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Estudio de Prefactibilidad del Potencial del Biogás: Relleno Las Iguanas Guayaquil, Ecuador Preparado para: M.I. Municipalidad de Guayaquil Preparado bajo: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos -U.S. EPA- Programa de Acercamiento de Metano de Rellenos -LMOP- Contrato: EP-W-06-22 TO 006 Por: Eastern Research Group, Inc. y Carbon Trade, Ltd 24 de Septiembre, 2007

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Estudio de Prefactibilidad del Potencial del Biogás:

Relleno Las Iguanas

Guayaquil, Ecuador

Preparado para: M.I. Municipalidad de Guayaquil

Preparado bajo:Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos -U.S. EPA-

Programa de Acercamiento de Metano de Rellenos -LMOP- Contrato: EP-W-06-22 TO 006

Por:

Eastern Research Group, Inc. y

Carbon Trade, Ltd

24 de Septiembre, 2007

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TABLA DE CONTENIDO

RESUMEN EJECUTIVO ....................................................................................................................................................... 1

1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................................................... 2

2. LIMITACIONES DEL PROYECTO ........................................................................................................................... 3

3. BIOGÁS DE RELLENO ............................................................................................................................................... 3

4. INFORMACIÓN DEL RELLENO .............................................................................................................................. 4

4.1. Ubicación y Operación del sitio ............................................................................................................................ 44.2. Ingreso de Desechos .............................................................................................................................................. 5

5. COMPOSICION DEL DESECHO ............................................................................................................................... 6

6. ACTIVIDADES DE RECICLAJE ............................................................................................................................... 6

7. CONSTRUCCIÓN DEL SITIO .................................................................................................................................... 6

7.1. Observaciones Generales ....................................................................................................................................... 67.2. Información Adicional .......................................................................................................................................... 77.3. Profundidad del Desecho ...................................................................................................................................... 7

7.4. Colocación de Desechos ........................................................................................................................................ 87.5. Impermeabilización de la Base..............................................................................................................................8

7.6. Capa de Cobertura ................................................................................................................................................. 8

8. GAS Y LIXIVIADOS .................................................................................................................................................... 9

8.1. Lixiviados ............................................................................................................................................................... 9

8.2. Gas ......................................................................................................................................................................... 9

8.3. Incendios ................................................................................................................................................................ 9

9. MODELO DE GAS ...................................................................................................................................................... 10

9.1. Modelo de Emisiones ........................................................................................................................................... 10

9.2. Parámetros del Modelo. ....................................................................................................................................... 119.3. Modelos por Sector .............................................................................................................................................. 11

10. RESULTADOS DE LINEA BASE PARA MODELO DE GAS .......................................................................... 12

11. EFICIENCIA ANTICIPADA EN LA CAPTACIÓN DE GAS ........................................................................... 15

12. ENSAYO DE BOMBEO DE GAS – ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ........................................................ 15

12.1. Ubicación del Ensayo .......................................................................................................................................... 1512.2. Objetivos del Ensayo ............................................................................................................................................ 15

12.3. Perforaciones ....................................................................................................................................................... 16

12.4. Tuberías ............................................................................................................................................................... 1612.5. Puntos de Monitoreo de Presión ......................................................................................................................... 16

12.6. Quemador Móvil .................................................................................................................................................. 17

13. ENSAYO DE BOMBEO DE GAS – PROTOCOLO DE CONTROL ................................................................ 17

14. ENSAYO DE BOMBEO DE GAS – PROTOCOLO DE MONITOREO .......................................................... 18

15. ENSAYO DE BOMBEO DE GAS – INSTALACIÓN DE POZOS .................................................................... 19

15.1. Perforación de los Pozos de Gas ......................................................................................................................... 1915.2. Conversión de Chimenea Pasiva. ........................................................................................................................ 20

15.3. Sondas de Monitoreo ........................................................................................................................................... 20

16. ENSAYO DE BOMBEO DE GAS - RESULTADOS ........................................................................................... 21

16.1. Resultados del Bombeo de Gas ............................................................................................................................ 21

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16.2. Pozo 1 ................................................................................................................................................................... 22

16.3. Pozo 2 ................................................................................................................................................................... 24

16.4. Pozo 3 ................................................................................................................................................................... 2616.5. Pozo 4 ................................................................................................................................................................... 28

17. DISPONIBILIDAD DE BIOGAS DEL RELLENO ............................................................................................. 30

17.1. Área Disponible ................................................................................................................................................... 3017.2. Ingreso de Oxigeno .............................................................................................................................................. 31

17.3. Radio de Influencia ............................................................................................................................................. 32

17.4. Disponibilidad del Gas Específico ....................................................................................................................... 3217.5. Disponibilidad del Gas en el Sitio ...................................................................................................................... 33

18. OPCIONES DE USO .............................................................................................................................................. 36

18.1. Energía Térmica .................................................................................................................................................. 36

18.2. Tecnología para Evaporación de Lixiviados ...................................................................................................... 37

18.3. Energía Eléctrica ................................................................................................................................................. 3718.3.1. Funcionamiento de Motores y Contaminantes del biogás ............................................................................... 41

18.4. Conexión a la Red ................................................................................................................................................ 42

19. COMERCIO DE EMISIONES .............................................................................................................................. 42

20. ESPECIFICACIONES GENERALES DE UN SISTEMA DE EXTRACCION DE GAS ................................ 47

20.1. Perforación .......................................................................................................................................................... 47

20.2. Pozos de Gas ........................................................................................................................................................ 4720.3. Control de Lixiviados ........................................................................................................................................... 48

20.4. Red de Tubería ..................................................................................................................................................... 49

20.5. Quemador y Bomba de Gas ................................................................................................................................. 4920.6. Cuadro de Cantidades.......................................................................................................................................... 50

20.7. Costos del Sistema de Evaporación de Lixiviados .............................................................................................. 52

21. MODELO FINANCIERO ...................................................................................................................................... 53

22. CONCLUSIONES ................................................................................................................................................... 56

REFERENCIAS .................................................................................................................................................................... 57

LISTA DE TABLAS Y FIGURAS

TABLA 1 – INGRESO DE DESECHO 1995-2020 (ESTIMADO) ........................................................................................................ 5TABLA 2 – COMPOSICIÓN DE DESECHO ESTIMADO .................................................................................................................... 6TABLA 3 – PROMEDIO DE LLUVIA (MM) (FUENTE: WWW.WORLDCLIMATE.COM) ........................................................................ 7TABLA 4 – PARÁMETROS DE MODELO ...................................................................................................................................... 11TABLA 5 – RESULTADOS DEL MODELO DE BIOGÁS .................................................................................................................. 14TABLA 6 – RESOLUCIÓN DEL ANÁLISIS .................................................................................................................................... 19TABLA 7 – POZOS DE GAS ........................................................................................................................................................ 19TABLA 8 – PROFUNDIDAD DE LAS PERFORACIONES .................................................................................................................. 20TABLA 9 – ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD DEL RADIO DE INFLUENCIA ......................................................................................... 33TABLA 10 – ESTIMADO BIOGÁS RECUPERABLE ........................................................................................................................ 35TABLA 11 – ESTIMACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA DISPONIBLE (SITIO) ...................................................................................... 35TABLA 12 – COSTO TÍPICO DE EQUIPO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA ....................................................................................... 38TABLA 13 - CAPACIDAD ESTIMADA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA SECTOR A ........................................................................... 39TABLA 14 - CAPACIDAD ESTIMADA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA SECTOR C ........................................................................... 39TABLA 15 - CAPACIDAD ESTIMADA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA SECTOR D ........................................................................... 40TABLA 16 – ESTIMADO DE REDUCCIÓN DE EMISIONES DISPONIBLES SECTOR A ...................................................................... 44TABLA 17 - ESTIMADO DE REDUCCIÓN DE EMISIONES DISPONIBLES SECTOR C ....................................................................... 45TABLA 18 - ESTIMADO DE REDUCCIÓN DE EMISIONES DISPONIBLES SECTOR D ...................................................................... 46TABLA 19 -ESTIMADO DE REDUCCIÓN DE EMISIONES DISPONIBLES SECTOR A, C & D ........................................................... 46TABLA 20 – CUADRO DE CANTIDADES PARA UN SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE GAS EN SECTORES A Y C ................................ 50

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TABLA 21 – COSTOS DEL EQUIPO GENERADOR ........................................................................................................................ 52TABLA 22 – COSTOS DE EVAPORADOR DE LIXIVIADOS ............................................................................................................ 52TABLA 23 – COSTO CAPITAL ESTIMADO PARA MODELO FINANCIERO ..................................................................................... 53TABLA 24 – ESTIMADO INDICATIVO DE COSTOS DE OPERACIÓN PARA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA ........................ 53TABLA 25 – SUPOSICIONES DEL MODELO FINANCIERO ............................................................................................................ 54TABLA 26 – SUPOSICIONES DE INGRESOS DEL MODELO FINANCIERO ....................................................................................... 54TABLA 27 - RESULTADOS DEL MODELO FINANCIERO – SOLO QUEMA ..................................................................................... 55TABLA 28 - RESULTADOS DEL MODELO FINANCIERO – PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA ............................................... 55TABLA 29 - RESULTADOS DEL MODELO FINANCIERO – EVAPORACIÓN DE LIXIVIADOS CON QUEMA ....................................... 55TABLA 30 - RESULTADOS DEL MODELO FINANCIERO – PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA CON EVAPORACIÓN DE

LIXIVIADOS ..................................................................................................................................................................... 55TABLA 31 – RESULTADOS DEL MODELO FINANCIERO – 230M3/DÍA DE EVAPORACIÓN DE LIXIVIADO CON QUEMA DE GAS MÁS

SISTEMA DE AUTO GENERACIÓN DE 0.5MW (SIN EXPORTAR) ........................................................................................ 56

FIGURA 1 - LÍNEA BASE DE EMISIONES DE BIOGÁS EN SECTOR A ............................................................................................ 12FIGURA 2 - LÍNEA BASE DE EMISIONES DE BIOGÁS EN SECTOR C ............................................................................................ 13FIGURA 3 - LÍNEA BASE DE EMISIONES DE BIOGÁS EN SECTOR D ............................................................................................ 13FIGURA 4 - LÍNEA BASE DE EMISIONES DE BIOGÁS EN TODO EL SITIO...................................................................................... 14FIGURA 5 – RESULTADOS DEL EQUIPO DE BOMBEO ................................................................................................................. 21FIGURA 6 – RESULTADOS DE POZO 1 ........................................................................................................................................ 23FIGURA 7 - RESULTADOS DE SONDAS EN POZO 1 ...................................................................................................................... 24FIGURA 8 – RESULTADOS DEL POZO 2 ...................................................................................................................................... 25FIGURA 9 – RESULTADOS DE SONDAS DEL POZO 2 ................................................................................................................... 26FIGURA 10 – RESULTADOS DEL POZO 3 .................................................................................................................................... 27FIGURA 11 – RESULTADOS DE SONDA POZO 3 .......................................................................................................................... 28FIGURA 12 – RESULTADOS DEL POZO 4 .................................................................................................................................... 29FIGURA 13 – SONDAS DE PRESIÓN DEL POZO 4 ........................................................................................................................ 30

ECUACIÓN 1 – MODELO DE DECAIMIENTO DE PRIMER ORDEN ................................................................................................. 10ECUACIÓN 2 – LÍNEA BASE GHG EMISIONES ........................................................................................................................... 10ECUACIÓN 3 – CALCULO DE FACTOR DE AJUSTE ...................................................................................................................... 43ECUACIÓN 4 – REDUCCIÓN DE EMISIONES DISPONIBLES .......................................................................................................... 43ECUACIÓN 5 – REDUCCIÓN DE EMISIÓN DE INTERCAMBIO DE USO DE COMBUSTIBLE FÓSIL ................................................... 44

APENDICES

APENDICE I Registro de Monitoreo de Gas APENDICE II Ubicación de Ensayo de Bombeo de Gas APENDICE III Bitácora de Perforación APENDICE IV Registros de Monitoreo de Ensayo de Bombeo de Gas APENDICE V Dibujos de Conversión de Chimenea Pasiva y Colector Horizontal APENDICE VI Áreas disponibles para un Sistema de Colección de Gas APENDICE VII Diagrama de Sistema de Colección de Gas APENDICE VIII Ejemplo de Modelo Financiero APENDICE IX Certificado de Calibración de Analisador de Gas APENDICE X Fotos

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RESUMEN EJECUTIVO

La muy Ilustre Municipalidad de Guayaquil, Ecuador, es propietaria y administradora del relleno de desechos sólidos Las Iguanas, el relleno es operado por una empresa privada y recibe desecho domestico y comercial de la ciudad de Guayaquil y sus alrededores desde 1994. Este sitio acepta aproximadamente 850,000 toneladas de desecho domestico anual. Con un plan de extensión para el año 2021, se espera que el sitio contenga aproximadamente 23 millones de toneladas de desecho para cuando alcance la fecha de clausura propuesta.

Bajo contrato con la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (U.S. EPA, por sus siglas en ingles), las empresas Eastern Research Group, Inc. (ERG), y Carbon Trade Ltd. (Carbon Trade) completaron una evaluación inicial del potencial del Relleno Las Iguanas para generar metano. Un análisis de información proporcionada por la Municipalidad de Guayaquil, indica que el sitio podría estar emitiendo actualmente, teórica y aproximadamente 7,193 Nm3/hr de biogás, conteniendo aproximadamente un 50 por ciento de metano. Esta tasa podría alcanzar un tope de aproximadamente 15,500 Nm3/hr en el año 2021.

Siguiendo las evaluaciones iniciales del sitio y una considerada estimación teórica del potencial de generación y recuperación del biogás, el Relleno Las Iguanas fue seleccionado para futuros estudios de prefactibilidad, incluyendo ensayos de bombeo en el sitio. Los informes proveídos por los ensayos de bombeo, incluyen información recuperada de las operaciones de perforación, así como flujo de gas y tasas de calidad que permiten un análisis más exacto de la cantidad y calidad del gas que puede ser recuperado del relleno.

Los ensayos de bombeo se llevaron a cabo entre el 03 y 26 de Abril del 2007 y operando con cuatro pozos perforados para recolección de gases. Esfuerzos por extraer gas de una chimenea de venteo pasivo fueron infructuosos. El área seleccionada para los ensayos de gas, por la administración del relleno fue sobre desechos con aproximadamente 4 años de antigüedad.

Los resultados de los ensayos de bombeo indican que se puede recolectar una muy buena calidad y cantidad de biogás de nuevos pozos perforados. Los datos de los ensayos de bombeo fueron extrapolados al área disponible en el relleno Las Iguanas, lo cuál indica que 6,939 Nm3/hr de biogás esta disponible actualmente (2007) de los sectores completados (A y C) del sitio y que otra cantidad menor estará disponible del actual sector de operación (D). Mientras continué la colocación de desechos, se espera que el biogás disponible del sitio incremente a cantidades mayores a 14,700 Nm2/hr en el 2022.

El ensayo de bombeo señala que los modelos de decaimiento de primer orden usados para producir un estimado preliminar de la línea base de emisiones podrían subestimar la cantidad de biogás generado.

El estudio indica que el relleno Las Iguanas contiene altos niveles de lixiviados, a pesar del sistema de drenaje existente. Este nivel de lixiviados es una restricción significativa en la recolección eficiente de biogás y mayores tasas de recuperación serian posibles con la instalación de equipo de control de lixiviados (bombeo) como parte de cualquier diseño de sistema permanente de colección de gas.

El relleno de Las Iguanas ofrece buena cantidad de energía disponible del biogás, por lo tanto ofrece una oportunidad de desarrollar un proyecto de biogás a energía. Se examinaron las opciones para uso de la energía disponible del biogás incluyendo oxidación térmica del gas, generación de energía y

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evaporación de lixiviado. Tasas de retorno positivas son ofrecidas a través de una amplia variedad de escenarios para estas tecnologías.

1. INTRODUCCIÓN

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (U.S. EPA), esta trabajando conjuntamente con el Ministerio de Ambiente de la Republica del Ecuador, en un programa de cooperación para promover los beneficios que trae el uso de metano, mientras reduce también las emisiones de metano a la atmósfera. Algunas de las actividades clave para este programa de cooperación incluyen las siguientes:

(1) Identificar rellenos aptos con cantidades suficientes de gas de alta calidad que pueda ser usado para abastecer la necesidad de energía local.

(2) Conducir un taller para capacitar a propietarios de rellenos, oficiales municipales y organizaciones locales, con el fin de desarrollar proyectos de extracción de metano.

(3) Conducir talleres para reunir a propietarios de rellenos, desarrolladores de proyectos, e instituciones financieras para que ayuden a promover el desarrollo de proyectos de metano en Ecuador.

Para apoyar estas actividades la U.S. EPA ha contratado a dos empresas, Eastern Research Group, Inc. (ERG) y Carbon Trade, Ltd. (Carbon Trade).

Algo importante en la identificación de rellenos aptos para proyectos de energía, involucra conducir visitas al sitio de relleno que han sido identificados por El Ministerio de Ambiente de Ecuador como sitios potenciales para desarrollar un proyecto. La mayoría de visitas a los sitios fueron completadas entre el 23 y el 27 de Octubre del 2006, en estas visitas, las empresas ERG y Carbon Trade recolectaron información acerca del diseño de cada relleno, volumen de desechos, composición del desecho y del gas que fue usado para evaluar el potencial de gas del relleno. También se recolectó información con los usuarios locales de energía y que podrían estar interesados en utilizar energía producida por un relleno de desechos.

Este informe de prefactibilidad resume lo encontrado en el sitio durante la visita y los ensayos de bombeo realizados en el Relleno Las Iguanas en Guayaquil, Ecuador. Este reporte incluye un análisis de potencial del gas del relleno y examina las oportunidades que puedan existir para usar biogás para abastecer las necesidades de energía de los usuarios e industrias locales. Este reporte, además incluye información técnica que puede ser de gran utilidad para potenciales desarrolladores de proyectos ya que ellos evalúan la tecnología y potencial del proyecto de energía a base de metano del relleno.

