformade descargue y del foso de almacena miento es una funcin del nmero de camiones quedeben descargar simultneamente. La profundidad y el ancho del foso de almacenamientose determinan de la tasa a la que se reciben las cargas y la tasa a la que se queman. Lacapacidad de almacenamiento generalmente promedia el volumen de un da. La gra (3) seusa para cargar desechos a la tolva de carga (4). El operador de la gra puede seleccionar lamezcla de desechos para obtener un contenido uniforme de humedad en la carga. Losobjetos grandes o combustibles tambin son removidos de los desechos. Los desechos

slidos de la tolva de carga caen sobre las parrillas (5) donde son quemados. Generalmente,se usan varios tipos de parrillas mecnicas, sus caractersticas se describen en la Tabla 8.3 yen la Figura 8.7 se muestran algunas parrillas representativas. En el Capitulo 9 se discutenotros mtodos de encendido y parrillas usadas con desechos slidos procesados.

Figura 8. 6 Seccin transversal de un incinerador municipal de alimentacin contnuay encendido total.


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Figura 8.7 Parrillas tpicas usadas en incineradores de encendido total (adaptadoen parte de la Ref. 6)

Se puede introducir aire desde el fondo de las parrillas (aire por debajo del fuego) medianteun ventilador de tiro forzado (6) o sobre las parrillas (aire sobre el fuego) para controlar lastasas de calcinacin y la temperatura de la hornilla. La parte ms caliente del fuego estsobre la parrilla ardiente.

El aire caliente sube sobre los desechos hmedos que llegan a la parrilla superior de secadoy as saca la humedad para permitir que los desechos desciendan ardiendo por las parrillas.Debido a que la mayora de los desechos orgnicos son trmicamente inestables, variosgases son producidos en el proceso de combustin que tiene lugar en la hornilla, donde latemperatura es de alrededor de 1.400F. Estos gases y pequeas partculas orgnicas pasan

a una cmara secundaria, comnmente llamada "cmara de combustin" (7) y queman atemperaturas por encima de 1.600F. Los compuestos que producen olor, generalmente, sondestruidos a temperaturas por encima de 1.400 a 1.600F.

Alguna ceniza volante y otras partculas pueden ser llevadas a travs de la cmara decombustin. Para satisfacer las normas de control de polucin del aire, se debe proveerespacio para el equipo de limpieza de] aire (8). Puede ser necesario un ventilador (9) de tiroinducido para garantizar un flujo adecuado de aire y tome en cuenta las prdidas de cabeza


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a travs del equipo de limpieza de aire y el suministro de aire al incinerador mismo. Estose puede hacer tambin con un ventilador de tiro forzado.

TABLA 8.3 OPERACION DE PARRILLAS DE ALIMENTACION CONTINUA ENINCINERADORES MUNICIPALES*

Tipo de Parrilla Descripcin de la operacinParrilla transportadora + Consiste en una reja de movimiento continuode alimentacin y una o ms rejas de quemado.La reja de alimentacin est ubicada directamentedebajo de la tolva de carga desde la cual caen losdesechos sobre la parrilla. Los desechos secanparcialmente mientras estn sobre la reja dealimentacin.

Parrilla reciprocante + Los desechos se mueven a travs de la hornilladesde la tolva, mientras la parrilla esestacionaria, excepto por movimientos alternos

reciprocantes de las barras de la parrilla. Laaccin de las barras mueven los desechos aqu yall hacia la siguiente barra. La tasa de quemadose ajusta mediante el control de la velocidad delas barras.

Parrilla oscilante + La operacin es similar a la parrilla reciprocante,pero los desechos se mueven a travs de lahornilla por la accin oscilante de las parrillas.

Parrilla de rodillos Es un diseo relativamente nuevo, los desechosson quemados a medida que se mueven medianteuna serie de barras giratorias.

*

Adaptado de la Referencia 18+ Ver Figura 8.7.

Los productos finales de la incineracin son los gases limpios que son descargados por lachimenea (10). Las cenizas y materiales sin quemar de las parrillas caen en una tolva deresiduos (11) ubicada debajo de las parrillas donde son apagados con agua. La cenizavolante que sedimenta en la cmara de combustin es removida por medio de unacompuerta para ceniza (12). El residuo de la tolva de almacenamiento se puede llevar a unrelleno sanitario o a una planta de recuperacin de recursos. La ceniza volante de lacompuerta y los desechos del equipo de limpieza del aire son llevados a un rellenosanitario.

Control de Polucin de Aire.

La mayor preocupacin en el control de la polucin del aire, con la mayora de losincineradores, es con la emisin de partculas ms que con gases y olores (18).Tpicamente, el tamao de las partculas de las emisiones de incineradores varan desdemenos de 5 m hasta unos 120 m; alrededor de la tercera parte de las partculas tienen


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dimetros menores que 10 m (18). En trminos del tamao, estas partculas se podranclasificar como polvo fino, como se muestra en la Figura 8.8

Figura 8.8 Carta de clasificacin de partculas

Se han utilizado varias tcnicas de diseo y equipo para controlar estas emisiones departculas. En la Tabla 8.4 se reportan las caractersticas de algunas instalaciones y equiporepresentativo de control de emisiones. En la Figura 8.8 tambin se muestra el rangooperativo de las instalaciones y equipo reportado en la Figura 8.4. En las Figuras 8.9 y 8.10se muestran un filtro de malla tpico recolector de polvo y un precipitador electrostticorespectivamente. En la Figura 8.11 se resumen las eficiencias de los diferentes mtodos decontrol. En la Tabla 8.5 se reportan datos comparativos de control de polucin de aire paraincineradores municipales.

Consideraciones de Diseo y Funcionamiento

En la Tabla 8.6 se resumen los elementos principales que se deben considerar en el diseomecnico de un incinerador. Se han formado firmas de ingenieros para disearincineradores grandes y modernos debido a la complejidad del diseo. En las Referencias 4,14, 16 y 18 se pueden encontrar detalles adicionales sobre el diseo de incineradores.


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TABLA 8.4INSTALACIONES Y EQUIPO DE CONTROL DE EMISIONES PARA

INCINERADORES MUNICIPALES*

Item DescripcinCmara de sedimentacin Una cmara larga ubicada, generalmente,

inmediatamente despus de la cmara decombustin (Vea Fig. 8.6) para la remocinde partculas grandes de ceniza volante ycomo una operacin de pretratamiento aprocesos subsiguientes de remocin.

Recolectores de deflectores Deflectores construidos de ladrillo o metalque se pueden operar en hmedo o seco.Localizados, generalmente, despus de lacmara de combustin. Se pueden removerpartculas de 50 m o mayores mediantecoalescencia, reduccin de la velocidad o

accin centrfuga. La eficiencia depende deldiseo y la ubicacin.Depuradores La ceniza volante es atrapada sobre gotas de

agua y removida. El mtodo de removerceniza volante mojada depende del equipo aser usado y del diseo del incinerador.

