Acuña Joya Julio Alejandro 20182375006

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PROPUESTA DE APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS 
URBANOS PARA LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD EN EL RELLENO 
SANITARIO DOÑA JUANA 
 
 
 
Autores 
 
Julio Alejandro Acuña Joya 
20182375006 
 
Miguel Ángel López Triana 
20182375013 
 
 
 
 
 
Docente director 
 
German Arturo López Martínez 
 
Modalidad: Investigación 
 
Presentado para optar por el título: Ingeniero Mecánico 
 
 
 
Universidad Distrital Francisco José De Caldas 
Tecnología Mecánica / Ingeniería Mecánica 
Bogotá, Colombia 
Agosto de 2021 
 
CONTENIDO 
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 8 
1. PLANTEAMIENTO EL PROBLEMA ............................................................................... 9 
2. ESTADO DEL ARTE .................................................................................................... 10 
2.1. LA FASE ANAERÓBICA .................................................................................................. 10 
2.2 EXPERIENCIAS INTERNACIONALES – EMPRESAS Y APLICACIONES DE DISTINTAS 
BIOMASAS. ......................................................................................................................... 11 
2.3 EXPERIENCIAS INTERNACIONALES ................................................................................. 13 
2.4 EXPERIENCIAS NACIONALES .......................................................................................... 14 
2.6 MOTORES ALTERNATIVA PARA COGENERACIÓN .............................................................. 22 
3.JUSTIFICACION .............................................................................................................. 24 
4.OBJETIVOS ..................................................................................................................... 25 
4.1 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................... 25 
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................................. 25 
5. MARCO DE REFERENCIA Y ANTECEDENTES ............................................................ 26 
5.1 GENERALIDADES DEL RSDJ .......................................................................................... 26 
5.1 .1 Catástrofes en el relleno. ..................................................................................... 30 
5.1 .2 Disposición final .................................................................................................. 32 
5.1 .3 Capacidad remanente de la Zona de Disposición ... ¡Error! Marcador no definido. 
5.2 GASIFICACIÓN .......................................................................................................... 37 
5.2.1 Tecnología de gasificación con arco de plasma ................................................... 37 
a Análisis económico plantas de gasificación por arco de plasma tecnología 
Westing House ........................................................................................................... 38 
5.3 COMPARACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS POSIBLES A UTILIZAR ......................................... 39 
5.4 PROPUESTAS DE APROVECHAMIENTO DE LOS RSU PARA DISMINUIR SATURACIÓN 
DEL RSDJ ......................................................................................................................... 61 
5.4.1 Escenario bajo impacto – una planta .................................................................... 61 
5.4.2 Escenario mediano impacto – dos plantas ........................................................... 62 
5.4.3 Escenario de alto impacto – tres plantas .............................................................. 63 
6. METODOLOGÍA PROPUESTA ...................................................................................... 64 
7. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ...................... ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 
 
8. PRESUPUESTO Y FUENTES DE FINANCIACIÓN¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 
9. RESULTADOS .................................................... ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 
10. CONCLUSIONES ...................................................................................................... 82 
11. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 84 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Indicé de figuras 
 SISTEMAS DE DISPOSICIÓN FINAL EN COLOMBIA. .............................. 15 FIGURA 1.
 OPCIONES DE CONVERSIÓN TÉRMICA................................................ 19 FIGURA 2.
 DIAGRAMA DE PLANTA DE INCINERACIÓN. ....................................... 20 FIGURA 3.
 DIAGRAMA DE UNA PLANTA DE GASIFICACIÓN. ................................ 21 FIGURA 4.
 DIAGRAMA DE UNA PLANTA DE GASIFICACIÓN CON ARCO DE PLASMA.FIGURA 5.
 22 
 EJEMPLO DE MOTOR RECIPROCANTE. ............................................... 23 FIGURA 6.
 DISTRIBUCIÓN DEL RELLENO SANITARIO DOÑA JUANA EN EL AÑO FIGURA 7.
2007. 27 
 IMPERMEABILIZACIÓN DE LA BASE .................................................... 29 FIGURA 8.
 PANORÁMICA DEL RELLENO. ............................................................. 30 FIGURA 9.
 SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE LLUVIAS. ............................................ 30 FIGURA 10.
 CONSOLIDADO DE LA OPERACIÓN DEL RELLENO SANITARIO DE MAYO FIGURA 11.
A AGOSTO DE 2019. ................................................................................................ 35 
 DISTANCIA DE LAS LOCALIDADES DE USAQUÉN, SUBA, ENGATIVÁ, FIGURA 12.
FONTIBÓN, HASTA EL RSDJ. .................................................................................... 56 
 DISTANCIA DE LAS LOCALIDADES DE CHAPINERO, BARRIOS UNIDOS, FIGURA 13.
TEUSAQUILLO, PUENTE ARANDA, KENNEDY, BOSA, HASTA EL RSDJ. ........................ 56 
 DISTANCIA DE LAS LOCALIDADES DE SANTA FE, MÁRTIRES, FIGURA 14.
TUNJUELITO, HASTA EL RSDJ. .................................................................................. 58 
 DISTANCIAS DE LAS LOCALIDADES DE ANTONIO NARIÑO, RAFAEL FIGURA 15.
URIBE URIBE, SAN CRISTOBAL, CIUDAD BOLIVAR, USME, SUMAPAZ, HASTA EL RSDJ.
 58 
https://d.docs.live.net/6d6ae7e6a668bf5c/Documentos/documento%202.docx#_Toc74143171
 
 BALANCE DE CALOR Y MASA DEL PROCESO DE GASIFICACIÓN POR FIGURA 16.
PLASMA 71 
 DISTRIBUCIÓN DE PLANTA DE GASIFICACIÓN POR ARCO DE PLASMA . 72 FIGURA 17.
 CLASIFICACIÓN POR COLOR DE LAS SECCIONES DE LA PLANTA DE FIGURA 18.
GASIFICACIÓN POR ARCO DE PLASMA..................................................................... 73 
 ÁREA ACTUAL DEL RELLENO SANITARIO DOÑA JUANA ....................... 74 FIGURA 19.
 PRODUCTOS FINALES GASIFICACIÓN PLASMA ................................... 77 FIGURA 20.
 UBICACIONES DE LAS TRES PLANTAS DE GASIFICACION POR ARCO DE FIGURA 21.
PLASMA EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ ....................................................................... 80 
 
Indicé de tablas 
 
TABLA 1. POTENCIAL DEL BIOGÁS PROVENIENTE DE LOS RELLENOS SANITARIOS EN 
ALGUNOS PAÍSES DE EUROPA. ................................................................................ 13 
TABLA 2. ESTADÍSTICAS DE LAS PLANTAS DE CO-DIGESTIÓN DANESAS (DANSK 
BIOENERGI, 2006) ................................................................................................... 14 
TABLA 3. CANTIDAD TOTAL DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS EN COLOMBIA. ..... 15 
TABLA 4. COMPOSICIÓN ELEMENTAL DE RSU EN COLOMBIA ............................... 16 
TABLA 5. PROYECTOS NACIONALES APLICADOS EN COLOMBIA. .......................... 18 
TABLA 6. DESARROLLO DEL RELLENO SANITARIO DOÑA JUANA. .......................... 26 
TABLA 7. CRECIMIENTO ANUAL ESPERADO DE DISPOSICIÓN DE RESIDUOS HASTA 
EL AÑO 2016. .......................................................................................................... 32 
TABLA 8. CARACTERIZACIÓNDE LOS RESIDUOS SÓLIDOS. .................................... 33 
TABLA 9. COSTOS DE PLANTA DE GASIFICACIÓN POR ARCO DE PLASMA 
(WESTINGHOUSE) ................................................................................................... 38 
TABLA 10. COMPARACIÓN DE TECNOLOGÍAS ..................................................... 41 
 
TABLA 11. COMPOSICIÓN MACROSCÓPICA DE RESIDUOS DE BOGOTÁ 2017 ....... 43 
TABLA 12. HUMEDAD DE LOS RSU DEL RSDJ. ...................................................... 44 
TABLA 13. DISTRIBUCIONES PORCENTUALES DE CONTENIDO DE AGUA EN LOS 
COMPONENTES ORGÁNICOS. .................................................................................. 45 
TABLA 14. DISTRIBUCIÓN EN PESO DE LA HUMEDAD DE LA BIOMASA. ............... 46 
TABLA 15. NUMERO DE MOLES EN LA BIOMASA. ............................................... 46 
TABLA 16. DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL DE LOS ELEMENTOS QUE CONFORMAN LA 
BIOMASA. 47 
TABLA 17. PROYECCIÓN DE CRECIMIENTO DE RSU SEGÚN CONDICIONES 
ACTUALES SIN TENER EN CUENTA RECICLAJE. .......................................................... 51 
TABLA 18. HABITANTES POR LOCALIDAD EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C. .......... 53 
TABLA 19. PROYECCIÓN AL AÑO 2040 DEL NÚMERO DE HABITANTES POR 
LOCALIDAD EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C. ........................................................... 54 
TABLA 20. ÁREA DE PLANTA DE BIOGÁS UBICADA AL INTERIOR DEL RSDJ. .......... 75 
TABLA 21. COSTOS DE LA PLANTA DE GASIFICACIÓN POR ARCO DE PLASMA CON 
CAPACIDAD DE 1000 T/DÍA ..................................................................................... 78 
7 
 
Resumen de proyecto 
 
 
El relleno sanitario Doña Juana ubicado entre las localidades de Usme y 
Ciudad Bolívar, y que la alcaldía de Bogotá designo como lugar para la 
disposición final de los residuos sólidos urbanos1 de la ciudad en el año 1988, 
hoy por hoy presenta un acumulamiento de residuos bastante alto recibiendo 
alrededor de 6800 toneladas diarias que no son poco aprovechadas. 
A través de la historia el relleno se han presentado tres accidentes importantes 
que han generado malos olores y un daño medio ambiental bastante alto, 
logrando afectar a las poblaciones cercanas a el RSDJ afectando la salud y los 
cultivos de los habitantes. 
Es por los anterior que surge la necesidad de generar una propuesta sostenible 
para evitar la sobresaturación y expansión del RSDJ, por eso se plantea la 
transformación de los RSU en combustible para la generación de energía 
eléctrica como alternativa, por eso se hace el estudio de las posibles 
tecnologías que puedan dar solución convirtiendo los residuos en energía 
eléctrica, tanto para su funcionamiento como para ofertar como servicio a partir 
del año 2022, disminuyendo las toneladas de residuos que ingresan al relleno. 
Esta energía se generaría a través de principios de aprovechamiento de los 
RSU como puede ser la biodigestión o la energía termoeléctrica y por medio 
del diseño obtener una solución de una planta de energía eléctrica que pueda 
suplir las necesidades de unas familias aledañas al relleno que no cuentan con 
un servicio de electricidad, buscando minimizar los riesgos ambientales y que 
Doña Juana logre enmendar la deuda histórica que según (Mahecha Bustos, 
2018) tiene con los sectores más vulnerables en el sector sur de Bogotá. 
 
