• No se han encontrado resultados

- RSU: 998 kg. - Poda: 428 kg. - Cáscaras de cítricos: 634 kg.

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "- RSU: 998 kg. - Poda: 428 kg. - Cáscaras de cítricos: 634 kg."

Copied!
12
0
0

Texto completo

(1)

35 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales

Los residuos de poda presentan una relación C/N muy variable en función de su origen, por lo que para optimizar el proceso de compostaje se utilizarán principalmente aquellos residuos de poda verdes, es decir, hojas y tallos no leñosos, puesto que poseen la relación C/N más baja dentro del rango.

Además, estos residuos cumplirán la función de agente estructurante para proporcionar la porosidad necesaria y, por consiguiente, una adecuada aireación de la pila.

3.3. Cálculo de instalaciones de la planta de compostaje En la Figura 24 se presenta el diagrama de flujo de la planta de compostaje. La base de cálculo empleada en este proyecto ha sido:

-

RSU: 998 kg.

-

Poda: 428 kg.

-

Cáscaras de cítricos: 634 kg.

A estas cantidades se le ha añadido un 20% más, por seguridad y posibles ampliaciones de la Universidad

(2)

Memoria de Cálculo

36 36

El inicio del proceso comienza con la recepción de cada uno de los residuos transportados por camiones y dispuestos en tolvas separadas. A continuación, son triturados y colocados en la era de compostaje en forma de pilas. Los residuos de cítricos son pretratados en un tambor rotativo durante 24 horas antes de unirse a los demás residuos en las pilas.

Cada pila de residuo es regada y volteada una vez por semana, depositándola en el lugar contiguo al que estaba anteriormente. Una vez transcurrido el período de compostaje de 120 días, el material se introduce en una criba rotatoria generando una corriente de compost junto con una fracción de rechazo. El compost se dispone en la era de maduración durante 7 u 8 semanas hasta su completa humificación. El agua del riego de las pilas es recogida en una balsa exterior de lixiviados y gestionada por una empresa ajena como residuo peligroso.

3.3.1 Descripción y cálculo de la zona de recepción

Los residuos deben tener un lugar de almacenamiento a la espera de entrar al proceso de compostaje. La forma más económica es una nave, pues la carga a la línea del proceso se realiza mediante pala. Sin embargo, antes deben someterse a un proceso de trituración, situado en la zona de recepción.

La nave de recepción debe tener capacidad para albergar cada uno de los residuos, teniendo en cuenta que son apilados y, por lo tanto, la superficie utilizada es pequeña. El volumen ocupado por cada uno de los residuos en función de la densidad expuesta en el apartado anterior es el siguiente:

-

Espacio mínimo ocupado por residuos orgánicos: 1,44 m3.

-

Espacio mínimo ocupado por residuos de poda: 1,9 m3.

-

Espacio mínimo ocupado por residuos de cáscaras de cítricos: 1,44 m3.

3.3.2 Cálculo del sistema de pretratamiento de los residuos de cítricos

A causa del bajo pH de los residuos cítricos, éstos deben ser previamente sometidos a un pretratamiento para neutralizar la acidez y acelerar su descomposición. En primer lugar, son introducidos en un túnel de aireación estático durante 6 semanas para favorecer el crecimiento y desarrollo de hongos del género penicillium sp., capaces de sobrevivir en un ambiente ácido y eliminar la lignina de la cáscara de los cítricos, Todo ello en condiciones óptimas de aireación y temperatura. A continuación son tratados con Ca(OH)2 para que la acidez

de estos residuos no interfieran en el proceso de fermentación afectando a los microorganismos. Se les añaden concretamente 15 kg de Ca(OH)2 por m3 de residuo (Heerden et al., 2001), es decir, que por cada lote de

entrada de residuos de cáscaras de cítricos se tiene que añadir 21,6 kg de Ca(OH)2, teniendo en cuenta el

(3)

37 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales

El túnel (Figura 25) debe tener una capacidad mínima de 8 m3, y en función de las tareas a realizar dentro del túnel éste debe tener mayores dimensiones:

- Altura: 2m. - Anchura 1,2 m. - Longitud: 6 m.

Figura 35: Dimensiones del Túnel de Compostaje de Residuos de Cítricos.

Se dispondrá de dos equipos de trituración, una biotrituradora de alimentación hidráulica para los residuos de poda (BIO 510), y una biotrituradora de carga superior mediante tolva para los residuos tanto orgánicos como cítricos (B600-V).

