Guía para el diseño… 05 Diseño de un relleno sanitario manual. Parte 5

..:: 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

5.9 Generación de lixiviado o percolado

5.9.1 Cálculo de la generación de lixiviado o percolado

El volumen de lixiviado o líquido percolado en un relleno sanitario depende de los siguientes factores:

• Precipitación pluvial en el área del relleno.
• Escorrentía superficial y/o infiltración subterránea.
• Evapotranspiración.
• Humedad natural de los RSM.
• Grado de compactación.
• Capacidad de campo (capacidad del suelo y de los RSM para retener humedad).

El volumen de lixiviado está fundamentalmente en función de la precipitación pluvial. No solo la escorrentía puede generarlo, también las lluvias que caen en el área del relleno hacen que su cantidad aumente, ya sea por la precipitación directa sobre los residuos depositados o por el aumento de infiltración a través de las grietas en el terreno.Debido a las diferentes condiciones de operación y localización de cada relleno, las tasas esperadas pueden variar; de ahí que deban ser calculadas para cada caso en particular.

Dado que resulta difícil obtener información local sobre los datos climatológicos, se suelen utilizar coeficientes que correlacionan los factores antes mencionados con el fin de precisar el volumen de lixiviado producido.

El método suizo, por ejemplo, permite estimar de manera rápida y sencilla el caudal de lixiviado o líquido percolado mediante la ecuación:

Q = Caudal medio de lixiviado o líquido percolado (L/seg)
P = Precipitación media anual (mm/año)
A = Área superficial del relleno (m2)
t = Número de segundos en un año (31.536.000 seg/año)
K = Coeficiente que depende del grado de compactación de la basura, cuyos valores recomendados son los siguientes:

• Para rellenos débilmente compactados con peso específico de 0,4 a 0,7 t/m3, se estima una producción de lixiviado entre 25 y 50% (k = 0,25 a 0,50) de precipitación media anual correspondiente al área del relleno.
• Para rellenos fuertemente compactados con peso específico > 0,7 t/m3, se estima una generación de lixiviado entre 15 y 25% (k = 0,15 a 0,25) de la precipitación media anual correspondiente al área del relleno.

Sobre la base de las observaciones realizadas en varios rellenos pequeños, se puede afirmar que la generación de lixiviado se presenta fundamentalmente durante los periodos de lluvias y unos cuantos días después, y se interrumpe durante los periodos secos. Por tal razón, sería conveniente una adaptación de este método de cálculo para calcular la generación del lixiviado en función de la precipitación de los meses de lluvias y no de todo el año. Este criterio es importante a la hora de estimar la red de drenaje o almacenamiento de lixiviado para los rellenos sanitarios manuales.

Por lo tanto, se sugiere que partiendo de la ecuación [5-27], los registros de precipitación sean los del mes de máxima lluvia, expresados en mm/mes, con lo cual se consigue una buena aproximación al caudal generado:

donde:
Qlm = Caudal medio de lixiviado generado (m3/mes)
Pm = Precipitación máxima mensual (mm/mes)
A = Área superficial del relleno9 (m2)
K = Coeficiente que depende del grado de compactación de la basura
1 m = 103 mm

5.9.2 Diseño del sistema de drenaje de lixiviado

Dada la poca extensión superficial de los rellenos sanitarios manuales, en primer lugar se recomienda minimizar el ingreso de las aguas de lluvia no solo controlando las aguas de escorrentía por medio de canales interceptores a nivel perimetral. También se puede impedir que las lluvias caigan directamente sobre los terraplenes o zanjas con residuos si se construye un techo que funcione a manera de paraguas. De esta manera, la cantidad de lixiviado tiende a ser nula, con lo que se evita uno de los mayores problemas de este tipo de obras, sobre todo en las zonas lluviosas.

En segundo lugar, es conveniente construir un sistema de almacenamiento del lixiviado en forma de espina de pescado al interior del relleno, en concreto en la base que servirá de soporte de cada plataforma. El sistema puede estar conectado.

• Volumen de lixiviado

Si lo anterior no es suficiente, la mayor cantidad posible del lixiviado generado se almacenará en zanjas en el interior del relleno sanitario, a manera de falso fondo, y el resto se guardará en otras fuera del relleno para que se evapore. Progresivamente se construirán más zanjas según las necesidades locales. El volumen de lixiviado se estima con la siguiente ecuación:

donde:

V = Volumen de lixiviado que será almacenado (m3)
Q = Caudal medio de lixiviado o líquido percolado (m3/mes)
t = número máximo de meses con lluvias consecutivas (mes)

• Longitud del sistema de zanjas para el lixiviado

Con el caudal obtenido se pueden calcular las dimensiones del sistema de zanjas para el almacenamiento de lixiviado, tal como se indica en la siguiente ecuación. Las zanjas deberán tener por lo menos un ancho de 0,6 metros por un metro de profundidad, siempre que el nivel freático esté un metro más abajo y el suelo tenga las condiciones de impermeabilidad recomendadas anteriormente.

donde:
l = Longitud de las zanjas de almacenamiento (m)
V = Volumen de lixiviado que será almacenado durante los periodos de lluvia (m3)
a = Área superficial de la zanja (m2)

5.10 Monitoreo de la calidad del agua

Es importante que antes, durante y después de construir un relleno sanitario se tome una serie de medidas relacionadas con la prevención de riesgos potenciales para la calidad del ambiente.