 
1 Ahora se utilizara las siglas RSU para referirse a residuos sólidos urbanos 
8 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Este proyecto estudia el problema de saturación del relleno sanitario Doña 
Juana debido a los residuos sólidos urbanos en la ciudad de Bogotá, 
proponiendo una tecnología que sea apropiada para darle uso a estos 
residuos como material de generación de energía eléctrica, para lograr esto se 
tiene como método de investigación la comparación y estudio del terreno 
utilizado en el relleno durante estos años de funcionamiento y los años futuros 
a partir del año 2021, teniendo en cuenta la gasificación, la biodigestión y el 
plasma como tecnologías a estudiar para proponer el diseño de la más 
adecuada y así dar solución al problema de las basuras, y de los futuros 
accidentes que puedan volver a ocurrir a causa de la acumulación de residuos 
en este sector, aprovechando este material y convirtiéndolo en energía para el 
sustento de la vida humana. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
1. PLANTEAMIENTO EL PROBLEMA 
 
 
 
El relleno sanitario Doña Juana desde su creación en el año de 1988 
representa la zona para la disposición final de todos los RSU de la ciudad de 
Bogotá, la cual fue proyectada con una vida útil de 13 años según (Mahecha 
Bustos, 2018), y que ya lleva en funcionamiento 33 años acumulando capas y 
capas de residuos que han generado tres accidentes por deslizamientos de los 
mismos en los años 1997, 2015 y 2020, detonando en emergencias 
ambientales por los gases producidos que afectaron a las comunidades 
cercanas al relleno y su emisiones al medio ambiente. Sin embargo, se sigue 
planteando expandir los terrenos del relleno para seguir disponiendo los 
residuos como se ha hecho durante todo este tiempo, actualmente el RSDJ 
recibe 6800 toneladas diarias de residuos, los cuales van en aumento y 
desbordan la capacidad de contención del mismo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
2. ESTADO DEL ARTE 
 
Durante la década de 1980 las políticas sanitarias del Estado colombiano, 
reguladas por el Ministerio de Salud, acogieron la tecnología de rellenos 
sanitarios para disponer las basuras en Bogotá, con algo más de cuatro 
millones de habitantes, generaba cada día 4.000 toneladas de basuras, las 
cuales eran depositadas en dos basureros a cielo abierto, El Cortijo, en el 
noroccidente, y Gibraltar, en el suroccidente. La Corporación Autónoma 
Regional de Cundinamarca (CAR), determino el tipo de basuras de la ciudad y 
el tratamiento que se les debía dar, con la conclusión de que la mejor opción 
era el relleno sanitario. 
En 1984 el consorcio colombo-americano Ingeniería de Saneamiento 
Ambiental, Universal Research Scientific, inició un macroproyecto para 
establecer rellenos sanitarios, se necesitaba evacuar rápida y eficientemente 
para proteger la salud de los ciudadanos y el ambiente. Tanto el Ministerio de 
Medio Ambiente, creado en 1993, como las autoridades territoriales asumieron 
este sistema tecnológico y lo convirtieron en parte central del esquema de 
gestión de residuos. 
 
 
Al momento de la descomposición de los residuos orgánicos, de debe tener en 
cuenta diversas etapas para la tecnología de la biodigestión: 
 
2.1. La fase anaeróbica 
 
comienza cuando los residuos son depositados en el relleno y se comienzan a 
presentar las sustancias biodegradables por ausencia del oxígeno y aparece el 
dióxido de carbono (CO2), el agua y materia descompuesta con temperaturas 
alrededor de los 35 a 40 °C. 
 
11 
 
La fermentación: por el desarrollo de condiciones donde se comienzan a 
manifestar la presencia de bacterias y ácidos orgánicos que propiciarán la 
generación de dióxido de carbono y la liberación de metales en el agua. 
 
Presencia de microorganismos: formadores de metano (CH4), que actúan 
para producir el gas mientras se reduce la generación de dióxido de carbono 
(CO2). 
 
Producción de metano: en un 60% en volumen dependiendo de las 
condiciones y como tales procesos específicos como hidrolisis acidogénesis, 
acetanogenesis, metanogénesis, la temperatura, pH, alcalinidad, tiempos de 
retención entre otros. 
Durante los últimos veinte años la energía renovable ha sido muy importante en 
el cuidado del medio ambiente de todos los países, sin importar su nivel de 
desarrollo económico, la bioenergía comprende una gran parte de la energía en 
el mundo, convirtiéndose en una solución interesante para reutilizar los 
desechos orgánicos, (RSU), que por lo general son destinadosa rellenos 
sanitarios que sirven como acumuladores y no como aprovechadores. 
 
2.2 Experiencias internacionales – Empresas y aplicaciones de distintas 
biomasas. 
 
Según la AIE (Agencia Internacional de la energía) el 10 % de la energía 
mundial proviene de recursos asociados a la producción de biogás, 
biocombustibles y líquidos para la generación de energía eléctrica, estimando 
que gran parte de ese porcentaje corresponde a los países pobres y en 
desarrollo como los datos suministrados por el FAO que asegura que algunos 
de estos países obtienen el 90% de la energía de leña y otros biocombustibles. 
(Ojea, 2017) 
La nueva alternativa de generación de energía por medio de los residuos 
orgánicos es una solución para el futuro del planeta. es necesario categorizar 
12 
 
las plantas de generación de energía que mayor tecnología tienen, Finlandia, 
Dinamarca y Alemania como unos de los países más desarrollados: 
Ironbrigde: Planta ubicada en SevernGorge reino unido, la más grande del 
mundo al parecer, con una capacidad total de 740 MW.(Ojea, 2017) 
AlholmensKraft: Planta ubicada en la fábrica de papel UPM-Kymmene en 
Alholmen Jakobstad, Finlandia con una capacidad instalada de 265 MW. 
Toppila: Central de biomasa ubicada en Oulu, Finlandia, que cuenta con una 
capacidad instalada de energía eléctrica de 210 MW y 340 MW de potencia 
térmica, utilizando turbinas como mecanismo de generación. 
Polaniec: Central ubicada en Staszów Polonia, que cuenta con una capacidad 
instalada de 205 MW, opera con caldera de lecho fluidizado circulante para 
biomasa más grande y avanzada del mundo. 
Kymijärvi II: Planta ubicada en Lahti Finlandia, que cuenta con una capacidad 
instalada de 160 MW, utiliza madera, cartón, plástico y papel para sus procesos 
de gasificación y generar gas combustible, que pasa por una turbina Siemens 
SST 800 Tandem y un generador Siemens Gen5-100a-2p y un sistema 
totalmente automatizado. 
Vaasa: Planta situada en Vaasa Finlandia, que tiene una capacidad instalada 
de 140 MW y su principal materia prima es residuos forestales. 
Wisapower: Es una planta ubicada en la Fábrica de papel de UPM Pietarsaari, 
Ostrobothnia, Finlandia que dispone de una capacidad eléctrica de 140 MW y 
utiliza una turbina de vapor SST-800. 
Florida Crystals: Planta ubicada en la zona de South Bay, Florida, Estados 
Unidos, que posee una capacidad instalada de 140 MW y su principal materia 
prima es Bagazo (Caña de azúcar) y madera urbana reciclada. 
Kaukaan Voima: La planta de biomasa queda ubicada en Lappeenranta, 
Finlandia, que cuanta con una capacidad instalada de 125 MW y utilizan la 
madera y turba para la generación de energía. 
13 
 
Seinäjoki: Central ubicada en la cuidad de Seinäjoki, Ostrobotnia, Finlandia, 
que posee una capacidad instalada de 125MW.(Ojea, 2017) 
2.3 Experiencias internacionales 
 
Países con mejor aprovechamiento del biogás en generación de 
electricidad: 
En la actualidad la generación de energía eléctrica a partir de los RSU se ha 
convertido en una solución a la contaminación y al aprovechamiento de estos, 
a continuación, se muestra el potencial de biogás provenientes de rellenos 
sanitarios: 
 
 
Tabla 1. Potencial del biogás proveniente de los rellenos sanitarios en algunos países de Europa. 
 
