sesion 06 - ejercicio venzim

Modelo de simulacin de gestin de

residuos slidos domiciliarios en la Regin

Metropolitana de Chile

Oscar Vsquez *

* Departamento de Ingeniera Industrial

Universidad de Santiago de Chile

Avenida Ecuador 3769, Estacin Central, Santiago de Chile

E-mail: [email protected]

Revista de Dinmica de Sistemas Vol. 1 Nm. 1 (Septiembre 2005)

Recibido Abril 2005

Aceptado Agosto 2005

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Resumen

En este artculo se presenta un modelo que permite simular el impacto de un plan de gestin de para el manejo de los residuos slidos domiciliarios en la regin metropolitana de Chile. El modelo fue construido utilizando dinmica de sistemas y programado en Powersim. El modelo integra los diversos componentes participantes, tales como: poblacin, condicin socioeconmica, recoleccin de residuos, vertederos ilegales de residuos, estaciones de transferencias y rellenos sanitarios. Se concluye que una campaa informativa y funcional, la cual aumenta los residuos reciclados, tiene una incidencia significativa en la cantidad de residuos en los rellenos sanitarios y en los costos asociados a la produccin, recoleccin y disposicin de los residuos slidos domiciliarios en la regin metropolitana de Chile.

Palabras Clave: Residuos Slidos Domiciliarios, Relleno Sanitario, Reciclaje, Dinmica de Sistemas.

Abstract

This article presents a model that allows to simulate the impact of waste management policies for the metropolitan region of Chile. The model takes into account the population, socioeconomic characteristics, recollection, processing plants and legal and illegal landfills. The simulation allows to conclude that a policy including an informational campaign and recycling would lower the volume of waste and the cost of transport, processing and maintaining the landfills.

Introduccin

Chile, al igual que todos los pases que presentan un acelerado proceso de desarrollo, concentra un alto volumen de su poblacin en reas urbanas consolidadas.

O. Vsquez: Gestin de residuos slidos 28

Actualmente la regin metropolitana rene al 40 % de la poblacin nacional, con cerca de 6 millones de habitantes (CONAMA, 2004). Estos habitantes demandan de la ciudad, infraestructura y servicios, los que generalmente no crecen al ritmo que lo hacen estos requerimientos (CONAMA, 1997). El proceso de desarrollo urbano implica crecimiento poblacional, cambios en patrones de consumo e incremento en el ingreso, siendo stos, los principales factores que explican el aumento en la generacin de residuos slidos domiciliarios (CONAMA, 1999) La gestin de los residuos slidos domiciliarios ha sido abordada en variadas oportunidades por la opinin pblica, la prensa, el gobierno, la comunidad entre otros. Sin embargo, slo han desarrollado planes desde una ptica medioambiental, no sustentable desde el punto de vista econmico(CONAMA, 1997). En este contexto, se presenta un modelo de simulacin dinmica que permite evaluar distintos escenarios, cuantificando el impacto de planes de gestin que apunten a mejorar el sistema actual.

La problemtica de los residuos slidos domiciliarios

en la regin metropolitana

Los residuos slidos domiciliarios representan un problema complejo, el cual una integra conceptos ambientales, econmicos, institucionales y sociales (CONAMA, 1999). La gestin de los residuos slidos domiciliarios comprende un amplio nmero de organismos pblicos sectoriales, no existiendo una institucin formal con responsabilidades y competencias especficas sobre el conjunto del manejo de los residuos slidos (CONAMA, 2004). Para comprender de mejor manera la problemtica que implica la gestin de los residuos slidos domiciliarios en la regin metropolitana de Chile, se describen los siguientes trminos:

2.1-Generacin La generacin de residuos en la regin metropolitana de Chile, ha experimentado un aumento sostenido en los ltimos 30 aos. La generacin de residuos por habitante a pasado desde 0,60 Kg/Hab-da en el ao 1977 a un 1,1 Kg/Hab-da en el ao 2002 (CONAMA, 2004). La condicin socioeconmica y los patrones de consumo urbano influyen directamente en la generacin de residuos, siendo los sectores con ms altos ingresos, los generadores del mayor volumen per cpita de residuos (Orccosupa, 2002).


2.2-Composicin Los cambios en los patrones de consumo, asociados al aumento del ingreso, han implicado un importante cambio en la composicin de los residuos domiciliarios. Estudios realizados en la regin metropolitana muestran una disminucin porcentual en la generacin de materia orgnica entre los aos 1977 y 2000, siendo del orden de un 31,31% (Costa, 2001). Las cantidades de otros residuos tales como: papeles y cartones, metales, vidrios y otros, han aumentado en casi un 50%, con excepcin del plstico, el cual presenta un incremento de ms de un 500% (Durn, 1997). El excesivo aumento de plsticos en la composicin de residuos se explicara por la preferencia en el consumo de productos envasados (Fundacin Terram, 2004).

