TESIS DEGRADO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL ESTUDIO DEL TRATAMIENTO INDUSTRIAL DE RESIDUOS ORGÁNICOS EN LA CIUDAD DE SAN LUIS AUTOR: MARIANO GIROD


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1 TESIS DEGRADO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL ESTUDIO DEL TRATAMIENTO INDUSTRIAL DE RESIDUOS ORGÁNICOS EN LA CIUDAD DE SAN LUIS AUTOR: MARIANO GIROD DIRECTOR DE TESIS: ING. FELIX T. JONAS 2011

2 RESUMEN EJECUTIVO El proyecto tiene como objetivo solucionar el problema de la basura en la Ciudad de San Luis mediante el tratamiento de la materia orgánica proveniente de la ciudad, de manera sustentable, para obtener compost que será utilizado como abono para la agricultura. El compost proviene de un proceso biológico en donde la materia orgánica sufre un proceso de descomposición bacteriológico, generando el abono. Este producto será usado como fertilizante natural para el desarrollo de la horticultura en la provincia. El producto se obtendrá al acopiar en túneles de compostaje la materia orgánica seleccionada en proceso previo de clasificación. Esta tecnología reduce el tiempo proceso de descomposición en un 50%. El proceso será del tipo cerrado, por lo cual la materia orgánica que al descomponerse naturalmente que libera gases contaminantes y lixiviados, serán controlados y tratados. La ciudad de San Luis fue elegida debido a que el gobierno provincial, de estrecha relación con el municipio, ha lanzado planes de forestación y desarrollo de viveros con el objetivo de concientizar a la población en el cuidado del ambiente. El impacto ambiental que produce la implementación del proyecto se reduce notablemente en comparación al basural a cielo abierto que funciona en la ciudad. Paralelamente, se generan fuentes de trabajo para los habitantes de la ciudad y sus alrededores, dado que en la provincia el trabajo es de baja calidad. El tema de la basura es una problemática a nivel mundial y con este proyecto se buscará minimizar las consecuencias que genera la disposición incorrecta. También busca fomentar el cuidado por el medio ambiente. La vialidad del proyecto fue analizada mediante el valor actual neto del flujo de de fondos de caja. Dada la reducción del impacto ambiental generada por el proyecto, y siendo el goce del un ambiente sano un derecho constitucional (artículo 41 de la Constitución Nacional), el proyecto se considera viable, aunque el valor actual neto sea negativo en 300 mil dólares aproximadamente.

3 EXECUTIVE BRIEF The principal project s objetive is to solution the waste problem in the city of San Luis by treating the organic matter generated in the city, in a sustainble way, and obtaining a product, the compost, that can be used as a fertilzer in the agricultural industry. The compost is a result of a biological process whtere the the organic matter is decomposed by bateria, generating the natural fertilizar. This product will be used to develop the horticulture in the province. The pruduct will be obtained after the decomposition on the composting tunnels. Before the organic matter is placed on the tunnels, the waste is classified and separated. This technology reduced the decomposition process time on a 50%. The leachates and the gases emitted by the organic matter decomposition will be controled and treated. The city of San Luis was cosen to do this analisys as the provincial government, who has good relationship with the municipal government, is developing a foresting plan and nurseries with the objective to produce awareness in the enviromental care. The enviromental impact produced by the project is reduced in comparison with the present waste disposal method used. Job sources are created for the city people. The citizens job quality average is low in San Luis. The waste is a global problem and the project is looking to minimize the consequences that generates the incorrect disposition of waste. In addition, the project pormotes the environmental concern. The feasability study done was through the net present value (NPV) of the cash. As the project reduces the enviromental impact, and as healthy environment is a right established by the constitution, the project is considered feasable even though the NPV is approximately 300 thousand dollars below zero.

4 AGRADECIMIENTOS: Al Ingeniero Félix Jonás que ha dedicado tiempo en brindarme ayuda. A mi familia, a Delfina y a mis amigos por el apoyo incondicional.

5 1 SAN LUIS: LA PROVINCIA Generalidades Economía Principales industrias Indicadores sociales: Política Cuidad de San Luis TIPOS DE RESIDUOS Clasificación de los residuos: Problemas de la basura SITUACIÓN ACTUAL Generación Disposición en San Luis Recolección en la cuidad de San Luis COMPOSTAJE Propiedades: Tipos de obtención de compost Dosis MERCADO POTENCIAL Análisis del Mercado Potencial: Fuerzas de Porter: Potenciales competidores: Proveedores: Sustitutos: Consumidores:... 26

6 5.3 FODA: Fortalezas: Oportunidades: Debilidades: Amenazas: ESTIMACIÓN DE GENERACIÓN Composición INGENIERÍA PROPUESTA Diagrama de bloques Layout propuesto Localización Datos de entrada Balance de línea de producción Dimensionamiento cinta transportadora de Selección Dimensionamiento Compotúnel Área de Maduración Área de afino de compost Producción Maquinaria propuesta Instalación Civil Mano de obra necesaria por turno Equipamiento secundario Consumos de servicios ESTUDIO ECONÓMICO vi

7 8.1 Consideraciones generales Inversiones Costos de Mano de obra Costos de producción Tratamiento del activo de trabajo Financiamiento Estado de Resultados ESTUDIO FINANCIERO IVA Cuadro de Fuentes y Usos Flujo de Fondos proyectado, VAN y TIR Período de Repago simple IMPACTO AMBIENTAL Y SOCIAL PROBLEMAS ABIERTOS CONCLUSIONES ANEXO I ANEXO II ANEXO III: Cudro de Fuentes y Usos ANEXO IV: Balance Proyectado Anexo V: Cálculo de WACC vii

8

9 1 SAN LUIS: LA PROVINCIA 1.1 Generalidades La provincia de San Luis presenta una población de habitantes, según lo informado por el Censo Nacional del 2010, correspondiendo el 1% de la población nacional. Consta de 9 departamentos, siendo el Departamento La Capital el departamento con mayor cantidad de habitantes con habitantes (47% del total de la población de la provincia) y el departamento de Belgrano el menor con habitantes. La provincia limita al norte con las provincias de San Juan y La Rioja, al Este con la provincia de Córdoba, al sur con la provincia de La Pampa y al oeste con la provincia de Mendoza. Figura 1.1-1: Provincia de San Luis La provincia consta de 9 departamentos: Ayacucho 1 Fuente: INDEC, Censo Nacional 2010 SAN LUIS: LA PROVINCIA Mariano Girod 9

10 Belgrano Chacabuco Coronel Pringles General Pedernera Gobernador Dupuy Junín La Capital Libertador General San Martín Figura 1.1-2: La provincia consta con una superficie de km 2, resultando una densidad de población de de 5,62 hab/km 2. La distribución de superficies dentro de los departamentos es la siguiente: 10 Mariano Girod SAN LUIS: LA PROVINCIA

11 Departamento Superficie (km 2 ) Población 1 (hab) Densidad (hab/km 2 ) Ayacucho ,96 Belgrano ,60 Chacabuco ,79 Coronel Pringles ,91 General Pedernera ,33 Gobernador Dupuy ,59 Junin ,63 La Capital ,59 Libertador Gral. San Martín ,54 Total Tabla 1.1-1: Población y densidad por departamentos de la Provincia de San Luis. 1.2 Economía Principales industrias La economía de la provincia se basa en la agricultura, ganadería, industrias, minería y turismo. La agricultura se practica en los departamentos de Chacabuco, General Pedernera y Cornel Pringles. Principalmente se cultiva maíz, pero además se comercializan otros granos como la soja y el sorgo. La ganadería es la actividad económica más importante de la provincia, de las cuales se cría ganado bovino, caprino, equino, ovino y porcino. También existe una industria avocada a la producción de leche de vaca. La industria instalada en la provincia es escasa aunque la provincia aliente a empresas a radicarse allí debido a que gozan de desgravaciones impositivas. Sin embargo, hay instaladas fábricas textiles, cerámicas, sustancias aromáticas, entre otras. San Luis presenta gran actividad minera debido a su geografía. La extracción de calizas, como el mármol onix, es una actividad importante dentro de la provincia. Otros minerales que extraídos son la sal, el uranio (tiene uno de los yacimientos importantes a nivel nacional) y el tungsteno, el cual se está SAN LUIS: LA PROVINCIA Mariano Girod 11