La visita inicial al sitio, incluyó un análisis no invasivo del relleno, así también una inspección a las medidas de control de lixiviados, tecnología de contención, topografía y una operación general del relleno. Los ensayos de bombeo incluyeron la instalación de un sistema de quemado de biogás móvil con capacidad de 300 m3/hr, que fue conectado con cuatro nuevos pozos de recolección de gases perforados en el sitio. Adicionalmente se realizó una conversión de chimenea de gas pasivo para obtener información del gas, sin embargo esta no genero mayores datos importantes ya que la conexión al sistema de extracción de gases no se completo hasta la parte final del ensayo. Los ensayos de bombeo midieron la cantidad y calidad del biogás recolectado en un periodo de 23 días, durante el cual se tomaron medidas dos veces al día. La succión aplicada a los puntos de extracción fue ajustada constantemente para maximizar la eficiencia de recolección del biogás.

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2. LIMITACIONES DEL PROYECTO

La información y predicciones contenidas en este reporte de valoración, se basaron en datos suministrados por los dueños del sitio, los operadores y los ensayos de bombeo de gas. Ni la U.S. EPA, ni sus contratistas pueden tomar responsabilidad por la exactitud de los datos dados por terceras personas. Mediciones, valores y predicciones presentadas en este reporte se basan en datos y condiciones físicas observadas durante las visitas y los ensayos de bombeo en el sitio.

Tomar en cuenta que las condiciones del relleno pueden variar debido a cambios en el ingreso de desechos, prácticas de manejo, prácticas de ingeniería y condiciones ambientales (especialmente lluvia y temperatura). Por lo tanto, la cantidad y calidad del biogás extraído del relleno, puede variar en un futuro debido a los valores pronosticados en este reporte, los cuales están basados en condiciones observadas durante las visitas y los ensayos de bombeo en el sitio.

El Relleno Las Iguanas no tiene actualmente un sistema de recolección de gas, quemado o utilización. Sin embargo, el sitio si quema una porción pequeña del biogás emitido por las chimeneas de gas pasivo. El capital estimado, costo operacional y el rendimiento de inversión, resultado de la instalación de tal sistema en el Sitio Las Iguanas, se basan en costos actuales y típicos de América Latina, pero no garantiza la exactitud de estos datos.

Para el desarrollo de este informe se presto toda atención y cuidado posible. A potenciales inversionistas de proyectos de uso de biogás en el Relleno Las Iguanas se les aconseja que se satisfagan con la exactitud de los datos y los pronósticos contenidos en este informe.

Este informe ha sido preparado para la Asociación de Metano a Mercados de U.S. EPA y es información pública.

3. BIOGÁS DE RELLENO

Los rellenos producen biogás (normalmente llamado biogás de relleno) mediante la descomposición de materiales orgánicos bajo condiciones anaeróbicas (sin oxigeno). El biogás de relleno esta compuesto aproximadamente de partes iguales de metano y dióxido de carbono, con un pequeño porcentaje de oxigeno, nitrógeno y vapor de agua, como también un rastro de concentraciones de compuestos volátiles orgánicos (VOCs) y contaminantes del aire dañinos (HAPs). Ambos de los componentes primarios del biogás de relleno (metano y dióxido de carbono) son considerados gases de efecto invernadero (GHG), lo cual contribuye al calentamiento global. Sin embargo, el Panel Intergubernamental en Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en ingles) no considera al dióxido de carbono un “biogénico” sino una parte del ciclo natural del carbono. La IPCC no considera al dióxido de carbono de relleno un GHG porque, solo el contenido del metano es incluido en cálculos de emisiones a la atmósfera.

El metano es un GHG mas potente que el dióxido de carbono (CO2), con un potencial de calentamiento global 20 veces mayor a del CO2. Por lo tanto, la captura y combustión del metano (trasformándolo a dióxido de carbono y agua) en quemadores, y motores generadores u otro dispositivo, resulta en una reducción sustancial de emisiones GHG. Beneficios adicionales de la combustión del biogás, mayores

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que la reducción de emisiones de GHG, incluye el potencial de mejorar la calidad del aire local a través de la destrucción de HAPs y VOCs.

Existen dos caminos naturales por los cuales el biogás puede dejar el relleno: por migración subterránea adyacente y por las chimeneas en el sistema de cobertura del relleno. En ambos casos, sin captura o control, el biogás (conteniendo metano) llegara de alguna manera a la atmósfera. El volumen y tasa de emisiones de metano de rellenos son función de la cantidad total de material orgánico enterrado en el relleno, la edad y humedad del material, técnicas de compactación, temperatura y tipo de desecho y tamaño de partículas. Mientras la tasa de emisiones de metano decrece debido a que un relleno se cierra (cuando la fracción orgánica esta agotada), el relleno continua emitiendo metano por muchos años (20 o mas) después de su clausura.

Un método común para controlar emisiones de biogás es instalar un sistema de recolección de biogás, que extraiga biogás bajo la influencia de una pequeña aspiradora. Sistemas de control de biogás están equipados con dispositivos de combustión (u otros tratamientos) diseñados para destruir metano, VOCs, y HAPs, antes de su emisión a la atmósfera.

Una buena calidad de biogás (alto contenido de metano con bajos niveles de oxigeno y nitrógeno) puede ser utilizada como combustible para compensar el uso de combustible fósil convencional. El valor calorífico se extiende típicamente de 15 a 18 Mega joules (MJ) por metro cúbico, lo cual es aproximadamente la mitad de valor calorífico del gas natural. El uso potencial del biogás generalmente cae en uno de las siguientes categorías: Generación eléctrica, uso directo para calefacción/combustible de caldera (medio-Btu), mejorar a gas de alto Btu, y otros usos tales como combustible para vehículos.

Este estudio se enfoca en evaluar el potencial de generación eléctrica, calefacción directa o proyecto de quemadores en el Relleno Las Iguanas.

4. INFORMACIÓN DEL RELLENO

Previo a las visitas al sitio, la Municipalidad de Guayaquil, propietaria del relleno, fue requerida para suministrar información en relación al ingreso de desechos, detalles de la ingeniería y las condiciones ambientales del sitio del relleno. La información a continuación fue obtenida para el Relleno Las Iguanas y fue editada a un formato estándar. La información fue actualizada durante las visitas al sitio.

4.1. Ubicación y Operación del sitio

El relleno Las Iguanas se localiza aproximadamente a 18 km al norte del centro de la ciudad de Guayaquil. El sitio esta rodeado por un creciente desarrollo industrial. El acceso al sitio es mediante un camino pavimentado de 2km.

El sitio ocupa un área de 190 hectáreas (Ha), la cual esta rodeada a los lados norte, este y al oeste por tierra con arbustos, mientras en el sur existe un extenso desarrollo de alojamiento. El sitio ha sido dividido dentro de 4 diferentes áreas de colocación de desecho definidas como Sectores A, B, C, y D. El sector B se usa solamente para desecho inerte (solamente desecho de construcción) El Sector A ocupa 28.69 Ha, El sector C ocupa 13.73 Ha y el ultimo Sector D, El cual empezó a recibir desecho sólido municipal en Octubre 2,006, ocupa 40.71 Ha. Los tres diferentes sectores están separados por caminos de acceso internos, pavimentados.

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El sitio le pertenece a la Municipalidad de Guayaquil y es operado por el Consorcio ILM, siendo una corporación privada que gano la licitación para la operación de la disposición final de desechos sólidos en el relleno Las Iguanas.

4.2. Ingreso de Desechos

El sitio empezó a funcionar el 28 de septiembre del año 1994, mientras que el botadero San Eduardo era clausurado. En base a tasas actuales de disposición de desechos, se espera que el sitio alcance su capacidad para el año 2020.

Datos suministrados por la municipalidad al Ministerio de Ambiente indican que actualmente hay aproximadamente 8.5 millones de toneladas de desecho en este lugar desde Octubre de 1994. El desecho esta siendo depositado actualmente a una tasa aproximada de 850,000 toneladas por año y esto se espera incremente en un promedio de 2.4 por ciento por año.

Una báscula esta instalada en el sitio, por lo tanto, se puede asumir que la información acerca de la cantidad de desecho en su lugar y la tasa de ingreso de desecho es razonablemente exacta. El ingreso anual de desecho (actual y pronosticado) se observa en la Tabla 1.

El ingreso del desecho contiene 91% de desecho domestico municipal y 9.0% de desecho inerte.

Tabla 1 – Ingreso de Desecho 1995-2020 (Estimado)

Año Ingreso Anual (ton) Sector A

Ingreso Anual (ton) Sector C

Ingreso Anual (ton) Sector D

Ingreso de Desechos Total

1995 561,089 561,089 1996 580,727 580,727 1997 601,052 601,052 1998 622,089 622,089 1999 643,862 643,862 2000 666,397 666,397 2001 689,721 689,721 2002 713,862 713,862 2003 738,847 738,847 2004 382,353 382,353 764,706 2005 691,801 691,801 2006 625,846 156,461 782,307 2007 850,000 850,000 2008 879,750 879,750 2009 910,541 910,541 2010 942,410 942,410 2011 975,395 975,395 2012 1,009,533 1,009,533 2013 1,044,867 1,044,867 2014 1,081,437 1,081,437 2015 1,119,288 1,119,2882016 1,158,463 1,158,4632017 1,199,009 1,199,0092018 1,240,974 1,240,9742019 1,284,408 1,284,4082020 1,329,363 1,329,363

TOTAL 6,200,000 1,700,000 15,181,900 23,081,900

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5. COMPOSICION DEL DESECHO

Datos acerca de la composición del desecho fueron suministrados por el operador. Esta composición es presentada en la Tabla 2.

Tabla 2 – Composición de Desecho Estimado

Categoría de Desecho Composición

(%) Comida 58.9% Papel y Cartón 9.7% Plásticos 8.0% Metal 2.6% Vidrio 2.4% Recorte de grama, abono 0.0% Desecho de construcción, incluyendo caucho 9.8% Desecho de Jardín 1.7% Madera (Leña y troncos de árboles) 4.7% Lodos de aguas residuales n/s*% * (No especifica) Mediante una conversación con el operador del sitio se nos indico que los lodos de aguas residuales (no procesadas) de algunas áreas de Guayaquil que actualmente no cuentan con sistema de tratamiento, son depositados en el sitio. No se obtuvieron volúmenes de esta actividad.

Consecuente con otras publicaciones en la composición de desechos en Ecuador (6), El porcentaje de desecho orgánico es relativamente alto y más del 60% del desecho puede ser categorizado de rápido decaimiento o pudrición.

6. ACTIVIDADES DE RECICLAJE

No existe reciclaje en el sitio o recogedores de desechos en el relleno Las Iguanas, Además no hay actividades de reciclaje en fuente (hogares) o áreas donde los desechos son generados.

7. CONSTRUCCIÓN DEL SITIO

Una visita de campo se completó el 27 de octubre, 2006 para examinar la ingeniería del relleno y obtener datos de monitoreo donde fuera disponible. Los puntos siguientes describen las pertinentes características del sitio.

7.1. Observaciones Generales

El Relleno Las Iguanas esta construido en una pequeña depresión. Los contornos originales han sido excavados para formar celdas de confinamiento para el desecho. El sitio esta rodeado por tierra de

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arbustos a los tres lados y un desarrollo de vivienda en crecimiento hacia el sur. El sitio tiene acceso vial por una carretera pavimentada de aproximadamente 2 Km. de longitud.

Existe industria local y el área a los alrededores esta enfocado principalmente para desarrollo industrial. Las principales actividades industriales cercanas al sitio son una fábrica de cerveza y una empresa que produce vidrio. No se realizaron visitas a estas industrias, pero se noto en ambas ser grandes usuarios de energía (ambas, calor y eléctrica).

7.2. Información Adicional

El sitio se encuentra a una altitud un poco mayor que la Ciudad de Guayaquil, a 78 msnm, mientras que el centro de la ciudad se encuentra a 8 msnm.

La Ciudad de Guayaquil esta localizada en un área con un clima húmedo tropical. La temperatura varia de 18° C (mínimo) en la temporada seca a 35° C (máximo) en la temporada lluviosa. El promedio de humedad relativa es 80 % con la luz del sol directa por más de 1,000 horas por año.

El promedio de información de lluvia por worldclimate.com para la Ciudad de Guayaquil se muestra en la Tabla 3. La estación lluviosa es de diciembre a mayo. Los operadores del Sitio tienen un equipo de registro del clima e información atmosférica más exacta disponible.

Tabla 3 – Promedio de Lluvia (mm) (fuente: www.worldclimate.com)

Ene Feb Mar Abri May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Total

223.7 278.4 287.3 180.0 53.2 16.8 1.9 0.3 1.6 2.8 3.0 29.7 1,080mm

El sitio esta categorizado como moderadamente húmedo, con una estación seca relativamente corta, el contenido de humedad en el desecho es común que se mantenga a un nivel donde no se restringe la descomposición anaeróbica. Información acerca del agua contenida en el desecho, fue obtenida durante el bombeo en el periodo de prueba. Esto índica que la mayoría del desecho esta saturado con agua.(Ver Sección 15.1)

7.3. Profundidad del Desecho

Planos exactos de la ingeniería del sitio están disponibles. Estos planos muestran que la profundidad que abarca la colocación de desechos en el Sector A es de un máximo de 40 m en el centro de la última plataforma, el Sector C tiene una profundidad más pareja de 35 m, mientras que el Sector D esta planificado tener una profundidad máxima de 50 m.

El desecho es actualmente depositado en los primeros 5 metros de la plataforma del Sector D mientras que el Sector A tiene diez (10) distintas plataformas de 5 m de profundidad total cada una y el Sector C también tiene siete (7) plataformas de 5 m de profundidad. Cada plataforma esta construida en la parte superior de la capa previa formando terrazas. Cada plataforma esta clasificada ha aproximadamente 35o

en todos los lados, creando pendientes que son muy empinadas para el acceso del equipo de perforación.

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7.4. Colocación de Desechos

El desecho es depositado en el sitio, directamente desde los vehículos de recolección que tienen capacidad de entre 7 y 20 toneladas. A la entrada del relleno, los vehículos de recolección son pesados en una báscula previo a la descarga del desecho. El peso del vehiculo se obtiene a la llegada y salida, estos datos están simultáneamente registrados en las oficinas de la Ciudad de Guayaquil.

Una vez que el suelo ha sido preparado, el desecho que ha sido transportado por vehículos recolectores es vertido en “células diarias” o zonas de descarga las cuales sus dimensiones son aproximadamente 20m. de ancho y 4.4 m de alto. El desecho es distribuido con tractores y posteriormente compactados para formar capas de desecho de 60 cm con un desecho compacto. El sitio reporta estos resultados en una densidad mayor a 1 ton/m3. Esta es probablemente una cifra sobreestimada.

El desecho es colocado en Capas de 4.40 m y es cubierto con 0.6 m de material de cobertura diario. Cada plataforma por lo tanto consiste en dos capas de desecho, separadas por cobertura diaria de mezcla de arcilla/suelo.

7.5. Impermeabilización de la Base

El relleno Las Iguanas se ubica en un área constituida por estratos pertenecientes principalmente a la formación “Cayo”, que consiste de arcilla muy cohesiva de aproximadamente 10 m de espesor. Su coeficiente de permeabilidad reportado es de 10-7 cm/seg, lo que implica que no es necesario el uso de membranas para reducir la permeabilidad del suelo natural.

Revestimiento de esta especificación no es requerido por las leyes de Ecuador, suponiendo que se obtenga la permeabilidad máxima de 10-7 cm/seg.

7.6. Capa de Cobertura

La actual capa de cobertura de desecho esta construida de arcilla y suelos que se han obtenido desde los sitios de excavaciones. Diariamente una cubierta es colocada sobre los desechos, por la maquinaria del sitio. Algunas de las plataformas bajas han sido permanentemente cubiertas y selladas con aproximadamente 0.60m de arcilla. Una proporción del área final (alrededor de 25 Ha) Tiene también suelo vegetal suelto y un diversa vegetación, en su mayoría gramíneas se han establecido en el área.

El material usado para la cubierta diaria es localmente excavado, compone de arcilla y suelo. Cuando este material se seca se pulveriza fácilmente a un polvo fino, sin embargo cuando se moja forma arcilla de baja permeabilidad

La cobertura diaria es una capa de arcilla gruesa de 60 cm de espesor, colocada sobre las superficies planas con una capa de 25 cm de espesor sobre los taludes. El uso de la capa de cobertura diaria es principalmente para minimizar olores y limitar la proliferación de plagas y otros vectores. El espesor de la cobertura diaria es suficiente para permitir el movimiento de los vehículos sobre las celdas.

Solamente celdas de desecho activas han expuesto el desecho y no existe evidencia de rompimiento de capas por desecho, más que, en pequeñas áreas asociadas con movimiento de tráfico en los caminos de acceso.

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8. GAS Y LIXIVIADOS

8.1. Lixiviados

Lixiviado es el líquido producido por agua contaminada dentro del relleno por una gran variedad de solutos, provenientes de la disposición y descomposición de desecho (incluyendo componentes orgánicos e inorgánicos) en rellenos. El agua en los rellenos resulta del drenaje de humedad del desecho mientras se descompone, por biodegradación y lluvia que entra al sitio. Los lixiviados son altamente contaminantes y usualmente tienen una baja concentración de oxigeno disuelto.

Los desechos sólidos de la ciudad tienen un alto contenido de orgánicos y humedad, resultando en la generación de lixiviados inmediatamente después de la disposición de los desechos. El operador del sitio informa que la generación de lixiviado en el relleno puede ocurrir siete (7) días después de la colocación de desechos. De tal manera que la cobertura diaria se coloca inmediatamente después de la compactación de los desechos. La pendiente de las superficies inclinadas permiten un dren de lixiviado hacia el sistema de colección del mismo.

