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Construcción de rellenos sanitarios

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E I A  Relleno  Sanitario
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Construcción de rellenos sanitarios

  1. 1. M.C. RAUL CASTAÑEDA CEJA CONSTRUCCION DE UN RELLENO SANITARIO
  2. 2. ¿Qué es un relleno sanitario? El relleno sanitario es una técnica de disposición final de los residuos sólidos en el suelo que no causa molestia ni peligro para la salud o la seguridad pública; tampoco perjudica el ambiente durante su operación ni después de su clausura. Esta técnica utiliza principios de ingeniería para confinar la basura en un área lo más estrecha posible, cubriéndola con capas de tierra diariamente y compactándola para reducir su volumen. Tipos de relleno sanitario En relación con la disposición final de RSM, se podría proponer tres tipos de rellenos sanitarios, a saber: Relleno sanitario mecanizado Relleno sanitario semimecanizado Relleno sanitario manual
  3. 3. El relleno sanitario mecanizado es aquel diseñado para las grandes ciudades y poblaciones que generan más de 40 toneladas diarias. Por sus exigencias es un proyecto de ingeniería bastante complejo, que va más allá de operar con equipo pesado. Esto último está relacionado con la cantidad y el tipo de residuos, la planificación, la selección del sitio, la extensión del terreno, el diseño y la ejecución del relleno, y la infraestructura requerida, tanto para recibir los residuos como para el control de las operaciones, el monto y manejo de las inversiones y los gastos de operación y mantenimiento. Para operar este tipo de relleno sanitario se requiere del uso de un compactador de residuos sólidos, así como equipo especializado para el movimiento de tierra: tractor de oruga, retroexcavadora, cargador, volquete, etc. Relleno sanitario mecanizado CONSTRUCCION DE LOS RELLENOS SANITARIOS
  4. 4. Relleno sanitario mecanizado
  5. 5. Cuando la población genere o tenga que disponer entre 16 y 40 toneladas diarias de RSM en el relleno sanitario, es conveniente usar maquinaria pesada como apoyo al trabajo manual, a fin de hacer una buena compactación de la basura, estabilizar los terraplenes y dar mayor vida útil al relleno. Relleno sanitario semimecanizado En estos casos, el tractor agrícola adaptado con una hoja topadora o cuchilla y con un cucharón o rodillo para la compactación puede ser un equipo apropiado para operar este relleno al que podríamos llamar semimecanizado
  6. 6. Relleno sanitario manual Es una adaptación del concepto de relleno sanitario para las pequeñas poblaciones que por la cantidad y el tipo de residuos que producen –menos de 15 t/día–, además de sus condiciones económicas, no están en capacidad de adquirir el equipo pesado debido a sus altos costos de operación y mantenimiento. El término manual se refiere a que la operación de compactación y confinamiento de los residuos puede ser ejecutada con el apoyo de una cuadrilla de hombres y el empleo de algunas herramientas. Normatividad Mexicana por Estado Ley de Protección Ambiental Reglamento de la Ley de Protección Ambiental
  7. 7. NOM-083-SEMARNAT-2003 Especificaciones de protección ambiental para la selección del sitio, diseño, construcción, operación, monitoreo, clausura y obras complementarias de un sitio de disposición final de residuos sólidos urbanos y de manejo especial; elaborada dentro del marco de la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos (LGPGIR), la cual se integra de manera más completa.
