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• Vladimir La Cruz Flores

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OPS/CEPIS/04/IT-634 Original: Español – Página 59

ANEXO 2

GUÍA PARA CARACTERIZACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS DOMICILIARIOS

OPS/CEPIS/04/IT-634 Original: Español – Página 60

Proceso para llevar a cabo la caracterización de residuos sólidos

Presentación Implementar mejoras y diseñar sistemas de manejo y tratamiento de residuos sólidos en una determinada localidad, implica conocer primeramente las características de esos residuos, tales como generación, composición, densidad, entre otras variables que dependen específicamente del tipo de tratamiento que se pretenda dar a esos residuos. Para determinar las variables indicadas, es necesario llevar a cabo un estudio de caracterización de residuos sólidos, en donde se deberá definir como condición inicial el número de viviendas que participarán en el estudio, lo cual permitirá reducir tiempos y costos en el desarrollo del estudio. Las viviendas que participarán en dicho estudio deberán ser representativas del universo de la población, lo que hace conveniente y necesario una metodología estadística que nos permita determinar esa muestra representativa. Con ese objetivo, el doctor Kunitoshi Sakurai desarrolló una metodología en 1982, la que se ha venido aplicando en los diferentes estudios de caracterización que se han llevado a cabo en los países de la Región. Producto de la aplicación de la metodología formulada por el doctor Sakurai, se creyó conveniente reforzarla e incorporar aspectos de análisis estadísticos, que tienen relación con la validación del número de mue stras y con los datos obtenidos en el muestreo de las viviendas.

Objetivo El objetivo de esta guía es describir el procedimiento estadístico para determinar una muestra representativa de población para el trabajo de caracterización y el proceso de validación de los datos obtenidos y del número de la muestra seleccionada.

I. Determinación de la muestra

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1. Procedimiento para la obtención de la muestra Definición de población, son todas las viviendas particulares y establecimientos comerciales del distrito bajo estudio. División de la población en estratos, esto se hace estableciendo por lo menos las siguientes cuatro zonas o estratos: i.

Zona Comercial (Estrato Comercial).

ii. Zona Residencial (Estrato 1), viviendas de ingreso alto. iii. Zona Residencial (Estrato 2), viviendas de ingreso medio. iv. Zona Residencial (Estrato 3), viviendas de ingreso bajo.

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Figura 1. Determinación de la muestra según los estratos de la población Ubicación de los estratos socioeconómicos en el plano de la ciudad donde se

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registren todas y cada una de las unidades muestrales para que puedan ser seleccionados en la muestra. Utilización de la generación per cápita, como se considera que la población está conformada N viviendas, las mismas que tienen Ri habitantes y producen Wi kg de basura en un día. Así se tiene que cada una produce Xi = Wi /Ri kg/hab/d. 2.

Aplicación de la Teoría del Muestreo Entre los diversos métodos de muestreo para la selección de muestra, el más

común es el muestreo estratificado proporcional. En este método se asegura que cada vivienda de un estrato tiene la misma probabilidad de ser seleccionada. a) Determinación de la notación: i. Tamaño de la población ii. Nh = Tamaño de la población del estrato h (donde h = 1, 2, 3) iii. N = Tamaño de la muestra iv. nh = Tamaño de la muestra del estrato h

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1 N m=

v

åX

Media de la población

i N i =1 vi

h = Media de la población del estrato h

1 n vii

x=

Media de la muestra

åx i n i =1 N

viii.

ix.

xh

s m

=

Media de la muestra del estrato h.

1

2

s

2

xi.

Varianza de la población.

2 N i 1

x.

X

i

n

1

n 1i

xi

2

x

Varianza muestral

1 1 – a = Nivel de confianza

xii.

Z1-a/2 = Coeficiente de confianza

xiii.

E = Error permisible

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b) En el cálculo para determinar el tamaño de la muestra, se debe considerar un nivel confianza, un de error de estimación y un valor de variación:

i. Si se conoce el tamaño de la población N y su varianza 2 ( o se asume) :

Z2 1 a

n

Ns

2

2

/2

s

2

1 a/2 (N

1) E

Z

2

ii. Cuando no se conoce el tamaño de la población N, pero si el valor de la varianza

2 ( o esta se asume):

2

Z

s

2

1 a

n

/2 E 2

c) Asignación del tamaño de muestra de viviendas particulares para los estratos, en este caso se debe proceder de la siguiente manera. i.

