Guía para el diseño, construcción y operación de rellenos sanitarios manuales

4. Preparación del sitio y construcción

4.1.1     Infraestructura periférica

4.1.1.1 Vías de acceso

Al relleno sanitario se debe llegar por una vía pública de acceso, la que debe ser una vía principal de uso permanente y que reúna las condiciones aceptables de diseño, sin importar que haya sido construida en afirmado. Figura 4.1.

Es necesario destacar que el tiempo empleado en el acarreo de basuras hasta y desde el sitio del relleno sanitario, es más importante que la distancia. 

Es importante estudiar la precipitación pluvial del lugar para prever las características de los drenajes y las obras que se vayan a necesitar a fin de atenuar la producción de lixiviado. Así, se evitará también la contaminación de las aguas, y se logrará definir las áreas de operación e instalaciones para los trabajadores.

Las aguas de lluvias que caen sobre las áreas vecinas al relleno sanitario muchas veces escurren hasta éste, causando serias dificultades de operación. Interceptar y desviar el escurrimiento del agua de lluvias fuera del relleno sanitario, contribuye significativamente a reducir el volumen del líquido percolado y también a mejorar las condiciones de la operación. Por lo tanto, es necesario construir un canal en tierra o suelo-cemento de forma trapezoidal, y dimensionarlo de acuerdo con las condiciones de precipitación local, área tributaria, características del suelo, vegetación y topografía. Figura 4.2. 

Q_p = caudal aportante o máximo escurrimiento [m³/seg]
K = coeficiente de escurrimiento
i = intensidad de la lluvia para una duración igual a tc
                [mm/hora]
Ad = área de la cuenca [m²]
tc = tiempo de concentración [min]

El canal debe ser trazado por la curva de nivel máximo a que llegará el relleno, y deberá garantizar una velocidad máxima promedio (0.5 m/seg) que no provoque erosión excesiva; el tamaño de la sección del canal se podrá calcular usando la siguiente ecuación:

4.1.2    Infraestructura del relleno

La adecuación del terreno es importante para mejorar sus condiciones y facilitar las operaciones de ingreso de los desechos sólidos, así como para la construcción de las celdas y las operaciones del relleno sanitario en general. Por lo tanto, se deben realizar los siguientes trabajos.

4.1.2.1 Limpieza y desmonte 

En el terreno se debe preparar un área que servirá de base o suelo de soporte al relleno, siendo por lo general necesaria la tala de árboles y arbustos, puesto que éstos constituirán un obstáculo para la operación. Esta limpieza debe hacerse por etapas, de acuerdo con el avance de la obra, evitando así la erosión del terreno. Figura 4.4. 

Antes de comenzar el relleno, se debe tomar la decisión con respecto a la necesidad de remover las primeras capas de suelo, dependiendo de la cantidad de material de cobertura disponible. En algunos casos, puede ser ventajoso dejar el terreno intacto, con el fin de usar su capacidad de absorción y filtración para remover contaminantes del percolado.

Para la nivelación del suelo de soporte y los cortes de los taludes, es también aconsejable que el movimiento de tierra se haga por etapas, dependiendo de la vida útil del sitio, así la lluvia no causará erosión al terreno ni se perderá tierra que podría ser utilizada como cobertura. De otro lado, se debe almacenar y conservar la cubierta vegetal de las áreas iniciales de terreno, para que, a medida que se vayan terminando algunas áreas del relleno, ésta sirva de cubierta final para la siembra de pasto o grama.

En la nivelación del suelo de soporte y en la apertura de zanjas, se debe emplear equipo pesado (tractor de orugas y/o retroexcavadora), puesto que la excavación manual es demasiado ineficiente. Asimismo, debe utilizarse un equipo similar para la construcción de vías internas o extracción y almacenamiento de material de cobertura (esta última actividad se recomienda sólo en períodos secos). Figura 4.5. 