Países europeos 
Biogás 
(106 m3/año) 
Energético 
como petróleo 
o aceite 
(103 ton métricas) 
Toneladas 
de 
J/ año 
(103) 
Bélgica 192 91 3,8 
Dinamarca 105 50 2,1 
Alemania 2050 966 41 
Francia 874 413 17 
Grecia 370 175 7,3 
Irlanda 180 85 3,6 
Italia 1040 490 20 
países bajos 450 365 11 
Portugal 172 82 3,4 
España 848 400 17 
Reino Unido 2520 1200 50 
Comunidad 
europea 8911 4271 176 
Fuente: WORLD WASTES. Winter 1999. The Changing Direction of European Landfills, Maggie, 
Thurgood). 
 
14 
 
Como se logra observar en la tabla 1 y basándonos en estadística de plantas 
de co-digestion danesas, podemos analizar es posible tener una capacidad 
energética a partir de la biodigestión. 
 
 
Tabla 2. Estadísticas de las plantas de co-digestión danesas (Dansk Bioenergi, 2006) 
Planta Vel. Reactor THR (días) 
Biogás 
Nm2/año 
Electricidad 
(KWh/año) 
Davine 750 18 456,00 861,60 
Hodsager 880 27 571,06 - 
Filskov 880 9 1525,40 3259,68 
Blaahoej 1200 13 18877,02 4513,39 
Vegger 1400 17 3138,61 5278,79 
Vaarst - Fjellerad 1900 11 5302,46 2559,48 
Sinding 2100 16 4244,72 - 
Snertige 2550 29 1730,58 480,00 
V. Hjermitslev 2700 33 2221,20 5424,00 
Fagenl 4400 24 3956,89 8192,09 
Thorsoe 4600 14 3209,99 835,57 
Ribe 4785 11 4654,06 11746,80 
Blaaabjerg 5000 16 3120,00 7580,16 
Nysted 5000 49 3120,00 5556,00 
Studsgaard 6000 28 4258,26 - 
Hashoej 7000 30 7646,78 14804,40 
Lemvig 7000 15 7272,00 17796,00 
Aarhus Nord 8010 - - - 
Lintrup 9200 18 6432,00 15036,00 
Fuente:(Amaral et al., 2013). 
 
Se observa en la tabla 2 el número de plantas de co-digestion en Dinamarca y el 
biogás y su producción eléctrica. 
2.4 Experiencias Nacionales 
 
Teniendo en cuenta de donde proviene la energía eléctrica colombiana según 
(G. López Martínez et al., 2018) la energía eléctrica en Colombia depende, 
fundamentalmente, de hidroeléctricas (70,0%) y termoeléctricas (29,3%), 
15 
 
desaprovechando otras fuentes de energías renovables como la biomasa 
residual pecuaria, entre otras. El estiércol que se genera en la explotación 
pecuaria sobrepasa los 81 millones de toneladas anuales, con un potencial 
energético de más de 71.000 TJ/año; y no se aprovecha actualmente. 
 
Colombia como gran exponente en recursos naturales, en los últimos años el 
país ha optado por adquirir los combustibles de los residuos del sector agrícola 
e industrial,(Andrade et al., 2018), 
 
Tabla 3. Cantidad total de residuos sólidos urbanos en Colombia. 
Año RSU (Ton/día) 
2010 26.537 
2011 24.647 
2012 26.726 
2013 25.054 
2014 26.528 
Fuente: (Andrade et al., 2018) 
Nota: años comparados con toneladas de RSU al día. 
 
Se observa en la tabla 3 la cantidad de toneladas por día de RSU y su 
variación por año en Colombia buscando hacer un análisis de la variación de 
disposición de residuos. 
 
 Sistemas de disposición final en Colombia. Figura 1.
 
Fuente: (Andrade et al., 2018) 
16 
 
 
Nota: Porcentaje de disposición final de RSU en Colombia. 
 
Se obtiene como resultado que la disposición final de los RSU tiene un 81% de 
terminar en cuerpos de agua probando que no se está aprovechando la 
energía que se puede llegar a producir como se muestra en la figura 1, Sin 
embargo, se debe tener en cuenta la composición de los RSU, para aprovechar 
y separarlos de manera adecuada, para ello se tienen características 
particulares de cada elemento y sus componentes: 
 
Tabla 4. Composición elemental de RSU en Colombia 
Residuo %H2O %C %H %O %N %S %ASH 
Alimentos 70,0 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0 
Papel 6,0 43,5 6,0 44,0 0,3 0,2 6,0 
Plásticos 2,0 60,0 7,2 22,8 0,0 0,0 10,0 
Textiles 10,0 55,0 6,6 31,2 4,6 0,2 2,5 
Maderas 20,0 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5 
Podas 60,0 47,8 6,0 38,0 3,4 0,3 4,5 
Fuente: (Andrade et al., 2018) 
Nota: Residuos comparado con porcentaje de cada componente. 
 
 
Teniendo en cuenta la tabla 4 nos da como resultado que los alimentos y las 
podas poseen un gran porcentaje de agua y carbono, siendo estos los mejores 
para el proceso de biodigestión y posteriormente la obtención de biogás. En los 
últimos años para proteger el medio ambiente en Colombia se han generado 
políticas y normatividades que trabajan en función de proteger y renovar los 
ecosistemas ya afectados por los procesos industriales, por eso la alternativa 
de la generación de energía a través de fuentes renovables. (Velásquez & 
Rincón, 2018) 
 
 
 
17 
 
 
 
18 
 
Tabla 5. Proyectos Nacionales Aplicados en Colombia. 
 
Fuente:(Velásquez & Rincón, 2018) 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso:Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
19 
 
 
 
Se observa en la tabla 5 algunos ejemplos de proyectos ejecutados en algunas 
partes de Colombia que utilizan el biogás como combustible para la generación de 
energía eléctrica bajo los parámetros de su sector industrial en el que se 
especializan. 
 
Existen cuatro tecnologías principales para la conversión térmica de los RSU: 
caldera de incineración, reactor de pirólisis/gasificación, y reactor de gasificación 
con arco de plasma. 
 Opciones de conversión térmica. Figura 2.
 
Fuente:(Energia, comision federal de electrcidad, 2013). 
 
Según el esquema presentado en la figura 2 se identifican como aprovechar los 
RSU en tres diferentes tecnologías ya experimentadas y verificadas en el mundo. 
 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
20 
 
 
Hasta 2012 se contabilizaban más de 900 plantas de incineración con 
recuperación de energía entre los países desarrollados, procesando más de 180 
millones de toneladas de residuos sólidos urbanos por año. A continuación, unas 
de las tecnologías más empleadas, la incineración de los residuos. 
 
 
 
 
 Diagrama de planta de incineración. Figura 3.
 
Fuente (Energia, comision federal de electrcidad, 2013) 
 
 
En la figura 3 observamos un croquis de los procesos que componen una planta 
de incineración, para la generación de energía eléctrica. 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
21 
 
 
Otra tecnología empleada es la gasificación que somete los residuos a 600 grados 
Celsius, temperatura sin presencia de oxígeno. 
 
 
 Diagrama de una planta de gasificación. Figura 4.
 
Fuente:(Energia, comision federal de electrcidad, 2013). 
El proceso de gasificación como se muestra en la figura 4 somete los residuos a 
cierta temperatura para utilizar los gases como combustible y por medio de 
turbinas así generar energía eléctrica. 
La tecnología con arco de plasma aplica las temperaturas más altas que en los 
procesos de gasificación. 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
22 
 
 
 Diagrama de una planta de gasificación con arco de plasma. Figura 5.
 
Fuente: (Energia, comision federal de electrcidad, 2013). 
 
En el proceso de arco de plasma se alcanza temperaturas bastante altas que 
logran incinerar por completo los residuos y así aprovechar los gases generados 
por ellos para el proceso de transformación como en la gasificación normal como 
vemos en la figura 5. 
 
2.6 Motores alternativa para cogeneración 
 
Teniendo en cuenta las tecnologías empleadas en este tipo de proyectos se busca 
el (kW) más económico por costo de generación y por demás costos en obras, 
mantenimiento etc., indagando sobre las tecnologías existentes y visualizando las 
ya empleadas en rellenos sanitarios de Latinoamérica optamos por tomar los 
motores de combustión interna ya que presentan alta eficiencia en comparación 
 
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con las turbinas de gas y microturbinas. Son de bajo costo por kW en comparación 
con las turbinas de gas y microturbinas, y existen en varios tamaños reducidos a 
los flujos de biogás normalmente trabajan en eficiencias del 25 y 35%, además 
estas eficiencias se pueden mejorar reutilizando el calor producido en 
cogeneración son buenos para caudales de 8 y 30 metros cúbicos de biogás y 
oscila una producción de energía entre 800Kw y 3Mw. 
 
 Ejemplo de motor reciprocante. Figura 6.
 
Fuente:(Blanco et al., 2017). 
 
En el método de transformación de energía se puede encontrar turbinas de gas o 
motores de combustión interna como se observa en la figura 6, que pueden 
ofrecer en algunos casos mejores eficiencias al momento de producir energía 
eléctrica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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24 
 
 
 
 
3.JUSTIFICACION 
 
 
 
La presente investigación se enfocara en la posibilidad de hacer un uso racional 
de la energía proveniente de los residuos sólidos urbanos, y no solo quemar la 
producción de biogás, desde el punto de vista tecnológico el proyecto impacta 
positivamente a las comunidades cercanas, debido a que por medio de 
transformación de RSU en energía eléctrica, se podría brindar una ayuda por parte 
del relleno sanitario Doña Juana a sectores vulnerables y de escasos recursos 
que se beneficiarían con la energía de los residuos producidos en la ciudad de 
Bogotá que no se están aprovechando, y si está contaminado gran parte de estos 
sectores con gases tóxicos y derrumbes. Como estudiantes de ingeniería poder 
optimizar la disponibilidad energética producida por los residuos, que solventaría 
la necesidad energética planteando tecnologías sostenibles que logre traer 
desarrollo aquellos sectores afectados. Finalmente, que el RSDJ a través de esta 
iniciativa logre pagar la deuda histórica que tiene con los sectores aledaños como 
se expone en (Mahecha Bustos, 2018), con una concesión gratuita por un tiempo 
de 10 años de electricidad, y después de esta concesión con un bajo costo de 
energía para el pago de la misma planta. 
 
