5 OBRAS COMPLEMENTARIAS

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1 5 OBRAS COMPLEMENTARIAS 5.1 Preparación del terreno. Los cortes y rellenos necesarios para preparar la base y las paredes de las diferentes megaceldas del sitio donde se confinarán los residuos sólidos debe ejecutarse de acuerdo a los planos topográficos del terreno ( ver apéndice IV ), y de acuerdo al programa y calendarización del mismo. Es necesario la construcción de zanjas y diques para la protección de las aguas superficiales y para la operación del sitio, realizando movimientos de tierras que definirán las megaceldas donde se depositan los residuos sólidos. La primera actividad de preparación del terreno es el desmonte, el cual consiste en eliminar la vegetación existente, monte bajo y monte alto para contar con el suelo adecuado para la implantación del relleno sanitario. El desmonte debe hacerse por etapas, considerando el programa general de avance en el relleno. La superficie debe acondicionarse para la colocación del revestimiento plástico impermeable para el control de líquidos percolados y biogás. Es necesario realizar una estricta vigilancia y supervisión en los trabajos de compactación del suelo para lograr las condiciones específicas requeridas El control muy importante el control de la calidad en los trabajos de compactación del suelo para lograr las condiciones especificadas. Es importante llevar un balance de los movimientos de materiales excavados y una bitácora con los rendimientos de la maquinaria. Se recomienda una supervisión minuciosa de los trabajos de colocación de materiales sintéticos, los cuales deben instalarse siguiendo estrictas normas, vigilando la calidad de las uniones entre los segmentos de las geomembranas. Dependiendo del tipo de material a colocarse, existen pruebas y parámetros a considerarse para la aceptación de la instalación y del material propiamente dicho. Los captadores de biogás se desplantan desde el terreno compactado, teniendo especial cuidado en señalar su ubicación para evitar que sean destruidos por la maquienaria a través de banderas.

2 Asimismo, durante esta etapa se implementan e instrumentan los pozos de monitoreo de lixiviados y biogás, ubicados según las características geohidrológicas, topográficas y de operación del relleno sanitario. Finalmente, antes de terminar esta etapa, se debe implantar la barrera de amortiguamiento, la cual consiste en el sembrado de árboles en toda la periferia del terreno, los cuales deben ser de especies de fronda abuandante y rápido crecimiento, además de tener capacidad de adaptación a las condiciones climáticas de la zona. 5.2 Sistemas de colección y eliminación de lixiviados. Los líquidos a lo largo de su escurrimiento sobre los residuos sólidos, absorben y diluyen compuestos contaminantes presentes, que si se logran infiltrar a través de las capas del suelo y llegar a los mantos freáticos, pueden contaminar y degradar su calidad. Por esta razón mientras menos agua pase a través del relleno sanitario, más protección tendrá el manto freático. La estimación del volumen potencial de lixiviados que se generan anualmente es de suma importancia para analizar su probable efecto al subsuelo y a los acuíferos de la zona. El cálculo preliminar del agua percolada a través de las celdas del relleno sanitario se realizó utilizando el Método del Balance de Agua de C.W. Thornthwaite y J.R Mather. Dicha estimación arroja que no se presenta percolación del sistema que logre la saturación de la cama de residuos sólidos dispuestos. Además del agua percolada producto del balance hídrico para el sitio en cuestión, es importante considerar el contenido de humedad de los residuos sólidos depositados. De acuerdo a los estudios de caracterización de los residuos de la zona, se tiene que los residuos domésticos representan el 65% del total de residuos a depositar en el relleno, por otra parte, de este porcentaje el 40.25% representan residuos alimenticios con una humedad promedio del 35%. Por lo tanto, la aportación de humedad al interior del relleno debida a los residuos depositados es de 9.2% en peso, por lo que se estimó el volumen de litros de agua por año aportado por estos residuos, como se muestra en la tabla 5.1.

