GUIA PARA EL DISEÑO DEQuímica Livia Benavides |
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Criterios básicos para el diseño de un relleno de seguridad
Relleno de seguridad dentro del sistema de manejo de residuos peligrosos
Debido a estos riesgos ambientales, la utilización de los rellenos debe ser la última opción como tecnología de manejo de residuos. Sin embargo, es una práctica comúnmente utilizada por su bajo costo y relativamente simple tecnología.
El relleno de seguridad debe ser concebido como parte de un sistema de gestión de residuos peligrosos en el cual se tome en cuenta la minimización, reciclaje, almacenamiento, tratamiento y transporte, de tal forma que los residuos que lleguen al relleno sean exclusivamente aquellos que no pudieron ser eliminados de otra forma y que se encuentren en condiciones aptas para su disposición en el relleno.
Rellenos de seguridad en los países industrializados
Actualmente, en los países industrializados se desalienta la disposición de residuos en el suelo debido al alto riesgo de contaminación que existe. Se invierten grandes sumas en tecnologías de tratamiento tales como la incineración, y se obliga a la industria a desarrollar metodologías de minimización para reducir o eliminar la generación de residuos. Aún así, en esos países aún no se ha logrado eliminar totalmente el uso de rellenos de seguridad para la disposición de sus residuos.
En los países industrializados, los rellenos de seguridad integran el sistema de gestión de residuos peligrosos, el cual se describe de forma esquemática en la figura 4.1.
Los países industrializados cuentan con guías (ver, por ejemplo, Environmental Protection Agency, 1988; Gemeinsames Ministerialblatt, 1990) que describen los requerimientos para el manejo de lo residuos dentro del relleno, incluyendo la impermeabilización y la prevención de accidentes por mezcla indebida, por vertimientos descontrolados y por exposición de los operarios. Estas guías estipulan requerimientos sobre la impermeabilización de la base del relleno así como sobre su ubicación con relación a la napa freática y a las características geológicas. Finalmente, requieren sistemas de recolección (drenaje de base) y tratamiento de lixivados así como de pozos de monitoreo para el control de la contaminación de las aguas subterráneas. Recomiendan que a medida que se va utilizando el relleno, éste debe ser cerrado con un sistema de impermeabilización de superficie (en este caso, un sistema doble, para mayor seguridad) y que se debe establecer un programa de monitoreo del relleno a largo plazo.
Concepto de barreras múltiples
En el diseño de un relleno de seguridad es de primordial importancia tomar en cuenta las medidas para evitar el contacto de los residuos con el ambiente. Se definen tres elementos o barreras independientes (ver figura 4.2):
Barrera técnica de pretratamiento de los residuos
Esta barrera se refiere principalmente a la prevención del ingreso del residuo al relleno a través del reciclaje, de la incineración o a través de la inmobilización de residuos, y fue discutida en la sección 3.
Técnicas de aislamiento de los residuos
Estas técnicas se refieren principalmente al aislamiento de los residuos dentro del relleno sea a través de materiales sintéticos o naturales. En los países industrializados se requiere generalmente el uso de ambos tipos de materiales como revestimiento para los rellenos de seguridad. Las arcillas deben cumplir con requerimientos de baja permeabilidad y suficiente profundidad para prevenir el transporte de contaminantes. Asimismo, los revestimientos sintéticos deben ser resistentes a altas presiones y a la agresión de sustancias peligrosas.
Barrera geológica
La selección del sitio permitirá la ubicación del relleno en una zona donde exista una barrera geológica natural. De no existir, también se pueden modificar las características del suelo para crear una barrera geológica.
La barrera geológica debe cumplir una función protectora durante la operación normal del relleno y en caso de rupturas de las barreras técnicas. Durante la operación normal del relleno, la barrera geológica debe permitir estabilidad e impermeabilidad. La estabilidad implica resistencia a la erosión y difusión, alta densidad, ceder suficientemente sin rupturas y ser poco soluble en el agua. La barrera geológica, además, debe ser impermeable, tener una profundidad suficiente y debe extenderse bajo todo el relleno. Asimismo, debe estar poco petrificado y con capas geológicas poco inclinadas para evitar rupturas geológicas.
En el caso de ruptura de las barreras técnicas, la barrera geológica debe ser poco permeable, resistente a la dispersión y difusión de contaminantes y debe tener baja presión hidráulica. Asimismo, esta barrera debe contener bastante arcilla, poder absorber el contaminante y tener capacidad limitada para hincharse.
Criterios de diseño Para rellenos de seguridad
El diseño de un relleno de seguridad debe seguir ciertos criterios básicos que aseguren la disposición segura de los residuos, la protección del ambiente y la utilización eficiente de la mano de obra, equipos y capacidad del relleno. Se propone un sistema simplificado para el diseño de rellenos de seguridad.