Calcule el porcentaje o proporción del tamaño de la población en cada estrato. Esto es: qh

Nh N, h

1, 2, 3

ii. Luego se procede a la asignación proporcional de los tamaños de muestra para cada estrato. Es decir:

nh

n qh

d) El tamaño de la muestra estará en función de:

i.

El error permisible (E) en la estimación de , que por general debe ser entre 1% y 15% del valor de la media poblacional que va a estimar.

ii.

La desviación estándar ( ), es el resultado de la raíz cuadrada de la varianza de la población. Si la desviación estándar es pequeña (caso de población homogénea), bastará una muestra muy pequeña; mientras que si la desviación estándar es grande (caso de población heterogénea), la muestra debe ser grande.

e) Para la obtención del valor de la varianza de la población i.

Puede hacerse un muestreo preliminar y estimar su valor con los datos muestrales.

ii.

Utilizar estimaciones que se hayan encontrado en estudios que se hayan realizado anteriormente.

iii.

En el caso de que no se tenga n datos iniciales de la ciudad en estudio, se debe asumir la desviación estándar en 200 g/hab/día.

f) El nivel de confianza más utilizado es 1de confianza Z1- /2 = 1,96.

= 0,95; esto es, un coeficiente

Ejemplo Para una localidad que tiene tres estratos socioeconómicos, tal como se muestra en la tabla siguiente.

Estratos Total Estrato 1 Estrato 2 Estrato 3

Viviendas 5000 1000 1500 2500

% 100.00% 20.00% 30.00% 50.00%

2 En este ejemplo, se asume que 2 = 0,04 Kg /hab/día y que el promedio podría ser de 0,655 kg/hab/día, además se tiene que el tamaño de población es N = 5000. Si se quiere trabajar con un nivel de confianza de 95%, Z1- /2 = 1,96. Además, si se considera un error de estimación equivalente al 10% del promedio estimado, luego E= 0,0655. Con estos datos, se tiene que el tamaño de muestra total estaría dado por:

Z12-a / 2 N s2 n= = 2 1-a (N - 1) E2 + Z /

2

s2 2 1,96 (5000)(0 , 04) = @ 2 2 (5000- 1) 0,0655 + 1,96 (0,04) @ 35,57 = 36

El tamaño de muestra de vivienda n = 36, se tiene ahora que asignar o distribuir proporcionalmente en los estratos, es decir:

Estratos Total Estrato 1 Estrato 2 Estrato 3

II.

Muestra 36 7 11 18

% 100.00% 20.00% 30.00% 50.00%

Selección de la muestra La muestra debe ser seleccionada por el método de muestreo simple aleatorio, que consiste en escoger de las unidades muestrales un total de N viviendas, de modo que cada una tenga la misma posibilidad de ser escogida. Esto se realiza usando una tabla de

números aleatorios, o mediante una

máquina calculadora que tenga el programa de números aleatorios, o bien introduciendo balotas numeradas desde el 1 hasta N en una urna, mezclándolos debidamente y tomando al azar n de ellos.

El valor de “n” es el tamaño de la muestra y debe haberse definido anteriormente. III.

Validez de la muestra pre liminar 1. La varianza 2. La muestra 3. Prueba de Significación para la Media de la Población 4. Prueba de la comparación media poblacional de los estratos socioeconómicos. Análisis de Varianza

1.

La Varianza a) En la validación se debe tener en cuenta que el valor asumido de la varianza debe ser mayor o igual que la varianza estimada con los datos de la muestra. b) A través de cálculo de un intervalo de confianza del 95% para la estimación de la varianza de la población.

P

(n

c

1)s

2

(n 1)s

2

2

1 a s

2 (n-1,a/2)

2.

2

c (n -1,1

a/2)

La Muestra Una vez obtenido el tamaño de la muestra, se debe realizar la validación

para asegurar que ésta permita inferir los parámetros de la población. a) Para fines de su validación, a esta muestra la denominaremos como m. b) Luego se debe obtener el tamaño de muestra, usando la varianza obtenida

con los datos de la muestra m. A este tamaño de muestra denominaremos n. c) Ahora bien, en la relación de estas dos muestras se presentan tres casos: i.

Si n > m, se debe obtener de campo el número de unidades muestrales faltantes (determinadas por la diferencia de n – m).

ii. Si n = m, no será necesario analizar más elementos para considerar como válido el muestreo aplicado en este caso. iii. Si n < m, se debe asumir cómo valido el valor de la muestra m y no se deben eliminar las supuestas unidades muestrales sobrantes. 3.

