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CURSO:

Ingeniería y Gestión Ambiental

TEMA:

Gestión activa de gases

ALUMNOS:

Estrella Prado. Oscar David Arturo U201113529

Fuentes Canales, Luis Miguel U201133340

Salas Loayza, Fernando U201011673

PROFESOR:

León Chávarri, Claudia Carolina

Ciclo 2015-02

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I. Contenido

I. Contenido .................................................................................................................................... 2

1. Introducción ................................................................................................................................ 3

2. Antecedentes .............................................................................................................................. 4

3. Conceptualización ....................................................................................................................... 5

3.1 Residuos sólidos .................................................................................................................. 5

3.2 Biogás .................................................................................................................................. 5

4. Situación actual en el Perú .......................................................................................................... 6

5. Gestión de gases ......................................................................................................................... 7

5.1 Sistema de control pasivo de gases .................................................................................... 7

5.2 Sistema de control activo de gases ..................................................................................... 7

5.3 Comparación de control activo y control pasivo de gases .................................................. 7

6. Tipos de drenaje .......................................................................................................................... 8

6.1 Drenaje pasivo ..................................................................................................................... 8

6.2 Drenaje activo ..................................................................................................................... 9

7. Conclusiones.............................................................................................................................. 11

8. Bibliografía ................................................................................................................................ 12

9. ANEXOS ..................................................................................................................................... 13

9.1 ANEXO1 ............................................................................................................................. 13

9.2 ANEXO2 ............................................................................................................................. 15

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1. Introducción

Hoy en día, la disposición y el tratamiento definitivo de los residuos sólidos se ha convertido en

uno de los problemas más importantes que aquejan a Perú y muchos países de América. El sistema

conveniente para el acopio y tratamiento de la basura es el relleno sanitario.

Luego de la llegada del envío de la basura al relleno sanitario, estos empiezan a emitir lixiviados y

gases a causa de su biodegradación, a este último se le denomina biogás. La producción de biogás

de los rellenos sanitarios y su posterior aprovechamiento permite convertirlo en energía eléctrica,

al principio necesitando una gran inversión, pero al paso del tiempo puedo autofinanciarse. El

biogás normalmente se captura utilizando sistemas de recolección, que usualmente quema gas

por medio de quemadores, también el gas generado puede utilizarse de diferentes maneras. Por

ejemplo:

Producción de energía eléctrica a través de generadores de combustión interna.

Turbina o micro turbinas.

Combustible para calentadores de agua y demás instalaciones

Además de que el biogás tiene diversas aplicaciones, también tiene beneficios, ya que su uso,

recolección y control permite reducir las emisiones contaminantes a la atmosfera.

En el siguiente trabajo contendrá información sobre la generación, composición y manejo de los

gases producto de la descomposición de los residuos sólidos en un relleno sanitario y de las

opciones de gestión activa para el aprovechamiento y tratamiento de estos gases.

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2. Antecedentes

El crecimiento urbano ha causado un incremento importante en lo que significan residuos

(basura), estos normalmente son provenientes de casas, empresas privadas y públicas,

construcciones, establecimientos comerciales y servicios. La gestión de los residuos incluye varias

etapas en todas su cadena (desde la producción hasta su disposición final), la cuales son:

almacenamiento en situ, recolección, transferencia y transporte, procesado y disposición final.

El manejo integral de los desechos sólidos se debe de realizar de una manera eficiente y ordenada

para proporcionar la solución más adecuada, en concordancia con los mejores principios de salud

pública, economía, ingeniería, estética, aceptación social y preservación ambiental. Al depositarse

los residuos en los rellenos, éstos comienzan a descomponerse mediante una serie de procesos

químicos.

Los productos principales de la descomposición son los líquidos lixiviados y los gases, tanto los

líquidos como los gases pueden afectar la salud de las poblaciones de los alrededores. La

producción de metano se debe a la actuación de microorganismos como bacterias, que mediante

procesos biológicos degradan los residuos, emitiendo este y otros gases, y liberando otras

sustancias químicas.

Los gases producidos por la fermentación anaerobia de la materia orgánica de los residuos

constituyen un problema difícil de resolver. Dependiendo de la cantidad de residuos que

consideremos, la producción de gases puede ser importante y también larga, es por ello que

actualmente se están ejecutando procesos mediante los cuales se aprovechen los gases

contaminantes para la generación de energía sin tener que impactar en demasía el medio

ambiente.

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3. Conceptualización

3.1 Residuos sólidos

Los residuos sólidos considerados como todo material o producto no deseado que es considerado

como desecho y que se elimina porque no tiene valor económico. La Organización para la

Cooperación y Desarrollo Económico define como residuo sólido como “aquellas materias

generadas en las actividades de producción y consumo, que no han alcanzado un valor económico

en el contexto en el que son producidas”.

Tienen diferentes fuentes de generación, entre las cuales están los hogares, mercados, centros

educativos, comercios, vías públicas, restaurante, hospitales, entre otras. Se clasifican de manera

macro en residuos orgánicos y residuos inorgánicos.