 
 
 
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25 
 
 
 
4.OBJETIVOS 
 
 
4.1 Objetivo General 
 
Elaborar una propuesta de diseño para la generación de energía eléctrica a partir 
de los residuos sólidos urbanos en el relleno sanitario Doña Juana de Bogotá. 
 
 
4.2 Objetivos Específicos 
 
• Realizar un diagnóstico técnico del estado actual del Relleno Sanitario en cuanto 
a su capacidad y el aprovechamiento de los residuos sólidos urbanos para la 
generación de energía eléctrica en un tiempo aproximado a 20 años a partir del 
2021. 
• Calcular el potencial energético actual del relleno sanitario Doña Juana. 
• Elaborar por lo menos dos propuestas de aprovechamiento eficaz para la 
generación eléctrica a partir de los residuos sólidos urbanos en el relleno sanitario 
de Doña Juana para un periodo de 20 años y seleccionar el más factible. 
•Realizar el diseño detallado de la alternativa seleccionada y un estudio de 
factibilidad económica y ambiental del mismo. 
 
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• Elaborar un artículo para someterlo a una revista científica que dé cuenta de los 
principales resultados obtenidos en la investigación. 
5. MARCO DE REFERENCIA Y ANTECEDENTES 
 
5.1 Generalidades y diagnostico actual del RSDJ 
 
El relleno sanitario Doña Juana, se localiza en ciudad de Bogotá D.C., capital de 
Colombia. El clima frio y seco con una temperatura promedio de 14°C con fuertes 
precipitaciones en los últimos años y con una población de 6´778.691 habitantes. 
El relleno sanitario inicio operaciones en 1988 teniendo como estimado un periodo 
de vida útil de 13 años y conto con áreas expansibles como se muestra en la 
tabla 6: 
 
Tabla 6. Desarrollo del relleno sanitario Doña Juana. 
Zona 
Periodo de 
operación 
Vida 
útil 
(Años) 
Área 
ocupada 
(Has)Comentarios 
Zona 1 Nov-88 a Feb-95 6,5 80,0 
Existe sistema 
de extracción 
 de biogás 
Zona Mansion Feb-95 a Oct-95 0,8 10,0 
Existe sistema 
de extracción 
 de biogás 
Zona 2 - Area 1 Oct-95 a Sep-97 2,0 25,0 
Zona del 
derrumbe 
 
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Zona 2-Area 2 
Oct-98 a Sep-
2000 NA 6,1 
reacomodación 
residuos 
provenientes 
del derrumbe 
Zona 4 Sep-97 a Ene-99 1,4 19,0 
 
Zona 6 
Zona de 
emergencia 
 
3,2 
 
Zona 7 
Ene-99 a Dic-
2002 3,0 40,0 
 Celda 
 Hospitalarios 
Jul-98 a hoy 
8,5 1,5 
 Zona 8 Marzo 2002-hoy 6,2 41,0 
 
Fuente: (Scs Engineers, 2007) 
 
Como se muestra en la tabla 6 esta es la disposición que tiene el relleno estimado 
para el año 2008, el área total del relleno para el año 2007 era de 456 hectáreas 
de las cuales el 40% era utilizada como relleno. En aquella época la zona VIII 
tenía una superficie de 41 hectáreas con una capacidad de 9.3 millones de 
toneladas y una vida útil de 19 meses. 
 
En la siguiente figura presenta un mapa de la distribución de las áreas del relleno: 
 
 Distribución del relleno sanitario doña Juana en el año 2007. Figura 7.
 
 
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Fuente: (Scs Engineers, 2007) 
 
En la figura 7 se evidencia las zonas de disposición y áreas de ampliación del 
RSDJ para el año 2007. 
 
Para su distribución y disposición el relleno tiene las siguientes características: 
 
• Arcilla. La capa de arcilla debe tener una permeabilidad máxima de 1x10-6 cm/s. 
En caso de que se encuentre un estrato de permeabilidad superior, se hace un 
reemplazo en el área involucrada en un espesor de 50cm. 
• Geomembrana texturizada. Material de HDPE en un espesor de 60 mils unida 
mediante termofusión. Se realiza control de calidad a juntas y reparaciones 
• Geotextil no tejido. NT3500 o 350g/m 
 
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• Rajón 1-4”. Producto triturado. Espesor 25 cm. 
Grava 1-4”. Canto rodado. Espesor 10cm residuos sólidos. 
 
Según (Cardenas, 2016) El relleno se construyó con el fin de solucionar las 
problemáticas ambientales y de aseo que afectaban a Bogotá, y que eran 
atribuidas a la ausencia de un programa integral de recolección de basuras y a la 
falta de una entidad que asumiera esta actividad en una ciudad que recibía cada 
vez más habitantes, y que se volvía más grande. 
Debido a que el relleno funciona 24 horas los 7 días de la semana, se maneja una 
cobertura temporal de plástico que cubre los residuos que no se encuentran en el 
área de descargue, se utiliza una lona plástica de color verde de polietileno para la 
impermeabilidad. 
 
Las zonas VII y VIII cuenta con un sistema de conducción de lixiviados con una 
línea principal de conducción de 12 pulgadas de diámetro, que lleva a unas 
piscinas de almacenamiento, y cuenta con una planta de tratamiento de lixiviados 
que para el año 2006 su caudal era de 35 L/s y aumentando. 
 
 
 
Figura 8. Impermeabilización de la base 
 
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 Panorámica del relleno. Figura 9.
 
 Sistema de recolección de lluvias. Figura 10.
 
 
Fuente: (Scs Engineers, 2007) 
 
Los métodos utilizados para la disposición y organización de los RSU en el relleno 
sanitario Doña Juana muestra la acumulación de capas de basura cubiertas por un 
polímero que acelera la descomposición del material residual como se muestra en 
la figura 8, y produciendo gases altamente compuestos de metano y líquidos ricos 
en nutrientes de abono requiere un método de recolección de ellos y de lluvias 
como se ve en la figura 10, y brindándonos una panorámica del relleno agradable 
a la vista como en la figura 9. 
 
 .1 Accidentes en el RSDJ. 5.1
 
 
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En el transcurso del tiempo se han presentado tres derrumbes en el RSDJ que ha 
generado un daño ambiental y un riesgo sanitario importante para la ciudad de 
Bogotá. 
El 27 de septiembre de 1997 se registró la más grande emergencia sanitaria de la 
ciudad, tras el derrumbe de un millón 200 mil toneladas de basuras del relleno 
sanitario. Al menos tres localidades del sur de Bogotá resultaron afectadas por la 
exposición de desechos orgánicos, químicos e industriales.(Moreno Barreto, 2017) 
Este acontecimiento relata la importancia de que el relleno desaparezca y como el 
tratamiento de los RSU no ha sido el mejor, dando como solución un lugar al sur 
de la ciudad donde hacer la disposición final y llenar capa sobre capa de residuos 
sin tener consecuencia como la que se relata en la noticia (Moreno Barreto, 2017): 
Como si se tratara de un volcán en erupción, un millón 200 mil toneladas de basura del relleno 
Doña Juana se precipitaron en cuestión de minutos sobre el cauce del río Tunjuelo. Eran las 4:00 
p.m. del sábado 27 de septiembre de 1997, hace exactamente 20 años, cuando la emergencia 
sanitaria puso en alerta al menos 20 barrios de Ciudad Bolívar, Usme y Tunjuelito. 
Los afectados denunciaron enfermedades respiratorias, gastrointestinales, dolores abdominales y de 
cabeza, afectación en los bronquios, así como sangrado por boca y nariz. El médico Francisco 
Martínez, quien entonces trabajaba en el hospital de Usme, dijo dentro del proceso que por este tipo 
de dolencias se disparó la atención de pacientes, debido a que cada galeno recibía a diario entre 35 y 
40 personas de todas las edades y todos los géneros. La Secretaría de Salud informó que entre el día 
de la emergencia y el 15 de diciembre de ese año realizaron 24.324 consultas en 37 barrios de la 
zona de influencia. 
Mientras que un segundo hecho similar se registró el 2 de octubre del año 2015, 
fecha en que fue declarada una emergencia sanitaria en el sector por el derrumbe 
 
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de 750.000 toneladas de basura, según (Semana, 2020), y el ultimo hecho se 
presentó en el año 2020 donde un derrumbe producido por unas grietas que 
posteriormente procedieron a rellenar con arcilla, pero que logro producir una 
emergencia ambiental en sus alrededores. 
 .2 Disposición final 5.1
 
Los residuos se cualifican median tres unidades peso, volumen y densidad, para el 
año 2006 el relleno depositaba 26.5 millones de toneladas esperando un 
crecimiento anual de 2.08% pero con el aprovechamiento y las políticas de 
separación se buscaba que el incremento se comportara de la siguiente manera: 
 
Tabla 7. Crecimiento anual esperado de disposición de residuos hasta el año 2016. 
Proyección de 
toneladas 
dispuestas 
(año) 
Proyección 
lineal de 
toneladas 
dispuestas 
Factor 
programa 
de 
reciclaje 
Total, 
toneladas 
de residuos 
2006 1.994.91 
 
1.994.91 
2007 2.035.62 1% 2.015.27 
2008 2.076.34 2% 2.034.81 
2009 2.117.06 3% 2.053.55 
2010 2.157.78 4% 2.071.46 
2011 2.198.50 5% 2.088.57 
2012 2.239.21 6% 2.104.86 
2013 2.279.93 7% 2.120.34 
2014 2.320.65 8% 2.135.00 
2015 2.361.37 9% 2.148.84 
2016 2.402.09 10% 2.161.88 
Fuente: (Scs Engineers, 2007) 
 
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El avance porcentual hasta el año 2016 requiere una demanda igual de posibilidad 
de reciclaje como se muestra en la tabla 7, y reutilización de los residuos para su 
aprovechamiento puede reducir la cantidad de espacio del relleno. 
 
