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Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
Municipio de Tenjo
Autor:
Mario Olmer Arboleda Rave
Ingeniero Industrial
Código:
20142196002
Tutor:
Profesor José Antonio Mesa Reyes
Ingeniero de Sistemas
Especialista en Ingeniería de Producción
Magister en Ingeniería Industrial
Universidad Distrital Francisco José De Caldas
Maestría en Ingeniería Industrial
Énfasis en Gestión de Organizaciones y Proyectos
Bogotá, Colombia
3 de mayo de 2019
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
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CONTENIDO
RESUMEN .......................................................................................................................................... 5
PALABRAS CLAVE .......................................................................................................................... 5
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 6
1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN.. ..................................................................................... 10
1.1 DESCRIPCIÓN Y LOCALIZACIÓN DEL MUNICIPIO ............................................... 11
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................................... 13
1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA…………………………………………………... 14
1.4 SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA……….…………………………………........ 14
2. OBJETIVOS ............................................................................................................................ .18
2.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................................... 18
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................ 18
3. JUSTIFICACIÓN………………………..……………………………………………………18
4. HIPÓTESIS .............................................................................................................................. 20
5. METODOLOGÍA ................................................................................................................... 20
6. MARCO DE REFERENCIA .................................................................................................. 23
6.1 MARCO TEÓRICO…………………...………………………………………………..…….23
6.2 MARCO CONCEPTUAL…. ................................................................................................ 40
6.2 .1 Dinámica de sistemas aplicada al sistema …. ..................................................................... 41
6.2 .2 Modelo actual …. ................................................................................................................ 41
6.2 .3 Aspectos técnicos de la tecnología de gasificación por plasma…. ..................................... 44
6.2 .4 Modelo propuesto …. .......................................................................................................... 55
7. RESULTADOS ......................................................................................................................... 57
8. CONCLUSIONES .................................................................................................................... 66
9. REFERENCIAS……………………………………………………………………………... 68
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tecnología de Gasificación por Plasma
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Proyección variables auxiliares periodos 2.005 – 2.020 – 2.025 – 2030………………….15
Tabla 2 Proyección población Tenjo 2.005 – 2.030.……………………………………………….15
Tabla 3 Proyección variable P.P.C 2.007 – 2.030…….…………………………………………….17
Tabla 4 Gestión de R.S en la U.E…………………………………………………………………...24
Tabla 5 Generación Ton/día R.S Colombia………………………………………………………...26
Tabla 6 Proyección Toneladas R.S por día en Colombia…………………………………………...27
Tabla 7 Resumen de los impactos ambientales y sobre la salud de los rellenos sanitarios – 1………32
Tabla 8 Resumen de los impactos ambientales y sobre la salud de los rellenos sanitarios – 2.……..33
Tabla 9 Resumen de los impactos ambientales y sobre la salud de los rellenos sanitarios – 3..…….33
Tabla 10 Resumen de los impactos ambientales y sobre la salud de los rellenos sanitarios – 4.…….34
Tabla 11 Costo plantas ………………………………………………………………….…………..40
Tabla 12 Precios máximos CRT…………………………………………………………………….43
Tabla 13 CRT máximo valor anual para municipio de Tenjo….…………….……………..…….... 44
Tabla 14 Producción toneladas día municipio de Tenjo……………………………………………..47
Tabla 15 Costos operacionales año 1………………………………………………………………...57
Tabla 16 Valor de bonos de carbono….…………………………………………………………….58
Tabla 17 Valor producción anual Kwh……..……………………………………………………….59
Tabla 18 Valor Kwh – Tenjo……………………………………………………………………….59
Tabla 19 Comercialización residuos gasificación por plasma …..…………………………….60
Tabla 20 Ahorro con modelo gasificación por plasma………………………………………………60
Tabla 21 Ruta recolección día lunes……………………………….………………………………...62
Tabla 22 Ruta recolección día martes………………………...…………………………………….62
Tabla 23 Ruta recolección días miércoles y jueves….……………………………………………...63
Tabla 24 Ruta recolección días viernes y sábado ………………..………………………………...64
Tabla 25 Costo total planta gasificación por plasma ……….……………………………………….65
Tabla 26 Total ingresos año…..…………………………………………………………………….65
Tabla 27 Flujo de caja periodo 2020 - 2030………………….……………………………………..66
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tecnología de Gasificación por Plasma
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Ubicación Tenjo……………………………………………………………………….12
Figura 2 División Político Administrativa ..……………………………………………………12
Figura 3 Proyección Población Tenjo 2005 – 2030 .……………………………………………15
Figura 4 Tipos de R.S ……………….…………………………………………………………25
Figura 5 Proyección toneladas/día generadas Colombia ..………………………………………27
Figura 6 Gráfica tabla 12…………………………………………………………………………40
Figura 7 Modelo en vensim componente de costo actual CRT….……………………………….43
Figura 8 Formulación CRT + costo disposición final por tonelada relleno sanitario………….44
Figura 9 Isla de gasificador……………………………………………………………………….46
Figura 10 Esquema gasificador….…………………………………………………………………46
Figura 11 Reactor depósito o gasificador Westing House Altern NRG……………………………47
Figura 12 Antorcha de Plasma…………………………………………………………….……….48
Figura 13 Diagrama esquemático Proceso de gasificación por plasma…………………………….49
Figura 14 Subproducto …………………………………………………………………………….51
Figura 15 Diseño de planta de gasificación por plasma – 01..…………………………………….52
Figura 16 Diseño de planta de gasificación por plasma – 02………………..……………………,52
Figura 17 Diseño de planta de gasificación por plasma – 03…….………………………………..53
Figura 18 Diseño de planta de gasificación por plasma – 04…….………………………………..53
Figura 19 Diseño de planta de gasificación por plasma – 05…………………….………………..54
Figura 20 Diseño de planta de gasificación por plasma – 06..…………………………………….56
Figura 21 Modelo planta de gasificador por plasma ……..……………………………………….58
Figura 22 Distancia veredas poveda 1 – poveda 2 …..…………………………………………….65
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tecnología de Gasificación por Plasma
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RESUMEN
El tratamiento de los Residuos Sólidos (nombrado en adelante con las siglas R.S), en el
municipio de Tenjo (Cundinamarca), se lleva a cabo hoy en día, mediante recolección
convencional con disposición final de dichos R.S en el relleno sanitario Nuevo Mondoñedo,
ubicado a 28 Km del casco urbano del municipio.
Una alternativa poco explorada en Colombia, es la tecnología de gasificación por plasma,
proceso del cual se obtiene energía eléctrica y combustibles, (Oost, Hrabovsky, Kopecky,
Konrad, Hlina, & Kavka, 2008, p209) describe la ubicación de una antorcha en un reactor
químico, permitiendo mediante un tratamiento innovador y respetuoso con el ambiente, tratar
los desechos con miras a su valorización energética, es decir los desechos pasan a tener valor
dentro del proceso, logrando una reducción en la emisión de gases de efecto invernadero
(GEI). Según Helsen and Bosmans (cited in Morrin, Lettieri, Chapman & Mazzei 2012,
p677) mediante un sistema de antorchas de plasma instaladas en un reactor depósito, se crea
un arco de plasma a partir de alimentación con voltaje de electrodos e inyección de corriente
de gas (oxigeno, nitrógeno, combustible, etc.).
La propuesta pretende, apoyada en la dinámica de sistemas, evaluar y determinar las
condiciones técnicas y financieras, que implican la viabilidad para el tratamiento de los R.S
mediante la Tecnología de Gasificación por Plasma para el municipio de Tenjo.
PALABRAS CLAVES
residuos sólidos, gasificación, relleno sanitario, tecnología de plasma, costo de recogida y
transporte
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tecnología de Gasificación por Plasma
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INTRODUCCIÓN
El municipio de Tenjo dispone sus Residuos Sólidos (R.S.) en el relleno sanitario Nuevo
Mondoñedo, al cual le queda una vida útil de diez (10) años (Gobernación de Cundinamarca,
2018).
En la actualidad un reto para la humanidad, y en particular para países como Colombia, es la
necesidad de encontrar alternativas al tratamiento de R.S que no impliquen la apertura de
nuevos rellenos sanitarios. Los sistemas tradicionales y los rellenos sanitarios presentan una
serie de falencias en sus procedimientos y en el cumplimiento de la normatividad establecida
(Arboleda, 2015, p33).
La problemática de los R.S en Colombia, presenta dificultades que han colocado en aprietos
a los municipios, ciudades y distritos, con amenazas que se ciernen sobre la comunidad
circundante a los sitios de disposición final, como lo prueba estudio de la Universidad del
Valle, en evaluación del impacto del relleno sanitario Doña Juana en la salud de grupos
poblacionales en su área de influencia (Méndez, Gómez, Girón, Mateus, Mosquera, Filigrana
y Gulloso, 2006, p259). Se comprometen aspectos ambientales y de salubridad, con origen
en la práctica de disposición final de los residuos sólidos en rellenos sanitarios y botaderos a
cielo abierto, esta última ejemplarizada en el botadero Marmolejo en Quibdó (SSPD, 2017,
p25), produciendo ambas formas de disposición la contaminación de suelos, acuíferos, aguas
subterráneas y emisión de gases de efecto invernadero (G.E.I) entre otras.
La producción de R.S ha aumentado según (Quezada, Gurrola, Navarrete y Biosca, 2016):
(…) a nivel global como resultado del aumento de la población, cambios en el estilo de
vida, perfiles de consumo, edad de integrantes de las familias, así como por tendencias
industriales y comerciales que promueven el consumo de una mayor cantidad de
productos manufacturados.
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Según (Monje, 2.012, p20), los R.S son aquellos:
(…) generados en los domicilios particulares, así como los que por su naturaleza o
composición son similares a estos. También tendrán la consideración de residuos
urbanos aquellos procedentes de la limpieza de vías públicas, zonas verdes, áreas
recreativas y playas, animales domésticos muertos, muebles, enseres, vehículos
abandonados y residuos y escombros procedentes de obras menores de construcción y
reparación domiciliaria. Los materiales que forman parte de estos residuos son:
• Materia orgánica, procedente de alimentos principalmente.
• Papel y cartón: periódicos, revistas bolsas y embalajes.
• Plásticos.
• Vidrios.
• Textiles.
• Metales
El manejo y la eliminación de residuos sólidos domésticos son problemas críticos en las áreas
urbanas, en Colombia por lo general, las cifras e informes consolidados por la
Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (de ahora en adelante denominada
SSPD) a través del Sistema Único de Información (SUI) concluyen que en la disposición
final de los R.S, predominan los rellenos sanitarios (Noguera & Olivero, 2010, p350).
La solución vigente de disposición final de residuos sólidos en rellenos sanitarios, para
Colombia, se está manejando en forma regional, para dos o más municipios, como lo expresa
la Alta Consejería Presidencial para las Regiones1:
Colombia cuenta con una nueva normatividad que busca promover y facilitar la planificación,
construcción y operación de rellenos sanitarios en el país y los procesos para el tratamiento de
residuos sólidos. Se trata del decreto 1784 de 2017 dado a conocer recientemente por el gobierno
del Presidente Juan Manuel Santos. (…) La reglamentación deja como primera opción para los
municipios la implementación de rellenos sanitarios regionales, lo que significa que con
un mismo relleno se atiendan varios municipios”.
_____________________________
1 disponible en: http://www.regiones.gov.co/prensa/2017/Paginas/Decreto-rellenos-sanitarios-.aspx
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Lo anterior permite, una mejor integración de la operación y un aumento en el número de
municipios que se adhieren al destino de relleno sanitario en la disposición final de los R.S,
a su vez quedan constituidos unos requerimientos de mayor capacidad para los puntos
elegidos como rellenos sanitarios en los entes territoriales, logrando una economía de escala.
Así mismo, para hacer efectiva la evaluación, se requiere del conocimiento de la componente
del costo del servicio de aseo denominada “costo del servicio de recolección y transporte”,
(a partir de este momento denotada como CRT), que tendrá relevancia por su implicación
directa en los resultados; el CRT reglamentado por la Superintendencia de Servicios Públicos
Domiciliarios (que denominaremos en lo adelante con las siglas SSPD) , cuyo contenido
técnico y normativo se detalla en documento expedido por la Comisión de Regulación de
Agua Potable y Saneamiento Básico (CRA):
Por la cual se establece el régimen tarifario y metodología tarifaria aplicable a las
personas prestadoras del servicio público de aseo que atiendan en municipios de hasta
5.000 suscriptores y se dictan otras disposiciones, se da cumplimiento a lo establecido en el
artículo 2.3.6.3.3.11 del Decreto 1077 de 2015 y se inicia el proceso de discusión directa con
los usuarios y agentes del sector. (Comisión de Regulación de Agua Potable y Saneamiento
Básico, 2018).