El sistema consiste de drenajes horizontales a cada nivel (cada 5 m) en el cual el filtro o colector de drenaje principal se conecta hacia una tubería enterrada que se conecta a varias lagunas de almacenamiento de lixiviado que son usadas durante la estación de lluvia.

Debido a las condiciones climáticas en Guayaquil, el lixiviado producido por el desecho es eliminado vía evaporación, en la estación seca. El sitio reportó un promedio de producción de 238 m3 por día en 2,006 para el Sector A y Sector C combinados. Con la suma del Sector D, este estimado ha aumentado a aproximadamente 454 m3/día en el 2007. Existen siete diferentes lagunas de almacenamiento en el sitio.

8.2. Gas

Actualmente el biogás se escapa del sitio por medio de 155 chimeneas de gas pasivo en sectores A y C, mientras que el sector D tendrá 162 chimeneas más. Estas chimeneas de gas pasivo están construidas con gaviones de 1 m de diámetro, de malla hexagonal rellenos con piedra bola que se reducen a tubería de 8 de diámetro de PVC de 3 m de longitud con 1 m enterrado y 2 m sobre el nivel de superficie. Cada chimenea tiene un tubo galvanizado de 2” con un quemador de encendido manual en la parte superior. Las chimeneas no se intersectan con el sistema de drenaje de lixiviados.

Medidas de la concentración de gas fueron tomadas en varias ubicaciones durante la visita inicial al sitio. El registro máximo de concentraciones de metano fue de 58 % v/v y el mas bajo de 47% v/v, tomada en una chimenea de gas pasivo de 14.0 m de profundidad.

Datos completos del análisis de gas, durante el ensayo de bombeo, se adjuntan en este informe.

8.3. Incendios

No hay evidencia de que se haya dado un incendio en el sitio.

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9. MODELO DE GAS

9.1. Modelo de Emisiones

Las emisiones de biogás estimadas indican el potencial total de emisiones de biogás del sitio. Estos cálculos no deberían ser confundidos con las estimaciones del biogás recuperable que puede estar disponible para uso. El biogás recuperable se estima en la Sección 17 de este informe.

La línea base para estimar la cantidad de metano generado en el sitio se ha calculado con el uso de dos modelos de gas, que se basan en matemáticas de decaimiento de primer orden: El modelo de biogás de Carbon Trade y el Modelo LFG U.S. EPA México.

Ambos modelos se basan en la siguiente ecuación (Ecuación 1).

Ecuación 1 – Modelo de Decaimiento de Primer Orden )(

00 %1 lag

vol

ttknekMLQ

Donde:

Q cantidad total del biogás generado (metros cúbicos normales) n numero total de años modelado t tiempo en años, desde el inicio de la disposición de desechos. tlag tiempo estimado entre el depósito del desecho y la generación de metano. %vol porcentaje volumétrico estimado de metano en el biogás del relleno L0 volumen estimado de metano generado por tonelada de desecho sólido. k tasa estimada de descomposición del desecho orgánico. M masa de desecho en el lugar por año t (toneladas)

Cuando la cantidad de biogás generado por el sitio ha sido determinada teóricamente, la ecuación siguiente (Ecuación 2) puede ser usada para estimar el número efectivo de toneladas equivalente a dióxido de carbono emitido por el sitio. Este factor de 21 es usado para estimar el potencial del gas invernadero, en toneladas equivalentes de dióxido de carbono, resultado de la emisión de metano a la atmósfera.

Ecuación 2 – Línea base GHG Emisiones

4.221% CHvolCO QT

eq

Donde:

TCO2eq. Toneladas totales generadas de dióxido de carbono equivalente.%vol Porcentaje volumétrico estimado de metano en biogás de relleno. Q Cantidad total de biogás de la Ecuación 1 (metros cúbicos normales)

CH4 Densidad del Metano = 0.0007168 Toneladas/metro cúbico.

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9.2. Parámetros del Modelo.

El valor de los parámetros modelo Lo y k depende de la fracción orgánica disponible, la temperatura, y el contenido de humedad del desecho. Para este análisis, tres potenciales conjuntos de valor fueron desarrollados para estas variables, basado en tres referencias. Uno de los conjuntos de valores para estas variables fue desarrollado por las recomendaciones de SCS Engineers. Inc. a través del desarrollo de U.S. EPA México LFG Model. Un segundo conjunto de valores para estas variables viene de las recomendaciones del actual Guía IPCC para Inventarios Nacionales de Gases de Efecto Invernadero basadas en los datos de descomposición del desecho, suministrados por la Municipalidad de Guayaquil y la disponibilidad de información meteorológica de Las Iguanas. El tercer conjunto de valores para estas variables viene del modelo de Carbon Trade.

La tabla 4 demuestra los tres conjuntos de parámetros de modelos utilizados en los modelos de gas, para desarrollar tres conjuntos de emisiones comparativas estimadas. Debe notarse que las recomendaciones de U.S. EPA México y las de la Guía IPCC han sido utilizadas en el modelo EPA México. El modelo de Carbon Trade, incluye una función para suavizar la producción de gas así como también clasifica cuatro diferentes valores de k en, domestico, industrial, comercial y desechos inertes.

Tabla 4 – Parámetros de Modelo

Parámetro Fuente Valor Fundamento

Lo(potencial de generación de metano estimado)

Carbon Trade 90 m3 Orgánicos altos con lluvias moderadas

U.S. EPA México 84 m3 Lluvias moderadas Guía IPCC 77.24 m3 Calculado del contenido de

carbono disponible, promedio para otros sitios en Ecuador.

K(Constante tasa de generación de Metano)

Carbon Trade promedio 0.062

Calibrado para sitios similares

U.S. EPA México 0.08 Lluvias moderadas

Guía IPCC 0.065 Lluvias moderadas

%vol(Porcentaje en volumen de Metano)

Carbon Trade 50% v/v Norma aceptada para concentración promedio de metano en biogás de relleno bajo condiciones de extracción.

U.S. EPA México 50% v/v

Guía IPCC 50% v/v

9.3. Modelos por Sector

Debido a que el relleno Las Iguanas esta construido en tres fases muy diferentes, excluyendo el sector B, en el que se deposita únicamente desecho inerte, el sitio casi puede ser considerado ser tres rellenos distintos, separados pero adyacentes uno al otro.

Los modelos de línea base han sido desarrollados para cada sector, A, C y D de forma separada, cuyos resultados se han sumado en una sola grafica y tabla como línea base para todo el sitio. Nótese que las graficas han sido ordenadas a la misma escala para poder ilustrar las diferentes capacidades de cada sector del relleno.

El ingreso de desechos de cada sector del sitio se describe en la sección 4.2.

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10. RESULTADOS DE LINEA BASE PARA MODELO DE GAS

Las graficas siguientes comparan los estimados de emisiones de biogás de los modelos CARBON TRADE y U.S. EPA México LFG (ambos con valores para k y Lo del modelo México LFG e IPCC). De la figura 1 a la 3 se demuestra los estimados de emisiones de biogás para los Sectores A, C y D respectivamente, mientras que la figura 4 muestra el total para todo el sitio. Adicionalmente la tabla 5 muestra los resultados del modelo para la cantidad de biogás generado por cada sector, así como la suma de los Sectores A, C y D.

Los diferentes modelos de gas tienen un acuerdo razonable en la forma general de la curva de gas generado, sin embargo, no concuerdan con la tasa actual de generación de biogás siendo mas optimista el Modelo U.S. EPA México LFG. Tomando un promedio de los modelos, se estima que el sitio debería estar produciendo actualmente 7,193 m3/hr de biogás con metano al 50% y elevando las tasas de emisión aproximadamente 14,300 m3/hr para el 2021. Este sitio podría operar mas allá del 2021, en ese caso la cantidad de biogás continuara elevándose.

Figura 1 - Línea Base de Emisiones de Biogás en Sector A

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038

Ga

s P

rod

uctio

n R

ate

m3

/hr

Year

Las Iguanas, GuayaquilSector A

CTL Model LMOP Mexico Model IPCC Model

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Figura 2 - Línea Base de Emisiones de Biogás en Sector C

Figura 3 - Línea Base de Emisiones de Biogás en Sector D

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038

Ga

s P

rod

uctio

0n

Ra

te M

3/h

r

Year

Las Iguanas, GuayaquilSector C

CTL Model LMOP Mexico Model IPCC Model

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038

Ga

s P

rod

uctio

n R

ate

m3

/hr

Year

Las Iguanas, GuayaquilSector D

CTL Model LMOP Mexico Model IPCC Model

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Figura 4 - Línea Base de Emisiones de Biogás, Sectores A, C y D

Tabla 5 – Resultados del Modelo de Biogás

Año PromedioSector A

m3/hr

PromedioSector C

m3/hr

PromedioSector D

m3/hr

PromedioTodo el Sitio

m3/hr2007 4692 2024 477 7193 2008 4339 1860 1642 7841 2009 4017 1712 2750 8479 2010 3722 1578 3808 9108 2011 3452 1456 4824 9732 2012 3205 1345 5802 10352 2013 2977 1244 6749 10970 2014 2768 1152 7670 11590 2015 2576 1068 8569 12213 2016 2398 991 9449 12838 2017 2235 920 10316 13471 2018 2083 854 11171 14108 2019 1943 794 12019 14756 2020 1814 739 12674 15227 2021 1694 688 13153 15535 2022 1583 641 12088 14312 2023 1480 598 11120 13198 2024 1384 558 10240 12182 2025 1296 520 9438 11254 2026 1213 486 8706 10405 2027 1136 454 8038 9628

0

2000

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1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038

Ga

s P

rod

uctio

n R

ate

m3

/hr

Year

Las Iguanas, Guayaquil Sectors A, C & D

CTL Model LMOP Mexico Model IPCC Model

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11. EFICIENCIA ANTICIPADA EN LA CAPTACIÓN DE GAS

La estimación de generación de biogás por el sitio, no implica que el gas pueda ser captado o colectado para combustión o quema. Existe muchos asuntos de ingeniería y el continuo manejo de desechos y operación en el Relleno de Las Iguanas deben ser tomados en cuenta para medir la cantidad actual de gas que puede ser recolectada del sitio.

Un ensayo de bombeo de gas se llevo acabo en el sitio Las Iguanas, para mejorar la exactitud de estimados para determinar la cantidad de biogás que sea realmente recuperable para entrega en un sistema de quema o uso de biogás.

12. ENSAYO DE BOMBEO DE GAS – Especificaciones Técnicas

El propósito de los ensayos de bombeo de gas es para determinar la cantidad y calidad del biogás recuperable de los desechos existentes con fin de desarrollar un proyecto de generación de energía o quema. Los ensayos de bombeo generalmente simulan a gran escala un sistema de extracción de gas y sus resultados pueden ser computados a escala para poder ver la capacidad del sitio para generación de energía y/o acreditación de carbono.

Debido a que no hay un sistema de captación de gas en el sitio Las Iguanas, nuevos pozos de gas han sido instalados. Estos pozos de gas fueron diseñados para ser instalaciones permanentes y son apropiados para futuras conexiones con un sistema de extracción de gas completo. Se extrajo y quemo gas de los nuevos pozos con el objetivo de determinar la velocidad en estado estable del flujo de metano a concentraciones simulando los requerimientos para proyectos de quema o generación de energía, utilizando motores de combustión interna.

Se recolectaron datos diariamente, incluyendo datos en las características de ingeniería del relleno.

12.1. Ubicación del Ensayo

Un área del Sector A fue seleccionada por el operador del sitio basándose en accesibilidad para el equipo de perforación y equipo de quema. El área seleccionada en Sector A del relleno, el cual fue cerrado en el 2004 y contiene 6, 200,000 toneladas de desecho y es considerado ser moderadamente representativo tanto del tipo de desechos, como la construcción del relleno.

Los desechos fueron colocados en este sector por 10 años, de 1994 al 2004. El sector consiste en diez plataformas de 5.0 m cada una con capa de cobertura intermedia. De esta manera la edad de los desechos incrementa conforme a la profundidad del sitio. Los desechos en el sitio y en el sector donde se realizo la prueba tienen un promedio de 22.5 m de profundidad. Un dibujo de la ubicación del ensayo se adjunta en el Apéndice II, Figuras 1 y 2.

12.2. Objetivos del Ensayo

El objetivo del ensayo de bombeo de gas fue determinar el óptimo estado y cantidad de gas y su capacidad para generar energía. Un número de objetivos secundarios fueron considerados, incluyendo los siguientes;

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Temas de Ingeniería del Sitio: o Profundidad de capas de cobertura o Requerimiento para perforar o Contenido de humedad del desecho o Profundidad a la que encuentra lixiviado o agua dentro del desecho

Producción de Gas: o Concentraciones sustentables de metano o Radio de influencia de los pozos de gas o Concentraciones contaminantes o Temperatura del gas o Producción estimada de condensados

Temas de Ingeniería: o Sellado de los pozos de gas

12.3. Perforaciones

Los pozos de gas fueron perforados en el sitio utilizando una perforadora de rotación. Las perforaciones fueron planificadas con una profundidad máxima de 20m. Las ubicaciones de los pozos fueron elegidos por el operador del sitio para que una muestra representativa del relleno fuera seleccionada y para que el ensayo no interfiera con las operaciones del sitio.

Adicionalmente a las perforaciones, varios puntos de monitoreo fueron insertados alrededor del campo de gas para determinar el radio de influencia de la extracción de gas. Tubos de acero perforados fueron insertados en un patrón predeterminado, permitiendo que la presión de aspiradora sea medida alrededor, de al menos, uno de los pozos de gas.

12.4. Tuberías

Los pozos de gas fueron conectados al quemador con una conexión de tubería temporal. La tubería seleccionada para el ensayo era de PVC, sólida de 4 pulgadas (100 mm) de diámetro, ya que estaba disponible a nivel local.

12.5. Puntos de Monitoreo de Presión

Sondas perforadas para monitorear la presión (de 20 mm de diámetro y 2.0 m de largo aproximadamente) fueron colocados en un radio de incremento alrededor de dos de las perforaciones. Debido a que la capa de cobertura en Las Iguanas se reporto ser de 120 cm, los puntos de monitoreo fueron perforados aproximadamente a un 50% de su largo con la parte de arriba sin perforar. Los puntos de monitoreo fueron integrados con una válvula que permitía la medición de la presión de gas (succión).

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12.6. Quemador Móvil

Un pequeño quemador de gas móvil, con capacidad de 300 Nm3/hr, fue utilizada para el proyecto. El quemador de gas esta específicamente diseñado para ensayos de bombeo de gas y tiene una frecuencia variable del soplador de gas, que es controlada por la señal del sensor de la aspiradora en la conexión de entrada.

En la conexión de salida se utilizo una turbina medidora de flujo tipo ATEX operando continuamente. El medidor del flujo tiene un ritmo calibrado y visual total en m3/hr. Una temperatura estimada es suministrada para monitorear la temperatura del gas y el equipo de análisis de gas portátil es utilizado para medir la presión del gas. Esto permite la normalización de la medida del ritmo del flujo de acuerdo a la formula:

Vgas Normal [Nm³/hr] = Vgas [m3/hr medido] x ___Pgas absoluto x 273,15 [°K]_____ 1013, 25[mBar] x (273,15 [°K] + Tgas)

El quemador tiene una ignición automática y esta equipado con un ajuste de aire primario manual, para maximizar la oxidación del metano, controlando la mezcla del gas con el aire, antes de la ignición

El equipo opera con energía monofasica 220/240V 60/50Hz, que fue obtenida por la conexión al suministro de electricidad local de bajo voltaje.

13. ENSAYO DE BOMBEO DE GAS – Protocolo de Control

Una bomba de gas con aspiradora controlada es utilizada para mantener una presión constante en el cabezal. Esto permite que pozos individuales de gas se ajusten sin cambiar el ritmo del flujo de otros pozos conectados al sistema porque la presión dentro de las tuberías se mantiene constante por el bombeo de gas y por lo tanto es independiente al ritmo del flujo.

Las principales operaciones incluyen lo siguiente:

Ajustes de presión en la aspiradora para cambiar (en porcentaje) el flujo de todos los pozos de gas – conocido como ajuste de Modo Común.

Ajustes en la válvulas en cada apozo para cambiar el flujo de pozos individuales de gas conocido como ajuste de Modo Relativo.

Medidas de succión, son hechas en ambos, el quemador y cada pozo de gas, las decisiones de ajuste se hacen en base a las concentraciones de ambos, metano y oxigeno.

La aspiradora se ajusta basándose en las concentraciones de metano y oxigeno. El punto de concentración varía basado en el tipo de proyecto:

Proyectos para la Generación de Energía: 45% a 50% v/v Metano, Menos de 1% v/v Oxigeno.

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Proyectos de Quema MDL / Proyectos Anti-Migración: 30% a 40% v/v Metano, menos de 3% v/v Oxigeno.

Proyectos de Uso Directo: 40% a 50% v/v Metano, Menos de 2% v/v Oxigeno.

Los ajustes fueron hechos basándose en las mediciones de la succión aplicada a los pozos de gas. Un periodo no menor de 8 horas fue permitido después de cada ajuste para permitir la estabilización en la concentración del gas y resultado de ritmo de flujo antes de posteriores ajustes (excepto en circunstancias extremas). Las succión puede ajustarse individualmente en cada cabezal de pozo de gas (Modo Relativo) en casos donde hay diferencia significativa entre las concentraciones de los diferentes pozos, o en el quemador (Modo Común) en casos donde todos los pozos varían, uniformemente en las concentraciones.

14. ENSAYO DE BOMBEO DE GAS – Protocolo de Monitoreo

Los parámetros siguientes fueron medidos durante las operaciones de los ensayos:

En los pozos y quemador/chimeneas de gas:

Ritmo del flujo de gas m3/hr

Solo en el quemador/chimeneas de gas:

Volumen total del flujo en m3

Presión relativa en el lado de ingreso (en la ubicación del medidor de flujo) en mB Temperatura del gas en el lado de ingreso.