El municipio puede solicitar la maquinaria en calidad de préstamo o arriendo a una entidad de obras públicas regional o nacional, como también a alguna corporación regional, o incluso a otro municipio cercano que disponga de este equipo. Una modalidad de préstamo puede ser el compromiso del municipio de sufragar los costos de combustible del equipo y el salario y alimentación del operador, por los días que sean necesarios. En general, el movimiento de tierras no durará más de una semana, puesto que la preparación del sitio para el relleno sanitario manual se debe concebir por etapas.

Una de las mayores dificultades que se presentan en las pequeñas poblaciones -aparte de la adquisición del terreno para la construcción del relleno sanitario- es el préstamo o arriendo del equipo pesado, que realice el movimiento de tierras inicial para abrir el acceso a los vehículos recolectores y preparar el suelo de soporte. En esta labor se pone a prueba la capacidad de gestión del funcionario encargado de la administración local para lograr este objetivo. 

4.1.2.3  Terrenos con alto nivel freático

Cuando sólo se cuenta con terrenos cenagosos o pantanosos, éstos pueden aprovecharse para construir un relleno sanitario manual, bajando el nivel freático permanentemente, mediante el siguiente procedimiento:

  Excavar una o varias zanjas de drenaje en la parte inferior del terreno a la profundidad que se requiera
    en cada caso, hasta determinar que las primeras capas de basura del relleno estén como mínimo de
    0.60 m a 1.00 m sobre el nivel más alto del agua.

Colocar una tubería perforada de concreto y llenar con piedra la zanja, a manera de filtro, a todo lo
   largo de la misma.

Cubrir con tela de ingeniería (geotextil) o material similar el drenaje de piedra para evitar que se
   colmate.

Colocar una capa de 0.60-1.00 m de material arcilloso sobre la tela para alcanzar el aislamiento entre
   la superficie superior del drenaje y los desechos sólidos, a fin de evitar una posible contaminación del
   agua. Figura 4.6.

Se debe tener cuidado de no cruzar los drenajes del líquido percolado con la zanja de drenaje para
   abatir el nivel del agua.

4.1.2.4 Cortes

Los taludes del terreno se dejan de tal manera que no causen erosión y puedan darle buena estabilidad al relleno. Estos pueden ser desde verticales hasta 3:1 (H:V), dependiendo del tipo de suelo, y los cortes de uno a tres metros. Las terrazas deben tener una pendiente del 2% hacia los taludes interiores para conducir las aguas de lixiviado a los drenajes, y evitar encharcamientos cuando se usen como vías temporales de acceso; lo anterior contribuye también a brindar mayor estabilidad a la obra. Figura 4.7.

Se debe evitar construir el relleno sanitario manual "sobre" alguna pequeña corriente o nacimiento de agua, sin antes bajar su nivel, canalizarla y entubarla para evitar su contacto directo con el percolado.

4.1.2.5  Drenaje del líquido percolado

El manejo del líquido percolado es uno de los mayores problemas que se presentan en un relleno sanitario. En algunos casos, a pesar de contar con los canales periféricos para interceptar y desviar las aguas de escorrentía, la lluvia que cae directamente sobre la superficie del relleno aumenta significativamente el volumen del lixiviado. (Ver operación en época de lluvias).

Por lo tanto, es de vital importancia construir un sistema de drenaje en el terreno que servirá de base al relleno sanitario antes del depósito de las basuras. En lo posible, este sistema debe retener el percolado en el interior del relleno, para dar lugar a un mayor tiempo de infiltración y disminuir su aparición a nivel superficial. Lo anterior tiene el propósito de evitar al máximo su tratamiento, el cual es demasiado complejo y económicamente poco factible para estas localidades, dados sus altos costos.

Para obtener una mayor eficiencia, se recomienda construir también estos drenajes en todas las bases de los taludes interiores y exteriores de las terrazas o niveles que conforman el relleno sanitario, a fin de evitar su escurrimiento por la superficie de los taludes inferiores y además interconectarlos con el drenaje vertical de gases.

Construcción del sistema de drenaje

El sistema de drenaje consiste en una red horizontal de zanjas en piedra, interrumpiendo el flujo contínuo del percolado por medio de pantallas en tapia y madera o incluso del mismo terreno.