Existen otras tecnologías utilizadas en el tratamiento de los R.S, según (Monje, 2.012, p63)
la reducción volumétrica de los R.S en la incineración se da de 5 a 1. Varios países
desarrollados adoptaron la incineración y el compostaje en el tratamiento de sus R.S.
municipales, que dejaron consecuencias ambientales en discusión (González, Aguilar y
Vega, 2009, p51). Los métodos tradicionalmente utilizados en el mundo, para el tratamiento
de R.S son los rellenos sanitarios, el compostaje, la digestión anaerobia, incineración,
pirolisis y gasificación (Taboada, Aguilar y Armijo, 2009, p52). Otras metodologías
necesarias de traer a este análisis, consideradas soluciones no integrales, orientadas a la
reducción en la generación de los R.S, son la logística inversa y la cultura de las tres erres
(3R).
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tecnología de Gasificación por Plasma
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Las metodologías y tecnologías tradicionales, traen consigo un sinnúmero de problemas de
salubridad y ambientales, entre otros. Se considera de gran importancia en el presente trabajo,
la puesta en escena de una tecnología que pueda subsanar las deficiencias presentadas en las
tecnologías y metodologías tradicionales utilizadas en Colombia y particularmente para el
municipio de Tenjo.
La tecnología de gasificación por plasma, hace el primer gran aporte toda vez que los R.S ya
no siguen siendo un problema si no que se convierten en una materia prima sometida a un
tratamiento térmico con efectos físico químicos sobre la materia, que a los residuos orgánicos
los gasifica, desintegrándolos en sus componentes primarios (H) y (C), mediante elevadas
temperaturas suministradas a través antorchas de plasma ubicadas en un reactor-depósito
para los R.S. En presencia de un combustible, para el presente estudio carbón coque, que
ayuda a elevar la temperatura dentro del reactor depósito (gasificador) con el objetivo de
transformar el gas de síntesis obtenido de dicho proceso en combustibles o electricidad. Los
residuos inorgánicos se cristalizan y son expulsados por precipitación, para su enfriamiento,
separación y comercialización.
En el reactor-depósito con el contenido de residuos sólidos, se alcanza altas temperaturas, lo
que conlleva a la descomposición de residuos orgánicos en sus componentes primarios de
hidrogeno (H) y carbono (C), presentándose la gasificación de los mismos. Así mismo
Childress & Young 2008 (cited en Morrin et al, 2012, p676) tratan del potencial que
representa el singas para el mundo en la generación de energía. El singas es un gas de síntesis
resultante del proceso de gasificación por plasma a partir del cual se puede llegar a la
obtención de combustibles o energía eléctrica.
Se pretende dimensionar y evaluar la viabilidad de un sistema para el tratamiento de R.S
mediante la Tecnología de Gasificación por Plasma para el municipio de Tenjo, buscando el
aprovechamiento de los residuos sólidos cuyos productos finales del proceso son la
generación de energía eléctrica y material residual (vitrificado des lixiviado, arena y metales)
todos comercializables; adicionalmente existe el apoyo que a este tipo de proyectos brinda la
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Ley 1715 de mayo de 2014 “Por medio de la cual se regula la integración de las energías
renovables no convencionales al sistema energético nacional, mediante su integración al
mercado eléctrico, su participación en las zonas no interconectadas y en otros usos
energéticos como medio necesario para el desarrollo económico sostenible, la reducción de
emisiones de gases efecto invernadero y la seguridad del abastecimiento
energético….”.(Congreso de Colombia, 2014, p1)
1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
La compañía alemana Diener Electronic2, especializada en el desarrollo de diferentes
generadores de plasma desde el año 1993, define el plasma como:
Un proceso en el cual cuando la materia recibe continuamente energía, su temperatura aumenta
y pasa del estado sólido a través del líquido al estado gaseoso. Si la entrada de energía continua,
la capa atómica se descompone y se crean partículas cargadas (electrones cargados
negativamente e iones cargados positivamente). Esta mezcla se conoce como plasma o
el "cuarto estado de materia".
Según Guerra (2.016, p2) define la gasificación por plasma de la siguiente manera:
es un proceso termoquímico a través del cual el contenido carbonoso de un compuesto es
transformado en un gas combustible que puede ser utilizado para producir electricidad o ser
transformado en combustibles líquidos. Los compuestos inorgánicos forman un vitrificado que se
caracteriza por ser altamente inerte, lo que hace segura su disposición en relleno sanitario o bien
permite su utilización como relleno en construcción o como aislante, si ha sido previamente
procesado. La gasificación por plasma ocurre en un reactor atmosférico bajo condiciones
controladas de temperatura y contenido de oxidante, donde la energía térmica necesaria para el
proceso es proporcionada por antorchas que producen plasma, es decir, un gas ionizado,
producido mediante descarga eléctrica en gas.
_____________________
2 https://www.plasma.com/en/plasmatechnik/introduction-to-plasma/
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11
Las razones que originan la presente investigación se enuncian a continuación:
- La necesidad de explorar y evaluar nuevas soluciones a la problemática de
tratamiento a los R.S.
- La búsqueda de viabilidad a una propuesta para el tratamiento de los R.S mediante la
tecnología de gasificación por plasma a pequeña escala.
- La búsqueda de una propuesta que haga autosuficiente y productiva la operación de
los residuos sólidos para los municipios, entendiendo los residuos sólidos como una
fuente de materia prima (valorización de los R:S) y no como un problema.
- La búsqueda de una nueva y eficiente forma de generar energía para los municipios.
1.1 DESCRIPCIÓN Y LOCALIZACIÓN MUNICIPIO DE TENJO
El municipio de Tenjo se encuentra ubicado en la provincia del departamento de
Cundinamarca denominada “Sabana Centro”. Según el Plan de Diagnóstico – PDMT 2016
- 2020 (2016), la cabecera municipal del municipio está en 4° 52 27” de latitud Norte y 74°
08 54” de latitud oeste, a una altura sobre el nivel del mar de 2.600 m, con precipitación
promedio de 742 mm. Se puede llegar desde Bogotá en recorrido de 57 km, las dos rutas más
usadas ingresando por vía Chía, Cajicá, y Tabio, autopista Bogotá - Medellín a 21 km vía
Siberia – Tenjo. Una humedad de 76,5%, superficie de 108 km² de los cuales 106 se hallan
en piso térmico frío y 2 corresponden a páramo. Según Plan de Actualización de Residuos
Sólidos-PGIRS Municipio de Tenjo (2015, p38) “la temperatura media para la cabecera
municipal se estima en 13,4 °C para el territorio plano, se presentan temperaturas medias
aproximadas de 10,6 °C en la parte más alta de los cerros de Majui y Juaica y para sectores
sur de aproximadamente 13,2°C”. A continuación, se muestra la ubicación y división política
del municipio de Tenjo.
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tecnología de Gasificación por Plasma
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Figura 1. Fuente: Diagnóstico-PDMT-Tenjo. Plan de Desarrollo Municipal 2016 – 2019. p5
Figura 2. Fuente: Plan de Actualización de Residuos Sólidos-PGIRS Municipío de Tenjo. P-25. División
Político Administrativa
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1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La generación o producción de residuos sólidos per cápita, que para efectos del presente
trabajo, será nombrada en lo adelante como P.P.C, es de 0,66 Kg/habitante/ día, para los
municipios del departamento de Cundinamarca según documento (Gobernación, 2014, p27).
Así mismo, (Serrano & Alonso, 2015, p38) registran 0,68 Kg/día/habitante para el municipio
de Tenjo. Se presenta en este capítulo en pag.16, la tabla 4 con la proyección año 2007 –
2030, haciendo uso de tabla 3 de población y los datos toneladas de R.S. descargadas en
Mondoñedo del año 2007 al 2014 según (Serrano & Alonso, 2015, p155).
Como se puede observar en la sistematización del problema, el aumento de la población
(tabla 3), producto del crecimiento en la migración neta y el aumento en la esperanza de vida
(tabla 2), es la causa principal del aumento en la generación de los R.S (tabla 4). Así mismo
la proyección de población, es determinante en la cantidad de R.S generados. Se presenta la
proyección de población del municipio, desarrollada con el apoyo de dinámica de sistemas,
partiendo del dato de población (18.466 habitantes en 2005) según DANE en (M. D. E. T.
Cundinamarca, 2016). Con datos del portal web Gobernación de Cundinamarca3 tasa bruta
de natalidad (por mil), esperanza de vida al nacer (total) y tasa de migración neta (por mil),
se proyectan las tres (3) variables 2.020 hasta el año 2.030, utilizando cálculo de R² para la
proyección de dichas variables.
_______________________
3 disponible:
http://www.cundinamarca.gov.co/Home/SecretariasEntidades.gc/Secretariadeplaneacion/SecretariadeplaneacionDespliegu
e/asestadisticas_contenidos/csecreplanea_estadis_cifras
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1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Evaluar la factibilidad técnica y financiera de la implementación de un proceso de
transformación de R.S, usando dinámica de sistemas para proyectar el flujo de caja y la tasa
interna de retorno, en la búsqueda de mostrar el resultado de aprovechamiento de los R.S del
municipio de Tenjo, como materia prima que alimente un sistema de Gasificación por Plasma
como proceso ambientalmente sostenible y generador de energía eléctrica.
1.4 SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA
El concurso de las variables de población y P.P.C son determinantes en el desarrollo del
presente trabajo. Las variables a tener en cuenta en la búsqueda de la “Viabilidad técnica y
financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando tecnología de Gasificación por
Plasma”, se enuncian a continuación:
i. Población: hace referencia al # de personas que permanecen en el municipio de Tenjo para
un periodo de un año.
ii. Producción per-cápita de R.S (P.P.C): Kg/hab/día de generación de R.S.
iii. Tasa bruta de natalidad: cantidad de nacidos vivos en el año por cada mil habitantes.
iv. Tasa neta de migración: cantidad de personas que llegan a vivir al municipio menos las
que se van en un periodo de año por cada mil habitantes.
v. Esperanza de vida: número de años que en promedio vive un ciudadano, calculada para
cada año.
vi. Número de usuarios sistema de aseo: número de usuarios residenciales + comerciales +
oficiales + especiales.
vii. CRT: Costo (por tonelada) en la recolección, transporte y disposición final de los R.S.
viii. Consumo per-cápita KWh: cantidad KWh consumidos en promedio por cada habitante
ix. Valor del KWh para el municipio de Tenjo (promedio acorde a proporción por estrato)
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Periodo Tasa Bruta de Natalidad Tasa de Migración
Neta Esperanza de Vida
1985-1990 29,72 -4,12 69,64 1990-1995 27,8 -4,01 70,33 1995-2000 24,57 2,35 71,63 2000-2005 21,62 3,09 73,01 2005-2010 19,44 3,11 73,88
2010-2015 18,77 3,11 74,37
2015-2020 18,06 3,12 74,8 2020-2025 14,54 4,82 74,99
2025-2030 12,47 5,35 75,33 Y=-2,0775*X+31,164 Y=4,49*ln(X)-4,52 Y=2,88*ln(X)+ 69,017 R²=0,95 R²=0,8 R²=0,9
Tabla 1. Elaboración propia. Fuente: DANE Conciliación Censal 1985-2005 y Proyecciones de Población 2005 – 2020
Proyección variables auxiliares periodos 2020 - 2025 – 2030
Una vez proyectadas las variables auxiliares se proyecta población del municipio hasta año
2.030, utilizando un modelo de simulación continua desarrollada mediante dinámica de
sistemas.