Solo en los pozos de gas:

Profundidad para nivel de lixiviados en m (Nota: medir infrecuentemente para evitar la entrada de oxigeno al pozo)

Solo en las sondas de gas:

Presión Relativa (succión) en mB

Los siguientes parámetros ambiéntales fueron grabados:

Presión atmosférica diaria en mB Evento (donde fuera posible) la cantidad de lluvia en mm Temperatura máxima del aire diaria Temperatura mínima del aire diaria

El monitoreo de las concentraciones de gas, presión y ritmo de flujo fue realizado dos veces en cada periodo de 24 horas.

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19

El monitoreo de los otros parámetros, excepto profundidad de lixiviados, se hicieron diariamente.

El monitoreo de profundidad de lixiviados se hizo semanalmente, o cuando las condiciones ambientales alteraban las lecturas.

El equipo de análisis de gas consiste de un analizador manual Geotechnical Instruments GA2000, con la exactitud demostrada en la Tabla 6.

Tabla 6 – Resolución del Análisis

Parámetro Alcance Exactitud Metano 0% a 100% por volumen +/- 3% (en rango de 15% a gran escala) Dióxido de carbono 0% a 100% por volumen +/- 3% (en rango de 15% a gran escala) Oxigeno 0% a 25% por volumen +/- 1% Monóxido de carbono 0ppm a 500ppm +/- 10% Sulfuro de hidrógeno 0pmm a 200ppm +/-10% Presión relativa -250mB a +250mB +/- 5mB

15. ENSAYO DE BOMBEO DE GAS – Instalación de Pozos

Cuatro conexiones de gas fueron utilizadas para el ensayo de bombeo. Estas fueron perforadas en el sitio y una conexión adicional fue construida por la conversión de una chimenea de gas pasivo existente al finalizar el ensayo. Un dibujo de la ubicación del ensayo es dado en el Apéndice II. La distancia entre cada pozo de gas fue seleccionada de 40.0m, lo cual es típico de un sistema de biogás y permite la instalación de pozos de gas donde es representativo del sitio como demostrado en la tabla 7:

Tabla 7 – Pozos de Gas

Pozo Número (Tipo) Ubicación Criterio para su selección 1 (Perforado) Sector A, Orilla Ubicado aproximadamente a

30m de la orilla del sitio. 2 (Perforado) Sector A, Centro Ubicado dentro de un

voluminosa masa de desechos. 3 (Perforado) Sector A, Orilla Ubicado aproximadamente a

40m de la orilla del sitio. 4 (Perforado) Sector A, Centro Ubicado dentro de un

voluminosa masa de desechos.

La siguiente información técnica y operacional se obtuvo durante el establecimiento y operación del ensayo de bombeo de gas.

15.1. Perforación de los Pozos de Gas

En todos los pozos la profundidad especificada de 20m no fue completada debido al encuentro con lixiviado dentro del pozo. Se encontró que la basura en las secciones inferiores de los pozos era relativamente fluida y homogénea, debido al alto contenido de orgánicos en los desechos y el alto nivel

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de lixiviados. Esto dio como resultado la ausencia de un adecuado encajonamiento de los pozos, ya que se desconformaban y cerraban rápidamente al extraer el equipo de perforación y antes de la instalación de tubería perforada.

El operador del sitio proporciono buena asistencia con equipo de bombeo de lixiviado, que fue utilizado para evacuar los pozos durante las operaciones de perforación, lo cual permitió un mayor avance en la perforación e instalación de dos de los pozos (números 2 y 4) para llegar a una profundidad mayor a los 15 m.

Para la perforación se utilizo una barrena de suelos existente que fue modificada con una jaula para retener desechos perforados. Esto demostró funcionar exitosamente.

La perforación se continuo en todos los pozos a un máximo de 2 m bajo el nivel de liquido, después de lo cual, el equipo del pozo fue instalado. La siguiente tabla 8 indica la profundidad alcanzada en cada pozo.

Tabla 8 – Profundidad de las Perforaciones

Numero de pozo Profundidad de perforación

Profundidad Instalada Nivel Final de Lixiviados

1 9.3m 9.3m 5.5m 2 15.15m 15.15m 6.3m 3 8.5m 8.5m 4.2m 4 16.0m 16.0m 4.65m

La bitácora de perforación proporcionada por el contratista se adjunta en el Apéndice III.

El pozo 3 tenia un sustancial número de llantas y objetos metálicos y fue obstruido a una profundidad de 8.5 m por lo que parecía ser un gran objeto metálico.

15.2. Conversión de Chimenea Pasiva.

Hacia el final del ensayo de bombeo y después del cierre del pozo 3 (ver Sección 16.4) una chimenea de gas pasivo fue conectada al sistema de extracción de gas. Se comprobó que el ajuste de la tasa de flujo era extremamente difícil, ya que con la mínima succión del equipo, causaba el ingreso de oxigeno.

Esta conversión fue fallida y no proporciono información útil de la cual se puede evaluar las tasas de flujo disponibles en las chimeneas. Sin embargo, debido a la gran cantidad de chimeneas en todos los sectores del relleno, su conversión a pozos de gas podría ser de beneficio, esta conversión requiere que un área grande alrededor de cada chimenea tenga geomembrana instalada para asegurar un sello adecuado.

15.3. Sondas de Monitoreo

Sondas de monitoreo de Presión fueron insertadas a intervalos de 5m, 15m y 25m desde Pozo 1 y Pozo 2. Adicionalmente fueron insertadas dos sondas a intervalos de 5m y 15m del Pozo 4 y una sonda individual fue instalada a 5m del Pozo 3. La ubicación de las sondas se muestra en Apéndice II.

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21

Las sondas de monitoreo fueron usadas para medir presión (succión) en la masa de desechos a distancias definidas de los pozos de extracción de gas. Una presión negativa solamente puede ocurrir en desechos donde el área se ve afectada por la succión aplicada al pozo y de esta forma es posible determinar la distancia mínima a la que el biogás esta siendo extraído. Sin embargo, como los desechos no son un material homogéneo y la generación de biogás produce presiones positivas mayores en áreas muy activas que en áreas menos activas. De tal manera que la presencia de una presión positiva no es una indicación definitiva de que el área esta fuera de la influencia del pozo.

16. ENSAYO DE BOMBEO DE GAS - Resultados

El ensayo de bombeo fue operado por un periodo de 23 días del 03 al 27 de abril, 2007.

16.1. Resultados del Bombeo de Gas

El flujo de gas combinado para los cuatro pozos fue monitoreado tanto en el ingreso como egreso del quemador móvil, o sea pre y post filtrado y tratamiento, de acuerdo con el protocolo de monitoreo. Se realizo una medición de la tasa de flujo y flujo total con el medidor de flujo fijo ubicado en el quemador.

Durante el ensayo se quemaron aproximadamente 47,121 m3 de biogás, conteniendo un promedio de 48.74 por ciento de metano. Se realizaron ajustes aplicados a la succión en el quemador (ajuste de modo común), basados en el protocolo de control (ver Sección 13) y un incremento gradual en la succión aplicada a los cuatro pozos resultantes.

La figura 5 muestra una representación grafica de los resultados de monitoreo tomados en el quemador.

Figura 5 – Resultados del Equipo de Bombeo

Las Iguanas Landfill Gas Pumping Trial Gas Pump results

0

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04/0

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05/0

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4 AM

10/0

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11/0

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12/0

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13/0

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Durante el ensayo, la concentración de metano se estabilizo a aproximadamente 52.8 por ciento por volumen y la concentración de oxigeno a 0.8 por ciento por volumen. El flujo se incremento a un promedio de 95.5 Nm3/hr Registros completos del monitoreo en el quemador se adjuntan en el Apéndice IV, pagina 1. Ocurrieron dos modificaciones significativas al ensayo;

El 17 de abril se desconecto el Pozo 3 del sistema de extracción de gas. El escalonado incremento en la concentración de metano y escalonado decremento en la concentración de oxigeno que resulto nos indican que el Pozo 3 era en gran parte responsable por el ingreso de aire al gas.

El 20 de abril, con el apoyo del operador del sitio se instalo un sistema de drenaje de condensado, debido a la gran cantidad de condensado formándose dentro de la tubería. Esto resulto en un incremento en la estabilidad de la tasa de flujo y posiblemente una mejora en la estabilización de la succión. Nótese que la succión durante los últimos días del ensayo fue incrementada rápidamente en respuesta a las concentraciones altas de metano y bajas de oxigeno.

A pesar del incremento de succión aplicada, y la tasa de flujo incrementándose hacia el final del ensayo, no se registro un incremento significativo en la concentración de oxigeno. De tal manera que puede ser posible que la reserva de gas no fue completamente agotada durante el ensayo. Bombeo a largo plazo, particularmente durante la época seca podría resultar en una tasa de flujo menor.

La concentración de sulfuro de hidrogeno promedio 94.4 partículas por millón (ppm) con una medición máxima de 134.4 ppm. Mientras que no esta catalogada como alta concentración, el H2S reduce el Ph del gas e incrementa la corrosión acida del equipo de biogás. La concentración del monóxido de carbono promedió 66.2 ppm y mostró un valor máximo de 118 ppm, con un declive gradual al finalizar el ensayo.

16.2. Pozo 1

La calidad y cantidad de gas producido por el pozo 1 se midió dos veces al día. La medición de la concentración de gas y presión se realizó con un analizador de gas manual, mientras que la medición de la tasa de flujo se realizo con un medidor de flujo de turbina manual. La medición se llevo a cabo mediante la inserción del medidor de flujo al cabezal de pozo. La medición manual de la tasa de flujo en este sentido puede estar inexacta y por ende las mediciones tomadas en los pozos no se consideran tan exactas como las muestras en el quemador.

La figura 6 muestra una presentación gráfica de los resultados de monitoreo del pozo 1.

Page 27: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

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Figura 6 – Resultados de Pozo 1

Después de un periodo inicial de estabilización de los niveles de metano en el pozo, reducidos ligeramente en respuesta a la succión en incremento aplicada al quemador, que fue estabilizado alrededor del 54 % por volumen. La tasa de flujo inicial del pozo estuvo muy irregular debido a la restricción en flujo causado por la acumulación de condensado en las tuberías. Después de la instalación del sistema de drenaje de condensado (20 de abril), la tasa de flujo se estabilizo a un promedio de 17. 4m3/hr.

La única medición de succión tomada el 26 de abril, que indica una succión baja se considera errónea.

Registros de monitoreo completos del Pozo 1 se adjuntan en el Apéndice IV, pagina 2.

La concentración de sulfuro de hidrogeno se promedio en 0 ppm con una variación relativamente baja a lo largo del ensayo, mientras que la concentración de monóxido de carbono promedió 73 ppm y fue constante durante el ensayo.

El monitoreo de la succión en las tres sondas asociadas al Pozo 1 se llevo a cabo durante el ensayo. En la figura 7 se muestra el resultado de la medición de succión en las sondas 1, 2 y 3, las cuales fueron colocadas dentro de la masa de desechos a distancias del pozo de 5.0 m, 15.0 m y 25.0 m respectivamente (Ver Apéndice II).

Las Iguanas Landfill Gas Pumping TrialBorehole 1 results

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70

Dry Dry Dry Dry Dry Dry Dry

Cloudy Dry

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CH4 Flow m3/hr O2 Vacuum

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Figura 7 - Resultados de sondas en Pozo 1

Las dos sondas (Sondas 1 y 3) indicaron una presión positiva a lo largo del ensayo. Sonda 2 indica al margen una presión negativa, lo cual indica que las sondas 1 y 3 fueron insertadas en la basura que estaba activamente generando biogás. Adicionalmente, la presencia de dicha presión constante indica que las sondas fueron selladas adecuadamente por la capa de cobertura.

La Sonda 1, siendo la más cercana al Pozo 1, mostró un inusual incremento en la presión del gas al inicio del ensayo y no existió una indicación que esto se redujera como resultado de la succión aplicada al Pozo 1. La presión en la Sonda 2 tampoco mostró cambio durante el ensayo. La sonda 3 a 25m de distancia del pozo 1 y a 15m del Pozo 2, mostró una escasa reducción en presión.

16.3. Pozo 2

La calidad y cantidad del gas producido por el Pozo 2 fue medido dos veces al día. La medición de la concentración de gas y presión se realizó con un analizador de gas manual, mientras que la medición de la tasa de flujo se realizo con un medidor de flujo de turbina manual. La medición se llevo a cabo mediante la inserción del medidor de flujo al cabezal de pozo. La medición manual de la tasa de flujo en este sentido puede estar inexacta y por ende las mediciones tomadas en los pozos no se consideran tan exactas como las muestras en el quemador.

En la figura 8 se muestra una representación grafica de los resultados de monitoreo del Pozo 2.

Las Iguanas Landfill Gas Pumping TrialBorehole 1 Probe Results

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Probe 1 Probe 3 Probe 2

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Figura 8 – Resultados del Pozo 2

Concentraciones de metano en el Pozo 2 se mantuvieron constantes a lo largo del ensayo en un promedio de 53.8% v/v. La tasa de flujo mostró una pequeña reducción, a pesar de la incrementada succión aplicada hacia el final del ensayo. La tasa de flujo promedio en 25.9m3/hr en la última semana del ensayo.

Los niveles de oxigeno se mantuvieron en un valor bajo de alrededor de 0.7% durante el ensayo.

Los registros de monitoreo completos del Pozo 2 se adjuntan en el Apéndice IV, pagina 3.

La falta de incrementar el flujo del biogás, a pesar de haber incrementado la succión hacia el final del ensayo, nos indica que el campo sustentable de gas pudo haberse alcanzado en este pozo y que el sello proporcionado por la capa de cobertura en esta área es bueno.

El monitoreo de la succión en las tres sondas de presión asociadas al Pozo 2 se llevo a cabo durante el ensayo. En la figura 9 podemos observar el resultado de la medición de succión en las sondas dos veces al día, las cuales fueron colocadas del pozo a 5, 15 y 25 metros respectivamente, en dirección al pozo 4.

Las Iguanas Landfill Gas Pumping TrialBorehole 2 results

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Figura 9 – Resultados de Sondas del Pozo 2

Todas las sondas asociadas con el Pozo 2 muestran una presión negativa en incremento hacia el final del ensayo. Sonda 4 (a 5m del pozo 2) inicio con una presión positiva que se redujo a casi cero durante el ensayo. Sin embargo esta sonda también exhibió bastante variación, lo que indica que pudo haberse colocado en un área que se ve afectada por la succión en el Pozo 2 solo ocasionalmente.

Las otras dos sondas (Sonda 5 a 15m y Sonda 6 a 25m) mostraron una reducción de presión más pareja mientras el ensayo continuaba. Estas sondas también mostraron una gran similaridad en el perfil de presión durante el ensayo. Se considera que ambas sondas se encuentran dentro del radio de influencia del Pozo 2 y pozo 4.

16.4. Pozo 3

La calidad y cantidad del gas producido por el Pozo 3 fue medido dos veces al día. La medición de la concentración de gas y presión se realizó con un analizador de gas manual, mientras que la medición de la tasa de flujo se realizo con un medidor de flujo de turbina manual. La medición se llevo a cabo mediante la inserción del medidor de flujo al cabezal de pozo. La medición manual de la tasa de flujo en este sentido puede estar inexacta y por ende las mediciones tomadas en los pozos no se consideran tan exactas como las muestras en el quemador.

La figura 10 muestra un representación gráfica de los resultados del Pozo 3.

Las Iguanas Landfill Gas Pumping TrialBorehole 2 Probe Results

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27

Figura 10 – Resultados del Pozo 3

Los niveles de oxigeno en Pozo 3 permanecieron sobre 13% v/v siempre. Las concentraciones de Metano cayeron continuamente durante el ensayo, acompañado del incremento en los niveles de oxigeno. La tasa de flujo se comporto fluctuante y los intentos para estabilizar este pozo se terminaron el 17 de abril cuando se traslado el cabezal del pozo a una chimenea convertida.

La fluctuación de la tasa de flujo pudo haberse generado por la cantidad substancial de condensado dentro de la tubería de gas durante el periodo. Este pozo contenía llantas y objetos metálicos durante la perforación y fue terminado debido a obstrucción. La continuación del ajuste de este pozo podía resultar en concentraciones de oxigeno más bajas.

Registros de monitoreo completos del Pozo 3, se adjuntan en el Apéndice IV, pagina 4.

La proporción de metano a dióxido de carbono en el biogás extraído del Pozo 3 fue aproximadamente de 3:2 la cual es típica. Por lo tanto el oxigeno medido en el gas extraído es el resultado de fuga en la superficie en el área del pozo.

El promedio de concentración de metano en el Pozo 3 en los últimos días de ensayo fue 13.0% y esto fue asociado con una concentración de oxigeno de 15.24% y una tasa de flujo normalizado de 18.95 m3/hr. Por lo tanto 73.2% de el gas extraído fue aire que se ha fugado dentro del pozo (15.24%/20.8% promedio atmosférico de concentración de oxigeno) Si este ingreso de aire podría haberse prevenido, el pozo podría haber proporcionado 5.06 m3/hr del biogás a un 49% de metano v/v.

Las Iguanas Landfill Gas Pumping TrialBorehole 3 results

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Una sonda de monitoreo de presión estaba asociada con el Pozo 3. Sonda 7 estaba localizada a 5m del pozo.

Figura 11 – Resultados de Sonda Pozo 3

La sonda 7 mostró una presión negativa permanente de aproximadamente -1.5mB (figura 11). Esta presión negativa fue muy constante y no pareció estar relacionada con la succión aplicada al Pozo 3.