Prueba de Significación para la Media de Población a) Cuando la varianza de la población

2 es conocida

Estadística de Prueba

Hipótesis

z

zc < z

H0 :

=

0

H1:




0

H0 :

=

0

z

0

z1-

H 1:

b)

Valores Críticos

Reglas para rechazar H0

zc=

x-

0

z

/ n

Caso de varianza de la población

2

1-

c zc < z

/2

=

0

H1:




0

H0 :

=

0

-t

0

t

-t

x- 0 s/ n

/2

desconocida y n 30

H0 :

tc =

1-

/2

zc > z1-

/2

Estadística Valores de Prueba (n-1; Críticos )

Hipótesis

H 1:

z >z

Reglas para H0 ) crechazar (n-1; t < -t

t (n-1; (n-1; (n-1;

) /2) /2)

t >t c tc < -t tc > t

(n-1; (n-1;

(n-1;

/2) /2)

)

4.

Prueba de la comparación media poblacional de los estratos

socioeconómicos. Análisis de Varianza a)

Obtener el Cuadro de Análisis de Varianza o ANAVA:

Suma de Grados de Fuente de Variación Cuadrados Entre los Estratos SCC Dentro de los Estratos SCE Total SCT

b)

Libertad c–1 n-c n-1

Cuadrados Medios CMC CME ---

Procedimiento para la prueba de hipótesis.

Estadística

Regla para

Hipótesis de Prueba Valor Crítico rechazar H0 CMC F(c-1; n-c, H0: 1 = 2 = 3 = 4 F= H1: h h k 1F>F CME

IV.

Metodología para el análisis de la basura

Procedimiento para la toma de información

Una vez definido el tamaño de muestra (número de viviendas a muestrear), se lleva a cabo el siguiente procedimiento: Seleccionar de manera aleatoria las viviendas a muestrear, con ayuda del plano catastral de la localidad o el padrón de usuarios del servicio. Definir de manera coordinada con los funcionarios municipales, el lugar donde se llevará a cabo el trabajo de caracterización. Definir los objetivos y la metodología de trabajo a desarrollar, indicando a los participantes que el muestreo se llevará a cabo en ocho días. Seleccionar al personal que tendrá a cargo el trabajo de caracterización y gestionar

ante la autoridad del gobierno municipal, sus credenciales

correspondientes. Derivar comunicaciones

oficiales a los propietarios

de las viviendas

seleccionadas, con la finalidad de hacer conocer el trabajo a desarrollar y su importancia, además del personal que estará involucrado en ese trabajo. Capacitar al personal que tendrá a cargo el trabajo de caracterización, considerando aspectos como su presentación ante los propietarios de las viviendas seleccionadas; el tipo de información a recabar; el trabajo a ejecutar con los residuos recolectados; entre otros que se detallan a continuación: o

Registrar el nombre de la persona responsable, la dirección y el número de habitantes por vivienda seleccionada.

o

Entregar las bolsas vacías a

los propietarios de cada vivienda

seleccionada, pedirles que depositen en ellas los residuos generados en la vivienda, y que procuren no cambiar las costumbres o rutina diaria. o

Recoger las bolsas con residuos al día siguiente y entregar otras bolsas vacías a cambio. Procurar que esta actividad

se efectúe

aproximadamente a la misma hora en que se entregaron las bolsas el día anterior. o

Marcar las bolsas para su identificación; colocarles etiquetas donde se especifique el número de vivienda, el número de habitantes por vivienda, la dirección y la fecha.

o

Llevar las bolsas con residuos

recolectadas al lugar donde se hará

la caracterización de dichos residuos y continuar con el procedimiento detallado en el siguiente punto.

Determinación de la generación per cápita y la generación total diaria de residuos sólidos

Se utiliza el total de residuos recolectados por día de muestreo. Se pesa diariamente (wi) la totalidad de las bolsas recogidas durante los días que dure el muestreo (se indica que para el primer día de muestreo se elimina el residuo recolectado sin considerar sus datos para el análisis). Este peso representa (Wt) la cantidad total de basura diaria generada en todas las viviendas. En función a los datos recopilados sobre número de personas por vivienda (ni ), se determina el número total de personas que han intervenido (Nt) en el muestreo. Se divide el peso total de las bolsas (Wt) entre el número total de personas (Nt), para obtener la generación per cápita diaria promedio de las viviendas muestreadas (kg/hab/día). Generación per cápita diaria de residuos gpc

Peso total de residuos (Wt) Número total depersonas (Nt )

Para determinar la generación total diaria se multiplica la generación per cápita por el número de habitantes de la localidad. Generación total diaria de residuos = gpc x Nt (kg/día)

Determinación de la densidad de los residuos sólidos

Se prepara un recipiente de

aproximadamente 100 litros, que servirá

como depósito estándar para definir el volumen que ocupará el residuo. Se prepara también una balanza de pie.