  8. 8. Proveer una guía técnica y sugerir el nivel mínimo de controles y pruebas necesarios en la construcción de un nuevo relleno sanitario. Incluye Recubrimientos, Sistema de recolección de lixiviado, Pozos de monitoreo de agua subterránea, Sondas de monitoreo de biogás. Propósito Ubicación Un relleno sanitario debe considerar las restricciones de ubicación Condiciones físicas y sociales Estudio de impacto ambiental. Condiciones Físicas 1. Geología 2. Hidrogeología 3. Agua subterránea 4. Clima 5. Agua superficial (ríos, arroyos, lagos) 6. Fallas geológicas 7. Áreas sísmicas activas 8. Áreas inestables 9. Especies en peligro de extinción Condiciones Sociales Escuelas y/o guarderías • Iglesias • Hospitales • Cementerios • Desarrollos comerciales y residenciales • Áreas recreacionales • Sitios históricos • Sitios arqueológicos • Sitios con calidad estética excepcional • Procurar la participación del gobierno y la comunidad
  9. 9. CÁLCULO DE LA VIDA ÚTIL Y CAPACIDAD DEL RELLENO SANITARIO El cálculo de la capacidad o vida útil de un relleno sanitario se basa en conocer el volumen de residuos que será admitido en el sitio de inicio hasta la finalización de su explotación. Las metodologías que se recogen en los manuales consultados se centran principalmente en los dos factores comentados: geometría y generación de residuos. La capacidad nominal del relleno sanitario se utiliza como una estimación preliminar, puesto que la capacidad real dependerá también, entre otros, de la evolución de los residuos cualitativa y cuantitativamente, de la densidad de compactación, de la evolución de los asentamientos; parámetros éstos difíciles de concretar con anterioridad.
  10. 10. Así pues, los parámetros básicos a tener en cuenta para el cálculo de la vida útil de un relleno sanitario reúnen las características geométricas y de aporte de materiales: » Población atendida. » Generación de residuos por habitante y día. » Método de explotación (influirá en el volumen útil total del vaso). » Volumen del sitio disponible. » Altura de relleno de cada capa / celda. » Capas de recubrimiento intermedias. » Altura máxima de residuo en el relleno. » Densidad de compactación del residuo. Cantidad de residuos recepcionada anualmente: Pn Pn = Población atendida (hab) x Residuos por habitante y día (kg/hab y día) x 365 días/año / 1,000(ton/kg) Pn (ton/año) = H (hab) x RS (kg/hab día) x 0.365
  11. 11. Para conocer la vida útil real habrá que corregir la cantidad de residuos recepcionada con factores adimensionales que incorporen la evolución de la población atendida de acuerdo a estudios demográficos y la corrección de la generación de residuos por habitante. Propuesta: Cantidad de residuos recepcionada corregida Pn*= Población atendida (1+h)^n x Residuos por habitante y día x (1+r)^n x 365 días/año h = Evolución anual de la población en tanto por uno r = Evolución anual de la producción de residuos en tanto por uno n = número de años
  12. 12. Volumen de los residuos depositados: V Para el cálculo de la capacidad del relleno sanitario interesa el volumen final equivalente de los residuos depositados y acondicionados para su disposición final en el relleno. Este volumen depende únicamente del grado de compactación que se consiga durante la explotación del relleno. Este parámetro va a depender del tipo de residuo, humedad, pluviometría, método de explotación, evolución de los residuos.
  13. 13. Las opciones de compactación de los residuos arrojan resultados de densidad como sigue: Compactación de baja densidad. Los residuos depositados en la zona de vertido son esparcidos con pala cargadora que produce una débil compactación de la masa de residuos. Se alcanzan densidades alrededor de 500 kg/m3. Compactación de media densidad. En este sistema se utiliza maquinaria pesada (mínimo 15 toneladas) para el esparcimiento y pisado y compactación de los residuos. Se alcanzan densidades de 800 kg/m3. Compactación de alta densidad. Consiste en provocar una trituración y compactación simultáneas con maquinaria pesada de más de 20 toneladas de peso. Los residuos se depositan en el área de vertido y se extienden y compactan hasta formar capas finas de 25-30 cm. Se repiten pasadas de la maquinaria a los 15 y 30 días. Por lo general, la densidad normalmente manejada se encuentra alrededor de 600-800 kg/m3. V= Cantidad de residuos (ton/año) / Densidad (kg/m3) V (m3/año)= Pn (ton/año) / D (kg/m3)
  14. 14. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE CONSTRUCCIÓN Todo relleno sanitario deberá estar diseñado y ejecutado de forma que cumpla las condiciones necesarias para impedir la contaminación del suelo, de las aguas subterráneas o de las aguas superficiales y garantizar la recogida eficaz de las emisiones perniciosas, procurando igualmente una armonía e integración estética con el paisaje. LAS CELDAS Las celdas son subdivisiones o compartimentos de vertido dentro del relleno sanitario, interponiendo capas de cobertura intermedias para independizar una de otra. Con esta división se persigue el aislamiento de las partes para optimizar el control de las emisiones de cada una minimizando la generación de lixiviados, el área y tiempo de exposición de residuos reduciendo, por tanto las exigencias de cobertura y minimizando el riesgo de arrastre de residuos con el viento.