Separador de cicln Separacin en seco de partculas de cenizavoladora mediante la accin centrfuga, en lacual las partculas son lanzadas contra lasparedes del recolector.

Precipitador electrosttico Las partculas de ceniza se cargan mediante

un electrodo. las partculas cargadas seremueven sobre superficies colectorascolocadas en un campo elctrico intenso.Una vez sobre la superficie colectora, laspartculas pierden carga y se adhierenligeramente. Se pueden remover mediantegolpes suaves.

Filtro de malla Los gases de la combustin son filtrados atravs de bolsas filtrantes hechas de variosmateriales.

*

Adaptado en parte de la Referencia 18.


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Figura 8.9 Filtro de Malla recolector de polvo (18)

TABLA 8.5DATOS COMPARATIVOS DE CONTROL DE POLUCIN DE AIRE PARA

INCINERADORES MUNICIPALES**

Agua pararecolector,

GPM/1000 p3

Recolector Factor relativo decosto de

capital, FOB

Espaciorelativo,

por ciento

Eficienciade la

recoleccin,por ciento min

Cada depresinde agua

Factor decosto

relativo deoperacin

Cmara de sedimentacin No aplicable 60 0-30 2-3 0.5-1 0.25Multicicln 1 20 30-8 Ninguno 3-4 1.0Ciclones de 60 pgdimetro

1.5 30 30-70 Ninguno 1-2 0.5

Depuradores * 3 30 80-96 4-8 6-8 2.5Precipitador electrosttico 6 100 90-97 Ninguno + 0.5-1 0.75Filtro de malla 6 100 97-99.9 ninguno 5-7 2.5* De la Referencia 18+ Los gases se enfran generalmente con un depurador que esparce agua antes del precipitador

electrosttico

NOTA: GMP x 0.0631 = l/sPie3/min x 0.028 = m3/minPg x 2.54 = cm


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TABLA 8.6PRINCIPALES COMPONENTES EN EL DISEO DE INCINERADORES

MUNICIPALES GRANDES*

Componente Propsito de la descripcin

Bsculas Necesarias para mantener registros precisos de la cantidad dedesechos procesados

Fosas de almacenamiento El diseo de las fosas depende de la capacidad de la hornilla, lasnecesidades de almacenamiento (capacidad de aproximadamente unda) horarios de recoleccin y mtodos de descarga de los camiones

Gras Utilizadas para transferir los desechos de la fosa de almacenamiento alas tolvas de carga para mezclar y redistribuir desechos en la fosa dealmacenamiento

Tolvas de carga Construidas de metal o concreto, usadas para introducir los desechos alas rejas de la hornilla.

Rejas de la hornilla Utilizadas para mover los desechos a travs de la hornilla, se hanusado con xito rejas o parrillas transportadoras, reciprocantes,oscilantes y de rodillos. Se han adoptado una tasa de combustin de

60 a 65 lb/pie2

h como generalmente permisible para la quema enmasa.Cmara de combustin Se utilizan cmaras de paredes con agua y refractarias.

Sistema de recuperacin de calor Los tipos de sistemas varan. Tpicamente se usan dos secciones decaldera: conveccin y economizador (Vea Captulo 9).

Calor auxiliar Su necesidad depende del contenido de humedad de los desechos.

Instalaciones para control de polucindel aire

Usadas para controlar la emisin de partculas (Vea Tabla 8.4).

Instalaciones y equipo auxiliares Normalmente incluyen instalaciones para manejar residuos,ventiladores para suministrar y extraer aire, chimeneas deincineradores, edificios de control, etc.

* Adaptado en parte de la Referencia 18.

Entre los factores que se deben considerar en la evaluacin del funcionamiento de unincinerador estn la cantidad de residuo que queda en el incinerador despus de laincineracin y si se necesita o no combustible adicional cuando la recuperacin de calor noes la preocupacin principal. En el Captulo 9 se considera la necesidad de combustibleadicional. La cantidad de residuo depende de la naturaleza de los desechos a serincinerados. En la Tabla 4.9 se reportan datos tpicos sobre el residuo de varioscomponentes de desechos slidos. En la Tabla 8.7 se reporta la composicin del residuode incineradores. En el Ejemplo 8.1 se ilustran los clculos necesarios para evaluar lacantidad y composicin del residuo despus de la incineracin.

EJEMPLO 8. 1. Clculo del residuo de incinerador.

Determine la cantidad y composicin del residuo de un incinerador usado para desechosslidos municipales con la composicin media dada en la Tabla 4.9. Estime la reduccin envolumen si se supone que la densidad del residuo es de 1,000 lb/yd3.


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SOLUCION

1. Construya una tabla de clculos para determinar la cantidad de residuo y su

distribucin en porcentaje en peso. La Tabla 8.8 presenta los clculos completos.2. Estime los volmenes original y final antes y despus de arder. Para estimar el

volumen aproximado inicial, suponga que la densidad media de los desechos slidosen la fosa de almacenamiento del incinerador es alrededor de 375 lb/yd3.

33

yd2.67lb/yd375

lb1,000originalVolumen ==

)m(0.18yd0.24lb/yd1,000

lb238.1originalVolumen 33

3==

Figura 8.10 Precipitador electrosttico (a) perspectiva (Research-Contrell, Inc.),(b) Detalle


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Figura 8.11- Eficiencia del recolector versus emisiones de polvo de la chimenea (18)

TABLA 8.7COMPOSICIN DEL RESIDUO DE LA INCINERACIN DE DESECHOS

SLIDOS MUNICIPALESPorcentaje en pesoComponente

Rango TpicoQuemado parcialmente o sin quemarMateria orgnica 3 10 5Envases de hojalata 10 25 18Hierro y acero 6 15 10Otros metales 1 4 2Vidrio 30 50 35Cermica, piedras, ladrillo 2 8 5Ceniza 10 35 25Total 100


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3. Estime la reduccin de volumen usando la Ecuacin 8.1.

cientopor911002.67

0.24-2.67volumendeReduccin =

=

TABLA 8.8CLCULO DEL RESIDUO DE LA INCINERACIN PARA EL EJEMPLO 8.1

ResiduosComponente Desechosslidos

lb

Residuoinerte +

por cientolb Por ciento

Desechos de alimentos 150 5 7.5 3.2Papel 400 6 24 10.1Cartn 40 5 2 0.8Plsticos 30 10 3 1.3Textiles 20 2.5 0.5 0.2Caucho 5 10 0.5 0.2

Cuero 5 10 0.5 0.2Recortes de jardn 120 4.5 5.4 2.3Madera 20 1.5 0.3 0.1Vidrio 80 98 78.4 32.9Envases de hojalata 60 98 58.8 24.7Metales no ferrosos 10 96 9.6 4.0Metales ferrosos 20 98 19.6 8.2Tierra, cenizas, ladrillo, etc. 40 70 28.0 11.8Total 1,000 238.1 100.0* Con base a 1,000 lb de desechos slidos (Vea Tabla 4.4)+ De la Tabla 4.9

NOTA: lb x 0.4536 = kg

8.4 REDUCCIN MECNICA DEL TAMAO

Reduccin del tamao es el trmino aplicado a la conversin de los desechos slidos enpiezas ms pequeas a medida que son recolectados. El objetivo de la reduccin de tamaoes obtener un producto final que es razonablemente uniforme y de tamaoconsiderablemente reducido en comparacin con su forma origina Es importante anotar quela reduccin de tamao no implica necesariamente una reduccin de volumen. En algunassituaciones, el volumen total del material despus de reducir el tamao puede ser mayor

que el volumen original. En la prctica, los trminos desmenuzar, moler y triturar sonutilizados para describir operaciones de reduccin de tamao. En esta seccin se discutenlos principales tipos de equipo y factores importantes de diseo.

