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Recolección Neumatica de Residuos
1. Introducción
A través de los años se ha reconocido que en áreas
densamente pobladas los servicios de gas, teléfono, electricidad, desagües
cloacales, drenajes, agua potable y otros sean suministrados en forma
"invisible" y conveniente por redes de cañerías y cables. Pero el
manipuleo, disposición y transporte de los residuos sólidos urbanos generados
por estas poblaciones de alguna manera han sido omitidos y se siguen utilizando
los viejos métodos de recolección a través de grandes y ruidosos camiones,
recipientes y bolsas de basura.
El objetivo de la implementación de la recolección
neumática es conducir los residuos a través de cañerías enterradas
utilizando una corriente de aire, de modo tal que los residuos converjan en
estaciones centrales de vacío, de donde serán recogidos por trailers que se
dirigirán directamente al relleno sanitario para su disposición final,
evitando la circulación de camiones compactadores por las calles levantando las
bolsas puerta a puerta y la disposición de los residuos en la vía pública,
que es la forma en que se realiza tradicionalmente.
Con la implementación de este sistema se esperan obtener
numerosos beneficios ambientales, como así también en lo que respecta a
calidad de servicio y a largo plazo beneficios económicos, que serán
oportunamente detallados.
2. Instalaciones Existentes en el Mundo
Desde hace 30 años que se viene implementando el sistema
de recolección neumática de residuos en el mundo.
Este tipo de sistema se ha implementado para recolección de
distintos tipos de residuos:
- residuos sólidos urbanos
- residuos de aeropuertos
- residuos de cocinas industriales
En algunos casos la metodología utilizada es de una
estación fija de producción de vacío a donde converge la totalidad de los
residuos recolectados y en otros casos se implementó el uso de camiones dotados
con equipos de producción de vacío.
Los países con mayor número de instalaciones son los
escandinavos, así como también otros países del norte de Europa como Holanda.
Pero la realidad es que la implementación de este sistema de recolección de
residuos alcanza un número importante de países alrededor del mundo.
3. Descripción General del Sistema de Recolección
Estacionario
Descripción General del Sistema
El sistema de vacío para transportar residuos consiste en la
integración de una terminal de recolección, un sistema de cañerías y un
sistema de alimentación. La basura es arrojada en la estación de carga y bajo
cada estación hay una válvula de descarga donde la basura es acumulada entre
los ciclos de vaciado. Una red común de cañerías conecta la estación de
carga con la estación de recolección
En la planta de recolección de residuos, la basura
proveniente de la cañería de transporte es dirigida a separadores ciclónicos.
La basura y el aire son separados y los residuos entonces caen dentro de un
compactador que los comprime dentro de un container.
Terminal de Recolección.
- Separador ciclónico es utilizado para la separación
primaria de la basura del aire de transporte. Unido en la parte superior del
ciclón se sitúa un separador rotativo que ayuda a separar las partículas
livianas del aire saliente.
Está equipado con sensores de nivel de basura, aberturas de
inspección y cuando está montado en la estructura del suelo con planchas
anti-vibratorias.
A través de una tolva de alimentación, su parte inferior
está ajustada a la corriente de vacío, conectada al compactador de basura.
El ciclón está hecho de acero pintado y de primera calidad,
cuyo espesor depende del tamaño y del desgaste calculado. El peso de un ciclón
con espesor 8 mm es aproximadamente de 4000 kg.
- Separador rotativo está situado en la parte superior
del ciclón para separar las partículas de basura livianas y el polvo ordinario
del aire de transporte.
La pantalla rotativa protege al extractor de aire de la
corteza de la parte superior de la construcción en el impulsor y minimiza el
contenido sólido que ingresa al filtro o sale a la atmósfera. Es impulsado por
un motor eléctrico.
La parte superior está hecha de acero pintado y de primera
calidad y la parte inferior, la rotativa está hecha de aluminio fundido. El
peso total es aproximadamente de 750 kg.
- Compactador de basura está situado debajo del
separador ciclónico e introduce y compacta la basura en el container.
El compactador es del tipo de láminas de embalaje, es
hidráulicamente operado y está totalmente sellado al vacío. Su parte superior
está conectada al separador ciclónico, y una de sus partes laterales al
container de basura, todo ajustado al vacío.
El mecanismo de cerramiento entre el compactador y el
container es normalmente manual, aunque también puede instalarse uno
hidráulico. Un mecanismo adjunto operado hidráulicamente empuja al container
hacia el compactador, llevándose luego al trailer.