2.3-Recoleccin La recoleccin de residuos domiciliarios en la regin metropolitana de Chile se realiza dos maneras: formal e informal. La recoleccin formal es efectuada por una empresa especializada dependiente de la gestin municipal, mediante camiones compactadores. Presenta una cobertura elevada en comparacin a otros pases de la regin, e incluso superiores a las de otros pases de mayor ingreso por habitante. En el ao 2004, un 99,9% de la poblacin urbana dispona de un servicio regular de recoleccin domiciliaria, observndose que en un 95,4% de los servicios la frecuencia de recoleccin era de, a lo menos, tres veces por semana (CONAMA, 2004). La recoleccin informal contempla aproximadamente un 20% del total de residuos slidos domiciliarios generados, no presentado un mecanismo de trasporte definido (Vasconi, 2004) .

2.4.-Reciclaje En la regin metropolitana de Chile, el reciclaje se realiza gracias a la separacin de los residuos en el origen. El porcentaje reciclado en el ao 2002 corresponde a un 9% de los residuos slidos domiciliarios generados (CONAMA, 2004). La tasa de reciclaje en papeles y cartones es de aproximadamente un 40% (Trey,1995) produciendo ahorros energticos de 4.750 kilowatt por cada tonelada reciclada (CONAMA, 2004). Entre el 35% a 40% de la materia utilizada para la produccin de vidrio proviene de material reciclado, lo cual presenta una importante cifra, si se considera que anualmente se generan 110 mil toneladas de vidrio (Trey, 1995). El ahorro energtico de una tonelada de vidrio reciclado es de 1.320 kilowatt (CONAMA, 2004). Los residuos plsticos reciclados cercanos a las 23 mil toneladas por ao, lo cual representa aproximadamente el 1% de la produccin (Durn, 1997)


mientras que el ahorro energtico por tonelada de plstico reciclado asciende a 23.000 kilowatt (CONAMA; 2000). El principal residuo metlico reciclado es el aluminio. En el ao 1999 la cantidad de aluminio reciclado fue del orden de 768 toneladas, presentando un 2,28% de los residuos metlicos generados. El ahorro energtico producto del reproceso de una tonelada de aluminio es de 16.850 kilowatt (CONAMA, 2004). Desde el punto de vista econmico, el precio de un killowatt es de aproximadamente 0,098 dlares (Diario El mercurio, 2002), con lo cual el reproceso de una tonelada de papel y cartn, vidrio, plstico y aluminio, representa un ahorro de 465,86; 129,46; 2255,76 y 1652,59 dlares, respectivamente.

Disposicin Final En la regin metropolitana de Chile el 100% de los residuos recolectados formalmente son depositados en rellenos sanitarios (CONAMA, 2004). Desde el ao 1996, la regin cuenta con instalaciones denominadas estaciones de transferencia, en las cuales se traspasan los residuos provenientes de los camiones recolectores a contenedores ms grandes, para ser llevados a los rellenos, reduciendo los costos por conceptos de transporte y recoleccin residuos de un 33,3% (SEIA, 1998). Los rellenos sanitarios de la regin metropolitana son: Santiago Poniente, Santa Marta y Lomas lo Colorado, estos dos ltimos estn se encuentran asociados a las estaciones de transferencia Puerta Sur y KDM, respectivamente (SESMA, 2004). Los servicios de disposicin final de residuos, ofrecidos por los diferentes rellenos, se distribuyen por comunas. La Tabla 1 presenta la distribucin de las comunas segn relleno sanitario


Relleno Sanitario Santa Marta

Relleno Sanitario Lomas Lo Colorado

Relleno Sanitario Santiago Poniente

San Ramn Cerrillos Nuoa Cerrillos La Florida Cerro Navia Providencia Estacin Central La Pintana Colina Pudahuel Pedro Aguirre Cerda Puente Alto Conchal Quilicura Pealolen Buin Curacav Quinta

Normal Puente Alto

Calera de Tango Huechuraba Recoleta El Bosque Padre Hurtado Independencia Renca La Florida Peaflor Isla de Maipo San Bernardo La Granja Paine La Cisterna San Joaqun Lo Espejo Pirque La Reina San Miguel Macul Lampa Santiago Las Condes Til Til Lo Barnechea Talagante Lo Prado Vitacura Maip

Tabla 1: Distribucin comunal segn relleno sanitario

Por otra parte, los residuos slidos domiciliarios que son recolectados de manera informal son depositados en vertederos ilegales de residuos slidos (VIRS). En el ao 1994 se detectaron un total de 78 vertederos ilegales, disminuyendo para el ao 2002, a tan slo 66. stos se concentran principalmente en comunas de bajos recursos econmicos y en aquellas con procesos de crecimiento demogrfico en extensin, producto de una mayor disponibilidad de suelos a menores precios (SESMA, 2004)