Figura 3. Fuente: Vensim. Proyección Población municipio de Tenjo año 2005 – 2030
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
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Tabla 2. Fuente: Investigación propia. Proyección Población Tenjo año 2.005 – 2.030
Año Ton/año
Mondoñedo
Compost + Reciclaje
(5,6%) Población
P.P.C (Kg/hab)/día
2007 2.355 132 18.867 0,36
2008 2.700 151 19.060 0,41 2009 2.818 158 19.247 0,42 2010 3.273 183 19.428 0,49 2011 3.494 196 19.604 0,52 2012 3.722 208 19.778 0,54 2013 3.536 198 19.953 0,51 2014 3.834 215 20.127 0,55 2015 4.152 233 20.300 0,59 2016 4.360 244 20.474 0,62
2017 4.568 256 20.645 0,64
2018 4.776 267 20.815 0,66
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tecnología de Gasificación por Plasma
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2019 4.984 279 20.984 0,69
2020 5.192 291 21.152 0,71
2021 5.400 302 21.317 0,73
2022 5.608 314 21.476 0,76
2023 5.816 326 21.629 0,78
2024 6.024 337 21.775 0,80
2025 6.231 349 21.915 0,82
2026 6.439 361 22.047 0,85
2027 6.647 372 22.174 0,87 2028 6.855 384 22.294 0,89 2029 7.063 396 22.409 0,91 2030 7.271 407 22.518 0,93
Tabla 3. Elaboración propia. Proyección de la variable P.P.C de RS 2007 – 2030
El valor de 5,6 %, para el compost más reciclaje es dato tomado de información
entregada por EMPSERTENJO en indicadores de aseo
En una segunda fase, se calcula el costo C.R.T para el modelo actual (numeral 7.2.1 Modelo
actual) y luego se proyecta modelo propuesto (ambos con horizonte de planeación a 11 años)
para tratamiento de R.S mediante la tecnología de gasificación por plasma, con el uso de las
variables descritas en páginas 14 y 15 del presente numeral.
Una vez se tienen resultados de ambas metodologías, se comparan en la búsqueda de
establecer la viabilidad financiera, de la metodología de gasificación por plasma bajo el
análisis de varios criterios, compatibles con recomendaciones ambientales que hoy desde el
ámbito institucional, buscan hacer del planeta un mejor lugar para vivir. El soporte técnico
se enmarca en tres (3) elementos, contenidos en el presente trabajo:
- En el Marco Teórico
- En el Marco Conceptual
- En los documentos soporte, que se adjuntan en medio digital (como parte de los
anexos) para sustentar los valores de cálculo de la obra civil y los equipos.
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
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2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Dimensionar y evaluar la viabilidad del sistema para el tratamiento de residuos sólidos del
Municipio de Tenjo mediante la Tecnología de Gasificación por Plasma.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Caracterizar el sistema actual de tratamiento de residuos sólidos para el municipio de
Tenjo.
- Determinar las capacidades y requerimientos operativos y financieros del sistema
para el tratamiento residuos sólidos mediante la Tecnología de Gasificación por
Plasma.
- Determinar los escenarios de viabilidad para la utilización de la Tecnología de
Gasificación por Plasma.
3. JUSTIFICACIÓN
Tenjo se encuentra dentro de los municipios que cumplen con la normatividad existente en
el país en el tratamiento de R.S., como lo certifica SSPD (2018), en cumplimiento de la Ley
1176 de 2007 y Decreto 1077 de 2015. Lo anterior da constancia, entre otras, de un manejo
adecuado de los R.S y la entrega de información al Sistema Único de Información (SUI),
Se propende para dar tratamientos a los residuos sólidos en nuestro país, de nuevas
metodologías conceptualmente soportadas desde el punto de vista ambiental, con el uso de
medios tecnológicos que tengan como principios la valorización de los R.S en contribución
a preservar la tierra, los acuíferos y aguas subterráneas, la vida de animales, hombres y
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
19
vegetación, que sea una solución integral y que genere recursos en forma ambientalmente
sostenible para los municipios.
No se encontró que en Colombia existan en operación actualmente plantas que utilicen
metodología de Gasificación por Plasma en el tratamiento de residuos sólidos, un equipo de
investigación de Ingenieros de la Universidad Nacional, construyeron una propuesta la cual
contempla temperaturas hasta de 3.000°C, mediante antorchas de plasma en el proceso de
gasificación, uno de los apartes de dicho artículo Gómez (2014) “ El principal inconveniente
es la financiación, ya que los costos de inversión pueden llegar hasta 300 millones de dólares
[COP $940.200´000.000] dependiendo de la maquinaria usada y los procesos agregados
como la condensación del vapor de agua”.
Existen algunos sistemas que tratan los R.S mediante incineración como es el caso de San
Andrés Islas, planta que hasta finales del año 2018 aún no estaba aún en funcionamiento4.
Tecnologías Ambientales de Colombia S.A que posee una planta para el tratamiento de
residuos peligrosos como lodos contaminados entre otros, como lo expone Confidencial
Colombia (2016); así mismo en Holcim (2009) Ecoprocesamiento Ltda. empresa filial de
cementos Holcim, trata residuos contaminados industriales como una solución
ambientalmente segura y económicamente viable, debido a las altas temperaturas del
hornocementero (entre 900ºC y 2000ºC), el prolongado tiempo de residencia y la elevada
turbulencia a los que se someten los materiales.
Cementos Argos, a partir del primer semestre de 2.015, procesará las llantas desechadas por
agotamiento de uso para producir energía en su planta de Rio Claro5, por cada Kg de llanta
se produce en promedio 9,6 Kwh,, entre 60 y 70 mil toneladas anuales consumirá como
combustible para sus hornos:
(…) aprovecha la energía calórica debido a los tiempos de residencia de los gases, las
altas temperaturas que se emplean (1.500°C en el material, 2.200°C en la llama) y la
_______________________ 4 http://www.xn--elisleo-9za.com/index.php?option=com_content&view=article&id=15720:relleno-cumple-su-vida-util-
en-diciembre-procuradora-ambiental&catid=41:ambiental&Itemid=83
5 http://grandesrealidades.argos.co/llantas-usadas-el-combustible-de-nuestra-planta-rioclaro/
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
20
turbulencia de los gases.
Así mismo (Monje, 2.012) resalta las bondades de la gasificación por plasma como la
eficiencia del proceso para el tratamiento de residuos peligrosos, tóxicos o letales. Reducción
volumétrica de los R.S de 300 a 1, son comercializables los subproductos totalmente
asépticos, detiene la apertura de rellenos sanitarios, a nivel energético es altamente eficiente
entre 1.400 y 2.400 Kwh /tonelada de R.S [1.400 Kwh equivale a tener 17.500 bombillas
LED de 10W encendidas durante ocho (8) horas]. Adicionalmente evita el recorrido de 29
Km hasta el relleno sanitario Nuevo Mondoñedo.
4. HIPÓTESIS
Encontrar la viabilidad para el tratamiento de los residuos sólidos en el municipio de Tenjo
mediante el uso y aplicación de la metodología de Gasificación por Plasma, que permitirá a
las autoridades y entes privados la obtención de energía limpia y renovable
5. METODOLOGÍA
Una vez formulado el problema “Cóomo lograr el aprovechamiento de los residuos sólidos
del municipio de Tenjo, para ser utilizados como materia prima que alimente un sistema de
tratamiento de dichos residuos mediante un proceso eco-ambiental sostenible generador de
energía eléctrica”, se procedió a recoger los datos para procesarlos y transformarlos en la
información requerida y proceder de la siguiente manera:
- Inicialmente se creó un modelo de Dinámica de Sistemas que permitió tener una
proyección en un horizonte de planeación de once (11) años, periodo 2020 – 2030,
acorde al tratamiento de los R.S en la actualidad en el municipio de Tenjo, para
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
21
conocer la proyección de la componente del costo del servicio de aseo, denominada
CRT, utilizando la herramienta de dinámica de sistemas llamada “Vensim”.
- A continuación, la construcción de un segundo modelo de Dinámica de Sistemas que
permitió dimensionar la importancia y contribuyó a determinar la viabilidad en la
posible solución con utilización de la tecnología de Gasificación por Plasma.
La propuesta pretende generación de ingresos y reducción de costos considerando
solamente seis (6) aspectos: la componente CRT por tonelada, más la comercialización
de la energía generada, más la orientación de políticas e instrumentos tributarios
considerados en la Ley 1715 de 2014, más la comercialización de los subproductos y por
último la emisión de bonos de carbono pactada en Kioto 2.014, que dice6:
(…) cada país tiene una cuota de Gases de Efecto Invernadero (GEI) y que, si la
rebasa, puede reducirla comprando bonos de carbono a otros países menos contaminantes.
Esta dinámica no funciona sólo a escala de países, sino también entre empresas: si una
empresa colombiana desarrolla un proyecto de disminución de emisiones de CO2 de forma
voluntaria y está interesada en vender su cuota a otra que esté obligada a reducir sus gases
contaminantes en otro país, puede hacerlo sin problemas, a través del Mercado de Carbono.
Los proyectos que reducen dichas emisiones suelen estar referidos a energía, transporte,
agricultura, reutilización de residuos...
Se presentan a continuación los objetivos específicos planteados para el logro del objetivo
general, partiendo del enunciado de estos y describiendo las actividades a realizar, la
metodología y herramientas a utilizar en el desarrollo de estas actividades.
_______________________________ 6 https://twenergy.com/co/a/los-bonos-de-carbono-una-oportunidad-para-colombia-1534
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
22
OBJETIVO GENERAL:
Dimensionar y evaluar la
viabilidad del sistema para el
tratamiento de residuos
sólidos del municipio de
Tenjo mediante la Tecnología
de Gasificación por Plasma.
ACTIVIDADES MÉTODOS
OBJETIVO ESPECÍFICO 1:
Caracterizar el sistema actual
de tratamiento de residuos
sólidos para el municipio de
Tenjo
1- Recolectar información
EMPSERTENJO, Gobernación
Cundinamarca, etc.
2- Recolección de datos
3- Construcción modelo
Dinámica de Sistemas
_ Revisión Bibliográfica
_ Operacionalización de
variables
_ Herramientas: software
Excel y Vensim.
_ Conjunto salidas etapa
1
OBJETIVO ESPECÍFICO 2: -
Determinar las capacidades y
requerimientos operativos y
financieros del sistema para el
tratamiento residuos sólidos
mediante la Tecnología de
Gasificación por Plasma.
1- Determinar Aspectos técnicos
2- Procesar la información y los
datos.
3- Construir el modelo de Dinámica
de Sistemas acorde a la metodología
de Gasificación por Plasma
_ Revisión Bibliográfica
_ Análisis al Planteamiento
del Modelo de Gasificación
por Plasma para tratamiento
de RS
__ Herramientas: software
Excel y Vensim
-Conjunto salidas etapa 2
OBJETIVO ESPECÍFICO 3:
Determinar los escenarios de
viabilidad para la utilización de la
Tecnología de Gasificación por
Plasma.
1- Concluir de acuerdo al trabajo
realizado los escenarios viables en
la utilización de la metodología de
gasificación por plasma en el
municipio de Tenjo
-Herramientas: software:
Excel y Vensim.
- Conjunto salidas etapa 3
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
23
6. MARCO DE REFERENCIA
6.1 MARCO TEÓRICO
La necesidad de investigar y presentar una tecnología desde la factibilidad técnico-económica
para la generación de electricidad a partir de la valorización de los R.S, ocupa un lugar
importante hoy a nivel mundial, en la búsqueda de reducir la emisión de gases del efecto
invernadero (GEI), las afectaciones en las zonas cercanas a rellenos sanitarios, el uso de
alternativas que no garantizan la desintegración de las moléculas y dejan material particulado
por encima de los niveles permitidos, entre otras
Según (CAMPOS, 2013):
(…) la generación per cápita de residuos sólidos varía de 115 kg/hab/año en China
[0,31 Kg/hab/año] a 830 kg/hab/año [2,27 Kg/hab/día] en Noruega. Japón, uno de los
países más ricos del mundo, se destaca por haber alcanzado 400 kg/hab/año [1,09 Kg/hab/día],
o sea muy por debajo del promedio de los países estudiados por la OECD [OCDE] de 560
kg/hab/año [1,53 Kg/hab/día]. El costo de la disposición final de residuos sólidos en Japón es 10
veces superior al desprendido en la recolección (70% es incinerada), sobre todo por el límite de
espacio físico, mientras los países en desarrollo llega hasta un 80% del presupuesto de la limpieza
urbana con la recolección de los residuos.
Según Agencia Europea del Medio Ambiente (2013):
Austria, Alemania y Bélgica son los países que reciclaron la mayor proporción de
residuos urbanos en Europa en el año 2010. Si bien algunos países han logrado un
rápido aumento de las tasas de reciclado, Europa sigue desperdiciando grandes
cantidades de valiosos recursos enviándolos a los vertederos [rellenos sanitarios], y
muchos países corren el riesgo de incumplir los objetivos de reciclado que exige la
ley”.
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
24
Informa la agencia de noticias del Parlamento Europeo8, para el año 2016, sobre Gestión de
Residuos en la UE: (…) hechos y cifras Alemania y Austria encabezan lista como países con
mayor % de reciclaje y compostaje obtienen sobre sus R.S.
