ESTUDIO DE PRE-FACTIBILIDAD PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS GENERADO EN EL RELLENO SANITARIO “DON JUANITO”, MUNICIPIO DE VILLAVICENCIO, COLOMBIA

Estudios y Técnicas Especializadas en Ingeniería, S.A. de C.V.

Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial

ENERO DE 2006

Estudios y Técnicas Especializadas en Ingeniería, S.A. de C.V. Tuxpan 77-11, Col. San Jerónimo Aculco Magdalena Contreras, C.P. 10400 México, D.F. www.eteisa.com [email protected]

CONTENIDO LISTADO DE ABREVIATURAS 1. INTRODUCCIÓN.............................................................................................................. 1 1.1. DEFINICIÓN DE OBJETIVOS ............................................................................................. 1 1.2. ANTECEDENTES ............................................................................................................ 1 1.3. ALCANCES DEL ESTUDIO ................................................................................................ 2 1.4. LIMITACIONES PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL PROYECTO .............................................. 2 2. INFORMACIÓN DEL RELLENO Y SU ENTORNO ........................................................... 3 2.1 DESCRIPCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DEL RELLENO SANITARIO ......................................... 3 2.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS RESIDUOS ............................................................................. 5 2.3 ACTIVIDADES RELACIONADAS CON BIOGÁS.................................................................... 10 2.5 DEFINICIÓN DEL MARCO LEGAL ENTORNO AL PROYECTO ............................................... 12 2.6 EDIFICACIONES Y/O ACTIVIDADES ECONÓMICAS EXISTENTES EN EL ÁREA DE INFLUENCIA DEL RELLENO

..................................................................................................................... 14

3. PRODUCCIÓN DE BIOGÁS.......................................................................................... 15 3.1.INTRODUCCIÓN............................................................................................................. 15 3.2.ANÁLISIS DE VARIABLES................................................................................................ 15 3.3.CARACTERIZACIÓN DEL BIOGÁS .................................................................................... 21 3.4. RESULTADOS .............................................................................................................. 23 3.5. ANÁLISIS POR ESCENARIOS ......................................................................................... 25 3.6. ESTIMACIÓN PRELIMINAR DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS ................................................. 25 3.7. ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................................................................................... 27 4. SISTEMA DE RECOLECCIÓN Y UTILIZACIÓN DE BIOGAS ..................................... 33 4.1. CAMPO DE RECOLECCIÓN DE BIOGÁS........................................................................... 33 4.2. TUBERÍA DE TRANSPORTE ........................................................................................... 35 4.3. SISTEMA DE RETIRO DE CONDENSADOS ....................................................................... 37 4.4. SISTEMA DE SOPLADO Y ACCESORIOS RELACIONADOS ................................................. 37 4.5. QUEMADO DEL BIOGÁS ................................................................................................ 38 5. EVALUACIÓN DE COSTOS DEL PROYECTO ............................................................ 39 5.1. SUPUESTOS EMPLEADOS PARA LA EVALUACIÓN ........................................................... 39 5.2. COSTOS DEL PROYECTO .............................................................................................. 39 6. EVALUACIÓN ECONÓMICA ........................................................................................ 41 6.1. SUPUESTOS EMPLEADOS EN LA EVALUACIÓN .............................................................. 41 6.2. GASTOS DEL PROYECTO .............................................................................................. 41

6.3. INGRESOS DEL PROYECTO ........................................................................................... 45 6.4. FLUJOS DE EFECTIVO DEL PROYECTO .......................................................................... 45 6.5. EVALUACIÓN DEL PROYECTO ....................................................................................... 49 7. IMPACTOS ASOCIADOS.............................................................................................. 50 7.1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 51 7.2. IDENTIFICACIÓN DEL TIPO DE IMPACTOS ....................................................................... 52 7.3. DESCRIPCIÓN DE LOS IMPACTOS.................................................................................. 52 8. ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN DEL PROYECTO ................................................ 54 8.1 DISEÑO DE LA ESTRUCTURA ADMINISTRATIVA ............................................................... 54 8.2 PLAN DE IMPLEMENTACIÓN ........................................................................................... 56 9. CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES ................................................................. 57 9.1. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 57 9.2. RECOMENDACIONES .................................................................................................... 58

LISTADO DE ABREVIATURAS ALC CAR CER´s COV DAMA DANE GEI GMCC GWP IPCC MAVDT MDL PCN PDD PET pH PGIRS PMA POT ppm US EPA

América Latina y el Caribe Corporaciones Autónomas Regionales Certificated Emissions Reduction Compuestos Orgánicos Volátiles Departamentos Administrativos de Medio Ambiente Departamento Nacional de Estadística Gases de Efecto Invernadero Grupo para la Mitigación del Cambio Climático Global Warming Potencial (Potencial de Calentamiento Global) Intergubernamental Panel for Climate Change Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Mecanismo de Desarrollo Limpio Project Note Concept Project Document Design PoliEtilenTereftalato Potencial de Hidrógeno Plan de Gestión Integral de Residuos Sólidos Plan de Manejo Ambiental Plan de Ordenamiento Territorial partes por millón Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos

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1. INTRODUCCIÓN Este estudio forma parte integral del proyecto “Construcción de capacidad para conformar un portafolio de proyectos MDL de recuperación de metano en rellenos sanitarios” que el MAVDT, a través de su GMCC está llevando a cabo con el fin de evaluar y consolidar un portafolio nacional de proyectos MDL relacionados con la disposición final de residuos sólidos, en particular los de recuperación de metano en rellenos sanitarios. 1.1. Definición de objetivos Determinar el potencial de recuperación de biogás del relleno, así como los posibles aprovechamientos del mismo, considerando aspectos económicos, financieros, sociales, ambientales, legales, regulatorios e institucionales. • • • • • • • •

Determinar las condiciones y características actuales de operación del relleno. Estimar la generación de biogás en el relleno por un periodo de 15 años. Identificar las modificaciones a la operación actual para la implementación del proyecto. Identificar la alternativa de aprovechamiento más adecuada para el biogás generado. Estimar los costos asociados al proyecto propuesto. Identificar los impactos (positivos y negativos) asociados al proyecto. Proponer una estructura y organización administrativa para la implementación del proyecto. Determinar a nivel de prefactibilidad la viabilidad de implementación del proyecto.