  15. 15. Las principales ventajas que se consiguen con la construcción de celdas son: - optimiza el control de emisiones. - minimizar la producción de lixiviados. - minimiza el riesgo de formación de bolsas de gas. - facilita la compactación más homogénea de la masa de la celda. - favorece un manejo de residuos más adaptado a las condiciones de cada momento. - minimiza el riesgo de incendios. - agiliza el inicio de la fase metano génica. - Facilita el acceso y movilidad de los vehículos para descargas posteriores.
  16. 16. Componentes de una Celda • Recubrimiento compuesto 60 cm de recubrimiento de suelo recompactado • k =1X10-7 cm/sec • 60-mil (0.152 cm) geored de polietileno de alta densidad Liso o texturizados sobre el piso. • Texturizados (ambos lados) sobre las pendientes. • Sistema de Recolección de Lixiviado. Componentes del Recubrimiento
  17. 17. Componentes del Recubrimiento Componentes del Sistema de Recolección de Lixiviado Líquidos que entran en los residuos se convierten en lixiviado. El lixiviado tiende a moverse hacia el fondo del relleno sanitario. Es colectado por el recubrimiento El sistema de recolección transporta el lixiviado hacia los cárcamos. Este sistema es diseñado para controlar el nivel sobre el recubrimiento.
  18. 18. 5 componentes principales • Capa de drenaje. • Tubería recolectora. • Cárcamos o puntos de recolección. • Tubería y Sistema de bombeo. • Manejo del lixiviado recolectado. Componentes del Sistema de Recolección de Lixiviado Capa de Drenaje Granular Arena Grava Geosintética Geored Geotextil
  19. 19. Componentes del Sistema de Recolección de Lixiviado Tubería de recolección • PVC • Polietileno de alta densidad (PEAD) Cárcamo o punto de recolección Sistema de bomba y tubería
  20. 20. Aseguramiento de Calidad Construcción Control/ Aseguramiento de Calidad (QC/QA) incluye: monitoreo, pruebas, y recomendaciones durante el proceso de construcción. El personal debe estar familiarizado con los procedimientos, especificaciones y planos de construcción. El monitoreo y documentación debe ser de tiempo completo durante todas las fases de construcción del proyecto. Es recomendable para la mayoría de las fases de construcción en el relleno sanitario
  21. 21. Manejo del lixiviado recuperado • Lagunas • Tanques • Tratamiento • Envió a fuera del sitio
  22. 22.  60 cm de suelo.  Coeficiente de permeabilidad <1 x 10-7 cm/sec  Limite Liquido > 30  Índice de Plasticidad > 15  Porcentaje de suelo pasando por la criba de 0.075 mm > 30%  Piedra o roca con tamaño máximo de 25 cm  El contenido de rocas o piedras < 10% Los suelos pueden estar disponibles in-situ siempre y cuando pasen las especificaciones 1 prueba por cada 5000 m2 . Verificación del grosor 1 por cada 500 m2 . Construcción del Recubrimiento de Suelo
  23. 23.  EL Sistema de manejo de agua de lluvia debe ser construido para mover el agua alrededor del recubrimiento.  Minimizar el flujo de agua hacia o en el recubrimiento.  El agua de lluvia en el recubrimiento debe ser removida tan pronto como sea practico.  Si no se puede drenar por gravedad, utilizar bombas.  Pruebas en el suelo Previo a la construcción para determinar que el suelo es adecuado para el recubrimiento. Humedad/densidad  Cribado.  Limites de Atterberg.  Coeficiente de permeabilidad.  Durante la construcción para determinar su construcción apropiada.  Densidad de campo .  Cribado .  Limites de Atterberg.  Coeficiente de permeabilidad  Grosor Elementos clave Control de calidad estricto  Asegura que los materiales y la construcción sean proveídos de acuerdo con los planos, normas y permisos .  Selección apropiada del suelo.  El suelo debe cumplir con las especificaciones .  Control de humedad .  mejora la permeabilidad y controla desecación .  Grado de compactación .  Asegura la compactación suficiente para conseguir los requerimientos de permeabilidad .
