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FACULTAD DE INGENIERIA U.N.A.M.

DIVISION DE EDUCACION CONTINUA

CURSOS ABIERTOS

 

 

 

 

 

 

CURSO INTERNACIONAL DE DISEÑO Y DISPOSICION FINAL DE RESIDUOS SOLIDOS

(RELLENOS SANITARIOS)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DISEÑO DE RELLENO SANITARIO

(APUNTES COMPLEMENTARIOS)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ING. FELIPE LOPEZ

MARZO DE 1994

DISEÑO DEL RELLENO SANITARIO

· Selección del Método de Operación Diseño del Frente de Trabajo

· Diseño de la Celda Diaria

· Necesidades de Material de Cobertura

· Diseño Detallado

- Proyección de la Generación de los Residuos Sólidos

- Dimensionamiento de la Celda Diaria

- Requerimientos Volumétricos del Relleno Sanitario

- Cálculo de la Capacidad Volumétrica del Sitio

- Cálculo de la Vida Util del Sitio

- Calendarización del Relleno Sanitario

· Curva Altura- Volumen

· Superficie Final

· Nivel de Desplante

· Diseño de Interfase, Análisis de Contaminación, del Suelo y Acuíferos

· Impermeabilización

· Generación y Control de Biogás

· Generación y Control de Lixiviado

· Drenajes Pluviales

· Obras Complementarias

- Caminos Exteriores e Interiores

- Cerca Perimetral y Caseta de Vigilancia

- Báscula y Caseta de Pesaje

- Cobertizo y Taller de Mantenimiento

- Señalamientos

- Oficinas y Areas de Servicios

 

FRENTE DE TRABAJO

 

DEFINICION: El frente de trabajo es el espacio destinado a la recepción de desechos mediante distintos vehículos en el sitio de disposición final.

Su dimensionamiento debe considerar:

· El espacio necesario para las maniobras de los vehículos.

· El espacio necesario para el acamellonamiento del material de cubierta (dependiendo del método de operación).

· Las dimensiones de la celda diaria.

· Descarga simultánea de vehículos en la hora pico.

La longitud del frente de trabajo se calcula como:

donde:

L : longitud del frente (m)

a : ancho necesario por vehículo (m)

n : número de vehículos llegando en la hora pico

t : tiempo necesario para maniobras y descarga

El dimensionamiento del frente debe responder a los siguientes requerimientos:

a) Permitir el movimiento de la maquinaria que cubre desde arriba los desechos con tierra (se recomienda no disminuir por debajo de 10 m, aproximadamente el ancho de dos bulldozers).

b) Permitir la descarga simultánea de vehículos en la hora pico para evitar encolamientos.

CELDA DIARIA

DEFINICION: Es la unidad de depositación que cada día se generará en un mismo frente de trabajo y misma que debe cubrirse con material adecuado al caso.

El dimensionamiento de la celda diaria partirá de:

· El volumen crítico de residuos recibidos al día en el sitio.

· El frente de trabajo necesario.

· El peso volumétrico de los desechos, considerando la compactación que reciban por la maquinaria existente.

· La altura que operacionalmente se pueda alcanzar.

Las dimensiones de la celda diaria se pueden expresar como:

con

donde:

D : desarrollo de la celda (m)

V : volumen de recepción de residuos al día (m3)

h : altura de la celda (m)

L : longitud del frente de trabajo (m)

e : espesor de la cobertura diaria (usualmente 20 cm.)

Adicionalmente debe calcularse el volumen de tierra necesario para la cobertura, considerando para esto:

a) la geometría de la celda

b) los taludes a emplear

c) el espesor de la cubierta

Cobertura Diaria

La finalidad de la cobertura diaria es evitar los impactos causados por:

· La proliferación de fauna nociva

· La dispersión de basura ligera por el viento

· Los malos olores

· La infiltración de agua pluvial

· Presencia de biogás y riesgo de incendios

· Estética

El tipo de material a emplear (arcilloso o granular) se propondrá de acuerdo a la función de control de impactantes que tenga mayor jerarquía.

El espesor de la cubierta diaria suele considerarse entre 15 y 25 cm, haciéndose mayor en zonas en las que no se operará por más de un mes (unos 30 cm.). La cobertura final del relleno suele llegar a un espesor de 60 cm.

La relación entre el volumen de material de cubierta y el volumen de residuos varía entre el 10 % y 25 %, siendo menor a mayor altura de la celda, aunque esta altura debe mantenerse dentro del rango de eficiencia operativo.