3 Tabla 5.1 Volumen de agua generada por los residuos depositados AÑO CALENDARIO RESIDUO ANUAL TON/AÑO VOLUMEN GENERADO DE AGUA LTS VOLUMEN ACUMULADO DE AGUA LTS , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Otras entradas de agua al sistema pueden ocurrir en las operaciones de disposición y compactación de residuos y material de cubierta dependiendo de las condiciones climáticas imperantes. En conclusión, el sitio seleccionado no tiene aportaciones de humedad considerables que puedan ocasionar grandes volúmenes de lixiviado migrando hacia el fondo del relleno sanitario. Sin embargo, de acuerdo a los estudios geohidrológicos, el manto freático se encuentra a una profundidad de 50 m, además dada la importancia agrícola de la zona aguas abajo, se propone lo siguiente para minimizar cualquier efecto de los lixiviados sobre los acuíferos de la zona:

4 Un adecuado control de las aguas de escurrimiento sobre el relleno sanitario. Un buen sistema de colección de lixiviados en la base del relleno sanitario. Establecimiento exacto por sondeos geológicos de la interfase entre el fondo del relleno sanitario y el manto freático. Impermeabilización. Un programa de monitoreo de lixiviados en pozos cercanos. Con el fin de evitar los problemas debido a las aguas de escurrimiento, se deben diseñar drenes en el frente de trabajo, en los caminos y en el relleno terminado. Estos deben desaguar en un colector, ya sea natural o artificial. Este colector debe tener la capacidad de captación que demande tanto el área tributaria del relleno como el de aguas arriba y abajo del mismo para las condiciones más extremas de precipitación pluvial presentadas en la zona. Se recomienda la construcción de un sistema de colección de lixiviados, que consiste en una tubería perforada de polietileno de alta densidad de 8 plg de diámetro colocada sobre un lecho de material granular en la línea de menor pendiente (del orden del 1%) de cada megacelda. Ver figura 5.1. El lecho debe tener un espesor mínimo de 30 cm, una conductividad hidráulica de 1 x 10-5 cm/s. La pendiente mínima de la tubería de colección es de 0.4%. Este drenaje interior es con el propósito de conducir el lixiviado que llegase a generarse a un estanque o laguna de evaporación.

5 Figura 5.1 Canal de recolección de lixiviados Fuente: Generado. El material extraído de los cortes estratigráficos realizados en el sitio hasta 3 m de profundidad presenta una Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) que van desde 92.6 hasta 23.1 meq/100 g de suelo. Por lo que la interfase de la capa del material entre el fondo del relleno y el manto freático posiblemente ofrezcan buenas perspectivas de control de lixiviados. Se plantea por lo tanto, un sondeo de muestras a mayor profundidad, durante la construcción de las megaceldas. Para la colocación del sistema de drenaje interior dispuesto en el fondo del relleno sanitario, se debe contar con un fondo impermeable ya sea por las características naturales del terreno o por algún método artificial de polietileno de alta densidad. De acuerdo con la información de los sondeos geohidrológicos, y considerando las costumbres de recepción de residuos difíciles de modificar, propone la impermeabilización del terreno, tanto en su desplante como en los taludes respectivos. Este sistema impermeable consiste en la colocación de una membrana geosintética de polietileno de alta densidad de 60 milímetros de espesor sobre una capa de material gravo arcilloso de 30 cm de espesor compactada al 95% de la Prueba Proctor, con una conductividad hidráulica de 1 x 10-7 cm/seg, en el fondo y taludes del relleno. Este material se obtiene mezclando los estratos superficiales con los estratos de mayor profundidad del material del sitio, el porcentaje de arcilla en todos los casos no debe ser menor al 15%. La