La reduccin de tamao es un factor importante no slo en el diseo y operacin delmanejo de sistemas de desechos slidos, sino tambin en la recuperacin de materiales parareuso y para su conversin en energa. Por ejemplo, es necesaria alguna forma de reduccinde tamao para el transporte de desechos slidos en lquidos. En la Referencia 1 se


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describen estaciones centrales de trituracin. Los desechos se fragmentan antes de serembalados, para alcanzar una mayor densidad bajo una presin de compactacin menor.La disposicin de desechos fragmentados en rellenos sanitarios sin el recubrimiento diarioes otra aplicacin importante de la reduccin de tamao. Este terna se considera msampliamente en el Capitulo 10 y la Referencia 15.

La fragmentacin se usa comnmente en sistemas diseados para recuperar materiales yenerga de los desechos slidos. Los desechos slidos municipales no son un combustibleideal debido a la diversidad de tamaos de las partculas, el contenido de humedad, lacomposicin qumica y las caractersticas fsicas; sin embargo, mediante fragmentacin enseco (como se reciben) o en hmedo, seguido de separacin, los materiales orgnicos en eldesecho sin procesar se pueden transformar en una mezcla relativamente homognea contamao uniforme, valor calrico y contenido de humedad. Tambin se pueden recuperarms fcilmente los componentes remanentes de la separacin de materiales orgnicosdebido a su tamao reducido. Este tema se considera ms ampliamente en la siguienteseccin de este capitulo (Vea la seccin 8.6).

Equipo para la Reduccin de Tamao.

Los tipos de equipos que han sido usados para reducir el tamao y homogeneizar desechosslidos incluyen molinos pequeos, picadores, molinos grandes, trituradores demandbulas, molinos de raspador, fragmentadores, molinos de martillo y hidropulpadores.En la Tabla 8.9 se enumeran los modos de accin y las principales aplicaciones de estosequipos; en la discusin subsiguiente se consideran algunos de los tipos de equipo mscomnmente usados para desechos slidos.

Los molinos de martillo (de eje horizontal). Del equipo reportado en la Tabla 8.9, losmolinos de martillo de eje horizontal que se muestran en la Figura 8.12a y 8.12b se usancon ms frecuencia para reducir el tamao de desechos slidos en grandes operacionescomerciales (Vea Figura 8.13). Operacionalmente, un molino de martillos, es uninstrumento en el cual un nmero de martillos flexibles estn fijos a un eje interior odisco(s) que giran a alta velocidad (Vea Figura 8.12). Debido a la fuerza centrfuga losmartillos se extienden radialmente del eje central; a medida que los desechos slidos entranal molino, son golpeados con suficiente fuerza para aplastarlos o despedazarlos y con unavelocidad tal que no se adhieren a los martillos. Los desechos se reducen todava msmediante golpes contra las placas de romper y/o barras de cortar fijas alrededor de laperiferia de la cmara interior. La accin de cortar y golpear contina hasta que el materialtiene el tamao exigido y cae por el fondo del molino.

En molinos de martillo de alta velocidad es de rutina la reconstruccin frecuente yreemplazo de los martillos y placas de ruptura, debido a la naturaleza resistente y abrasivade muchos materiales encontrados en los desechos slidos. En algunas instalaciones seoperan en serie dos molinos de martillos, el primero como fragmentador de grandes piezasy el segundo para producir partculas del tamao requerido.


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TABLA 8.9TIPOS, MODOS Y APLICACIONES DE EQUIPO USADO PARA LA

REDUCCIN MECNICA DE TAMAOTipo Modo de accin Aplicacin

Molinos pequeos Moler, aplastar Desechos slidos orgnicos

residenciales.Picadores Cortar, Tajar Papel, cartn, recorte de rboles,

desechos de patios, madera, plsticos.Molinos grandes Moler, aplastar Materiales quebradizos y frgiles.

Usado principalmente en operacionesindustriales.

Trituradores de mandbula Triturar, romper Slidos grandes.

Molinos de raspador Fragmentar, desgarrar Desechos slidos humedecidos. Usadoms comnmente en Europa.

Fragmentadores Cizallar, desgarrar Todos los tipos de desechos

municipales.Cortadores, cizallas Cizallar, desgarrar Todos los tipos de desechosmunicipales.

Molinos de martillos Romper, desgarrar,cortar, triturar

Todos los tipos de desechosmunicipales, equipo ms comnmenteusado para reducir el tamao yhomogeneizar los desechos.

Hidropulpador Cizallar, desgarrar Idealmente adecuado para usar condesechos fcilmente convertibles enpasta, incluyendo papel, trozos demadera. Usado principalmente en la

industria del papel. Usado tambinpara destruir registros en papel.


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Figura 8.12 Molinos de martillo usados en la reduccin de desechos slidos- a) Tipounidireccional- b) Tipo reversible (Williams Patent Crusher and Pulverizer Company,

Inc.).


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Figura 8.13 Fotografa de molino de martillo reversible de eje horizontal usado parareducir el tamao de desechos slidos (Williams Patent Crusher and Pulverizer

Company, Inc.).

Molinos de martillos (eje vertical). Tambin han sido usados los molinos de martillos deejes verticales sobre los cuales estn montados los martillos y ruedas del molino dediferentes tamaos. Hasta la fecha (1976) la confiabilidad ha sido el mayor problema conlas mquinas de eje vertical.

Hidropulpador. Un mtodo alterno de separacin de los componentes de los desechosslidos involucro el uso de un hidropulpador (Vea la Figura 8.14). En este sistema, seagregan desechos slidos y agua recirculada al hidropulpador. La accin de las hojas decortar de alta velocidad, montadas sobre un rotor en el fondo de la unidad, los materialesfragmentables y convertibles en pasta son convertidos en una masa acuosa con uncontenido de slidos que vara del 2.5 al 3.5 por ciento. Los metales, envases de hojalata yotros materiales no fragmentabas son rechazados por el lado del tanque hidropulpador (VeaFigura 8.14). El material rechazado pasa por un ducto vertical que est conectado a unelevador de cangilones. A medida que el material se mueve en el elevador, recibe un lavadopreliminar. Los slidos de la masa acuosa pasan a travs del fondo del tanque pulpador yson bombeados a la siguiente operacin del proceso. En la primera parte del Capitulo 9 sediscute un sistema de recuperacin completa de materiales que usa un hidropulpador.