Los drenes se pueden construir así:

     Se prepara el trazado por donde se ubicará el drenaje en el terreno, el cual puede ser similar al de
       un sistema de alcantarillado (p. ej. espina de pescado). Figura 4.8.

      Se excavan las zanjas y se construyen las pantallas cada 5 a 10, con un ancho de 0.20 a 0.30 o
        simplemente se dejan intactos en la zanja estos pequeños espacios del suelo. Para que el
        percolado pueda escurrir sin rebosar las zanjas, se les dará en el fondo una pendiente del 2% y un
        borde libre de unos 0.30 m. entre la pantalla y el nivel de la superficie.    

Se llenan las zanjas con piedra de 4" ó 6", de manera que permitan más espacios libres, para evitar
   su rápida colmatación. Una vez que se tengan las zanjas llenas con piedra, se recomienda colocar
   sobre ellas un material que permita infiltrar los líquidos y retener las partículas finas que lo puedan
   colmatar. Este efecto se consigue con ramas secas de helecho, pasto e incluso hierba, las que
   reemplazan el geotextil. Figura 4.9.

Estimar el volumen del percolado que sale del relleno.

Verificar la cantidad de material sólido que se ha sedimentado, lo que nos puede indicar
    el momento de efectuar la limpieza del drenaje exterior del relleno.

Sobredimensionar el sistema de drenaje a construir en el terreno.

Construir el relleno de manera que se tengan áreas estrechas de trabajo, es decir, es
   preferible superponer las celdas, apoyándolas sobre el talud del terreno o de las celdas
   ya terminadas; en otras palabras, el avance se hace más en altura que en área.

Introducir a las operaciones de rutina diaria, el cubrimiento de las celdas y áreas
   terminadas temporalmente, con material plástico, a fin de impedir la infiltración del agua
   de lluvias a través de las basuras. Mediante esta práctica se podrá reducir
   significativamente el volumen de lixiviado. Conviene recordar que la cantidad de material
   plástico que se requiere es reducida, si se tiene en cuenta la poca extensión del relleno
   y el método de trabajo.

Se puede utilizar el material plástico que ha sido desechado de los invernaderos de
   grandes cultivos.

Proceder a aplicar la cobertura final e inmediatamente sembrar grama sobre las áreas
   terminadas del relleno.

Tratamiento

En caso de que el suelo no permita la infiltración o que el acuífero esté siendo usado como fuente de abastecimiento en una zona cercana, se requerirá tratar el lixiviado.

Frente a la alta concentración de material sólido en el lixiviado, el tratamiento sólo a través de procesos químicos resulta demasiado costoso.

Dado que el percolado de los residuos sólidos municipales presenta características semejantes a las aguas residuales domésticas (con gran porcentaje de materia orgánica biodegradable de difícil decantación), se deben realizar estudios de tratabilidad para aplicar los tratamientos biológicos con el fin de mejorar en lo posible la calidad de este líquido 4/. Entre los procesos biológicos que pueden ser utilizados en el tratamiento del percolado, se tienen los filtros percoladores y las lagunas de estabilización.

4.1.2.6   Drenaje de gases

El drenaje de gases está constituido por un sistema de ventilación en piedra o tubería perforada de concreto (revestida en piedra), que funcionará a manera de chimeneas o ventilas, las cuales atraviesan en sentido vertical todo el relleno desde el fondo hasta la superficie. Figura 4.11. Estas chimeneas se construyen verticalmente a medida que avanza el relleno, procurando siempre una buena compactación a su alrededor; se recomienda instalarlas cada 20 ó 50 m, con un diámetro entre 0.30 y 0.50 m cada una, de acuerdo con el criterio del ingeniero.

A continuación se ilustra la manera de construir las chimeneas o ventilas de gases. Figura 4.11.

