Manejo de Residuos Industriales Procedimientos y Buenas Prácticas

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Manejo de residuos industriales

Manejo de residuos industriales Procedimientos y buenas prácticas de ingeniería para su almacenamiento, acopio y disposición final

JORGE SÁNCHEZ GÓMEZ

COAUTORES: Rubén González de la Fuente Carlos González García Raúl Morales Escalante Luis Alberto Pineda Barreiro Inés Eugenia Semadeni Mora

Diseño de portada: Rubén Rodríguez

MANEJO DE RESIDUOS INDUSTRIALES D.R. © Jorge Sánchez Gómez D.R. © Rubén González de la Fuente D.R. © Carlos González García D.R. © Raúl Morales Escalante D.R. © Luis Alberto Pineda Barreiro D.R. © Inés Eugenia Semadeni Mora D.R. © Universidad Autónoma de Aguascalientes Av. Universidad #940 Aguascalientes, Ags. 20100 http://www.uaa.mx/difusion/editorial/editorial.html D.R. © Colegio de Ingenieros Ambientales de México Tennesse # 8 Col. Nápoles Del.BenitoJuárez,03810 México, D.F. D.R. © Comisión Ciudadana de Agua Potable y Alcantarillado del Municipio de Aguascalientes Dr. Salvador Quezada Limón # 1407 Col. Curtidores, 20600 Aguascalientes, Ags. Primera edición 2003 ISBN 9685073 813 Impreso en México/ Printed in Mexico

Los autores de esta obra, agradecen a la Universidad Autónoma de Aguascalientes el apoyo brindado para la publicación de este libro.

PRESENTACIÓN

P ara realizar un manejo eficiente de los residuos peligrosos, es necesario

considerar y poder conciliar diferentes aspectos normativos, económicos, tecnológicos, sociales, políticos, de salud y de tipo ambiental, de tal manera que se impida el deterioro de nuestros recursos naturales por un manejo inadecuado de estos residuos. En particular, una visión estratégica y ambientalmente rentable, necesaria para resolver los graves impactos que en la actualidad tales residuos generan, requiere sobremanera de infraestructura para su control, así como de políticas que promuevan su manejo de acuerdo con nuestra realidad económica y tecnológica, amén de formular e instrumentar una plataforma legal y normativa que sustente tales iniciativas buscando con todo ello, lograr un esquema de gestión ambientalmente sustentable, económicamente sostenible y jurídicamente equitativo. Con respecto a la infraestructura requerida, si bien es cierto que existe un gran rezago en cuanto a instalaciones para el tratamiento y valorización de los residuos peligrosos, su almacenamiento además de ser deficiente, se hace por lo general en condiciones de alto riesgo, al igual que el acopio; en cuanto al confinamiento, sin duda la etapa más crítica, no sólo demanda que se incremente su infraestructura, sino desarrollarla aplicando buenas prácticas de ingeniería con el fin de hacerla ambientalmente compatible y con una menor inquietud poblacional. Lo anterior reviste especial importancia debido a la obsolescencia de las normas existentes con que se cuenta para realizar el diseño de tal infraestructura, así como a la carencia de procedimientos y guías para llevar a efecto los estudios que sustenten la selección de los sitios donde puedan ser establecidos los Centros de Valorización y Confinamiento de Residuos Peligrosos. Es por ello que, buscando contar con herramientas que permitan cubrir tan importantes rezagos, se elaboró la presente obra, para difundir una serie de procedimientos y buenas prácticas de ingeniería sobre distintos tópicos para el almacenamiento, acopio y confinamiento de los residuos peligrosos.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN............................................................................................... 13 GENERALIDADES ............................................................................................ 19 REPERCUSIONES EN LA SALUD, EN EL AMBIENTE Y EN LA SOCIEDAD, DERIVADAS DEL MANEJO ACTUAL DE LOS RESIDUOS INDUSTRIALES.............................................................. Efectos en la salud............................................................................... Efectos en el ambiente........................................................................ Efectos en la sociedad ........................................................................ CRITERIOS RECTORES PARA EL MANEJO SEGURO DE LOS RESIDUOS INDUSTRIALES.............................................................. La necesidad de un manejo racional y ordenado para la valorización de los residuos ................................................... Interacciones entre las diferentes fases del manejo de los residuos industriales para promover su valoración integral .............. Transporte sustentable de los residuos ................................................ Opciones para el aprovechamiento de los residuos ........................... 50 Acopio y confinamiento ambientalmente compatible y sin riesgos de los residuos .................................................................. Aspectos críticos................................................................................. IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE RIESGOS PARA EL ALMACENAMIENTO, ACOPIO Y DISPOSICIÓN FINAL DE LOS RESIDUOS INDUSTRIALES ............................................................. Consideraciones preliminares............................................................. Un punto de vista sobre la evaluación de riesgos ............................ Procedimiento para la evaluación de riesgos por exposición crónica ..............................................................................