En donde se esperaba una disposición de alrededor de 3´800.000 toneladas para 
el año 2016, caracterizando los residuos de la siguiente manera: 
 
Tabla 8. Caracterización de los residuos sólidos. 
Material 
Contenido 
promedio 
Cuero 0,33 
Cerámicas 0,06 
Cartón 0,76 
Ladrillos 0,11 
Madera 1,03 
Material 
 Orgánico 61,58 
Metales 1,13 
Minerales 0,38 
Papel 8,92 
Plástico y 
Caucho 19,71 
Textiles 4,45 
Vidrio 1,72 
Total 100,18 
Humedad 48,80 
 
Fuente: (Scs Engineers, 2007) 
 
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En el año 2016 de los 2 millones de toneladas que entraban aproximadamente al 
relleno sanitario Doña Juana, se lograban identificar y clasificar los residuos como 
se muestra en la tabla 8. 
En las siguientes tablas están consignadas la información de la disposición final en 
al año 2019 y su último semestre de operación: 
 
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 Consolidado de la operación del relleno sanitario de mayo a agosto de 2019. Figura 11.
 
 
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Fuente: (UAESP, 2019) 
 
Como se evidencia en la Figura 11 según el último informe del año 2019 se 
muestra un aumento tanto en los residuos sólidos Urbanos no reutilizables, así 
como un aumento en flujo de biogás captado, el cual es el combustible necesario 
para la cogeneración de energía. 
 
 
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37 
 
 
 
5.2 Gasificación 
 
La gasificación es el calentamiento de los RSU para producir un gas de síntesis el 
cual consiste básicamente en hidrogeno, monóxido de carbono y dióxido de 
carbono y algunos otros compuestos la energía del poder calorífico del gas de 
síntesis puede estar entre (7.4MJ/Nm3 y 18.6 MJ/Nm3) siendo un aproximado de la 
mitad del gas natural. Una vez acondicionado el gas puede ser utilizado como 
combustible para calderas para la producción de calor y electricidad en turbinas, o 
puede transformarse en combustible mediante síntesis química. 
Lo difícil de este proceso es reducir el volumen de generación del gas y los costos 
de tratamiento asociados, dependiendo el tipo de reactor también se tiene que 
considerar el pretratamiento del gas de síntesis. Esto exige tener en cuenta los 
propósitos para así minimizar los costos. (Blanco et al., 2017) 
 
5.2.1 Tecnología de gasificación con arco de plasma 
 
 
Existen varias tecnologías de gasificación para conversión térmica en RSU, como 
lo es caldera de incineración, reactor de pirolisis por gasificación y reactor de 
gasificación con arco de plasma, esto para la generación de electricidad o vapor 
como producto final, de estas tecnologías se diferencian por el aporte de aire de 
combustión para su proceso. 
 
 
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38 
 
 
Para nuestro estudio de caso tomamos la tecnología de gasificación por arco de 
plasma que es de muy reciente desarrollo y basa su principio de operación en 
generar un plasma de alta temperatura (4000-7000°c),el plasma se genera en el 
reactor a partir de las llamadas antorchas de plasma ,que consisten en electrodos 
que inducen un arco eléctrico y por la cual se hace pasar una corriente gas inerte 
,la cual eleva su temperatura se ioniza y se convierte en plasma, al tener contacto 
con los RSU , la materia se descompone en constituyentes atómicos para 
reaccionar entre si y formar el gas de síntesis predominando gases como el CO y 
H2, su mayor potencial ha sido desarrollado en países de Europa , tiene 
desventajas como la alta energía consumida en las antorchas de plasma que 
reduce la electricidad que puede ser enviada a la red eléctrica. 
 
a Análisis económico plantas de gasificación por arco de plasma 
tecnología Westing House 
 
Tabla 9. Costos de planta de gasificación por arco de plasma (Westinghouse) 
Costos de inversión USD 
Terreno aproximadamente de 100000 m2 285.700 
Correas transportadoras para un largo de 580 m 2.821 
Equipo de trituración 2.907.405 
Equipo de secado 323.000 
planta de reciclaje 1.000.000 
Gasificado 1.375.000 
Total 5.893.926 
 
 Costos de operación 
Flujos de residuos Ton/día 6.875 
Reactores de limpieza Ton/día 182.987 
 
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Costos de 4 antorcha de plasma por 300 KW-h cada una 833 
Gasto de antorcha de plasma por KW-h 1.632 
Servicios de ingeniera y instrumentación para la planta Westing House 22.000.000 
Tratamiento de residuos Ton/día 9.133 
Recuperador de calor de 40 MW 6.000.000 
Sistema de limpieza del gas combustible 5.091.000 
Compresor de combustible 51.232.000 
Total 84.524.460 
 
 Costos de nómina y mantenimiento 
Mano de obra, administración y puesta en marcha 1.000.000 
Agua 6.594 
Baños, aseo y desinfección 14.506 
Manutención 26.375 
Total 1.047.475 
Gasto total aproximado de planta 182.931.722 
 
Ingresos 
 USD 
Por venta de energía en MW-h para 50 MW 4.820 
Bonos de carbono t/CO2e 8.000 
Tratamiento de residuos por tonelada 9.000 
Venta de vitrificado por tonelada 1.000.000 
Total, en 1000 toneladas 1.021.820 
Fuente: (Guerra, 2016) 
5.3 Comparación de las tecnologías posibles a utilizar 
 
Analizando la información anterior y estableciendo pautas necesarias para generar 
la mejor propuesta posible que logre dar un alivio a el relleno sanitario Doña Juana 
reutilizando sus RSU, se hace una comparación de las tecnologías posibles a 
aplicar en el sector, teniendo en cuenta el medio ambiente, los costos, 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
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40 
 
 
manufactura y construcción, tamaño y materiales para su selección y posterior 
desarrollo. 
 
 
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41 
 
 
Tabla 10. Comparación de tecnologías 
 
Tecnologías Medio ambiente Costos 
Manufactura y 
construcción 
Tamaño y materiales 
Gasificación 
Bajas emisiones de CO2 
debido al uso de bajas 
cantidades de oxígeno en el 
proceso, producto gas de 
síntesis(syngas). 
140,33 
USD/MWh 
 Depende de 
dimensionamiento 
 entre 50 KW y 1MW 
aproximadamente 
500 metros cuadrados. 
Procesos termoquímicos 
tanques de 
almacenamiento 
Gasificación 
por 
arco de 
plasma 
Destrucción total 
componentes y generación 
de electricidad 
884,43 
USD/t SO2 
 Disminuiría el uso de 
rellenos sanitarios, 
 consumo indirecto en 
el proceso de energía 
 Que soporten 
altas temperaturas, como 
ejemplo esta la empresa 
Plazarium.Biodigestión 
Producción de biogás, 
 para le generación de 
energía eléctrica 
Inversión 
170 USD-
año/t 
Rellenos sanitarios y 
plantas 
de tratamiento del 
biogás. 
Polietileno rajón 
 Tuberías plásticas y 
sistemas de acopio, 
hornos y conexión a la 
red nacional. 
 
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Fuente:(Blumberga et al., 2015)(Byun et al., 2012) 
 
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De acuerdo con el documento de la UAESP del 2017 (Wolfe et al., 2017) se 
clasificaron las basuras para la ciudad de Bogotá de la siguiente manera: 
Tabla 11. Composición macroscópica de residuos de Bogotá 2017 
Material 
Porcentaje de 
generación 
Orgánicos 51,32% 
Plásticos 16,88% 
Celulosas 14,00% 
Textiles 4,54% 
Vidrios 3,67% 
Otros 3,36% 
Madera 1,60% 
Finos 1,43% 
Metales 1,13% 
Complejos 0,96% 
Inertes 0,84% 
Peligrosos 
domiciliarios 0,61% 
 
Total 100% 
Fuente: (Wolfe et al., 2017) 
Para un valor de cálculos decidimos tomar un peso aproximado al de estudios 
similares basándonos en la estadística de la UAESP y analizarlos de acuerdo con 
su derivación porcentual de cada material. 
Determinamos la composición para nuestro estudio de caso que es el relleno 
sanitario de doña Juana revisando los componentes con su respectiva humedad: 
 
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Proceso: Gestión de Investigación 
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44 
 