  24. 24. Construcción del Recubrimiento de Suelos  Raspar la sub base.  La parte superior de cada capa debe ser raspada.  Las capas sueltas no debe ser mas gruesas que los dientes del compactador.  Para paredes con pendientes mayores de 3:0, construir en capas horizontales suficientemente anchas para el equipo de construcción.  Alisar la superficie antes de colocar la geomembrana o cuando esta expuesto mas de 24 horas .
  25. 25. Unión de recubrimientos de suelo Hidratación del recubrimiento. Muy importante Requerido para la compactación.  Agregar agua durante la mezcla del suelo.  El agua debe ser limpio no lixiviado.
  26. 26. Tamaño de terrones y rocas. Terrones deben ser reducidos para alcanzar la permeabilidad. No rocas o piedras mayores de 25 cm. Esfuerzo de compactación. El suelo del recubrimiento debe ser compactado con un pata de cabra o un compactador plano. Se debe controlar el grosor de la capa para permitir la penetración en estas capas 8 pases como mínimo. Compactación del suelo
  27. 27. Importante en la selección del material. Los limites de Atterberg y el cribado deben ser revisados continuamente para detectar cualquier cambio en las propiedades físicas. El limite liquido o índice de plasticidad no debe cambiar mas de 10 puntos. Cobertura protectora de suelo 60 cm mínima entre la geomembrana y los residuos, 30 cm mínima entre el sistema de recolección de lixiviado y los residuos. Debe permitir que el lixiviado fluya hacia la capa de drenaje. La permeabilidad debe ser > 1 x 10-4 cm/sec o proveer vías para mover el lixiviado a través de otros suelos o tuberías. Plasticidad del suelo
  28. 28. Densidad en campo. 95% de la densidad seca máxima (ASTM D 698). => del contenido optimo de humedad o 90% de la densidad seca máxima (ASTM D 1557) => 1% del contenido optimo de humedad  Densidad en campo. Una prueba cada 750 m2 de superficie por capa (por lo menos 3 pruebas por capa).  Secciones del recubrimiento que no pasen las pruebas no debe ser reinstalado y las pruebas deben de hacerse de nuevo.  Dispositivo nuclear - costo aproximado $8,000.  Existen métodos manuales - costo aproximado del equipo $200 . Pruebas para Aseguramiento de Calidad
  29. 29. Verificación de materiales in-situ. La base y los lados de la excavación deberá ser inspeccionada visualmente por el profesional de Aseguramiento de Calidad. Determinar las áreas que no cumplen con los requerimientos del recubrimiento de suelo. Se probaran los primeros 60 cm del material in- situ. Material que no cumple debe ser removido y remplazado. Los primeros cm deben ser raspados, recompactados y alisados.