12 planeando instalar una planta de dicho mineral 2. Generalmente los minerales se encuentran en la zona este de la provincia. El turismo representa un importante ingreso a la economía puntana debido a la diversidad de paisajes que presenta la provincia y el atractivo que representan las sierras Indicadores sociales: Para tener una visión de la economía puntana, se han investigado los indicadores socio-económicos de indigencia, pobreza, actividad, empleo y desempleo. Según el INDEC, la línea de indigencia se establece a partir del valor monetario de la canasta básica alimentaria, que representa los productos requeridos para la cobertura de un umbral mínimo de necesidades energéticas y proteicas de cada miembro del hogar. La línea de pobreza representa el valor monetario de una canasta básica total. La canasta básica total, es una ampliación de la canasta básica alimentaria, establecida por el INDEC. La siguiente tabla muestra los valores de pobreza e indigencia a nivel nacional, en la región de Cuyo y a nivel provincial. Nacional Cuyo San Luis Pobreza 54,0% 12,0% 54,8% 10,2% 63,2% 12,3% Indigencia 28,0% 3,0% 25,3% 2,1% 33,1% 2,9% Tabla : Niveles de indigencia y pobreza para la Nación, Cuyo y San Luis. 3 Se han incluido los valores nacionales y regionales para analizar los valores de la provincia de San Luis teniendo una referencia. Los cómputos obtenidos del año 2010 son valores sesgados ya que el Indec ha sido intervenido por el gobierno nacional, pero se han dejado expuestos por el mismo motivo expuesto, para comparación. Como se puede ver, en el último tiempo se ha disminuido los valores de indigencia y pobreza a causa de la reactivación económica del país luego de la crisis sufrida en los años 2001/2002. San Luis tiene valores similares a los de pobreza e indigencia nacionales, pero levemente superiores a los de su región. 2 Fuente: Ministerio de Economía de San Luis Fuente: elaboración de CIPPEC en base a EPH, INDEC. Primer Semestre de 2003 y Mariano Girod SAN LUIS: LA PROVINCIA

13 Posiblemente los valores del 2010 expuestos en la anterior tabla son mayores, ya que los niveles de indigencia y pobreza son medidos en base a precios de productos, que han sido adulterados por el actual gobierno nacional para incrementar el rendimiento de las políticas aplicadas por el mismo. En consecuencia dichos indicadores y otros tantos más, como la inflación, no son cuantitativos, sino que resultan como método de comparación cualitativo. Con respecto a los niveles de actividad, empleo y desempleo: Indicador Actividad Empleo Desempleo Región Nacional 42,8% 46,2% 36,2% 42,5% 15,6% 7,9% Cuyo 45,0% 42,0% 37,0% 40,0% 15,0% 5,0% San Luis 38,0% 39,0% 32,0% 38,0% 16,0% 2,0% Tabla : Niveles de Actividad, Empleo y Desempleo para la Nación, Cuyo y San Luis. 4 Se define como: Tasa de actividad al cociente entre la población activa y la población económicamente activa. Tasa de empleo al cociente entre la población ocupada y la población total Tasa de de desocupación al cociente entre la población desocupada y la población económicamente activa. Se puede observar que las tasas de actividad, empleo y desempleo son levemente inferiores a las regionales y a las nacionales. Estos últimos indicadores y los predecesores, de pobreza e indigencia, nos llevan a concluir que la calidad y remuneración de los empleos que ofrece la provincia son bajos ya que hay una desocupación del 2%, pero un nivel de pobreza del 12,3%. 1.3 Política La situación política de la provincia es compleja. Desde la vuelta de la democracia en la Argentina, en 1983, ha tenido solamente a tres gobernadores, a los hermanos Adolfo y Alberto Rodríguez Saa y a Alicia Lemme, vicegobernadora de Adolfo que asumió el cargo de gobernadora en 2001 luego que Adolfo haya renunciado para ser presidente de la nación. Todos ellos pertenecen al partido justicialista. y han convertido al estado provincial en un feudo. 4 Fuente: elaboración de CIPPEC en base a EPH, INDEC. Segundo trimestre de 2003 y SAN LUIS: LA PROVINCIA Mariano Girod 13

14 Lejos en el tiempo, en las décadas del 80 y 90, han quedado las grandes obras públicas, sobre todo las extensas autopistas y los planes habitacionales, y la promoción industrial que hicieron que migre mucha gente para encontrar trabajo digno. Hoy en día no ocurre lo mismo ya que la mayoría de los puntanos tiene trabajo, como vimos anteriormente, pero de baja calidad. La tasa de desempleo está dibujada con planes sociales (el Plan de Inclusión Social, como le dicen allí) que es provisto por el gobierno, con aproximadamente beneficiarios. Se han frenado las políticas de viviendas pregonadas en las décadas anteriores, afectando a la población con menos recursos, provocando un déficit habitacional. Con respecto a las instituciones, éstas están muy dañadas por el motivo de las constantes reelecciones de los hermanos Rodríguez Saa. Hay que sumar a esto que el clientelismo está muy instalado en el gobierno y que se producen negociados a la hora de realizarse un proyecto. Los municipios de la provincia necesitan, para tener autonomía política, financiera, administrativa e institucional, poseer una carta orgánica. Sólo los municipios que superan a los habitantes pueden tenerla. Actualmente, el municipio de San Luis está gobernado por Alicia Lemme, ex gobernadora de la provincia y aliada a los Rodríguez Saa. Por lo tanto, las políticas, tanto económicas como sociales, están alineadas con el marco descripto. 1.4 Cuidad de San Luis La cuidad de San luis pertenece al departamento de La Capital. En la ciudad residen habitantes según el censo En dicho departamento, residen habitantes, el 0,5% de la población nacional, según lo censado en Por otro lado, en el 2010, se registraron habitantes, lo que significa un aumento del 21%. Aproximadamente 150 km separan a San Luis con Villa Mercedes, la segunda ciudad en importancia de la provincia. El municipio de San Luis es autónomo y es la capital de la provincia. Las instituciones provinciales están establecidas en la ciudad. El gobierno provincial tiene una estrecha relación con el municipio, de hecho en este momento quien fuera la ex vicegobernadora de Alberto Rodríguez Saa, Alicia Lemme, está a cargo de la intendencia. Por lo tanto, la ciudad está muy influenciada por las 14 Mariano Girod SAN LUIS: LA PROVINCIA

15 políticas gubernamentales provinciales y es por eso que se hizo hincapié en describir el marco económico, político y social de la provincia. Los cómputos oficiales de los residentes del municipio no están disponibles, pero si los pertenecientes a los departamentos. Por lo tato, se realizará una estimación de los habitantes. Como hipótesis principal, se determina que la proporción entre los residentes de la ciudad y el departamento se mantiene constante entre 2001 y Entonces: Población. Cdad. SL2001 Pob. Cdad. SL2010 = Población. Depto. Capital2010 = hab Población. Depto. Capital La población el el departamento ha crecido aproximadamente un 20% Los niveles de necesidades básicas insatisfechas (NBI) en la ciudad, rondan por el 12% 5, un equivalente a habitantes. 5 Fuente: Gobierno de la Provincia de San Luis Secretaria de Estado General, Legal y Técnica Dirección Provincial de Estadísticas y Censos. SAN LUIS: LA PROVINCIA Mariano Girod 15

16 2 TIPOS DE RESIDUOS La basura es un problema a nivel mundial ya que además de contaminar el medio ambiente, no hay lugar físico para su deposición. Por este motivo existe una isla de plásticos flotante en medio del Océano Pacífico. Lo que busca este proyecto es encontrar una alternativa viable para poder reutilizar los materiales minimizando el impacto ambiental. 2.1 Clasificación de los residuos: Podemos clasificar a la basura de dos maneras, según su composición y según su origen. Según su composición: Residuos orgánicos (de origen biológico) Residuos inorgánicos (plásticos, vidrio, metáles, etc.) Residuos peligrosos (todo desecho que constituye un peligro potencial) Según su origen: Residuos domiciliarios Residuos industriales Residuos de Sanitarios Residuos comerciales Residuos urbanos Basura espacial Según la legislación nacional actual, los residuos sólidos urbanos son elementos, objetos o sustancias que como consecuencia de los procesos de consumo y desarrollo de actividades humanas son desechadas y/o abandonados 6. Este proyecto analizará el uso de residuos orgánicos domiciliarios, comerciales y urbanos para su posterior reciclado y obtención de compost. El resto de los residuos, ya sean inorgánicos y peligrosos, que vienen mezclados con la basura, en caso de no haber una disposición selectiva de residuos, no serán incluidos en el análisis. Por lo tanto, se considerarán que entran a la planta y se 6 Según Ley , art. 2º 16 Mariano Girod TIPOS DE RESIDUOS