 
Tabla 12. Humedad de los RSU del RSDJ. 
COMPONENTES DE LOS RSU 
Cont. Hum Porcentaje en (base seca) 
% C H O N S Cenizas 
ORGANICOS 
Comida residuos 70,00 0,48 0,06 0,38 0,03 0,00 0,05 
Papel 6,00 0,44 0,06 0,44 0,00 0,00 0,06 
Cartón 5,00 0,44 0,06 0,45 0,00 0,00 0,05 
Plásticos 2,00 0,60 0,07 0,23 0,00 0,00 0,10 
Textiles 10,00 0,55 0,07 0,31 0,05 0,00 0,02 
Caucho 2,00 0,78 0,10 0,00 0,02 0,00 0,10 
Cuero 10,00 0,60 0,08 0,12 0,10 0,00 0,10 
Residuos de jardín 60,00 0,48 0,06 0,38 0,03 0,00 0,05 
Madera 20,00 0,50 0,06 0,43 0,00 0,00 0,02 
INORGANICOS 
Vidrios 2,00 0,50 0,10 0,40 0,10 0,00 98,90 
Metales 3,00 4,50 0,60 4,30 0,10 0,00 90,50 
Suciedades cenizas 6,00 26,30 3,00 2,00 0,50 0,20 68,00 
 
 
COMPONENTES 
ORGANICOS 
PESO 
HUMEDO 
EN kg 
porcentaje de 
humedad 
PESO 
SECO 
EN 
kg 
 Comida residuos 45,34 0,70 13,60 
 
Papel 6,00 0,06 5,64 
 
Cartón 7,00 0,05 6,65 
 
Plásticos 16,88 0,02 16,54 
 
Textiles 4,54 0,10 4,09 
 
Caucho 4,00 0,02 3,92 
 
Cuero 1,00 0,10 0,90 
 
Residuos de jardín 8,00 0,60 3,20 
 
Madera 1,60 0,20 1,28 
 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
45 
 
 
SUBTOTAL 94,36 55,82 
 
INORGANICOS 
 
Vidrios 3,67 0,02 3,60 
 
Metales 1,13 0,03 1,10 
 
Suciedades cenizas 0,84 0,06 0,79 
 
SUBTOTAL 5,64 5,48 
 
TOTAL 100,00 61,30 
 
 
Fuente: Elaboración propia basado en (UAESP, 2019) 
Se revisa la distribución porcentual de los distintos elementos que componen la 
biomasa de nuestro estudio de caso. 
Para obtener las distintas distribuciones porcentuales los elementos con o sin 
agua de la biomasa: 
Tabla 13. Distribuciones porcentuales de contenido de agua en los componentes orgánicos. 
COMPONENTES 
ORGANICOS 
PESO EN kg 
 sin H20 con H20 
 
Carbono 29,84 29,84 
 
Hidrogeno 3,79 8,09 
 
Oxigeno 17,47 51,71 
 
Nitrógeno 0,87 0,87 
 
Azufre 0,10 0,10 
 
Cenizas 3,75 3,75 
 
SUBTOTAL 55,82 94,36 
 
 
Fuente: Elaboración propia basado en (UAESP, 2019) 
De donde se encuentra que el contenido de humedad de la biomasa de nuestro 
estudio de caso corresponde a 38,54 Kg 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
46 
 
 
Tabla 14. Distribución en peso de la humedad de la biomasa. 
COMPONENTES 
ORGANICOS 
Proporción kg 
Hidrogeno 1,00 4,30 
Oxigeno 8,00 34,24 
 9,00 38,54 
 
Ahora calculamos el número de moles presentes en la biomasa: 
Tabla 15. Numero de moles en la biomasa. 
COMPONENTES ORGANICOS 
Peso atómico 
gr/mol 
Moles 
 sin H20 Con H20 
 Carbono 12,01 2.484,60 2.484,60 
 Hidrogeno 1,01 3.752,48 8.009,90 
 Oxigeno 16,00 1.091,88 3.231,88 
 Nitrógeno 14,01 62,10 62,10 
 Azufre 32,07 3,12 3,12 
 
 
 
COMPONENTES ORGANICOS 
Relación molar N = 1 Relación molar S = 1 
sin H20 Con H20 sin H20 Con H20 
Carbono 40,01 40,01 796,81 796,81 
Hidrogeno 60,43 128,99 1.203,42 2.568,78 
Oxigeno 17,58 52,04 350,16 1.036,46 
Nitrógeno 1,00 1,00 19,91 19,91 
Azufre 0,05 0,05 1,00 1,00 
 
Fuente: Cálculos investigativos basados en (UAESP, 2019) 
Para determinar la formula química aproximada con y sin azufre, con y sin agua se 
debe hacer el cálculo para las relaciones normalizadas 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
47 
 
 
Con los datos anteriores de la tabla procedemos a entablar las fórmulas químicas 
contenidas en la biomasa de nuestro estudio de caso sin azufre: 
1. En base seca sin agua C40.01H60.43 O17.58 N 
1. En base húmeda con agua C40.01 H128.99 O52.04 N 
Formulas químicas de la biomasa de nuestro estudio de caso con azufre 
1. En base seca sin agua C796.81 H1203.42 O350.16 N19.91 S 
1. En base húmeda con agua C796.81 H2568.78 O1036.46 N19.91 S 
Al aplicar la fórmula de dulong para poder estimar el contenido energético 
Determinamos el valor energético de la biomasa con humedad y azufre, pero se 
debe aproximar para definir su valor porcentual 
 
Tabla 16. Distribución porcentual de los elementos que conforman la biomasa. 
COMPONENTES ORGANICOS 
Numero de 
 átomos 
Peso atómico 
 gr/mol 
Contribución 
en peso 
Porcentaje 
 Carbono 797,00 12,00 9.564,00 32,96 
 
Hidrogeno 2.569,00 1,00 2.569,00 8,85 
 
Oxigeno 1.036,00 16,00 16.576,00 57,12 
 
Nitrógeno 20,00 14,00 280,00 0,96 
 
Azufre 1,00 32,00 32,00 0,11 
 
 29.021,00 100,00 
 
 
Biomasa rápidamente biodegradable 
COMPONENTES DE LOS 
RSU 
Peso 
húmedo 
Peso 
seco 
Peso en kg 
C H O N S Cenizas 
ORGANICOS 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
48 
 
 
Comida residuos 45,34 13,60 6,53 0,87 5,11 0,35 0,05 0,68 
Papel 6,00 5,64 2,45 0,34 2,48 0,02 0,01 0,34 
Cartón 7,00 6,65 2,93 0,39 2,97 0,02 0,01 0,33 
Residuos de jardin-60% 4,80 1,92 0,92 0,12 0,73 0,07 0,01 0,09 
TOTAL 1 63,14 27,81 12,83 1,72 11,29 0,46 0,08 1,44 
 
 
 Biomasa lentamente biodegradable 
COMPONENTES DE LOS 
RSU 
Peso 
húmedo 
Peso 
seco 
Peso en kg 
C H O N S Cenizas 
ORGANICOS 
Plásticos 16,88 16,54 9,92 1,19 3,77 0,00 0,00 1,65 
Textiles 4,54 4,08 2,24 0,27 1,27 0,19 0,01 0,10 
Caucho 4,00 3,92 3,06 0,39 0,00 0,08 0,00 0,39 
Cuero 1,00 0,90 0,54 0,07 0,10 0,10 0,00 0,09 
Residuos de jardin-40% 3,20 1,30 1,53 0,19 1,22 0,11 0,01 0,14 
Madera 1,60 1,28 0,61 0,08 0,49 0,04 0,00 0,06 
TOTAL 2 31,22 28,02 17,91 2,19 6,85 0,52 0,03 2,44 
 
 
C H O N S 
 
Peso atomico gr/mol 12,01 1,01 16,00 14,01 32,07 
Total moles rápidamente 
biodegradable 1,07 1,70 0,71 0,03 0,00 
Total moles lentamente biodegradable 1,49 2,17 0,43 0,04 0,00 
 
 
 
Relación molarN = 1 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
49 
 
 
Componentes 
Rápidamente 
biodegradable 
Lentamentemente 
biodegradable 
Carbono 32,80 40,30 
Hidrogeno 52,20 58,70 
Oxigeno 21,70 11,60 
Nitrógeno 1,00 1,00 
Fuente: Cálculos investigativos propios basados en (UAESP, 2019) 
Pasamos a calcular las fórmulas químicas sin azufre para los dos compuestos 
biodegradables 
MATERIA ORGANICA RAPIDAMENTE BIODEGRADABLE 
C32,8 H52,2 O21,7 N usar C33 H52 O22 N que corresponde a 815 g/mol 
MATERIA ORGANICA LENTAMENTE BIODEGRADABLE 
C40,3 H58,7 O11,6 N usar C40 H59 O12 N que corresponde a 746 g/mol 
Al aplicar la ecuación tenemos 
a=33, b=52, c=22, d=1 para MOBR y a=40, b=59, c=12, d=1 para MOBL 
Aplicamos ecuación para generación de biogás 
9,75H2O+17,125CH4+15,875CO2+NH3 
Reemplazando por los pesos moleculares 
989 - 989 
Para lentamente biodegradable 
20 H2O+24CH4+16CO2+NH3 
Reemplazando por los pesos moleculares 
1103-1105 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
50 
 
 
Teniendo una densidad para el metano de 0,717 kg/m3 y 1,978 kg/m3 para el 
dióxido de carbono 
Por lo tanto, tenemos que para los componentes 
Rápidamente biodegradables 
Metano = 
 
 
 
 
 
 
 
Dióxido de carbono =
 
 
 
 
 
 
 
Lentamente biodegradables 
Metano = 
 
 
 
 
 
 
 
Dióxido de carbono =
 
 
 
 
 
 
 
Podemos determinar el volumen teórico de biogás generado por la unidad de peso 
seco de la materia biodegradada. 
Rápidamente biodegradables 
Volumen/kg = 
 
 
 
Lentamente biodegradables 
Volumen/kg = 
 
 
 
 
Entonces el contenido energético de la biomasa es según (G. A. López Martínez, 
2003) : 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
51 
 
 
 
 
 
 (7) 
A partir de los datos y de los cálculos del contenido energético se hace una 
estimación de la generación técnica de electricidad. 
Potencial de generación de electricidad de la planta: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Se tiene un consumo interno de funcionamiento de una antorcha de 1,304 MW por 
diez antorchas aproximadamente 13,04 MW y la producción de energía es de 38 
MW por cada planta. Según (Guerra, 2016) con un rendimiento del 22,86% para 
el equipo analizado Westing House G-65, teniendo en cuenta un potencial 
energético de 13,805 
 
 
 calculado según (G. A. López Martínez, 2003). 
Teniendo el cálculo del contenido energético de la biomasa a utilizar para el 
proceso procedemos hacer un estudio de generación de RSU proyectada a 20 
años, teniendo en cuenta el estudio realizado por (DANE, 2018) y sabiendo que el 
crecimiento poblacional por año es de un 1% y que cada persona produce 
alrededor de 800 g de RSU, se procede a estimar cuantos residuos se producirán 
para el año 2040 como se muestra en la tabla 17 sin tener en cuenta el reciclaje. 
 