Generación Residuos Sólidos UE 2016
ITEM
Objetivo de reutilización y residuos domésticos para 2025 ≥ 55%
Objetivo sobre el vertido de residuos urbanos en 2035 ≤ 10%
RES
TO
País Kg/per cápita año Reciclaje y
compostaje Vertederos
1 Dinamarca 777 48% 1% 51%
2 Malta 647 8% 92% 0%
3 Chipre 640 19% 81% 0%
4 Alemania 626 66% 1% 33%
5 Luxemburgo 614 48% 17% 35%
6 Irlanda* 567 42% 22% 36%
7 Austria 564 59% 3% 38%
8 Países Bajos 520 53% 1% 46%
9 Francia 510 42% 22% 36%
10 Finlandia 504 42% 3% 55%
11 Grecia 497 17% 82% 1%
12 Italia 497 51% 28% 21%
13 Reino Unido 482 45% 28% 27%
14 Portugal* 453 30% 49% 21%
15 Eslovenia** 449 58% 24% 18%
16 Lituania 444 50% 31% 19%
17 España 443 30% 57% 13%
18 Suecia 443 49% 1% 50%
19 Bélgica 420 54% 1% 45%
20 Letonia 410 28% 72% 0%
21 Bulgaria 404 32% 64% 4%
22 Croacia 403 21% 78% 1%
23 Hungría 397 35% 51% 14%
24 Estonia 376 32% 12% 56%
25 Eslovaquia 348 23% 66% 11%
26 Rep. Checa 339 34% 50% 16%
27 Polonia 307 44% 37% 19%
28 Rumania 261 15% 80% 5%
Promedio= 476,5 38% 38% 24%
promedio Kg/día= 1,31 *datos 2014 - **datos 2015 - resto datos 2016
Tabla 4. Elaboración propia. Fuente: Parlamento Europeo noticias. Gestión de
Residuos en la UE: hechos y cifras
______________________________ 8 disponible en: http://www.europarl.europa.eu/news/es/headlines/society/20180328STO00751/gestion-de-residuos-en-la-
ue-hechos-y-cifras-infografia
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
25
Es de importancia observar en la tabla 3 que la columna titulada “RESTO”, representa las
soluciones diferentes a vertederos [rellenos sanitarios] y reciclaje, es decir sistemas de
reducción de los residuos como la pirolisis y gasificación por plasma, entre otros.
A continuación, en Figura 5, se observa una clara clasificación de los residuos que se generan
en las diferentes actividades de la vida diaria, cabe anotar que el interés del presente trabajo
se centra en los domésticos o domiciliarios como también llaman varios autores. Hacia un
futuro del corto plazo, la planta podrá encargarse de varios de estos residuos de tipo agrícola,
ganadero, forestal, industriales, inertes, tóxicos, peligrosos, hospitalarios y el resto de
residuos urbanos.
Figura 4. Fuente: Monje C.,2.012, p19
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
26
Según Partido Verde de Mexico (2012):
(…) para México el tema de los R.S.U está marcado por la cantidad considerable en
crecimiento en la generación (41 millones de toneladas año), estaríamos hablando de
112.328,7 ton/día [4,2 veces lo producido por Colombia en el año 2012], con un
aumento en las últimas cuatro décadas que suma 200% y con muy poco tratamiento
agregado al proceso de recolección y disposición final, así como un aumento dentro de
la caracterización de dichos residuos que cada vez presentan mayor proporción de
plástico y materiales de más lenta descomposición. De estas 112.328,3 ton/día se
recolecta aproximadamente el 86% y quedan dispersos un 14% (en tiraderos
clandestinos, zonas verdes) ocasionando daños en acuíferos, aire y suelos, riesgos de
salud pública, fauna nociva.
Marco Nacional: Según SSPD (2015, p67) las toneladas/día de residuos sólidos producidas
en Colombia para los años 2011, 2012 y 2013 fueron de 24.647, 26.726 y 25.054
respectivamente.
En SSPD (2016, p33) para los años 2014_ 2015 y 2016, la generación nacional de residuos
sólidos (ton/día) fue de 26.528, 27.309 y 30.961 respectivamente, el comportamiento en los
tres años muestra un aumento del 2,9% para el año 2015 respecto del 2014 y en el año 2016
un aumento de 13,3% respecto al 2015.
Año toneladas/día Variación
2011 24.647 -
2012 26.726 8,4%
2013 25.054 -6,3%
2014 26.528 5,9%
2015 27.309 2,9%
2016
30.961
13,4%
Tabla 5. Elaboración propia. Fuente SSPD (2016,2015)
A continuación, se observa la proyección de generación de R.S en Colombia en toneladas/día
(tomando desde 2011 hasta 2016 y proyectando 2017 hasta 2020), siguiendo la metodología
de suavización exponencial doble según Sipper (1998, p131).
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
27
Año toneladas/día
2011 24.647
2012 26.726
2013 25.054
2014 26.528
2015 27.309
2016 30.961
2017 29.252
2018 30.182
2019 31.112
2020 32.042
Tabla 6. Elaboración propia. Proyección Toneladas R.S por día en Colombia
Figura 5. Proyección toneladas generadas /día Colombia
Colombia presenta un crecimiento en la generación de R.S, así mismo tendrá que ir pensando,
como lo expone SSPD (2016, p6), en la consecución y cumplimiento de compromisos frente
a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), Convención Marco de Naciones Unidas
Sobre Cambio Climático (CMNUCC) y la vinculación de Colombia a la Organización para
la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE).
En países como Japón y E.E.U.U la recuperación de latas de cerveza es del 90%, en Chile es
del 80% (Logistec, 2014). En Colombia prácticas como esta, de las más sencillas de la
Logística Inversa aún ni se vislumbra para Colombia, metodología apenas ingresando al país
perfilada como alternativa sostenible de carácter complementario.
La logística inversa una posibilidad de conservación del ambiente ya que busca la
recuperación al final de la vida útil asignando en forma adicional más funcionalidad o vida
útil al bien o material, desarrollando una logística que recupere el bien al final de su periodo
de vida útil.
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
28
Según (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2017) la economía circular
fundamentada en la búsqueda de mitigación del cambio climático pretende desincentivar la
disposición final de R.S en rellenos sanitarios y disminución de costos de producción dada
la reincorporación de materiales aprovechables en el proceso, calculando desde el diseño y
manufactura de los productos, su distribución, el reuso y reparación, y por último el reciclaje
antes de considerarlos un residuo.
Otra metodología a tener en cuenta, aplicada al diseño, la distribución, el uso y el reciclaje
como lo propone la economía circular, invita a pensar desde el diseño, Cultura de las (3)R:
Cuáles son las 3R? El principio de la reducción de residuos, la reutilización y el reciclaje de
recursos y productos a menudo se llama el " 3Rs ". Medios que eligen usar las cosas con
cuidado para disminuir la cantidad de residuos generados es Reducir. Reutilización implica
el uso repetido de artículos o partes de artículos que todavía tienen aspectos utilizables.
Reciclaje es la utilización de los residuos como recursos. Minimización de residuos se puede
lograr de una manera eficiente, centrándose principalmente en la primera de las 3R , reducir
, seguido de reutilización y reciclar. (Ministerio del Medio Ambiente del Japón, 2009).
La Iniciativa 3R tiene como objetivo promover las "3Rs", nace de la Cumbre del G8
realizada en Sea Island en el estado de Georgia (EEUU), buscando una respuesta del
mundo para construir una sociedad de ciclo de materiales sólidos mediante el uso efectivo
de los recursos, materiales y R.S [proceso de valoración de los R.S] (Ministerio del Medio
Ambiente del Japón, 2009) .
En Colombia la Legislación ha sido poca, en cuanto a la reducción (la 1ra R) en diciembre
26 de 2017, el Decreto 2198, establece un impuesto para el uso de cierto tipo de bolsas
plásticas ($20 a $30). Sobre la reutilización (2a 1ra R) la Ley 1672 de 2013, que hace
referencia a la Recuperación de Aparatos Eléctricos y Electrónicos RAEE, en cuanto al
reciclaje (la 3ra R) la normatividad que acompaña la gestión integral los residuos sólidos
relacionada más con la operación, según (BID-ARB, 2011) solo se recupera el 16,54 % de
los residuos sólidos que se producen en el país. La falta de un sistema nacional de reciclaje
bien estructurado, da al traste con la loable intención, de aumentar considerablemente la
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
29
recuperación de materiales a través del reciclaje (20 a un 25%) en el mediano plazo. Según
Greenpeace para Colombia9, en el año 2016 tan solo el 17% de los RS se reciclaron, el avance
respecto a la cifra que presenta BID-ARB (2011) solo de 0,46%, no avanza en forma
significativa.
La anaerobia y el compostaje, tecnologías complementarias que no permiten una solución
integral al problema, ambas fundamentadas en la utilización del material orgánico, la
anaerobia según (Centro de Energías Renovables CER, 2011, p5) “(….) dentro de un reactor
se lleva a cabo un proceso de degradación de materia orgánica, del cual se obtiene biogás
como uno de los productos principales”, así mismo considera que “(...) implementación de
esta tecnología permite la obtención de energía eléctrica y/o térmica, con un rango de
potencia eléctrica de alrededor de 0,3-10 MW”.
El compostaje, principio de la descomposición de material orgánico, según (Masgloiris, M.
F. et al, 2005) plantea que “(…)desde el comienzo de la agricultura pudo conocerse que las
plantas que crecían sobre las acumulaciones y desperdicios orgánicos, adquirían un
mayor desarrollo y productividad”. El compostaje es una actividad que se ha realizado a
pequeña escala, financieramente no ha sido demostrada su viabilidad y para el caso
Colombiano los proyectos están soportados por el Decreto 1713 de 2002, que permite y
obliga a los municipios con población superior a 8000 mil habitantes a realizar análisis de
probabilidad para este tipo de proyectos (Penagos, V. J. et al, 2011, p42). Es una solución
complementaria, presenta una componente del costo muy elevado que es el transporte de
recolección y se encarga solo de los residuos orgánicos, por lo que se considera una solución
complementaria.
En cuanto a la anaerobia, según ( Bermudez, L. V. & Valderrama, A. J, 2011) explica que
cada vez se incrementa el uso de bio-digestores en fincas. En el año 2014, la revista 163
___________________________
9 https://www.portafolio.co/economia/colombia-solo-recicla-el-17-de-las-12-millones-de-toneladas-de-residuos-solidos-
523236
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
30
EAFIT10 plantea que “la generación de energías renovables en Colombia es incipiente frente
a otros países latinoamericanos para disminuir la brecha – dicen expertos – se necesita
decisión de país, normatividad, subsidios, investigación y conciencia ambiental”.
Según (Arboleda, 2015) los procesos de anaerobia y compostaje se dan a pequeña escala y
no están incorporados a los rellenos sanitarios donde serían más viables, habría que corregir
algunos problemas técnicos, logísticos y de otro tipo para que tuvieran mayor viabilidad, no
son soluciones integrales.
Respecto de la incineración, según ( Romero, S. Arturo, 2010, p175) “La incineración es
una técnica de tratamiento de residuos que permite reducir su volumen, su peso y modificar
su composición debido al proceso de oxidación….”.
Los principales contaminantes (medidos en concentraciones de ng/Nm3) son las
partículas, monóxido de carbono, hidrocarburos inquemados, óxidos de azufre, metales
pesados, compuestos de cloro y de flúor; pero las dioxinas y furanos (medidos en
concentraciones de ng/Nm3, concentración un millón de veces más pequeña que el
resto de los contaminantes) son los que se identifican como los más representativos y
peligrosos de los contaminantes emitidos por las incineradoras ( Romero, S. Arturo,
2010, p176).
La incineración presenta un rendimiento de 544 (KWh/ton R.S), mientras que el plasma 816,
según Circeo (2.010). La incineración es una tecnología que configura la gestión integral de
R.S, según (Taboada, G. P. et al, 2009, p53)
Un uso inapropiado de los incineradores puede dar lugar a la formación de
subproductos transportados por el aire y sólidos peligrosos que representan una
grave amenaza para el medio ambiente y la salud pública”.
Adicionalmente se considera de parte de (Taboada, G. P. et al, 2009, p53):
- En los sistemas de incineración se presentan ineficiencias que elevan los costos por
pérdidas de calor ________________________
10 http://www.eafit.edu.co/investigacion/revistacientifica/edicion-163/Paginas/revolucion-energias-
limpias.aspx
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
31
- La complejidad del control del sistema
- Se presenta producción de dioxinas y desechos de metales pesados
- También considera que la tecnología del plasma es una energía que posibilita la
generación de energía eléctrica y la comercialización de cerámicas, ladrillos, entre
otros de gran valor, cuya materia prima resulta de subproductos del plasma.