Aspectos Econmicos

En Chile, los municipios son los responsables por la prestacin del servicio de recoleccin de residuos domiciliarios, comerciales e industriales; siendo facultados por ley para cobrar a los usuarios (CONAMA, 1999). Sin embargo, el cobro por derechos de aseo est limitado a las viviendas afectas al pago de contribuciones, las que representan un 30% del total de los usuarios. En la prctica, la recaudacin por conceptos de aseo slo cubre el 50% del costo total del servicio (CONAMA, 2004). Los costos de manejo promedio por recoleccin y disposicin final de los residuos slidos domiciliarios, son cercanos a los 15 y 10 dlares por tonelada, respectivamente (CONAMA, 2004).


Aspectos Institucionales De acuerdo a la normativa vigente las municipalidades tienen como funcin privativa el aseo y ornato de la comuna (CONAMA, 1999). El cumplimiento de esta funcin se encuentra reglamentado por el Cdigo Sanitario, el cual rige todos los aspectos relacionados con el fomento, proteccin y recuperacin de la salud de todas las personas del pas. Por lo tanto, la responsabilidad en la recoleccin, transporte y disposicin final de los residuos slidos recae, principalmente, en dos instituciones: las municipalidades con una funcin de ejecucin y al Ministerio de Salud, con una funcin de fiscalizacin (CONAMA, 1997). La gestin municipal presenta una serie de problemas en la gestin del servicio de aseo domiciliario, producto de la falta de planificacin, recursos financieros y personal calificado en la materia. No existen sistemas efectivos de cobro del servicio a los usuarios y muchos de los contratos suscritos con prestadores privados de servicios de aseo, son inadecuados (CONAMA, 2004).

Descripcin de la estructura del modelo

El modelo tiene como objeto proporcionar una herramienta que permita conocer el comportamiento de los residuos slidos domiciliarios en la regin metropolitana de Chile, visualizando el impacto econmico de un plan de gestin en el corto, mediano y largo plazo El modelo describe la dinmica general de los residuos slidos domiciliarios en la regin metropolitana considerando un periodo de simulacin de 19 aos, el cual comprende desde el ao 2002 hasta el ao 2020.

3.1.-Diagrama de Influencias A travs del diagrama de influencias se puede apreciar la complejidad que involucra la dinmica de los residuos slidos domiciliarios. En la figura 1 se muestra el diagrama de influencia general del sistema.


Fig. 1: Diagrama de Influencias

Se destaca que la generacin de residuos slidos domiciliarios es un hecho inherente al desarrollo, presentando como factores fundamentales el incremento en el ingreso, el aumento poblacional y los patrones urbanos de consumo

Un elevado costo en gestin provoca un rechazo social. Sin embargo, el poseer un relleno sanitario cercano a un sector urbano, implica un rechazo social an mayor. Esta situacin se traduce un bucle de retroalimentacin, el cual condiciona la gestin debido a que: no se pueden construir rellenos sanitarios cerca de sectores urbanos, por el rechazo social e impacto ambiental que provocan, y a su vez, no se deben construir en lugares lejanos ya que esto implica elevados costos por conceptos de aseo, los cuales tambin generan rechazo comunitario. En esta perspectiva aparecen las estrategias y planes de accin que tratan de abordar la problemtica desde la generacin de residuos, modificando los patrones de consumo y promoviendo la separacin de residuos en el origen, con lo cual se incrementara el reciclaje.


La construccin de instalaciones especializadas en el manejo de residuos slidos (estaciones de transferencia), as como la adquisicin de moderna maquinara (camiones recolectores), representa un gran avance en la gestin, disminuyendo el costo promedio por tonelada gracias a la compactacin de residuos. Adems permiten disponer de mecanismos para la recoleccin y trasporte de los residuos que actualmente van a los vertederos ilegales.

Definicin de Variables. El modelo presenta ms de 300 variables y 40 parmetros, contemplando desde la evolucin de la poblacin de la regin segn condicin socioeconmica hasta los beneficios energticos y econmicos asociados a los residuos reciclados. Donde: t= 2002, 2003, 2004,...,2020. (tiempo de simulacin). i= Lomas Lo Colorado, Santa Marta, Santiago Poniente (rellenos sanitarios). j= materia orgnica, papeles y cartones, plstico, aluminio, vidrio, otros (tipo de residuo). k= Buin, Calera de Tango, Cerrillos, Cerro Navia, Colina, Conchal, Curacav, El Bosque, Estacin Central, Huechuraba, Independencia, Isla de Maipo, La Cisterna, La Florida, La Granja, Lampa, La Pintana, La Reina, Las Condes, Lo Barnechea, Lo Espejo, Lo Prado, Macul, Maip, Nuoa, Pedro Aguirre Cerda, Paine, Peaflor, pealolen, Padre Hurtado, Pirque, Providencia, Pudahuel, Puente Alto, Quilicura, Quinta Normal, Recoleta, Renca, San Bernardo, San Joaqun, San Miguel, San Ramn, Santiago, Vitacura (comunas pertenecientes a la Regin Metropolitana). l= ABC1, C2, C3, D, E (nivel socioeconmico) m= KDM, Puerta Sur (estaciones de transferencia).