Tabla 17. Proyección de crecimiento de RSU según condiciones actuales sin tener en cuenta 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
52 
 
 
reciclaje. 
Año 
Cantidad de 
habitantes 
actual en 
Bogotá D.C. 
Toneladas 
 por año 
Porcentaje de 
crecimiento 
poblacional 
Generación en 
Kg de RSU por 
habitante – día 
2020 7.743.955 2.286.000 1% 0,82 
2021 7.813.651 2.306.590 
 2022 7.883.973 2.327.349 
 2023 7.954.929 2.348.295 
 2024 8.026.524 2.369.430 
 2025 8.098.762 2.390.755 
 2026 8.171.651 2.412.271 
 2027 8.245.196 2.413.982 
 2028 8.319.403 2.455.888 
 2029 8.394.277 2.477.991 
 2030 8.499.826 2.500.293 
 2031 8.546.054 2.522.795 
 2032 8.622.969 2.545.500 
 2033 8.700.576 2.568.410 
 2034 8.778.881 2.591.526 
 2035 8.857.891 2.614.849 
 2036 8.937.612 2.638.383 
 2037 9.018.050 2.662.128 
 2038 9.099.213 2.686.088 
 2039 9.181.106 2.710.262 
 2040 9.263.735 2.734.655 
Fuente: Elaboración propia a partir de (DANE, 2018) 
Se evidencia claramente el aumento porcentual de la generación de RSU en la 
ciudad de Bogotá D.C. llegando a un valor de 2.734.655 toneladas para el año 
2040, sin tener en cuenta los posibles proyectos de reciclaje y aprovechamiento 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
53 
 
 
de los residuos, cifra preocupante que va ligada a el aumento poblacional y a la 
expansión de la ciudad que depende directamente del POT2, que sinceramente 
busca extender mucho más la ciudad ocupando terrenos que pueden ser útiles 
para la instalación de las plantas de gasificación por arco de plasma que dará 
solución principalmente al RSDJ. 
 
Teniendo en cuenta los RSU generados por localidad, se realiza un estudio de los 
habitantes por localidad: 
 
 
Tabla 18. Habitantes por localidad en la ciudad de Bogotá D.C. 
Localidades 
Cantidad 
de 
habitantes 
Porcentaje de 
habitantes 
por localidad 
Usaquén 501.999 6,2% 
Chapinero 139.701 1,7% 
Santa Fe 110.048 1,4% 
San Cristóbal 404.697 5,0% 
Usme 457.302 5,7% 
Tunjuelito 199.430 2,5% 
Bosa 673.077 8,4% 
Kennedy 1.088.443 13,5% 
Fontibón 394.648 4,9% 
Engativá 887.080 11,0% 
Suba 1.218.513 15,1% 
 
2 Plan de ordenamiento territorial 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
54 
 
 
Barrios Unidos 243.465 3,0% 
Teusaquillo 153.025 1,9% 
Los Mártires 99.119 1,2% 
Antonio Nariño 109.176 1,4% 
Puente Aranda 258.287 3,2% 
La Candelaria 24.088 0,3% 
Rafael Uribe Uribe 374.246 4,6% 
Ciudad Bolívar 707.569 8,8% 
Sumapaz 6.531 0,1% 
Total de habitantes 8.050.444 100,0% 
Fuente: Elaboración propia a partir (DANE, 2018) 
En la tabla 18 se evidencia que las tres localidades con más habitantes hasta el 
momento son: Suba, Kennedy y Engativá, representando cerca del 40% de la 
población en la ciudad de Bogotá, basándonos en estos datos podemos hacer una 
proyección de la producción de RSU por localidad para el año 2040: 
 
 
 
Tabla 19. Proyección al año 2040 del número de habitantes por localidad en la ciudad de 
Bogotá D.C. 
PROYECCIONES PARA EL AÑO 2040 
LOCALIDADES Cantidad de habitantes % por localidad estimado 
Usaquén 577.656 6,2% 
Chapinero 160.755 1,7% 
Santa Fe 126.633 1,4% 
San Cristóbal 465.689 5,0% 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
55 
 
 
Usme 526.222 5,7% 
Tunjuelito 229.486 2,5% 
Bosa 774.517 8,4% 
Kennedy 1.252.483 13,5% 
Fontibón 454.126 4,9% 
Engativá 1.020.773 11,0% 
Suba 1.402.156 15,1% 
Barrios Unidos 280.158 3,0% 
Teusaquillo 176.088 1,9% 
Los Mártires 114.057 1,2% 
Antonio Nariño 125.630 1,4% 
Puente Aranda 297.214 3,2% 
La Candelaria 27.718 0,3% 
Rafael Uribe Uribe 430.649 4,7% 
Ciudad Bolívar 814.207 8,8% 
Sumapaz 7.515 0,1% 
Total habitantes 9.263.735 100,0% 
Fuente: Elaboración propia (DANE, 2018) 
Segúnla proyección calculada de habitantes por localidad para el año 2040 como 
se muestra en la tabla 19, se evidencia que se mantiene el aumento en las tres 
localidades ya mencionadas, este resultado nos da la posibilidad de crear dos 
plantas de gasificación por arco de plasma que pueda solventar la demanda de 
RSU en la ciudad, una ubicada en la localidad de Suba y otra en el RSDJ. 
Buscando justificar la necesidad de crear dos plantas en la ciudad de Bogotá D.C. 
se realiza un estudio de las distancias aproximadas de cada localidad hasta el 
RSDJ, donde se hace la disposición final de los RSU: 
 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
56 
 
 
 Distancia de las localidades de Usaquén, Suba, Engativá, Fontibón, hasta el RSDJ. Figura 12.
 
Fuente: Elaboración propia (Google Maps, 2021) 
Punto medio de la localidad de Usaquén al relleno sanitario distancia en km: 30,1 
Punto medio de la localidad de Suba al relleno sanitario distancia en km: 27,3 
Punto medio de la localidad de Engativá al relleno sanitario distancia en km: 24 
Punto medio de la localidad de Fontibón al relleno sanitario distancia en km: 18,7 
 Distancia de las localidades de Chapinero, Barrios unidos, Teusaquillo, Puente Figura 13.
Aranda, Kennedy, Bosa, hasta el RSDJ. 
 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
57 
 
 
 
 
Punto medio de la localidad de chapinero al relleno sanitario distancia en km: 23,3 
Punto medio de la localidad de barrios unidos al relleno sanitario distancia en km: 
21,1 
Punto medio de la localidad de Teusaquillo al relleno sanitario distancia en km: 
18,6 
Punto medio de la localidad de puente Aranda al relleno sanitario distancia en km: 
11,8 
Punto medio de la localidad de Kennedy al relleno sanitario distancia en km: 14,2 
Punto medio de la localidad de bosa al relleno sanitario distancia en km: 13,2 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
58 
 
 
 Distancia de las localidades de Santa fe, Mártires, Tunjuelito, hasta el RSDJ. Figura 14.
 
 
Punto medio de la localidad de Santa Fe al relleno sanitario distancia en km: 17,2 
Punto medio de la localidad de mártires al relleno sanitario distancia en km: 14,3 
Punto medio de la localidad de Tunjuelito al relleno sanitario distancia en km: 7,4 
 Distancias de las localidades de Antonio Nariño, Rafael Uribe Uribe, San Cristobal, Figura 15.
Ciudad Bolivar, Usme, Sumapaz, hasta el RSDJ. 
 