16.5. Pozo 4

La calidad y cantidad del gas producido por el Pozo 3 fue medido dos veces al día. La medición de la concentración de gas y presión se realizó con un analizador de gas manual, mientras que la medición de la tasa de flujo se realizo con un medidor de flujo de turbina manual. La medición se llevo a cabo mediante la inserción del medidor de flujo al cabezal de pozo. La medición manual de la tasa de flujo en este sentido puede estar inexacta y por ende las mediciones tomadas en los pozos no se consideran tan exactas como las muestras en el quemador.

La figura 12 muestra un representación gráfica de los resultados del Pozo 3.

Las Iguanas Landfill Gas Pumping TrialBorehole 3 Probe Results

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Figura 12 – Resultados del Pozo 4

La tasa de flujo de gas del Pozo 4 promedió 44 m3/hr durante la última semana del ensayo. Es de notar que no existe cambio significativo en la tasa de flujo mientras la succión se incrementaba durante este periodo. Este es un excepcional aumento de la tasa de flujo dado que el nivel de lixiviado en el Pozo 4 estaba solamente a 4.65m por debajo de la superficie.

El nivel de metano se mantuvo y promedió 53.8% v/v y de oxigeno 0.6% v/v. No se observó disminución de metano o aumento en los niveles de oxigeno, a pesar, de un aumento a la succión. Por lo tanto se concluye que la reserva de gas en el área del Pozo 4 no se agoto durante el ensayo.

Dos sondas (Sondas 8 y 9) fueron colocadas a 5m y 15m del Pozo 4. Los resultados de la medición de presión se observan en la figura 13.

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Figura 13 – Sondas de Presión del Pozo 4

La sonda 8 mostró una presión negativa todo el tiempo y un pequeño incremento en la succión durante el periodo de monitoreo. Esto indica que se encontraba dentro del radio de influencia del pozo 4. La sonda 9 mostró una presión positiva fluctuante y por ende, no parece ser afectada por la succión en Pozo 4.

17. DISPONIBILIDAD DE BIOGAS DEL RELLENO

Los cálculos para la cantidad de gas recuperable para un proyecto de Uso del Biogás, se basa en la extrapolación de los resultados del ensayo con el área total del relleno.

17.1. Área Disponible

Ya que las operaciones de disposición de desechos son limitadas al sector D, se asume que el área completa del Sector A y C estarían disponibles para la instalación de un sistema de extracción de gas. Sin embargo las áreas con pendiente de ambos sectores pueden impedir el acceso para equipo de perforación pesado.

El sector A tiene aproximadamente 13.09 Ha de superficie plana disponible y 15.60 Ha de área inclinada (terrazas). Del área inclinada aproximadamente 5.65 Ha consisten en desechos en las plataformas inferiores, las cuales no están generando mucho biogás debido a la edad del desecho y por lo tanto no se considera que estén contribuyendo considerablemente al biogás recuperable. Por lo tanto el Sector A ofrece un área de 23.04 Ha (aproximadamente) para la captación de biogás.

Las Iguanas Landfill Gas Pumping TrialBorehole 4 Probe Results

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El Sector C tiene aproximadamente 4.62 Ha de superficie plana disponible y 8.1 Ha de área inclinada (terrazas). Adicionalmente al área inclinada aproximadamente 2.9 Ha consistente de desecho en las plataformas inferiores. Mientras que, este desecho es relativamente poco profundo y tiene menos de 5 años, por lo tanto podría estar produciendo biogás.

El Sector D comenzó a recibir desecho en Octubre del 2006, poco tiempo antes a la visita inicial al sitio. Debido a las operaciones de manejo de desechos en el área existe una superficie muy pequeña disponible actualmente para la instalación del sistema de extracción de gas. Mientras el sitio se desarrolla, esta área claramente ofrece el mejor potencial para la recuperación de biogás. Para los propósitos de este reporte se asume que el 25% del área estará disponible del 2008 al 2010 y poco después el 50% del área estará disponible para los próximos 10 años. Después de esta fecha el área disponible dependerá enormemente de las operaciones del manejo de desechos y las conversaciones con el operador para maximizar la producción de gas.

El estimado de área disponible para el Sector D deberá ser considerado como conjetura en este momento. Como actualmente no hay áreas del Sector D completadas a niveles finales la instalación del sistema de extracción de gas en esta área podría considerarse temporal.

Una ilustración de las áreas consideradas disponibles para los Sectores A y C se muestra en el Apéndice VI Paginas 1 y 2.

17.2. Ingreso de Oxigeno

El biogás del relleno que es generado por las masa de desecho resulta con una presión positiva dentro del desecho. Si el biogás del relleno no es controlado, esta presión envía al gas fuera de la masa de desecho, por una ruta con poca resistencia. Comúnmente, se tiene como resultado que el gas del relleno se escape de la superficie del sitio. Aunque la presión también puede cuasar que el gas se mueva lateralmente. Por ejemplo, el gas puede moverse por los poros de la tierra o por el suelo movido por excavaciones si la capa de arriba ofrece mayor resistencia. En casos extremos, se conoce que el biogás del relleno puede viajar en miles de metros de tubos y ductos, ubicados cerca del desecho. La diferencia entre la presión del sitio y la atmosférica, es la fuerza que mueve al gas a migrar por estos medios.

Los Sistemas de Colección de Biogás en Rellenos operan por medio del uso de pequeños espacios vacíos en la masa de desechos (comúnmente entre 5 mB y 50 mB) e induciendo un gradiente de presión. El gradiente de presión hace que el biogás del relleno fluya hacia los pozos de gas, en lugar de que tome su ruta de migración normal. Sin embargo la presencia de espacios vacíos dentro del desechos, puede causar que el aire (conteniendo oxigeno) migre hacia el sitio, particularmente si el techo de la base o la capa selladora es pobre.

La entrada de oxigeno a la masa de desecho, altera las condiciones anaeróbicas en el desechos a aeróbicas, reduciendo así la cantidad de metano generado.

Para evadir llevar oxigeno al relleno, el biogás se extrae a una distancia bajo la superficie del sitio. Buena calidad en el sellado de las capas de arcilla, permite la extracción mas cercana a la superficie del sitio sin atraer oxigeno al relleno.

Page 36: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

32

En el Sitio Las Iguanas, las propiedades y el grosor de la capa de arcilla observadas indican que la permeabilidad es moderadamente baja al mojarse. Esta baja permeabilidad permite la aplicación de una succión razonable que provea una buena eficiencia de captación de metano. La succión aplicada durante el ensayo de bombeo promedio 21.1 mB en la entrada al equipo de bombeo (nótese que esto fue a menos de 40m de los pozos de gas y por ende las perdidas en la tubería fueron minimizadas).

17.3. Radio de Influencia

Radio de Influencia (ROI, por sus siglas en ingles) es conocido como la distancia a la que los pozos de extracción de gas atraen al biogás del relleno, de la masa de desecho. Es generalmente encontrado, que la profundidad de la extracción de las perforaciones, es aproximadamente igual al ROI. Por ejemplo, una perforación con 20m de profundidad, puede extraer gas de cualquier dirección a 20m alrededor del pozo. Sin embargo, las condiciones del desecho, implican que el ROI, no es igual en cualquier dirección, particularmente donde las cámaras de desecho están divididas por arcilla o en las áreas donde no hay una capa selladora.

Los resultados del ensayo para el bombeo de gas indican que el espacio usado en las 4 perforaciones utilizadas en el ensayo, pueden haber sido mas ancho que el radio de influencia. Existe evidencia que algunas de las sondas de presión estaban dentro del radio de influencia de los pozos, sin embargo las fluctuaciones en las mediciones reducen su significado y de esta manera solo se puede extraer conclusiones cautelosas.

La presión encontrada alrededor de la perforación 1 indica muy poco cambio en la presión durante el ensayo. La sonda 2 ubicada a 15m del pozo 1 mostró una presión escasamente negativa. Sonda 3, ubicada entre pozos 1 y 2, mostró un declive general en presión durante la última semana del ensayo.

Las sondas de presión asociadas al pozo 2 proporcionaron la evidencia más concluyente del ROI. La presión en las tres sondas (Sondas 4,5 y 6) muestra una clara reducción durante el ensayo, finalizando con una presión negativa (succión), a pesar de que sonda 4 estuvo moderadamente variable. Así que todas estas sondas estaban dentro del radio de influencia del pozo 2.

El ROI en las perforaciones de ensayo es considerado ser mayor a los 20m. Sin embargo, este es un resultado inusual dado el nivel de lixiviado en todos los pozos. Con pozos mas profundos que puedan incorporar la extracción de lixiviados, el ROI es probablemente mas alto. Para el propósito del análisis de la disponibilidad del gas, un ROI de 20.0m, puede ser usado razonablemente para calcular el flujo de gas en el sitio entero.

17.4. Disponibilidad del Gas Específico

Basado en la estimación del ROI de los pozos de gas, el flujo del gas en el quemador, durante el ensayo, el área que puede ser considerada de captación es de 5,025 m2 (4m x 20 m x 20 m x Pi ).

La estabilización del flujo del gas, durante la ultima semana del ensayo de bombeo de gas, es 95.5 Nm3/hr a 52.8 % v/v de metano.

Corrigiendo el ritmo del flujo a 50 por ciento metano (para comparación con la línea base del modelo de gas) nos da una tasa de flujo de 100.8 Nm3/hr.

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33

El área del ensayo incluyo al Pozo 3, el cual fue desactivado durante el ensayo debido a que la concentración de oxigeno era consistentemente alta y de metano era consistentemente baja. La proporción de metano a dióxido de carbono en este pozo fue típico del biogás (aproximadamente 3:2) y de tal manera, la presencia de oxigeno es probable que sea resultado de fuga local en el pozo o en la capa de cobertura. Es posible que, con tiempo adicional, un ajuste de la tasa de flujo o mejora en el sellado puede alcanzarse para proveer una baja tasa de flujo de biogás de mayor calidad. De tal manera que es razonable preparar una cuota por esta tasa de flujo adicional. Sin embargo el cálculo que se muestra en la Sección 16.4 indica que si la fuga pudo haberse eliminado, 5.0Nm3/hr de biogás adicionales pudieron haber sido recuperados.

Se considera razonable incluir el área del Pozo 3 en el análisis de gas recuperable del relleno Las Iguanas. Las dificultades de perforar en el área del pozo 3 dieron como resultado un pozo de bajo rendimiento, lo cual nos indica que el 25% de los pozos en el sitio pueden dar un resultado similar. En todos los sistemas de biogás existe una variación en el rendimiento de pozos y, mientras que en una cantidad pequeña de pozos instalados para el ensayo, la cantidad de pozos de bajo rendimiento no puede ser determinado absolutamente, existe la evidencia que algunos pozos similares pueden existir.

De tal manera que la tasa de flujo ajustada para el área deberá ser 105.8 Nm3/hr.

La disponibilidad especifica del gas, es entonces la siguiente:

105.8 m3/hr / 5025 m2 = 0.02105Nm3/hr/m2

Asumir la efectividad del ROI de los pozos de gas, tiene un efecto marcado en el campo de gas especifico. Un pequeño error en el ROI, tiene como resultado un gran cambio en el campo de gas específico y por esta razón, una recuperación total del campo de gas para el relleno.

La tabla 9 muestra un análisis de sensibilidad en pequeñas variaciones del ROI estimado

Tabla 9 – Análisis de sensibilidad del Radio de Influencia

ROI Cambio en % del ROI Cosecha de gas especifico

Cambio en el % de la cosecha de Gas especifico

19.0m -5% 0.02332 Nm3/hr/m2 +10.7% 20.0m 0% 0.02105 Nm3/hr/m2 0% 21.0m +5% 0.01909 Nm3/hr/m2 -9.4%

Una gran colección de gas extraído por perforación usado en el ensayo de bombeo de gas, puede dar como resultado un estimado diferente de ROI. La información obtenida del monitoreo de sondas de presión, es considerado para demostrar alguna indicación del ROI, aunque no sea exacto.

17.5. Disponibilidad del Gas en el Sitio

El área seleccionada para los ensayos de bombeo de gas, representa en Las Iguanas, una profundidad y edad del desecho promedio. Áreas más antiguas y menos profundas del sitio tendrán menor disponibilidad de gas específico, en lo contrario, áreas nuevas y profundas tendrán mayor disponibilidad de gas. Entonces, la disponibilidad del gas específico estimado puede ser aplicada a toda el área disponible del relleno y tendrá, en promedio, resultados en flujo de gas representativos del sitio.

Page 38: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

34

En base al área estimada del sitio de relleno disponible para la instalación y operación del sistema de colección de gas (23.04 Ha), el relleno de biogás recuperable del Relleno Las Iguanas es el siguiente:

0.02105m3/hr/m2 x 230,400m2 = 4,849Nm3/hr @ 50% metano.

La estimación del modelo de línea base (sección 9) de Las Iguanas para el 2007, indica una producción de gas a un ritmo de 4,692 Nm3/hr del sector A del sitio. El ensayo de gas entonces indica una tasa de flujo disponible de 3.3 por ciento mayor de lo actual (promedio) predicho por el modelo de línea base. Dado que el estimado biogás recuperable es mayor al estimado por el modelo de línea base, entonces las suposiciones sobre la eficiencia de captación son invalidas.

Sobre esta base, el gas recuperable del sector C debería ser:

2024 Nm3/hr x 103.3% = 2090 Nm3/hr @ 50% metano

La tasa de flujo del sector C posiblemente exceda esta figura, pues la basura es más reciente que la depositada en el sector A donde se llevo a cabo la prueba.

De esta manera, la suma de las tasas de flujo de los sectores A y C:

2,090 Nm3/hr + 4,849Nm3/hr = 6,939 Nm3/hr @ 50% metano

Una estimación de la tasa de flujo del gas recuperable en el sector D depende mucho de la administración y operación del sitio. Sin embargo, si las suposiciones del área disponible presentadas en la sección 16.1 están correctas (estas deben ser confirmadas con el operador del sitio), entonces 123 Nm3/hr podrían ser recuperables.

Como se notó en la sección 16.5, existe la posibilidad que la duración del ensayo no fue suficiente para extraer por completo la reserva de gas en el área del ensayo. Esto se evidencia con los consistentes niveles bajos de oxigeno y niveles altos de metano.

Información obtenida del ensayo de gas en Las Iguanas, será usada para mejorar los valores estimados de Lo y k, los cuales podrían aplicarse en el modelo de biogás de Ecuador. Esto será incluido en un reporte por separado, para ser producido dentro del Programa de Metano a Mercados en Ecuador de la U.S. EPA.

Basado en el promedio estimado por el modelo de Carbon Trade y el modelo de U.S. EPA Mexico, los resultados del ensayo indica que el ritmo del flujo es aproximadamente 3.3% mayor que el predecido por estos modelos, aun asumiendo un 100% de recolección eficiente (escenario de línea base).

Aplicando esta información a la Tabla 5 proporciona un estimado del flujo de gas recuperable, como se muestra en la Tabla 10.

El metano tienen un valor calorífico de aproximadamente 35.5 MJ/m3, sin embargo, porque el relleno de biogás contiene 50 por ciento de metano aproximadamente, la energía termal resultante contenida en el relleno de biogás es de 17.75 MJ/m3.

Page 39: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

35

La tabla 11 muestra también un estimado de la energía termal disponible.

Tabla 10 – Estimado Biogás Recuperable

Año

Promediom3/hrrecuperableSector A

Promediom3/hrrecuperableSector C

Promediom3/hrrecuperableSector D

Promediom3/hrrecuperableSitio Entero

2007 4847 2091 123 7061 2008 4482 1921 424 6827 2009 4150 1768 710 6628 2010 3845 1630 983 6458 2011 3566 1504 2492 7562 2012 3311 1389 2997 7697 2013 3075 1285 3486 7846 2014 2859 1190 3962 8011 2015 2661 1103 4426 8190 2016 2477 1024 4880 8381 2017 2309 950 5328 8587 2018 2152 882 5770 8804 2019 2007 820 6208 9035 2020 1874 763 6546 9183 2021 1750 711 6794 9255 2022 1635 662 12487 14784 2023 1529 618 11487 13634 2024 1430 576 10578 12584 2025 1339 537 9749 11625 2026 1253 502 8993 10748 2027 1173 469 8303 9945

Tabla 11 – Estimación de Energía térmica Disponible (Sitio)

Año

Promediom3/hr

disponible @ 50%

CH4

EnergíaTérmicaMJ/hr

EnergíaTérmica

mmBTU/hr

EnergíaTérmica

kW

2007 7061 125333 119 34815 2008 6827 121179 115 33661 2009 6628 117647 111 32680 2010 6458 114630 109 31842 2011 7562 134226 127 37285 2012 7697 136622 129 37950 2013 7846 139267 132 38685 2014 8011 142195 135 39499 2015 8190 145373 138 40381 2016 8381 148763 141 41323

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36

Año

Promediom3/hr

disponible @ 50%

CH4

EnergíaTérmicaMJ/hr

EnergíaTérmica

mmBTU/hr

EnergíaTérmica

kW

2017 8587 152419 144 42339 2018 8804 156271 148 43409 2019 9035 160371 152 44548 2020 9183 162998 154 45277 2021 9255 164276 156 45632 2022 14784 262416 249 72893 2023 13634 242004 229 67223 2024 12584 223366 212 62046 2025 11625 206344 195 57318 2026 10748 190777 181 52994 2027 9945 176524 167 49034

18. OPCIONES DE USO

Varias opciones existen para la utilización del biogás de relleno, para la industria y los procesos de agricultura, como también para la generación de energía eléctrica. El metano contenido en el biogás, puede además ser separado de sus componentes y ser utilizado como suplemento natural de gas, o en algunas circunstancias, puede ser comprimido para ser utilizado como combustible para vehículos. En adición a esto, la disposición del metano en forma sólida en la tierra, es uno de las principales fuentes de emisión de gas, para el Efecto Invernadero, su captura y oxidación a dióxido de carbono, resulta ser beneficioso para el ambiente. Este beneficio puede ser medido e intercambiado a través de varios esquemas de comercio de reducción de emisiones a nivel mundial.

