Guía para el diseño… 05 Diseño de un relleno sanitario manual. Parte 1

..:: Una solución para la disposición final de
residuos sólidos municipales en pequeñas poblaciones ::..

Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente
División de Salud y Ambiente
Organización Panamericana de la Salud
Oficina Sanitaria Panamericana, Oficina Regional de la
Organización Mundial de la Salud
2002

Una vez legalizada la propiedad del terreno, se puede proceder a contratar los estudios y diseños del relleno sanitario y de su infraestructura. Para estos estudios, el ingeniero proyectista o contratista deberá recopilar la información básica y realizar necesariamente una o varias visitas de campo a fin de reconocer el terreno.

Para evaluar el sitio, el técnico llevará consigo el plano topográfico, el cual debe contener la descripción original del terreno (alturas y depresiones), un gráfico o cuadro que indique las cantidades de residuos y la tierra necesaria como cobertura que se estima se acumularán entre los próximos 5 a 10 años. La visita es importante para identificar la zona de llenado y sus alrededores, así como para localizar las obras de infraestructura y construcciones auxiliares, tales como el trazo de la vía de acceso, los drenajes, el patio de maniobras, la caseta de vigilancia. En esta etapa, además, se evalúa el método de relleno, la fuente de material de cobertura, la distribución y el diseño de los terraplenes de residuos para, finalmente, empezar a definir la secuencia de construcción.

5.1 Información básica

5.1.1 Aspectos demográficos

• Población

Es necesario conocer el número de habitantes meta para definir las cantidades de RSM que se han de disponer. Hay que anotar que en la producción de estos residuos se debe discriminar entre la producción rural y la urbana. La primera presentará menos exigencias por ser más bien reducida, si bien la recolección resulta más difícil. En cambio, la producción urbana es más notoria por razones de concentración, aumento de población y desarrollo tecnológico y urbanístico, de ahí que merezca especial atención.

• Proyección de la población

Resulta de suma importancia estimar la población futura que tendrá la comunidad por lo menos entre los próximos 5 a 10 años, a fin de calcular la cantidad de RSM que se deberá disponer diaria y anualmente a lo largo de la vida útil del relleno sanitario. En el cuadro 5.1 se consigna la información básica a este respecto.

El crecimiento de la población se podrá estimar por métodos matemáticos, o bien vaciando los datos censales en una gráfica y haciendo una “proyección” de la curva dibujada.

A continuación, un ejemplo de método matemático referido al crecimiento geométrico; es decir, al de las poblaciones biológicas en expansión, para el cual se asume una tasa de crecimiento constante. La siguiente expresión nos muestra su
cálculo:

donde:
Pf = Población futura
Po = Población actual
r = Tasa de crecimiento de la población
n = (t_final – t _inicial) intervalo en años

t = variable tiempo (en años)

Sin embargo, se recomienda comparar los resultados obtenidos con otros métodos de proyección.

5.1.2 Generación de RSM en las pequeñas poblaciones

De la generación y composición de los desechos que serán manejados en las pequeñas comunidades, podemos decir que para el cálculo de producción el sector residencial es predominante, siendo las demás actividades tan incipientes que su consideración no alcanza a afectar de manera apreciable la cantidad total de RSM, salvo los provenientes de los mercados y de los visitantes, cuando existen atractivos turísticos.

Cuando se requiera llevar a cabo un sistema de recolección, tratamiento y disposición final, convendría estimar las cantidades de residuos que la población genera. Con el objetivo de ahorrar recursos, se sugiere utilizar para estos análisis métodos indirectos, como los que se presentan a continuación.

• Producción per cápita

La producción per cápita de RSM se puede estimar globalmente así:

donde :
ppc = Producción por habitante por día (kg/hab/día)
DSr = Cantidad de RSM recolectados en una semana (kg/sem)6
Pob = Población total (hab)
7 = Días de la semana
Cob = Cobertura del servicio de aseo urbano (%)

La cobertura del servicio es el resultado de dividir la población atendida por la población total:

Hay que señalar que también es posible relacionar la cantidad de RSM generados con las viviendas, o sea, kg/vivienda/día, dado que la basura es entregada por vivienda. Esto, además, tiene la ventaja de facilitar el conteo de las casas.

Con base en los muestreos de RSM realizados en algunas poblaciones pequeñas, rurales y áreas marginales en la Región sobre las características que se analizan en este trabajo, se ha encontrado que la ppc presenta rangos de entre 0,2 y 0,6 kg/hab/día. Tales valores son bastante representativos para la mayoría de estas poblaciones. Se recomienda tener presente lo anterior, ya que en la mayoría de los casos no se justifica un muestreo exhaustivo.