  30. 30. El tamaño y diseño de las celdas depende de la cantidad de residuos sólidos que requieren disposición. Sus dimensiones se definen teóricamente como un paralelepípedo donde los elementos básicos son: * Altura * Longitud * Ancho *Taludes e inclinación
  31. 31. SISTEMA DE IMPERMEABILIZACIÓN Durante la explotación del relleno sanitario, como con posterioridad a su clausura, se producen cantidades variables de lixiviados, es decir, el líquido que se filtra a través de los residuos sólidos y que extrae materiales disueltos o en suspensión. Este líquido que dará lugar al lixiviado puede proceder de la propia agua de constitución de los residuos, o bien de aportaciones externas, como pueden ser la precipitación directa sobre el vaso, o bien la afluencia por drenaje superficial o aguas subterráneas. Dichos lixiviados arrastran cantidades importantes de materias en suspensión y disueltas, y sus características químicas y biológicas son tales que al infiltrarse en perfil del suelo ocasiona un riesgo potencial de contaminación de las aguas subterráneas y del suelo, tanto mayor cuanto más cerca esté el nivel freático del fondo del relleno sanitario.
  32. 32. La Norma Oficial Mexicana de referencia para la construcción, operación, seguimiento y clausura de rellenos sanitarios NOM-083-SEMARNAT- 2003, establece las condiciones que deben reunir los sitios destinados a la disposición final de los residuos sólidos municipales exige que todo relleno sanitario cumpla las condiciones necesarias para impedir la contaminación del suelo y de las aguas subterráneas, así como para recoger los lixiviados. Las exigencias técnicas de la impermeabilización aplicables son los correspondientes a relleno sanitarios para residuos sólidos urbanos y de manejo especial no peligrosos.
  33. 33. Características geológicas Las características geológicas del emplazamiento determinan el tipo de impermeabilización que es necesario ejecutar, e incluso hasta la viabilidad de la ejecución del relleno sanitario. Como norma general hay que evitar la ubicación de relleno sanitarios en:  Zonas húmedas.  Terrenos aluviales.  Zonas de fallas o inestables.  Zonas telúricas.  Zonas de recarga de aguas subterráneas.
  34. 34. Descripción sistema de impermeabilización Para el diseño del sistema de impermeabilización ha de tenerse en cuenta lo establecido en la norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003 que establece las condiciones que deben reunir los sitios destinados a la disposición final de los residuos sólidos municipales en lo relativo a sus capítulos:  Evidencias y uso del agua subterránea,  Identificación del tipo de acuífero.  Análisis del sistema de flujo.
  35. 35. Características exigibles laminas PEAD de impermeabilización
  36. 36. Construcción de Recubrimiento de Geomembrana  Geomembrana – Polietileno de Alta Densidad (PEAD).  Recubrimiento flexible Grosor de 60 mils (0.152 cm)  Recubrimiento instalado sobre suelos. • Fabricado de materiales crudos. • Enviado en rollos. • Inspeccionado al ser recibido por señales de daños o defectos. • Proteger de suelos suaves, húmedos, rocosos o desnivelados. • No almacenarlos en mas de 5 rollos de altura.