El compactador está hecho principalmente de acero de primera
calidad y pintado. Su peso total es de aproximadamente 3.000 kg.
- Container conectado al vacío trabaja como unidad de
almacenamiento y transporte. Este tiene una conexión ajustada al vacío con el
compactador, que empuja y campacta la basura en el container. Tiene un marco
hecho para insertar en el camión con un mecanismo de gancho elevador.
Para vaciar el contenedor se abre la puerta de lateral y se
inclina el container, y la basura cae por acción de la gravedad.
El contenedor está hecho de acero pintado y de primera
calidad, con forma redondeada para manejar mejor el vacío. El peso aproximado
de un container vacío de 25 m^3 es de 3.000 kg.
- Extractor de aire es utilizado para crear la adecuada
corriente de aire y el vacío parcial en las cañerías de transporte de
residuos.
Los extractores están normalmente conectados en serie para
lograr mayor capacidad.
El tamaño y número de extractores depende principalmente de
la distancia de transporte de la basura en las cañerías de transporte. Largas
distancias implican mayor capacidad de los extractores de aire, y viceversa.
Distancias mayores a 1,7 km no son recomendables.
Uno de los extractores de la serie es utilizado como unidad
en "stand by".
Los extractores están conectados a motores eléctricos a
través de enganches flexibles.
La cámara de alojamiento y la base están hechas de acero y
el impulsor de acero especial. Las dos primeras están pintadas y son de primera
calidad.
El peso de los extractores depende del tamaño, para uno de
90 kw el peso aproximado es de 1.400 kg.
- Silenciadores están montados antes y después de los
extractores para reducir el nivel de ruido. El ubicado antes del extractor está
hecho con un cuerpo central para incrementar la reducción del ruido.
Los absorbedores de ruido están hechos de acero con lana
mineral como material de absorción de sonido. Están pintados y son de primera
calidad. El peso del absorbedor con cuerpo central es de 175 kg, y el del
absorbedor sin cuerpo central es de 145 kg.
- Equipo de aire comprimido para suministrar aire
comprimido para la acción de las válvulas de descarga y admisión.
- Sistema regulador de velocidad para mantener la
velocidad del aire en el sistema.
El valor de la velocidad del aire es comparado con el valor
esperado, y la posición de la válvula reguladora es ajustada acordemente.
Si la velocidad del aire desciende por debajo del valor
preestablecido, una alarma es accionada, y la diferencia de presión encienden
las luces de una lámpara de precaución en el frente del Centro de Control
Eléctrico.
Entonces ocurre lo siguiente:
a)Si hay un extractor extra disponible, es encendido.
b)Si no hay un extractor extra disponible, el sistema en
detenido.
- Central de Control Eléctrico (CCE) es la unidad base
del sistema. Todas las sub-unidades y equipos de control de válvulas están
eléctricamente conectados a ella.
El CCE también alberga un sistema Mitsubishi PLC para las
operaciones hacia
la planta. Este asiste a la computadora PC (CPC) maneja todas las operaciones de
admisión y expulsión, por ej. crea la interfase eléctrica entre la Pc y el
equipamiento eléctrico.
Algunos pequeños suministradores de potencia son usadas para
operaciones con relays y plaquetas
Normalmente todas las operaciones son manejadas desde la CPC.
En el frente del gabinete del CCE hay un panel de operadores que contiene unos
pocos enchufes para control manual, indicadores luminosos y una pequeña
terminal de operadores alfanumérica con visualización fluorescente de texto y
teclado.
Los paneles de operadores serán usados en casos
excepcionales para chequear el estado de las máquinas y válvulas. Tal vez
también sea usado para controlar equipos de la planta y para fijar parámetros
para el sistema PLC.
Los instrumentos neumáticos están situados por encima del
panel de operadores con la finalidad de que el operador pueda ver inmediatamente
la respuesta a sus operaciones respecto de la velocidad del aire, etc.
El gabinete está hecho con láminas de acero pintadas.
- Centro de Control de Motores (CCM) es el centro
principal de distribución de potencia, dentro del gabinete un equipo
interruptor, suministra los motores para los extractores, etc. Con la potencia
eléctrica para accionarlos. Fusibles para todos los equipos les proporcionan
protección contra cualquier daño provocado por corto circuitos. Los motores
pequeños son accionados directamente en línea, mientras que los extractores
usan accionadores del soft.
Las dimensiones del gabinete dependen del número y tamaño
de los extractores. El ejemplo es para 5 extractores de 110 kw.
Los gabinetes están hecho con láminas de acero pintadas.
Sistema de Cañerías.
