UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA Avenida Libertador Bernardo OHiggins N 3363 Estacin Central Santiago Chile Tel.: 56 2 718 1803 Fax: 56 2 681 7135 e-mail: diq@usach.cl http://diq.usach.cl/index.php LABORATORIOFUNDAMENTO INGENIERA AMBIENTAL CARACTERIZACIN DE UN RESIDUO SLIDO DOMICILIARIO LABORATORIO3:DeterminarlosparmetrosquecaracterizanunResiduoSlidoDomiciliario (RSD). El objetivo general de la experiencia es Caracterizar y estimar las caractersticas determinantes de una muestra aleatoria de Residuo Slidos Domiciliarios. Procedimiento experimental. Es necesario conocer algunas de las propiedades de los residuos para tomar decisionessobre el sistema detratamientofinalderecuperacinoeliminacinmsadecuadoyparadecidirsistemasde segregacin en el caso de los residuos que generen riesgos especiales para el medio ambiente. Entre los parmetros a caracterizar se encuentran: a)Composicin(enformaexperimental).Losresiduosestnconstituidosporunconjuntode materialesmuyheterogneos.Noobstante,paracaracterizarlossepuedendividiren:Residuos decomida,papel,cartn,plsticos,textiles,goma,cuero,residuosdejardn,madera,vidrio, latas de hojalata, aluminio, otros metales, suciedad, cenizas, etc. b)Porcentaje humedad materia orgnica (en forma experimental). La humedad de los residuos slidosurbanosesmuyvariableyaqueseveinfluenciadaporvariosfactores.Entreellos podemosdestacarlavariacinestacionalylapresenciaenmayoromenorproporcinde residuos vegetales. Podemos generalizar diciendo que el valor medio de humedad en los residuos slidos urbanos est comprendido entre el 45 y el 53%. Para determinar la humedad se toma una muestra representativa, de 1 a 2g del material orgnico, se mantiene a 105C durante 24 horas, se pesa y finalmente se calcula. c)SlidosTotales(enformaexperimental).Trminoaplicadoalresiduoquequedadeuna muestraluegodeevaporarelaguayposteriormentesecarenunhornoa103-105C(mtodo 2540.B del A.S.T.M): Secar y luego pesar un crisol (A) Pesar 1 2 g de muestra orgnica triturada en un crisol seco. Poner en estufa a 103 a 105 C, dejar secar hasta peso constante (B) Enfriar en la desecadora y luego pesar. El clculo de los slidos totales corresponde a ST (g) = (B-A); donde (A) es peso crisol seco (g) y (B) es peso crisol + muestra seca (g). d)Slidosvoltiles(SV)yslidosfijos(SF).Losslidosvoltilescorrespondenaaquellos (tantodisueltoscomosuspendidos)queseeliminanalincinerara550C.Estamuestraes obtenidadelosslidostotales.Engeneral,sepuedeasumirquelosSVrepresentanel contenido de materiaorgnica deunamuestra. A lamasade residuo que queda luego deeste procedimiento, se le denomina slidos fijos (cenizas) (mtodo 2540.E del A.S.T.M): UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA Avenida Libertador Bernardo OHiggins N 3363 Estacin Central Santiago Chile Tel.: 56 2 718 1803 Fax: 56 2 681 7135 e-mail: diq@usach.cl http://diq.usach.cl/index.php Tomar el crisol con la muestra seca del procedimiento de slidos totales (B) y colocarlo en la mufla a 550C Mantener hasta alcanzar peso constante Enfriar en la desecadora y luego pesar (C) ElclculodeslidosvoltilescorrespondeaSV(g)=(B-C)yelclculodeslidosfijos corresponde a SF (g) = (C-A). Donde (A) es peso crisol seco (g); (B) es peso crisol + muestra seca (g) y (C) es peso crisol + muestra seca incinerada (g). Es posible calcular los porcentajes de SV y SF de la muestra. e)Densidad(enformasemi-experimental).Elcrecimientodeladensidaddelosresiduos slidos urbanos es fundamental para conocer las capacidades de los sistemas de recogida y de eliminacindelosresiduosypoderdimensionarloscorrectamente.Tambinesuna