Según Periódico Portafoli0 201211:
“…el departamento del Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina
empezará a funcionar la planta de residuos sólidos urbanos (R.S.U) que suministrará
energía eléctrica a esta región del país. La planta de Combustión de basuras está
proyectada para una capacidad de generación de 1,8 megavatios (Mw), y consume
en promedio 28 ton de basura al día”.
Según Daniel Mitchell, presidente de Asocoplásticos, en el periódico Portafolio abril de
201812, las islas del caribe Martinica y San Bartolomé, cuentan con plantas que tratan sus
residuos sólidos convirtiéndolos en energía eléctrica, con capacidad de 14.496 MWh/año
y 23.470 MW/año respectivamente.
Acerca del Relleno Sanitario y según (Green Peace, 2008, p2) “cuando se habla de relleno
sanitario, se hace referencia a un sitio de disposición final de residuos. Los mecanismos de
ingeniería de los rellenos sanitarios pretenden reducir los impactos negativos de los residuos
en el medio ambiente”. Afirma (GREEN Peace, 2008, p5-6) que “La composición de los
lixiviados varía mucho de acuerdo al tipo de residuos, las precipitaciones en el área, las
velocidades de descomposición química u otras condiciones del lugar”, relaciona los grupos
de sustancias que se encuentran generalmente en las cercanías de los rellenos:
los impactos ambientales y sobre la salud de los rellenos sanitarios (GREEN Peace, 2008,
p6,7)
_________________________ 11 https://www.portafolio.co/economia/finanzas/san-andres-tendra-luz-partir-residuos-solidos-98972
12 https://www.portafolio.co/opinion/otros-columnistas-1/daniel-mitchell-soluciones-al-plastico-en-san-andres-516125
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
32
Tabla 7 Elaboración propia_ fuente: Friends of the Earth, 1992 en Resumen de los impactos ambientales y
sobre la salud de los rellenos sanitarios (GREEN Peace, 2008, p7)
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
33
Tabla 8. Elaboración propia_ fuente: Friends of the Earth, 1992 en Resumen de los impactos ambientales
y sobre la salud de los rellenos sanitarios (GREEN Peace, 2008, p7)
Tabla 9. Elaboración propia_ fuente: Friends of the Earth, 1992 en Resumen de los impactos ambientales
y sobre la salud de los rellenos sanitarios (GREEN Peace, 2008, p7)
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
34
Tabla 10. Elaboración propia_ fuente: Friends of the Earth, 1992 en Resumen de los impactos ambientales y
sobre la salud de los rellenos sanitarios (GREEN Peace, 2008, p7)
El relleno sanitario es el sistema más usado en Colombia como disposición final de los
residuos sólidos, así mismo, y según (SSPD, 2011) el 93,8% de estos residuos generados y
recolectados en Colombia se disponían para la época a través de un relleno sanitario.
Consultando portales noticiosos, especializado en el tema de R.S se observa la cascada de
problemas que tienen los rellenos sanitarios al día de hoy en Colombia, evidencias de ello,
se relacionan a continuación, que demuestran los grandes riesgos que representan para la
salud humana, de los animales y el ambiente los rellenos sanitarios como métodos
tradicionales y convencionales utilizados en el tratamiento de los R.S. se citan algunas
fuentes de noticias:
- Hallan 500 kilos de residuos hospitalarios abandonados en Kennedy, El Tiempo
2016¹3.
____________________________
13 http://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-13090655
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
35
- Toneladas de residuos sólidos se desaprovechan en los barrios de Medellín, El
Tiempo 21 de julio de 2015¹4.
- Condenan a operador de Doña Juana por manejo del relleno. Un tribunal de
arbitramento ordeno presentar un plan de tratamiento del líquido de las basuras
tratamiento del líquido de las basuras. El Tiempo 14 de noviembre de 2018¹5.
- No hay más plazo: Bucaramanga debe cerrar el Relleno Sanitario por orden de un
Juez, El Espectador 29 de noviembre de 2018¹6.
- Emergencia por residuos hospitalarios en Mosquera. Cerca de 20 toneladas de
jeringas, guantes, batas sucias y demás residuos hospitalarios que fueron arrojados
ilegalmente en un predio de Mosquera (Cundinamarca) serán trasladadas hoy a Sibaté
para quemarlos, El Tiempo 3 de mayo 2015¹7.
- La Corporación Autónoma Regional del Valle (CVC) sancionara a Interaseo empresa
operadora del relleno de Yotoco por supuesto vertimiento de lixiviados al rio Cauca
sin previo tratamiento…, rcn radio , 12 de febrero 2016¹8
- Preocupación en Bojaca por apertura de nuevo relleno sanitario. El permiso que
concedió la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales (ANLA), para construir el
nuevo botadero, no cayó entre los habitantes, la Alcaldía Municipal y la Asamblea de
Cundinamarca. Dicen que podría causar detrimento de cuatro cuerpos de agua. Piden
anular la decisión, El Espectador 26 de julio de 2018¹9.
Se traen a mención en forma breve y precisa algunas de las conclusiones que entregó un
estudio realizado en el Relleno Sanitario Doña Juana (RSDJ) por parte de un equipo científico
del Grupo de Epidemiología y Salud Poblacional de la Escuela de Salud Pública de la
Universidad del Valle:
_____________________________
14 https://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-16560665
15 https://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-16120877
16 https://www.eltiempo.com/bogota/operador-de-relleno-sanitario-dona-juana-debera-responder-por-
tratamiento-de-lixiviados-281190
17 https://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-15681001
18 https://www.rcnradio.com/colombia/pacifico/cvc-sancionara-interaseo-verter-lixiviados-al-rio-cauca
19 https://www.elespectador.com/noticias/bogota/el-relleno-sanitario-que-preocupa-bojaca-articulo-802555
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• “…La caracterización de las partículas mostró que en la zona expuesta el patrón de composición
de PM10 es compatible con los reportes mundiales sobre el tipo de emisiones de los rellenos”.
(Méndez et al., 2006, p259)
• “Se encontraron también niveles más altos de benceno en la zona expuesta en comparación
con la zona control (mediana de 5.52 ppb y de 4.53 ppb, respectivamente) y esta diferencia
fue significante (p = 0.0001)”. (Méndez et al., 2006, p259)
• En las muestras de agua de consumo se observó un alto nivel de coliformes totales en ambas
zonas del estudio, aunque mayor en la zona expuesta. Además, en una de las 10 mediciones
realizadas, en un punto de la red de distribución de la zona expuesta (Mochuelo Alto), hubo
evidencia de E. coli. Así mismo, se observó que el agua de la zona expuesta presentaba su
color alterado, característica que si bien puede no causar efectos en salud, genera percepción de
riesgo entre la comunidad”. (Méndez et al, 2006, p259)
• El estudio de cohortes que evaluó el impacto del RSDJ en la salud de los grupos
poblacionales vulnerables que viven en su área de influencia mostró algunos efectos
negativos sobre la salud de los niños y los adultos mayores”. (Méndez et al., 2006, p259)
• Específicamente, se evidenció que los niños que viven en las comunidades cercanas al RSDJ,
cuando se comparan con otros que residen en un área distante o zona control: 1) presentaron
valores más bajos en todos sus índices de peso y talla y un deterioro en la velocidad de
crecimiento en términos del peso para la talla; 2) presentan con mayor frecuencia síntomas de
tipo irritativo”. (Méndez et al., 2006, p259)
• Los adultos mayores de 50 años que viven cerca del RSDJ al ser comparados con los de la zona
control tuvieron: 1) más síntomas respiratorios, y episodios clínicos de enfermedad pulmonar
más severos y crónicos; 2) menor flujo espiratorio pico y una tendencia a disminuir su función
pulmonar; 3) deterioro de su calidad de vida en lo concerniente a sus funciones físicas”. (Méndez
et al., 2006, p260)
• Las comunidades ubicadas en la zona de influencia del RSDJ, perciben que éste les afecta
negativamente su salud y el ambiente físico y social. Dicha percepción está agravada por las
relaciones conflictivas que se han establecido entre las comunidades y las entidades
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administradoras del relleno, así como también por el desconocimiento del manejo que se hace
dentro del relleno de los residuos sólidos y por la consideración de que sólo existe un interés
económico en el manejo del mismo”. (Méndez et al., 2006, p260)
• Aunque se reconocen los beneficios del empleo que genera el RSDJ, la comunidad también
expresa que éste es inestable. Los resultados de la evaluación realizada si bien muestran
impactos en las condiciones ambientales y de salud medidas de manera objetiva y subjetiva,
deben ser comprendidos en el marco de las desventajas históricas socio-económicas en las que
viven las poblaciones aledañas al RSDJ. (Méndez et al., 2006, p260)
Las Técnicas tradicionales con que han sido tratados los residuos sólidos y en particular el
relleno sanitario como disposición final de los R.S no han resuelto:
- El riesgo de agotamiento de los rellenos sanitarios (Nuevo Mondoñedo cuenta con 15 años
de vida útil), que para la búsqueda, adquisición de terrenos, licencia ambiental, diseño,
construcción y puesta en funcionamiento del mismo no es mucho tiempo como parece.
- La integralidad del modelo que requiere el sistema del tratamiento a los residuos sólidos.
- La reducción sistemática y permanente de las emisiones de sustancias volátiles y fluidos
que componen los lixiviados.
- Manejo y disposición final residuos hospitalarios
- Los daños ocasionados a la salud de los seres humanos y las molestias que terminan
afectando la calidad de vida de las personas.
- El lavado de activos que se presenta en el manejo de los residuos sólidos en lo que compete
a la cadena del reciclaje en Colombia, asi mismo la concentración de la industria
transformadora de los principales bienes reciclables (BID-ARB, 2011, p7).
- Alta concentración económica en las empresas recolectora, de transporte y disposición
final. (BID-ARB, 2011, p7)
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Marco Local: Para el año 2002 el municipio de Tenjo, según informe de la defensoría: “ En
la actualidad el precitado [hace referencia a Relleno Sanitario Mondoñedo] sitio es utilizado
por 40 municipios [entre los cuales se encuentra el municipio de Tenjo] y por las compañías
de la región, en especial las empresas de floricultura y productos alimenticios elaborados
tales como Ramo, Alpina y Noel en Funza” Defensoría del Pueblo (2002).
Para el año 2008 algunos municipios de la Sabana Centro, la administración municipal se
encargaba de la prestación del servicio de aseo y en los otros municipios dentro de los que se
incluye a Cajicá, Sopó, Cota, Chía, Tenjo, Zipaquirá, ya cumplían lo señalado en la Ley a
través de empresas debidamente constituidas, para el caso de Tenjo EMPSERTENJO.
Según (Gobernación, 2014, p26) el programa; Región Capital, subprograma 1.2. Gestión
Estratégica de la Región Capital numeral 3. Región Capital Ambientalmente Sostenible
disponía: “(…) Se gestionará la identificación, diseño e implementación de nuevas áreas de
recepción, tratamiento y manejo integral de residuos sólidos en el ámbito, para su disposición
final”…………………..
Para 2015 EMPSERTENJO cuenta con un PGIRS que contiene un plan para el manejo
integral de residuos sólidos orgánicos domiciliarios y que está vigente y ha tenido gran
acogida entre la población; su programa de reciclaje está diseñado y en operación logística
de ruteo (transporte) hasta el centro de acopio ubicado a unos 2Km de la zona urbana, lo que
dificulta la operación.
Según (Gobernación, 2014, p60):
(…) la política que adopta entre otros el Modelo Económico y Social de Cundinamarca
visionado al 2028 propuesto por FEDESARROLLO; cuyo objetivo es “promover un
desarrollo económico más equilibrado del Departamento con base en el mejoramiento
competitivo de las actividades económicas claves para el desarrollo regional.
Plantea (Gobernación, 2014, p60) la división de la región, en los siguientes tres (3) ejes de
desarrollo cuyo primer eje compuesto por 25 municipios más competitivos, entre los cuales
se encuentra el municipio de Tenjo, y con base en los datos de producción obtenidos para el
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año 2014 se evidencia la potencialidad de generación de los 25 municipios más competitivos
que aportan aproximadamente el 78% de residuos sólidos generados en el Departamento; por
lo anterior se propone implementar con mayor rigurosidad la gestión integral de residuos
sólidos en la sub división 25 municipios más competitivos, [situación que incluye el
municipio de Tenjo].
Según ACODAL (2017), la Ley 754 permitió a los entes territoriales planear el tratamiento
que deben dar a sus desechos acorde a su capacidad administrativa y de gestión, así mismo
desde el gobierno nacional “se vienen adelantando mesas de trabajo para crear un proyecto
de Ley sobre residuos sólidos en el que no solo se traten los asuntos de rellenos sanitarios,
sino también de nuevas tecnologías para tratar los desechos”.