17 entregan a terceros que utilizan productos como el papel, vidrio, plásticos para como materia prima para su posible reutilización. 2.2 Problemas de la basura La basura y su disposición es un problema que excede a la ciudad de San Luis ya que esta demostrado que con las costumbres actuales, cuando aumenta el consumo, se genera más basura. En lugares de nivel socioeconómico bajo donde los recursos económicos no abundan, el impacto que representa una gestión de la basura inficaz, es superior al del nivel alto. Los problemas más comunes son: Contaminación de la napa freática por filtración de lixiviados. Contaminación del aire, olores. Acumulación de metales pesados en organismos. Emisión de gases de efecto invernadero (CO2 y CH4). Lluvia ácida Estos problemas conllevan a problemas en la salud de la población y un crecimiento del gasto público en salud. Por este motivo, es importante que haya una gestión de los residuos responsable Reutilización de residuos Hay distintas formas de reutilizar residuos, algunas son: Reciclaje de plasticos, vidrios, cartón, metales. Compostaje. Incineración de materia orgánica. TIPOS DE RESIDUOS Mariano Girod 17

18 3 SITUACIÓN ACTUAL 3.1 Generación Según los datos obtenidos del GIRSU (Gestión Integral de Residuos Sólidos Urbanos), entidad perteneciente a la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación, en el año 2004 la generación de residuos sólidos urbanos, era la siguiente: Provincia Población GPC RSU Total RSU Total (Extrapolada a 2004) (kg / hab.día) (miles ton / año) Buenos Aires , ,63% Catamarca , ,73% Ciudad de Buenos Aires , ,11% Córdoba , ,77% Corrientes , ,48% Chaco , ,88% Chubut , ,20% Entre Ríos , ,12% Formosa , ,99% Jujuy , ,35% La Pampa , ,90% La Rioja , ,71% Mendoza , ,50% Misiones , ,32% Neuquén , ,37% Río Negro , ,44% Salta , ,56% San Juan , ,83% San Luis , ,31% Santa Cruz , ,51% Santa Fe , ,02% Santiago Del Estero , ,07% Tierra del Fuego , ,21% Tucumán , ,99% TOTAL , Tabla 3.1-1: Generación de RSU nacional por provincia per cápita y total Como podemos observar, en el año 2004, se generaban 0,91 kg/hab de RSU a nivel nacional. Las provincias con mayor generación per cápita de RSU eran la Ciudad de Buenos Aires con una generación de 1,52 kg/hab en primer lugar, la provincia de Mendoza en segundo lugar con 1,15 kg/hab y en tercer lugar la % 18 Mariano Girod TIPOS DE RESIDUOS

19 Provincia de San Luis con 1,12 kg/hab. Misiones se ubica en la última posición con 0,44 kg/hab, siendo menor a la tercera parte de lo generado en la Capital Federal. La provincia de San Luis representa un 1,31% de la generación total de residuos a nivel nacional. 3.2 Disposición en San Luis El 89% de los centros para tratamiento de residuos sólidos urbanos son basurales a cielo abierto 7. El centro de tratamiento de la municipalidad de San Luis no excede a la problemática que la Argentina está inmersa ya que la disposición de RSU se realiza en un basural a cielo abierto en el cordón externo de la ciudad. Actualmente, en el basural a cielo abierto de la Municipalidad de San Luis, se practica el entierro de residuos sin compactar. Lo mismo ocurre con los RSU, se ha construido una fosa de m3 donde se depositan los residuos diarios de la ciudad. El enterramiento se realiza formando capas de basura y tierra intercaladas. Este método de disposición de residuos puede producir la contaminación de la napa freática a ya que los lixiviados se pueden filtrar de la capa impermeabilizadora que tiene el basural. También produce fuertes olores ya que los residuos al estar en contacto con el aire se descomponen y posteriormente emiten gases del efecto invernadero como CO2 (dioxido de carbono) y CH4 (metano), peligrosos ya que absorben una gran energía de la radiación solar. 7 Según el Informe de Situación en torno a los basurales a Cielo Abierto, ENERGIRSU, Noviembre SITUACIÓN ACTUAL Mariano Girod 19

20 Figura 3.2-1: Basural actual en Cuidad de San Luis 3.3 Recolección en la cuidad de San Luis La recolección y el traslado de la basura está a cargo de la Municipalidad de San Luis y se realiza a diario al centro de disposición. Cuando arrancó la gestión Alicia Lemme en 2007 como intendente de la ciudad, pasó de manos privadas la recolección, que estaba a cargo de la empresa 9 de Julio, a la Municipalidad. Durante ese traspaso, se han comprado camiones computadores con capacidad de 10 tn para la recolección, como se muestra a continuación. Figura 3.3-1: Camiones de recolección El estudio considera que no habrá cambios en la recolección de la basura al establecer la futura planta en las proximidades al actual basural a cielo abierto. 20 Mariano Girod TIPOS DE RESIDUOS

21 4 COMPOSTAJE El compostaje es un proceso biológico en donde la materia orgánica se transforma en abono, apto para distintos usos. Es una técnica para obtener fertilizante natural tan vieja como es el mundo. Es valorado porque contiene una mezcla de nutrientes esenciales para el desarrollo de la agricultura. Es una manera económica de reciclar la materia orgánica producida por la actividad diaria de los humanos. Las materias primas para efectuar el compostaje son restos de comida (frutas, vegetales y provenientes de animales), desechos de podas, de agricultura, de animales, restos orgánicos de procesos, complementos minerales y estiércol de animales. La duración promedio de este proceso es de 45 días y se puede diferenciar en 4 fases en relación a la temperatura que va tomando el futuro compost ya que es fundamental para la actividad de los microbios. 1. Fase I: Mesofilia. La mezcla de materia orgánica está a temperatura ambiente. Los microorganismos mesófilos se empiezan a reproducir rápidamente y debido a su actuación la masa va incrementando su temperatura hasta los 45ºC, que es el tope de su rango de acción y donde aparecen los microorganismos termófilos. 2. Fase II: Termofilia. Durante esta etapa, la masa sufre grandes cambios de temperatura a causa de la actividad de microbios, hongos y actinomicetos. Arriba de los 45ºC aprox, los microorganismos mesófilas desaparecen y entran en acción los termófilos. Estos organismos, transforman al nitrógeno en amoniaco, lo que hace incrementar el ph levemente a la masa. Cuando la masa tiene 60ºC, empiezan a actuar los hongos y actinomicetos, que son los encargados de descomponer las proteínas. 3. Fase III: Enfriamiento. Cuando la temperatura empieza a decaer debido a que no hay mas nutrientes para que puedan actuar los organismos de la fase anterior, vuelven a actuar los mesofílicos hasta que no tengan más nutrientes disponibles para descomponer. 4. Fase IV: Maduración. La temperatura es estable debido a que no hay actividad de microbios. Se producen reacciones secundarias de condensación y polimerización del humus. [Peter J. Stoffella, 2001] COMPOSTAJE Mariano Girod 21

22 Figura 4-1: Desarrollo microbiano en pilas de compost. De esta descripción de las fases del compost se desprenden factores a monitorear para el desarrollo del compost. Ellos son: Temperatura PH Humedad Oxígeno Relación C/N, relación entre carbon y nitrógeno 4.1 Propiedades: Mejora las propiedades del suelo al proveer nutrientes como el carbon, nitrógeno, fósforo y potasio. Mayor retención de agua en el suelo e impide que los nutrientes se mantengan en el suelo cuando se riega una plantación. Mejora la actividad biológica del suelo al actuar como alimento para microorganismos, que funciona como indicador de fertilidad del suelo. PH estable para plantas delicadas. No tiene presencia de hormonas que pueden causar efectos secundarios. 22 Mariano Girod COMPOSTAJE