Se considera que este diseño exige lo mínimo indispensable para la protección del ambiente, y es viable en los países de la Región. Por esta razón se excluyen los revestimientos sintéticos y se proponen criterios menos estrictos para las capas de aislamiento. Por otro lado, el diseño de un relleno de seguridad, aún cuando se considere simplificado, debe incluir requerimientos de aislamiento que no se observarían en rellenos diseñados para la recepción de residuos domésticos o residuos industriales inertes.
En la figura 4.3
Fosa o trinchera.
- Este diseño es factible cuando la napa freática es relativamente profunda y tiene como beneficio que las paredes del relleno serán estables. El inconveniente principal en este caso es la mayor dificultad en la recolección y en el control de los lixiviados.
Talud o área.
Donde se depositan los residuos sobre el suelo, según la figura 4.5:
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Pretratamiento de los residuos
Muchas veces es necesario llevar a cabo el pre-tratamiento de los residuos con tecnologías apropiadas, preferiblemente simples y de bajo costo, algunas de las cuales han sido discutidas en la Sección 3.
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Aislamiento de los residuos
El aislamiento de los residuos se logra a través de la impermeabilización de la base, de los costados y superficie del relleno y del manejo de los líquidos para evitar, en lo posible, el ingreso de líquidos al relleno. Los líquidos que lograron ingresar al relleno deben ser recolectados y tratados. El sistema de aislamiento del relleno de seguridad comprende:
Impermeabilización.
Se debe usar material mineral apropiado en 3 capas con un espesor mínimo de 30 cm cada una. Cada capa debe contener suficiente arcilla como para asegurar una permeabilidad (K) no mayor a 10-9 m/s. Para lograr esta permeabilidad en el campo, el material debe demostrar una permeabilidad de 5x10-10 m/s en el laboratorio. Se deben realizar ensayos de Proctor en el laboratorio para asegurar las condiciones óptimas de este material, las que son representadas por las siguientes funciones:
K = f(w)
K = f(i)
p = f(w)
donde:
K = coeficiente de permeabilidad o conductividad hidráulica
w = contenido de agua
p = densidad seca
i = gradiente del flujo en el ensayo de permeabilidad
En el anexo 1 se discuten, en mayor detalle, las características óptimas para las arcillas impermeables.
Drenaje de lixiviados.
Se requiere de un drenaje de lixiviados a través de un mecanismo de infiltración extendido sobre la superficie de la base del relleno. Debe consistir de piedras o arena con grava no soluble, con granos preferiblemente mayores de 35 mm y el espesor de la capa no debe ser menor de 30 cm. Asimismo, se debe instalar tuberías perforadas de drenaje de diámetro igual o mayor de 30 cm. Las tuberías deben estar en pendiente a una distancia equidistante de 10 m. En la figura 4.6:
- se presentan dos opciones de drenaje de fondo. La primera consta de una pendiente de 2% sobre toda la base del relleno, encima de la cual se instala la capa de drenaje con las tuberías corriendo paralelamente a la pendiente. La segunda requiere tan sólo una pendiente de 1% sobre toda la base del relleno. En este caso las tuberías se instalan sobre una superficie ondulada. Las tuberías se deben colocar en el punto más bajo de los cauces y deben tener una pendiente de 3% hacia ellas. La selección de una de estas opciones dependerá principalmente de la pendiente del terreno.
Asimismo, sobre la capa de drenaje se debe instalar una membrana mineral o sintética (es decir una geomembrana) que prevenga el ingreso de material suspendido y la consecuente saturación de la capa de drenaje.El drenaje de los lixiviados al exterior del relleno debe instalarse en el punto más bajo del relleno. En este punto se debe instalar un sistema de triple seguridad (incluyendo material sintético) tal como se puede observar en la figura 4.7:
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Decubrimiento de la superficie.
Este es el instrumento de seguridad a largo plazo más importante para la minimización de la infiltración de aguas de lluvia dentro del relleno y para minimizar la generación de lixiviados después del cierre completo del relleno.- En el caso que exista la posibilidad de generación de gases en el relleno, se debe instalar un sistema de captación de gases. Para esto, se cubre el relleno con una capa de por lo menos, 30 cm de piedras/gravas o escombros de construcción con diámetros de 100 mm, antes de la capa de impermeabilización. Esta capa, tiene como función equilibrar el relleno ante la compactación diferencial y por lo tanto protegerá a las capas impermeables superiores.