FRENTE DE TRABAJO Y CELDA DIARIA

Vol. Residuos 5.0 x 10.0 x 20 = 1,000 m3

Vol. Cubierta frontal 0.2 (15.81) (20.0) = 63.2 m3

Vol. Cubierta lateral 0.2 (10.00) (5.0) = 50.0 m3

Vol. Cubierta superior 0.2 (10.00) (20.0) = 40.0 m3

_______

153.2 m3

 

Vol. Residuos 2.0 x 25.0 x 20 = 1,000 m3

Vol. cubierta frontal 0.2 (15.81) (20.0) = 25.3 m3

Vol. Cubierta lateral 0.2 (10.00) (5.0) = 50.0 m3

Vol. Cubierta superior 0.2 (25.00) (20.0) = 100.0 m3

_______

175.3 m3

 

Una estimación del volumen total de cobertura se calcula:

Donde:

Vt = Volumen total de cobertura

Vcd = Volumen de cubierta de la celda diaria

V.U.= Vida útil del relleno (días hábiles)

C = Volumen de la cobertura final

La obtención del material de cubierta es un aspecto fundamental de la operación de un relleno. Algunas fuentes son:

a) Compensación con excavaciones in-situ

b) Despalme de la superficie de¡ terreno

c) Cortes en laderas de algún cerro colindante

d) Acarreo desde bancos de material

e) Uso de escombro u otros residuos de construcción.

 

VIDA UTIL

- Altimetría y planimetría del sitio con el objeto de encontrar el volumen disponible.

- Proyección de población para años futuros.

- Generación per-cápita en Kg/ hab- día (incluyendo los residuos de origen no domiciliario). Y considerando un incremento del 1% anual en el valor de ésta generación.

- Peso volumétrico alcanzado por los residuos sólidos en un relleno sanitario (760 - 900 kg/m3).

- Material de cubierta depende de la altura de la celda diaria.

DISEÑO DEL RELLENO

- Proyección de la Generación de los Residuos Sólidos

- Dimensionamiento de la Celda diaria

- Requerimientos Volumétricos del Relleno Sanitario

- Cálculo de la Capacidad Volumétrica del Sitio

- Cálculo de la Vida Util del Sitio

- Calendarización del Relleno Sanitario

 

1. PROYECCIÓN DE LA GENERACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

AÑO

POBLACIÓN

EQUIV.

GENERACIÓN

PER-CÁPITA

(1)

PROYECCIÓN DE LA GENERACIÓN (2)

DIARIA

MENSUAL

ANUAL

PARCIAL

ACUMULADO

1192

2194044

1

2194.044

65821.32

800826.1

800826.1

1993

2222105

1.01

2244.326

67329.78

819179

1620005

1994

2251025

1.0201

2296.271

68888.12

838138.8

2458144

1995

2280863

1.030301

2349.975

70499.26

857741

3315885

1996

2311691

1.040604

2405.555

72166.65

878027.6

4193912

1997

2343583

1.05101

2463.129

73893.88

899042.1

5092955

1998

2376613

1.06152

2522.823

75684.68

920830.2

6013785

1999

2410868

1.072135

2584.777

77543.31

943443.6

6957228

2000

2446438

1.082857

2649.142

79474.26

966936.8

7924165

NOTAS:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2): Valores en toneladas

 

2. DIMENSIONAMIENTO DE LA CELDA DIARIA

AÑO

GENERACIÓN DIARIA DE BASURA (1)

DISEÑO DE LA CELDA DIARIA (2)

No. CELDAS POR HECTÁREA (4)

EN TONS.

EN M3

ALTURA

-D-

FRENTE

-F-

FONDO

-P1-

ALT. TOTAL

-H-

1992

2194.044

2194.044

2.85

50

15.3698

3

12.98971

1993

2244.326

2244.326

2.85

50

15.74966

3

12.69869

1994

2296.271

2296.271

2.85

50

16.11418

3

12.41143

1995

2349.975

2349.975

2.85

50

16.49106

3

12.12779

1996

2405.555

2405.555

2.85

50

16.88109

3

11.84759

1997

2463.129

2463.129

2.85

50

17.28512

3

11.57065

1998

2522.823

2522.823

2.85

50

17.70402

3

11.29687

1999

2584.777

2584.777

2.85

50

18.13879

3

11.0261

2000

2649.142

2469.142

2.85

50

18.59047

3

10.7582

NOTAS:

 

 

 

 

 

 

 

 

(3): Incluye tanto a la altura de la celda (D), como al espesor de la cubierta diaria de tierra (E1).