6 El material extraído de los cortes estratigráficos realizados en el sitio hasta 3 m de profundidad presenta una Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) que van desde 92.6 hasta 23.1 meq/100 g de suelo. Por lo que la interfase de la capa del material entre el fondo del relleno y el manto freático posiblemente ofrezcan buenas perspectivas de control de lixiviados. Se plantea por lo tanto, un sondeo de muestras a mayor profundidad, durante la construcción de las megaceldas. Para la colocación del sistema de drenaje interior dispuesto en el fondo del relleno sanitario, se debe contar con un fondo impermeable ya sea por las características naturales del terreno o por algún método artificial de polietileno de alta densidad. De acuerdo con la información de los sondeos geohidrológicos, y considerando las costumbres de recepción de residuos difíciles de modificar, propone la impermeabilización del terreno, tanto en su desplante como en los taludes respectivos. Este sistema impermeable consiste en la colocación de una membrana geosintética de polietileno de alta densidad de 60 milímetros de espesor sobre una capa de material gravo arcilloso de 30 cm de espesor compactada al 95% de la Prueba Proctor, con una conductividad hidráulica de 1 x 10-7 cm/seg, en el fondo y taludes del relleno. Este material se obtiene mezclando los estratos superficiales con los estratos de mayor profundidad del material del sitio, el porcentaje de arcilla en todos los casos no debe ser menor al 15%. La membrana geosintética se coloca desenrollándola manual o mecánicamente y dejando traslapes mínimos de 10 cm para uniones. Para asegurar la estabilidad de la membrana se instalan anclajes que la fijan a la superficie del relleno, como se muestra en la figura 5.2. Como protección superior de la membrana debe colocarse una capa de material areno arcilloso de 30 cm de espesor y con un coeficiente de permeabilidad mayor de 1 x 10-2 cm/seg, teniendo especial cuidado de no dañar la membrana en el momento de colocar este material. Atención especial merecen la protección de taludes en la operación normal del sitio, ya que se debe tener cuidado de no dañar la membrana al momento de estar compactando los residuos sólidos sobre los taludes. Independientemente de los esfuerzos hechos para evitar la contaminación de los mantos acuíferos, es necesario hacer un monitoreo de los lixiviados; consistente en la toma de muestras, análisis fisicoquímico y biológico hecho en un laboratorio y la evaluación de los resultados. Para el monitoreo se plantea la instalación de tres pozos de muestreo, que se situarán en el sentido del flujo de las aguas subterráneas, el primero y tercero, aguas arriba y aguas

7 abajo respectivamente del manto acuífero y fuera del relleno, el segundo dentro del relleno; profundizando el primero y el tercero hasta dos metros dentro del acuífero, el segundo hasta el desplante mismo del relleno. Para el pozo dentro del relleno, se sugiere construir en la base un registro de 50 cm de base por 50 cm de alto, al que se le instalará un tubo de asbesto de 25 a 40 cm de diámetro a manera de chimenea, de tal forma que se pueda introducir un bote resistente al ácido sujeto a una vara o varilla, para tomar las muestras del lixiviado. La figura 5.2 muestra el dibujo con las dimensiones propuestas. Los análisis recomendados para las muestras de lixiviado se presentan en la Tabla 5.2, éstos se deben realizar dos veces al año. Conforme pase el tiempo se irán reduciendo el número de parámetros por analizar, lo cual dependerá de los resultados que se vayan obteniendo, siendo los más importantes: Demanda Química de Oxígeno (DQO) Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO 5 ) Potencial de Hidrógeno (ph)

8 Figura 5.2 Anclado de membrana. Figura 5.3 Pozo de monitoreo de lixiviados Fuente: Generada. Tabla 5.2 Análisis recomendados para el monitoreo de lixiviados MATERIA ORGÁNICA PARÁMETROS FÍSICOS Demanda bioquímica de oxígeno a los 5 días (DBO 5 ) Conductividad específica Turbiedad Potencial de hidrógeno ph Alcalinidad total como CaCO 3 Cianuros CN Cloruros Cl PARÁMETROS QUÍMICOS Dureza total como CaCO 3