Los residuos orgánicos son sustancias que puede descomponerse en un tiempo relativamente

corta, entre estos están las cáscaras de frutas, verdura, hojas, raíces, madera, papeles, cartón

entre otros. Mientras que los residuos inorgánicos son los materiales que no se descomponen

fácilmente y que sufren un ciclo de degradabilidad muy largos, entre estos se encuentran los

plásticos, latas, hierro y desechos de construcción.

3.2 Biogás El biogás es un gas que se produce a causa de bacterias durante el proceso de biodegradación de

material orgánico en condiciones anaeróbicas (sin oxígeno). Del biogás emitido, cerca del 60% es

metano, este es el último paso en la cadena de microorganismo que degrada el material orgánico.

El metano es un gas de efecto invernadero medianamente potente que contribuye al

calentamiento global, en alta concentración es peligroso porque es fácilmente inflamable y

explosivo.

El biogás es producto de la descomposición biológica de materia orgánica que contiene Metano

(CH4), Dióxido de Carbono (CO2) y trazas de compuestos orgánicos volátiles. La producción de

estos compuestos varía dependiendo de la antigüedad del sitio de disposición, por el avance de

estabilización de los residuos y de las condiciones ambientales en las que se efectúan.

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4. Situación actual en el Perú

Nuestro país no cuenta con gran cantidad de rellenos sanitarios para depositar la basura que la

población produce. Según estadísticas el Perú necesitaría 100 rellenos sanitarios, hoy solo se

cuenta con 9.

Otra causa por la que estas emisiones de gases están afectando nuestro medio ambiente y nuestra

saluda es el déficit en la construcción de estos depósitos de residuos en nuestro país, y este

problema hace que la mayoría de municipios termine llevando la basura a botadores informales.

Estos son vertedores a cielo abierto donde se dispone y segrega basura sin ningún control,

afectando críticamente el medio ambiente.

Como se mencionó anteriormente, hay un crecimiento en la producción de basura y el mal uso de

los rellenos sanitarios agrava la situación. Tampoco se cuenta con planes de residuos sólidos, que

por norma se debe cumplir en los diferentes municipios en el país. Son unos pocos municipios que

cumplen con esta norma.

Hay que agregar que la población carece de cultura ambiental y se desconoce los beneficios que

trae la correcta separación de materiales como papel y plástico. En el ANEXO1 se puede observar

la composición de desechos de los peruanos y en el ANEXO2 la estimación de la cantidad de

residuos sólidos domiciliarios generados en el Perú.

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5. Gestión de gases

5.1 Sistema de control pasivo de gases

En estos sistemas de control de gases la propia presión del gas generado es la fuerza natural que

dirige su movimiento, normalmente se instalan en vertederos en donde se espera una baja

producción de biogás y con un sustrato de bajar permeabilidad, el control pasivo puede realizarse

de distintas maneras, las cuales puede combinarse; chimeneas que se introducen a través de la

cobertura final del vertedero para rebajar la presión interna, zanjas perimetrales de intercepción

rellenas de grava con tuberías horizontales que se conectan a las chimeneas verticales, zanjas

perimetrales barreras rellenas de materiales impermeables para impedir el movimiento lateral de

los gases y su posterior pérdida.

5.2 Sistema de control activo de gases

En el control activo de gases también se utilizan chimeneas y zanjas perimetrales, pero a diferencia

de los sistemas pasivos, se crea un vacío parcial mediante un compresor que origina una gradiente

de presión hacia la chimenea de extracción.

5.3 Comparación de control activo y control pasivo de gases

Control Activo Control Pasivo

Mayor eficiencia a causa de que se utiliza mayor tecnología que permite un mayor aprovechamiento.

Eficiencia disminuida porque se espera a que los gases escape por las chimeneas naturalmente.

Mayor costo, ya que se necesitan mayor cantidad de maquinaria.

Costo inicial elevado pero luego de la instalación no se presentan mayores costos.

Mayor consumo energético a causa de la utilización de máquinas (Sopladores).

Costo energético casi nulo, ya que solo se espera a que el metano se emita naturalmente y se aprovecha en la chimenea.

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En la siguiente tabla se puede observar el porcentaje de gas de relleno que se puede captar según

su drenaje e instalaciones:

6. Tipos de drenaje

6.1 Drenaje pasivo

En un relleno compactado, el gas de relleno se mueve con preferencia horizontalmente en las

capas de basura. Se difunde por la capa superficial del cuerpo de basura o por los taludes laterales,

se mezclan con el aire y se diluyen. La cubierta con tierra tiene un impacto como filtro biológico, es

decir que ya existe un cierto tratamiento de los gases de relleno antes de que se mezclen con la

atmósfera.