caractersticaaconsideraralahoraderealizarrecogidasselectivasorecuperacionesde algunosresiduos.Dadoqueunresiduoslidocorrespondeaunamezcladevariados componentes fsicos, la densidad se estima mediante la siguiente expresin: Donde: Xi: fraccin msica (tanto por uno) calculada para cada componente de residuo.i: densidad terica de cadacomponente. Otra manera de calcular la densidad de forma experimentar es utilizando un cubo y colocar la totalidad del residuo slido en su interior y manera de obtener el volumen y masa que presenta el residuo en estudio. f)Poder calorfico (en forma terica). El poder calorfico de los residuos slidos urbanos es la cantidaddecalordesprendidaenlacombustindeunaunidaddepesodeesteresiduo.Se expresaenkcal/kg.Laimportanciadeestacaractersticasecentraenlaoptimizacindelos costos en la incineracin. Esto representa que a mayor poder calorfico de los residuos, menor costodeexplotacindelaincineradora.Lapresenciadepapelycartnpuedeaumentar ostensiblemente el poder calorfico de los residuos slidos urbanos.ElpodercalorficoseestimamediantelaecuacinconocidacomoFrmulaDulong Modificada: Donde:C: Carbono, porcentaje en peso;H2: Hidrgeno, porcentaje en peso;O: Oxgeno, porcentaje en peso;S: Azufre, porcentaje en peso;N: Nitrgeno, porcentaje en peso. g)Relacin C/N (en forma terica). La relacin entre la cantidad de carbono y de nitrgeno de los RS es un indicador de la calidad de la materia orgnica que contienen estos residuos. Este parmetrotambinesvitalparaconocerelcomportamientodelosresiduosenunaposible fermentacincontroladaparaobtenerabonoorgnico(procesodecompostaje).LosRSde origendomsticocontienenunagranvariedaddematerialesorgnicosprovenientesdelos UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA Avenida Libertador Bernardo OHiggins N 3363 Estacin Central Santiago Chile Tel.: 56 2 718 1803 Fax: 56 2 681 7135 e-mail: diq@usach.cl http://diq.usach.cl/index.php desperdicios de la elaboracin de las comidas. En promedio los residuos orgnicos poseen una relacin C:N de 15:1. h)Anlisis elemental fraccin orgnica RSU (en forma terica). Este anlisis corresponde a la determinacindelacomposicinporcentualdeloselementosCarbono(C),Hidrgeno(H), Oxgeno(O),Nitrgeno(N),Azufre(S)yceniza.Tambinesfrecuenteincluirla determinacin de halgenos dada la posible emisin de compuestos halogenados (por ejemplo rgano-clorados) durante el proceso de combustin. ACTIVIDADES LABORATORIO Determinar: a)Composicin Residuo Domiciliario y discutir. b)PorcentajedehumedadmateriaorgnicadeResiduoaanalizarycompararconelporcentaje entregado en la Tabla 1 adjunta.c)Slidos totales y porcentaje de slidos voltiles y fijos y comentar que significa. d)Densidad utilizando frmula y en forma experimental. Comparar y comentar. e)PodercalorficopormediodelaecuacindeDulongmodificadaconsiderandolamuestratal cual, libre de agua (sin agua) y libre de agua y ceniza. Comentar. f)Relacin C:N con los residuos que corresponde y que informacin les proporciona. g)Anlisis elemental pero slo de la fraccin orgnica de su residuo. Tabla1.Informacinacercadeporcentajedehumedad,densidadyporcentajeenpesosecode elementos fundamentales. Componente %Humedad Densidad (kg/m3) % Peso (base seca) CHONSCE Orgnico Residuos de comida70.0288.348.06.437.62.60.45.0 Papel6.089.743.56.044.00.30.26.0 Cartn5.049.744.05.944.60.30.25.0 Plsticos2.065.760.07.222.810.0 Textiles10.065.755.06.631.24.60.152.5 Goma2.0129.878.010.02.010.0 Cuero10.0160.260.08.011.610.00.410.0 Residuos de jardn60.0107.347.86.038.03.40.34.5 Madera20.0237.149.56.042.70.20.11.5 Inorgnicos Vidrio2.0195.40.50.10.4