9 PARÁMETROS QUÍMICOS PARÁMETROS BACTERIOLÓGICOS Fosfatos totales como P-PO 4 + Nitrógeno orgánico como N-Org Nitrógeno amoniacal como N-NH 4 + Sulfatos SO 4 Arsénico, As +3,+5 Cadmio, Cd +2 Calcio, Ca +2 Cobre, Cu +2 Cromo total, Cr +3,+6 Hierro total, Fe +2,+3 Magnesio, Mg +2 Mercurio total, Hg +2 Níquel, Ni +2,+3 Potasio, K +1 Plomo, Pb +2,+4 Sodio, Na +1 Zinc, Zn +2 FUENTE: "SANITARY LANDFILL DESIGN AND OPERATION" D.R. BRUNNER & D.J. KELLER U.S.E.P.A Bacterias coliformes totales, NMP/100ml Bacterias coliformes fecales, NPM/100ml 5.3 Sistema de biogás. La descomposición de la materia orgánica es resultado de la presencia de microorganismos, en medios inicialmente aerobios y finalmente anaerobios. Cuando recién formada la celda quedan intersticios entre los residuos con presencia de oxígeno, es en esta etapa llamada aerobia que se realiza la primera etapa de la descomposición de la materia orgánica. Al consumirse el oxígeno de la etapa aerobia, se inicia la anaerobia que siendo la más durable es cuando se genera el metano (CH 4 ), dióxido de carbono (CO 2 ), nitrógeno (N 2 ); y trazas de ácido sulfhídrico (H 2 S), amoníaco (NH 3 ), mercaptanos y otros gases en menor proporción. Características de los gases de descomposición.

10 La composición de este biogás es muy variable dependiendo de las características de los residuos sólidos depositados y de la forma de operación del relleno sanitario. En la tabla 5.3 se presenta una composición promedio del mismo. Tabla 5.3 Composición del biogás generado en relleno sanitario INTERVALO DE TIEMPO DESDE QUE SE COMPLETA LA CELDA POR CENTAJE PROMEDIO POR VOLUMEN MESES N 2 (%) CO 2 (%) CH 4 (%) FUENTE: "SANITARY LANDFILL DESIGN AND OPERATION" D.R. BRUNNER & D.J. KELLER U.S.E.P.A El metano.- es un gas incoloro y sin olor, es más liviano que el aire y es altamente explosivo en concentraciones de 5% a 15% en presencia de oxígeno. Este gas afecta al vegetación en las cercanías de los rellenos sanitarios, tomando el oxígeno de la zona de raíces. Dióxido de carbono.-es un gas incoloro y sin olor, pero no es combustible. Es aproximadamente 1.5 veces más pesado que el aire y es soluble en agua. El CO 2 reacciona con el agua de una manera limitada formando ácido carbónico (H 2 CO 3 ), el cual puede disolver materiales minerales, particularmente carbonatos en la basura, suelos y rocas. Ácido sulfhídrico.-es un gas incoloro, con olor característico a huevos podridos. Es más liviano que el aire y a concentraciones mayores a 300 mg/lt representa un peligro para la vida o salud. Tratamiento o disposición de los gases de descomposición. El biogás generado puede ser disperso sin ningún problema en la atmósfera. Compuesto principalmente por gas metano, el biogás puede migrar a través del suelo, buscando salida

11 entre las celdas, el olor desagradable que lo acompaña es debido a trazas de H 2 S y mercaptanos. El movimiento del biogás dentro del relleno se debe a migraciones laterales y verticales, dependiendo de la composición de los materiales de las capas superiores y laterales de las celdas y del material compactado del fondo. Para el sitio en cuestión se plantea la extracción del biogás de la masa del relleno sanitario, a través de estructuras captadoras de biogás y dispersarlo en la atmósfera. Un procedimiento sencillo y económico consiste en construir estructuras verticales de 60 a 100 cm de lado a manera de chimenea, con malla y varilla de acero de ½ pulgada de diámetro, rellenadas con piedra bola o grava de 2 pulgadas de diámetro. Esta estructura se desplanta 50 cm abajo del fondo del relleno, y en la parte superior se cubre con una placa de concreto simple de 7.5 cm de espesor, dejando un tubo de 4 pulgadas de diámetro y 50 cm de altura en forma de cuello de ganso u otro sistema dependiendo de la cantidad generada de gas y al uso que se le dé. Se considera que es necesario instalar 2 chimeneas captadoras de biogás por hectárea de relleno o separados a cada 50 m una de la otra. La figura 5.3 muestra el sistema de eliminación de biogás.