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6.2 Drenaje activo

En los sistemas de drenaje activo, se absorbe el gas con un soplador que se conecta en las

chimeneas, lo gases son conducidos al incinerador por un sistema de tuberías. El sistema de

drenaje activo consta de varios elementos, los cuales son los siguientes:

Colectores de gas: chimeneas verticales y tubería horizontal que se colocan en el cuerpo de la

basura.

Punto de recolección: el gas aspirado en las diferentes chimeneas se conduce hacia los puntos de

recolección, estos pueden ser un tanque o un tubo, es recomendables ubicar el punto de

recolección de gas por debajo del nivel de la tubería para poder condensar las aguas que se

encuentran en el gas en forma de vapor.

Separador de agua: todas las aguas condensadas se separan mediante equipo de

refrigeración o algún otro equipo y son enviadas mediante una bomba hacia la planta de

tratamiento de aguas lixiviadas.

Tubo de aspiración de gas: es el tubo que conecta el punto de colección con el soplador.

Casa del soplador: el soplador se coloca en el galpón semiabierto con techo o contenedor.

Tubo de transporte: Este es el tubo que conduce los gases con sobrepresión hacia el

incinerador.

Antorcha: Unidad donde se quema el gas bajo control.

Incinerador: Unidad compuesta de la antorcha, del equipo para aprovechar la energía de

incineración y de los equipos auxiliares.

En el siguiente dibujo de podrá apreciar de mejor manera el sistema de un sistema de drenaje

activo en el que se integran todas las partes que se han mencionado anteriormente:

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Al diseñar un sistema de drenaje activo hay que medir y controlar una serie de variables que

pueden influir en el correcto funcionamiento del sistema, estas son las siguientes:

La depresión debe ser eficiente en todo el cuerpo de basura.

Se debe minimizar la cantidad de aire succionado por el soplador.

El sistema debe tener una larga vida útil.

La capacidad de succión debe ser apropiada a la cantidad de gas.

Los tubos de succión deben ser lo más corto posible, para no tener demasiadas pérdidas

de presión.

Con los sistemas activos de drenaje se puede evacuar un 40 – 45% del gas del relleno, es

importante que la concentración de metano sobre la superficie de relleno lo exceda las 80 ppm, ya

que sería muy peligroso para la salud.

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7. Conclusiones

Disminuir emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) trae oportunidades para reducir

costos económicos y energéticos. A veces, y en muchos casos, mayores emisiones de GEI

implican mayores gastos por pérdida de eficiencia, por lo que cuantificar los GEI ayuda a

las organizaciones a identificar en dónde se están produciendo esas pérdidas.

El desconocimiento de los problemas ambientales derivados de la generación de biogás en

un vertedero, así como la posibilidad revalorización del biogás, son una de las causas del

escaso número de vertederos en que el biogás es tratado adecuadamente. La falta de

estudios rigurosos para el correcto dimensionamiento de plantas de extracción y

revalorización del biogás ha propiciado en algunos casos el fracaso de un proyecto.

Los rellenos de residuos sólidos municipales son la mayor fuente de emisiones de metano

creada por seres humanos. Dado que todos los rellenos sanitarios generan metano, sería

lógico utilizar el gas para un buen fin como generar energía.

El tratamiento definitivo de los residuos sólidos se ha convertido en uno de los problemas

más importantes que aquejan a Perú y muchos países de América.

La cantidad de emisiones de metano generado por los desechos orgánicos está ligado a la

humedad y la temperatura que se tenga en el relleno sanitario.

De todos los gases que se emiten en el relleno sanitario cerca del 40 a 65% de la

composición de estos es metano.

La principal diferencia entre el control activo y pasivo de los residuos sólidos es que en el

control activo es mayor la producción de metano, ya que tiene una mayor eficiencia, pero

es el que implica mayores costos e inversión inicial.

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8. Bibliografía

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https://attachment.fbsbx.com/file_download.php?id=1723021254598527&eid=ASveJWsXcqD9aZ

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wM (consulta: 01 de noviembre del 2015)

http://www.minam.gob.pe/proyecolegios/Ecolegios/contenidos/biblioteca/biblioteca/m1_rrss_A1

L1_Problematica_rrss_Peru.pdf (consulta: 01 de noviembre del 2015)

https://prezi.com/6d1zbzh3ygzh/manejo-de-emisiones-de-gases-en-rellenos-sanitarios/ (consulta:

31 de octubre del 2015)

https://www.ipni.net/ppiweb/iaecu.nsf/$webindex/1523EB64F3E5C940052574CE00733B4F/$file/

Mejores+Pr%C3%A1cticas+de+Manejo+para+Minimizar+Emisiones+de+Gases.pdf (consulta: 01 de

noviembre del 2015)

http://www.minam.gob.pe/proyecolegios/Ecolegios/contenidos/biblioteca/biblioteca/m1_rrss_A1

L1_Problematica_rrss_Peru.pdf (consulta: 01 de noviembre del 2015)

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9. ANEXOS

9.1 ANEXO1

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9.2 ANEXO2