- Cañerías de acero de 500 mm de diámetro y 6,3 mm de
espesor, conectando las estaciones de carga de residuos con la terminal de
recolección.
- Ramal de admisión de aire hay uno al final de cada
ramal de cañería para hacer entrar el aire de transporte.
- Codos de acero de 8 mm de espesor.
- Puertas de Inspección cada 50 metros que posibilitan
la inspección de las cañerías y son una forma de limpiar manualmente las
cañerías atascadas.
Alimentación del Sistema
- Bocas de admisión de residuos permiten un volumen
limitado de residuos por vez, y el volumen establecido es de 30 litros
aproximadamente . Los residuos son ubicados en el tonelero, que es un pequeño
contenedor de metal justo dentro de la puerta de admisión. Este
momentáneamente retiene la basura hasta que la puerta de admisión se cierra y
los residuos son dispuestos en la sección de almacenamiento.
La boca de admisión de residuos está hecha de aluminio
fundido y pintado. Esta pesa aproximadamente 150 kg.
- Sección de almacenamiento es una cañería de
almacenamiento (L = 2,5 m) con un ángulo de desviación, ubicada sobre la VD
para almacenar basura antes de que la VD se abra, y que la basura caiga en la
corriente de aire de la cañería de transporte. Está equipada con una abertura
de inspección y una conexión flexible con la válvula.
La cañería de almacenamiento está hecha de acero pintado.
El peso total es de aproximadamente 110 kg.
- Válvulas de Descarga instaladas en un cuarto de
válvulas o refugio debajo del nivel de la superficie.
La válvula de descarga del tipo de solapa ajustada al
líquido para la separación del material en la chimenea de la cañería
principal de transporte. La válvula es abierta y cerrada por un cilindro
neumático. La basura de la boca de admisión es temporalmente almacenada en la
sección de almacenamiento sobre la solapa de la válvula. Al recibir una orden
de apertura desde el sistema de control, la válvula se abre permitiendo que la
basura caiga en la cañería horizontal por donde es transportada a la estación
de recolección por una corriente rápida de aire. La válvula se cierra al
recibir la orden de cerrar del sistema de control.
La válvula está hecha de acero pintado. El peso total es de
aproximadamente 145 kg.
- Válvulas de admisión de aire se ubican en el final de
la sección horizontal de la cañería de transporte de basura para proveer una
corriente de aire a la sección de operación.
La válvula se abre automáticamente a través de un
compresor de aire cilíndrico.
La válvula tiene un disco de acero, sellado con una junta de
goma especialmente diseñado. El peso total es de aproximadamente 55 kg.
- Silenciador para cada válvula de admisión de aire. El
propósito de este silenciador es reducir el ruido del aire entrante. En el
interior del silenciador hay una lámina de acero con agujeros, con material
detrás de la lámina de acero.
Está hecho de madera pintada o acero liviano carbónico
pintado. Su peso total es de aproximadamente 140 kg.
- Descripción del Ciclo de Transporte
Antes de que el ciclo de transporte comience, todas las
válvulas (de admisión y de descarga) están en posición cerrada.
- El ciclo de transporte comienza en horarios pre-programados o cuando los
indicadores de nivel (células fotográficas) emiten una señal indicando
que la capacidad de almacenamiento temporal de la válvula de descarga
alcanzó su máximo valor.
Secuencia del ciclo de transporte de basura.
- Se enciende el extractor de aire y una presión estática negativa se crea
en el sistema horizontal de cañerías.
- La válvula de admisión de aire del primer ramal se abre y una poderosa
corriente de aire se crea en la cañería, con una velocidad de 18-24 m/s, y
una depresión de 1000-3000 mm de columna de agua (10-30 Kpa).
- Luego de un corto lapso de tiempo, la primera válvula de descarga se abre y
las bolsas de basura caen por succión de gravedad en la cañería horizontal
de transporte.
- La basura es transportada con una velocidad de 50-70 km/h hacia la estación
de recolección.
- En la estación de recolección la basura es separada del aire de transporte
en un separador ciclónico.
- La basura separada pasa de la parte inferior del ciclón al compactador que
la comprime dentro del container.
- Después de un período de 7-10 segundos, la primera válvula de descarga se
cierra.
- Después de uno pocos segundos, la segunda, tercera válvula de descarga en
el mismo ramal se abre, y el procedimiento descripto anteriormente se repite.
- La válvula de admisión de aire de la primer ramal se cierra y después de
un corto intervalo la válvula correspondiente del segundo ramal se abre.
- La válvula de descarga del segundo ramal es vaciada en forma similar.