Luego de tenerse prevista la conclusión de la última celda, se colocan dos tubos de concreto: el primero, perforado para facilitar la captación y salida de gases; además, para que los desechos sólidos o la tierra de cobertura no obstruyan los orificios del tubo, se reviste en piedra o cascajo a manera de camisa de protección. El segundo tubo, en cambio, no será perforado, a fin de colectar el gas y quemarlo, eliminando los olores producidos por otros gases. Figuras 4.13 y 4.14.

Durante la planeación del relleno sanitario, se deben estudiar cuidadosamente los caminos de acceso interno dentro del recinto del relleno, ya que por el permanente desplazamiento de estas rutas, aumenta la posibilidad de originar serios trastornos en épocas lluviosas.

Para entregar los desechos en el frente de trabajo, se acepta como vía interna una pequeña carretera de 6 m de ancho en simple afirmado con sus drenajes, la cual debe mantenerse en buenas condiciones durante todo el año. La pendiente máxima podrá ser de 7 a 10%, según el estado de los vehículos y si remontan la pendiente cargados o vacíos.

Aunque se acepte el hecho que en un relleno sanitario manual las vías de acceso al sitio de operación y control del mismo pueden ser rústicas, hechas en tierra, piedra y restos de demoliciones, estas vías deben mantenerse en buen estado y drenadas.

4.1.3  Construcciones auxiliares

Las construcciones auxiliares que se proponen son pequeñas y de bajo costo, tratando de hacerlas compatibles con la vida útil prevista, puesto que entre las características de esta obra de saneamiento básico, están las de atender los requerimientos sanitarios con la máxima economía y utilización intensiva de la mano de obra en todas sus actividades, a fin de minimizar las inversiones temporales.

4.1.3.1 Cerco perimetral

Se debe construir una cerca de alambre de púas de cuatro hiladas, con un portón de entrada para darle seguridad y disciplina a la obra. Es importante también para impedir el libre acceso del ganado al interior del relleno, dado que aquél no sólo entorpece la operación, sino también destruye las celdas, especialmente cuando se retiran los trabajadores al fin de la jornada diaria. Figura 4.15.

Es también necesaria la conformación de un cerco vivo de árboles y arbustos como aislamiento visual, pues oculta de los vecinos y transeúntes la vista de los desechos sólidos; da buena apariencia estética al contorno del terreno, y puede servir para retener papeles y plásticos levantados por el viento. Se recomienda plantar árboles de rápido crecimiento (pino, eucalipto, laurel, bambú, etc.). Figura 4.16.

4.1.3.2  Caseta

La construcción de una caseta (área de 10-15 m² aproximadamente) es importante para ser usada como: portería, lugar para guardar las herramientas, cambio de ropa (antes y después del trabajo), instalaciones sanitarias, cocineta para calentar alimentos en una hornilla y resguardo de los trabajadores en caso de una fuerte lluvia. Una caseta prefabricada también puede ser adaptada y empleada para estas funciones. La administración municipal la puede solicitar en calidad de donación y otorgar la propaganda de la empresa como contraprestación. Figura 4.17.

4.1.3.3  Instalaciones sanitarias

El sitio debe contar con instalaciones mínimas que aseguren la comodidad y bienestar de los trabajadores. Para conseguir lo anterior, se debe llevar agua al relleno para los servicios sanitarios; como mínimo, se requiere construir una letrina o pozo negro. Figura 4.17. Además, en períodos secos, es aconsejable esparcir un poco de agua sobre la superficie del relleno con ayuda de una manguera, para obtener una mejor compactación y evitar la presencia de polvo.

Para la construcción de las instalaciones sanitarias se puede obtener información y asesoría en las oficinas de saneamiento ambiental de la unidad de salud del municipio.

4.1.3.4  Patio de maniobras

Es conveniente preparar una zona de aproximadamente 200 m² (10 x 20) para que los vehículos recolectores puedan maniobrar y descargar las basuras en el frente de trabajo, sin mayores dificultades.

4.1.3.5  Cartel o valla publicitaria

Es necesaria la colocación de un cartel de presentación de la obra en construcción, a fin de que sea identificada por la comunidad.