Sobre la anterior capa, se deben instalar tres capas de impermeabilización. La primera capa de impermeabilización forma al mismo tiempo el recubrimiento espontáneo después de finalizada la celda del relleno. Debido a la compactación, esta capa no podrá tener la misma calidad que la segunda capa, la que se construye después de disminuir la compactación en el relleno (2 a 3 años). La impermeabilización superficial debe tener una inclinación mayor de 3%.Sobre las capas de impermeabilización, se debe colocar una de drenaje superficial para la captación de las aguas de lluvia de un espesor igual o mayor de 30 cm constituido de grava/arena con una permeabilidad (K) mayor o igual a 1x10-3 m/s. Esta capa debe estar conectada a un canal superficial perimetral de captación y recolección de las aguas superficiales. Finalmente, se debe cubrir el relleno con una capa de suelo humoso con un espesor mayor o igual a 30 cm. El área debe ser cultivada con plantas de raíces superficiales, por ejemplo grama. Debe evitarse la plantación de árboles ya que éstos dañarán el sistema de aislamiento superficial del relleno. Asimismo, debe asegurarse que el área del relleno sea utilizado para fines que no requieran construcción u otras actividades que puedan dañar el sistema de impermeabilización del mismo.
Barrera geológica
Esta es la última barrera en caso de ruptura y daño de las otras barreras. Las condiciones limitantes pueden garantizar la función de esa barrera a largo plazo. Según las clases de rellenos recomendados en esta guía, la barrera geológica es indispensable para los rellenos clase 3 (residuos peligrosos). Se requieren capas geológicas, lo más homogéneas posibles, con una profundidad mayor de 3 m, y permeabilidad de 10-7 m/s. Estos suelos o rocas, por lo tanto deben tener un contenido suficiente de arcilla.
La aptitud de los diferentes tipos de suelos y rocas base para la instalación de rellenos de seguridad puede observarse en la figura 4.8
Por lo general, los sedimentos gruesos no son aptos debido a su alta permeabilidad. El mismo criterio se aplica a las rocas calcáreas con cuevas y fisuras grandes.
Si la zona seleccionada para el relleno no es homogénea o tiene mayor permeabilidad que la que se requiere, entonces será necesario cambiar los suelos y sustituirlos por material apropiado (figura 4.8).
En caso que se encuentre la napa freática a una distancia menor de 1 m (en su nivel más alto) a la base proyectada del relleno, será necesario levantar el área con material apropiado.
Asimismo, el perfil del suelo es de gran importancia para la estabilidad del relleno. Si ha habido la necesidad de reemplazar sedimentos, el área del relleno deberá ser menor al área de reemplazo dejando 5 metros a cada lado como medida de prevención (figura 4.9)
Si el índice de pendiente del terreno es menor de 1:7 entonces el relleno podrá ser instalado sin modificar el perfil. Sin embargo si este índice supera esta proporción, el perfil del terreno deberá ser modificado, instalándose el relleno en terrazas.
La importancia de la barrera geológica hace que se requiera una investigación profunda de campo para medir parámetros tales como permeabilidad, homogeneidad, composición del suelo, de la roca, etc. así como una evaluación completa de las condiciones geológicas e hidrogeológicas.
Condiciones especiales de las áreas de clima desértico
Existen zonas en la Región de América Latina donde la cantidad de lluvia anual es muy baja, por lo que se las considera desérticas. En estos lugares se presentan condiciones especiales que permiten mayor flexibilidad de los requerimientos para el diseño de los rellenos de seguridad. En esta sección se dan las pautas para la instalación de rellenos de seguridad en estas zonas.
Se considera que una zona desértica tiene una precipitación anual menor de 200 mm. Por lo general, la vegetación en estas zonas es mínima, y la napa freática se encuentra a una profundidad de 20 metros o más. Asimismo, la relación precipitación/ evapotranspiración es muy baja. Como resultado, el riesgo de generación de lixiviados por percolación de lluvias es mínimo. Aún así se requiere un manejo adecuado de los residuos y medidas preventivas. A continuación se discuten las modificaciones posibles a los lineamientos dados en las secciones anteriores.
Pretratamiento de residuos
El pretratamiento de lodos sin olor penetrante (por ejemplo, lodos de la industria de galvanoplastia) y no polvorientos puede realizarse en el mismo relleno, esparciéndolos dentro del relleno, permitiendo que se evapore el exceso de agua antes de su recubrimiento.
Aislamiento de base
Para el aislamiento de la base se debe instalar una capa de arcilla de una profundidad de 0.3 metros con una conductividad hidráulica de por lo menos 10-9 m/s. Debido a que la velocidad de evaporación del agua en las zonas desérticas tiende a ser elevada, es necesario tomar precauciones para conservar el tenor de humedad óptimo de la arcilla con el fin de lograr la impermeabilización deseada.
Si no es posible tener la barrera geológica recomendada en la sección 4.5.5, se puede compensar esta deficiencia con una capa adicional de 0.3 metros y permeabilidad no mayor a 10-9 m/s.