3.3.3 Cálculo del sistema de pilas

El sistema de pilas volteadas es la tecnología de compostaje que se utiliza durante la fase de ejecución de la planta, debido a su menor complejidad y bajos costes. Cada pila contiene los residuos anteriormente mencionados en las siguientes proporciones:

-

48% de residuos orgánicos.

-

21% de residuos de poda.

-

31% de residuos de cítricos.

(4)

Memoria de Cálculo

38 38

cáscaras de cítricos. A partir de estos residuos, se forma una pila de 2.060 kg aproximadamente.

El tiempo de compostaje está estimado en 120 días, lo que equivale a 17 semanas, según los datos expuestos en el apartado de “Tecnologías del compostaje”. Cada pila se voltea y riega una vez por semana, una frecuencia apta para llevar a cabo este tipo de compostaje (Rosal, 2007). Las pilas se desplazan a un lado para dejar paso a la siguiente. Esto quiere decir que durante la fase estacionaria del proceso, la era de compostaje contiene 17 pilas. Cada una de las pilas (Figura 26), cuya estructura corresponde a una pirámide de tronco rectangular, tiene las siguientes dimensiones:

-

Altura: 1,5 m.

-

Base menor: 1 m2.

-

Base mayor: 5,5 m2.

-

Volumen total: 3,85 m3.

Figura 26: Dimensiones de cada Pila de Compostaje.

El volumen total corresponde al espacio que ocupan cada uno de los residuos en función de su densidad. Las bases mayor y menor se calculan a partir de la ecuación del volumen de pirámide de tronco rectangular (Ecuación 10),

V=h/3 (M + m + √𝑀 · 𝑚) (10)

Donde:

(5)

39 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales

-

M = base mayor.

-

m = base menor.

La altura idónea para las pilas volteadas está entre 1,2-2 m (Haug, 1993).

De acuerdo con las dimensiones de las pilas y el espacio entre cada una de ellas de 2,5 m para el adecuado trabajo de las palas, la nave de compostaje ocupa una superficie de 435 m2. Esta era de compostaje está formada por una superficie lisa de suelo cemento con una inclinación del 10% para favorecer la recogida de los lixiviados después de cada riego.

3.3.4 Cálculo del sistema de humificación de pilas, tuberías y bomba

Para el riego de las pilas se utiliza el agua procedente de un canal habilitado para ello. La humedad de las pilas se debe mantener en torno a 55%, de acuerdo a las condiciones óptimas del proceso según la bibliografía. Los residuos de entrada poseen una humedad inicial de 58%, con lo cual no es necesario humectarlos.

Según diversos autores (Mohedo, 2002 y Rosal, 2007), la humedad de sus pilas de RSU antes de cada humectación estaba alrededor de 35-40%. Sin embargo, cada pila tiene unas necesidades específicas de agua atendiendo al peso de cada una de ellas. Las pérdidas de biomasa por volatilización de la materia orgánica (CO2, H2O, NH3, H2S, COV, etc.) están en torno a 70% al final del proceso de fermentación (Huerta et al.,

2008).

Por lo tanto, de acuerdo a la humedad inicial de los residuos y la humedad que podemos encontrar en cada una de las pilas al cabo de una semana, el volumen de agua vertido en el riego es de 1,8 m3.

El agua se impulsa a través de una tubería de acero comercial con las siguientes características:

-

Longitud equivalente = 113,375 m.

-

4 codos de 90º de radio medio con una longitud equivalente de 3,81 m.

-

Tubería de una 1” Sch 40.

La velocidad del agua a través de la tubería se establece mediante:

𝑣 =𝑄

𝑆 (11)

Donde:

-

Q = caudal volumétrico.

-

S = sección de la tubería.

La velocidad del agua es de 0,88 m/s. A continuación, se calcula la pérdida de carga por fricción mediante la ecuación siguiente:

∑𝐹 = 𝐿 + 4𝑓𝐿𝑒

𝐷 𝑣2

(6)

Memoria de Cálculo

40 40

Donde:

-

4f = coeficiente de rozamiento

-

L = Longitud equivalente de la tubería

-

Le = Longitud equivalente de codos

-

D = diámetro de la tubería

-

v = velocidad del agua

Para calcular el coeficiente 4f, previamente se calcula el número de Reynolds:

ℜ =𝜌𝑣𝐷

𝜇 (13)

Donde:

-

𝜌 = densidad del agua.

