propiedades y transformaciones quimicas residuos solidos
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“UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN”
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL - OXAPAMPA
PROPIEDADES Y TRANSFORMACIONES
QUÍMICAS DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS
ASIGNATURA : MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS
DOCENTE : Ing. IDELFONSO YUPARI, Maritza
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INTEGRANTES : ARTEAGA YANCE, Yan Axel Ekken
ARTEAGA ORTIZ, Connie Sidney
CARRILLO CUÉLLAR, Dayana Nevenka Sherly
OLIVERA GOMEZ, Edwin Tomas
PAREDES EPIRITU, Lency Wendi
PUENTE ZEVALLOS, Melissa Leticia
WITTING KÖHEL, Grecia Yoseli
SEMESTRE : VIII
Oxapampa, 10 de setiembre del 2013.
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MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA E.F.P DE INGENIERÍA AMBIENTAL
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN 3
CAPÍTULO I: Propiedades Químicas de los Residuos Sólidos 4
1. Composición Química 7
2. Contenido Energético 8
3. Punto de Fusión de la Ceniza 9
4. Importancia 10
CAPÍTULO II: Transformaciones Químicas de los recursos Naturales 12
1. Transformaciones Químicas 12
1.1. Transformación 12
1.2. Química 12
1.3. Residuos Sólidos 13
1.4. Transformaciones Químicas 13
1.4.1. Combustión 13
1.4.2. Pirólisis 14
1.4.3. Gasificación 14
FUENTES DE INFORMACIÓN 16
Fuentes Bibliográficas 16
Fuentes Electrónicas 16
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INTRODUCCIÓN
Sabemos que cada residuo posee propiedades las cuales van a caracterizar a
cada uno de ellos y esto va ser fundamental y determinante para su manejo,
y posterior disposición final, estas propiedades van a llevar implícitas las
cualidades y características desde el momento que han sido generados, y
esto estará íntimamente relacionado con sus transformaciones, tanto físicas,
químicas y biológicas. Por lo que dentro de transformaciones químicas
encontramos tres grandes transformaciones que sufren los residuos: sólidos
combustión, pirolisis y gasificación.
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CAPÍTULO I
PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS
Según la Ley General de Residuos Sólidos Ley N° 27314.
Son residuos sólidos aquellas sustancias, productos o subproductos en estado sólido o
semisólido de los que su generador dispone, o está obligado a disponer, en virtud de
lo establecido en la normatividad nacional o de los riesgos que causan a la salud y el
ambiente, para ser manejados a través de un sistema que incluya, según corresponda,
las siguientes operaciones o procesos: (Artículo 14).
1. Minimización de residuos.
2. Segregación en la fuente.
3. Reaprovechamiento.
4. Almacenamiento.
5. Recolección.
6. Comercialización.
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7. Transporte.
8. Tratamiento.
9. Transferencia.
10. Disposición final.
Esta definición incluye a los residuos generados por eventos naturales.
Según la Asociación Internacional de residuos Sólidos (ISWA, por sus siglas en
inglés) se dan las siguientes definiciones1:
Son todos los residuos producidos por las actividades humanas y animal,
normalmente son sólidos y son desechados por ser indeseados e inútiles.
El término de residuo sólido abarca desde los grandes volúmenes de basuras
heterogéneas producidas en las zonas urbanas hasta las acumulaciones más
homogéneas de residuos agrícolas, industriales y minerales.La composición y
clasificación de los residuos sólidos es otro de los factores importantes que deben ser
tenidos en cuenta en la gestión, especialmente para decidir las posibilidades de
recuperación, sistemas de tratamiento y disposición más apropiados.
PROPIEDADES QUÍMICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS:
Las propiedades químicas de los residuos urbanos son factores condicionantes para
algunos procesos de recuperación y tratamiento final. El poder calorífico es esencial
en los procesos de recuperación energética, al igual que el porcentaje de cenizas
producido en los mismos.
Otras características como la eventual presencia de productos tóxicos, metales
pesados, contenido de elementos inertes, etc., son informaciones muy útiles para
1http://www.veoverde.com/2009/11
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diseñar soluciones adecuadas en los procesos de recuperación y para establecer las
adecuadas precauciones2.