- El procedimiento se repite hasta que todos los ramales y válvulas de
descarga están vacías.
- El equipamiento de control registra que el ciclo de transporte está
finalizado.
- La válvula que conecta el sistema horizontal de cañerías con los
extractores de aire está cerrada.
- Criterios de Diseño del Sistema
Distancia de Transporte.
La distancia de transporte es el principal criterio para
determinar el tamaño de los extractores de aire y los motores. Si la distancia
en demasiado grande, la necesidad de presión negativa (vacío) se incrementa y
eso requiere mayor potencia. Por lo tanto debe ser logrado un óptimo tamaño
para los extractores de aire y los motores. Los distintos tipos de basura
requieren diferentes velocidades de transporte.
Número de Válvulas de Descarga.
Si el número de válvulas de descarga en un sistema es muy
elevado, el tiempo de recolección de los residuos desde todas las válvulas se
incrementa. El sistema puede por lo tanto estar dividido en varias áreas
sectorizando las válvulas para poder mantener una parte sin disturbar el
sistema entero.
Capacidad de Transporte.
Dependiendo de la distancia promedio hasta la planta central
de recolección, la cantidad de basura por válvula abierta y la cantidad total
de basura recolectada, el transporte hacia la planta central del sistema puede
llevar varias horas por día. La basura no es generada uniformemente durante el
día, por lo tanto debe haber capacidad extra para evitar la sobre carga en la
estación de carga. La planta debe también poder manejar la basura recolectada,
y tener suficiente espacio para almacenarla durante por lo menos un día.
Bocas de Admisión de Residuos.
El tamaño de los residuos no puede ser superior al diámetro
de la cañería de transporte y al de la estación de carga. Por lo tanto el
tamaño de la puerta es limitado. Normalmente se usa una escotilla de 280 mm de
diámetro para residuos domiciliarios. Para edificios de oficinas o comerciales
donde la basura es puesta en bolsas más grandes se usa una puerta de 400 x 500
para el sistema 500. Cada puerta debe estar entrelazada con la válvula de
descarga de tal forma que la puerta no pueda abrirse cuando la válvula está
abierta.
4. Alternativa: Recolección Diferenciada
La implementación de este sistema de recolección neumática
de residuos puede ser diseñado de forma tal que la recolección se realice
selectivamente, con el fin de recuperar materiales y materia prima para su
reciclaje o recuperación.
El sistema permite una clasificación fácil, efectiva y
natural en la fuente. Cada categoría de basura clasificada tiene su propia boca
de admisión, que es vaciada hacia la cañería principal separadamente. El
sistema luego almacena las diferentes categorías de residuos en los respectivos
containers.
En principio el sistema de vacío estacionario puede ser
adaptado para manejar en la fuente distintas categorías de residuos, con varias
bocas de admisión situadas en los puntos de generación. La terminal de vacío
debe contar con tantos contenedores como bocas distintas de admisión para
distintos residuos hayan sido instaladas.
La cañería principal de transporte de residuos es la misma,
el sistema funciona de igual forma que el sistema básico no selectivo, con la
salvedad de que las válvulas de cada tipo de residuo se van accionando de a una
y mientras una descarga las otras están inhibidas. De esta forma se logra la
descarga separada de la basura en cada uno de los containers conectados al
sistema diferenciado.
5. Beneficios Ambientales
Los beneficios en el área ambiental son concretos y
múltiples, al introducir este nuevo sistema en el complejo urbanístico:
- Los sucios y olorosos cuartos destinados al almacenamiento de los residuos
de cada edificio son remplazados por una "invisible", cerrada e
higiénica red de cañerías enterradas. Al estar los caños de caída
conectados al sistema los locales de basura dentro de los sótanos de los
edificios están exentos de olores desagradables y pueden ser utilizados
para usos mejores. Esto es el resultado de que el encargado de sacar los
residuos del edificio no tiene que almacenarlos hasta el horario de
recolección como es la operatoria en la actualidad, sino que la
recolección es permanente.
- Se evita la contaminación en la vía pública producida por los
lixiviados que en ciertas ocasiones provienen de bolsas rotas.
- Se evita la contaminación del aire provocada por los olores y gases de
descomposición de residuos orgánicos que emanan de las bolsas de residuos
alojadas en las aceras.
- Se elimina el efecto visual negativo que es generado en la actualidad por
la acumulación de los residuos en las aceras a la espera de ser recogidos y
asimismo el generado por las diseminaciones producidas por el mismo personal
de recolección.