18.1. Energía Térmica

El biogás del relleno ha sido utilizado en un sinnúmero de procesos industriales y de agricultura que requieren de energía termal. En circunstancias donde el uso de calor es directo, dentro de distancias razonables del sitio de relleno, existe un potencial para reducir el costo de utilización del biogás del relleno. El biogás del relleno ha sido utilizado en proyectos, incluyendo la quema de ladrillos en horno, como otras manufactureras de cerámica, calentando invernaderos y en otras industrias con espacios de calor. Los productos de la combustión del biogás del relleno, sin pre-tratamiento alguno, pueden contener compuestos que son peligrosos para la salud, incluyendo dioxinas y furanos. Por lo tanto, el uso directo del biogás del relleno, en procesos de agricultura deber ser controlado.

El actual estimado de energía termal disponible para el Relleno Las Iguanas, indica que el transporte del biogás del relleno puede ser viable. Existen varios potenciales usuarios de energía dentro de los alrededores del relleno, sin embargo estas industrias no fueron indagadas durante el estudio.

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18.2. Tecnología para Evaporación de Lixiviados

Como se noto en la sección 8.1 el sitio Las Iguanas actualmente esta generando cantidades significantes de lixiviado. El lixiviado se almacena en piscinas dentro del sitio y posteriormente es recirculado a las superficies disponibles para evaporación cuando lo permiten las condiciones climáticas. Existe una opción de utilizar la energía termal en el biogás del relleno, para la evaporación de lixiviados, reduciendo así el costo en recirculación y almacenamiento de cualquier contaminación dentro del sitio Las Iguanas.

Un número de tecnologías existen para la evaporación de lixiviados utilizando calor generado por la combustión del biogás del relleno. Mientras no ampliamente utilizadas, las tecnologías permiten la evaporación del agua contenida dentro de los lixiviados, teniendo como resultado una concentración de sales y otros contaminantes que pueden ser devueltos al sitio de relleno para contención. Hasta un 97 por ciento del contenido de agua puede ser removido y este vapor es normalmente descargado hacia la atmósfera. Un control cuidadoso de la temperatura de evaporación es requerido para minimizar la evaporación de contaminantes dentro del vapor de agua descargado.

La evaporación de lixiviados utilizando calor generado por la combustión del biogás, requiere dentro de 120 m3 y 215 m3 del biogás del relleno con metano a un 50 por ciento para evaporar 1 m3 de lixiviados, dependiendo de la tecnología empleada. El gas recuperable en Las Iguanas, es por lo tanto, capaz de evaporar (concentrado) un mínimo de lixiviados de 32 m3 por hora (o 788.2 m3 por día) si todo el biogás recuperable se usa de esta manera. Sin embargo, la cantidad de biogás de los sectores A y C tiende a reducirse, aplicando mayor presión y dependencia del gas del sector D en el transcurso del tiempo. El relleno Las Iguanas, de esta manera cuenta con suficiente gas para evaporar la tasa de flujo de lixiviado esperada con una cuota para tiempo de mantenimiento de equipo.

El uso directo del biogás para evaporación de lixiviado puede tener un efecto en cualquier intercambio de emisiones. Será necesario incluir equipo de monitoreo de destrucción de metano dentro del proceso para asegurar que un proceso auditable se desarrolle.

También es posible utilizar los gases de escape calientes del equipo de generación operando con el biogás. Aproximadamente 50% de la energía térmica contenida en el biogás estará disponible a temperaturas de hasta 5500C en emisiones de escape de motores con ignición de bujía. El uso del combinado de calor y energía en esta forma puede representar el máximo uso del biogás, sin embargo se requiere de un estudio posterior para el desarrollo de las especificaciones y costos de operación de un equipo con esta tecnología.

18.3. Energía Eléctrica

La energía eléctrica puede ser producida por una variedad de tecnologías. La mayoría de proyectos de energía de biogás en rellenos, usa motores de bujía, con capacidad de 1.0 megawatt (MW) típicamente, mientras que proyectos relativamente mayores usan las turbinas de gas convencionales que producen 10MW.

La tecnología de micro turbina recientemente desarrollada, ha sido utilizada por pequeños proyectos de biogás de relleno, ya que se encuentra dentro del rango de 50 kilowatt a 250 kW, ofreciendo bajas

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emisiones y bajos costos de mantenimiento. Sin embargo las micro turbinas tienen baja eficiencia térmica en comparación a los motores de bujía.

La tabla 12 demuestra una comparación de costos entre micro turbinas y motores con bujía.

Tabla 12 – Costo Típico de Equipo de Generación Eléctrica

Motor de Ignición con Bujía

Microturbina

Capacidad Eléctrica Típica 1000 kW 100 kW Capacidad Eléctrica Mínima 300 kW 30 kW Eficiencia Típica 38% eléctrica neta 30% eléctrica neta Calidad Mínima del Gas Combustible

35% v/v a 100 mB 45% v/v a 7 Bar

Costo capital por kW De $520 USD / kW (@mínimo 500kW)1,3

De $7,200 kW (@30kW) a $2,500 USD / kW (@400kW) 1,3

Costo de Operación por kWh $0.013 USD / kWh2 $0.014 USD / kWh2

Emisiones NOx <500ppm <15ppm 1 Costo capital del motor / solo la turbina. No incluye equipo de suministro de gasolina. 2 Costo de operación del motor / solo la turbina. No incluye sistema de suministro de gasolina 3 Excluyendo el costo de la conexión de cuadricula.

De la predicción de gas disponible en el Sitio del Relleno Las Iguanas, se estima que allí habrá suficiente gas para operar un proyecto de generación de energía basado en motores de bujía. Esto se usara para suministrar energía en la cuadricula, así como también proveer energía de consumo local al sitio. La cantidad estimada de gas recuperable en el sitio Las Iguanas, es actualmente suficiente para soportar a un relleno de biogás de tamaño mediano, con un motor de bujía de aproximadamente 1MW. La capacidad de los sectores A y C se reducirá con los años, mientras que el sector D se incrementara.

Basado en la cantidad estimada de biogás del relleno recuperable del Relleno Las Iguanas en las Tablas 13, 14 y 15 se muestra la capacidad de generación eléctrica disponible en el sitio. La energía exportada será menor que la capacidad de los motores, ya que la energía es requerida para operar el equipo de suministro y el equipo enfriador del biogás del relleno. Estas cargas, cuentan con un 4 y un 6 por ciento del producto de los generadores.

Los motores del biogás del relleno, normalmente no operan satisfactoriamente con menos del total del producto que pueden rendir. Por lo tanto, la exportación de la energía puede solo ser incrementada normalmente dentro de pasos acorde con la capacidad de cada motor.

Los requerimientos de mantenimiento de los motores de bujía, reduce el número de horas de operación disponibles al año. Un estimado razonable de la disponibilidad de los motores de bujías es de 85 por ciento (p. e., operando a carga llena durante 7,466 horas por año). Con el tiempo restante es requerido abordar el mantenimiento rutinario y de emergencia, como también las restricciones en el producto como consecuencia de los defectos del suministro de combustible y red.

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Tabla 13 - Capacidad Estimada de Generación Eléctrica Sector A

Año

Promediom3/hrDisponible@ 50% CH4

Capacidaden Bruto kW

CapacidadNeta kW

ExportadoMWH1 @ 5% Carga Parasita

2007 4,847 9,081 8,626 64,229 2008 4,482 8,397 7,977 59,396 2009 4,150 7,775 7,386 54,996 2010 3,845 7,204 6,843 50,952 2011 3,566 6,681 6,346 47,252 2012 3,311 6203 5,892 43,871 2013 3,075 5,761 5,472 40,744 2014 2,859 5,356 5,088 37,885 2015 2,661 4,985 4735 35,256 2016 2,477 4,640 4,408 32,821 2017 2,309 4,326 4,109 30,595 2018 2,152 4,032 3,830 28,518 2019 2,007 3,760 3,572 26,597 2020 1,874 3,511 3,335 24,832 2021 1,750 3,278 3,114 23,186 2022 1,635 3,063 2,909 21,660 2023 1,529 2,864 2,720 20,253 2024 1,430 2,679 2,545 18,950 2025 1,339 2,508 2,382 17,736 2026 1,253 2,347 2,229 16,597 2027 1,173 2,197 2,087 15,539

1 Asumiendo que la capacidad instalada es suficiente para el uso de todo el biogás recuperable.

Tabla 14 - Capacidad Estimada de Generación Eléctrica Sector C

Año

Promediom3/hrDisponible@ 50% CH4

Capacidaden Bruto kW

CapacidadNeta kW

ExportadoMWH1 @ 5% Carga Parasita

2007 2,091 3,917 3,721 27,706 2008 1,921 3,599 3,419 25,457 2009 1,768 3,312 3,146 23,425 2010 1,630 3,053 2,900 21,593 2011 1,504 2,817 2,676 19,925 2012 1,389 2,602 2,471 18,399 2013 1,285 2,407 2,286 17,021 2014 1,190 2,229 2,117 15,763 2015 1,103 2,066 1,962 14,609 2016 1,024 1,918 1,822 13,566

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40

Año

Promediom3/hrDisponible@ 50% CH4

Capacidaden Bruto kW

CapacidadNeta kW

ExportadoMWH1 @ 5% Carga Parasita

2017 950 1,779 1,690 12,583 2018 882 1,652 1,569 11,682 2019 820 1,536 1,459 10,863 2020 763 1,429 1,357 10,104 2021 711 1,332 1,265 9,419 2022 662 1,240 1,178 8,771 2023 618 1,157 1,099 8,183 2024 576 1,079 1,025 7,632 2025 537 1,006 955 7,110 2026 502 940 893 6,649 2027 469 878 834 6,209

1 Asumiendo que la capacidad instalada es suficiente para el uso de todo el biogás recuperable.

Tabla 15 - Capacidad Estimada de Generación Eléctrica Sector D

Año

Promediom3/hrDisponible@ 50% CH4

Capacidaden Bruto kW

CapacidadNeta kW

ExportadoMWH1 @ 5% Carga Parasita

2007 123 230 218 1,623 2008 424 794 754 5,614 2009 710 1,330 1,263 9,404 2010 983 1,841 1,748 13,015 2011 2,492 4,669 4,435 33,023 2012 2,997 5,615 5,334 39,716 2013 3,486 6,531 6,204 46,194 2014 3,962 7,423 7,051 52,501 2015 4,426 8,292 7,877 58,652 2016 4,880 9,143 8,685 64,668 2017 5,328 9,982 9,482 70,602 2018 5,770 10,810 10,269 76,462 2019 6,208 11,631 11,049 82,270 2020 6,546 12,264 11,650 86,745 2021 6,794 12,729 12,092 90,037 2022 12,487 23,395 22,225 165,487 2023 11,487 21,522 20,445 152,233 2024 10,578 19,819 18,828 140,193 2025 9,749 18,265 17,351 129,195 2026 8,993 16,849 16,006 119,180 2027 8,303 15,556 14,778 110,036

1 Asumiendo que la capacidad instalada es suficiente para el uso de todo el biogás recuperable.

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41

Debe notarse que es normal realizar la instalación del equipo de generación de energía en diferentes fases. Por lo regular estos proyectos inician con menos de la mitad de la capacidad eléctrica estimada y la quema de gas se aplica para combustionar cualquier biogás en exceso. Esto permite que la cantidad de biogás recuperable de un sistema de captación a gran escala sea determinado previo a invertir en un proyecto a gran escala. Recomendamos que este acercamiento sea aplicado en el relleno Las Iguanas.

18.3.1. Funcionamiento de Motores y Contaminantes del biogás

Proyectos de generación de energía que utilizan motores de ignición con bujía operados con biogás son adversamente afectados por los contaminantes comúnmente encontrados en combustible. Estos contaminantes pueden ser divididos en dos categorías, compuestos ácidos incluyendo azufre y compuestos halogenados que causan corrosión acida en motores y compuestos de silicio que se mineralizan durante el proceso de combustión para crear materiales raspantes.

a. Ácidos

Componentes Ácidos (azufre, compuestos de clorina y fluorina) causaran corrosión acida en todos los componentes de captación, proceso y combustión de gas. La selección de materiales para el manejo de biogás es crítica. La operación de motores de ignición con bujía con gases ácidos ha sido posible por medio del uso de aceites especiales desarrollados con una alta capacidad de protección alcalina. La acidez del aceite usado en motores de biogás es crítica para la condición de las superficies.

Se requiere de un riguroso análisis de la acidez y contaminantes del aceite para tener una operación exitosa de un proyecto de biogás a energía. Con la selección correcta de aceites y monitoreo extendido, el tiempo de vida de los mismos puede extenderse dando como resultado una alta confiabilidad de la planta de generación de energía.

b. Sílicones.

El grupo general de compuestos, colectivamente conocidos como siloxanos, incluye una gran variedad de sílice orgánico que contiene moléculas. La principal fuente de siloxanos encontrados en el biogás, son los materiales de limpieza y desodorante que han sido depositados entre los desechos. Barras de desodorantes sólidos pueden contener hasta 40% del volumen de siloxanos.

Durante el proceso de combustión estos forman una capa mineral (comúnmente de color blanco o beige) que se adhiere a las superficies dentro de la cámara de combustión. Cuando las partículas de estos materiales se descomponen, situación que ocurre particularmente durante un rápido enfriamiento en el evento de parar el equipo por emergencia, pueden alojarse en válvulas de escape y turbo cargadores del motor, resultando en fallas prematuras de estos compuestos de motores.

Recientemente era anti económico instalar equipo para remoción de siloxanos del biogás. Sin embargo el desarrollo de plantas de absorción usando carbón activado ha sido económico para que muchas instalaciones de energía con biogás instalen equipo de limpieza.

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18.4. Conexión a la Red

En el Relleno de Las Iguanas, esta disponible la energía trifásica.

Detalles técnicos de la red del sitio, no están disponibles, sin embargo, la examinación visual de la red de distribución al principio de la vía de acceso, indica que una trifásica de 34 kV (aproximadamente) esta disponible en esta localización. Se requiere de una discusión con el operador de la red de distribución para determinar si existe capacidad de absorción de energía generada en Las Iguanas.

Una asignación debe ser hecha en la estimación de los cálculos financieros, para la instalación de una línea de voltaje mediano para una subestación local.

La red Ecuatoriana opera a 60Hz

19. COMERCIO DE EMISIONES

Por cuenta y transferencia, ahora es posible la reducción de los gases invernadero, emitidos por actividades que reducen o capturan cualquiera de los seis principales gases del Efecto Invernadero. Porque la disposición del metano en forma sólida en la tierra, es uno de las principales fuentes de emisión de gas, es capturado y oxidado a dióxido de carbono, siendo un resultado beneficioso para el ambiente. Este beneficio puede ser medido e intercambiado a través de un número diferente de emisiones con la reducción del esquema de comercio a nivel mundial.

Para poder comercializar la reducción de emisiones, normalmente el proyecto debe calificar, y debe ser capaz de demostrar que no hay requisito bajo la ley o licencias de permiso para recolección de desechos u otras regulaciones, para control de emisiones particulares de gases invernadero relacionados con el proyecto. Esto parece ser el caso en el Relleno Las Iguanas.

Los cálculos de reducción de emisiones se definen en la metodología relacionada a los mecanismos de comercio particular.

Como parte de todas las metodologías, debe de estar demostrado que prácticas de empresas particulares no alteran las emisiones de gases invernadero. El Relleno Las Iguanas, indica que el metano generado por el sitio, ha sido (periódicamente) combustionado, en chimeneas de gas pasivo instaladas en el sitio. Actualmente hay 155 chimeneas de gases en sectores A y C y la planificación de 162 chimeneas en el sector D. Observaciones del sitio indican que la mayoría de las chimeneas en sectores A y C están quemando el biogás. Se noto que el diseño de las chimeneas, las cuales utilizan filtros de aceite usados que han sido perforados como puntas de quema es probable que resulten en una eficiencia de combustión menor que los quemadores diseñados con este propósito.

Para evaluar la cantidad disponible de reducción de emisiones del sitio se debe aplicar un factor de ajuste para contabilizar la destrucción del metano en estas chimeneas. Para poder estimar la cantidad de gas que normalmente se quema en el relleno, un ensayo representativo de chimeneas debe ser medido tanto para tasa de flujo como para metano quemado de esta manera.

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43

Ecuación 3 – Calculo de Factor de Ajuste

baselineignitedOpenFlareventsvents QQAF )%(

Donde;

AF = Factor de ajuste Qvents = Promedio de tasa de flujo de biogas en chimeneas, corregido a 50% metano

vents = Eficiencia de combustion de chimeneas comparadas con quemadores bien diseñados %ignited = Porcentaje de chimeneas que están quemando a la vez Qbaseline = Línea base de emisiones de biogás a 50% metano

La actual metodología, estima combustión eficaz en quemadores abiertos de 50 por ciento (p.e. una mitad del metano recuperable es quemado), Debido a que las chimeneas en Las Iguanas no están optimizadas para quema de biogás, pues no cuentan con ignición automática ni ajuste lambda1, no es común que se alcance eficiencia de combustión del 50%, normalmente atribuido a equipo diseñado para quema.

En ausencia de mediciones de flujo, consideramos que:

Qvents = 20% de línea base estimada de Tabla 5 x 103.3% para Sectores A y C (referencia IPCC) vents = 50% (Comparado a quemadores diseñados con ingeniería) OpenFlare = 50%

%ignited = 75% Qbaseline = Valores de Tabla 5 x 103.3% para Sectores A y C

Por lo tanto, el factor de ajuste será 0.0375 (o 3.75%), sin embargo esto puede ser ajustado, dependiendo en las tasas de flujo medidas en las chimeneas.