-

𝜇 = viscosidad dinámica del agua.

El número de Reynolds, según las características de la tubería, es de 22352. A continuación, y con la ayuda del ábaco de Moody, se establece el coeficiente de rozamiento 4f en 0,036. La pérdida de carga por fricción a lo largo de la tubería es de 53,33 J/kg.

El trabajo realizado por la bomba se calcula a partir de:

𝑊 =𝑣2

2 + 𝑔(∆𝑧) + ∑𝐹 (14)

Donde:

-

g = gravedad.

-

Δz = diferencia de altura alcanzada por el agua. El trabajo de la bomba es de 100,72 J/kg.

Por último, la altura manométrica de la bomba se calcula mediante:

𝐻 =𝑊

𝑔 (15)

La altura de la bomba es de 10,28 m.

A partir de los datos anteriores se puede escoger la bomba más adecuada para el proceso de humectación, mediante la Figura 27.

(7)

41 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales

Figura 27: Curvas y Datos de Prestaciones de Bombas Centrífugas.

Para ello se emplea una bomba (PQ-60), capaz de transportar 40 L/min, hasta los orificios de salida situados en el techo de la nave de compostaje a 4 m de altura. En total se disponen 15 orificios de riego situados entre las pilas separados 4,5 m entre sí, aunque la última pila no se humecta por que se somete al proceso de afino. Puesto que cada pila tiene unas necesidades de riego diferente, el primer orificio de salida expulsa 309 L, y el último expulsa 92 L.

3.3.5 Descripción y cálculo de la zona de maduración

La etapa de maduración dura unas 7-8 semanas, en la cual el material apilado no debe voltearse y la humedad debe controlarse para que sólo oscile entre 30-40%. El rendimiento final para un proceso de compostaje en el que los residuos han sido recogidos selectivamente suele estar alrededor de 20-22% (Huerta et al., 2008). Con lo cual, al final del proceso de fermentación se producen 618 kg de compost sin refinar cada semana, de acuerdo a la pérdida de material orgánico. La densidad para cualquier tipo de compost suele estar entre 400-700 kg/m3 (Huerta et al., 2008). Por lo que, en relación a los datos anteriores, cada semana se originan 1,85 m3 de compost listo para su fase final de maduración.

El volumen de compost durante la fase de maduración, es decir al cabo de 7-8 semanas, alcanza un valor máximo de 14,9 m3. Atendiendo a la ecuación para el diseño de las pilas del sistema de compostaje, cada pila

de maduración presenta las siguientes dimensiones:

-

Altura: 1,2 m.

-

Base menor: 1 m2.

(8)

Memoria de Cálculo

42 42

La era de maduración está formada por un máximo de 8 pilas, y ocupa una superficie de 35 m2, con una separación entre pilas de 1 m, puesto que durante esta etapa no es necesario llevar a cabo el volteo de las mismas.

3.3.6 Descripción y cálculo de la zona de afino

Después de la etapa de maduración, el compost ya está listo para ser utilizado, pero antes se tienen que establecer unas propiedades adecuadas. La línea de afino está compuesta por una pequeña tolva conectada a un tambor móvil de cribación de 10 mm de luz de paso, según las exigencias de calidad del producto final. En esta zona se generan dos corrientes, una en forma de compost listo para su uso en agricultura, y otra de rechazo.

La cantidad de material de rechazo representa el 8-10% del total. (Huerta et al., 2008). Esto supone una pérdida total de 78-80% del material de entrada. Por lo que, teniendo en cuenta la fracción que puede representar el material de rechazo, la cantidad de compost refinado debe ser de 433 kg.

3.3.7 Descripción y cálculo de la balsa de lixiviados

En la nave de compostaje se recoge el lixiviado de las pilas a través de una bomba conectada a una tubería que desemboca en la balsa exterior de una capacidad mínima de 6,25 m3, valor que supone el máximo volumen de riego en cada mes. La balsa de lixiviados (Figura 28) está situada en el exterior para favorecer la evaporación y, por consiguiente, la concentración del lixiviado facilitando su posterior gestión y tratamiento. Las dimensiones de la balsa son las siguientes:

-

Profundidad: 1 m.

-

Ancho: 2,5 m.