Si bien es una obra pequeña, un relleno sanitario manual debería cumplir algunas normas ambientales y de seguridad, sobre todo en lo que se refiere a las aguas superficiales y subterráneas. En este caso, convendría contar con pozos de monitoreo para prevenir cualquier riesgo de inundación.

No podemos olvidar que gran parte de los RSM de las pequeñas poblaciones son de origen doméstico, de ahí que las exigencias y controles ambientales también deben estar acordes con la magnitud del problema y los recursos disponibles. Además, si se cuenta con un suelo limo-arcilloso, con un coeficiente de permeabilidad, k < 10-7 cm/seg, y si el espesor del suelo por encima del nivel freático es mayor de un metro, las probabilidades de contaminación de las aguas subterráneas disminuyen considerablemente. 5.10.1 Localización de los pozos de monitoreo

Los pozos de monitoreo deberán estar situados como mínimo a unos 10, 20 y 50 m del área del relleno y del drenaje exterior del líquido percolado; con unos 3 ó 4 pozos será suficiente. Para la toma de muestras del agua subterránea, si los mantos freáticos son superficiales (a unos 4 m), estos pozos podrán ser excavados manualmente (figura 5.17).

Figura 5.17
Localización y características de los pozos para el monitoreo de agua

5.10.2 Parámetros más representativos para el análisis de aguas y lixiviado

En el cuadro 5.5 se presentan, a manera de guía, los parámetros más representativos para el análisis de la calidad del agua subterránea y superficial, así como del lixiviado de un relleno sanitario.

Los análisis de laboratorio de las muestras de aguas subterráneas y superficiales cercanas se pueden hacer intensivos durante los primeros meses y menos frecuentes una vez que se registren valores constantes en los resultados.

Cuadro 5.5
Parámetros para medir la calidad del agua y lixiviado

5.11 Cálculo de la celda diaria

Como se sabe, la celda diaria está conformada básicamente por los RSM y el material de cobertura y será dimensionada con el objeto de economizar tierra, sin perjuicio del recubrimiento y con el fin de que proporcione un frente de trabajo suficiente para la descarga y maniobra de los vehículos recolectores. Las dimensiones y el volumen de la celda diaria dependen de factores tales como los siguientes:

• La cantidad diaria de RSM que se debe disponer.
• El grado de compactación.
• La altura de la celda más cómoda para el trabajo manual.
• El frente de trabajo necesario que permita la descarga de los vehículos de recolección.

Para la celda diaria se recomienda una altura que fluctúe entre 1 y 1,5 metros, esto debido a la baja compactación alcanzada por la operación manual y a fin de brindar una mayor estabilidad mecánica a la construcción de los terraplenes del relleno sanitario. A partir del volumen diario de desechos compactados y teniendo en cuenta las limitaciones de altura, se calculará el avance y el ancho de la celda, procurando mantener un frente de trabajo lo más estrecho posible, con base en las ecuaciones [5-31] – [5-33].

5.11.1 Cantidad de RSM que se debe disponer

La cantidad de basura para diseñar la celda diaria se puede obtener de dos maneras:
A partir de la cantidad de basura producida diariamente, es decir:

donde :
DSrs = Cantidad media diaria de RSM en el relleno sanitario (kg/día)
DSp = Cantidad de RSM producidos por día (kg/día)10
dhab = Días hábiles o laborables en una semana (normalmente d hab = 5 ó 6 días, y aun menos en los municipios más pequeños)

5.11.2 Volumen de la celda diaria

Donde :
V_c = Volumen de la celda diaria (m3)
D_rsm = Densidad de los RSM recién compactados en el relleno sanitario manual, 400-500 kg/m3
m. c. = Material de cobertura (20-25%)

Debe notarse que la densidad usada para la basura recién compactada es menor que la de la basura estabilizada que se emplea para el cálculo del volumen.

Cuadro 5.6
Capacidad volumétrica del sitio para el relleno sanitario

Capacidad total del terreno _______________________________________________________ m3
Volumen relleno sanitario = Capacidad total del terreno x 0,8 ____________________________ m3
Material de cobertura = 20-25% del volumen de residuos compactados ____________________ m3
Cantidad de RSM = Volumen RSM (m3) x densidad estabilizada (t/m3) _______________________ t
Vida útil total ________________________________________________________________ meses

5.11.3 Dimensiones de la celda diaria

• Área de la celda

  	Vc
  Ac =	—————–	[5-33]
  	hc

donde:
A_c = Área de la celda (m2/día)
h_c= Altura de la celda (m) – límite 1,0 m a 1,5 m. Flintoff reporta alturas entre 1,5 y 2,0 m para rellenos sanitarios con operación manual, con lo que disminuye el material de cobertura.