1.2. Antecedentes El proyecto “Construcción de capacidad para conformar un portafolio de proyectos MDL de recuperación de metano en rellenos sanitarios” que realiza el MAVDT, integra en su desarrollo 3 etapas: en la primera se integró un diagnóstico nacional de la situación del manejo de residuos junto con un inventario de los sitios de disposición final existentes en el país y una preselección de 20 que reúnen condiciones propicias para el aprovechamiento del biogás de los que se estimó su potencial en el tiempo. De estos últimos que conforman un portafolio potencial, se eligieron 3 para desarrollar estudios de pre-factibilidad y finalmente elaborar sus respectivos PCN. El relleno Don Juanito, ubicado en el municipio de Villavicencio es uno de los 3 seleccionados para que en él se desarrolle el presente estudio de prefactibilidad.

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1.3. Alcances del estudio Los alcances del estudio comprendieron la realización de las siguientes actividades de campo y gabinete: • •

• • • • • •

Recopilación y análisis de información documental en el sitio a través de la realización de una visita de campo. Determinar las condiciones y características actuales de operación del relleno con base en la información proporcionada por el operador del sitio y las condiciones observadas en el propio sitio Estimar la generación de biogás en el relleno por un periodo de 15 años, empleando el Modelo Mexicano de Biogás Identificar las modificaciones a la operación actual para favorecer la implementación del proyecto Identificar la alternativa de aprovechamiento más adecuada para el biogás generado con base en los resultados de la generación. Estimar los costos asociados al proyecto propuesto, utilizando indicadores típicos y precios locales. Identificar los impactos (positivos y negativos) asociados al proyecto. Proponer una estructura y organización administrativa para la implementación del proyecto.

1.4. Limitaciones para la implementación del proyecto Las limitaciones que pudieran surgir para la implementación del proyecto, se deben básicamente a cuestiones técnicas y estructurales que se han observado en el relleno y que pueden limitar la capacidad de gestión de los operadores del mismo. Asimismo, el marco legal vigente puede frenar el desarrollo del proyecto al no ser claro en cuanto al manejo de biogás en los rellenos sanitarios. En cuanto a las limitaciones técnicas, estás tienen su origen en las prácticas operativas derivadas de los lineamientos técnicos establecidos para la construcción y operación de la infraestructura para el manejo de biogás y lixiviados, mismas que fueron observadas en la visita técnica realizada. También pueden influir las actividades de cobertura de los residuos y las propias del material empleado para ello. También se consideran como limitantes el poco conocimiento y desarrollo de los procesos del MDL entre los operadores del relleno y autoridades locales.

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2. INFORMACIÓN DEL RELLENO Y SU ENTORNO 2.1 Descripción y Caracterización del Relleno Sanitario El relleno se encuentra ubicado entre el terreno conocido como Kirpas y Don Juanito en el municipio de Villavicencio a 4 kilómetros del casco urbano (ver figura 1). El municipio es capital del departamento de Meta y cuenta con una superficie territorial de 1.328 km2. El municipio está situado en el noroccidente del departamento, en el piedemonte de la cordillera, localizado a los 04º 09' 12” de latitud norte y 73º 38' 06” de longitud oeste y a una altura de 467 m sobre el nivel del mar. Por su ubicación en el pie de la cordillera, las lluvias cambian bastante de una a otra parte de la ciudad. La humedad relativa promedio es del 80% disminuyendo en los meses donde la temperatura aumenta (enero a marzo) hasta un 66%. La temperatura promedio es de 27°C con variaciones mínimas durante el año, la precipitación promedio es de 4.300 mm anuales. La humedad relativa es muy alta. Limita al norte con los municipios de El Calvario y Restrepo, por el este con Puerto López, por el sur con Acacías y San Carlos de Guaroa, por el oeste con Acacías y el departamento de Cundinamarca. En el territorio municipal se distinguen dos regiones: una montañosa, ubicada al oeste y noroeste del municipio, conformada por el costado de la cordillera oriental; la otra región, una planicie ligeramente inclinada hacia el oriente y nororiente, correspondiente al piedemonte, bordeada el norte por el río Guatiquia, al sur por el río Guayuriba; por la parte central de esta planicie cruzan los ríos Ocoa y Negro, numerosos caños y corrientes menores. Las lluvias están distribuidas en un régimen monomodal donde los meses mas lluviosos son abril, mayo, octubre y los menos lluviosos, de diciembre a marzo. Sus tierras se distribuyen en los pisos térmicos cálido, templado y frío.

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Figura 1. Localización del Relleno Sanitario Don Juanito

BARRANCA DE UPIA SAN JUANITO

EL CALVARIO

CABUYARO CUMARAL RESTREPO

VILLAV ICENCI O

PUERTO LOPEZ

ACACIAS

GUAMAL

SAN CARLOS DE GUAROA CUBARRAL CASTILLA LA NUEVA

EL CASTILLO SAN MARTIN

LEJANIAS

PUERTO GAITAN GRANADA

FUENTE DE ORO MESETAS SAN JUAN DE ARAMA

MAPIRIPAN

VISTAHERMOSA

PUERTO RICO

PUERTO CONCORDIA

LA MACARENA

El predio donde se localiza cuenta con una extensión de 32 hectáreas de las cuales 9 son aprovechables para la disposición. El sitio corresponde a un relleno sanitario de tipo regional ya que en él depositan sus residuos municipios de los Departamentos de Meta y Cundinamarca. El operador de este sitio es la empresa Bioagrícola del Llano. Este relleno ha sido avalado por distintas entidades de orden regional y nacional como uno de los mejores del país por su manejo técnico, paisajístico y su aporte ambiental •

Población atendida

Actualmente el relleno atiende a más de 500.000 habitantes de acuerdo con la proyección de población realizada por el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE). Esta población está distribuida en 8 municipios del Departamento de Meta (Acacias, Cumaral, Guamal, Puerto López, Restrepo, San Juan de Arama, San Martín y Villavicencio) y 2 de Cundinamarca (Medina y Paratebueno). A partir de los datos del censo de 1993 y las proyecciones de población para el año 2005, se estima una tasa de crecimiento poblacional promedio anual para los municipios de 3.3%.