En los lugares turísticos, conviene recordar que la producción de RSM, sobre todo en las temporadas de vacaciones, se puede incrementar notablemente, con lo que se complica su manejo y disposición.

En algunas comunidades rurales, como en la selva amazónica o en zonas agrícolas, la generación per cápita de RSM puede alcanzar valores que fluctúan entre 0,6 y 1,2 kg/hab/día.

• Producción total

El conocimiento de la producción total de RSM permite tomar decisiones sobre el equipo de recolección más adecuado, la cantidad de personal, las rutas, la frecuencia de recolección, la necesidad de área para el tratamiento y la disposición final, los costos y el establecimiento de la tarifa de aseo.

La producción de RSM está dada por la relación (cf. anexo 4, ejemplo 1):

donde:
DS_d = Cantidad de RSM producidos por día (kg/día)
Pob = Población total (habitantes)
ppc = Producción per cápita (kg/hab-día)

• Proyección de la producción total

La producción anual de RSM debe ser estimada con base en las proyecciones de la población y la producción per cápita.

Como ya se mencionó en este capítulo, se puede calcular la proyección de la población mediante métodos matemáticos, pero en lo que se refiere al crecimiento de la ppc difícilmente se encuentran cifras que den idea de cómo puede variar anualmente.

No obstante, para obviar este punto y sabiendo que con el desarrollo y el crecimiento urbano y comercial de la población los índices de producción aumentan, se recomienda calcular la producción per cápita total (cuadro 5.2) para cada año, con un incremento de entre 0,5 y 1% anual.

5.1.3 Características de los RSM en las pequeñas poblaciones

Los parámetros más importantes que debemos conocer para el manejo adecuado de los RSM que se producen en una población son la producción y sus características específicas (origen, composición física y densidad).

• Origen o procedencia

Los RSM en las áreas urbanas de las pequeñas poblaciones se pueden clasificar según su procedencia: residencial, comercial, industrial, barrido de vías y áreas públicas, mercado e institucional (cuadro 5.2).

a) Sector residencial
La basura residencial (o desechos sólidos domésticos) está compuesta principalmente de papel, cartón, latas, plásticos, vidrios, trapos y materia orgánica.
En los estudios realizados sobre producción de basura en pequeñas localidades (menos de 40.000 habitantes), no se han encontrado grandes diferencias entre los diferentes estratos socioeconómicos de la población.

Cuadro 5.1
Volumen y área requerida para el relleno sanitario

(3) = (1) x (2) Población x ppc.
(6) = [(3) x 7/6] / D _C Los residuos sólidos producidos en una semana son llevados al relleno durante los días de
recolección. Normalmente entre el lunes y sábado (7 días de producción/ 6 días de recolección).
(8) = (6) x 0.2 Material de cobertura = entre 20 y 25% del volumen de residuos compactados.
(11) = (9) + (10) El volumen del relleno sanitario VRS = material de cobertura + volumen de residuos estabilizados.
(13) = (12) / H Área por rellenar AR = volumen acumulado del relleno / H
H = altura del relleno estimada
(14) = (13) x F Área total AT = área por rellenar x F
F = Factor para estimar el área adicional (entre 20 y 30%)

b) Sector comercial

Con algunas excepciones (poblaciones en las zonas de frontera y sitios turísticos), el comercio no representa altos índices en la producción de RSM, dado que en estas localidades no está muy desarrollado y la actividad comercial suele combinarse con la vivienda.

La composición de los desechos de la actividad comercial en estas comunidades es similar a la del tipo residencial, si bien predominan los materiales de empaque (papel, cartón, vidrio, plástico, textil y madera).

c) Sector industrial

La actividad industrial suele ser baja y de tipo artesanal, compatible con el uso residencial, de manera que es de esperar que sus desechos sólidos no presenten características especiales. Por ende, salvo pocas excepciones, no es significativa para el análisis de estas pequeñas poblaciones.

d) Plaza de mercado

La zona de mercado presenta un carácter más definido, dado que allí se concentran los expendios de carne, pescado, vegetales, frutas, abarrotes y otros, lo que indica que gran parte de los residuos es de materia orgánica y solo una muy pequeña es material de empaque; para estos desechos puede ser recomendable la producción de compostaje con métodos manuales.

e) Barrido de vías y áreas públicas

El servicio de barrido de vías y limpieza de áreas públicas —tales como el parque principal, los alrededores de la plaza de mercado, ferias y playas— contribuyen a la producción de desechos. Estos están compuestos básicamente de hojas, hierba, cáscaras de frutas, además de papeles, plásticos, latas, vidrios, palos y un alto contenido de tierra.

f) Sector institucional

Para el caso de establecimientos especiales como escuelas y colegios, se puede considerar, sin gran margen de error, que la generación de desechos sólidos no es muy significativa con respecto al resto; su composición es similar a las anteriores.