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Seleccin de Equipo para Reduccin de Tamao.

Los factores que se deben considerar en la seleccin de equipo para la reduccin de tamaoincluyen:

1. Propiedades del material a ser desmenuzado y las caractersticas del materiasdespus de ser cortado.

2. Requisitos del tamao para el material desmenuzado por componentes.

3. Mtodo de alimentacin del fragmentador o desmenuzador, provisin de unacapacidad adecuada de la tolva para evitar interrupciones y requisitos deespacio entre la alimentacin y los transportadores de transferencia y elfragmentador.

4. Tipo de operacin (continua o intermitente)

5. Caractersticas operacionales incluyendo: necesidades de energa,mantenimiento de rutina y especializada, simplicidad de la operacin,funcionamiento y contabilidad comprobadas, produccin de ruido, requisitosde control de la polucin del aire (principalmente polvo) y del agua.

6. Consideraciones del sitio incluyendo espacio y altura, acceso, ruido ylimitaciones ambientales.

7. Almacenamiento del material despus de la reduccin de tamao y enfuncin de la siguiente operacin funcional.

En la Figura 8.15 se dan datos tpicos de los requisitos de potencia para la fragmentacin.Estos datos se dedujeron de un anlisis de informacin obtenida de fabricantes de equipo y,en grado limitado, de instalaciones en operacin (7). Como se anot, si se usa unareduccin preliminar del tamao para reducir el tamao de los desechos antes de serprocesados por molinos de martillos, se debe agregar 15 hp/ton/h adicionales para estimarla potencia. El uso de datos reportados en la Figura 8.15 se ilustra en el Ejemplo 8.2.


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a) Seccin transversal del Pulpador Hidrulico

(b)Figura 8.14 Hidropulpador usado para desechos slidos- (a) seccin transversal delhidropulpador, (b) fotografa de la parte superior del hidropulpador. (Black Clawson

Fibreclaim, Inc.).


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EJEMPLO 8.2. Requisitos de potencia para reduccin de tamao.

Estime la potencia necesaria para reducir desechos municipales a un tamao final dealrededor de 3 pulgadas, para una planta cuya capacidad es de 80 ton/h, usando los datos de

la Figura 8.15.SOLUCION

1. Usando un valor moderado de 20 hp/ton para la potencia, los caballos fuerzanecesarios son:

Caballos fuerza = 80 ton/h x 20 hp-h/ton = 1.600 hp

2. Usando un factor de 1.5 para el tamao del producto (Vea Figura 8.15), lapotencia necesaria es:

Caballos fuerza = 1.600 hp x 1.5 = 2.400 hp (1.789 Kw)

Figura 8.15 Requisitos de potencia para reducir el tamao de varios desechos slidos

(7)

Comentario. En el problema 8.7 se da un mtodo alterno para estimar la potencia necesariapara la reduccin de tamao. Se deber anotar, sin embargo, falta demostrar la validez de laexpresin dada como se aplica a desechos slidos.


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8.5 SEPARACIN DE COMPONENTES

La separacin de componentes es una operacin necesaria en la recuperacin de desechosslidos y donde van a ser recuperados de los desechos slidos: energa y productos deconversin. La recuperacin necesaria se puede realizar manual o mecnicamente. Cuando

se usa la separacin manual, no es necesario el procesado de los desechos; en la mayora delas tcnicas mecnicas, sin embargo, se requiere alguna reduccin de tamao como unaprimera etapa. En esta seccin se describen tcnicas y equipos usados para la separacin decomponentes de desechos slidos municipales. En la Tabla -8.10 se enumeran las tcnicasconsideradas junto con informacin sobre sus aplicaciones. De las tcnicas reportadas en laTabla 8.10, se discuten con ms detalles la separacin con aire, separacin magntica y eltamizado, debido a que se sabe ms sobre estas operaciones de su uso en otros campos. Sedebe tener cuidado en el uso de datos sobre la eficiencia y el funcionamiento del equipousado para la separacin de componentes especficos de los desechos debido a que haypocos datos disponibles durante largos perodos de tiempo.

Seleccin ManualLa separacin manual de componentes de desechos slidos se puede llevar a cabo en lafuente donde se producen los desechos, o el sitio de disposicin. El nmero y tipo decomponentes recuperados o clasificados depende de la localidad y el mercado de reventa.En los Captulos 9 y 16 se discuten aspectos del mercado. Tpicamente, los componentesincluyen papel peridico, aluminio y vidrio de procedencia residencial; cartn y papel dealta calidad, metales y madera de procedencia comercial e industrial; y metales, madera yobjetos voluminosos de valor de estaciones de transferencia y sitios de disposicin.

Separacin con Aire.

La clasificacin con aire ha sido usada durante varios aos en operaciones industriales parala separacin de varios componentes de mezclas secas. En sistemas de recuperacin derecursos y energa de desechos slidos, se usa la clasificacin con aire para separar elmaterial orgnico- o, como a menudo se lo llama, la fraccin liviana- del materialinorgnico ms pesado, llamado fraccin pesada. Prcticamente hablando, esto involucrla separacin de productos de papel, materiales plsticos y otros materiales orgnicoslivianos del flujo de desechos desmenuzados. En esta seccin se presentan y discuten laoperacin de varios clasificadores de aire y algunos de los factores que se deben consideraren su seleccin.

Equipo de Separacin con Aire. En uno de los tipos de clasificadores con aire ms simples,los desechos slidos procesados son vaciados en un dueto vertical (Vea Figura 8.16a). Elaire que asciende desde el fondo del dueto se utiliza para transportar los materiales mslivianos hasta el tope del ducto. Los materiales ms pesados caen al fondo debido a que elflujo de aire ascendente es insuficiente para transportar los materiales ms pesados en losdesechos. El control del por ciento separado entre las fracciones liviana y pesada se realizavariando la carga de desecho, el flujo de aire y la seccin transversal del ducto. Esnecesario un mecanismo giratorio, a prueba de aire, para introducir los desechosdesmenuzados en el clasificador.


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TABLA 8.10 TCNICAS DE SEPARACIN DE DESECHOS SLIDOS Y APLICACIN DE LA INFORMACIN

Tcnica Materiales involucrados Preprocesado requerido ObservacionesSeparacin en el origenSeparacin manual Papel, metales ferrosos y no

ferrosos, maderaNinguno Usado para separar papel corrugado y de alta calidad,

metales, y madera en comercios e industrias y peridicoen residencias; econmico y factible si los precios delmercado son adecuados.

Separacin centralizadaSorteo y separacin manual Peridicos, papel corrugado Ninguno Puede ser una alternativa econmica de separacin en lafuente, dependiendo de los costos de la obra de mano.Separacin con aire Materiales combustibles Fragmentacin Usado para concentrar metales y vidrio en una fraccin

pesada, lo mismo que materiales combustibles en unafraccin liviana.