 
FORMATO: PRESENTACIÓN DE 
PROPUESTAS 
Código: GI-FR-021 
 
Macroproceso: Gestión Académica Versión: 02 
Proceso: Gestión de Investigación 
Fecha de Aprobación: 
18/02/2015 
 
59 
 
 
 
Punto medio de la localidad de Antonio Nariño al relleno sanitario distancia en km: 
10,5 
Punto medio de la localidad de Rafael Uribe al relleno sanitario distancia en km: 
8,8 
Punto medio de la localidad de ciudad bolívar al relleno sanitario distancia en km: 
7,4 
Punto medio de la localidad de San Cristóbal al relleno sanitario distancia en km: 
8,8 
Punto medio de la localidad de Usme al relleno sanitario distancia en km: 3,4 
Punto medio de la localidad de Sumapaz al relleno sanitario distancia en km: 80 
 
Se observa que varía bastante la distancia de las localidades más cercanas al sur 
de la ciudad con respecto a las de la parte norte y esto genera un costo de 
 
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transporte bastante alto, por eso se propone ubicar dos plantas que puedan 
recoger los residuos en la parte norte y otros en la parte sur para minimizar costos 
de transporte y poder aprovechar de la mejor manera todos estos RSU producidos 
en la ciudad de Bogotá D.C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6. PROPUESTAS DE APROVECHAMIENTO DE LOS RSU PARA DISMINUIR 
SATURACIÓN DEL RSDJ 
 
A raíz de lo antes investigado y de la proyección a 20 años de los RSU en la 
ciudad de Bogotá D.C. surgen varios interrogantes frente a como atacar ese 
problema utilizando la tecnología escogida de gasificación por arco de plasma, 
teniendo en cuenta su capacidad y costo de ella misma. 
Utilizando la tecnología de gasificación por arco de plasma podemos producir 
alrededor de 38 MW contando con una capacidad de 1000 toneladas diarias 
tomando como ejemplo la planta de energía renovable de Tees Valley ubicada en 
Inglaterra del cliente Air products, acompañado de una buena clasificación de los 
RSU de la ciudad de Bogotá. 
Dados los resultados obtenidos de la disposición final y de la alta producción de 
residuos en la ciudad, se opta por proponer 3 soluciones posibles al problema de 
la contaminación y del aprovechamiento de los residuos para la generación de 
energía eléctrica teniendo en cuenta en número de plantas a instalar en la ciudad 
de Bogotá, que logre tener un impacto positivo sobre el RSDJ, evitando que 
máximo 3000 toneladas no ingresen en el mejor de los casos. Como propuesta se 
tiene tres escenarios que repercuten efectivamente en el relleno: 
 
6. 1 Escenario bajo impacto – una planta 
 
 
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Con tecnología de la empresa estadounidense Air products (Perchard, 2016), es 
capaz de transformar hasta 1000 toneladas de residuos diarios, teniendo en 
cuenta esto y que la disposición de RSU en la ciudad de Bogotá en el RSDJ está 
alrededor de 7000 toneladas día, sabemos que el 48,68% que son en 
aproximadamente 3408 toneladas de material lentamente biodegradable, de los 
cuales el 18.45 % representa residuos complejos, residuos peligrosos y plásticos, 
que constituye 629 toneladas diarias de estos tipos de residuos ,lo cual muestra 
que la planta seleccionada podría aprovechar el 100% de este material 
particulado, sin embargo analizando que solo el 15% del total generado de RSU 
en la ciudad de Bogotá es reciclado, es decir, alrededor de 1000 toneladas aparte 
de lo que se deposita en el relleno, de las cuales las más recicladas son papel y 
cartón, y teniendo en cuenta las 1000 toneladas diarias en gasificación, 
tendríamos un aprovechamiento del 14,28% de los residuos depositados en el 
relleno y generando 38 MW de energía eléctrica. 
6. 2 Escenario mediano impacto – dos plantas 
 
Teniendo en cuenta las distancias que existen al momento de transportar los RSU 
de ciertas localidades al RSDJ, como lo son Suba, Usaquén y Engativá, se 
propone instalar una planta de gasificación por arco de plasma entre la localidad 
de suba y Engativá, donde se reciba el material lentamente biodegradable 
principalmente no reutilizable como plásticos, celulosas, inertes, peligrosos, 
metales, complejos y textiles de estas tres localidades ya que representan 
aproximadamente el 32,2 % de los residuos totales de la ciudad y al quedar 
bastante retiradas de el RSDJ se hace imprescindible el ahorrar costo de 
transporte. Por otra parte, la segunda planta se ubica entre las localidades de 
 
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Usmey Ciudad Bolivar, la cual logre disminuir la acumulación en el sector del sur 
de la ciudad obteniendo aproximadamente de energía eléctrica para solventar la 
planta y sus alrededores, lo que disminuiría costos de transporte con centros de 
acopio en el sector norte y en la parte sur de Bogotá, logrando aprovechar 2000 
toneladas diarias que no llegaran al RSDJ y una generación eléctrica neta de 76 
MW para los barrios aledaños y funcionamiento propio de las plantas. 
6. 3 Escenario de alto impacto – tres plantas 
 
Frente a la posible permanencia y aumento en la generación de RSU en la ciudad 
de Bogotá durante los siguientes 20 años, se ve la necesidad de aprovechar al 
máximo los residuos haciendo uso de la tecnología de gasificación por arco de 
plasma con motor de combustión interna como principal modo de transformación 
de energía, por ello se propone ubicar tres plantas el interior de la ciudad que 
logren ser la disposición final de todos los residuos inorgánicos no reutilizables 
seleccionados previamente para su posterior transformación, ubicadas en puntos 
críticos como entre la localidad de Suba y Engativá, Kennedy, y entre Usme y 
Ciudad Bolivar, teniendo en cuenta que el 49 % del total de los residuos 
generados en la ciudad de Bogotá son lentamente biodegradables (plásticos, 
celulosas, peligrosos, inertes, vidrios, textiles, Madera, finos, complejos, entre 
otros.), es decir, 3430 toneladas exactamente y que con estas tres plantas se 
puede aprovechar el 89% de estos residuos, el resto aprovechando con 
biodigestión al interior del relleno disminuir la disposición en los terrenos 
predilectos para Doña Juana. Planteando este escenario cada planta generaría 
aproximadamente 38 MW libres es decir que se estaría generando alrededor de 
114 MW que se pueden aprovechar y reduciendo 3000 toneladas diarias que 
podrían estar llegando al RSDJ. 
 
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7. INGENERIA DEL PROYECTO 
 
Para la elaboración satisfactoria y realización del proyecto es necesario establecer 
el cronograma y tiempos de investigación, desarrollo, y metodología propuesta, 
estos serán consignados en el documento a la medida que sea revisado por el 
director donde se efectúen los puntos a establecer guiados por el criterio de él los 
cuales serán presentados a continuación: 
Investigación de la Información 
Es necesario la búsqueda de información como lo son textos académicos, 
proyectos relacionados a la propuesta elaborada a través de bases de datos 
como: bases de datos proporcionadas por la universidad distrital francisco José de 
caldas, adicionalmente se acudirá a la consulta de información a través de tesis 
proyectos relacionados en el mundo, Google académico y demás fuentes posibles 
que cumplan con el standard de información. 
Diseño preliminar de las posibles soluciones 
Mediante la consulta en libros y asesorías establecer ecuaciones y diseños de las 
propuestas de la solución para contrarrestar las problemáticas en cuanto al diseño 
de las posibles plantas a diseñar al Relleno Sanitario de Doña Juana teniendo en 
cuenta el potencial energético de la región, además de las posibles pérdidas de 
energía que se pueden tener y todos los impactos relacionados con los temas 
técnicos del proyecto. 
 
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Evaluación técnica de las propuestas de diseño 
 A partir de la investigación previamente hecha y los cálculos efectuados para 
cada diseño de las posibles soluciones, establecer un análisis de los resultados en 
los diseños establecidos. Además de las posibles pérdidas y eficiencias que se 
presente para cada uno de los casos en particular. 
Selección de la propuesta 
Con base en los resultados obtenidos anteriormente, seleccionar el diseño que 
presente un comportamiento ideal a la solución que se plantea, efectuar mejoras y 
cálculos en diseño (se contempla cambios en el mismo y sus posibles cálculos). 
Análisis de factibilidad, eficiencia, y demás relacionados 
Diseño de detalle 
Con el diseño seleccionado establecer el diseño de detalle el cual presentara el 
plano de la planta, cálculos especificados y las mejoras elaboradas, además 
establecer pérdidas generadas por los accesorios implementados en este. 
Estudio de factibilidad económica y ambiental 
Teniendo el diseño a proponer de manera deseada, establecer: costo de los 
materiales, posibles montajes y accesorios para el desarrollo de la planta, 
adicionalmente, concluir si el sistema es factible económicamente y su impacto 
ambiental para que este pueda ser materializado en el tiempo. 
Elaboración de un artículo científico 
Una vez finalizados los procesos anteriores, aspectos más importantes y a 
resaltar, elaborar un artículo científico, donde se consigne lo mencionado 
 
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anteriormente, con el fin de dar a conocer el desarrollo propuesto a la comunidad 
académica y a los interesados en energías renovables, enfocados en rellenos 
sanitarios. A continuación, se muestra el cronograma de actividades el cual 
permitirá ver de una manera más detallada el desarrollo de la propuesta a tratar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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8. DATOS TECNICOS Y DISEÑO DE PLANTA 
Teniendo en cuenta que la planta necesita un espacio de 100000 m2 y 
aproximadamente un terreno estable que soporte 3000 toneladas de peso, se 
propone ubicar la planta cerca de las localidades de Usme y Ciudad Bolívar ya 
que entre ellas se encuentra el RSDJ y se hace fácil su selección y transporte de 
los residuos por su cercanía. Logrando que los residuos no aprovechables sean 
dispuestos en la planta para su posterior gasificación y generación de energía 
eléctrica. 
Para el transporte de los RSU se necesitan tener disponibilidad de 1000 toneladas 
las cuales serán llevadas por camiones de 15 m^3 se necesitarían de 67 camiones 
y deben llegar cada 22 minutos para cumplir con la necesidad. 
Para tener el proceso se requieren cumplir ciertas especificaciones: 
 
Temperatura ambiente 
 
 
Temperatura de reacción de gasificación 
 
 
Eficiencia de las antorchas de plasma 
 
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Cantidad de oxidante debe ser superior 
 
Capacidad a la cual están diseñadas las antorchas es 
 
Cantidad de corriente a soportar 
 
Cantidad de voltaje 
 
Flujo másico del gasificador (RSU) 
 
 
 
 
Altura de equipos menores 
 
Altura del gasificador 
 
Estimación de trituración 
 
 
 
 
 
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Los residuos deben ser triturados antes de entrar al gasificador 
 
Correas transportadoras 
Estimación de consumo eléctrico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Equipo de trituración