Es necesario conocer la composición de un residuo concreto para determinar sus
características de recuperación energética y la potencialidad de producir fertilizantes
con la adecuada relación carbono/nitrógeno. También es conveniente conocer la
presencia y concentración de residuos tóxicos y peligrosos para evaluar el riesgo que
su manejo, tratamiento, reprocesado y reutilización, puedan aportar a la salud humana
y al medio ambiente.
Son importantes para evaluar las opciones de procesamiento y de recuperación. Si los
residuos sólidos van a utilizarse como combustibles, las propiedades más importantes
que es preciso conocer son:
Análisis físico: Para los componentes combustibles de los residuos sólidos incluye
los siguientes ensayos:
1. Humedad (perdida de humedad cuando se calienta a 105 °C durante
una hora).
2. Materia volátil combustible, (pérdida de peso adicional con la ignición
a 950 °C en un crisol cubierto).
3. Carbón fijo, (rechazo combustible dejado después de retirar la materia
volátil).
4. Ceniza, (peso del rechazo después de la incineración en un crisol
abierto).
2 http://www.fio.unicen.edu.ar/usuario/esantall/q37.0/Clase%206%20-Residuos/GESTION%20INTEGRAL%20DE%20RESIDUOS.pdf
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1. Composición Química:
Para determinar las características de recuperación energética y de potencialidad
de producir fertilizantes (si posee una adecuada relación carbono/nitrógeno) que
poseen los residuos sólidos urbanos, es necesario conocer la composición
química de los componentes de esta clase de residuos.
La composición de los residuos sólidos nos sirve principalmente para los
procesos de tratamiento de éstos. Principalmente se utiliza para hacer diseños de
sistemas de incineración de residuos pero también nos sirve para todos los
tratamientos biológicos como el compostaje y la digestión anaeróbica. También
sirve para estimar la generación de biogás en los rellenos sanitarios. La
composición química de algunos residuos, se presenta en la siguiente tabla3:
Tabla N° 01. Composición Química de los Residuos Sólidos (% peso en base seca).
COMPONENTES Peso en % sobre muestras secas
Carbon
o
Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno Azufre
Residuos de comida 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4
Residuos de jardinería 47,8 6,0 38,0 3,4 0,3
Madera 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1
3.http://bibliotecavirtual.dgb.umich.mx:8083/jspui/bitstream/123456789/4845/1/DETERMINACIONDEPROIEDADESFISICASDELOSRESIDUOSSOLIDOSDELACALI.pdf
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Papel y cartón 43,8 5,9 44,2 0,3 0,2
Plásticos 60,0 7,2 22,8 --- ---
Textiles 55,0 6,6 31,2 4,6 0,1
Vidrio 0,5 0,1 0,4 --- ---
Metales 4,5 0,6 4,3 --- ---
Fuente: http://www.fio.unicen.edu.ar/usuario/esantall/q37.0/Clase%206%20-
Residuos/GESTION%20INTEGRAL%20DE%20RESIDUOS.pdf
Tal y como se puede observar en la tabla, la gran mayoría de las fracciones de los
residuos sólidos urbanos posee un elevado contenido en carbono, lo que facilitará
su combustión y, por lo tanto, su recuperación energética. Al mismo tiempo,
también es necesario conocer la presencia y la concentración de residuos tóxicos
y peligrosos para determinar el riesgo que supone para la salud humana y para el
medio ambiente el manejo, tratamiento y posible reutilización de estos residuos.
2. Contenido Energético de los Residuos Sólidos:
Los residuos, al contener Carbono, Hidrógeno y Oxígeno tienen un contenido
energético que les permite en algunos casos reemplazar a algunos combustibles.
Hoy en día es común encontrar, en la lucha para combatir el calentamiento
global, que los residuos son incinerados o utilizados como substitutos de
combustibles. En algunos casos se utilizan residuos de madera, llantas, huesos y
carne, textiles y en general residuos sólidos domiciliarios sin residuos peligrosos.
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En la Tabla se puede observar el contenido energético de cada uno de los tipos
de residuos.