• Largo o avance de la celda (m)

a = Ancho que se fija de acuerdo con el frente de trabajo necesario para la descarga de la basura por los vehículos recolectores (m). Debe tenerse en cuenta que en pequeñas comunidades serán uno o dos vehículos como máximo los que descarguen a la vez, lo que determina el ancho entre 3 y 6 m.
Como los taludes (perímetro) también deben ser cubiertos tierra, la relación del ancho con el largo de la celda que menos material de cobertura requerirá sería la de un cuadrado. Se trata, entonces, de la raíz cuadrada del área de la celda:

Cuando esto no se cumple por ser el ancho resultante demasiado estrecho para la descarga de los vehículos, entonces se fija primero el ancho y luego se calcula el avance, tal como se explicó con la fórmula [5-33].

5.12 Cálculo de la mano de obra

La mano de obra necesaria para conformar la celda diaria depende de:

• La cantidad de RSM que se debe disponer.
• La disponibilidad y el tipo de material de cobertura.
• Los días laborables en el relleno.
• La duración de la jornada diaria.
• Las condiciones del clima.
• La descarga de los residuos en el frente de trabajo según la distancia.
• El rendimiento de los trabajadores.

La siguiente es una guía para calcular el número de trabajadores necesarios en el relleno sanitario manual. En ella se considera una jornada de ocho horas diarias, con un tiempo efectivo de seis horas. Estos rendimientos son bajo condiciones normales de trabajo y pueden variar en cada lugar según los factores descritos anteriormente (cuadro 5.7).

Cuadro 5.7
Guía de cálculo para estimar el número de trabajadores

Flintoff reporta los siguientes requerimientos de mano de obra de tres sitios, en los cuales se operaron rellenos sanitarios manualmente (cuadro 5.8).

Cuadro 5.8
Rendimientos reportados de otras experiencias

Las densidades de los desechos distribuidos en estos lugares fluctuaron entre 250 y 400 kilogramos por metros cúbicos; así, para un tonelaje dado, el volumen que se debe manejar podría ser similar o mayor que en los países en desarrollo.

El cuadro 5.9 indica la escala probable de los requerimientos de mano de obra y material de cobertura con una tasa de generación y densidad típicas en América Latina.

Cuadro 5.9
Requerimientos probables de mano de obra

Además del número de hombres que ejecutarán las labores propias de la construcción del relleno, es necesaria otra persona que dirija y oriente las operaciones en el relleno sanitario manual en calidad de supervisor. Teniendo en cuenta que contar con un profesional capacitado en el manejo de RSM sería costoso en algunos municipios, se recomienda contratar un individuo que sea

• técnico, con secundaria completa y que sepa realizar operaciones matemáticas, o
• promotor de salud, que sepa realizar operaciones matemáticas y que tenga cierta experiencia en el ramo.

Cabe anotar que la presencia del supervisor en el relleno sanitario es importante durante casi toda la jornada laboral en los primeros meses. Conforme adquiera mayor experiencia, es posible reducir a dos horas diarias su tiempo de permanencia en el lugar: una hora en la mañana y otra en la tarde. El resto del día lo podría dedicar a la supervisión del aseo urbano en general.

En última instancia, esta labor de supervisión puede ser llevada a cabo por el jefe de Obras Públicas del municipio.

5.13 Proyecto paisajístico

El relleno sanitario manual también debe tener consideraciones estéticas y paisajísticas, para que, una vez concluida su vida útil, pueda integrarse al ambiente natural y se armonice con el entorno.

La cobertura final compactada de 0,4 a 0,6 metros, como mínimo, y los drenajes de aguas de escorrentía y gases son esenciales para la vida vegetal sobre el relleno, la que se restringe a especies de raíces cortas mientras el relleno se estabiliza.

Se recomienda sembrar en toda el área arbustos de raíces cortas que no traspasen la cobertura. Se admite también el plantío en hoyos rellenados con tierra abonada más pasto o grama, a fin de evitar la erosión y el aumento del lixiviado. A medida que se terminen algunas áreas del relleno, conviene sembrar el pasto sin esperar a que se acabe toda la superficie de las plataformas o terraplenes.

5.14 Análisis de impactos socioambientales

Los análisis de impactos ambientales buscan identificar anticipadamente los efectos positivos y negativos que tiene todo proyecto de relleno sanitario en sus distintas fases: selección del sitio, construcción, operación y clausura.

La medición de los impactos debe ser interdisciplinaria y realizarse en los componentes naturales tanto del sitio como del entorno (agua, suelo y aire), al igual que en las variables de tipo económico y social.

En el cuadro 5.10 se presentan los principales aspectos socioambientales asociados con las etapas del proyecto de un relleno sanitario.

Cuadro 5.10
Aspectos socioambientales asociados a un proyecto de relleno sanitario manual

9 Es importante tener en cuenta que el área es aquella en la que se depositarán los residuos; es decir, la de las plataformas o terraplenes y no la de el terreno del relleno. En otras palabras, es el área cubierta con residuos.

10 Debe considerarse que el volumen diaria de RSM se incrementará cada año, y en consecuencia también lo hará el tamaño de la celda, lo que indica que puede ser necesario reevaluar anualmente la mano de obra requerida.