(4): Este número de celdas, es por cada capa de relleno sanitario.

 

3. REQUERIMIENTOS VOLUMÉTRICOS DEL RELLENO SANITARIO

AÑO

VOL. REAL DE CELDA

-V1- (1)

SUP. BOR. DE CELDA

-A- (2)

VOL. DIARIO MAT. CUBTA.

-V2- (1)(3)

VOL. TOTAL DE CELDA

-V- (1)

REQUERIMIENTOS VOLUMÉTRICOS ANUALES (1)

BASURA

MAT. DE CUBIERTA (4)

SUMA

PARCIAL

ACUMUL.

PARCIAL

ACUMUL.

PARCIAL

ACUMUL.

1992

2194.044

769.84

177.9901

2372.034

800826.1

800826.1

64966.37

64966.37

865792.4

865792.4

1993

2244.326

787.4828

180.9738

2425.3

819179

1620005

66055.43

131021.8

885234.4

1751027

1994

2296.271

805.709

184.0562

2480.327

838138.8

2458144

67180.5

198202.3

905319.2

2656346

1995

2349.975

824.5528

187.243

2537.218

857741

3315885

68343.7

266546

926084.7

3582431

1996

2405.555

844.0544

190.5411

2596.096

878027.6

4193912

69547.5

336093.5

947575

4530006

1997

2463.129

864.2559

193.9575

2657.087

899042.1

5092955

70794.5

406888

969836.6

5499843

1998

2522.823

885.2009

197.4997

2720.322

920830.2

6013785

72087.4

478975.4

992917.6

6492760

1999

2584.777

906.9392

201.1761

2785.953

943443.6

6957228

73429.26

552404.6

1016873

7509633

2000

2649.142

929.5235

204.9955

2854.137

966936.8

7924165

74823.35

627228

1041760

 

NOTAS:

(1): Valores en m3

(2): Valores en m2

(3): La cobertura de la celda diaria, incluirá los siguientes elementos:

(4): Debe considerarse un incremento en los requerimientos de material de cubierta, del 4% por Ha. Y por capa de relleno, para la cobertura de los taludes.

Considérese además un volumen aproximado de 40500 m3 de material de cubierta, para la cobertura o sello final del relleno. Esta cubierta se aplicará sólo en las superficies horizontales de dicho relleno hasta alcanzar un espesor promedio de: 0.45 m.

  1. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD VOLUMÉTRICA DEL SITIO
  2. PARA TERCERA

    CURVA DE NIVEL

    ELEVACION

    (MTS)

    AREA SUPERFICIAL PROMEDIO

    (M2)

    VOLÚMENES EN M3 (1)

    DE RELLENO

    DISP. DE BASURA

    PARCIAL

    ACUMUL.

    PARCIAL

    ACUMUL.

    2431

    54300

    0.0

    0.0

    54300

    54300

    2432

    54900

    0.0

    0.0

    54900

    109200

    2433

    55500

    0.0

    0.0

    55500

    164700

    2434

    56100

    0.0

    0.0

    65100

    220800

    2435

    56700

    0.0

    0.0

    56700

    277500

    2436

    57300

    0.0

    0.0

    57300

    334800

    2437

    57900

    0.0

    0.0

    57900

    392700

    2438

    58500

    0.0

    0.0

    58500

    451200

    2439

    59100

    0.0

    0.0

    59100

    510300

    2440

    59750

    0.0

    0.0

    59750

    570050

    2441

    60400

    0.0

    0.0

    60400

    630450

    2442

    61000

    0.0

    0.0

    61000

    691450

    2443

    61600

    0.0

    0.0

    61600

    753050

    2444

    62350

    0.0

    0.0

    62350

    815400

    2445

    62900

    0.0

    0.0

    62900

    878300

    2446

    63350

    0.0

    0.0

    63350

    941650

    2447

    64000

    0.0

    0.0

    64000

    1005650

    2448

    64600

    0.0

    0.0

    64600

    1070250

    2449

    65200

    0.0

    0.0

    65200

    1135450

    2450

    65800

    0.0

    0.0

    65800

    1201250

    NOTAS:

    (1): Los volúmenes de la tabla, tienen como límite superior en el sitio, la cura de nivel indicada.

    Nivel de desplante, propuesto para el relleno sanitario en la etapa que se analiza: 2430 mts.

    Elev. de piso menor, para esta etapa: 2430 mts.

    Elev. de piso mayor, para esta etapa: 2450 mts.

    Equidistancia entre curvas de nivel: @ 1 mts.