Respecto al tema energético la comercialización de energía eléctrica del municipio de Tenjo,
presenta la situación así descrita en la ley 142 de 1994 que permitió la competencia de
empresas públicas y privadas en la prestación del servicio de energía a los territorios
nacionales. “La comercialización de energía eléctrica de la ciudad de Tenjo, es asegurada por
las empresas energéticas Empresa de Energía de Cundinamarca S.A. E.s.p, Codensa,
Americana de Energía Sa Esp”20. Tenjo presenta apagones que dan al traste con la vida útil
de equipos eléctricos, electrónicos fuera del perjuicio ocasionado por los cortes, en algunas
ocasiones de horas de duración, y que si bien es cierto ha mejorado el servicio en los últimos
años persisten las fallas, algunas fechas 23 de junio de 2015, 24 de junio de 2015 y 7 de julio
de 2015, registros propios, cundo fui habitante del municipio.
Según Fernández (2016, p19) el valor de la inversión, para poner en operación una planta de
gasificación por plasma con capacidad de 75.000 ton/año (aproximadamente 205 ton/día), es
de 35 millones de euros. Así mismo Fernández (2016, p60) registra el costo a 2.016 de las
plantas de Mihama- Mikata en Japón de 24 ton/día tiene en €21,99 millones y otras plantas
más, construidas y una calculada en la 18ª Conferencia Norteamericana de Residuos para la
______________________
20 http://tarifasdeluz.co/cundinamarca/tenjo
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Energía realizada en 2010 en Orlando, Florida (E.E.U.U.) o en diferentes lugares del mundo.
Año Nombre Planta Capacidad (Ton/día)
Valor Montaje U$ ó €
Valor Montaje $ (COP) €=$3.541,
U$=$3.134
2.002 Mihama y Mikata (Japón) 24 € 21.990.000 77.898.459.000
2.010 Planta para 300 Toneladas/día 300 U$ 67´000.000 209.978.000.000
2.016 Planta de superficie compacta área<=10.000 m² 50
€ 35.000.000 123.935.000.000
2.009 Modelo Westing House 680 U$
150´000.000 470.100.000.000
2.006 Grupo HERA y Plasco Energy
Group Inc Planta Otawa 75 U$ 27´000.000
84.807.000.000
2.010 18th Anual North American Waste to Energy Conference
300 U$89´500.000 2,80493E+11
Tabla 11. Costo Plantas Elaboración propia. Fuentes: Fernández (2.016), Clark. B. and Rogoff. M.
(2.010).
Realizando regresión a datos tabla 12, con un R² = 0,965 el resultado de la ecuación es Y =
0,59*X + 66,4 con la gráfica a continuación expuesta.
Figura 6. Elaboración propia. Fuente: Gráfica Tabla 11.
6.2 MARCO CONCEPTUAL
Un gasificador o reactor depósito, de capacidad determinada acorde a la generación de R.S
de los territorios, con lecho de carbón coque encendido, más los R.S agregados al reactor y
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una antorcha de plasma, alcanzan temperaturas hasta de 7.000°C, logrando la
descomposición o ruptura de las moléculas de los residuos orgánicos en sus componentes
básicas de hidrogeno y carbono, formando un gas sencillo llamado syngas conducidos por la
parte superior del reactor hacia un sistema de enfriamiento y depuración. Los R.S inorgánicos
se convierten en material residual aséptico vitrificado y una arena producto de las altas
temperaturas en el proceso.
El syngas se convierte mediante turbina de gas a electricidad, se aprovecha del sistema el
vapor resultante en el enfriamiento que se presenta durante el proceso, mediante turbina de
vapor. El material residual del proceso de gasificación abandona el reactor por la prte inferior
del reactor, a una temperatura de 1.650°C, se procede a enfriarlo, es comercializable para
algunos tipos de industrias como la construcción, producción de herramientas para corte,
materia prima para fabricación de lana mineral etc.
6.2.1 Dinámica de sistemas aplicada al proyecto
Según White (2010, p422) la dinámica de sistemas permite una proyección diferente a la
tradicional que ha sido la lineal, permite la inclusión en los modelos de datos empíricos de
gran utilidad para el desarrollo de las proyecciones, [en el trabajo que nos ocupa, permitió
incluir el valor CRT para el desarrollo del modelo actual y el propuesto]. La NASA por
ejemplo trabaja la dinámica de sistemas en el desarrollo de criterios que establecen
parámetros para juzgar la estabilidad, controlabilidad, observabilidad de los proyectos con el
uso de decisiones prácticas de los directores de proyectos.
Así mismo las desviaciones en los valores planificados como se muestran, permite con
asertividad tomar decisiones tempranas, toda vez posee una gran capacidad de cálculo a
través de la probabilidad estadística (Acebes, 2.013, p432).
6.2.2 Modelo Actual
Según la (CRA, 2.018, p5) en su resolución 831 de 2.018 en su Título 1 Aspectos Generales,
aplica para municipios con 5.000 suscriptores o menos con el servicio de aseo en su cabecera
municipal:
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Artículo 1: Ámbito de aplicación. La presente resolución aplica a las personas
prestadoras del servicio público de aseo que cumplan con alguna de las siguientes
condiciones:
i) Que atiendan municipios que, a 31 de Diciembre de 2017, tengan hasta 5.000
suscriptores en las áreas urbanas.
Según Alcaldía de Tenjo (2.016) para la fecha la población de la cabecera municipal era de
9.421 el 47% de la población. El valor CRT encontrado para el municipio de Tenjo es de de
$135.053/ton, asignable según las condiciones del municipio. Se presenta a continuación el
modelo actual de costos de recolección y transporte “CRT”, con base en la Resolución de la
Comisión de Regulación de Agua Potable y Saneamiento Básico (CRA) 831 de 2018.
Figura 7. Modelo de dinámica de sistemas en vensim componente de costo actual CRT
El modelo calcula, la componente del costo de saneamientos básico denominado CRT para
todo el año en el periodo 2.020 – 2.030, con un valor máximo, acorde a los km recorridos
desde el municipio de Tenjo hasta el relleno sanitario Nuevo Mondoñedo, el cual como lo
cita Cuellar (2017, p12), está ubicado a 29 Km más 25,1 km promedio de recorrido por día
entre casco urbano y veredas en la recogida. Según CRA (2018, p14) la distancia de 64,1 Km
ubicada entre 61 y 65 Km se cruza con la última columna (> 366) en tabla 20, suministrando
el mayor valor de la componente de costo de servicio de aseo denominada CRT
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($135.035/tonelada) de recolección y transporte hasta el relleno sanitario, con la cual se
realizan los cálculos del modelo actual (ver tabla 21).
Km Toneladas/mes
331 _ 335 336 _ 340 341 _ 345 346 _ 350 351 _ 355 356 _ 360 361 _ 365 > 366
< 5 75.934 75.262 74.610 73.977 73.361 72.762 72.180 71.613
6 _ 10 81.219 80.548 79.895 79.262 78.646 78.047 77.465 76.898
11 _ 15 86.504 85.833 85.180 84.547 83.931 83.332 82.750 82.183
16 _ 20 91.790 91.118 90.466 89.832 89.216 88.617 88.035 87.469
21 _ 25 97.075 96.403 95.751 95.117 94.501 93.903 93.320 92.754
26 _ 30 102.360 101.688 101.036 100.402 99.786 99.188 98.605 98.039
31 _ 35 107.645 106.973 106.321 105.687 105.071 104.473 103.890 103.324
▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪
▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪
56 _ 60 134.070 133.399 132.764 132.113 131.479 130.898 130.316 129.749
61 _ 65 139.356 138.684 138.032 137.398 136.782 136.183 135.601 135.035
▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪
▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Tabla 12. Fuente; Resolución CRA 831 de 2018 p14. Elaboración propia, precios máximos CERT
Figura 8. Formulación CRT + costo de disposición por tonelada en relleno sanitario
A continuación. se presenta la tabla 23 con los valores de CRT por año para el periodo 2.020
al año 2.030.
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44
Tabla 13. Fuente: Investigación vensim. CRT máximo valor anual en $ para municipio de Tenjo
Para el año 2020, el CRT acumulado tiene un valor de $892´084.000 de acuerdo al valor
establecido en la resolución 831 de 2018 de la CRA, para el año 2.030 la proyección de dicho
valor es de $992´237.000.000.
6.2.3 Aspectos Técnicos de la tecnología de Gasificación por Plasma
- Isla de gasificación
Según (Monje, 2.012) una isla de gasificación cuya estructura soporta el reactor depósito,
contiene en su parte inferior una base de coque metalúrgico que contribuye a la eficiente en
la conservación y aumento de la energía calorífica, con el concurso de las antorchas [dos
antorchas para la presente propuesta]. La caliza agregada al reactor depósito, ayuda a
conservar las propiedades del subproducto denominado escoria y su vitrificación. Esta piedra
caliza en polvo también ayuda evitar incendios y explosiones, reduce emisiones de HCl, los
únicos materiales que escaparán del coque de cama son la escoria y los metales fundidos
Ghandi (2015, p20), sumamente asépticos gracias a las altas temperaturas a que fueron
sometidos.
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Figura 9. Fuente: HERA. Seminario de Gestión Ambiental
La obtención de energía a partir de los residuos
Figura 10. Fuente: Westing House Altern NRG. Esquema gasificador
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46
Las temperaturas alcanzadas en el reactor (horno vertical) oscilan entre 5.000 y 7.000°C, así
mismo la temperatura en la base del reactor depósito es de 2.000, el material orgánico se
convierte en syngas y sale el reactor entre 890 y 1200°C, el residuo derretido a 1.650°C según
(Monje, 2.012).
Figura 11. Reactor depósito o gasificador Westing House Altern NRG
Según Ghandi (2.015) las características de la tecnología del arco de plasma, presenta
temperaturas entre 5.000 a 7.000°C dentro del gasificador, niveles de potencia de la antorcha
desde 10Kw hasta 100Mw para una antorcha MARC 3A, en otras antorchas entre 100 y 200
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47
Mw produce energía de alta densidad (arriba de 100 Mw/m³). Los depósitos de rocas y
vertederos de suelos contaminados se pueden gasificar o convertir en material vitrificado.,
Los materiales de desecho orgánicos se vitrifican y salen del fondo del recipiente como
escoria vítrea y metal reutilizable
Figura 12. Fuente: Westing House Altern NRG. Antorcha de plasma
La proyección de capacidad de la planta de gasificación por plasma con antorcha, para el
municipio de Tenjo es de 30 toneladas/día (ver tabla 14) cuya capacidad cesante de planta
(cercana al 50%) pueda atender otro tipo de materiales como llantas, residuos vegetales y
lodos con o sin contaminación, residuos de municipios vecinos con población de menos de
20.000 habitantes entre otros.
Tabla 14. Fuente: Investigación
Producción toneladas/día municipio de Tenjo
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48
La capacidad cercana a la planta de la ciudad de Mihama en Japón, con 24 ton/día y genera
1,9 MWth,, con un valor de implementación y puesta en operación de 77 mil millones de
pesos, se inauguró en el año 2002 (Fernández, 2016, p23,24).
Para planta de 30 ton/día se tendrán dos (2) antorchas, en el reactor depósito estarán ubicadas
en el fondo, y trabajaran a 130 W. Higman et al y Göransson et al (cited en Fréderick, Rehmet,
Vandad & Laurent, 2013) el uso de alta presión en el proceso de gasificación permite reducir
el tamaño del reactor depósito y hacerlo más eficiente y el secado del gas caliente a alta
presión puede proporcionar una eliminación muy eficaz de los contaminantes.
Tiene un suministrador de potencia conectado a las antorchas, las antorchas poseen un
encendedor (Nema type . 12) conectado directamente al suministrador y a una distancia
mínima de 15m de la antorcha, los electrodos tienen una vida útil de 1.000 a 1.200 horas de
trabajo y son reciclables. Se cuenta con un inductor que proporciona al sistema la impedancia
necesaria para darle estabilidad al arco eléctrico. Posee un sistema de control de
instrumentación y suministro de oxígeno a una presión mínima de 6 a 7 atm (Monje, 2.012,
p91-93).
Figura 13. Fuente: Ghandi (2.015)
Diagrama esquemático proceso de gasificación por plasma térmico
Según (Monje, 2.012, p94) pose un subsistema de enfriamiento tiene como fin regularizar la
temperatura de los elementos de la antorcha en un valor razonable, reduciendo desgaste de
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49
los electrodos. Posee un sistema de contingencia que hace circular automáticamente, un 10%
del total del agua de enfriamiento.