12 Figura 5.4 Sistema de eliminación de biogás. Fuente: Generada La utilización del gas metano como fuente energética alterna, depende inicialmente de la cantidad generada, y después de los recursos disponibles para inversión inmediata, ya que es necesario comprimirlo y extraerle los elementos acompañantes. Una capacidad mínima establecida por algunos autores sobre el tema consideran que esto es posible con rellenos donde se disponen más de 200 ton de residuos diarios, por lo que para nuestro caso no es recomendable. Con el propósito de conocer el comportamiento de la producción de biogás, es necesario establecer un programa de monitoreo del que se desprendan las características cualitativa del mismo. El monitoreo se debe llevar a cabo en el interior del relleno sanitario, evaluando los captadores de biogás, y en la periferia del sitio, mediante la instalación de algunos ductos de extracción en las fronteras del sitio, dependiendo de las características del suelo determinadas en los estudios de geofísica; con esto es posible conocer la migración de los gases a través de oquedades, fracturas y capas permeables del subsuelo hacia las zonas aledañas al sitio. Los principales parámetros a determinar en el monitoreo del biogás son: Flujo, Temperatura, Presión y Composición. 5.4 Caminos Interiores. Los caminos interiores serán temporales, no revestidos y deben diseñarse de manera que no se encharquen y sean transitables todo el tiempo. Además deben permitir la doble circulación de los vehículos recolectores hasta el frente de trabajo del relleno sanitario. De acuerdo a la topografía del sitio seleccionado, tenemos que el diseño de los caminos interiores debe considerar los siguientes criterios básicos que se muestran en la tabla 5.4 Tabla 5.4 Criterios básicos para caminos interiores CARACTERÍSTICAS TOPOGRAFÍA PLANA CON LIGERAS ONDULACIONES

13 VELOCIDAD DE DISEÑO 40 Km/h GRADO MÁXIMO 23º RADIO MÍNIMO 50 m ANCHO DE CORONA 8 m PENDIENTE MÁXIMA 5% CARGA DE DISEÑO VEHÍCULO TIPO HS-10 SUPERFICIE DE RODAMIENTO TRANSITABLE EN CUALQUIER ÉPOCA DEL AÑO 5.5 Cierre de celdas y caminos. La importancia de estas operaciones estriba en que con ellas se reduce al mínimo la exposición de los residuos sólidos, con lo que se evita su dispersión y la generación de fauna nociva. A su vez la colocación de la cubierta final establece el uso posterior del sitio de disposición. Cierre de Celdas. Las celdas de residuos compactados se cubren diariamente con material de cubierta, dejando un espesor compactado de 30 cm en la parte superior y 15 cm en los laterales. En la capa superior se compactan dos capas de 15 cm. La compactación es del 90 % de la Prueba Proctor. El material utilizado está compuesto por una mezcla homogénea de suelo gravo-arcilloso tipo GC producto de la excavación del sitio. El mantenimiento periódico de la superficie intermedia entre capas de residuos es necesario, ya sea para reparar daños por erosión, evitar encharcamiento o bien mantener en buen estado la superficie de rodamiento de los vehículos. 5.6 Diseño de lagunas de evaporación. El diseño de la laguna de evaporación toma en cuenta las condiciones más críticas que se pueden presentar en la operación del relleno sanitario. Esto es al considerar el tiempo en que los residuos sólidos pueden durar expuestos a las condiciones climatológicas de