Los hospitales o centros de salud en estas poblaciones suelen ser instituciones clasificadas como del primer nivel de atención, poco especializadas y con un mínimo número de camas, aunque en algunos casos son de mediana magnitud. De ahí que no incidan de manera significativa en la generación total de residuos sólidos. Sin embargo, en cuanto al tipo de desechos que producen, es necesario distinguir entre los clasificados como de origen residencial (limpieza, cocina, basura común) y los originados por sus actividades específicas y que son potencialmente infecciosos: materiales punzocortantes y de curación, vísceras provenientes del quirófano, etc., todos estos llamados residuos biológico-infecciosos, para los cuales se sugiere un manejo, un tratamiento y una disposición final especiales.

Cuadro 5.2
Proyección de la producción y procedencia de los desechos sólidos
municipales (t/año)

En el centro de salud, estos residuos deben ser separados y presentados en bolsas cerradas de polietileno de color rojo; también se debe evitar el derrame de su contenido y su contacto con el personal de recolección, aun cuando esté provisto de guantes y ropa adecuada. Su tratamiento y disposición final pueden realizarse mediante la incineración o el enterramiento en una fosa especial que esté dentro del establecimiento. En este último caso, dicha fosa debe ser de suelo arcilloso, cuyo fondo se encuentre por lo menos a un metro del manto freático para evitar el contacto con el agua.

De ser recogidos por la municipalidad, deben tomarse las debidas medidas de protección y su disposición final podrá realizarse en el relleno sanitario manual, de preferencia colocándolos apenas lleguen en una celda especial, similar a la indicada en el anexo 6 o, en su defecto, al pie del talud o en la parte inferior de la celda, para de inmediato cubrirlos con tierra y el resto de los residuos sólidos.

• Composición física y química

La composición física de los RSM en la Región está caracterizada por su alto porcentaje de materia orgánica (entre 50 y 70% del total de residuos), lo que se traduce en un mayor contenido de humedad con valores que fluctúan entre 35 y 55%;
el resto es papel, cartón, vidrio, metales, plásticos y material inerte, entre otros.

En lo que nos concierne, la composición física de los RSM de estas poblaciones tiene importancia para evaluar la factibilidad de establecer programas de reciclaje y tratamiento, dado que la composición química no reviste mayor atención y que el
método de disposición final se realiza a través de la técnica del relleno sanitario, con el que se procurará minimizar la generación de lixiviado.

• Densidad

La densidad o el peso volumétrico de los RSM es otro parámetro importante para el diseño del sistema de disposición final de residuos. En la Región, se tienen valores de entre 200 y 300 kilogramos por metro cúbico para la basura suelta, es decir,
en el recipiente; tales valores son mayores que los que presentan los países industrializados.

Para calcular las dimensiones de la celda diaria y el volumen del relleno, se pueden estimar las siguientes densidades:

Cuadro 5.3
Densidad de diseño de la celda diaria y del relleno sanitario manual

Estas densidades se alcanzan con la compactación homogénea y, a medida que se estabiliza el relleno, con todo lo que incide en la estabilidad y vida útil del sitio.

El aumento de la densidad del relleno sanitario manual se logra especialmente mediante:

• El apisonado manual, con el uso diario del rodillo o los pisones de mano.
• El tránsito del vehículo recolector por encima de las celdas ya conformadas.
• La separación y recuperación de papel, cartón, plástico, vidrio, chatarra, madera y otros materiales voluminosos. Con la práctica del reciclaje se disponen menos RSM en el relleno y, en consecuencia, se aumenta su vida útil.
• Otros mecanismos que aumentan la densidad de los desechos sólidos son: el proceso de descomposición de la materia orgánica y el peso propio de las capas o celdas superiores que producen mayor carga y, obviamente, disminuyen su volumen.

5.1.4 Características del terreno

La geología y características específicas del suelo del terreno son algunos de los factores más importantes que hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar el sitio. Gracias a estos se puede obtener información acerca de posibles desplazamientos de las infiltraciones de agua y de una eventual contaminación de las aguas superficiales y subterráneas. Al mismo tiempo, el estudio del suelo permite evaluar la estabilidad del terreno y la localización y calidad del banco de material de cobertura.

Sin lugar a dudas, en los proyectos de relleno sanitario para las grandes ciudades estos análisis tienen una importancia capital y deben ser una exigencia básica en cualquier estudio; pero para el caso de comunidades muy pequeñas, no es necesario ser demasiado rigurosos si, como ya se dijo, se considera la reducida magnitud de las obras y el tipo de residuos que generan. En lo posible, se debe recurrir a los servicios de un geólogo o de otro profesional con conocimientos en estos temas.

Los estudios de campo para poblaciones con menos de 5.000 habitantes pueden consistir solo en simples pruebas de percolación y análisis del suelo.