  3. CÁLCULO DE LA VIDA ÚTIL DEL SITIO
  4. PARA TERCERA

    DEMANDA VOLUMÉTRICA PARA DISPONER LA BASURA

    *

    OFERTA VOLUMÉTRICA DEL SITIO PARA LA DISPOSICIÓN DE LAS BASURAS

    AÑO

    POBLACIÓN

    (HABS)

    REQUERIMIENTOS VOLUMÉTRICOS (1)

    *

    ELEVACIÓN

    (MTS) (2)

    CAPA

    No.

    AREA PROM. SUPERFICIAL

    (M2

    OFERTA VOLUMÉTRICA DEL SITIO

    DIARIOS (M3)

    ANUALES (M3)

    *

    PARCIAL

    (M3)

    ACUMUL.

    (M3)

    PARCIAL

    ACUMUL.

    *

    2433

    1

    54900

    164700

    164700

    1992

    2194044

    2372.034

    865792.4

    865792.4

    *

    2436

    2

    56700

    170100

    334800

    1993

    2222105

    2425.3

    865234.4

    1751027

    *

    2439

    3

    58500

    175500

    510300

    1994

    2251025

    2480.327

    905319.2

    2656346

    *

    2442

    4

    60387.5

    181162.5

    691462.5

    1995

    2280863

    2537.218

    926084.7

    3582431

    *

    2445

    5

    62300

    186900

    878362.5

    1996

    2311691

    2596.096

    947575

    4530006

    *

    2448

    6

    63987.5

    191962.5

    1070325

    1997

    2343583

    2657.087

    969836.6

    5499843

    *

             

    1998

    2376613

    2720.322

    992917.6

    6492760

    *

             

    1999

    2410868

    2785.953

    1016873

    7509633

    *

             

    2000

    2446438

    2854.137

    1041760

    8551393

    *

             

     

    NOTAS:

    (1): Valores que incluyen tanto el material de cubierta, como a los residuos sólidos

    (2): La elevación corresponde en el sitio, al límite de la capa indicada en la tabla.

    La cantidad total de basura y material de cubierta que puede recibir el sitio en esta etapa, será de: 1070325 m3.

    La cantidad total de basura generada entre 1992 y 2000, la cual deberá ser dispuesta sanitariamente, incluyendo al material de cubierta, será de: 8551393 m3.

  5. CALENDARIZACIÓN DEL RELLENO SANITARIO

PARA TERCERA

AÑO

CAPA No.

No. CELDAS DIARIAS

VOL. DE LA CELDA DIARIA (M3)

ELEVACION

(MTS)

1993

1

68

2425.3

2433

1993

2

70

2425.3

2436

1993

3

61

2425.3

2439

1994

3

11

2480.327

2439

1994

4

73

2480.327

2442

1994

5

75

2480.327

2445

1994

6

77

2480.327

2448

 

NOTAS:

Necesitas buscar otro sitio para disponer: 6549655 m3 de basura, que serán generados entre: 1994 y 2000.

FIG. 3.9.1. CURVA VOLUMEN – ALTURA

PARA EL RELLENO DE HUANQUILUCAN

ESTABLECIMIENTO DE NIVEL DE DESPLANTE

 

 

  1. CRITERIO CONSTRUCTIVO
  2. EL NIVEL DE DESPLANTE IDEAL ES AQUEL QUE PRODUZCA UN VOLUMEN DE CORTE IGUAL AL VOLUMEN DE MATERIAL REQUERIDO PARA LA CUBIERTA DIARIA Y FINAL.

     

  3. CRITERIO PREVENTIVO DE CONTAMINACION
  1. CALCULO DE LA INTERFASE DE SUELO PARA LA REMOCION DE LA CONTAMINACION MECANICA.
  2. CALCULO DE LA INTERFASE DE SUELO PARA LA REMOCION DE LA CONTAMINACION ORGANICA.

 

MECANISMO DE CONTAMINACION DEL SUELO

 

- ADVECCION

- DISPERSION

- DIFUSION MOLECULAR

- INTERACCION HIDROQUÍMICA

 

- ADVECCION

Transferencia de contaminantes con la mismo velocidad y dirección con que se mueve el agua que los transporta. Es el principal mecanismo de tal manera que si se eliminan los otras procesos, el modelo casi no se altera.

La advección por el flujo de agua subterránea tiene un rango:

10-6 cm/seg. £ V £ 10-1 cm/seg.

Fenómeno de aspersado causado por las variaciones de velocidad. La dispersión es función de la acción mecánica.