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Tabla 1. Municipios y población atendida por el relleno sanitario Don Juanito Municipio Acacias Cumaral Guamal Medina Paratebueno Puerto López Restrepo San Juan de Arama San Martín Villavicencio Total

Departamento Meta Meta Meta Cundinamarca Cundinamarca Meta Meta Meta Meta Meta

Población Censo 1993 35.046 13.828 7.530 11.253 6.404 21.811 10.401 8.990 16.702 253.780 385.745

Población Proyectada (2005) 50.715 19.679 8.571 11.172 8.179 27.214 14.126 10.503 20.942 367.885 538.986

Fuente: Elaboración propia a partir de información del DANE.

•

Antigüedad y vida útil

El sitio inicio su operación en enero de 1998 y se estima que su vida útil se cumpla en el año 2006. En el se ha cerrado una primera etapa sobre la que se construyó el parque ecológico Reciclante, el cual ha recibido en los últimos tres años más de 24.000 visitantes quienes conocen el sitio a partir de visitas guiadas por las diferentes estaciones del Parque: La laguna, el bambusario, el palmetum, la zona actual de disposición final, la planta de lixiviados, el vivero y la zona de compostaje y lombricultura. 2.2 Características de los residuos La composición de los residuos es el factor más importante para la formación de biogás en un sitio específico. El máximo volumen del gas depende de la cantidad y contenido orgánico dentro de la masa de residuo (Environment Canada, 1996) debido a que es precisamente la descomposición de los residuos orgánicos la fuente de todo el gas que puede generar el relleno. Otros factores que influyen en la tasa de producción son el contenido de humedad; contenido de nutrientes; contenido de bacterias; nivel de pH; temperatura; diseño y planes de operación del sitio específico. Los residuos producidos en América Latina y el Caribe típicamente tienen más alto contenido orgánico y de humedad que la mayoría de residuos de Norte América o Europa, por lo que se esperaría una generación a unas tasas más elevadas.

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Residuos depositados

Se tiene proyectado recibir al final de la vida útil de relleno, 598.569 mil toneladas de residuos. Hasta el mes de septiembre del 2005 se han depositado en el relleno 500.009 toneladas de residuos (ver tabla 2), de las cuales 364.000 toneladas se encuentran en el área ya clausurada y las 135.000 toneladas restantes en el área de disposición actual. Tabla 2. Residuos depositados en el relleno Año

Residuos depositados (Toneladas) 66.450 67.890 69.750 71.978 75.940 79.713 68.288 500.009

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Total

Al relleno sanitario ingresan diariamente 295 toneladas por día, de las cuales el 76% provienen de Villavicencio. La generación per cápita promedio de los municipios que depositan sus residuos en el relleno es de 0,41 Kg/hab-día (sin considerar a Villavicencio). En la tabla 3 se muestra la cantidad dispuesta por cada uno de los mismos. Tabla 3. Residuos dispuestos en el relleno sanitario Don Juanito Municipio Acacias Cumaral Guamal Medina Paratebueno Puerto López Restrepo San Juan de Arama San Martín Villavicencio Total

P.P.C (Kg/hab-día)

Población atendida

0,41 0,35 0,41 0,41 0,41 0,41 0,35 0,35 0,57 0,61

50.715 19.679 8.571 11.172 8.179 27.214 14.126 10.503 20.942 367.885 538.986

Fuente: Elaboración propia.

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Cantidad Dispuesta (Toneladas/día) 20,8 6,9 3,5 4,6 3,4 11,2 4,9 3,7 11,9 224,4 295.3

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También en este sitio se depositan residuos industriales provenientes de la industria papelera, del cuero, textil, química, transformación de plásticos, hoteleras y plazas de mercado (se estima 1.288 toneladas por mes). •

Composición de los residuos depositados

En el relleno sanitario se llevan a cabo periódicamente diversas pruebas y análisis tanto de los residuos como de los productos por descomposición de los mismos, es por esto que se conoce con precisión la composición de los residuos depositados, con una clasificación de 39 componentes como lo muestra la tabla 4. Tabla 4. Composición porcentual de los residuos dispuestos Componente Residuo orgánico de plaza Residuo de comida Residuo de jardín Papel oficina Papel periódico Cartón Recipientes y frascos plásticos Bolsas plásticas Textiles Caucho Cuero Madera Vidrio plano Vidrio frascos y otros Hojalata Aluminio Chatarra Platos y envases desechables Papel higiénico Pañales desechables Icopor Tarros insecticidas Baterías carros Pilas Esmaltes Tarros de pintura Tarros de aceite Huesos Cenizas hospitalarios

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Porcentaje (%) 13.9 38.06 5.46 1.49 2.11 3.56 1.51 8.11 2.52 0.30 0.80 1.41 0.29 1.59 0.30 0.15 0.54 1.36 2.45 3.54 0.10 0.00 0.11 0.04 0.12 0.10 0.03 0.10 0.79

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Tabla 4. Composición porcentual de los residuos dispuestos Componente Otros no clasificados Empaques Escombros y tierra Vasija de pasta y loza Fibras sintéticas Cenizas Aserrín Radiografías Residuos talleres Alambre Total

Porcentaje (%) 6.03 0.37 2.07 0.07 0.37 0.06 0.05 0.01 0.11 0.01 100

Fuente: Bioagrícola del Llano, ESP. Octubre de 2005.