23 La composición de carbón sobre nitrógeno da una pauta del tipo de compost que se obtendrá. Una óptima relación es entre 20 y 30 veces más átomos de carbono en la mezcla que de nitrógeno. Para obtener dicha relación se mezclan componentes de la materia orgánica. Por ejemplo el pasto tiene una relación de 19, los residuos de comida un 15 y las hojas secas 55. El carbono representa fuente de energía para las plantas cuando las bacterias descomponen las moléculas con C. El nitrógeno es vital para las plantas ya que están en el compost en forma de aminoácidos para la generación de clorofila. Las fuentes de carbono son aquellas que provienen de la madera, paja y hojas secas. Por otro lado, la materia vegetal verde como las frutas, estiércol y restos de comida entregan nitrógeno. 4.2 Tipos de obtención de compost Existen dos métodos de obtención de compost, ellos son: 1. Sistemas abiertos: se basa en apilar la materia orgánica a compostar en pilas de aproximadamente 2,7m de alto y 3 m de ancho. Una vez llegada una temperatura (generalmente 70ºC), las pilas se voltean para que se renueve el aire en los poros de la masa para que los microorganismos puedan entrar nuevamente en acción. La frecuencia de volteo e de 7 días y la duración total del proceso es de 45 días, incluyendo la etapa de maduración del compost. Este proceso tiene un riesgo alto de filtraciones de lixiviados ya que están situados en un espacio extendido y son difíciles de controlar. 2. Sistemas cerrados: se basa en colocar la materia orgánica a compostar en un espacio confinado cerrado donde se desarrollan las etapas de mesofilia, termofilia y enfriamiento del compost. En el caso del proyecto, se tratan de túneles donde la cantidad de oxígeno, el ph, la humedad y la temperatura son controlados con sensores conectados a un PLC. Los lixiviados son recogidos y se vuelven a introducir a la masa, para obtener un compost más rico en nutrientes. El producto permanece por una semana dentro del túnel, aproximadamente. La etapa de maduración se realiza en pilas y se voltea, tal como en los sistemas abiertos. 4.3 Dosis El compost se puede utilizar en actividades agropecuarias y paisajísticas reemplazando, en cierta medida, a los fertilizantes inorgánicos convencionales usados en extensas plantaciones. Los fertilizantes inorgánicos es difícil de erradicarlos del mercado ya que proveen grandes soluciones a los productores COMPOSTAJE Mariano Girod 23

24 de granos y afines. Aparte, su manera de aplicar es más ventajosa que la del compost. El compost como fertilizante se aplica a nivel local, en cada planta y no como con los fertilizantes inorgánicos que se esparcen con distintos métodos, como un avión sobrevolando la plantación y rociando las plantas. Es por eso que el compost se acostumbra a aplicarse en plantaciones menores. La aplicación de fertilizantes al suelo parte de la necesidad de nutrientes de ciertos cultivos para que crezcan y que los suelos no pueden proveer 8. En cambio, el compost es un material integral que aporta todos los nutrientes necesarios para el crecimiento de la plantación involucrada. En la siguiente tabla, se pueden observar las dosis de aplicación aproximadas para cada tipo de plantación: Tipo Hortalizas Granos Árboles Flores Césped Dosis a aplicar 0,4 a 0,8 kg/m2 0,3 a 0,5 kg/m2 5 a 20 kg/u 0,4 a 0,8 kg/m2 0,3 a 0,5 kg/m2 Tabla 4.3-1: Cantidades de aplicación de compost 8 Según Fertilizer Manual, United Nations Industrial Development Organization, International Fertilizer Development Center 24 Mariano Girod COMPOSTAJE

25 5 MERCADO POTENCIAL La elección de la cuidad de San Luis para realizar este estudio se debe a que San Luis es una provincia con alto compromiso con el medio ambiente. La provincia ha lanzado un programa para respetar el protocolo de Kyoto, cuyos participantes se comprometen a reducir las emisiones de CO 2. También la Provincia ha organizado charlas con el ex vicepresidente de EEUU, Al Gore, públicamente conocido por su afán por conservar el medio ambiente y creador de la película An Inconvenient Truth que intenta concientizar a la población del mundo de los daños que se están haciendo a nuestro mundo con los usos y costumbres que tiene la población hoy en día. 5.1 Análisis del Mercado Potencial: El objetivo principal del proyecto es presentarle un beneficio social a los habitantes de la ciudad de San Luis, tal como esta expresado en el artículo 41 de la Constitución Nacional (CN) Argentina, que dice: Todos los habitantes gozan del derecho a un ambiente sano, equilibrado, apto para el desarrollo humano y para que las actividades productivas satisfagan las necesidades presentes sin comprometer las de las generaciones futuras; y tienen el deber de preservarlo Las autoridades proveerán a la protección de este derecho, a la utilización racional de los recursos naturales, a la preservación del patrimonio natural y cultura y de la diversidad biológica. Con esto se quiere demostrar que el objetivo principal del mismo no es encontrar el beneficio económico mayor, sino cumplir con los requisitos que dicta la CN. Esto significa que se analizará el mercado, pero que su beneficio será evaluado de la misma forma que un proyecto de inversión común, pero seremos más flexibles a la hora de decidir la vialidad del proyecto. 5.2 Fuerzas de Porter: Potenciales competidores, proveedores, sustitutos, compradores, competidores A continuación se realizará un análisis del mercado a estudiar para utilización del compost obtenido a partir del reciclaje de la materia orgánica de los RSU Potenciales competidores: No entrarán potenciales competidores, por lo menos a una escala que puedan afectar al proyectoa ya que se necesitan permisos provinciales para poder ingresar. Los competidores que pueden resultar del compost provisto por el proyecto pueden competir con el compost que potencialmente pueden generar los MERCADO POTENCIAL Mariano Girod 25

26 productores de hortalizas impulsado por el Plan Forestal. Dicho volumen de compost potencial consiste en un volumen bajo en comparación al que puede se puede estimar con este análisis del proyecto Proveedores: Debido a que el proyecto se basa en la instalación de una planta del gobierno provincial de San Luis, el acceso a proveedores de materia prima, de servicios y mano de obra no consiste en una limitante para efectuar el proyecto. La provisión de la materia prima la realizarán los camiones recolectores con capacidad de 10 tn de basura de la municipalidad de San Luis, con lo cual, su disponibilidad no es un gran impedimento, a pesar de depender exclusivamente del sector camionero. Este aparece como un problema ya que el peso del gremio en el marco político del país es alto y puede incidir en la provisión de la basura al haber probabilidad de potenciales paros. Tal situación también puede incidir en los costos de transporte, pero al tratarse de un proyecto marginal, dicha alza de costos no se incluye en el alcance del proyecto. Se considera que habrá disponibilidad energética al pertenecer a un proyecto de la municipalidad, y que tiene aval del gobierno provincial, como se mostró anteriormente en el capítulo primero. Respecto de la mano de obra, al tratarse de un proyecto impulsado por el gobierno, facilitará el acceso a mano de obra ya que a los gobernantes de dicha provincia le convendrá utilizar como propaganda que se han brindado puestos de trabajo y que se han insertado en la economía Sustitutos: Los sustitutos al compost son los fertilizantes inorgánicos tradicionales que constituyen un daño al medio ambiente, cosa que el compost no lo hace ya que consiste en un producto orgánico y natural. En el proyecto se propone utilizar el compost obtenido para generar un nicho de mercado de horticultura orgánica, con lo cual los fertilizantes inorgánicos no son propiamente productos sustitutos Consumidores: El proyecto propone que el gobierno fomente la producción de hortalizas en la provincia en el marco del Plan Forestal como complemento del mismo y también como generación de puestos de trabajo. Además, se propone que el compost obtenido en la planta sea utilizado en los espacios verdes de la Ciudad de San Luis y en las plantaciones del Plan Forestal (aproximadamente 26 Mariano Girod MERCADO POTENCIAL