Variables de nivel

Las variables de nivel son aquellas que caracterizan la dinmica de los residuos slidos domiciliarios en la regin metropolitana de Chile. En el modelo las variables de nivel estudiadas son: residuos no transportados, vertederos ilegales de residuos slidos, estaciones de transferencia, rellenos sanitarios, residuos reciclados en proceso y residuos reciclados. Formalmente se definen como: residuos no transportadosi (t): residuos slidos domiciliarios no recolectados pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, entre el ao 2002 y el ao t.


VIRsi (t): residuos slidos domiciliarios en vertederos ilegales de residuos slidos pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, entre el ao 2002 y el ao t. estacin de transferenciai (t): residuos slidos domiciliarios en estaciones de transferencia pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, entre el ao 2002 y el ao t. relleno sanitario i

(t): residuos slidos domiciliarios en relleno sanitario i, en toneladas, entre el ao 2002 y el ao t . residuos reciclados en procesoi (t): residuos slidos domiciliarios reciclados de las comunas asociadas al relleno sanitario i,

en toneladas, entre el ao 2002 y el ao t. residuos recicladosj (t): residuos slidos domiciliarios reciclados de tipo j, en toneladas, entre el ao 2002 y el ao t.

Variables de Flujo Las variables de flujo determinan la dinmica que presentan las variables de nivel. En el modelo las variables de flujo estimadas son: generacin de residuos, recoleccin RSD total, recoleccin indirecta, traslado residuos compactados, recoleccin directa, generacin residuos vertederos ilegales, retiro de VIRS, descomposicin de residuos, flujos reciclables de origen y flujo de reciclados. A continuacin se definen formalmente. generacin de residuosi (t): cantidad de residuos generados por pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, en el ao t. recoleccin RDS totali (t): cantidad total de residuos slidos domiciliarios recolectados formal (directa o indirectamente), informal (depositados en VIRs) y reciclados de origen pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, en el ao t. recoleccin indirectai (t): cantidad de residuos slidos domiciliarios recolectados formalmente pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, y que son trasladados hacia la estacin de transferencia asociada al relleno sanitario i, en el ao t. recoleccin directai (t): cantidad de residuos slidos domiciliarios recolectados formalmente pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, y que son depositadas directamente en el relleno sanitario i, en el ao t. generacin residuos vertederos ilegalesi (t): cantidad de residuos slidos domiciliarios recolectados informalmente pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, y que son depositados en los vertederos ilegales de residuos slidos, en el ao t.


retiro de VIRsi (t): cantidad de residuos slidos domiciliarios trasladados de desde los vertederos ilegales de residuos slidos pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i, hacia el relleno sanitario i, en toneladas, en el ao t. flujo reciclables de origeni (t): cantidad de residuos slidos domiciliarios separados en el origen pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, y que son reciclados, en el ao t. traslado residuos compactadosi (t): cantidad de residuos slidos domiciliarios trasladados de desde la estacin de trasferencia i asociado al relleno sanitario i, en toneladas, en el ao t. descomposicin de residuosi (t): cantidad de residuos slidos domiciliarios descompuestos en el relleno sanitario i, en toneladas, en el ao t. flujo de recicladosj (t): cantidad de residuos slidos domiciliarios reciclados de tipo j, en toneladas, en el ao t.

Variables endgenas y exgenas

Las variables exgenas que presenta el modelo permiten integrar de manera global la dinmica de los residuos slidos domiciliarios. Entre estas variables se destacan: la proyeccin de poblacin en las comunas que integran la regin metropolitana y su distribucin socioeconmica Las variables endgenas que ayudan a la comprensin y formulacin del modelo son: la generacin de residuos domiciliarios por comuna, la composicin de los residuos slidos domiciliarios, la proporcin de residuos reciclados segn tipo, el nmero de vertederos ilegales de residuos slidos y el porcentaje de residuos recolectados de forma directa, entre otras. Formalmente las variables se definen como: comunkl (t): nmero de habitantes de la comuna k estrato social l para el ao t.

generacin residuos comunkl (t): generacin de residuos slidos domiciliarios en la comuna k del

estrato social l, en toneladas para el ao t.

generacin residuoi (t): generacin de residuos slidos domiciliarios de las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, en el ao t. tasa composicin de residuoj (t): razn entre la cantidad de residuo generados de tipo j y el total de residuos generados en el ao t. tasa residuos reciclable origenj (t): razn entre la cantidad de residuos reciclados del tipo j y el total de residuos en proceso en el ao t. nmero de vertederosi(t): nmero de vertederos en las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, en el ao t.