El 57% de los residuos depositados está constituido por material orgánico, que junto con los residuos de papel y textiles (10%) y madera (1%) en conjunto representan los componentes potenciales para la generación de biogás que podría aprovecharse. El resto de los componentes (32%) está constituido por residuos de tipo inorgánico, tales como escombros, tierra, vidrio, loza y cenizas, entre otros. En el relleno se hace aprovechamiento integral de residuos sólidos en procesos de lombricultura y compostaje, aprovechando aproximadamente 3 toneladas por día. •

Condiciones y características operativas del relleno

Bioagricola del Llano S.A ESP opera desde el año 1996 el sitio bajo la figura definida por la Ley 142 y posee licencia de operación hasta el año 2005. La disposición se hace en un sistema de terrazas donde se depositan los residuos sólidos sobre un sistema de impermeabilización. Cada terraza posee canales de aguas lluvias y filtros para lixiviados. El procedimiento de operación inicia cuando se identifica el área a utilizar, a continuación se remueve la capa orgánica (material de cobertura) y se construyen diques de contención en arcilla a los cuales a medida que ganan altura, se les verifican el grado de compactación. Las obras relacionadas con la preparación del terreno para la disposición de los residuos, incluye la elaboración de un estudio de capacidad de soporte, modelación hidrogeológica, modelación topográfica y estudio de impacto ambiental. Una vez depositados los residuos en la celda se cubren diariamente con un daily cover (material que evita la infiltración de aguas lluvias y proliferación de vectores) compuesto de material sintético, arcilla de 20 cm. y material vegetal (cespedón). Adicionalmente cada semana es realizado un cubrimiento con material filtrante.

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Para el control de vectores y fauna nociva se realiza fumigación semanal con insecticida biológico. En el sitio se realizan controles ambientales con una periodicidad semestral, se caracterizan las aguas de los cauces aledaños al relleno sanitario. Así mismo se caracterizan las aguas freáticas del sitio a través de pozos de monitoreo y se realiza con la misma periodicidad la evaluación de las características de gases, aire y lixiviados. Para el manejo de lixiviados se prepara el área instalando arcilla, suelo cemento, geotextil, geodrenes en los taludes y una nueva capa de arcilla. Se instala una malla tipo dren francés y una tubería hacia un sistema central de alcantarillado para la evacuación de los lixiviados hacia la planta para el tratamiento de los mismos. Por medio de un sistema de filtros ubicado en la base del área, los lixiviados son transportados hasta las cajas de recolección. Este líquido llega a un tanque de almacenamiento y posteriormente es enviado a una planta de tratamiento primario. El líquido clarificado se somete a un proceso de evaporación mediante irrigación tipo nebulosa, donde gran parte es evaporado por la radiación solar y la otra es nuevamente recogida y sometida al mismo proceso. Adicionalmente, se cuenta con un lecho de secado de lodos procedentes de la planta de sedimentación de lixiviados. Una vez deshidratados, los mismos son dispuestos en la zona activa de disposición de los residuos. La evacuación de gases se hace por ductos, a medida que el relleno incrementa su altura, se construye la chimenea y posteriormente se ubican las teas de desgasificación. El manejo de aguas lluvias se hace a través de canales perimetrales ubicados para la desviación de aguas lluvias. En la actualidad se esta haciendo un diagnostico para determinar la metodología y formulación del PGIRS, poseen Licencia Ambiental, en el sitio hay presencia de recicladores. •

Infraestructura

El relleno cuenta con la siguiente infraestructura complementaria: − − − − − − − − − − −

Cerca perimetral Caseta de portería Instalaciones sanitarias Patio de maniobras Oficina y casino Área de emergencia y contingencia Valla publicitaria Sistema de pesaje electrónico Estación de pesaje Sistema de energía Teléfono

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2.3 Actividades relacionadas con biogás El relleno cuenta con un sistema pasivo de captación y venteo de biogás constituido por 46 chimeneas (pozos), distribuidas a lo largo de la superficie del predio teniéndose en promedio 5 pozos/hectárea con una profundidad promedio de 17 metros cada uno y diámetro promedio de 1 metro. En el relleno los pozos construidos son como el que se muestra en la fotografía 1. Fotografía 1. Chimenea para el control de gases en el relleno sanitario Don Juanito

En la figura 2 se muestra la distribución de las chimeneas en el sitio.

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Figura 2. Distribución de pozos en el relleno sanitario Don Juanito

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2.5 Definición del marco legal entorno al proyecto Este numeral se desarrolla partiendo de una revisión normativa del marco relacionado con el tema de manejo y disposición de residuos. Las normas nacionales existentes en el país relacionadas con el tema de residuos sólidos, en lo que se refiere a generación, almacenamiento, transporte, aprovechamiento, tratamiento y disposición final son las mostradas en la tabla 5. Tabla 5. Normatividad nacional relacionada con los residuos sólidos Norma

Decreto Ley 2811 de 1974

Decreto 1713 de 2002 (Ministerio de Desarrollo Económico):

Decretos 1505 y 1140 de 2003

Decreto 838 de 2005 (MAVDT)

Objeto General Especifico en residuos Responsabilidad en la generación de residuos. Procesamiento final de las Código Nacional de los basuras. Recursos Naturales Adecuación del servicio de recolección, transporte y disposición final de basuras. Responsabilidades de los actores de la cadena de generación. Reglamenta la prestación Contenido del plan de gestión del servicio público de integral de residuos sólidos aseo en relación con la (PGIRS). Componentes del Gestión Integral de servicio público. Condiciones de Residuos Sólidos. almacenamiento. Formas de aprovechamiento. Recolección selectiva Adicionaron y modificaron el Decreto 1713/05. Define el aprovechamiento en el marco de la gestión integral de residuos sólidos. Establece los sitios de ubicación para la presentación de residuos sólidos. Estable la disposición final de residuos sólidos, como actividad complementaria Metodología para la localización del servicio público de de los rellenos sanitarios. aseo, mediante tecnología de relleno sanitario