Sobre esta(s) capa(s) de aislamiento se requiere colocar una capa de drenaje de 0.3 metros, con permeabilidad igual o mayor que 10-3 m/s. En este caso no se requiere la instalación de tuberías de drenaje dentro del relleno.
En el punto más bajo del relleno se deberá instalar un sistema de captación de lixiviados. Este requerirá una capa sintética de aproximadamente 10 metros por 10 metros con fundición de doble seguridad a la tubería de salida, similar al sistema de la figura 4.6
Aislamiento de la superficie
Al cierre del relleno, se debe cubrir con una capa de material grueso, como, por ejemplo escombros de construcción, que permita la captación de gases. Se debe realizar un estudio meteorológico para evaluar la relación precipitación/evapotranspiración en la zona del relleno. Si esta relación es muy pequeña, entonces no será necesario instalar una capa de impermeabilización. Se instalará en este caso, tan solo una capa de suelo como recubrimiento final.
Por otro lado, si el estudio meteorológico determina que existirá la posibilidad de infiltración de lluvia, entoces se deberá instalar una capa impermeable aunque no necesariamente de la calidad de la instalada en la base. No es necesario controlar el asentamiento del relleno.
No se requiere un sistema de drenaje de lluvias. Si el estudio meteorológico determina la posibilidad de escorrentías, se deberá instalar un sistema de drenaje circular para evitar el ingreso de estas aguas a la zona del relleno.
La generación de lixiviados es posible y depende de la humedad contenida en los residuos dispuestos en el relleno. Por ello es necesario instalar un tanque de recolección de lixiviados. Los lixiviados pueden ser reciclados directamente al relleno ya que la cantidad de lixiviados será pequeña y el relleno estará bajo condiciones de no-saturación y sin problemas de estabilidad.
Barrera geológica
Dado que el nivel del agua subterránea es bastante profundo, la zona insaturada tendrá una función atenuante. Esta zona se caracteriza por un flujo lento de agua y tiene una gran capacidad de absorción de líquidos percolados, por ello constituye un elemento de seguridad adicional. Se debe procurar tener una barrera geológica con una profundidad mínima de 3 metros con una permeabilidad máxima de 10-5 m/s.
Vigilancia
Se requiere un estudio mínimo de la hidrogeología del lugar donde se evalúe la profundidad de la napa freática y la dirección del flujo de las aguas subterráneas. Se deberán instalar dos pozos de vigilancia, uno, aguas arriba del relleno, y otro, aguas abajo. Los parámetros a ser analizados serán los mismos que los enumerados en la sección 4.3.
Operación del relleno de seguridad
El control de calidad de las tres barreras durante la construcción y operación del relleno debe ser garantizado por la:
- Presencia permanente de un ingeniero especialista durante la construcción y durante la inspección final en representación de la autoridad de control.
- Presencia permanante de un ingeniero especialista de la empresa durante la construcción y operaciones, quien debe realizar mediciones periódicas y suficientes, así como registrar y evaluar los trabajos.
El último control posible, antes del impacto ambiental, es el control de la calidad de las aguas subterráneas cercanas. Por este motivo, los pozos de monitoreo se deben instalar según las indicaciones del geólogo, con la aprobación de la entidad de control. Se deben instalar, por lo menos, cuatro pozos de vigilancia: uno arriba del relleno, y tres bajo el relleno siguiendo el flujo del agua subterránea.
Es indispensable una medición regular y periódica (trimestral) en todos los pozos de vigilancia de los siguientes parámetros:
Nivel del agua (SNM)
Temperatura
pH
Conductividad
DQO
DBO
NO3
SO4
Coliformes totales RTC
Hidrocarburos
Cd
Cr total
As
CN
La evaluación se debe presentar cada 6 meses a la entidad de control. Las irregularidades se deben presentar a la autoridad responsable lo más pronto posible (48horas). Asimismo, el operador debe tomar en cuenta la interdepencencia del contenido de lixiviados en el relleno y la estabilidad mecánica del mismo. Es decir, si se permite el ingreso de aguas de lluvia al relleno, existe el riesgo que pierda estabilidad y se ocasionen deslices o derrumbes.
---------------------- fin nota original ------------------
COMENTARIO:
De esta guía se desprende el conocimiento de la peligrosidad extrema de los residuos que depositan en los rellenos de seguridad. Y también se entiende que un relleno no pude estar ubicado cerca de la población, cerca de criaderos, industrias, puertos y playas de camiones como es el caso de Puerto Gral. San Martin. El terrenos solicitado está sobre napas de agua, cerca de un río, en zona ventosa, inundable, de alto tránsito, etc. etc. Es inviable e inaceptable si se pone como primario la salud y calidad de vida de la población por sobre los intereses económicos.