A continuación, se hará una breve descripción de los principales parámetros que se deben tener en cuenta en el análisis y la evaluación cualquier terreno:

• Tipo de suelo: un relleno sanitario debe estar localizado de preferencia sobre un terreno cuya base sean suelos areno-limo-arcillosos (arena gruesa gredosa, greda franco-arcillosa); también son adecuados los limo-arcillosos (franco-limoso pesado, franco-limo-arcilloso, arcillo-limoso liviano) y los arcillo-limosos (arcillolimoso pesado y arcilloso). Es mejor evitar los terrenos areno-limosos (francoarenosos) porque son muy permeables.
• Permeabilidad del suelo: es la mayor o menor facilidad con que la percolación del agua ocurre a través de un suelo. El coeficiente de permeabilidad (k) es un indicador de la mayor o menor dificultad con que un suelo resiste a la percolación del agua a través de sus poros. En otras palabras, es la velocidad con la que el agua atraviesa los diferentes tipos de suelo.

Para ilustrar mejor lo anterior, presentamos la figura 5.1, donde se aprecia el tipo de suelo y su relación con el coeficiente de permeabilidad.

Coeficiente de permeabilidad k (cm/s)
(Escala logarítmica)

Figura 5.1
Relación entre el tipo de suelo, el coeficiente de permeabilidad y
su aceptación para drenaje y relleno sanitario

El coeficiente de permeabilidad k de los suelos puede ser determinado en el campo, si es que se desea saber con certeza si ahí se puede construir o no un relleno sanitario (apéndice A).

• Profundidad del nivel freático: tiene que ver con la altura de la tabla de aguas o la altura dominante del nivel freático. Se deberán preferir los terrenos bien drenados y con la tabla de aguas a más de un metro de profundidad durante todo el año. Los terrenos pobremente drenados —o sea, aquellos que en la tabla de aguas se mantienen la mayor parte del año por debajo de un metrose deben drenar de manera artificial. En estos casos es mejor descartarlos, sobre todo los que permanecen inundados durante largos periodos.
• Disponibilidad del material de cobertura: los terrenos planos, que cuentan con un suelo limo-arcilloso y el nivel freático a una profundidad tal que no haya posibilidad de contaminar las aguas subterráneas por la disposición de residuos, pueden ofrecer una buena cantidad de material de cobertura, en especial si se decide usar el relleno en zanjas. Por el contrario, si el terreno tiene un suelo arenoso o si el nivel freático está a poca profundidad (a menos de un metro), primero se tendrá que impermeabilizar el terreno y, luego, acarrear el material de cobertura desde otro sitio, lo que elevará enormemente los costos, de ahí que sería preferible descartarlo.

Las hondonadas o los terrenos ondulados pueden brindar buenas posibilidades de material de cobertura, al nivelar el terreno y hacer los cortes en las laderas de las depresiones.

5.1.5 Condiciones climatológicas

La precipitación pluvial, la evaporación, la temperatura y la dirección del viento son los principales datos climatológicos que se deben recopilar para establecer las especificaciones de diseño de la infraestructura del relleno sanitario y tener un mejor
conocimiento de las condiciones a las que estará sometida la obra en general (figura 5.2).

Figura 5.2
Condiciones climatológicas e hidrológicas favorables

En el capítulo 4, numeral 4.4, concerniente a la selección del sitio, se hizo referencia a la necesidad de tener presente la dirección del viento y, sobre todo, los registros de precipitación pluvial de la zona para el diseño de los diferentes sistemas de drenaje de agua y lixiviado.

5.1.6 Identificación de las normas vigentes

Otro aspecto que quien va a diseñar un relleno sanitario no debe pasar por alto es la consulta de las normas vigentes, tanto para el diseño y la construcción del relleno y de las obras de infraestructura como para tener en cuenta las obligaciones con la autoridad ambiental en relación con las condiciones y restricciones que debe tener el proyecto a fin de evitar o mitigar posibles efectos negativos debidos a la construcción y operación de la obra.

Hay que advertir, no obstante, que en estos casos las autoridades locales, ambientales y de salud deben tener presente que se trata de un pequeño proyecto de saneamiento y no de una obra de gran envergadura destinada a una ciudad. En la
Región viene ocurriendo que los funcionarios de estas dependencias de vigilancia y control —los cuales ignoran o no tienen en cuenta las enormes diferencias entre ambos tipos de proyectos— se limitan a entregar al consultor o al técnico encargado de los estudios y diseños los mismos términos de referencia que ya tienen preparados para los rellenos sanitarios de los grandes conglomerados urbanos. Con esto, simplemente se paraliza la ejecución del relleno sanitario manual debido a la falta de recursos e incluso de información.