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Tabla 5. Normatividad nacional relacionada con los residuos sólidos Objeto Especifico en residuos

Norma Resolución 619 de 1997(Ministerio del Medio Ambiente MMA) Resoluciones 058 de 2002 (MMA) y 886 de 2004 (MAVDT Ley 9 de 1979

Decreto 1220 de 2005 (MAVDT):

Resolución MDE 822 1998

de de

General Acerca de los Permiso de emisiones. Se establece las industrias, obras, Aplica en la incineración. actividades o servicios que requieren permisos de emisión atmosférica. Se establecen normas y límites máximos permisibles de emisión Aplica en la incineración. para incineradores y hornos crematorios de residuos sólidos y líquidos. Establece la regulación, Establecen medidas legalización y control de los sanitarias descargos de residuos. Sobre Licencias El manejo de residuos Ambientales. peligrosos requiere de licencia Establece las actividades ambiental. que requieren de trámite de licencia ambiental y su La construcción y operación de procedimiento ante la rellenos sanitarios requiere autoridad ambiental licencia ambiental. competente Titulo F-Sistemas de Aseo Reglamento Técnico del urbano Sector de Agua Potable y F-6. Define requerimientos para Saneamiento Básico el sistema de disposición final de RAS 2000 rellenos sanitarios

Así mismo cabe resaltar que existen leyes como la Ley 253 de 1996, por medio del cual se aprueba en Colombia el Convenio de Basilea, o la Ley 430 de 1998, por la cual se dictan normas prohibitivas en materia ambiental referentes a los desechos peligrosos y que de una u otra amenra se relacionan con los aspewctos inherentes a la disposición final. Adicionalmente se encuentran normas específicas para el manejo integral de residuos hospitalarios, el Decreto 2676 de 2000 y Resolución de MMA-MS 1164 de 2002, para el transporte de sustancias y/o residuos peligrosos, Decreto 1609 de 2002, para el cargue, descargue, transporte, almacenamiento y disposición final de escombros, Resolución MMA 541 de 1994 entre otras relacionados con el tema de residuos.

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Dado lo anterior, los sitios de disposición final deben ubicarse según lo definido en los Planes de Ordenamiento Territorial - POT, teniendo en cuenta la capacidad, accesibilidad vial y densidad poblacional, entre otros, además de tener una visión de tipo regional del servicio, según lo establecido en el Decreto 838/05. Es de resaltar que los rellenos sanitarios deben estar autorizados para su operación mediante Licencia Ambiental, la cual esta sujeta entre otras obligaciones al cumplimiento de un Plan de Manejo Ambiental, PMA, propuesto antes de iniciar operación. Dicho PMA establece las medidas de prevención, mitigación o compensación de los posibles impactos ocasionados en la ejecución de la obra o actividad. Es así que en caso de desarrollar una actividad diferente o complementaria en un sitio de disposición final de residuos sólidos se debe realizar una modificación a la Licencia Ambiental, la cual técnicamente consiste en una modificación al Plan de Manejo Ambiental y la solicitud de los permisos necesarios. Es importante aclarar que las normas en su mayoría tienen un régimen de transición y rigen a partir de su fecha de publicación, y que mediante el principio de rigor subsidiario las CAR´s o DAMA´s en sus jurisdicciones pueden tener una normatividad especifica aplicable en el tema, razones por las que no todos los sitios de disposición final de residuos tendrán las mismas regulaciones y situación legal. 2.6 Edificaciones y/o actividades económicas existentes en el área de influencia del relleno Es importante resaltar que del total de residuos sólidos de la cuenca (10.370 ton/mes), 7.500 toneladas por mes son generados por Villavicencio, es decir el 72%, en razón a que es el municipio que concentra la mayor cantidad de población de la cuenca y de actividades agroindustriales, comerciales y de servicios. En general, este recurso se ve afectado en la región de piedemonte, debido a que allí es donde se localiza el mayor desarrollo agroindustrial y minero, en especial en el municipio de Villavicencio, donde se ubican 21 de los 40 molinos arroceros del departamento, sólo dos cuentan con Plan de Manejo Ambiental aprobado por la Corporación y de las 18 plantas extractoras de aceite de palma existentes en el departamento, únicamente 2 cuentan con plan de manejo aprobado; dos plantas productoras de asfalto y plantas trituradoras de gravilla, que generan problemas asociados a la producción de material particulado. No existen edificaciones en el área de influencia del relleno, así como tampoco se realizan actividades económicas importantes que pudieran verse afectadas o favorecidas por la propia operación del relleno. De la misma forma, el proyecto propuesto no tendría impacto alguno en las inmediaciones del sitio.

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3. PRODUCCIÓN DE BIOGÁS 3.1. Introducción La estimación de la generación de biogás se realizó con base en parámetros calculados con información proporcionada por los operadores del sitio. Otros más fueron seleccionados con base en las recomendaciones de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA) y del Panel Intergubernamental de Cambio Climático de la ONU. Adicionalmente se tomaron en cuenta las condiciones y características de operación que pueden favorecer o limitar la generación de biogás. 3.2. Análisis de variables El biogás es generado como resultado de procesos físicos, químicos y microbiológicos que ocurren dentro del residuo. Debido a la naturaleza orgánica del residuo húmedo, el proceso microbiológico es el que gobierna el proceso de generación (Christensen, 1989). Estos procesos son sensibles a su entorno y por lo tanto, existe una amplia gama de condiciones naturales y propiciadas por el hombre que afectan la población microbiana y consecuentemente, la tasa de producción del biogás. Estudios de corto plazo adelantados en rellenos de gran tamaño, en los que se usaron datos generados mediante pruebas de extracción, indican un rango de producción de entre 0.05 y 0.40 m3 de biogás por kilogramo de residuo dispuesto en el relleno (Ham, 1989). La masa de residuo representa tanto los materiales sólidos (75-80% por masa) como la humedad (20-25% por masa). Este rango depende del contenido orgánico del residuo colocado en el relleno. El rango de los valores de producción puede a primera vista no ser demasiado grande, sin embargo, usando la base de población en América Latina y el Caribe (ALC) y el valor del combustible del biogás, la cantidad anual que se produciría sería del orden de decenas de millones de metros cúbicos de gas natural cada año. Un gas natural tipo gasoducto tiene aproximadamente el doble de poder calorífico o contenido de combustible que el biogás. La composición del residuo es el factor más importante en la evaluación del potencial de generación de un sitio específico. El máximo volumen del biogás depende de la cantidad y contenido orgánico dentro de la masa de residuo (Environment Canada, 1996) debido a que es precisamente la descomposición de los residuos orgánicos la fuente de todo el biogás que puede generar el relleno. Otros factores que influyen en la tasa de producción son el contenido de humedad; contenido de nutrientes; contenido de bacterias; nivel de pH; temperatura; y el diseño y planes de operación del sitio específico. Los residuos producidos en ALC típicamente tienen más alto contenido orgánico y de humedad que la mayoría de residuos de Norte América o Europa, por lo que se esperaría una generación a unas tasas más elevadas.