14 precipitaciones máximas en número e intensidad en un mes debido a descompostura del equipo mecánico de compactación y colocación del material de cubierta. Dentro del relleno deben considerarse los drenajes de escurrimientos necesarios para desfogar el agua de lluvia que no está en contacto con los residuos sólidos expuestos hacia un colector central natural o artificial, de tal forma que la megacelda no se convierta en un gran estanque, como se observa en los bancos de materiales cercanos al sitio seleccionado. En casos de emergencia, puede utilizarse equipo de bombeo. Para la estimación de la superficie de la celda diaria se considera el largo promedio de celda en todo el período, el cual es de 9.50 m. De esta forma el cálculo queda como: SUPERFICIE DE LA CELDA DIARIA = 8 m x 9.50 m = m 2 Considerando un tiempo de exposición de 3 días, tenemos que la superficie expuesta es de: SUPERFICIE EXPUESTA = 3 x m 2 = m 2 Tomando una precipitación máxima en la región de 400 mm/h (0.4 m/h) de acuerdo a la información de las estaciones meteorológicas de la zona, y suponiendo una precipitación extraordinaria de 5 veces la máxima durante el mes más llovedor que es agosto, el volumen requerido para evaporación de lixiviado es de: VOLUMEN = 5 x 0.4 m/h x m 2 = m 3 Considerando un bordo libre de 2 m y un tirante de agua de 1 m, las dimensiones de la plantilla de la laguna son aproximadamente de 20 m x 20 m, contando con un talud de 3:1 en los bordos. En la figura 5.4 se muestran las dimensiones de la laguna de evaporación.

15 Figura 5.5 Dimensiones de la laguna de evaporación Fuente: Generada. Dependiendo de las condiciones extremas que se presenten en la operación del relleno, parte de los lixiviados pueden recircularse sobre la cama de residuos ya depositados, con el fin de evitar problemas en la laguna de evaporación y además acelerar la estabilización del contenido orgánico de los residuos sólidos. Cierre de lagunas de evaporación. Una vez agotada la capacidad de disposición del relleno sanitario, y colocado el material de cubierta final, se procede al cierre de la laguna de evaporación como última instalación expuesta a las condiciones ambientales. Para esto, se debe asegurar que todos los líquidos dispuestos se han evaporado. La clausura o cierre de esta instalación consiste en la colocación de material en capas de 15 cm compactadas al 90% de la Prueba Proctor, hasta terminar con un nivel de terreno con una pendiente entre 0.5% y 1.0 %, cuidando que no se presenten encharcamientos en la misma. 5.7 Construcciones complementarias para la operación del Relleno Sanitario sistema de drenaje

16 La construcción de drenes perimetrales para el control de las aguas de escurrimiento es prioritario, y debe llevarse a cabo de acuerdo con el diseño del proyecto. Requiriendo un control estricto en su avance y materiales utilizados, así como también en el mantenimiento adecuado durante las diferentes etapas del proyecto. Instalación de cerca perimetral La cerca perimetral tiene que colocarse para evitar la entrada de animales y personas ajenas a los trabajos preliminares del relleno sanitario. Construcción de edificios Para el control del acceso se construye la caseta de vigilancia, así como las oficinas del relleno, cuarto de control de báscula y demás edificaciones consideradas en el proyecto ejecutivo, como los cobertizos para la maquinaria, las bodegas y almacenes para materiales. Instalación de báscula Se requiere una buena cimentación para la instalación de la báscula, además de colocarse la instrumentación necesaria para el pesaje de los vehículos que ingresen al sitio a disponer los residuos. Otras instalaciones y servicios Antes del inicio de la operación del relleno sanitario, es necesario el contar con equipamiento adicional, de acuerdo a las condiciones específicas de cada sitio: cercas móviles, señalamientos móviles de tránsito e información, equipo portátil de generación de electricidad, equipo para control de plagas, equipo para control de incendios, equipo para limpieza de maquinaria. El sitio debe contar con los servicios elementales : agua, electricidad, drenaje y teléfono o radio, antes del inicio de sus operaciones.