  37. 37. Preparación de la base Durante periodos de vientos fuertes, detener construcción y asegurar la geomembrana con suelo, neumáticos, rollos del material geosintético, bolsas de arena u otro material pesado que no cause daños a la geomembrana. Instalación de la geomembrana
  38. 38. Solo si equipo que produzca baja presión sobre el suelo como: Carritos de golf Vehículos todo terreno pequeños.Otros equipos con neumáticos de caucho que produzcan presiones menores 35 kPa con un peso total de 340 kg incluyendo su carga.  Construcción en pendientes verticales o casi vertical Pendientes mayores de 1:1  Usar geomembrana texturizada en ambos lados de PEAD de 60 con una capa de drenaje geocompuesta.  Construirse en segmentos de 3 m verticales  Asegurar la parte alta con una anclaje de zanja diseñado para soportar el peso de la geomembrana y la capa de drenaje compuesto.  Construir segmentos verticales adicionales con 1 m de traslape con el segmento inferior.  El ultimo traslape no es necesario que sea fusionado.  La capa protectora debe ser instalada en incrementos a como vaya progresando la disposición hacia arriba de la pendiente proveyendo un mínimo de 60 cm de grosor. Equipo sobre la geomembrana
  39. 39. Unión. Los paneles de geomembrana deben ser unidos para prevenir fugas de líquidos. Dos tipos de unión:  Soldado por fusión  Soldado por extrusión  Remover arrugas lo mayor posible antes de hacer la unión.  Todo polvo, agua, aceite o cualquier material ajeno debe ser removido antes de la unión.  Traslape de paneles de 8 cm.  Uniones en las pendientes debe ser paralelas a la pendiente no perpendiculares.  No se debe de unir geomembrana si las temperaturas son mayores de 40˚ C o menores de 0˚ C. Soldadura por Fusión
  40. 40. Soldadura por Extrusión
  41. 41. La instalación de extracción y tratamiento del biogás está compuesta principalmente por una red de captación y transporte, y un área de tratamiento, que incluye la unidad de aspiración-impulsión y la antorcha. SISTEMA DE EXTRACCION, CAPTACION Y CONTROL DE BIOGAS
  42. 42. El biogás de relleno sanitario En cualquier depósito controlado de R.S.U. de tipo anaerobio se evidencia, por la presencia de unos olores más o menos nauseabundos, la presencia de un gas que se conoce como biogás de relleno sanitario. Su olor es debido a la presencia, generalmente en contenido ínfimo, de SH2, mercaptanos y algún otro compuesto fuertemente aromático. No obstante, sus componentes principales son: • El metano (CH4) en una proporción del 45 al 60% en volumen. • El dióxido de carbono (CO2), entre el 40 y el 60%. • Nitrógeno (N2): del 2 al 5% • Oxígeno (O2), en torno al 1%
  43. 43. Y cantidades menores de amoníaco, hidrógeno, monóxido de carbono así como otros constituyentes en cantidades traza. Los porcentajes reflejados varían en función, entre otros, de los siguientes factores • La composición del residuo. • La edad del vertido. • La climatología (pluviometría y temperaturas ambientales fundamentalmente). • La geometría del vaso receptor. • El modo de laboreo.
  44. 44. Problemas derivados de la Presencia del Biogás La primera consecuencia de la generación y salida descontrolada del biogás de relleno sanitario, y la más obvia, es su ya mencionado olor desagradable, que siempre implica un impacto negativo notable del depósito de residuos. En primer lugar, el biogás es un gas combustible y, por ello, puede dar lugar a incendios. Dado que el gas fluye por vías preferenciales y con frecuencia lo son los contactos con el vaso receptor, dichos incendios pueden propagarse a las áreas colindantes con el relleno sanitario. Este hecho se ha producido con cierta frecuencia en relleno sanitarios de este tipo. Asimismo el CH4 forma mezclas explosivas con gases inertes.
  45. 45. Por otra parte, hay que indicar el carácter asfixiante del metano, que desplaza al oxígeno presente en cualquier ambiente, y la naturaleza gaseosa del biogás facilita su migración por grietas y bóvedas subterráneas, diaclasas, suelos incoherentes, etc., dañando la vegetación perimetral y penetrando en estructuras o viviendas más o menos próximas al depósito, contaminándolas. El biogás de relleno sanitario es el producto de la degradación de la materia orgánica contenida en los R.S.U. • Residuos de la alimentación. • Residuos de jardinería y maderas. • Cartones y papeles. • Plásticos y embalajes. • Gomas y derivados. • Otros varios.
  46. 46. Biogás Sistema de monitoreo perimetral. Sondas de monitoreo. Típicamente monitoreado cada 3 meses. Peligro a 5% metano por volumen. Sistemas de control  Pasivos Chimeneas/Pozos de Venteo.  Quemadores individuales.  Activos.  Quemadores.

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