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La humedad es el principal factor que limita la tasa de descomposición del residuo (McBean et al, 1995; Reinhart, 1996). Las condiciones de humedad dentro del relleno son una función de muchos factores. Los rellenos son típicamente construidos y llenados siguiendo un patrón secuencial por capas. Este aspecto es importante para comprender como la humedad se mueve dentro y a través del residuo. El efecto de la disposición por capas tiende a producir sustancialmente diferentes características de flujo en relación con el movimiento de lixiviados y a la infiltración de agua dentro del relleno. El control del contenido de humedad y de los otros factores que influyen en la población de bacterias que producen el biogás puede tener un gran impacto en el porcentaje total que es producido, y así mismo en la tasa a la cual es producido. Así mismo, la tasa de producción puede en cierta forma ser objeto de control mediante sistemas de manejo de residuos bien diseñados. Los rellenos sanitarios convencionales como los desarrollados en Norte América en los 70’s y 80’s son referenciados generalmente como “cámaras secas” (“dry tombs”, en Inglés) debido a que la alternativa de diseño adoptada tenía como propósito evitar que el agua entre en contacto con el residuo y así minimizar incursiones de lixiviados dentro del agua subterránea. Sin embargo, esta práctica también limita la tasa de actividad anaeróbica dentro del residuo. La actual tendencia es hacia el uso de la tecnología de bioreactor para rellenos sanitarios (Landfill Bioreactor Technology, LBT) mediante la cual se aumenta la cantidad de agua que entra en contacto con el residuo y en cierta forma se estabiliza más rápidamente la masa de residuos. Esta tecnología puede producir grandes tasas iniciales de generación pero a expensas de un decrecimiento repentino de la misma después de unos pocos años. Para efectos de una caracterización inicial del sitio, la producción del biogás puede ser simplificada en función del volumen, edad de los residuos y tipo de residuo, y de su contenido de humedad. El volumen de GEI es directamente proporcional al potencial de generación del biogás. Esto también tiene repercusiones en otros potenciales impactos relacionados con olores y seguridad pública. En general, entre más gas sea producido mayor será la probabilidad de que surjan problemas relacionados con salud, seguridad y molestias por olores; pero al mismo tiempo, esta situación conlleva una factibilidad económica más favorable para la utilización del biogás. Otros asuntos relacionados con la producción que son materia de evaluación, incluyen los riesgos por la migración subterránea y el impacto de los mismos en la calidad del aire. Los principales factores que inciden en la distancia de migración del gas son la permeabilidad del suelo adyacente al relleno y el tipo de cobertura final superficial alrededor del mismo. Generalmente, entre mayor es la permeabilidad del suelo adyacente al relleno, mayor es la distancia de migración. El contenido de agua en el suelo tiene también una importante incidencia sobre su permeabilidad con respecto al flujo de biogás. En la medida que el contenido de agua se incrementa, la transmisividad del medio disminuye. Adicionalmente, el tipo de cobertura en la superficie del terreno afecta la ventilación del biogás hacia la atmósfera.

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Superficies pavimentadas o congeladas limitan la ventilación del gas a la atmósfera y por lo tanto incrementan la distancia potencial de migración. Una membrana impermeable en un relleno puede reducir inmensamente el potencial de migración subterránea. Así mismo, la presencia de suelos heterogéneos alrededor del sitio o tuberías de alcantarillado y otros servicios públicos enterrados incrementan la distancia potencial de migración a lo largo de estos ductos y corredores. Por lo tanto, estos factores deben ser considerados cuando se evalúe el potencial de migración subterránea de un sitio en particular. Los principales determinantes de los impactos sobre la calidad del aire son la cantidad de biogás emitido a la atmósfera, la concentración de trazas de compuestos del gas en el biogás, la proximidad del receptor al sitio y las condiciones metereológicas. Las variables consideradas para la estimación del biogás generado y el que se espera se genere son las siguientes: 1. Residuos ingresados y acumulados. Estas cantidades se tomaron de la

información proporcionada por la empresa operadora y son los mostrados en la tabla 2. −

−

Vida útil y/o años de operación (antigüedad del sitio). Como se ha mencionado el inicio de operaciones del sitio se llevó a cabo en enero de 1998 y se espera que concluyan en 2006, este será el período considerado en el estudio. Aunque los operadores consideran ampliar el relleno, esta ampliación tendría lugar en un predio adyacente al actual, por lo que es considerado como un proyecto independiente y no forma parte de este estudio. Tasa de generación anual de biogás (k). Representa la tasa de biodegradación de primer orden a la cual el metano es generado luego de la disposición del residuo en el sitio. Esta constante depende del contenido de humedad, la disponibilidad de nutrientes, el pH, y la temperatura. El contenido de humedad dentro de un relleno es uno de los parámetros más importantes que inciden en la tasa de generación del gas. La humedad sirve además como medio para el transporte de nutrientes y bacterias. El contenido de humedad dentro de un relleno sanitario depende principalmente de la infiltración de aguas lluvias a través de la cobertura del relleno. Otros factores que afectan el contenido de humedad en el residuo y la tasa de generación incluyen el contenido inicial de humedad del residuo; la cantidad y tipo de cobertura diaria que se usa en el sitio; la permeabilidad y tiempo de disposición de la cobertura final; el tipo de impermeabilización de la base; el sistema de recolección de lixiviados; y la profundidad del residuo. Se han establecido diversos rangos para este parámetro, como los mostrados en la tabla siguiente que se seleccionan dependiendo de la precipitación anual registrada en el sitio.