La unidad de separación de aire alimenta el reactor con oxígeno, requiriendo un nivel de
pureza del 95%, ya que la presencia del nitrógeno en el syngas, afecta los costos de los
equipos de tratamiento. El oxígeno líquido almacenado en tanques se vaporiza cuando se
requiera inyectar oxígeno en el reactor. La unidad de separación del aire suministra el
oxígeno al reactor, no es crítica para la operación la pureza del oxígeno (O) pero a mayor
presencia de nitrógeno (N) aumenta el tamaño de los equipos de tratamiento, lo que eleva el
valor del proyecto (Monje, 2.012, p95).
El gas síntesis o syngas una vez abandona el reactor por la parte superior deberá limpiarse de
partículas como polvo de carbón, sales metálicas y compuestos metálicos, gotas de alquitrán
líquido y aerosoles, metales volátiles como mercurio y cadmio, carbonilos de metal, gases
halógenos, como HCI, HF y HBr, sulfuros incluyendo ácido sulfhídrico (H2S), sulfuro de
carbonilo (COS) y dióxido de azufre (SO2), Nitrógenos como Amoniaco (NH3) y ácido
cianhídrico (HCN) (Monje, 2.012, p96).
Según (Monje, s.f, p96-97) el syngas que sale del reactor pasa al proceso de limpieza del
ácido clorhídrico (HCl). El spray superior inyecta hidróxido de sodio (NaOH) aumentando
el PH del gas syngas para la eliminación del ácido clorhídrico. Adicionalmente el
precipitador electrostático da una limpieza más lavando al syngas. Por último. un filtro de
carbono (C) para eliminar el mercurio y componentes del mismo. El syngas se comprime a
2,4 MPa, se aplica hidrólisis mediante vapor convirtiendo el sulfuro de carbonilo (COS) en
ácido sulfhídrico (H2S) y dióxido de carbono (CO2).
Se recomienda turbina de gas General Electrics GE6581B, por bajos costos de instalación y
mantenimiento, puede acomodar una amplia variedad de combustibles, que la hace
compatible con el gas de síntesis del proceso, ofrece más eficiencia y menos emisión. Se
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
50
aprovecha el vapor recuperado del proceso y se utiliza una turbina (serie G) de vapor para la
generación de electricidad (Monje, 2.012, p98-100).
El subproducto slag o escoria abandona por precipitación el reactor a temperatura de 1.650°C,
rompiendo con agua queda en gránulos y una banda transportadora lo recolecta y mediante
un separador magnético separa gránulos ferrosos de los minerales.
Existe un proceso de tratamiento para limpiar el agua, tratada con químicos en un tanque
durante 5 a 10 minutos (Monje, 2.012, p102-103).
Figura 14. Fuente: Seminario de Gestión Ambiental
La obtención de energía a partir de los residuos
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
51
Figura 15. Fuente: ENCODE Aviation(ENgineering COnsulting & DEsigining)Ltda
Diseño de planta de gasificación por plasma para tratamiento de R.S
Los R.S llegan a la planta como hasta ahora se han recogido y trasladado al relleno sanitario,
solo que en cada viaje se estará economizando los costos y gastos del recorrido de 29 km,
toda vez la ubicación de la planta se propone sea en el municipio de Tenjo, así mismo se
podrá destinar este ahorro de recursos a crear otro rubro de servicios como es el de la
gasificación de lodos contaminados y sustancias peligrosas, que no es ocupación del presente
trabajo.
Figura 16. Fuente: ENCODE Aviation(ENgineering COnsulting & DEsigining)Ltda
Diseño de planta de gasificación por plasma para tratamiento de R.S
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
52
Figura 17. Fuente: ENCODE Aviation(ENgineering COnsulting & DEsigining)Ltda
Diseño de planta de gasificación por plasma para tratamiento de R.S
Figura 18. Fuente: ENCODE Aviation(ENgineering COnsulting & DEsigining)Ltda
Diseño de planta de gasificación por plasma para tratamiento de R.S
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
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53
Figura 19. Fuente: ENCODE Aviation(ENgineering COnsulting & DEsigining)Ltda
Diseño de planta de gasificación por plasma para tratamiento de R.S
El costo total de puesta en funcionamiento de la planta, es de (COP) $84.200´000.000, a
continuación se denotan en la tabla 13, valores construidos a partir de las diferentes cifras
que de plantas de gasificación en el mundo, consultas del valor de algunos equipos en
internet, consultas con profesionales de ingeniería civil y arquitectura para la obra civil.
Concepto $
Terreno (6.400 m²) 360.000.000
Obra civil
Edificio
1.600.000.00
0
Depósito de Caliza 100.000.000
Depósito de Coque 100.000.000
Deposito residuos vitrificados, metales recuperados y gravilla 100.000.000
Edificio Administrativo 600.000.000
Áreas auxiliares, zonas de parqueo, cargue y descargue 600.000.000
Instalaciones eléctricas y sistema de redundancia 350.000.000
Acueducto y Alcantarillado, purificación aguas residuales 170.000.000
Seguridad contra incendios (incluye refrigeración del proceso) 374.700.000
Alumbrado Exterior 80.000.000
Alumbrado interior 150.000.000
SUBTOTAL= $4´397.000.000
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
54
Maquinaria y Equipos Sistema transportador (bandas, robot, entre otras) 3.000.000.000
Triturador 1.000.000.000
Sistema Arco de plasma (incluye sistema triturado) 37.000.000.000
Unidad de separación de aire 800.000.000
Compresor syngas y sistema de limpieza 1.700.000.000
Sistema turbina de gas 11.000.000.000
Sistema turbina de vapor 5.500.000.000
SUBTOTAL= $60.000.000.000
Otras inversiones Informática 50.000.000
Muebles y equipos de oficina 10.000.000
Otros 10.000.000
SUBTOTAL= $70.000.000
Amortización primeras dos (2) cuotas $ 17.521´790.000
GRAN TOTAL = $84.200´000.000 Tabla 14. Elaboración propia
Inversión Planta de gasificación por Plasma
Planta personal ($44´536.000/mes) incluidos parafiscales
Jefe de planta (Ingeniero Industrial).………………………………1
Jefe de mantenimiento (Ingeniero Mecánico o Mecatrónico)……..1
Seguimiento (Ingeniero Ambiental)……………………………….1
Ingenieros (químico y electrónico).………………………………..2
Administrativo (Ingeniero Administrativo)………………………..1
Operario calificado…………………………………………………5
Servicios varios…………………………………………………….2
La energía química en una tonelada de R.S según (Monje, 2.012, p104) es de 2800 KWh. La
energía térmica producida por dos (2) antorchas de plasma trabajando a 130 kw y asumiendo
una capacidad de planta de 24 toneladas por día, con un flujo de 2,5 ton/h implica:
Residuos…….2.800 KWh/ton……. 88,4%
Coque……….335,8 KWh………….10,67%
Antorchas……31,2 KWh…………..1%
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
55
Figura 20. Fuente: ENCODE Aviation(ENgineering COnsulting & DEsigining)Ltda
Diseño de planta de gasificación por plasma para tratamiento de R.S
6.2.4 Modelo Propuesto
En la construcción de una propuesta para la operación de una planta de gasificación por
plasma, se utilizó la herramienta de dinámica de sistemas, en la búsqueda de alcanzar un
proceso de valorización de los R.S, se calculó un valor aproximado para construcción de una
planta de unos 6.400 m², se planteó el modelo con el cual se pudo determinar la viabilidad
de tratamiento de R.S mediante la tecnología de gasificación por plasma, con proyección en
el periodo del año 2.020 a 2.030.
El gasificado conlleva a unos gases resultantes que se utilizan para la producción de
diferentes formas de energía o químicos industriales.
Según Arboleda (2.015) los R.S en Colombia presentan la siguiente composición o
caracterización:
- Materia orgánica, generada principalmente en la preparación y consumo de alimentos
……………………………………………………………………………..59,58%
- Productos de papel……..………………………………………………..…4,75%
- Cartón………………………………………………………………………3,65%
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
56
- Plásticos [cloruro de polivinilo (pvc), tereflalato de polietileno (pet), polietileno de
alta densidad (hdpe), polipropileno (pp), poliestireno (ps) entre otros. en su
presentación se encuentran como tuberías, envases]……….…………………12,83%
- Vidrio………………………………………………………………………..…2,35%
- Productos metálicos, inorgánicos e higiénicos (hueso, textiles, tierra, pilas, aparatos
electrónicos, madera y residuos higiénicos no aprovechables)…………..….15,74%
Los recorridos de los vehículos para llevar los residuos al relleno, la rigurosidad en las
exigencias para el municipio respecto de la integralidad de su sistema de tratamiento de
residuos sólidos cada vez son mayores por la normativa nacional y departamental.
La energía total que se recupera a partir de la materia prima que procesa el gasificador del
sistema es de aproximadamente 80%. Esta energía recuperada constituye un Syngas limpio
que se puede utilizar para generar energía, combustibles líquidos u otros productos
energéticos. De la energía total necesaria para hacer funcionar el proceso de gasificación,
solo un 2% a 5% de esa energía se utiliza para alimentar las antorchas de plasma (Westing
House, 2015).
Según la Fundación Gas Natural Fenosa en (Alessio, 2012) con el tratamiento de 1 tonelada
de residuos mediante la tecnología del plasma se obtiene:
• 1150 kWh de potencia eléctrica
• 150 kg de material sólido vitrificado e inerte reutilizable como material para la construcción.
• Vapor
Según (Monje, 2.012) se producen entre 1.400 y 2400 KW.
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
57
Figura 21. Fuente: Investigación vensim. Modelo planta de gasificación por plasma
7. RESULTADOS
Para la ejecución del proyecto, se requiere un monto de $84.200´000.000 (con un año de
gracia a una tasa anual del 13,8%) de los cuales $4.397´000.000 destinados a la obra civil,
$60.000´000.000 representan la inversión de equipos, montaje y puesta en funcionamiento
de la planta, $70´000.000 muebles y equipos de oficina, más un 12% para gastos de
operación, mantenimiento e imprevistos, $3.001´000.000,
Costos directos Costos fijos/año
Coque 380 ton/año 18.240.000 Recurso H 534.432.000
Caliza 777 ton/año 23.310.000 Suministros 10.000.000
Servicios Públicos 18.000.000
Seguridad 96.000.000
Seguros 4.000.000
Mantenimiento Edif 60.000.000
Mantenimiento Planta 600.000.000
GRAN TOTAL= 1.363.982.000
Tabla 15. Elaboración propia. Costos operacionales año 1
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
58
Tabla 16. Fuente: Investigación en vensim. Valor bonos de carbono
Según Minambiente21, los bonos de carbono o acciones de implementación temprana que
apuntan a la disminución de gases de efecto invernadero (GEI) mediante el pago de unos
montos por parte de empresas y paises que producen grandes emisiones de dichos gases
contaminantes, requieren de certificaciones, que sirvan como garantía de la veracidad en
la integralidad y cumplimiento de los proyectos, en cuanto a que sus actividades estan
contribuyendo a la no emisión de GEI.
Para la planta de gasificación por plasma, la tabla 16 enseña las cifras que se pueden obtener
por la naturaleza del proyecto, al gasificar los R.S del municipio de Tenjo, para el primer año
de operación al proyecto le ingresarán $338´033.000 por este concepto.
_______________________
21 http://www.minambiente.gov.co/index.php/component/content/article/436-plantilla-
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
59
Tabla 17. Fuente: Investigación en vensim. Valor producción anual Kwh
La produción anual de Kwh por parte de la planta de gasificación por plasma, se calculó
tomando un valor intermedio de dos autores citados en el presente trabajo, uno es Gas Natural
que calcula por cada tonelada de R.S se generan 1.150 Kwh y según (Monje, 2.012) entre
1.400 y 2.400, así las cosas se optó por tomar un valor en un escenarios conservador de 900
Kwh. Según Codensa22, la comercialización para el primer año como aparecen en tabla 17,
pro rateando el valor de Kwh dió un valor de $387,41 con el cual se calculó por parte del
vensim un ingreso de $1.316´259.968 , valor dela energía producida por la planta, resultante
de 5.393 toneladas de R.S generadas en el primer año (2.020) multiplicadas por 900 Kwh/ton
por $387,41 multiplicado por un 60% ó 0,6. Cabe anotar que el calculo se realizó solo para
domicilios (vertabla 18).