recoleccini(t): tasa de recoleccin residuos slidos domiciliarios de las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, en el ao t. Para la estimacin poblacional comunal se utilizan las proyecciones realizadas por el Instituto Nacional de Estadsticas (INE, 2002). La poblacin comunal y el ingreso per cpita, segn condicin socioeconmica se obtienen del estudio de mercado realizado por la empresa ICOM (2005), en base al Censo 2002. La generacin de residuos slidos domiciliarios per cpita, segn ingreso per cpita en dlares, se calcula mediante la curva ambiental de Kuznets, estimada por Orccosupa (2002). La composicin de los residuos slidos domiciliarios se estima segn la trayectoria presentada por stos durante los aos 1977 y el ao 2000 (Costa, 2001). La determinacin de otras variables tales como: la tasa de residuos reciclables en el origen segn tipo, el nmero de vertederos ilegales de residuos slidos, tasa de recoleccin formal, entre otras son estimadas principalmente a travs de la informacin disponible en CONAMA (2004), y SESMA (2004). La tasa de residuos trasladados en forma directa a los rellenos sanitarios es calculada segn el informe de disposicin de residuos en rellenos sanitarios de la Secretara Regional Ministerial (SEREMI, 2004).

Parmetros

Los principales parmetros utilizados en el modelo son: el ingreso per cpita por condicin socioeconmica, los beneficios econmicos y energticos por toneladas de residuos reciclados, los costos asociados a la recoleccin y disposicin final de residuos, la tasa de descomposicin de residuos biodegradables, entre otras. Formalmente se definen como: ingreso per cpita por nivel socioeconmicoi: ingreso per cpita en dlares del nivel socioeconmico i. recuperacin kilowattsj: recuperacin de energa en kilowatts por tonelada de residuos reciclado del tipo j. precio kilowatt: valor en dlares de un kilowatt tasa descomposicini : tasa de disminucin de residuos slidos domiciliarios biodegradables en un ao para en el relleno sanitario i. tasa de residuos biodegradablesi: tasa de residuos biodegradables anuales, depositados en el relleno relleno sanitario i. capacidad trasladom: capacidad de traslado de la estacin de transferencia m en toneladas, por ao distribucin de vertederosi: proporcin de vertederos ubicados en las comunas asociadas al relleno sanitario i, por ao


tasa de cierre vertederos: nmero promedio de vertederos cerrados cada ao

residuos botaderos: cantidad de residuos slidos domiciliarios promedio depositados en un vertedero ilegal, en toneladas. participacin reciclajei: proporcin de la participacin de las comunas asociadas al relleno sanitario i, por ao

tasa recoleccin directa rellenosi: razn de residuos slidos domiciliarios recolectados formalmente de las comunas asociadas al relleno sanitario i, por ao.

precio estacin de transferencia m: costo por la utilizacin de la estacin de

transferencia m en dlares por tonelada de residuos slidos domiciliarios. costo por recoleccini: costo promedio en dlares por la recoleccin de una tonelada de residuos slidos domiciliarios a las comunas asociadas al relleno sanitario i. costo por relleno sanitarioi: costo en dlares por la disposicin final de una tonelada de residuos slidos domiciliarios en el relleno sanitario i.

La tasa de descomposicin por ao, el porcentaje de residuos biodegradables y el costo asociado a la recoleccin de residuos se obtienen del estudio de residuos slidos domiciliarios realizado por la CONAMA (2004). El detalle del costeo por conceptos de estacin de transferencia y disposicin final en rellenos sanitarios, es obtenido de la Revista Temas Pblicos publicada por Libertad y Desarrollo (2002). Otros parmetros tales como; las capacidades de las estaciones de transferencia y de los rellenos sanitarios, son obtenidos de la informacin disponible en el Servicio de Salud Metropolitano del Ambiente (SESMA, 2004). La tasa de residuos trasladados en forma directa a los rellenos sanitarios es calculada segn los informes proporcionados por la secretaria regional ministerial (SEREMI, 2004).