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Tabla 6. Rango de valores de k sugeridos de acuerdo con la precipitación anual Variable L0 (cf/lb) K (1/año)

Rango 0-5 0.003 – 0.4

Clima húmedo 2.25 – 2.88 0.1 – 0.35

Valores sugeridos Clima Clima semi-húmedo seco 2.25 – 2.88 2.25 – 2.88 0.005 – 0.15 0.02 – 0.10

Fuente: A Landfill Gas-to-Energy projet Development Handbook. EPA 430-B-96-0004, September 1996.

De la misma forma, otros autores asignan valores típicos de k que oscilan entre 0.02 para sitios secos y 0.07 para sitios húmedos. El valor predeterminado utilizado por la U.S. EPA para sitios con precipitaciones de más de 25 pulgadas (625 mm) por año es 0.05 (U.S. EPA, 1994). Se considera que este valor produce una estimación razonable de la generación de metano en ciertas regiones geográficas y bajo ciertas condiciones en el sitio. La siguiente tabla presenta los rangos sugeridos y la asignación de los parámetros recomendados de la constante k. Tabla 7. Rango de Valores de k Sugeridos según la Precipitación Anual (U.S. EPA) Precipitación anual

250 a 500 a < 1.000 mm >1.000 mm

Rango de valores de k (según condición del residuo) Relativamente Moderadamente Altamente inerte degradable degradable 0.01 0.02 0.03 0.01 0.03 0.05 0.02 0.05 0.08 0.02 0.06 0.09

Fuente: Manual para la Preparación de Proyectos de Generación de Energía a partir de Gas de Rellenos Sanitarios en América Latina y el Caribe. Banco Mundial, Abril 2004.

Para el relleno se Cúcuta se emplearán los datos de la tabla 8 y la composición reportada en la tabla 4 para estimar un valor ponderado del parámetro k como lo muestra en la tabla 8. Se considera que este método es más adecuado puesto que se cuenta con los datos de la composición de los residuos depositados, lo que proporciona un resultado más aproximado para el relleno en estudio.

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Tabla 8. Cálculo de kponderada para el relleno sanitario de Cúcuta Componente

Composición

Residuo orgánico de plaza Residuo de comida Residuo de jardín Papel oficina Papel periódico Cartón Recipientes y frascos plásticos Textiles Caucho Cuero Madera Vidrio plano Vidrio frascos y otros Hojalata Aluminio Chatarra Platos y envases desechables Papel higiénico Pañales desechables Icopor Tarros insecticidas Baterías carros Pilas Esmaltes Tarros de pintura Tarros de aceite Huesos Cenizas hospitalarios Otros no clasificados Empaques Escombros y tierra Vasija de pasta y loza Fibras sintéticas Cenizas Aserrín Radiografías Residuos talleres Alambre

13.9% 38% 5.46% 1.49% 2.11% 3.56% 1.51% 2.52% 0.30% 0.80% 1.41% 0.29% 1.59% 0.30% 0.15% 5.40% 1.36% 2.45% 3.54% 0.10% 0.00% 0.11% 0.04% 0.12% 0.10% 0.03% 0.10% 0.79% 6.03% 0.37% 2.07% 0.07% 0.37% 0.06% 0.05% 1.00% 0.11% 0.01%

Categoría de degradación Rápida Rápida Rápida Media Media Media Inerte Lenta Lenta Lenta Lenta Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Media Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Inerte Lenta Inerte Inerte Inerte

Valor de k 0.09 0.09 0.09 0.06 0.06 0.06 0.06 0.02 0.02 0.02 0.02 0 0 0 0 0 0 0.06 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.02 0 0 0 k ponderada

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0.0125 0.0343 0.0049 0.0009 0.0013 0.0021 0.0009 0.0005 0.0001 0.0002 0.0003 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0015 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.059

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−

Potencial de generación de metano (L0). El potencial de generación de metano es la cantidad de metano producido por unidad de masa de residuos. Este parámetro depende de la composición de los residuos, y en particular, de la fracción de materia orgánica presente. Este valor se estima con base en el contenido de carbono del residuo, la fracción de carbono biodegradable, y el factor de conversión estequiométrico. Los valores típicos de este parámetro están el rango entre 125 y 310 m3 de metano/tonelada de residuo. Para la estimación de este parámetro se empleó la metodología del IPCC1 cuya ecuación es la siguiente:

LO = MCF × COD × CODF × F × 1612 Donde: MCF = Factor de corrección para el metano (para vertederos controlados, la metodología considera un valor de 1 por defecto) DOC = Carbono orgánico degradable (fracción) DOCF = Fracción de carbono orgánico degradable asimilado (por defecto la metodología considera un valor de 0.77) F = Fracción de CH4 en el biogás (el valor por defecto es de 0.5) El carbono orgánico degradable se estima mediante la siguiente ecuación:

COD = 0.4( A) + 0.17 ( B ) + 0.15(C ) + 0.30( D ) Donde: A = Porcentaje de los residuos que corresponde al papel y los textiles B = Porcentaje de los residuos que corresponde a los desechos de jardín y de los parques u a otros desechos orgánicos putrescibles (excluidos los alimentos) C = Porcentaje de los residuos que corresponde a los restos de alimentos D = Porcentaje de los residuos que corresponde a madera y paja Empleando los datos de composición de la tabla 4, tenemos que los factores para el cálculo del COD, son los siguientes:

1

Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Reference Manual.