Separacin por inercia Materiales combustibles Fragmentacin Igual que para separacin con aire.Tamizado Vidrio Ninguno o fragmentacin,

separacin con aireSe puede usar antes de la fragmentacin para removervidrio y previa a la separacin con aire por razonessemejantes. Se puede usar para concentrar vidrio de lafraccin pesada.

Flotacin Vidrio Fragmentacin, sep. aire Control de polucin del agua, puede ser costoso.Distribucin ptica Vidrio Fragmentacin, separacin con

aire y tamizadoComo alternativa de la flotacin para separar el vidrio demateriales opacos; usada para separar pedernal de vidriocoloreado.

Separacin electrosttica Vidrio Fragmentacin , separacin conaire, separacin magntica ytamizado

Experimental.

Separacin magntica Material ferroso Fragmentacin o pasta Probada en numerosas aplicaciones a escala completa.Separacin en medio pesado Aluminio, otros metales noferrosos

Fragmentacin, separacin conaire

Se puede usar para separar un nmero de materialesajustando la gravedad especfica del medio; se necesitanunidades separadas para cada material a ser separado.

Separacin de induccin lineal Aluminio, otros metales noferrosos

Fragmentacin, separacin conaire, separacin magntica ytamizado

Se necesitan unidades separadas para separar aluminio yotros metales no ferrosos.


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(a) TIPO CONVENCIONAL DE CONDUCTO

(b) TIPO EXPERIMENTAL DE ZIGZAG


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(c) TIPO DE VIBRADOR ENTRADA ABIERTAFigura 8.16 Clasificadores tpicos con aire- (a) Tipo de ducto (radar Pneumatics,

Inc.)- (b) Tipo experimental en zigzag (2)- (c) Tipo vibrador de entrada abierta,(Triple/S Dynamics System, Inc.).

Otro tipo es conocido como el "clasificador con aire en zigzag". La pequea unidadexperimental que se muestra en la Figura 8.16b, consiste en una columna vertical condeflectores internos en zigzag a travs de los cuales pasan grandes cantidades de aire. Losdesechos desmenuzados son introducidos por la parte superior de la columna a una tasacontrolada, y se introduce aire en el fondo de la columna. A medida que los desechos caensobre la corriente de aire, la fraccin ms liviana es fluidizada y se mueve hacia arriba yfuera de la columna, mientras la fraccin pesada cae hacia el fondo. En teora, cada cambio

de direccin producido por el zigzag crea turbulencia en la corriente de aire y esta a su vez,hace que los desechos den vueltas y los materiales compactados se separen (2). La mejorseparacin se obtiene del diseo apropiado de la cmara de separacin, el flujo de aire y latasa de alimentacin del desecho. En la Referencia 2 se discuten factores adicionales yrelaciones en el diseo de clasificadores con aire en zigzag.

En la Figura 8.16c se muestra esquemticamente todava otro tipo de clasificador por aire.En esta unidad la separacin de la fraccin liviana se logra por la combinacin de tresacciones. La primera es vibracin, que ayuda a estratificar el material alimentado alseparador en componentes pesados y livianos. La agitacin tiende a sedimentar laspartculas ms pesadas (densas) al fondo a medida que los desechos fragmentados son

transportados descendiendo a lo largo del separador. La segunda accin sobre el material esun efecto de inercia en el cual el aire que entra por la entrada de alimentacin imparte unaaceleracin inicial a las partculas ms livianas mientras los desechos descienden alseparador a medida que estn siendo agitados. La tercera accin que completa la funcindel separador es la inyeccin de aire fluidizador en una o ms velocidades elevadas, encortinas de flujo a travs del lecho. Este aire fluidizante cambia la direccin de laspartculas ms livianas y las mueve en una posicin para ser recogidas y sacadas de launidad por aire que sale. El volumen de aire que sale es aproximadamente 3 veces el del


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aire fluidizador. Por ejemplo, en un separador de 80 ton/h de desechos municipales, el flujode aire que sale seria aproximadamente de 60.000 pie3/min. De este total, se suministranaproximadamente 20.000 pie3/min de aire fluidizador por los ventiladores construidosdentro del separador. El resto de aire es arrastrado a travs de la entrada de alimentacin yen la descarga de materiales pesados (10). Se realiza una separacin final de partculas

livianas en el punto donde la fraccin pesada descarga del elutriador. Se ha reportado que laseparacin resultante es menos sensible al tamao de las partculas que un separadorconvencional vertical ya sea recto o en zigzag (10). Una ventaja del separador mostrado enla Figura 8.16c es la de que no es necesario el mecanismo a prueba de aire en la entrada dealimentacin. Los desechos se alimentan por gravedad directamente en el separador.

En la Figura 8.17 se muestran los principales componentes de un sistema completo declasificacin por aire. Adems del clasificador por aire, se necesitan uno o mstransportadores para transportar los desechos procesados a la tolva de cargue y dentro delclasificador por aire. A continuacin del clasificador por aire, se usa un separador de ciclnpara separar las fraccin liviana del aire que la transporta. Antes de ser descargado a la

atmsfera, el aire de transporte es pasado a travs de instalaciones de recoleccin de polvo.En forma alterna, el aire del separador de cicln se puede recircular al separador con o sinremocin de polvo. El aire para la operacin del clasificador por aire puede sersuministrado por compresores de presin baja o ventiladores. La fraccin pesada que esremovida del clasificador por aire es acarreada al sitio de disposicin o a un sistemasubsiguiente de recuperacin. La fraccin liviana puede ser almacenada en barriles otransportada a otro fragmentador para una mayor reduccin del tamao antes delalmacenamiento o la utilizacin como combustible o material para fermentacin.

Seleccin del Equipo de Separacin por Aire. Los factores que deben ser considerados en laseleccin de equipo de separacin por aire incluyen:

1. Caractersticas del material producido por el equipo de fragmentacinincluyendo: tamao de las partculas, gradacin, forma, contenido dehumedad, tendencia a aglomerarse y contenido de fibra.

2. Especificaciones del material para la fraccin liviana.

3. Mtodo de transferir los desechos del fragmentador a la unidad deseparacin por aire y alimentacin de los desechos en el separadorpor aire.

4. Caractersticas de diseo del separador incluyendo: relacin de slidos aaire, (lb de slidos/lb de aire); velocidades fluidizadoras (pie/min);capacidad de la unidad (lb/h); flujo total de aire (pie3/min) y cada de presin(pulgadas de agua).


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PLANTA

ELEVACINFigura 8.17 Sistema de clasificacin con aire para desechos slidos (Triple/S

Dynamics Systems, Inc.).


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5. Caractersticas operacionales incluyendo: necesidades de energa, requisitosde mantenimiento de rutina y especializado, simplicidad de la operacin,funcionamiento y confiabilidad comprobados, produccin de ruido yrequisitos de control de la polucin del aire y el agua.