27 15 millones de árboles 9 ), en caso de haber un excedente, como provisión nutrientes. Queda fuera del análisis del proyecto de que manera el la municipalidad de San Luis en conjunto con el gobierno de la provincia fomentarán el cultivo de hortalizas Horticultura: La horticultura es la rama de la agricultura dedicada al cultivo de las denominadas plantas de huerta, entre ellas las legumbres y otras especies utilizadas por sus raíces o tubérculos (tallos subterráneos suculentos), por sus frutos o brotes, etc. 10 Generalmente se practica en espacios reducidos. Se propuso el cultivo de hortalizas ya que es una manera de enseñar a los habitantes de bajos recursos a auto sustentarse tanto económicamente como con la alimentación Espacios verdes en la ciudad San Luis es una ciudad con parques municipales y gran cantidad de arboles, con lo cual el compost obtenido se podrá utilizar para abonar los parques y árboles que sean necesarios. Se calcula que son necesrios Plan Forestal El ministerio de Medio Ambiente de la Provincia de San Luis ha impulsado en el año 2007 el plan Forestal, en el marco del Tratado de Paz entre Progreso y Medio Ambiente, que promueve la instalación de viveros y la plantación de árboles al borde de las rutas con el fin de reducir las emisiones de CO 2 y combatir el cambio climático, dentro del protocolo de Kyoto. El protocolo de Kyoto sobre el cambio climático es un acuerdo internacional que tiene por objetivo reducir las emisiones de seis gases que causan el calentamiento global: dióxido de carbono (CO 2 ), gas metano (CH 4 ) y óxido nitroso (N 2 O), además de tres gases industriales fluorados: Hidrofluorocarbonos (HFC), Perfluorocarbonos (PFC) y Hexafluoruro de azufre (SF 6 ), en un porcentaje aproximado de al menos un 5%, dentro del periodo que va desde el año 2008 al 2012, en comparación a las emisiones al año Según datos del Ministerio de Medio Ambiente de San Luis. 10 Según Enciclopedia Hispánica, Tomo Nro. 8, pag Fuente: Wikipedia.com MERCADO POTENCIAL Mariano Girod 27

28 Fue firmado por la mayoría de los países del mundo. Las fuentes de los gases de efecto invernadero (GEI) a reducirse son: Dióxido de carbono (CO2): el uso de combustibles fósiles, la deforestación y la agricultura intensiva. Gas metano (CH4): la descomposición de residuos de agricultura, incineración de biomasa, cambios de usos de la tierra, los rellenos sanitarios. Oxido nitroso (N20): uso de combustibles fósiles. Hidrofluorocarbonos (HFC): fuente industrias y de manufactura. Hexafluoruro de azufre (SF6) las fuentes incluyen a la transformación de electricidad y la manufactura. 5.3 FODA: Fortalezas: Reciclaje de materia orgánica proveniente de los residuos orgánicos generados en la ciudad de San Luis como materia prima para la producción de compost cuyo costo de adquisición es cero, sólo tiene costo el transporte del mismo (no se considera en el proyecto al ser un costo marginal). Proceso limpio, sustentable y sostenible al reducirse las emisiones de dióxido de carbono y metano, ajustándose al protocolo de Kyoto. Conversión de un desecho en un producto con valor final. Abono natural con precio bajo Oportunidades: Plan forestal impulsado por el gobierno provincial de San Luis. 28 Mariano Girod MERCADO POTENCIAL

29 Tratado de Paz entre Progreso y Medio Ambiente propuesto por el gobierno de San Luis cuya meta es reducir el consumo de energía a través de eficiencia energética 12. Creciente conciencia por el medio ambiente que genera consumo de productos amigables con el mismo. Producción de hortalizas en la zona. Impulsar la generación de un nicho de mercado de productos orgánicos para Debilidades: Productos sustitutos eficientes tales como fertilizantes Amenazas: Existencia de procesos de reutilización de basura para generar energías. Marco político de la Provincia muy cerrado. 12 Ministerio de Medio Ambiente, Gobierno de San Luis, MERCADO POTENCIAL Mariano Girod 29

30 6 ESTIMACIÓN DE GENERACIÓN Para estimar la basura generada anualmente en la ciudad de San Luis, se realizará con los datos expuestos en el capítulo 3, más los datos históricos de generación a nivel nacional que se muestran a continuación, una regresión lineal para proyectar la generación de basura nacional. Luego, en base a esa estimación, se hallará la de la cuidad de San Luis debido a que no se consiguieron datos. Se parte de la premisa que la proporción entre lo generado per cápita en la cuidad de San Luis con respecto a lo generado en el país es constante, ya que se tiene el dato de generación de la ciudad de San Luis en el año Es decir, que en San Luis el índice per cápita será un 22% de la generación de RSU nacional proyectado. kg kg 1,12 0,92 RSU SL RSU nac Crec(%) = 100% = hab. día hab. día 100% = 21,7% RSU kg nac 0,92 hab. día Generación de RSU Año (Kg/hab/día) , , , , ,91 Tabla 6-1: Generación histórica de RSU. Para dicho análisis, se propuso un modelo de regresión lineal del tipo: Y= AX + b Siendo A y los b los coeficientes a estimar mediante el método mencionado anteriormente. La variable Y será la dependiente a estimar y la X la independiente cuya proyección es conocida. Se realizaron tres regresiones lineales, contra el PBI real (producto bruto interno) en dólares, contra la población y un modelo que contempla esas dos variables. Para elegir el modelo adecuado, se analizaron las siguientes variables estadísticas: 13 Fuente: Ministerio de Desarrollo social, ENERGIRSU, Mariano Girod ESTIMACIÓN DE GENERACIÓN

31 PBI Población PBI y Población Coeficiente de determinación R^2 0,7451 0,2207 0,8305 Varianza 0,0323 0,0096 0,0180 Valor crítico de F 0,0495 0,4246 0,1695 Tabla 6-2: Indicadores estadísticos de las regresiones corridas Para determinar el modelo óptimo, se analizaron los coeficientes de determinación R2, las varianzas y los valores críticos de F (debe ser menor a 0,05). El PBI cumple con todos los requisitos ya que tiene un coeficiente R2 de 0,7451 y un valor de F menor a 0,05, con un nivel de confianza del 95%, con una varianza superior a los otros modelos, pero aún baja. Esto demuestra que existe una relación lineal entre el Producto Bruto Interno y la generación de basura per cápita nacional. Los otros modelos fueron descartados ya que el modelo que lo relaciona con la población tiene un R2 bajo y el del PBI y población tiene un valor de F superior al 0,05. Este modelo es el que mejor se ajustó contra la generación per cápita de RSU ya que a medida que crece el consumo (PBI sube), se generan más residuos. Esto ocurre ya que el consumo de productos superfluos, aquellos que no pertenecen al consumo diario de los habitantes, aumenta con el poder adquisitivo de cada individuo. Por el contrario, cuando baja el poder adquisitivo (PBI baja), los productos antes mencionados se dejan de consumir y, por lo tanto, hay una reducción de generación de basura. Año PBI (millones de $) 14 Generación per cápita ,997 0, ,236 0, ,024 0, ,141 0, ,764 0,91 Tabla 6-3: PBI real y RSU generado real. El análisis de correlación corrido entre los datos que figuran más arriba, entregó los siguientes resultados: 14 Fuente: Fondo monetario Internacional. ESTIMACIÓN DE GENERACIÓN Mariano Girod 31

32 Estadísticas de la regresión Coeficiente de correlación múltiple 0, Coeficiente de determinación R^2 0, R^2 ajustado 0, Error típico 0, Observaciones 5 Tabla 6-4: Análisis de correlación en entre las variables PBI real y RSU generado Grados de libertad Suma de cuadrados Promedio de los cuadrados F Valor crítico de F Regresión 1 0, , , , Residuos 3 0, , Total 4 0,04332 Tabla 6-5: Análisis de varianza en entre las variables PBI real y RSU generado Coeficientes Error típico Estadístico t Probabilidad Intercepción -0,0886 0,3134-0,2827 0,7958 PBI 0,0035 0,0012 2,9614 0,0595 Inferior Superior Inferior Superior 95% 95% 95,0% 95,0% - 1,0860 0,9087-1,0860 0,9087-0,0003 0,0072-0,0003 0,0072 Tabla 6-6: Valores de los coeficientes del modelo de regresión implementado. 32 Mariano Girod ESTIMACIÓN DE GENERACIÓN