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A = 10% B = 19% C = 38% D = 1% Con lo que se obtiene un valor de 0.13 Gg de CH4/Gg de residuos, que sustituyendo en la ecuación de Lo nos arroja un valor de: LO = 0.074 Gg de CH4/Gg de residuos Para el cálculo anterior se tomó un valor de F = 0.54 obtenido en las pruebas de campo efectuadas en el relleno. El resultado es equivalente a 113 m3 de CH4 por cada tonelada de residuos (tomando como referencia una densidad para el metano de 0.0006542). 3.3. Caracterización del biogás En el relleno se llevo a cabo un programa de monitoreo en 9 pozos seleccionados, de acuerdo con los siguientes criterios: − − − − − − −

Distribución geográfica Presencia de lixiviados en pozos Edad de los residuos dispuestos Características constructivas de los pozos Distancia entre pozos y taludes u otros aspectos que puedan por su naturaleza influir en la producción de gas metano. Pozos que no se encuentren azolvados Pozos sin ranuras

El objetivo del programa fue el de obtener la cantidad (flujo) y calidad del biogás que se genera en el relleno. El programa de monitoreo estático se llevó a cabo en pozos de captación de biogás de operación pasiva, considerando que la salida del biogás se realiza por el gradiente de presión existente en el interior del estrato. El monitoreo se llevó a cabo empleando un analizador de gases portátil GEM-500. Con esta prueba se evalúan las condiciones iniciales del comportamiento del biogás determinando las siguientes variables: a) Composición del biogás: • Porcentaje de metano • Porcentaje de Bióxido de carbono • Porcentaje de Oxígeno • Balance de Nitrógeno b) Temperatura del biogás 2

“Municipal Solid Waste Landfills” in Washington, DC: US Environmental Protection Agency, Compilation of Air Pollutant Emission Factors Ap-42, Volume I :Stationary Sources, 1998.

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c) Presión estática d) Flujo estático El programa de monitoreo tuvo duración de 1 día -no obstante- se consideró 1 día más de estancia para verificar algunas condiciones de operación del sitio y verificación de información de campo (ver fotografía 2). Para la ejecución del programa se emplearon los siguientes materiales y equipos: −

− −

Analizador del biogás (GEM 500) para la determinación del contenido de metano, bióxido de carbono, oxígeno, temperatura, presión estática y presión dinámica. Cabezal Accu-flo, para medir velocidad del gas, dato con el que se obtiene el flujo o caudal conociendo el área del orificio Sonda, plomada, hilo de nylon, cinta gris, bolsas de plástico, taladro, pinzas, puertos de muestreo, desarmadores (plano y de cruz), martillo, rollo de cable. Guantes, overol, botas, cámara fotográfica.

El programa de monitoreo se realizó tomando en cuenta algunas recomendaciones del método 2E de la EPA, del Manual del GEM-500 y apoyados en la experiencia de la firma bajo el procedimiento siguiente: (1)

Antes de realizar el muestreo, se calibra el analizador GEM-500, de acuerdo a procedimiento indicado por el manual de operación. (2) Se verifica visualmente el pozo para identificar sus condiciones físicas y asegurarse que pueda realizarse la medición. (3) Se identifica el pozo y anota el número en el registro de campo. (4) Se realizan las adecuaciones necesarias para el empleo del accu-flo. (5) Se coloca el cabezal accu-flo en el pozo. (6) Se colocan las mangueras del analizador portátil GEM-500 en los puertos de muestreo del accu-flo. (7) Se realiza la medición de los parámetros registrando los resultados en los formatos correspondientes. (8) Se apaga el analizador. (9) Se desconectan las mangueras del analizador. (10) Se traslada al pozo siguiente para repetir las actividades 1 a 8 mencionadas.

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Fotografía 2. Monitoreo de pozos en el relleno Don Juanito

3.4. Resultados En el relleno Don Juanito se realizó el programa de monitoreo el día 7 de octubre, obteniéndose los resultados consignados en la tabla 9. Los resultados obtenidos muestran que el biogás generado presenta una composición promedio de 54% de CH4, 39% de CO2 y 1.8% de O2. La temperatura promedio registrada asciende a 107 ºF (41.6 ºC) y el flujo promedio registrado tiene un valor de 45.5 pie3/minuto, equivalentes a 1.28 m3/minuto. En el caso del pozo Vill-1 los resultados muestran que el bajo contenido de metano se tiene como resultado de la intrusión de oxígeno dentro del pozo, situación que se ve reflejada en los valores de balance registrados. Estos resultados no se tomaron en cuenta el cálculo de los promedios de composición mencionados, aunque sí se tomaron en cuenta para obtener el flujo promedio.

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Tabla 9. Resultados del monitoreo en el relleno Don Juanito Clave del Pozo VILL-1 VILL-2 VILL-3 VILL-4 VILL-5 VILL-6 VILL-7 VILL-8 VILL-9

Hora 13:37 13:40 13:49 13:51 13:56 14:01 14:05 14:10 14:14 14:18 14.21 14:25 14:28 14:31 14:34 14:37 14:40

Composición (%) CH4 19.3 28.6 50.2 50.7 51.3 55.5 55.2 54.9 55.0 54.9 54.9 54.6 54.3 54.2 54.0 53.9 54.2

CO2 13.4 20.9 37.1 37.6 38 42.7 43.1 43 43.1 43 42.8 42.9 42.7 43.1 43.1 43.1 43.4

O2 12.4 8.7 1.4 1.2 1.3 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.5

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Temperatura Interior del Pozo(ºF) 101 103 102 103 99 110 110 108 109 110 111 99 99 112 113 113 113

Flujo (Pies3/min) 58 55 51 50 49 64 22 46 62 62 82 62