- Se elimina el efecto visual negativo que produce el uso de contenedores de
1000 litros, los mismos ya no son necesarios, dado que el funcionamiento de
este sistema es independiente del volumen de residuos generados.
- Desaparecen los ruidos, gases de escape y riesgos de accidentes que
derivan de los camiones recolectores que recorren las calles para recolectar
puerta a puerta los residuos depositados en las aceras.
- Los residuos son transportados a las estaciones centrales de recolección
que son los únicos lugares por donde pasa el camión compactador para
vaciar los contenedores que hospedan los residuos de la totalidad del área.
- El aire utilizado para el transporte de los residuos a través de las
cañerías es devuelto a la atmósfera con una calidad mejor que aquella con
la que entró, dado a la alta eficiencia y eficacia de los filtros por los
cuales circula antes de ser expulsado al exterior.
6. Beneficios en la Calidad del Servicio
Con la implementación de este sistema de recolección
neumática de residuos sólidos, la calidad del servicio de recolección aumenta
significativamente. Los factores que hacen que este aumento de calidad sea
posible son los siguientes:
- Se reemplaza la lentitud del sistema de recolección manual tradicional, y
sus tiempos muertos necesarios para ir descarga una vez que el camión
completa su capacidad de carga, por un método dinámico en el cual la
recolección es independiente del volumen de residuos producidos. Según sea
la cantidad aumentarán o disminuirán las horas de operación del sistema,
que de por si son valores muy inferiores a los de la recolección puerta a
puerta con vehículos.
- Desaparece el riesgo por accidentes generados por la manipulación de los
residuos por parte de los cargadores y aquellos generados por en la vía
pública por los camiones compactadores que circulan.
- Gracias a que con este sistema los residuos no son depositados en la vía
pública, se elimina uno de los principales problemas que atenta contra la
eficacia del sistema de recolección manual, que son los residuos sacados
por los contribuyentes "fuera de hora", y que permanecen en
consecuencia horas en las veredas hasta la recolección siguiente,
generalmente correspondiente al día posterior.
- Otra ventaja de la no exposición de los residuos en las aceras es el fin
de los problemas de diseminación de residuos, emanación de olores y gases
y pérdida de lixiviados, que hacen que el estado general de limpieza se vea
deteriorado, y por consiguiente afecta a la calidad del servicio.
- No solo los residuos domiciliarios no son depositados en la vía pública,
también se evitan las bolsas que contienen el producido de barrido de la
zona, dado que los barrenderos deben colocar dichas bolsas directamente en
las bocas públicas conectadas a la red de cañerías.
- Se evita la actividad de "cirujeo" tan común en estas épocas,
que desmerece el estado de limpieza de la ciudad por la diseminación que
provocan las mismas personas que la realizan o la que se genera cuando el
cargador levanta una bolsa rota.
- Se le da fin al trabajo implacentero y duro de los cargadores de los
residuos en el camión, que deben manipular los residuos y cargarlos, y todo
esto a un paso acelerado y tratando de evitar la diseminación. También se
evita el riesgo que implica que el individuo vaya caminando por la calle
mientras el tránsito vehicular continua.
- El servicio de recolección de residuos queda independizado de las huelgas
y de las influencias negativas que en determinadas ocasiones generan los
gremios relacionados con el transporte, que en nuestro país son de los más
fuertes. Este sistema asegura la recolección continua de los residuos
generados en el área.
7. Beneficios Económicos
Independientemente de que sistema de recolección de residuos
sólidos urbanos se implemente, el costo total de la recolección tiene 2
componentes: inversión de capital y costos de operación.
En el caso del sistema de recolección neumática el
capital es el costo predominante: instalación de maquinaria, red de cañerías,
válvulas, equipos de compresión de aire y líneas de electricidad. La potencia
eléctrica, la operación y el mantenimiento representan solo un pequeño
porcentaje del costo total fijado.
Por otro lado, el sistema de recolección manual es el
costo de operación el predominante: recolección, limpieza y transporte local.
Esto significa que el costo de recolección manual asciende rápidamente con el
aumento de los volúmenes de residuos generados y de los niveles de salarios,
factor que difícilmente entra en los cálculos cuando se trata de un sistema
completamente automático.
A largo plazo la implementación del Sistema de
Recolección Neumática de Residuos, es conveniente económicamente, ya que
una vez recuperada la inversión, teniendo en cuenta que el período de diseño
es de 25 a 30 años, el valor a pagar para la realización del servicio es aquel
correspondiente a la operación y mantenimiento del sistema, el cual es
considerablemente menor que el costo de operación y mantenimiento que implica
la recolección manual de residuos.
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