Los materiales del cartel pueden ser dos hojas de zinc y un marco de madera. Se pintará inicialmente con anticorrosivo, y posteriormente con pintura del color deseado, sobre la cual irá una breve descripción del proyecto y una leyenda cívica. Este cartel también puede ser solicitado a una empresa comercial. Figura 4.18.

Es de anotar que se debe elegir desde el comienzo un NOMBRE OFICIAL para el relleno sanitario. Este nombre debe usarse en adelante, en todos los documentos y correspondencia pertinentes.

4.1.4   Proyecto Paisajístico

Para que el relleno sanitario se integre perfectamente al ambiente natural, no sólo la superficie final del relleno, sino también la entrada y el contorno de la obra en ejecución, deben merecer consideraciones paisajísticas.

La cobertura final compactada de 0.40 a 0.60 metros como mínimo, y los drenajes de gases y aguas de escorrentía, son esenciales para la vida vegetal sobre el relleno, la que se restringe a algunas especies mientras el relleno se estabiliza. Se recomienda sembrar en toda el área del relleno grama y plantas de raíces cortas superficiales, que no traspasen la cobertura, admitiéndose también el plantío en hoyos llenos de tierra abonada.

A fin de evitar la erosión y el aumento del lixiviado, a medida que se terminan algunas áreas del relleno, conviene realizar el plantío de pasto, sin necesidad de esperar la finalización de las operaciones. Esta tarea es más sencilla si, al realizarse el movimiento inicial de tierras, se almacenó la capa vegetal del terreno.

4.2  Construcción

Luego de realizado el diseño del relleno sanitario, se ejecuta el proyecto. Obviamente, el mejor diseño no significará nada si no existe voluntad político-administrativa para que sea ejecutado debidamente. La construcción de un relleno sanitario es de importancia fundamental en comparación con la de otras obras, debido a la duración de su ejecución y al permanente mantenimiento que requiere.

Para planificar el avance de la obra, es conveniente disponer de los planos topográficos del proyecto, con sus perfiles longitudinales y transversales en los que se indique la configuración parcial de las áreas rellenadas en cada etapa. Sobre estos planos se programa la marcha de la obra, el frente de trabajo y su avance, calculando los volúmenes ocupados y las alturas, de acuerdo con las curvas de nivel y cotas alcanzadas.

4.2.1   Método constructivo

El método constructivo de trinchera o de área depende de las condiciones topográficas, de las características del suelo y del nivel freático. Estos factores determinarán la posibilidad o no de extraer la tierra de cobertura de la propia área del relleno, siendo ésta la alternativa más económica.

4.2.2   Construcción de las celdas

La celda diaria se define como la unidad básica de construcción del relleno sanitario; se asemeja a un pequeño bloque, y está constituida por la cantidad de basura que se entierra en un día y por la tierra necesaria para cubrirla.

4.2.2.1  Dimensiones

Las dimensiones de la celda diaria varían en cada caso y se definen teóricamente como un paralelepípedo. Su ancho equivale al frente de trabajo necesario para que los vehículos recolectores (generalmente no más de dos), puedan descargar la basura. El largo o avance está definido por la cantidad de basura que llega al relleno en un día, y la altura se limita a un metro o metro y medio para lograr una mayor compactación. Figura 4.19.

4.2.2.2 Construcción

Las basuras deben ser descargadas en el frente de trabajo, los trabajadores las esparcen sobre el talud de las celdas ya terminadas en capas sucesivas de 0.20 a 0.30 m, empleando para ello horquillas (garfio de tres dientes) o rastrillos (ocho o diez dientes); se nivela la superficie superior y se compacta con el rodillo, a diferencia de las superficies laterales que son compactadas por medio de los pisones de mano hasta darles una relativa uniformidad.

El esparcimiento y compactación se realizan en capas horizontales o inclinados con una pendiente 1:3 (altura:avance), lo cual proporciona mayor grado de compactación, mejor drenaje superficial, menor consumo de tierra, mejor contención y estabilidad del relleno.

Al iniciar la construcción, siempre se debe proporcionar contención al relleno, apoyando cada celda en el talud del terreno natural o paredes de la trinchera, y durante el avance sobre la celda ya terminada.