ACCION MECANICA

- DIFUSIÓN MOLECULAR

Tiene validez (aplicabilidad) cuando la velocidad del agua subterránea es casi nula.

 

Está regida por la 1° Ley de FICK

La masa de contaminantes difundida, que pasa por una sección transversal, dada por unidad de tiempo, es proporcional al gradiente de concentración del contaminante.

- INTERACCIÓN HIDROQUÍMICA

Entre el fluido y el suelo a veces ocurren procesos importantes que cambiarán la calidad del agua subterránea por los constituyentes químicos disueltos.

MECANISMO DE ATENUACION DE LA CONTAMINACION DEL SUELO

 

- FILTRACION

- ABSORCION

- ADSORCION

- ACCION BACTERIOLOGICA

- FILTRACION

 

- FILTRACION

La capa de suelo que existe entre la superficie y el nivel de aguas freáticas actúa como un filtro natural. Los sólidos orgánicos retenidos son estabilizados por la acción bacteriana, y los inorgánicos pueden cambiar sus características por acción química.

Limitante: sólo retiene partículas suspendidas dependiendo de la porosidad del suelo.

- ABSORCION

Este mecanismo funciona reteniendo la humedad y varios elementos contenidos en el lixiviado, el tiempo suficiente para que un proceso químico y/o bacteriológico se presente.

 

- ADSORCION

Ocurre cuando una molécula cargada (ion) del lixiviado pasa sobre una partícula de suelo que contiene una carga contraria, a la cual se adhiere.

Un suelo teniendo una buena característica de intercambio canónico, tiene un gran potencial de retención de los contaminantes presentes en el lixiviado.

 

ACCION BACTERIOLOGICA

Básicamente la acción bacteriológico actúa acompañada de los mecanismos antes descritos, cuando se presento material orgánico.

EJEMPLO:

Determinar la cantidad de suelo necesario para intercambiar los cationes de 15 m3 de líquido percolado, si el peso volumétrico del suelo es de 1,800 Kg/m3 y su capacidad de intercambio catiónico CIC es de 25 meq. por 100 grs. La composición del líquido percolado es la siguiente:

Ca++ = 800 mg/Lt.

Mg++ = 1,000 mg/Lt.

Na++ = 150 mg/Lt.

Fe++ = 60 mg/Lt.

Zn++ = 600 mg/Lt.

1er. PASO CALCULO DE LA CONC. CATIONICA

Cation

Conc. Mg/l

Pequiv.

(P.A/valencia)

Conc. meq/lt

Ca++

800

20 mg/l

40.00

Mg++

1,000

12.15

82.30

Na++

150

23.00

6.50

Fe++

60

28.00

2.14

Zn++

600

32.60

18.64

     

149.58 ~ 150 meq./l

 

2o. PASO GRAMOS DE SUELO REQUERIDOS/LT DE LIXIVIADOS

= ______150 meq/l_______ = __15,000 gr suelo_

25 meq./100 gr. suelo 25 l de lix

= 600 grs. de suelo/lt de lixiviado

= 600 Kg. de suelo/m3 de lixiviado

 

3° PASO M3 DE SUELO NECESARIO

= __600 Kg. De auelo/m3 de lixiviados___

1,800 Kg/m3 de suelo

= 0.33 m3 de suelo/m3 de lixiviado.

 

 

Finalmente para remover la carga catiónica contenida en los 15 m3 descargados al suelo requerimos:

= 0.33 ___m3 de suelo___ x 15 m3 de lixiviados

m3 de lixiviado

= 4.9 m3 de suelo = 5 m3 de suelo

 

    1. Análisis de la Contaminación del Suelo por Capa Catiónica.

Este análisis, se realizará empleando la siguiente formulación:

I = 4 ___C___ i (2.2.1.)

CIC (PV)

Donde:

C = 411 mg/l, que es la concentración catiónica del lixiviado.

CIC = Capacidad de intercambio catiónico del suelo, en meq/100 gr. de material

PV = Peso Volumétrico del Suelo (kg/m3)

i = humedad lixiviable de los residuos sólidos, en m/m2 año

I = Interfase de suelo requerida para atenuar la contaminación por carga catiónica, en mts.

 

    1. Análisis de la Contaminación del suelo por Carga Orgánica.

 

 

 

 

t (AÑOS)

D %

S D %

0

100

100

1

50

150

2

25

175

3

12.5

187.5

4

12.5

200

-

-

-

-

-

-

-

-

-

20

12.5

400

<!---assunto meio ambiente assunto medio ambiente assunto environment --->