La Ecuación 4 estima el número de reducción de emisión de gas disponible cada año del Relleno Las Iguanas, como resultado de quemado solo del biogás del relleno. (sin recuperación de energía)

Ecuación 4 – Reducción de Emisiones Disponibles

EFQAFT CHAvailvolCOAvaileq 4.2

21%)1(

Donde:

TAvailCO2eq. Reducción de emisiones disponibles total en toneladas de dióxido de carbono equivalente%vol Porcentaje volumétrico de Metano en biogás del relleno QAvail Cantidad total de biogás del relleno recuperable AF Factor de ajuste (3.75% in this case)

CH4 Densidad del metano = 0.0007168 toneladas/metro cúbicos EF Factor de equipo (disponibilidad operativa – 6)

1 lambda es la proporción de aire para combustible donde Lambda 1 = la proporción es 9.53:1 para aire/metano

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Mientras es normal el método de quemadores para la oxidación térmica del biogás, cualquier proceso que prevenga la emisión de metano a la atmósfera se clasifica como reducción de emisiones comerciales. El dióxido de carbono creado por la oxidación termal de metano es considerado ser de “ciclo corto” y el producto del ciclo normal del carbono; por lo tanto no debe ser tomado en cuenta para las metodologías actuales.

Si la producción de energía eléctrica también se incluye, y la energía es exportada para la red de distribución local o es usada para desplazar otros usos de la electricidad, es posible ganar reducción de emisiones adicionales, como resultado del desplazamiento del uso del combustible fósil. Para calcular el número de reducción de emisiones disponibles en cada año, de la exportación de electricidad, se usa la ecuación siguiente:

Ecuación 5 – Reducción de Emisión de Intercambio de Uso de Combustible Fósil

ortedeqMWhEFT gridCO exp.2

Donde:TCO2eq. Reducción de emisión total en toneladas equivalentes de dióxido de carbono EFgrid Factor de emisión de red para Ecuador = 0.66531 tCO2/MWh 2.

MWhexported Número total de mega-watt horas exportado a la red.

En base al cálculo de disponibilidad de biogás del relleno en el Relleno de Las Iguanas, asumiendo que todo el metano es usado para generar energía o combustión, el número posible de reducción de emisiones generado se muestra en las tablas 15, 16 y 17 para cada sector dentro del sitio y tabla 18 como un total. Lo mostrado en la primera columna de la Tabla 12, son estimados de créditos que estarían disponibles si el gas llegara a combustionarse y son basados en la suposición de que el destello será usado para asegurar una alta eficiencia de combustión. Note que el monitoreo adecuado de la emisión de destellos es requerido para alcanzar créditos en una reducción de emisión completa. Si el fuera a combustionarse en un motor para producir electricidad, entonces el proyecto habría alcanzado los mismo créditos enseñados en la columna uno por combustión, en adición a los créditos mostrados en la columna dos por desplazar combustible fósil y generadores de electricidad. La reducción de emisiones producida por la generación de electricidad resulta del desplazamiento del uso de combustible fósil y por ende las actividades de combustión adicionales.

Tabla 16 – Estimado de Reducción de Emisiones Disponibles Sector A

Año

Toneladas CO2

EquivalenteActividades de

Quema

Adicional CO2

Equivalente Toneladas de Generación de Energía

en lugar de Quema *

2007 292,206 44,988 2008 270,201 41,600 2009 250,186 38,510 2010 231,799 35,679 2011 214,980 33,098 2012 199,607 30,722 2013 185,379 28,541 2014 172,357 26,536

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45

Año

Toneladas CO2

EquivalenteActividades de

Quema

Adicional CO2

Equivalente Toneladas de Generación de Energía

en lugar de Quema *

2015 160,421 24,689 2016 149,328 22,991 2017 139,200 21,422 2018 129,735 19,965 2019 120,994 18,628 2020 112,976 17,385 2021 105,500 16,234 2022 98,567 15,176 2023 92,177 14,182 2024 86,209 13,273 2025 80,723 12,419 2026 75,538 11,630 2027 70,715 10,887

*Proveído, siempre que la capacidad del generador instalado exceda la disponibilidad de gas

Tabla 17 - Estimado de Reducción de Emisiones Disponibles Sector C

Año

Toneladas CO2

EquivalenteActividades de

Quema

Adicional CO2

Equivalente Toneladas de Generación de Energía

en lugar de Quema *

2007 126,058 19,408 2008 115,809 17,830 2009 106,585 16,410 2010 98,266 15,129 2011 90,670 13,960 2012 83,737 12,892 2013 77,467 11,927 2014 71,740 11,045 2015 66,495 10,238 2016 61,733 9,504 2017 57,272 8,818 2018 53,172 8,186 2019 49,434 7,611 2020 45,998 7,082 2021 42,863 6,599 2022 39,909 6,144 2023 37,257 5,736 2024 34,725 5,346 2025 32,374 4,984 2026 30,264 4,659 2027 28,274 4,353

*Proveído, siempre que la capacidad del generador instalado exceda la disponibilidad de gas

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Tabla 18 - Estimado de Reducción de Emisiones Disponibles Sector D

*Proveído, siempre que la capacidad del generador instalado exceda la disponibilidad de gas

Tabla 19 -Estimado de Reducción de Emisiones Disponibles Sector A, C & D

Año

Toneladas CO2

EquivalenteActividades de

Quema

Adicional CO2

Equivalente Toneladas de Generación de Energía

en lugar de Quema *

2007 425,679 65,538 2008 411,572 63,366 2009 399,575 61,519 2010 389,326 59,941 2011 455,882 70,188 2012 464,021 71,441 2013 473,003 72,824 2014 482,950 74,356 2015 493,742 76,017 2016 505,256 77,790

Año

Toneladas CO2

EquivalenteActividades de

Quema

Adicional CO2

Equivalente Toneladas de Generación de Energía

en lugar de Quema *

2007 7,415 1,142 2008 25,561 3,935 2009 42,803 6,590 2010 59,261 9,124 2011 150,232 23,130 2012 180,677 27,817 2013 210,157 32,356 2014 238,853 36,774 2015 266,825 41,081 2016 294,195 45,295 2017 321,203 49,453 2018 347,850 53,555 2019 374,255 57,621 2020 394,631 60,758 2021 409,582 63,060 2022 752,790 115,900 2023 692,504 106,619 2024 637,704 98,182 2025 587,727 90,487 2026 542,151 83,470 2027 500,554 77,066

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47

Año

Toneladas CO2

EquivalenteActividades de

Quema

Adicional CO2

Equivalente Toneladas de Generación de Energía

en lugar de Quema *

2017 517,675 79,702 2018 530,757 81,716 2019 544,683 83,860 2020 553,605 85,234 2021 557,946 85,902 2022 891,267 137,220 2023 821,938 126,546 2024 758,638 116,801 2025 700,824 107,900 2026 647,953 99,759 2027 599,543 92,306

*Proveído, siempre que la capacidad del generador instalado exceda la disponibilidad de gas

20. ESPECIFICACIONES GENERALES DE UN SISTEMA DE EXTRACCION DE GAS

Para poder recolectar el biogás del relleno de Las Iguanas, se debe instalar un sistema de recolección de gas. A continuación se señalan las explicaciones generales que se requieren para operar este equipo.

20.1. Perforación

Técnicas de perforación rotativa, han demostrado ser un éxito en el Relleno Las Iguanas. Sin embargo, mantener la integridad de la perforación para permitir la instalación de pozos resulta difícil debido a la alta saturación de desechos. Por lo tanto, puede ser necesario incluir la utilización de encajonamiento de pozos y bombeo de lixiviados durante las perforaciones.

La fabricación local o importación de brocas de cubeta, puede aumentar la capacidad local de perforación en Ecuador.

20.2. Pozos de Gas

El biogás del relleno será recolectado por medio de varios pozos de gas, vertical y/o horizontalmente, que fueron perforados en la masa de desecho o bien instalados durante la colocación del desecho. La tecnología usada en los pozos de gas, varía dependiendo de la ubicación. Sin embargo, los pozos de gas permanentes son usualmente perforados, utilizando equipo pesado de perforación, dentro de la masa de desechos a unos 2 m de la base del sitio. Los pozos de gas están alineados con tubo de pozo MDPE, que es perforado debajo de la superficie. La sección superior del tubo es sólida (no perforada) y es sellada con bentonita de sodio hidratada. En localidades que no son apropiadas para la instalación permanente (por ejemplo, áreas donde futuros depósitos de desechos son planeado) se instalan pozos de gas temporales.

Los pozos de gas temporales, consisten en, tubos de acero perforados que son llevados en el sitio a una profundidad de aproximadamente 10m o en algunas circunstancias en perforaciones horizontales con tubos MDPE, colocados dentro del desecho.

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La conversión de chimeneas en pozos de gas durante el ensayo de bombeo no fue exitoso, sin embargo se considera que un pequeño rediseño de las nuevas chimeneas permitirán una mejora en la calidad como la cantidad de biogás recuperable. Debido a las dificultades de perforación, tanto por la falta de equipo adecuado y disponible en Ecuador y la evidencia de altos niveles de lixiviados dentro de los desechos, el sistema de recolección de gas debe ser instalado durante la operación y colocación de desechos.

Se debe tomar en consideración la instalación de ductos horizontales de recolección de gas, que deben consistir de tubos perforados MDPE, pueden ser instalados cuando las profundidades del desecho alcance los 5.0 m aproximadamente. Una segunda capa de recolectores puede ser instalada cuando unos 15.0m adicionales de desecho sean colocados en el área.

Es importante que todos los pozos tengan secciones sólidas (no perforadas), desde la superficie a unos cuantos metros de profundidad, y que estén completamente sellados para prevenir cualquier ingreso de aire.

Un dibujo demostrando la opción de convertir las aberturas pasivas existentes, un rediseño de una abertura de gas pasiva y las instalaciones horizontales de recolectores de gas en secciones nuevas es dado en el Apéndice V.

Basándose en el área disponible del relleno Las Iguanas, en el sector A se requiere de 183 pozos de gas, el sector C requiere de 124 pozos de gas. Sector D requerirá eventualmente 375 pozos de gas cuando esta área este disponible.

Si se puede determinar una técnica adecuada para conversión de chimeneas existentes y nuevas, es razonable estimar que un tercio (33%) de los pozos de gas se construirán de esta manera.

20.3. Control de Lixiviados

El alto nivel de lixiviados encontrado en el Sitio Las Iguanas, restringe el acceso al biogás del relleno, requiriendo de espacios mas cercanos que lo típico. La instalación adicional de sistemas de bombeo de lixiviados permanentemente puede aumentar la recolección de biogás del relleno.

El sistema de bombeo de lixiviados, consiste de bombas eléctricas o neumáticas las cuales se instalan en los pozos de gas. Desde el punto de vista de seguridad, las bombas neumáticas son preferidas ya que reducen la probabilidad de accidentes por chispas, en la ignición del biogás del relleno.

Mientras las bombas de lixiviados no pueden ser instaladas en conductos pasivos convertidos, pueden ser ubicadas en cada uno de los pozos de perforados. Un suministro de aire, alrededor de 6Bar, es repartido a cada bomba vía una red de pequeños tubos perforados (32mm a 50mm) de MDPE colocados a lo largo del sistema de recolección de gas.

Los lixiviados son descargados a tubos perforados mas grandes (90 mm típicamente). En el caso de Las Iguanas, los tubos perforados mas grandes puede ser conectados directamente a las bocas de acceso del sistema de drenaje de lixiviados en el sitio y/o lagunas de almacenamiento o planta de tratamiento.

El flujo inicial del sistema de bombeo de lixiviados será alto, sin embargo, esto decrece con el tiempo debido a que el nivel de los lixiviados en el sitio se reduce. La reducción del nivel de lixiviados, dará

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como resultado la disminución de perdidas en la topografía circundante y un promedio un poco mas alto, en el flujo de los lixiviados hacia las lagunas de colección. Mientras esto es beneficioso al ambiente, se debería confirmar que el sistema de recolección de lixiviados se puede acomodar a este incremento en el flujo.

20.4. Red de Tubería

Los pozos de gas, de cualquier tipo, estarán conectados a una red de tubos no perforados MDPE, en instalaciones que permitirán al operador controlar el flujo del biogás del relleno y llevar un record de los componentes del gas, así como también de la presión y temperatura de cada ubicación. Instalaciones de remoción de condensado, están ubicadas en la red de tubos para permitir que los condensados del liquido, regresen a la masa de desechos por medio de un sellado liquido, o vía bombas organizadas de tal forma que no permite que entre oxigeno al sistema de recolección, aun en eventos de fracaso. El filtrado y remoción de condensado final del biogás del relleno, será localizado antes de la entrada al quemador o equipo de utilización.

La red de tubos debería de organizarse con un tubo de “encabezamiento” principal, de 350mm de diámetro aproximadamente. Siendo colocado en tierra natural (p. e., no entre el desecho) alrededor del perímetro del sitio. Los tubos secundarios de 250mm de diámetro aproximadamente, colocado en la superficie del desecho, conectan el pozo con el tubo principal.

20.5. Quemador y Bomba de Gas

El biogás del relleno será drenado fuera de la red de tubos de recolección por medio de espacios vacíos creados por una bomba centrifuga de gas. La misma bomba es usada para presurizar el biogás del relleno, antes de ser introducido a quemador o de ser suministrado como energía al equipo de generación.

Existen dos tipos diferentes de pilas de quemado para la oxidación termal del biogás del relleno. Instalaciones mas grandes son utilizadas normalmente en quemadores cerrados, en donde el biogás del relleno combustiona en un cámara de temperatura controlada. Estas quemadoras son eficientes para la oxidación del metano y además, para la destrucción del aire contaminado encontrado en biogás de relleno. Quemadoras simples “elevadas” o “candelas” queman el gas a llama abierta y no alcanzan altos niveles de combustión eficiente, pero ofrecen un costo capital menor.

Para maximizar la destrucción del metano, es necesario usar quemadores cerrados, los cuales ofrecen un 99 por ciento de eficiencia, comparado con los quemadores de candela que solo ofrecen alrededor del 50 por ciento.

El quemador, requiere de equipo para monitorear la cantidad y calidad del biogás del relleno, extraído y entregado, ya sea para encender el quemador, generar energía o sistemas de utilización.

Basados la tasa del flujo del biogás del relleno de Las Iguanas, nosotros recomendamos un quemador con las siguientes especificaciones generales.

Tipo: Quemador cerrado de tierra Combustión: Temperatura mínima 10000CRitmo de Flujo: 2 x 4,000 Nm3/hr biogás a 50% metano Presión: Succión 120 mB, Entregada (para ser utilizada) 200 mB

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El quemador, requiere de filtración del biogás del relleno antes de ser entregado a los motores de gas u otros sistemas de utilización.

20.6. Cuadro de Cantidades

La Tabla 20 muestra un indicador del cuadro de cantidades para la instalación de un sistema de recolección, en el área existente para disposición de desechos. Un diseño general del sistema de recolección de gas para Las Iguanas se adjunta en el Apéndice VII.

Se requerirán futuros trabajos de tubería, en proporción al área adicional del sitio. Se requerirá una expansión en el sistema de gas de un tiempo a otro, en relación a la disponibilidad de nuevas áreas en el sitio.

Tabla 20 – Cuadro de Cantidades para un Sistema de Extracción de Gas en sectores A y C

Descripción Unidad Cantidad PrecioUSD

Total USD

Pozos

Movilización de perforadora y remoción al completar

Suma 1 2,000 $ 2,000

Establecerse en la ubicación Unidad 202 75 $ 15,150 Perforación 300 mm hoyos 0-10 m Metro 2,020 100 $ 202,000 Perforación 300 mm hoyos 10-20 m Metro 2,020 100 $ 202,000

Suministro e instalación de grava Metro 4,040 55 $ 222,200 Suministro e instalación de bentonita Unidad 202 30 $ 6,060

Conversión de chimeneas Costo de conversión Unidad 105 250 $ 26,250 Total Pozos $ 675,660

Trabajo de tubería

Cabezales Unidad 307 195 $ 59,865 Tubería de conexión de pozos M 10,000 4.5 $ 45,000 Tubería de superficie de 250 mm M 3,500 55 $ 192,500 Tubería de superficie de 350 mm M 3,300 90 $ 297,000 Sistema de línea de aire M 16,800 7 $ 117,600 Sistema de línea de retorno de lixiviado M 16,800 15 $ 393,120 Cuota para acoples de tubería grande Suma 1 50,000 $ 50,000 Tragante de filtrado de agua en línea Unidad 20 965 $ 19,305 Tragante de bombeo de agua en línea Unidad 10 8,580 $ 85,800 Cuota para excavación de tubería y cruce de camino

Suma 1 70,000 $ 70,000

Cuota para mejora de camino Suma 1 45,000 $ 45,000

TOTAL Trabajo de tubería $ 1,375,190

Ingeniería Civil Fundición de concreto para bombas de gas y quemador

Unidad 2 9,750 $ 19,500

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Descripción Unidad Cantidad PrecioUSD

Total USD

Otros trabajos civiles Unidad 10 15,600 $ 156,000 TOTAL Ingeniería Civil $175,500

Equipo de Quema

Quemadores de gas de Alta Temperatura (4000 m3/hr)

Unidad 2 400,000 $ 800,000

Equipo de monitoreo Unidad 3 17,550 $ 52,650 Total Equipo de Quema $ 852,650 Control de Lixiviado Bombas de Lixiviados Unidad 152 4,500 $ 681,750 Estación de Compresor de Aire Suma 1 45,000 $ 45,000

Total Control de Lixiviado $ 726,750

Costos de Instalación Entrega de equipo Unidad 5,026 $ 5,026 Grúa Unidad 1 5,025 $ 5,025

Total Instalación $ 10,051

Herramientas y Repuestos Inventarios de Repuestos Suma 1 23,400 $ 23,400 Herramientas Suma 1 19,500 $ 19,500 Total Repuestos $ 42,900Costos de Administración e Ingeniería Administración Suma 1 80,000 $ 80,000

Ingeniería Suma 1 90,000 $ 90,000

Total de Administración e Ingeniería $ 170,000

Total Contrato y Costos de Construcción Suma $ 4,028,701 % Contingencia de Costos de Construcción

Por ciento 10% $ 402,870

Total Sistema de Gas Costos de Instalación (con Bombeo de Lixiviado) 1.