33 La ecuación predictiva será: Generación i = i 0,0035 PBI 0,0886 Año PBI (millones de $) 15 Generación per cápita diaria nacional Generación per cápita diaria San Luis ,997 0, ,236 0, ,024 0, ,141 0,92 1, ,764 0,91 1, ,565 1,05 1, ,190 1,15 1, ,153 1,24 1, ,440 1,30 1, ,483 1,34 1, ,888 1,38 1, ,664 1,43 1, ,824 1,47 1, ,379 1,52 1, ,340 1,57 1, ,721 1,62 1, ,532 1,67 2, ,788 1,72 2, ,502 1,77 2, ,687 1,83 2, ,358 1,89 2,30 Tabla 6-7: PBI real, RSU generado real y proyectado. 15 Fuente: Fondo monetario Internacional. ESTIMACIÓN DE GENERACIÓN Mariano Girod 33

34 Recta de Regresión 2,00 1,50 RSU/hab 1,00 0,50 0, Generación Estimada Generación real Figura 6-1: Recta de regresión La proyección de generación de RSU muestra que en el año 2021, se generará 1,9 kg/hab/día, un valor relativamente alto dado que la generación de hoy en día es entre 0,9 y 0,95 kg/hab/día, un incremento superior al 111%. Dada la naturaleza de la estimación, los valores se utilizarán sabiendo que es una estimación. Por otro lado, el crecimiento del PBI tiene implícito el crecimiento de la población del país ya que a medida que aumenta la población del país, debería incrementar dicho índice al tener una mayor cantidad de trabajadores insertados en el sistema económico. Por lo tanto, la generación en la cuidad de San Luis se supondrá constante. En consecuencia, los RSU en la ciudad de San Luis serán el producto de los valores correspondientes con la población estimada actual de la cuidad, 186 mil habitantes: Generación San Año Luis (ton/año) Tabla 6-8: Generación Estimada de RSU en Cdad. San Luis. 34 Mariano Girod ESTIMACIÓN DE GENERACIÓN

35 Los valores en la tabla que está por encima servirá datos de entrada para el dimensionamiento de la capacidad de la planta para producir compost. 6.1 Composición Para realizar el análisis de falibilidad económico-financiero, se necesita como dato de entrada la basura generada en la cuidad y su correspondiente composición. La composición que se utilizará para este estudio es 16 : Porcentaje Fracción en peso Orgánicos 50% Otros 12% Metales 2% Vidrio 5% Papel y cartón 17% Plásticos 14% Tabla 6.1-1: Composición de la basura en San Luis. En la cuidad de San Luis se reciclan el 30% de los materiales enviados al basural a cielo abierto 17. Estos son plásticos, papel, cartón y vidrios. En el estudio de ingeniería, se considerará que la totalidad de estos materiales se reciclan. 16 Fuente: Coordinación General para la Gestión de RSU, Secretaría de Desarrollo Sustentable, Fuente: El diario de la República, en su nota Los puntanos entre los mayores generadores de residuos del país. ESTIMACIÓN DE GENERACIÓN Mariano Girod 35

36 14% 17% 50% Orgánicos Otros Metales Vidrio Papel y cartón Plásticos 5% 2% 12% Figura 6.1-1: Composición de la basura en San Luis En la fracción otros están contenidos los residuos del tipo peligroso. 36 Mariano Girod ESTIMACIÓN DE GENERACIÓN

37 7 INGENIERÍA PROPUESTA En el próximo capítulo se realizará el dimensionamiento de una planta para cumplir con los requisitos de generación de basura estimados en el capítulo 6. Se supone que la disposición selectiva de basura no ha sido implementada. Se supone que la planta arrancará a operar en El sistema de tratamiento del compost a aplicarse en el proyecto se basará en un sistema cerrado utilizando túneles de hormigón llamados compotúneles, en donde la materia orgánica seleccionada arrancará el proceso de conversión de compost en sus fases mesofilia, termofilia y parte de la fase de enfriamiento. La maduración se realizará en pilas volteadas. La ventaja fundamental por la que se eligió dicha tecnología es que el proceso de tratamiento de los materiales de entrada se reduce considerablemente, siendo de X días en un sistema abierto convencional a 7 días. El proceso de ingeniería se puede desglosar en 5 subprocesos los cuales están integrados: 1. Recepción 2. Selección 3. Compostaje 4. Maduración de pilas 5. Afino de compost El proceso arranca en el momento que el camión recolector de basura deposita los materiales en la tolva de recepción. 1. Recepción: Una vez que los camiones han descargado la basura en la fosa de recepción de la planta, un puente grúa con una garra tipo pulpo que toma los materiales en la fosa y los deposita en una tolva. La fosa está dispuesta de tal manera que su eje longitudinal es perpendicular al del eje de la cinta transportadora que es alimentada por la tolva, para facilitar la maniobra de descarga de los camiones en la fosa. La tolva alimenta a un trommel donde se desgarran las bolsas que acopian la basura con un desgarrador de bolsas. En dicho trommel el material recibido sufre un rociado de hipoclorito de sodio para eliminar los olores. Luego de desgarrarse las bolsas, el trommel descarga el material en una cinta transportadora. Esta cinta en su recorrido hay ubicados dos dos separadores magnéticos donde se apartan los metales contenidos en la basura (2%) y, una INGENIERÍA PROPUESTA Mariano Girod 37

38 vez apartados, la cinta empieza a elevarse ya que está dispuesta de forma oblicua. Una vez obtenida una altura indicada, los materiales ingresan a una plataforma en donde se inicia el proceso de selección. 2. Selección: La separación de la basura se realiza de manera manual. Se ubica una cantidad determinada de operarios frente a la cinta transportadora y dichas personas, que tienen asignado separar una determinada fracción de residuos, toman la fracción designada y la ubican en una tolva conectada con su correspondiente contenedor donde las fracciones caen por gravedad. En dichos contenedores se ubican las fracciones de la basura no deseadas para obtener el compost. Dichas fracciones son vidrio (5%), papel y cartón (17%), plásticos (14%) y el resto de materiales que no sean orgánicos, clasificados como otros, que representan el 12% de la basura ingresada en la planta. Una vez superada esta etapa, en teoría, la materia orgánica se encuentra separada del resto de la basura para seguir con el proceso de compostaje. La plataforma donde se produce este subproceso, tiene un sistema de extracción de aire, para eliminar los olores dentro del mismo y que los trabajadores tengan una mejor calidad de trabajo, si bien se disminuyó la carga de olores con el rociado de hipoclorito en el trommel. 3. Compostaje: Figura 7-1: Cinta de clasificación. El transportador de selección descarga la materia orgánica a compostar en un molino tipo shredder, que tritura la materia orgánica para que tenga un mayor 38 Mariano Girod INGENIERÍA PROPUESTA

39 contacto con el aire e incrementar la actividad bacteriológica. Ese molino, descarga en otro transporte, que descarga el material en un área confinada donde se acopia en pilas la misma que luego ingresará en los compotúneles. Dentro de estos túneles de hormigón, la materia orgánica sufre los procesos de mesofilia, termofilia y el inicio del enfriamiento. El material permanecerá siete días dentro del túnel, con un tiempo de carga y descarga de dos días. La ventilación se realiza por aspiración forzada. Los túneles están conectados a un biofiltro, cuya finalidad es tratar los gases emitidos a la atmósfera para que su impacto ambiental no sea relevante. Los lixiviados producidos por la descomposición de los materiales, son reingresados al proceso de compostaje ya que eleva la calidad del mismo. De esta forma el requerimiento de una planta de tratamiento de efluentes es más pequeño que en el caso que los lixiviados no sean reingresados en el proceso. 4. Maduración de pilas: Luego de finalizar el proceso dentro del compotunel, el producto se transporta a una nave cerrada y disponerse en pilas. En esta etapa del proceso se produce la fase de maduración del compost. El futuro compost se sitúa en pilas de sección triangular de 3 m de base y 2 m de altura. Las pilas se dejarán en maduración por dos semanas y se voltearán a los 7 días. 5. Afino de compost: Cuando el proceso de compostaje finaliza, el compost obtenido se transporta mediante una pala mecánica se envía a una línea cuya finalidad es seleccionar el compost con una granulometría determinada. El compost se deposita sobre una cinta transportadora dispuesta oblicuamente para ganar altura y descarga en una criba vibrante. La criba vibrante tiene el fin de seleccionar el compost con una granulometría menor a 40 mm 18 y el de alta granulometría enviarlo a rechazo. Después, el compost seleccionado, se dirige hacia una mesa densimétrica la cual, por medio de parrillas vibrantes y sistema de soplado, separa del compost las impurezas que puede tener el mismo. Las impurezas se dividen en ligeros, papeles y plásticos, y en pesados, como áridos y vidrios. 18 Fuente: Metrocompost S.A. INGENIERÍA PROPUESTA Mariano Girod 39