6. Consideraciones sobre el sitio, incluyendo: espacio y altura, acceso, ruido ylimitaciones ambientales.

En la Tabla 8.11 se presentan datos sobre las velocidades de fluidizacin para varioscomponentes de los desechos. Se debe anotar que los datos reportados en la Tabla 8.11fueron obtenidos de un equipo pequeo a escala piloto, se espera que datos obtenidos deunidades a escala completa varen de los anteriores con la geometra del separador, lomismo que con la carga. Basados en trabajo realizado en otros campos, aparece que larelacin slidas a aire puede ser el factor de diseo ms importante. Se ha reportado queesta relacin puede variar entre 0.2 y 0.8 para materiales livianos y puede ser tan baja como0.02 para papel fragmentado (2).

Hace algn tiempo Dallavalle (5) propuso las siguientes ecuaciones para estimar lasvelocidades mnimas de arrastre para transporte neumtico de partculas de material enductos horizontales y verticales. Para ductos horizontales:

2/5d1S

S6.000V

+= (8.3)

Para ductos verticales:

3/5d1S

S13.000V

+= (8.4)

donde: V = velocidad del aire, pie/minS = peso especifico del material que se est transportandod = dimetro de la partcula ms larga a ser movida, pg.


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TABLA 8.11VELOCIDADES DE FLUIDIZACIN PARA LA SEPARACIN CON AIRE DE

VARIOS COMPONENTES DE DESECHOS SLIDOS*

Velocidad, pi/minComponente

Clasificador en

zigzag con gargantade 2+

Tubo recto de 6

de dimetro

Envoltura de plstico (bolsas de camisas) Menos de 400(electrosttica)

---

Peridico desmenuzado seco (25% de humedad) 400 500 350

Peridico cortado seco:

1 pg redondo 500 350

3 pg cuadrados --- 350

Aglomerados de peridico y cartn fragmentadoseco 600 ---Peridico fragmentado hmedo (35% dehumedad)

750 ---

Cartn corrugado y desmenuzado, seco 700 750 450 500

Cartn corrugado cortado, seco:

1 pg redondo 980 700

3 pg cuadrados --- 1.000

Poliestireno, material de empaque 750 1.000

(electrosttica)

---

Espuma de caucho (1/2 pg cuadrados) 2.200 ---

Vidrio molido, metal y fragmentos de roca (deescombros de automviles)

2.500 3.000 ---

Caucho slido (1/2 pg cuadrados) 3.500 ---

* De la Referencia 2+ Vea la Figura 8.16bNOTA: pie/min x 0.0051 = m/s


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Las ecuaciones 8.3 y 8.4 se pueden usar para estimar la velocidad mnima necesaria,basados en la cantidad de transporte que se permite en la fraccin liviana. En la Tabla 8.12se reportan velocidad tpicas necesarias para transportar varios materiales.

TABLA 8.12

VELOCIDADES TPICAS NECESARIAS DE AIRE EN DUCTOS PARATRANSPORTAR VARIOS MATERIALES*

Material Velocidad del aire, pie/minGranos de polvo 2.000Trocitos y recortes de madera 3.000Aserrn 2.000Yute pulverizado 2.000Caucho pulverizado 2.000Hilazas 1.500Metal pulverizado (molino) 2.200Plomo en polvo 5.000

Virutas de bronce (finas) 4.000Carbn fino 4.000* De la Referencia 5NOTA: pie/min x 0.3048 = m/min

Separacin Magntica.

El mtodo ms comn de recupera r chatarra ferrosa de desechos slidos fragmentadosimplica el uso de sistemas magnticos de recuperacin. Los metales ferrosos, generalmente,son recuperados despus de la fragmentacin y antes de la clasificacin con aire o despusde la fragmentacin y la clasificacin con aire. En algunas instalaciones grandes se han

utilizado tambin sistemas magnticos superiores para recuperar materiales ferrosos antesde la fragmentacin (esta operacin es conocida como "escalpado"). Cuando se quemandesechos en incineradores municipales, se usa la separacin magntica para remover losmateriales ferrosos del residuo del incinerador. Tambin se han usado sistemas derecuperacin magntica en sitios de disposicin como rellenos sanitarios. Los lugaresespecficos donde se recuperen los materiales ferrosos dependern de los objetivos a seralcanzados, tales como la reduccin del desgaste del equipo de procesado y separacin, elgrado de pureza del producto a ser alcanzado, y la eficiencia exigida de la recuperacin.

Equipo de Separacin Magntica. Para la separacin magntica de materiales ferrosos,durante muchos aos, se han usado varios tipos de equipo. Los tipos ms comunes son: el

magneto suspendido (Vea la Figura 8.18a), la polea magntica (Vea la Figura 8.18b) , y eltambor magntico suspendido (Vea la Figura 8.18c). En la Figura 8.19 se muestran dos delos sistemas de separacin magntica ms comnmente usados.

Tres magnetos son empleados en un sistema tpico de correa mltiple diseado para operaral extremo de un transportador (Vea la Figura 8.19), el primer magneto se usa para atraerel metal, el magneto de transferencia se usa para transportar el material atrado alrededor deuna curva y para agitarlo. Cuando el material atrado llega al rea donde no haymagnetismo, cae libremente, y tambin cae cualquier material no ferroso atrapado por el


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metal contra la correa. Entonces el magneto final devuelve el metal a la correa y esdescargado a otro transportador o en recipientes de almacenamiento. Se ha desarrollado unacorrea de acero inoxidable especialmente diseada, para superar los problemas originalesde desgaste de la correa.

Se han usado separadores de tambores suspendidos en un nmero de instalaciones grandesde recuperacin. Donde se instala un solo tambor en el extremo del transportador, se utilizala trayectoria de los desechos slidos descartados para ayudar a separar materiales sueltosno magnticos y para mejorar la recuperacin de materiales ferrosos. Para obtener larecuperacin de material ms limpio que sea posible sin fragmentacin secundaria oclasificacin con aire, se puede usar una instalacin de dos tambores como la que semuestra en la Figura 8.19b. El primer tambor magntico se usa para recoger materialferroso de los desechos fragmentados y lanzarlos a un transportador intermedio. La mayorparte del material no-magntico cae a un transportador de descarga situado debajo delseparador primario. El segundo tambor separador puede ser ms pequeo y se puedecolocar ms cerca del transportador, debido a la reduccin de la carga en el transportador

intermedio. El segundo tambor gira en direccin opuesta al flujo del material paraasegurarse de que no ocurra aglomeracin o se forme puente.

Seleccin del Equipo de Separacin Magntica. Los factores que se deben considerar en laseleccin del equipo de separacin magntica incluyen:

1. Lugar(es) donde se van a recuperar los materiales ferrosos de los desechosslidos.

2. Caractersticas de los desechos de los cuales se van a separar los materialesferrosos, tales como cantidad de material ferroso presente en el desecho,grado de compactacin, tendencia de los desechos a aglomerarse opermanecer adheridos uno con otro, tamao (las piezas ferrosas grandesdeben ser reducidas en tamao a alrededor de 8 pg. o menos), y el contenidode humedad.