Ecuaciones

Las ecuaciones que determinan la dinmica del sistema son:

dtdostrasnportanoresiduosd i)(

= )()( ttotalRDSnrecoleccitresiduosdegeneracin ii

dtVIRsd i)(

= )()( tVIRsderetirotilegalesvertederosresiduosgeneracin ii


dtciatrasnferendeestacind )(

)()( tscompactadoresiduostrasladotindirectanrecolecci ii =

dtsanitariorellenod i)(

= )()()()(

tresiduosdecindescompositVIRsderetirotscompactadoresiduostrasladotdirectanrecolecci

ii

ii

++

dtprocesoenrecicladosresiduosd i)(

= )(torigendesreciclableflujo i

dtrecicladosresiduosd j)(

= )(trecicladosdeflujo j

donde

)(tresiduosdegeneracin i = generacin residuoi (t) )(ttotalRDSnrecolecci i = )(tilegalesvertederosresiduosgeneracin i +

)(tindirectanrecolecci i + )(tdirectanrecolecci i + )(torigendesreciclableflujo i

)(tilegalesvertederosresiduosgeneracin i = residuos botaderosi* distribucin de vertederosi* nmero de vertederosi(t)

)(tVIRsderetiro i = residuos botaderosi* distribucin de vertederosi* tasa de cierre vertederos )(tindirectanrecolecci i =tasa recoleccin directa rellenosi*recoleccini(t)*

(generacin residuoi (t)- flujo reciclables de origeni (t)- )(tilegalesvertederosresiduosgeneracin i )

)(tdirectanrecolecci i =(1-recoleccini(t))*(generacin residuoi (t)-flujo reciclables de origeni(t)- )(tilegalesvertederosresiduosgeneracin i )


>

>=

)(

)()(

)(

tiatrasnferecdeestacinmtrasladocapacidadmtrasladocapacidad

tiatrasnferecdeestacinmtrasladocapacidadtiatrasnferecdeestacin

tscompactadoresiduostraslado

i

i

i

i

)(tresiduosdecindescomposi i = relleno sanitarioi (t)* tasa descomposicini* tasa de residuos biodegradablesi

)(torigendesreciclableflujo i = generacin residuoi (t)*participacin reciclajei* )(trecicladosdeflujo j

)(trecicladosdeflujo j = tasa composicin de residuoj (t)*tasa residuos reciclable origenj (t)* generacin residuoi (t)

La determinacin de los costos y beneficios asociados a gestin de residuos slidos domiciliarios se definen por las siguientes ecuaciones:

Costos totales asociados a recoleccini(t)= costo por recoleccini*( )(tdirectanrecolecci i + )(tindirectanrecolecci i ) Costos totales asociados a rellenosi(t)= costo por relleno sanitarioi* ( )(tdirectanrecolecci i + )(tscompactadoresiduostraslado i ) Costo totales asociados a Est Tranfm(t)= precio estacin de transferencia m* )(tindirectanrecolecci i Total recuperacin recicladosj(t)= recuperacin kilowattsj* precio kilowatt* )(trecicladosdeflujo j

Programacin

La programacin del modelo se realiza en el software Powersim, el mtodo de integracin utilizado es Runge Kutta de cuarto orden y el paso de tiempo es de un ao. El periodo de simulacin comprende desde el ao 2002 hasta el ao 2020. En la figura 2 se presenta el modelo construido en dinmica de sistemas.


Fig. 2: Modelo de simulacin de gestin de residuos slidos domiciliarios en la regin metropolitana de Chile

El modelo programado permite estimar la generacin de residuos slidos domiciliarios por comunas, segn nivel socioeconmico por comunas, asociadas al relleno sanitario donde depositan sus residuos. En la figura 3 se presenta el modelo correspondiente a las comunas asociadas al relleno sanitario Lomas lo Colorado.


Fig. 3: Modelo de generacin de residuos segn nivel socioeconmico por comunas asociadas al relleno sanitario Lomas Lo Colorado

Validacin Para la validacin del comportamiento del modelo construido, se utiliza el test de Kolmogorov Smirnov. La variable comparada son las toneladas generadas de residuos slidos domiciliarios generados durante un periodo de referencia que va desde el ao 1996 hasta el ao 2002. Los datos reales se obtienen de las estadsticas de medio ambiente (INE, 2003), mientras que los resultados de modelo se obtienen simulando el periodo de referencia determinado.


La realizacin del test estadstico es realizada en el software Statgraphics: Los resultados obtenidos se presentan en la tabla 2

Test de Kolgomorov-Smirnov Estadstico global estimado 0,2 Valor crtico del estadgrafo K-S 0,774597 P Value 0,58597

Tabla 2: Resultados de test estadstico Kolgomorov-Smirnov

Los resultados obtenidos muestran que no existe diferencia significativa en la distribucin de las dos muestras (datos reales y datos obtenidos de la simulacin), con un nivel de significancia de 95%. Se infiere que tanto los datos reales como los entregados por el modelo presentan un comportamiento similar.