4.2.2.3  Cobertura

Para concluir la celda, se cubre ésta con una capa de tierra del orden de 0.10 a 0.15 m; se esparce con ayuda de carretillas de mano, palas y azadón, y se compacta empleándose el rodillo y pisones de mano, siguiéndose el mismo procedimiento efectuado con la basura. Conviene recordar que la cobertura diaria controla la presencia de insectos, roedores y gallinazos, así como el fuego, los humos, los malos olores, la humedad y la basura dispersa.

Es claro que la cobertura debe aplicarse como mínimo una vez por cada día de recolección. De este modo, al terminar la jornada no debe quedar ningún desecho sólido expuesto y, menos aún, al final de la semana.

No se debe ser exigente en cuanto a la calidad del material de cobertura para un relleno sanitario manual. Se recomienda simplemente aprovechar la tierra que se encuentre más accesible, puesto que el objetivo fundamental es el cubrimiento de los desechos.

En cuanto a la cantidad de material de cobertura necesario, debe emplearse 1 m³ de tierra por cada 4 a 5 m³ de desechos sólidos, es decir, entre 20 y 25%.

Se recomienda efectuar la cobertura final de 0.40-0.60 m en dos etapas, cada una de 0.20 a 0.30 m, con un intervalo de un mes aproximadamente para tratar de cubrir los asentamientos que se produzcan en la primera capa.

Método de área

Si se excava en el propio sitio, los costos de acarreo de la tierra de cobertura son mínimos. Se recomienda extraerla de los taludes del terreno, conformando terrazas, para evitar la erosión; además, resulta aconsejable ampliar la capacidad del sitio y por ende su vida útil, o también aprovechar la tierra sobrante de las excavaciones de las nuevas construcciones en el área urbana. Esto se consigue haciendo público el recibimiento de tierra en el relleno y/o el contacto directo con el constructor; el costo de transporte puede estar a cargo de este último.

En los períodos secos, se recomienda extraer y acumular la tierra para cobertura utilizándose un tractor o retroexcavadora; de esta forma, se obtienen mejores rendimientos. La tierra puede ser acumulada en otra celda terminada y de allí descender a la celda en conclusión.

En época de lluvia ocurrirá a la inversa, pues el material acumulado se va perdiendo por arrastre y se torna más pesado debido a la humedad, lo que implica mayores dificultades para su transporte. Por lo tanto, en estas circunstancias resulta aconsejable extraer la cantidad de tierra que sea necesaria para efectuar el cubrimiento de la celda diaria.

Método de trinchera

El tránsito de los vehículos sobre las celdas terminadas; esta práctica debe estimularse
  en los períodos secos.

El proceso de descomposición de los desechos sólidos, dado que en los países en
  desarrollo, la materia orgánica ocupa un alto porcentaje de su composición física (entre
  40-70%) y es transformado en humus, agua y gases.

El peso propio de las celdas superiores sobre las inferiores también produce una carga
  que aumenta el grado de compactación.

El almacenamiento de material de cobertura sobre las celdas ya terminadas.

                           "La complejidad de cada proyecto es función de las circunstancias, tamaño,
                                            recursos y usos del futuro   relleno sanitario"

4.2.3  Plan de construcción del relleno

La construcción del relleno sanitario debe planearse de manera que se pueda orientar y controlar su avance, de acuerdo con el diseño y el uso futuro proyectado. Por lo tanto, se recomienda construir el relleno sanitario manual en terrazas de tres metros de altura, las cuales a su vez estarán conformadas por tres celdas de un metro. Cada terraza corresponderá a una fase de construcción del relleno. Entre cada terraza es conveniente dejar una berma de unos tres a seis metros de ancho para darle mayor estabilidad a la obra.

Del mismo modo, al combinar los métodos de trinchera y de área para aprovechar mejor el terreno, cada fase constructiva corresponderá a un método de operación.

En las Figuras 4.20 a 4.24 se ilustra el plan de operación de un relleno sanitario, dependiendo del método.