3. Equipo a ser usado para alimentar los desechos al separador y para removerlos flujos de materiales separados.

4. Caractersticas del diseo de ingeniera del sistema separador incluyendocargas para un tamao dado de separador (lb/h), eficiencia de la separacin,velocidad de rotacin del tambor (r/min), fuerza del magneto, tipo de sistemade enfriamiento del magneto (aceite o aire), velocidad del transportador,flujo de aire si se usa para mejorar la eficiencia, y materiales deconstruccin.


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a) MAGNETO SUSPENDIDO

b) POLEA MAGNTICA

c) TAMBOR MAGNTICO SUSPENDIDO

Figura 8.18 Separadores tpicos de magnetos (Eriez Magnetics).


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5. Caractersticas de la operacin, tales como: requerimientos de energa,mantenimiento de rutina y especializado, simplicidad de la operacin,eficiencia y confiabilidad comprobadas, produccin de ruido y requisitos decontrol de la polucin del aire y el agua.

6. Consideraciones del lugar tales como: espacio y altura, acceso, ruido ylimitaciones ambientales.

Tamizado.

El tamizado comprende la separacin de una mezcla de materiales de diferentes tamaos endos o ms porciones por medio de una o ms superficie de tamizado, que se usan conmedidores de ir o no-ir (14). El tamizado se puede realizar en hmedo o seco, el ltimo esms comn en sistemas de procesado de desechos slidos. El tamizado tiene mltiplesaplicaciones en sistemas de re superacin de recursos y energa de desechos slidos. Se hanusado mallas antes y despus de la fragmentacin y despus de la clasificacin con aire

en varias aplicaciones relacionadas con la fraccin liviana y pesada de materiales. Abajo sediscuten los tipos de mallas que se usan, algunas aplicaciones tpicas, la seleccin de equipoy la evaluacin del funcionamiento o eficiencia.

Equipo de Tamizado. Hasta la fecha, los tipos ms comunes de mallas usadas para laseparacin de componentes de los desechos slidos son los tambores de mallas vibradoras(Vea la Figura 8.20a) y giratorias (Vea las Figuras 8.20b y 8.21). Tpicamente, se han usadopara la remocin de vidrio y materiales relacionados de desechos slidos fragmentados. Sinembargo, slo ahora se est comprendiendo mejor su potencial de aplicacin. Se hanseleccionado para discusin dos aplicaciones tpicas, debido a que las especificaciones demallas de grandes tambores giratorios parecen estar en aumento. Todava no hay datosdisponibles de las siguientes instalaciones a escala completa.

Se va a instalar una gran malla giratoria de 10 pies de dimetro y 45 pies de largo en lasinstalaciones de recuperacin de recursos NCRR en construccin cerca de New Orleans yque estarn en operacin en 1976. La malla, parecida a la que se muestra en la Figura 8.21,est equipada con huecos redondos de 4-3/4 de pg. Los desechos slidos se introducen a lamalla como llegan, sin haber sido desmenuzados. Se anticipa que el 40% del materialpasar a travs de los huecos. Esta fraccin fina contendr una gran cantidad de envases dealuminio y la mayor parte del vidrio, se pasar por el fragmentador primario e irdirectamente al clasificador de aire. La fraccin de tamao ms grande (aproximadamente60% del material que llega) va al fragmentador primario y all directamente a otroclasificador de aire donde se separa la fraccin liviana. La fraccin liviana de ambosclasificadores se lleva al relleno sanitario. La fraccin pesada se lleva a una instalacin derecuperacin de materiales (11). En el captulo 16 se considera ms ampliamente laoperacin de recuperacin de recursos de New Orleans.


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a) SEPARADOR MAGNTICO DE TIPO CINTA

b) SEPARADOR MAGNTICO DE DOS TAMBORES

Figura 8.19 Sistemas tpicos de separacin magntica usados con desechos slidosdesmenuzados- a) (Dings Company), b) (Eriez Magnetics).


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(a)

(b) TAMBOR GIRATORIO

Figura 8.20 Mallas tpicas usadas para la separacin de desechos slidos- a) Mallavibradora (Universal Vibrating Screen Company), b) Tambor de malla giratoria

(Triple/S Dynamics Sistems, Inc.).


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Figura 8.21 Vista interior de un gran tambor de malla giratorio en operacin(Triple/S Dynamics Systems, Inc.).


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(a)

(b)

Figura 8.22 Tamiz de alambre en tambor giratorio usado para la separacin decartn. (El separador fue desarrollado por Sacramento Waste Disposal Company)- a)

Vista general del tambor separador de cartn. Ntese, en primer plano, el cartnseparado cayendo del transportador de descarga. El transportador de carga est

ubicado a la derecha al fondo- b) Vista del extremo del separador en operacin, se venlas varillas internas de metal usadas para romper bolsas abiertas de plstico y cajas de

cartn. El papel, plsticos y cartn ms pequeo separados caen a travs de lasaberturas de la malla a medida que gira el tambor.


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En la instalacin de recuperacin de recursos de Milwaukee, programada para entrar enoperacin en 1976, se va a instalar una unidad de dos tambores. El Primero de 12 pies dedimetro interior, tiene aberturas de 1-1/2 pg de dimetro, y los ltimos 8 pies de tambortienen aberturas de 4 pg de dimetro. El tambor exterior, que tiene 12 pies de largo, tieneaberturas de 3/8 pg de dimetro. La unidad va a ser alimentada por la fraccin pesada de un

clasificador de aire y se van a producir cuatro fracciones de diferentes tamaos. El materialde ms de 4 pg va a ser dispuesto en un relleno sanitario. Se va a separar aluminio delmaterial menor de 4 pg. y mayor de 11 pg. El material menor de 1-1/2 pg y mayor de 3/8 pgva a una instalacin de recuperacin de recursos para remover vidrio. El material menor a3/8 de pg. va a ser dispuesto en un relleno sanitario (11).

En la Figura 8.22 se muestra una malla desarrollada por un contratista privado para separarcartn de otros desechos.

Seleccin del Equipo de Tamizado. Los factores que se deben considerar en la seleccin delequipo de tamizado incluyen:

1. Especificaciones para los materiales componentes.

2. Lugar donde se va a hacer el tamizado y caractersticas de material a sertamizado, incluyendo: tamao de las partculas, forma, densidad delconjunto y contenido de humedad, distribucin del tamao de las partculas,tendencia del material a aglomerarse o permanecer adherido y suspropiedades reolgicas.

3. Caractersticas del diseo de las mallas incluyendo: materiales deconstruccin, tamao de las aberturas de la malla (generalmente enpulgadas), configuracin de las aberturas de la malla, rea total de lasuperficie de tamizado (pie2), velocidad de oscilacin para los tamicesvibratorios (veces/min), velocidad de rotacin para los tamices giratorios(r/min), y cargas (lb de desecho/pie2/h), y longitud (pie).