Tabla N° 02: Contenido Energético de los Residuos Sólidos.
Fuente: http://www.fio.unicen.edu.ar/usuario/esantall/q37.0/Clase%206%20-
Residuos/GESTION%20INTEGRAL%20DE%20RESIDUOS.pdf
Las características calorimétricas de los residuos urbanos determinan el diseño de
las instalaciones que deben instalarse y la recuperación energética. La valoración,
que es fruto de la propia variabilidad de la composición de los residuos, viene
predefinida por el poder calorífico de cada producto.
A grandes rasgos, se puede estipular que el poder calorífico de la totalidad de los
residuos urbanos se sitúa en torno a los 1.500 y 2.200 kcal/kg. Otro valor de gran
interés es la temperatura de fusión y solidificación de las cenizas procedentes de
la combustión de estos materiales, fundiéndose estas a la temperatura de
1.200 °C.
3. Punto de fusión de la ceniza:
Este se define como la temperatura en la que la ceniza resultante de la
incineración de residuos se transforma en sólido (escoria) por la fusión y
COMPONENTE kJ/kg
Orgánicos 4650
Papel 16750
Cartón 16280
Plásticos 32560
Textiles 17450
Vidrio 140
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aglomeración. Las temperaturas típicas de fusión para la formación de escoria de
residuos sólidos oscilan entre 1,100 y 1200 °C.
4. Importancia:
Es importante llegar a conocer la composición química de los componentes de
los residuos sólidos, para poder seleccionar adecuadamente su tratamiento y
analizar la viabilidad de recuperación de determinados componentes. Los
parámetros a analizar son los siguientes:
Para los elementos inertes y combustibles se determina el porcentaje de C,
H, O, N, S y cenizas.
Para la materia orgánica se determina: pH (pHmetro), humedad relativa
(estufa a 105 QC durante una hora), densidad aparente (picnòmetro),
conductividad eléctrica (conductímetro), materia orgánica total
(calcinación), carbono orgánico oxidable (oxidación), nitrógeno total
(colorimetria), potasio (emisión atómica con llama), fósforo
(espectrofotometría), Ca, Mg, Na, oligoelementos (B, Cu, Zn, Fe), metales
pesados (Cd, Ni, Cr, Pb).
Algunos de los parámetros mencionados son importantes para algunos procesos
de tratamiento de los residuos, como es el caso de la incineración y el
compostaje.4
4 ALONSO ALONSO, Carlos, et al. “Manual para la Gestión de los Residuos Sólidos”. 1ª ed.
España: LA LEY-ACTUAIDAD; 2003.
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Tabla 03. Análisis químico de los componentes típicos de los Residuos
Sólidos.
Fuente: Handbook of Environmental Control.
Componente
C
%
h2
%
O3
%
Na
%
S
%
Inertes
%
PCI
(kcaVkg)
%
Humedad
Papel 44,00 6,15 41,65 0,42 0.12 7.65 4.330 -
Cartón 45,52 6,08 44,53 0,16 0,14 3.67 - -
Orgánicos 49.06 6,62 37,55 1.68 0,20 1,06 1.000 78,29
Cueros 42,01 5,32 22,83 5,98 1,00 31.16 4.030 7.46
Gomas 53,22 7,09 7.76 0.50 1,34 29,74 6.060 1.15
Plásticos 78,00 9,00 13,00 - - - 8.850 -
Maderas 49,00 6,00 42,00 - - 2,28 3.400 24,00
Textiles 46.19 6.41 41.85 2.18 0.20 3.17 4.470 —
Vidrio 100.00 — —
Env.
metálicos
4.54 0.63 4.28 0.05 0.01 90,49 — —
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CAPÍTULO II
TRANSFORMACIONES QUÍMICAS DE LOS RESIDUOS
SÓLIDOS
1. TRANSFORMACIONES QUÍMICAS:
1.1. Transformación.
Acción y efecto de transformar (hacer cambiar de forma a algo o
alguien, transmutar algo en otra cosa). El término procede del vocablo
latino transformatĭo.5
1.2. Química.
Del egipcio keme (“tierra”), la química es la ciencia que se dedica
al estudio de la estructura, las propiedades, la composición y la
transformación de la materia.