Resultados de la simulacin y anlisis de escenarios

Los resultados obtenidos consideran el anlisis de dos escenarios: escenario base y escenario con plan de gestin integral de residuos slidos domiciliarios. El escenario base representa la evolucin del comportamiento actual de los residuos slidos domiciliarios en la regin metropolitana de Chile. El escenario con plan de gestin, considera la intervencin en la actual situacin, a travs de una campaa informativa y funcional, la cual implica un aumento en el porcentaje de residuos reciclados y en el nmero de vertederos ilegales clausurados. A continuacin se detallaran los resultados obtenidos para ambos escenarios

Escenario Base:

El escenario base considera las actuales condiciones que presenta la dinmica de los residuos slidos domiciliarios. En este escenario se mantienen: los porcentajes actuales de reciclaje para los distintos tipo de residuos generados, la cobertura de recoleccin de residuos slidos domiciliarios, la tasa de disminucin de los vertederos ilegales (VIRS) y la tendencia en la composicin de los residuos slidos generados Los resultados obtenidos de la simulacin, presentados en la figura 4, muestran un aumento progresivo en la generacin de residuos slidos, principalmente de las comunas asociadas al relleno sanitario Lomas Lo Colorado.


La estimacin de la generacin total para el ao 2010 es de aproximadamente 4,2 millones de toneladas de residuos slidos domiciliarios, llegando a un valor de 5,6 millones de toneladas para el ao 2020.

Fig. 4: Resultados de simulacin escenario base

La composicin de los residuos slidos domiciliaros, presenta una notoria disminucin en la proporcin de materia orgnica, atribuible principalmente a los patrones urbanos de consumo. Los vidrios y metales exhiben un leve aumento en su participacin porcentual de los residuos slidos domiciliarios generados. La proporcin de los papeles y cartones en los residuos generados presenta un comportamiento oscilante, explicado por la dependencia del precio de mercado de su bien sustituto (celulosa), el cual histricamente ha presentado importantes fluctuaciones cclicas. Por otro lado, los residuos plsticos presentan un aumento sostenido importante, asociado a la preferencia de productos envasados. Los residuos domiciliarios depositados en los vertederos ilegales, disminuyen a partir de ao 2009, debido a la tasa actual de clausura y los deficientes mecanismos de fiscalizacin. Cabe sealar que la mayor localizacin de vertederos ilegales corresponde a comunas asociadas al relleno sanitario Lomas Lo Colorado.


La figura 5 presenta los costos asociados a la estacin de transferencia y recoleccin de los residuos slidos domiciliarios. En ellos se aprecia un incremento del orden del 100%, entre los aos 2002 y 2020.

Fig. 5: Costos asociados y utilizacin capacidad operativa escenario base

Las estaciones de transferencia presentan una capacidad operativa eficiente. Se aprecia que tanto KMD como Puerta Sur, no exceden sus lmites operativos, llegando al ao 2020 con un nivel de operacin cercano al 82% El relleno sanitario Lomas Lo Colorado presentara problemas a fines del ao 2003, superando su capacidad operativa. El relleno sanitario Santa Marta exhibe un comportamiento aceptable, sin embargo, a finales del ao 2020 se encontrara en el lmite de su capacidad operativa. El relleno Sanitario Santiago Poniente presentara un nivel operativo eficiente el cual bordea el 50 %. En la figura 6 se aprecia el potencial econmico que representa el reciclaje. El principal residuo reciclado es del tipo papeles y cartones, produciendo ahorros para en ao 2020, superiores a los 200 millones de dlares.


Fig. 6: Residuos reciclables, ahorros estimados y comparacin costo total gestin de residuos slidos domiciliarios

El plstico representa la menor cantidad de residuos reciclados, sin embargo, es significativo en su ahorro energtico, siendo el segundo residuo que ms aporta a la cuantificacin econmica total del reciclaje La comparacin entre el total de costos asociados a la gestin de residuos slidos domiciliarios y la cuantificacin del ahorro presenta una considerable y sostenible brecha en el tiempo. El costo total asociado a la gestin de residuos slidos para el ao 2010 es de aproximadamente 90 millones de dlares, mientras que la cuantificacin del ahorro energtico producto del reciclaje, para el mismo ao asciende a 170 millones de dlares, incrementndose hacia el ao 2020.

4.2.-Escenario con plan de gestin integral de residuos slidos domiciliarios En el escenario con un plan de gestin se establece una campaa educativa y funcional que integre a autoridades, ciudadana, sectores pblico y privado. Esta campaa se basa en las polticas regionales para la gestin de residuos slidos domiciliarios, establecidas por la CONAMA (1999).


El supuesto de este escenario es un incremento de un 100% de los residuos slidos domiciliarios reciclados y el aumento del nmero de vertederos ilegales clausurados en ao, en un 50%. Estos supuestos se traducen en reciclar aproximadamente un 18% de los residuos slidos domiciliarios generados y clausurar anualmente 2,25 vertederos ilegales, de manera sostenida durante todo el tiempo de simulacin. La validez de la adopcin de stos supuestos se fundamenta, principalmente en experiencias pilotos (CADE-IDEPE, 1992) y en un estudio de opinin pblica de la CONAMA (2001); este ltimo revela que el 50 % de la poblacin de la regin, estara dispuesta a separar sus residuos y que el 90% identifica al reciclaje como la solucin de la problemtica de los residuos slidos. El aumento en la fiscalizacin de los vertederos ilegales de residuos slidos, representa el compromiso del estado frente a la problemtica de gestin de residuos slidos domiciliarios (CONAMA, 2004). Para visualizar el impacto de este plan de gestin, se comparan los resultados obtenidos de la simulacin con los del escenario base. Los resultados obtenidos muestran que el impacto de la disminucin del nmero de vertederos ilegales y el aumento porcentual de residuos reciclados provoca un efecto positivo en general.