4. Eficiencia de la separacin y efectividad total (Vea la discusin siguiente).

5. Caractersticas de la operacin incluyendo: requisitos de energa,mantenimiento de rutina y especializado, simplicidad de la operacin,confiabilidad y eficiencias comprobadas, produccin de ruido y requisitos decontrol de la polucin del aire y el agua.

6. Consideraciones del lugar tales como espacio y altura, acceso, ruido ylimitaciones ambientales.

La eficiencia de un tamiz se puede evaluar en trminos del porcentaje de materialrecuperado en el flujo de material alimentado, usando la siguiente expresin (9).


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(100)W w

wUnRecuperaci

f

u= (8.5)

donde: U = peso de material que pasa a travs del tamiz (flujo inferior), lb/hF = peso de material alimentado al tamiz, lb/h

wu= fraccin en peso del material de tamao deseado en el flujo inferior.wf = fraccin en peso de material de tamao deseado en la alimentacin o que llega.

La efectividad de la operacin de un tamiz se ha definido como (9):

efectividad = recuperacin x rechazo

donde: rechazo = 1 - recuperacin de material no deseado

( )

( )f

u

w-1F

w-1U

-1=

Usando la Ecuacin 8.5 y la definicin anterior para rechazo, podemos encontrar laefectividad del tamiz mediante la siguiente expresin:

( )

( )

=

f

u

f

u

w-1F

w-1U-1

wF

wUdEfectivida (8.6)

Las ecuaciones 8.5 y 8.6 tambin se pueden usar para determinar el porcentaje derecuperacin y efectividad de cualquier operacin de procesado, en la cual se van arecuperar componentes individuales de un flujo de desecho liquido o slido. En el Ejemplo8.3 se ilustran la aplicacin de las ecuaciones 8.5 y 8.6.

EJEMPLO 8.3. Determinacin de la eficiencia y efectividad de recuperacin de un tamiz.100 ton/h de desechos slidos municipales con la composicin dada en la Tabla 4.2 sonllevadas a un tamiz giratorio para la remocin de vidrio antes de la fragmentacin,determine la eficiencia y efectividad de la recuperacin basado en los siguientes datosexperimentales:

1. Peso del flujo inferior = 10 ton/h2. Peso de vidrio en el flujo inferior del tamiz = 7.2 ton/h

SOLUCION

1. Determine la fraccin, en peso, de vidrio en la alimentacin del tamiz. De laTabla 4.2 el porcentaje dado de vidrio es del 8 por ciento. Entonces, lafraccin de vidrio en la alimentacin es:


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0.08lb100

0.08xlb100

muestraladetotalpeso

vidriodePesow f

==

=

2. Determine la fraccin, en peso, de vidrio en el flujo inferior

0.72ton10

ton7.2

inferiorflujodeltotalpeso

vidriodepesow u

==

=

3. Determine la eficiencia de la recuperacin, use la Ecuacin 8.5

cientopor901000.08x100

0.72x10

100wF

wU

(%)nRecuperac f

u

==

=

4. Determine la efectividad del tamiz, use la Ecuacin 8.6

( )

( )

( )( )

( ) ( )

( )( )

( ) ( )

0.08-1ton/h100

0.72-1ton/h10-1x

0.08ton/h100

0.72ton/h10

w-1F

w-1U-1

wF

wUdEfectivida

f

u

f

u

=

=

Otras Tcnicas de Separacin.

El siguiente material slo sirve como una introduccin a las tcnicas de separacin que sevan a considerar en esta seccin, debido a que se conoce menos sobre ellas. Los detallesespecficos se deben obtener, a medida que ellos son disponibles, de los registros deinstalaciones a escala completa, fabricantes de equipo y la literatura.

Separacin por inercia. Los mtodos de inercia se basan sobre principios de balstica oseparacin por gravedad, para separar desechos slidos fragmentados en partculas livianas(orgnicas) y pesadas (inorgnicas). En la Figura 8.23 se muestran esquemticamente losmodos de operacin de tres tipos diferentes de separadores por inercia. Este tipo de equipose usa extensivamente en Europa.


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Figura 8.23 Tipos de separadores por inercia (7)- a) Balstico, b) Deflactor, c)Transportador inclinado

Flotacin. En el proceso de flotacin, el material rico en vidrio, producido por el tamizadode la fraccin pesada de desechos clasificados con aire despus de la separacin de metalesferrosos, se sumerge en agua en un tanque adecuado. Los pedazos de vidrio, roca, ladrillo,huesos y material plstico denso que va a fondo son removidos con barredores de correapara ms procesamiento. Las partculas orgnicas livianas y otros materiales que flotan sonrecogidos de la superficie. Estos materiales pueden ser acarreados a un relleno sanitariopara su disposicin o devueltos al extremo inicial de la planta pasados por la operacin conuna masa nueva de desechos. Tambin se han usado qumicos y aditivos para mejorar lacaptura de materiales orgnicos livianos y finos inorgnicos.

Separacin Optica. La separacin de vidrio de partculas opacas como piedras, cermica,tapas de botellas y corcho se puede realizar pticamente identificando las propiedadestransparentes del vidrio. La separacin ptica decolores se puede usar para separar cristalde vidrio de colores. Tambin se puede separar vidrio mezclado de colores en productosmbar y verde. En la Figura 8.24 se muestra un separador ptico tpico. Funcionalmente,estn involucradas cuatro operaciones bsicas: (1) las partculas se alimentan por mediosmecnicos, (2) las partculas son inspeccionadas pticamente, (3) los resultados de lainspeccin se evalan electrnicamente y (4) los tipos predeterminados de partculas sonremovidos por un chorro de aire sincronizado.

Refirindonos a la Figura 8.24a, notamos que las partculas trituradas de vidrio sonalimentadas por la tolva a una bandeja vibradora que se usa para controlar la tasa dealimentacin a un ducto inclinado. El ducto se usa para dirigir las partculas a la unidad de


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inspeccin para la evaluacin. la unidas de inspeccin contiene una fuente de luz y unsensor que se usa para examina las partculas que caen libremente. Cuando se detecta unapartcula rechazable, se produce una seal que acciona electrnicamente un chorro de airecomprimido de la boquilla del eyector haciendo que la partcula sea desviada del flujo delproducto principal (Vea la Figura 8.24a). El grado de separacin alcanzado con el

separador ptico del tipo mostrado en la Figura 8.24, generalmente, es una funcin de latasa de alimentacin.

Separacin Electrosttica. Se pueden usar campos electrostticos de alto voltaje paraseparar vidrio de la fraccin pesada de desechos clasificados con aire y que estn libres dechatarra terrosa y de aluminio, en la siguiente forma: Un alimentador vibratorio mide elmaterial que entrega a un tambor giratorio cargado negativamente y a un electrodo positivocerca del tambor y el alimentador induce una carga en las partculas pequeas. Los noconductores, como el vidrio y la arcilla, retienen las cargas, los metales y materialescristalinos, como roca, la pierden rpidamente. El tambor sostie

Desechos Sólidos. Principios de Ingeniería y Administración.

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