40 Figura 7-2: Esquema de planta de procesos de recepción y selección. 7.1 Diagrama de bloques Para una mejor visualización del proceso y los flujos de materiales, se realizó un diagrama de bloques para estimar los flujos de masa en el proceso: 40 Mariano Girod INGENIERÍA PROPUESTA

41 Figura 7.1-1: Diagrama de flujo másico del proceso INGENIERÍA PROPUESTA Mariano Girod 41

42 Los porcentajes del diagrama son en base a la entrada. Se considera que la totalidad de la materia orgánica ingresada al proceso de compostaje se transformará en producto final. En el afino de compost, se realiza un depuración del compost según granulometría y se rechaza el 20% del compost obtenido 19. Además se halla que hay un 10% 20 del compost obtenido tiene restos de otras fracciones de los residuos extraídos poro una mesa densimétrica, fracción que se extrae para mejorar la calidad del compost obtenido. 7.2 Layout propuesto Antes de esquematizar el layout, es necesario establecer un diagrama de flujo de proceso para definir la maquinaria y como serán los traslados del producto entre las mismas. Se decidió aplicar el siguiente layout: Figura 7.2-1: Diagrama de flujo de proceso 19 Fuente: Metrocompost S.A 20 Fuente: Metrocompost S.A 42 Mariano Girod INGENIERÍA PROPUESTA

43 Fosa recepción de Tolva recepción de Edificio de Clasificación Molino de orgánicos Compotúneles Cinta de de Clasificación Puente grúa Área de carga y descarga de compotúneles Afino de Compost Área de Compostaje Figura 7.2-2: Esquema de Layout propuesto INGENIERÍA PROPUESTA Mariano Girod 43

44 7.3 Localización La localización de la planta será una porción del terreno destinado al basurero actual en las cercanías de la ciudad. Se consideró la misma localización para poder realizar un estudio económico marginal, sin incrementar los costos de transporte de la basura. El predio donde se establecerá la planta deberá adecuarse para la actividad que se desarrollará. Por otro lado, esta cerca del mismo basural, en donde se enterrará una menor cantidad de basura. Hay materiales que no pueden reciclarse y son aquellos los que hay que utilizar como relleno sanitario. 7.4 Datos de entrada Para definir la maquinaria necesaria para cumplir con el diseño de planta descripto, se supone que la totalidad de la basura generada anualmente en la Ciudad de San Luis será tratada en la planta diseñada en este proyecto. También, se supone que los materiales que provienen del vidrio, cartón, papel y plásticos son reciclados por un tercero, con lo cual en la planta solamente se realiza la clasificación de los residuos. En consecuencia, se supone que no es necesaria la maquinaria asociada a los procesos relacionados al reciclado de estos materiales, como una enfardadora, ya que este proceso esta siendo realizado allí. Papel y Orgánicos Otros Metales Vidrio cartón Plásticos 50% 12% 2% 5% 17% 14% Total (tn/año) Tabla 7.4-1: Toneladas anuales de las fracciones de basura a clasificar. 7.5 Balance de línea de producción Para hallar la maquinaria necesaria, se dividirá el proceso dentro de los subprocesos antes descriptos. Para ello, la producción se deberá buscar un equivalente en kilos por turno. Para dimensionar dicha línea se realizará desde 44 Mariano Girod INGENIERÍA PROPUESTA

45 la entrada de material hacia la salida ya que se trata de un tratamiento de material y la venta de compost se basa en la cantidad de materia orgánica tratada. Se considera que el año laboral son 302 días considerando domingos libres y 10 feriados por año. Por lo tanto: tn/día Recepción Clasificación Compostaje Maduración de pilas Afino de compost Tabla 7.5-1: Capacidades teóricas requeridas por área y día El régimen de trabajó será de dos turnos por día. La tolva de entrada y la primera cinta transportadora debe tener una capacidad real que cumpla con el requerimiento de entrada de materiales a la planta. Para la maquinaria correspondiente a la clasificación, se necesitará de las mismas con menor capacidad ya que se han extraído los metales Dimensionamiento cinta transportadora de Selección Para dimensionar la maquinaria involucrada en el proceso se debe calcular la densidad equivalente de los residuos ingresados al área de clasificación. Para ello, se realizará un promedio ponderado en base al porcentaje de cada fracción de basura que ingresa a la planta multiplicada cada una por su densidad estimada, todo ello dividido por la suma de las fracciones. Las densidades son: Fracción Densidad (Tn/m 3 ) Residuos orgánicos 0,8 Residuos inorgánicos 0,5 Residuos patológicos y 0,2 peligrosos Tabla : Densidades de las fracciones de la basura INGENIERÍA PROPUESTA Mariano Girod 45

46 δ eq δ = RO.% RO + δ % RI.% RI RO+ RI + RP + δ.% Tn Tn Tn 0,8.0,5 + 0,5.0,36 + 0,2.0, Tn = m m m = 0,61 3 Tn Tn Tn m 0,5 + 0,36 + 0, m m m Se considera al papel y cartón como residuos inorgánicos y la fracción de otros como residuos patológicos y peligrosos. A la hora de realizar el dimensionamiento de una cinta transportadora, las variables clave a definir son el ancho de banda y la velocidad. En el caso de cintas de clasificación, estos parámetros están determinados. La velocidad de la cinta no puede ser muy alta ya que debe haber operarios en el pie de la cinta clasificando los residuos, recogiendo los residuos que les fueron asignados. Por este motivo, dentro de la industria se utiliza una velocidad de 0,3 m/s aproximadamente 21. El ancho de banda es de 1200 mm, con un la ancho de 1000 mm efectivos debido a que posee baberos anti derrame de chapa o goma para que los residuos no caigan de la cinta transportadora. Para hallar la cantidad de cintas necesarias, sin importar que largo tengan, se calcula: Q 1 : Capacidad la cinta transportadora δ : Densidad del material A: Sección equivalente V: velocidad de la cinta Q T : Capacidad de diseño N: Número de cintas transportadoras RP RP Q 1 = δ. A. v y Q T = N.Q1 siendo, Para hallar el área de la sección de carga de la cinta, se planteó con un ángulo de sobrecarga de 30º y dicha sección de tamaño triangular para facilitar del cálculo, aunque en la realidad se asemeje más a una sección circular. Por lo tanto, = 21 Fuente: Peltec S.A. 46 Mariano Girod INGENIERÍA PROPUESTA