2018 promedio ($)/kwh
# usuarios
factor ponderante
Proporción
Est 1 192,4 124 0,02547771 4,901910828
Est 2 440,8 2794 0,57407027 253,0501746
Est 3 240,5 1264 0,25970824 62,45983152
Est 4 440,8 411 0,08444627 37,22391617
Est 5 529 256 0,05259914 27,8249435
Est 6 529 18 0,00369838 1,95644134 4867 1 387,417218
Tabla 18. Elaboración propia. Fuente: codensa y serrano (2015). Valor Kwh - Tenjo
__________________
22 https://www.codensa.com.co/hogar/valor-del-kilovatio-en-colombia-disminuye
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
60
Tabla 19. Fuente: Investigación en vensim. Comercialización residuos gasificación por plasma
La tabla 19 muestra la componente actual del costo de servicio de aseo, denominada CERT,
tomada de la resolución 831 de la CRA. Así mismo se suma a dicha componnte el costo de
$23.000/ton por la disposición de los R.S en el relleno sanitario Nuevo Mondoñedo (final-
Despacho Gobernador, 2017).
El valor CERT es un costo que como tal que va incluido en el valor del servicio, sobre el cual
se construyó gran parte de la presente propuesta.
Tabla 20. Fuente: Investigación en vensim. Ahorro con modelo gasificación por plasma
La propuesta de una planta de gasificación ubicada en el municipio de Tenjo, evitaría el viaje
hasta relleno sanitario Nuevo Mondoñedo en recorrido de 29 Km. Este ahorro se está
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
61
materializando en la tabla 20 para el primer año registra $306.857.000. En promedio cada
día se recorren 25 Km en recogida entre el casco urbano y las veredas (ver tablas 21 a 24) se
trae como ejemplo el recorrido del día lunes donde algunas distancias se encontraron con
mapa digital como poveda 1 – poveda2 (ver figura 22).
La tecnología de gasificación por plasma con antorcha permite abrir nuevas oportunidades
en el servicio de recolección de otro tipo de residuos (llantas, materiales peligrosos, residuos
hospitalario, R.S municipios cercanos entre otros) buscando copar la capacidad del 50% de
la planta presupuestada para tal fín, resolviendo tratamiento de varios tipos de residuos
necesitados de tratamiento y que al día hoy son de gran dificultad paratratar, según
Westinghouse Plasma Gasification (2.015):
Los residuos peligrosos son solo eso, peligrosos, Médico, industrial y Residuos petroquímicos
son todos los tipos de residuos peligrosos y plantean amenazas para la salud humana y el medio
ambiente. Destrucción adecuada de estos materiales es esencial para mantener nuestro medio
ambiente limpio. Utilizando un método de eliminación seguro, confiable y comprobado como el
plasma. La gasificación destruye los residuos mientras crea energía.
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
62
Tabla 21. Elaboración propia. Fuente: Serrano (2.015) Ruta recolección día lunes
MA
RTE
S
4
6 a.m
Compactador 16 Y
Camellón El matadero _ Curuguaco Bajo Almer 0
18
,3
Curuguaco Bajo Almer - 4caminos 0,5
4 caminos – Tahilandia 0,4
Tahilandia – Meridor 0,6
Meridor - Camellón Escuela Santa Cruz 0,4 Camellón Escuela Santa Cruz - Camellón El Guayabo 0,6 Camellón El Guayabo - camellón el Tambo y el Pantano 0,5
5 8 a.m Compactador
25 Y
La Virgen - Vía Central Santa Cruz 0,5
Vía Central Santa Cruz – Chacal 0,5
Chacal - Colegios El Gato y Central Chacal 0,8 Colegios El Gato y Central Chacal - Floristería La gaitana 3
Floristería La gaitana - Home Center y Siemens 3
6 6 a.m Volqueta 6
mᶟ
Vía Chitasuga - Camellón Los Guapo 1
Camellón Los Guapo - camellón la Petrolera 1
Camellón la Petrolera - Camellón la Cascajera 1
Camellón la Cascajera - Alto dela virgen 1
Alto de la virgen - Escuela Churuaco Alto 1
Escuela Churuaco Alto - Camellón Los Caño 0,5
Camellón Los Caño - Club Santa fé 0,5
Club Santa Fé - Camellón finca Iguazu y Camellón el Gato hasta colegios 0,5
Camellón finca Iguazu y Camellón el Gato hasta colegios - Barrio Santa Rosita (chacal) 1
Tabla 22. Elaboración propia. Fuente: Serrano (2.015) Ruta recolección día martes
LUN
ES
1 6 a.m Compactador
25 Y
Calle 7a _ Villa Sofía 0,75
35
,85
Villa Sofía - Los Pinos 2,3
Pinos - Camellón los pinos 5,2
Los Pinos - Guangata (escuela) 2,2
Guangata (escuela) - Bachue (cementerio) 5,1
Bachue (cementerio) - 4 caminos 3,5
4 caminos - La Virgen 2,9
2 6 a.m Volqueta 6
mᶟ Poveda 1 - Poveda 2 5,6
Poveda 2 - Martín y espino(Transbordo) 5,3
3 6 p.m Compactador
25 Y Urbanización el Ocal - Casco Urbano 2,1
Casco Urbano - La Virgen 0,9
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
63
MIÉ
RC
OLE
S
7 6 a.m Compactador
16 Y
Camellón Chitasuga - Camellón El Estanco 2
35
,5
Camellón El Estanco - Camellón Carrasquilla 2
Camellón Carrasquilla - Camellón Central 1
Camellón Central - Camellón Agual Larga 1
Camellón Agua Larga - Cubita 20 2
8 6 a.m Compactador
25 Y
Calle 7a _ Villa Sofía 7,5 Villa Sofía - Central Villa la Punta desde quintas de Tiguace 8 Central Villa la Punta desde quintas Tiguace - La Punta Centro 4
La Punta Centro - sector Carure 4
Sector Carure - El peaje y Yanbal 4
JUEV
ES
9 6 p.m Compactador
25 Y
El Ocal - Quintas de Tiguace 3,1
19
,8
Quintas de Tiguace - Casco urbano 1,2
Casco urbano - Hasta la virgen 0,9
10 6 a.m Volqueta 6
mᶟ
Casco urbano - Sector el cementerio 0,7 Sector el cementerio - Camellón los Yazos (transbordo) 1,7
11 6 a.m Compactador
25 Y
Virgen - Camellon los pollos 2,7 Camellón los pollos - Chucua camellón don graciano 2 Chucua camellón don graciano - Champiñones del campo 2
Champiñones del campo - Camellón de Laureles 1
Camellón de Laureles - Camellón de Jacalito 0,5
Camellón de Jacalito - Sector los Catama 0,5
Sector los Catama - Sub estación Codensa 0,5 Sub estación Codensa - Destilería Premier(Glorieta Siberia) 1
Destilería Premier(Glorieta Siberia) – Siemens 1
Siemens - Aserrios san José 0,5
Aserrios san José - Erazo Valencia y Cia 0,5 Tabla 23. Elaboración propia. Fuente: Serrano (2.015) Ruta recolección días miercoles y jueves
VIE
RN
ES
12 6 a.m Compactado
r 25 Y Casco urbano – Chince 3
16
Chince – Juaica 3,1
13 6 a.m Volqueta 6
mᶟ
Casco urbano - Vereda Juaica la escuela y la pavita 4,8 Vereda Juaica la escuela y la pavita - Vereda Chince camellón Zoque 3
Vereda Chince camellón Zoque - Los pinos 0,5
5
Camellón Los pinos - Pan de azucar (transbordo) 1,6
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
64
SÁB
AD
O
14 y
15 8 a.m
Compactador 25 Y
Recolección de orgánicos no incide en el costo CRT contempaldo en la Resolución 831 (CRA) de
2018
PR
OM
EDIO
25
,1
Volqueta 6 mᶟ
Tabla 24. Elaboración propia. Fuente: Serrano (2.015) Ruta recolección días viernes y sabado
Figura 25. Fuente: maps. Distancia veredas poveda 1 – poveda 2
Las distancias que se pudieron establecer en mapa digital así se hizo, otras se debió recurrir
a las personas del municipio para establecer dichas distancias, así al final se concluye que en
promedio se recorre entre el casco urbano y las veredas una distancia de 25,1 km, en el
ejercicio de recolección.
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
65
Tabla 26. Fuente: investigación en vensim. Total ingresos año
El valor total de ingresos año resulta de la operación de la planta en lo que hace referencia a
cuatro rubros:
- Ahorro del valor en el CRT: generado con el nuevo sistema de tratamiento de los R.S
(gasificación por plasma con antorcha).
- Bonos de carbono: producto de la reducción de emisiones de CO2 y CH4.
- Comercialización de residuos con ocasión de la gasificación por plasma.
- Producción de energía como resultado del syngas obtenido del proceso.
Y por último la visión total del proyecto reflejada en un flujo de caja, hoy en día el flujo de
caja es determinante en la construcción de los proyectos, toda vez proyecta la posibilidad de
sobrevivencia manifiesta en la factibilidad del proyecto.
El flujo de caja construido a partir de todos los ingresos recogidos en el estudio llevado a
cabo con vensim y bajado al Excel, presentado en tabla 27, muestra una TIR 27%.
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
66
AÑ
O
interés efectivo anual
Cuota fija $ (COP)
Intereses Ingresos planta de gasificación
por plasma
SALDO FINAL (interese + cuota fija) -
ingresos
0,138 7.654.545.455
Saldo deuda $(COP)
Intereses + cuota fija
2020 84.200.000.000 19.274.145.455 11.619.600.000 2.405.263.104 -16.868.882.351
2021 76.545.454.545 18.217.818.182 10.563.272.727 4.810.526.720 -13.407.291.462
2022 68.890.909.091 17.161.490.909 9.506.945.455 9.476.284.416 -7.685.206.493
2023 61.236.363.636 16.105.163.636 8.450.618.182 16.942.653.440 837.489.804
2024 53.581.818.182 15.048.836.364 7.394.290.909 27.748.954.112 12.700.117.748
2025 45.927.272.727 13.992.509.091 6.337.963.636 42.436.644.864 28.444.135.773
2026 38.272.727.273 12.936.181.818 5.281.636.364 61.549.338.624 48.613.156.806
2027 30.618.181.818 11.879.854.545 4.225.309.091 85.632.860.160 73.753.005.615
2028 22.963.636.364 10.823.527.273 3.168.981.818 115.235.282.944 104.411.755.671
2029 15.309.090.909 9.767.200.000 2.112.654.545 150.907.092.992 141.139.892.992
2030 7.654.545.455 8.710.872.727 1.056.327.273 193.201.160.192 184.490.287.465
TIR= 47%
Tabla 27. Fuente: Investigación vensim. Flujo de Caja periodo 2.020 – 2.030
Como se observa, a partir del cuarto año (2.023) está quedando en caja $837´489.804 y va
aumentado a medida que sigue corriendo el horizonte de planeación.
8. CONCLUSIONES
1. Existe la viabilidad técnica y financiera de construir una planta de gasificación por
plasma con antorcha para el municipio de Tenjo, con una capacidad de rango mediano
para 30 toneladas día, con un flujo de caja que para el cuarto año empezará a ser
positivo por valor de $837´489.804,con una TIR de 47% que supera la tasa de interés
efectivo anual de 13,8% para el crédito.
2. Al tratar los R.S del municipio de Tenjo mediante la tecnología de Gasificación por
Plasma, en lugar de transportarlos y disponerlos en rellenos sanitarios, tendrá el
municipio un proceso integral e innovador que asegurará la disposición continua de
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
67
dichos residuos en forma eficiente y le permitirá generar energía eléctrica para el
consumo de sus habitantes.
3. Los bonos de carbono se deberán aplicar al proyecto, pero sin ellos, el proyecto sería
viable totalmente.
4. Se puede atender 15 toneladas diarias del municipio de Tenjo y las 15 restantes con
otro tipo de residuos o los R.S de otros municipios cercanos como Tabio, Subachoque
entre otros, cuyas poblaciones sumen aproximadamente de 25.000 habitantes como
máximo.
5. Los recursos monetarios, de tiempo, vehículos y humanos que libera el nuevo
modelo pueden ser empleados en la gestión de R.S en el nuevo sistema, a través de
la búsqueda de nuevos usuarios en el municipio, atendiendo industrias y entidades
que requieran de un servicio de aseo eficiente, que les permita disponer todo tipo de
residuos.
6. El proyecto se puede trabajar con ingeniería nacional, sin pasar por alto que temas
como el de las antorchas de plasma, entre otros, tienen que traerse de fuera del país.
Viabilidad técnica y financiera en tratamiento de residuos sólidos utilizando
tecnología de Gasificación por Plasma
68
9. REFERENCIAS
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