Aprox. 100 litros 55 galones Aprox. 200 litros

h

d

Figura 2. Recipiente de residuos

Se pesa el recipiente vacío (W1) y se determina su volumen (V). De acuerdo con la figura 1, los datos a tomar en cuenta del depósito son: la altura (h) y su diámetro (d). El volumen de ese recipiente es: 2 Volumen (V) = 0.7854 x d x h

Depositar el residuo que fue utilizado en el cuarteo en el recipiente, sin hacer presión y remecerlo de manera que se llenen los espacios vacíos en dicho recipiente. Con la finalidad de no hacer cálculos adicionales, es conveniente que el recipiente se encuentre lleno de residuos. Pesar el recipiente lleno (W2) y por diferencia se obtendrá el peso de la basura (W). La densidad de la basura se obtiene dividiendo el peso de la basura (W) entre el volumen del recipiente (V). Densidad

D (kg / m )

3

Peso del residuo W (kg) volumen de la basura V (m 3

)

Determinación de la composición física de los residuos sólidos

Para realizar este trabajo se utiliza la muestra de un día. Se deben colocar los residuos en una zona pavimentada o sobre un plástico grande, con la finalidad de no combinar los residuos con tierra. Se rompen las bolsas y se vierte el desecho formando un montón. Con la finalidad de homogenizar la muestra, se trozan los residuos más voluminosos hasta conseguir un tamaño que resulte manipulable : de 15 cm o menos. El montón se divide en cuatro partes (método de cuarteo) y se escoge n las dos partes opuestas (lados sombreados de la figura que se muestra a

continuación) para formar un nuevo montón más pequeño. La muestra menor se vuelve a mezclar y se divide en cuatro partes nuevamente, luego se escoge n dos opuestas y se forma otra muestra más pequeña. Esta operación se repite hasta obtener una muestra de 50 kg de basura o menos.

1/4

1/4

1/4 1/4

1/4

1/4 1/4

1/4

1/4

1/4 1/4

1/4

Primer Montón

Figura 3. Método de cuarteo

Se separan los componentes del último montón y se clasifican en: o Papel y cartón o Madera y follaje o Restos de alimentos o Plásticos o Metales o Vidrio o Otros (caucho, cuero, tierra, etc.). Los componentes se van clasificando en recipientes pequeños que pueden ser de 50 litros. Con ayuda de una balanza de menos de 10 kg, se deben pesar los recipientes pequeños vacíos antes de empezar la clasificación. Una vez concluida la clasificación, se pesa n los recipientes con los diferentes componentes y por diferencia se saca el peso de cada componente. Se calcula el porcentaje de cada componente teniendo en cuenta los datos del peso total de los residuos recolectados en un día (Wt) y el peso de cada componente (Pi): Porcentaje (%)

P i

x100

Wt

Repetir el procedimiento durante los siete días que dura el muestreo de los residuos. Hay que recordar que de los ocho días iniciales que dura el muestreo, se elimina la muestra del primer día por considerarla útil. Para determinar el porcentaje promedio de cada componente, se efectúa un promedio simple, es decir sumando los porcentajes de todos los días de cada componente y dividiéndolo entre los siete días de la semana.

Cuadro 1. Relación de insumos para llevar a cabo el trabajo de caracterización

Actividad Zonificación y determinación de muestras Adquisición de plano de la zona urbana (digitalizado) Movilidad Información INE Impresiones y fotocopias Realización de encuestas Fotocopias Refrigerios Movilidad Capacitación Tableros de encuestador (madera)

Cantidad

Costo

OPS/CEPIS/04/IT-634 Original: Español – Página 71

Actividad Lapiceros Caracterización de residuos sólidos domiciliarios Capacitación al personal municipal y selección del equipo de trabajo Asistencia técnica Compra de bolsas de polietileno de baja densidad (PELD) de 120 litros Lámina de polietileno de 4x 4 metros Cilindros de metal de 200 litros de capacidad Cinta métrica de 3 metros (wincha) Balanza electrónica de 25 kg de capacidad Tamiz de malla metálica (0,50 x 0,50) Stickers fosforescentes

Cantidad

Costo