47 b. h 1m.0,5m. sen(30º ) A = = = 0,125m 2 2 Tn 2 m Tn s Tn Q1 = 0,61.0,125m.0,3 = 0, = 82, 35 3 m s s h h 2 Entonces Tn Q1 = 82, 35 y h Tn Q T = 21 como máximo en el año 2021, N=0,26. h Por lo tanto, la capacidad de diseño es superior a la capacidad de entrada, por lo que se puede modificar el ancho de banda o la velocidad. El ancho de banda se mantendrá igual ya que si se achica, no se podrá disponer a los operarios enfrentados ya que los trabajadores se van a molestar entre ellos, por lo que aumentará el largo de la cinta, implicando una mayor inversión y costo de operación. Se decidió utilizar una velocidad de 0,15 m/s lo que implica un caudal de 41,17 Tn/h, todavía superior al caudal de entrada. La capacidad promedio de cada operario de recolectar la basura es de 2 kg de basura por minuto. La cantidad de operarios determinará la longitud de la cinta, al necesitar de una longitud de 1 metro de separación entre los operarios que clasifican la basura. La capacidad de recolección limita al proceso ya que no se puede elevar la capacidad del ser humano. Para elevar la capacidad del proceso, hay que aumentar la mano de obra, aumentando el largo de la cinta y, en consecuencia, la inversión en obra civil aumenta como los costos de operación y mantenimiento. Como la capacidad calculada es suficiente, se decidió instalar una cinta transportadora de 70 m, considerando a los operarios trabajando enfrentados. La ubicación en tresbolillo es más eficiente en término de utilización de espacios, pero se estimó que el alcance del operario es de 50 cm, por motivos de seguridad, y si hay un operario a cargo de una sección de la cinta, no puede cubir el ancho de banda efectivo (1 m). Se decidió que sean 70 m, ya que en el año 2021, se necesitarán 128 operarios para cubrir la capacidad estimada, que implica 64 operarios por lado de la banda. Las cintas transportadoras de recepción de material y compostaje tendrán el mismo ancho de banda y velocidad, ya que las capacidad de diseño es mayor a la capacidad de entrada, para facilitar el análisis. Las demás maquinarias deberán cumplir con las capacidades de la siguiente tabla: INGENIERÍA PROPUESTA Mariano Girod 47

48 tn/hora Recepción Clasificación Compostaje Maduración de pilas Afino de compost ,6 23,2 11,8 11,8 8, ,4 23,9 12,2 12,2 8, ,2 24,7 12,6 12,6 8, ,0 25,4 13,0 13,0 9, ,8 26,3 13,4 13,4 9, ,6 27,1 13,8 13,8 9, ,5 27,9 14,3 14,3 10, ,4 28,8 14,7 14,7 10, ,3 29,7 15,2 15,2 10, ,3 30,7 15,6 15,6 11,0 Tabla : Capacidades necesarias por hora Dimensionamiento Compotúnel Los compotúneles son recintos parelelopípedos cerrados de 5 m de alto, 5 m de ancho y 30 m de alto. Se considera que se cargará con materia orgánica hasta una altura de 2,5 m. Cap tunel = δ MO.. l. h a Siendo δ la densidad de la materia orgánica, l el largo, h la altura de carga y a el ancho del túnel. La materia orgánica debe permanecer 7 días dentro del túnel para su óptima descomposición, un día para la carga y otro día para su descarga. Por lo tanto, conociendo el flujo de materiales semanal en la zona de compostaje, se puede hallar la cantidad de compotuneles en cada año necesarios para tratar la materia orgánica. Recepción Compostaje Compotúneles (Tn/mes) ,7 3, ,8 3, ,3 3, ,3 3, ,2 3, ,0 3, ,9 3, ,1 4, ,8 4, ,1 4,3 Tabla : Cantidad teórica necesaria compotúneles por año 48 Mariano Girod INGENIERÍA PROPUESTA

49 Por lo tanto, inicialmente, se instalarán 4 compotúneles y luego se agregará un quinto para cumplir con la demanda Área de Maduración Para dimensionar el área de maduración, se considera que el compost se dejará para maduración en pilas con sección triangular de 3m de ancho y 2,7m de alto. Los ejes de las pilas se dispondrán paralelamente al eje de la planta. Adicionalmente, las pilas estarán separadas 3m. El área necesitada a destinar para la maduración del compost es función de la producción. Se supuso que el galpón en planta será rectangular con dimensión de 80 m de largo. Para definir el ancho, se debe encontrar la cantidad de líneas de pilas necesarias en base a la producción semanal máxima y mínima: N N Prod = Area. n. δ Tn sem = sem. L 2 Tn 4,05m.0, m max max semanas = sección compost Pr od. n El ancho máximo y mínimo serán: A A Tn 791.2sem = sem. L 2 Tn 4,05m.0, m min semanas min = = Areasec ción. δ compost max = ( max = ancho pila + ancho pasillo ). N + ancho pasillo = (3m + 3m).8,1 + 3m 52m min = ( min = ancho pila + ancho pasillo ). N + ancho pasillo = (3m + 3m).6,1 + 3m 40m Como la diferencia entre el ancho máximo y el mínimo son 12 m, se establece que el recinto se construirá en el año 0 del proyecto con las dimensiones máximas, es decir, de 52m por 80m Área de afino de compost Las cintas de afino de compost se utilizarán con una velocidad de 0,15 m/s con un ancho de banda de 1200mm. El proveedor de de la criba vibrante y de la mesa densimétrica dimensionara estos equipos en concordancia con los requisitos anteriores. 7.6 Producción La producción estimada de compost al finalizar el proceso será: 8,1 6,1 INGENIERÍA PROPUESTA Mariano Girod 49

50 Producción Año (Tn/año) Tabla 7.6-1: Producción de compost por año 7.7 Maquinaria propuesta Puente grúa Para la cargar la cinta transportadora de recepción, se usará un puente grúa rodante con garra pulpo AUSIO con un motor de 70 kw de potencia. Su carga máxima es de 8000 kg, superior a la necesaria en el proyecto. Trommel con desgarrador de bolsas: Se utilizará un trommel URBAR con desgarrador de bolsas de 30 kw de potencia. Cintas transportadoras: Se usarán cintas transportadoras URBAR, con ancho de banda de 1200 mm y potencia 7,5 kw. Molino tipo Shredder. Se utilizará un molino RIVERSIDE, utilizado para residuos domiciliarios, industriales, médicos y para reciclaje. 50 Mariano Girod INGENIERÍA PROPUESTA

51 Pala Mecánica Figura 7.7-1: Molino de orgánicos Riverside. Para cargar y descargar el compotunel, se necesitará una pala mecánica CARTERPILLAR 906 H con ruedas de goma para el transporte sobre la losa de hormigón. Su capacidad nominal es de 0,9 m 3. Compotúnel Figura 7.7-2: Pala mecánica Carterpillar 906 H. Los compotúneles son túneles cerrados de 30 m de longitud, 5 m de ancho y 5 de altura. La altura de carga será de 2,5 m. Al pertenecer a un ciclo cerrado, la estanqueidad es muy importante, por ello, se utilizan puertas estancas para evitar al entrada de aire indeseable. Para aumentar la actividad bacteriana y reducir el tiempo de tratamiento de la materia orgánica, el túnel, que es estanco y cerrado, tiene aspiración forzada mediante agujeros en el piso que provocan el flujo de aire por la materia orgánica. El aire aspirado y los gases emitidos son INGENIERÍA PROPUESTA Mariano Girod 51

52 enviados al biofiltros para su tratamiento y evitar emisiones de gases como CO 2 y CH 4. Dentro del túnel, se controlan los siguientes parámetros 22 : Temperatura de aire de entrada. Temperatura de aire de salida. Temperatura de los gases de salida. Nivel de O 2, CO 2, NH 3 en masa y conducciones de aire. Estos parámetros son controlados mediante un PLC y también se regula la entrada de aire para mantener estos parámetros dentro del rango óptimo. Biofiltro Los biofiltros son elementos filtrantes que eliminan una amplia gama de gases mediante una combinación de mecanismos físicos, químicos y biológicos. El efecto físico de filtrado afecta fundamentalmente a las partículas en suspensión. Pero uno de los principales efectos es la utilización de los compuestos contaminantes de los gases de proceso por parte de los microorganismos. Por ello hay que mantener las condiciones ambientales óptimas para la vida y multiplicación de los microorganismos. 23 Volteadora de pilas Se utilizará una máquina para voltear las pilas BACKHUS 17.55, maquina especial para voltear pilas. 22 Fuente: Metrocompost S.A. 23 Fuente: Metrocompost S.A. 52 Mariano Girod INGENIERÍA PROPUESTA

53 7.8 Instalación Civil Figura 7.7-3: Volteadora de pilas Backhus. La instalación civil a implementar incluye: Playa de Camiones Calles internas Portería con báscula Rampa de descarga Edificio de Clasificación Edificio administrativo Iluminación periférica Alambrado perimetral Galpón de maduración de compost Los compotúneles en el costeo incluyen su obra civil ya que su estructura es de hormigón armado. 7.9 Mano de obra necesaria por turno Las cintas transportadoras no operarán con comando local, se operarán desde un centro de control. Se calcula que se precisarán de dos técnicos que serán INGENIERÍA PROPUESTA Mariano Girod 53

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