Fig. 7: Escenario plan de gestin versus escenario base: comparacin de costos totales gestin de residuos slidos


La figura 7, muestra una disminucin en los costos totales de gestin de residuos slidos domiciliarios del orden de los 5 millones de dlares, en comparacin al escenario base. Este diferencial se mantiene hasta el ao 2020. Los resultados expuestos en la figura 8 muestran que los residuos no recolectados (los cuales permanecen en calles, microbasurales, sitios pblicos, entre otros) presentan una considerable disminucin, reduciendo su cantidad en cerca de 65 mil toneladas para el ao 2020.

Fig. 8: Escenario plan de gestin versus escenario base: comparacin de residuos slidos domiciliarios no recolectados

En la figura 9 se aprecia que el efecto del plan de gestin permite, en el costo plazo, prolongar la utilizacin del relleno Lomas Lo Colorado en 2 aos.

Los resultados significativos se obtienen en el largo plazo, presentando desde el ao 2010, importantes diferencias en la utilizacin de la capacidad operativa de los rellenos en comparacin al escenario base. La menor utilizacin de la capacidad operativa de los rellenos sanitarios implica la disminucin de residuos slidos domiciliarios depositados en ellos, permitiendo prolongar su vida til.


Fig. 9: Escenario plan de gestin versus escenario base: comparacin de la utilizacin capacidad operativa de rellenos sanitarios

En general, efecto de la disminucin de residuos slidos domiciliarios en los rellenos sanitarios se aprecia en el largo plazo. Por lo tanto, el diseo de cualquier plan de gestin debe buscar mecanismos que permitan aprovechar los beneficios de la disminucin de residuos y vertederos, integrando los enormes ahorros que implican los residuos slidos domiciliarios reciclados, de manera de asegurar la viabilidad econmica de su implementacin.

Conclusiones

Este artculo presenta un modelo de simulacin de residuos slidos domiciliarios que permite costear y obtener indicadores cuantitativos (porcentaje de residuos, cantidad de residuos, entre otros), que determinen el impacto de un plan de gestin de residuos. Se simula el comportamiento actual de los residuos slidos domiciliarios (escenario base) Se determina que las instalaciones especializadas para el trasporte de residuos, denominadas estaciones de trasferencia, presentan una capacidad operativa adecuada en los prximos 20 aos. Los resultados obtenidos indican que la capacidad operativa del relleno sanitario Lomas de Colorado ser sobrepasada a fines del ao 2003. Los rellenos sanitarios Santa Marta y Santiago Poniente presentan ndices de operacin aceptables.


Los residuos slidos domiciliarios en los vertederos ilegales disminuyen a partir del ao 2009, debido a la tasa actual de clausura de stos y los deficientes mecanismos de fiscalizacin. Los principales cambios en la composicin de los residuos generados que se presentan son: el aumento de plsticos y la disminucin de la materia orgnica, debidos principalmente a cambios en los patrones de consumo. La estimacin del aumento por concepto de recoleccin, traslado y disposicin final de los residuos slidos domiciliarios es de un 100% entre el ao 2002 y el ao 2020. La cuantificacin de los ahorros producto de la utilizacin de residuos reciclados es significativamente mayor al costo total de gestin de los residuos slidos domiciliarios. Observando una gran posibilidad de negocio en el reciclaje. Se simula un plan de gestin simulado basado en las poltica definidas por la CONAMA (1999). El objetivo es simular una campaa educativa y funcional, que implique un incremento de un 100% en los de residuos slidos domiciliarios reciclados y el aumento de un 50%, de la cantidad clausurada por ao. Se muestra que el impacto del plan de gestin en los costos de la gestin total de residuos es sostenido en el tiempo, representando un ahorro de aproximadamente 5 millones de dlares, en comparacin al costo del escenario base. El impacto significativo en la capacidad operativa utilizada en cada relleno sanitario, se observa en el largo plazo, disminuyendo la cantidad de residuos slidos domiciliarios depositados y prolongando la vida til de stos. Se concluye que la condicin de viabilidad de un plan de gestin de residuos slidos domiciliarios debe apuntar al aprovechamiento de los beneficios econmicos esperados, principalmente los asociados al reciclaje.

Referencias

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