(9)

43 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales

Figura 28: Dimensiones de la Balsa de Lixiviados. 3.3.8 Maquinaria y Equipo empleados

Cinta transportadora

La zona de afino dispone una cinta transportadora de rodillos en V que conecta el trómel de afino con la zona de maduración. La cinta transportadora está diseñada siguiendo la norma DIN 22101 sobre fundamentos de diseño de correas transportadoras.

La velocidad y ancho de banda se establecen a priori de acuerdo a la densidad, abrasión y tamaño de las partículas del material. Los residuos orgánicos presentan una baja densidad y abrasión, y su tamaño ha sido reducido mediante las biotrituradoras, por lo que la velocidad de la correa transportadora es de 2,62 m/s (valor normalizado de velocidad según la norma DIN) y el ancho de banda es de 300 mm.

El largo (L) y la altura (H) son parámetros que dependen de la cota y distancia a superar por el material. En este caso la altura es de 2 m y la distancia es de 10 m.

El ángulo de inclinación se calcula mediante la ecuación 11:

𝜑 = 𝑠𝑖𝑛−1(𝐻

𝐿) (16)

El ángulo de inclinación correspondiente es de 7,66º.

(10)

Memoria de Cálculo

44 44

cinta transportadora puede asumir, y se averigua a partir de:

𝐴 = 0,25 · tan(𝛽)(𝑙 + (𝑏 − 𝑙) · cos 𝜃)2 (17)

Donde:

-

β = ángulo de sobrecarga del material sobre la cinta.

-

l = longitud de los rodillos, que para este ancho de banda se establece en 200 mm cada uno.

-

b = factor que relaciona la longitud de la cinta cuando está al 90% de su capacidad.

Para este caso la sección transversal es de 0,04 m2, cuando está funcionando a plena carga. Con todo esto se puede calcular el caudal volumétrico (Ecuación 18):

𝑄 = 3600 · 𝑣 · 𝐴 · 𝑘 (18)

Donde:

-

v = velocidad de la correa.

-

k = factor de reducción de capacidad por inclinación. Para 7,66º, k = 0,97.

El caudal total equivale a 360 m3/h, aunque puede funcionar perfectamente a media carga transportando 183

m3/h.

Biotrituradoras

En la zona de recepción se dispone de dos biotrituradoras, una para los residuos de poda, y otra para los residuos orgánicos y residuos de cítricos.

Para los residuos de poda, el equipo elegido es la biotrituradora de alimentación hidráulica BIO 510, con una capacidad de trabajo de 7 m3/h (Figura 29).

Para los residuos orgánicos y de cítricos, el equipo elegido es la biotrituradora BOMATIC B 600-V, con una capacidad de trabajo de 3 m3/h (Figura 30).

(11)

45 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales

Figura 29: Biotrituradora BIO 510.

Figura 30: Biotrituradora BOMATIC B600-V.

Palas cargadoras

Para el correcto funcionamiento de la planta se utilizan dos palas cargadoras tipo BOBCAT S70 para el volteo y manejo de las pilas (Figura 31). Cada pala cargadora tiene una capacidad nominal estipulada de 343 kg de carga.

(12)

Memoria de Cálculo

46 46

Referencias

Documento similar

Orden ARM/1677/2008, de 22 de mayo, por la que se extiende el acuerdo de la organización interprofesional para impulsar el sector cunícola, al conjunto del sector, y se fija

Fuente de emisión secundaria que afecta a la estación: Combustión en sector residencial y comercial Distancia a la primera vía de tráfico: 3 metros (15 m de ancho)..

La Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de calificaciones de la Universidad de Santiago de Compostela, aprobada por el Pleno or-

En cuarto lugar, se establecen unos medios para la actuación de re- fuerzo de la Cohesión (conducción y coordinación de las políticas eco- nómicas nacionales, políticas y acciones

La campaña ha consistido en la revisión del etiquetado e instrucciones de uso de todos los ter- mómetros digitales comunicados, así como de la documentación técnica adicional de

Products Management Services (PMS) - Implementation of International Organization for Standardization (ISO) standards for the identification of medicinal products (IDMP) in

Éstos son fuertes predictores de la presencia de alteraciones de la salud en los niños que han vivido la ruptura de los progenitores (Overbeek et al., 2006). En este

Como parte del desarrollo experimental se elaboraron doce vigas de concreto reforzado con diferentes porcentajes de fibras de polipropileno, realizando un análisis