5 http://definicion.de/transformacion/#ixzz2e9FgQOD7
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1.3. Residuos Sólidos.
Son aquellos desechos que están en el mencionado estado. La noción
de residuos sólidos urbanos se utiliza para nombrar a aquellos que se
generan en los núcleos urbanos y sus zonas de influencias. Los
domicilios particulares (casas, apartamentos, etc.), las oficinas y
las tiendas son algunos de los productores de residuos sólidos
urbanos.6
1.4. Transformaciones químicas.
Estas transformaciones normalmente suelen implicar un cambio de
fase: de sólido a gas o de sólido a líquido. Las transformaciones
químicas que pueden producirse sobre los residuos son principalmente
la combustión, la pirólisis y la gasificación.7
1.4.1. Combustión (oxidación química).
Es la reacción química del oxígeno con la materia orgánica
para producir compuestos oxidados acompañados de la gene-
ración de calor. En estos procesos, normalmente, se suele
utilizar oxígeno en exceso con objeto de que se logre la
oxidación total de la materia orgánica.
La reacción de combustión de la materia orgánica de los
residuos se describe a continuación:
Mat. Org. + 02 en exceso —► N2 + C02 + HzO + cenizas +
6 http://definicion.de/residuo-solido/#ixzz2e9GVurih
7 http://definicion.de/quimica/#ixzz2e9Hp3vLs
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calor
Según la naturaleza de los materiales residuales, también
pueden estar presentes pequeñas cantidades de amoniaco
(NH3), dióxido de azufre (SOa), óxidos de nitrógeno (NOx) y
otros gases.
1.4.2. Pirolisis o destilación destructiva.
Es un proceso endotérmico que aprovecha la inestabilidad
térmica de las sustancias orgánicas.
Mediante este proceso se producen reacciones de
condensación en condiciones anóxicas que hacen que las
sustancias orgánicas se rompan en distintas fracciones:
Gaseosa (H2, CH4, CO, COa, etc.), líquida (alquitrán y aceites
a base de ácido acético, acetona y metanol) y sólida
(carbonilla, carbón casi puro).
Por ejemplo, el proceso de pirólisis de la celulosa (C6H10O5)
se realizaría de la siguiente forma:
3 (C6H10O5¡^8H2O + C6HsO (alquitrán y lo aceite) + 2CO +
2C02 + CH4 + H2 + 7C
1.4.3. Gasificación.
Es el proceso de combustión parcial de un combustible carbo-
noso, que genera gas combustible rico en CO, H2 y algunos
hidrocarburos saturados, como el CH4.
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Este gas combustible generado en este proceso se introduce
en una caldera o en un motor de combustión interna, a
presión atmosférica y con aire como oxidante, y se obtienen;
gas de bajo poder calorífico (C02, CO, H2 y N2), carbonilla y
líquidos condensables similares al aceite pirolítico.8
FUENTES DE INFORMACIÓN:
8 ALONSO ALONSO, Carlos, et al. “Manual para la Gestión de los Residuos
Sólidos”. 1ª ed. España: LA LEY-ACTUAIDAD; 2003.
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1. Fuentes Bibliográficas:
ALONSO ALONSO, Carlos, et al. “Manual para la Gestión de los
Residuos Sólidos”. 1ª ed. España: LA LEY-ACTUAIDAD; 2003.
2. Fuentes Electrónicas:
http://definicion.de/transformacion/#ixzz2e9FgQOD7
http://definicion.de/residuo-solido/#ixzz2e9GVurih
http://definicion.de/quimica/#ixzz2e9Hp3vLs
http://www.fio.unicen.edu.ar/usuario/esantall/q37.0/Clase%206%20-
Residuos/GESTION%20INTEGRAL%20DE%20RESIDUOS.pdf
http://industrial.frba.utn.edu.ar/MATERIAS/seguridad/archivos/
res_urbanos.pdf
http://bibliotecavirtual.dgb.umich.mx:8083/jspui/bitstream/
123456789/4845/1/
DETERMINACIONDEPROIEDADESFISICASDELOSRESIDUOSSOLI
DOSDELACALI.pdf
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