$ 4,431,572

Total Sistema de Gas Costos de Instalación (sin Bombeo de Lixiviado) $ 3,070,355

1. Instalación del sistema de bombeo de lixiviados puede aumentar la disponibilidad del biogás del relleno, la exclusión de esto puede dar mayor inversión pero un riesgo alto de un mal rendimiento.

Estos números representan el costo promedio de sistemas similares en América Latina y debe confirmarse obteniendo cotizaciones con contratistas especializados y proveedores de equipo.

La Tabla 21 muestra el Cuadro de Cantidades y una estimación del costo de instalación de motores de bujía para el Relleno Las Iguanas. El estimado de disponibilidad de gas indica que Las Iguanas tiene una capacidad de casi 14 MW, pero sugerimos que se establezca una capacidad meta de instalación de 10 MW sujeta a la comprobación de recuperación del biogás.

En la práctica se espera que la instalación de cualquier proyecto de generación de energía se desarrolle en dos fases de 5 MW cada una.

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Tabla 21 – Costos del Equipo Generador

Descripción Cantidad Costo1MW Motor de bujía para biogás del relleno

10 $5,200,000

Transformadores, interruptores y mediciones

10 $360,000

Ingeniería Civil e Instalaciones 1 $250,000 Conexión de Red (por planta) 1 $200,0001

Ingeniería 1 $350,000 Total 10 MW 1 $6,360,0001 Asumiendo 3.5 Km H.V. Cable requerido – Estimado

20.7. Costos del Sistema de Evaporación de Lixiviados

Diferentes tecnologías existen para el equipo de evaporación de lixiviados, en las que tanto los costos capital como operacionales tienen un grado amplio de variación. Se ha asumido un acercamiento conservador, al asumir los costos capitales más altos para el desarrollo del modelo económico.

Debido a que si se instalan quemadores de alta temperatura a una capacidad estimada completa, el equipo de evaporación de lixiviado no generara un ingreso adicional directo, aunque puede reemplazar los costos de disposición y/o tratamiento de lixiviado en el relleno. Varios sistemas diferentes son comercialmente disponibles en capacidades de 20m3/día a más de 2,000m3/día.

La planta de evaporación de lixiviados funcionara durante la mayor parte del año.

La Tabla 22 muestra un alcance de costos capital y operacionales asumidos para equipo de evaporación de lixiviados.

Tabla 22 – Costos de Evaporador de Lixiviados

Descripción Cantidad CostoAlcance de costo capital (por m3/hr) $110,000 a $187,500

18.75 m3/hr(de Sección 8.1)

$2,050,000 a $3,780,000 USD

Debido al excedente de biogás recuperable del relleno Las Iguanas, se asume que una proporción de este será utilizado para proveer energía eléctrica al equipo de evaporación de lixiviados. El consumo de energía típico es de 15kWh a 20kWh por m3 de lixiviado tratado, representando un consumo de energía por las bombas y sistemas de control asociados con la planta. A una tasa de flujo de 450 m3/día, un generador con capacidad neta de 375 kW debería ser suficiente para proporcionar la energía requerida. La carga parasita para proveer energía a cualquier planta de evaporación de lixiviados instalada será entonces menos del 3% de la capacidad potencial disponible en los sectores A y C.

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21. MODELO FINANCIERO

Un modelo financiero inicial, se ha desarrollado para el Relleno Las Iguanas, utilizando las contribuciones de las tablas 23, 24, 25 y 26 por una variedad de escenarios. En esta fase del modelo financiero, se han hecho una cantidad de suposiciones, de tal manera que los resultados son considerados solamente comparativos.

El modelo financiero se concentra en instalación de equipo para uso del biogás recuperable de los sectores A y C. Para los propósitos del modelo financiero se asume que existe biogás recuperable adicional del sector D de acuerdo con las estimaciones de la tabla 10.

Tabla 23 – Costo Capital Estimado para Modelo Financiero

Costo Capital USD $ Sistema de Recolección de Gas (Tabla 20) $4,431,57210 MW Planta Generadora de Energía Neta $6,360,000Sistema de Expansión de Gas al sector D 10% costo capital inicial por año del

2008 al 2018Sistema de Evaporación de Lixiviado $3,780,000

Tabla 24 – Estimado Indicativo de Costos de Operación para Producción de Energía Eléctrica

Costo de Operación USD $ / Año Trabajo Sistema de gas $200,000 Trabajo, Sistema Generación $500,000 Trabajo, Sistema Evaporador $150,000 Seguro $100,000 Sistema de Mantenimiento de Gas 5% de costo inicial por año Electricidad Importada $0.12 kWh importado Consumo de energía sistema de gas 70 kW continuo Consumo de energía de generador (parasito)

5% de capacidad instalada

Consumo de energía evaporador de lixiviados

15kWh/m3

Costo de operación de sistema de gas 5% de costo capitalCosto de operación de equipo de generación

$0.0173 / kWh exportado

Costo de operación de evaporador de lixiviados

$2/m3

Costos Misceláneos $2 por hora operada Inflación Anual 3%

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Tabla 25 – Suposiciones del Modelo Financiero

Impuesto, Depreciación, Duración y Suposiciones Generales Equipo de Depreciación 10% por año Contrato de Reducción de Emisiones

10 Años

Contratos de Energía 20 Años Impuestos Antes del Impuesto Disponibilidad del sistema de Quema y Lixiviado

95%

Disponibilidad del sistema de Motor / Turbina

85%

Tabla 26 – Suposiciones de Ingresos del Modelo Financiero

IngresosTarifa de electricidad $0.0967 / kWh1y $0.06 /kWh Créditos a la Reducción de Emisiones

$5 USD, $10 USD y $15 USD

Capacidad Instalada (Quemador) 8,000 m3/hr Capacidad Instalada (Generador) 10,000 kW de 2008 a 2012,

Calor del desecho Valor Económico NIL 1 Regulación no. Conelec – 009/06, precios de la energía producida con recursos energéticos renovables no convencionales

Se han llevado acabo cuatro escenarios para el modelo financiero, ambos con y sin generación de energía. En el caso de generador de energía, se han creado dos tarifas para proveer un análisis sensible. La regulación de energía renovable indica que una tarifa de $0.0967/kWh esta disponible para proyectos de energía utilizando biogás a partir de digestión anaeróbica. En adición una tarifa de $0.06/kWh se ha utilizado para ilustrar la sensibilidad del biogás del relleno en relación a la variación de tarifas para proyectos de energía.

Los cuatro escenarios son:

A. Solamente quema de biogás B. Generación de energía (10MW) con quema del biogás residual C. Evaporación de lixiviado con quema de biogás residual D. Generación de energía supliendo el calor de escape para evaporación de lixiviado con

quema de gas de biogás residual.

Un ejemplo de la producción del modelo financiero puede ser apreciado en el Apéndice VIII además de un resumen en las Tablas 27 y 28

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En ambos casos, la Tasa de Retorno Interno (IRR) y el Valor Neto Presente (NPV) han sido modelados. La NPV es para el flujo de dinero basado en una tasa de descuento de 15%. La NPV no incluye el regreso de la inversión inicial.

Tabla 27 - Resultados del Modelo Financiero – Solo Quema

Costo Capital: Tabla 23 Solo Quemado

Valor de Reducción de Emisión: $5 / Ton

Valor de Reducción de Emisión: $10 / Ton

Valor de Reducción de Emisión: $15 / Ton

IRR 17.8% 64.6% 108.0% NPV (@15%) $4,987,355 $16,104,686 $27,222,017

Tabla 28 - Resultados del Modelo Financiero – Producción de Energía Eléctrica

Costo Capital: Tabla 23 Incluye Generación de

Energía

Valor de Reducción de Emisión: $5 / Ton

Valor de Reducción de Emisión: $10 Ton

Valor de Reducción de Emisión: $15 / Ton

IRR $0.0967/kWh

$0.06/kWh

63.7% 83.4% 103.3%

38.1% 57.9% 77.8%

NPV $0.0967/kWh (@15%) $0.06/kWh

$46,955,097 $59,368,792 $71,782,487

$26,695,764 $39,109,459 $51,523,154

Tabla 29 - Resultados del Modelo Financiero – Evaporación de lixiviados con Quema

Costo Capital: Tabla 23 Solo Quemado

Valor de Reducción de Emisión: $5 / Ton

Valor de Reducción de Emisión: $10 / Ton

Valor de Reducción de Emisión: $15 / Ton

IRR 0.2% 31.9% 56.5% NPV (@15%) $3,793,589 $14,910,920 $26,028,251

Tabla 30 - Resultados del Modelo Financiero – Producción de Energía Eléctrica con Evaporación de lixiviados

Costo Capital: Tabla 23 Incluye Generación de

Energía

Valor de Reducción de Emisión: $5 / Ton

Valor de Reducción de Emisión: $10 Ton

Valor de Reducción de Emisión: $15 / Ton

IRR $0.0967/kWh

$0.06/kWh

46.5% 61.1% 75.7%

26.9% 41.8% 56.7%

NPV $0.0967/kWh (@15%) $0.06/kWh

$45,443,243 $57,856,938 $70,270,633

$25,183,910 $37,597,605 $50,011,300

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La U.S. EPA esta conciente que la municipalidad de Guayaquil esta trabajando en propuestas especificas que incluyen un evaporador que tratara menos de la cantidad total de lixiviado generado por el sitio. Este proyecto estará apoyado con una pequeña planta de generación de energía para proveer energía local para la operación de la planta de evaporación. Una planta de esta capacidad tendrá un costo capital estimado de aproximadamente $7,213,172 y un costo de operación de aproximadamente $1,115,760.

Usando estas cifras y asumiendo que cualquier gas en exceso es quemado con todas las suposiciones restantes como en los modelos financieros previos. La tabla 31 nos indica el NPV e IRR para este proyecto con capacidad reducida.

Tabla 31 – Resultados del Modelo Financiero – 230m3/día de Evaporación de lixiviado con Quema de gas más Sistema de auto generación de 0.5MW (Sin Exportar)

Costo Capital: Tabla 23 Solo Quema

Valor de Reducción de Emisión: $5 / Ton

Valor de Reducción de Emisión: $10 Ton

Valor de Reducción de Emisión: $15 / Ton

IRR 6.0% 38.8% 66.2% NPV (@15%) $4,649,865 $15,767,196 $26,884,527

22. CONCLUSIONES

El relleno Las Iguanas claramente ofrece una de las mejores oportunidades para recuperación y utilización de biogás en América Latina. El sitio esta bien operado y administrado y contiene una alta cantidad de material orgánico. El sitio actualmente no opera con un sistema de captación de biogás, aunque cuenta con un sistema de chimeneas que queman ineficientemente un poco del biogás producido.

De esta manera, el sitio esta actualmente emitiendo una gran cantidad de metano que no se ha quemado, lo cual es un daño ambiental local y global.

El estudio de prefactibilidad ha identificado varios temas de ingeniería que deben considerarse en el desarrollo de proyectos de biogás. Se debe prestar particular atención a lo más común de muchos rellenos con clima tropical, el nivel de lixiviados es alto dentro del sitio. Sin embargo se pueden extraer cantidades significantes de biogás de las áreas del sitio, aun sin medidas de control de lixiviados.

El modelo financiero ha mostrado las posibilidades para la utilización de biogás, desde simple quema del mismo para control ambiental hasta un sistema completamente integrado de tratamiento de lixiviados y generación de energía. Para todas las opciones propuestas cuando los valores de emisiones reducidas estén a $10 por tonelada o más, el retorno de inversión será positivo. En el caso de generación de energía, existe una oportunidad atractiva aun sin la tarifa de apoyo bajo leyes de energía renovable del Ecuador.

Utilizando el biogás para evaporación de lixiviados, asumiendo que se ha realizado también la instalación de quemadores de completa capacidad y alta temperatura, asistirá al sitio en resolver un tema ambiental local, pero no, por su cuenta, incrementa el ingreso disponible.

La siguiente fase del desarrollo del proyecto deberá consistir en un estudio de factibilidad detallado, basándose en la selección de la tecnología que el operador del sitio considere la más apropiada para el relleno Las Iguanas.

Page 61: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

57

REFERENCIAS

1. Ley Ambiental TULAS

2. Revisión 1996 Guía Nacional IPCC de Inventarios de Gases Efecto Invernadero. Paris: Intergovernmental Panel on Climate Change, United Nations Environment Programme, Organization for Economic Co-Operation and Development, International Energy Agency.

3. Factor de Emisión – Red Eléctrica del Ecuador, (2003 – 2005), Cordelim, Ministerio de Ambiente, Ecuador.

4. Manual del Usuario del Modelo de Biogás U.S. EPA Méxicohttp://www.epa.gov/landfill/int/UsersManualMexico_LFG_modelV1_5.pdf

5. 2006 IPCC Guía Nacional IPCC de Inventarios de Gases Efecto Invernadero, Volumen 5, Capitulo 3. Paris: Intergovernmental Panel on Climate Change, United Nations Environment Programme, Organization for Economic Co-Operation and Development, International Energy Agency.

6. ANÁLISIS SECTORIAL DE RESIDUOS SÓLIDOS ECUADOR, Organización Panamericana de la Salud, Organización Mundial de Salud, 2002

RECONOCIMIENTOS:

Los autores expresan su reconocimiento por el apoyo en la elaboración de este informe a:

Muy Ilustre Municipalidad de Guayaquil por proveer la información y planos del sitio Las Iguanas y asistir en la ejecución del ensayo de bombeo y monitoreo del gas.

Ing. Gustavo Zuñiga, Director de Aseo Cantonal, Mercados y Servicios Especiales, por la fina atención y colaboración en el desarrollo del estudio de prefactibilidad.

Ing. Andrés Intriago, Gerente del Relleno Las Iguanas, por la asistencia en la ejecución del ensayo de bombeo y revisión del estudio de prefactibilidad. Su participación fue notable y su aporte al documento permitió la elaboración de un buen informe.

Todo el personal operativo y administrativo que participo y apoyo en la ejecución del ensayo de bombeo, específicamente en la instalación del equipo de medición, instalación y nivelación topográfica de tubería, sistema de drenaje de condensado y construcción de accesos hacia el área evaluada.

Page 62: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

APENDICE I

REGISTRO DE MONITOREO DE GAS

Page 63: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

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Page 64: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

APENDICE II

UBICACIÓN DEL ENSAYO DE GAS

Page 65: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish
Page 66: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish
Page 67: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

APENDICE III

BITACORA DE PERFORACIÓN

Page 68: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

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Tapón 112 mm

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Page 69: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

Carbon TradeITALO CENTANARO VILLACÍS

Depósito de desechos sólidos "Las Iguanas"Depósito de desechos sólidos Las Iguanas

Registro de perforación

Tubo de PVC: F = 110 mm; P = 1,25 Mpa.

Material de relleno alrededor del tubo.

Guayaquil - Ecuador

Pozo Nº 2 (Longitud = 15,15 m)

Registro de

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Page 70: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

Carbon TradeITALO CENTANARO VILLACÍSO C O C S

Depósito de desechos sólidos "Las Iguanas"

Registro de perforaciónGuayaquil - Ecuador

Pozo Nº 3 (Longitud = 8,50 m)

0

Registro de

Perforación

300 mm

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Page 71: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

Carbon TradeITALO CENTANARO VILLACÍS

Depósito de desechos sólidos "Las Iguanas"Depósito de desechos sólidos Las Iguanas

Registro de perforación

Tubo de PVC: F = 110 mm; P = 1,25 Mpa.

Material de relleno alrededor del tubo.did

ad)

Guayaquil - Ecuador

Pozo Nº 4 (Longitud = 16,00 m)

Registro de

Perforación

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triturada,

>3/4"<1 1/4"

100 mm y

1,25 Mpa

(e=5.75 mm);

(hueco,

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mm)

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Page 73: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

APENDICE IV

REGISTROS DE MONITOREO DEL ENSAYO DE BOMBEO

Page 74: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

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Page 79: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

APENDICE V

DIBUJOS DE CONVERSIÓN DE CHIMENEA PASIVA Y COLECTOR HORIZONTAL

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APENDICE VI

AREAS DISPONIBLES PARA UN SISTEMA DE COLECCIÓN DE GAS

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APENDICE VII

DIAGRAMA DEL SISTEMA DE COLECCIÓN DE GAS

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Page 88: Pre-Feasibility Nbsp Study Nbsp - Nbsp Las Nbsp Iguanas Nbsp Final Nbsp Issue Nbsp Spanish

APENDICE VIII

EJEMPLO DEL MODELO FINANCIERO

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rest

& T

ax-1

4,5

71,5

72

8,5

62,2

35

8,6

11,6

17

8,6

88,5

98

9,4

94,3

59

9,7

50,3

63

10,0

19,7

46

10,3

03,8

14

10,6

01,5

87

10,9

12,0

90

11,2

37,2

17

11,5

74,8

58

6,8

70,4

73

7,1

15,2

32

7,3

67,3

33

7,6

26,9

98

7,8

94,4

53

8,1

69,9

31

8,4

53,6

74

8,7

45,9

29

9,0

46,9

51

Init

ial C

apit

al C

ost

-14,

571,

572

IRR

61.1

%

To

tal O

per

atin

g C

ost

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APENDICE IX

CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN DEL ANALIZADOR DE GAS

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APENDICE X

FOTOS

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Figure 14 – Gas Pumping Trial

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Figure 15 – Drilling Operations

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Figure 16 – Trial Pipe Work

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Figure 17 – Typical Sloped Areas with Passive Vents (Sector C)

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Figure 18 – Obtaining Gas Samples Sector A (Oct 06)

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Figure 19 – Sector D Under Construction (Oct 06)