23 28 33 37 41 43 46 47

53 56

57 59 60 63

ESTUDIOS PARA LA REVISIÓN DE LA VULNERABILIDAD GEOHIDROLÓGICA DEL SUBSUELO........................................................... 91

Aclaraciones conceptuales ............................................................... 93 Normatividad oficial .......................................................................... 98 Estudios geológicos ............................................................................. 99 Estudios geofísicos............................................................................... 102 Estudios hidrogeológicos.................................................................... 108 Perforación de pozos en diámetros pequeños ............................. 113

ESTUDIOS DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DEL ALMACENAMIENTO, ACOPIO Y DISPOSICIÓN FINAL DE LOS RESIDUOS INDUSTRIALES ..................................................... 115 Evaluación del potencial de contaminación del manto acuífero............................................................................... 117 Estudios hidrológicos .......................................................................... 122 Estudios geotécnicos .......................................................................... 130

PRÁCTICAS ADECUADAS DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE INSTALACIONES ORIENTADAS AL RESGUARDO DE RESIDUOS INDUSTRIALES.................................................................... 155 Balance de agua................................................................................... 157 Impermeabilización del sitio .............................................................. 163 Control de lixiviados ........................................................................... 173 Control de los escurrimientos pluviales ......................................... 178 Anexo A : Metodología para ubicar sitios donde puedan establecerse instalaciones para la disposición final de residuos industriales................................................................. 189 Anexo B :

Requisitos generales para la localización de vertederos de residuos en la Comunidad Europea ................................... 199

Anexo C :

Descripción de las principales técnicas de perforación para la obtención de muestras de suelo ................................... 205

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................. 215

INTRODUCCIÓN

uestra época se caracteriza, entre otras cosas, por un crecimiento poblacional urbano desmedido y por una reconversión industrial derivada de las políticas de globalización apoyada en conceptos de calidad total, ecoeficiencia y competitividad industrial

y esquemas de autorregulación, entre los más impor-

tantes. Esta paridad propia de nuestros tiempos demanda criterios que den prioridad y privilegien el cuidado del ambiente; en particular, es de suma importancia el manejo adecuado de los residuos, pues actualmente aparecen de manera más frecuente materiales con características peligrosas dentro de la corriente de los residuos generados en los asentamientos urbanos, que pueden afectar al ambiente así como generar daños a la salud. Al respecto hay que señalar que la industria es responsable, en gran medida, del deterioro ambiental; sin embargo, se debe a la actividad industrial del desarrollo del país, ya que ha favorecido el fortalecimiento del sector de servicios, la creación de empleos y la diversificación de las exportaciones. Ejemplo de lo anterior es que en el año de 1994, la industria de la manufactura aportó 18.5% del producto interno bruto y se constituyó en el tercer sector económico del país.1 El aspecto cuestionable asociado al sector industrial está relacionado con el empleo de procesos de producción que, en la mayoría de los casos, arrojan al ambiente subproductos indeseables que deterioran la calidad de los recursos naturales, tales como las emisiones contaminantes de la atmósfera, las descargas de aguas residuales y, en particular, la generación de residuos peligrosos y no peligrosos. Sin embargo, no son sólo los residuos industriales los productores de contaminación, también los materiales caducos y la materia prima acumulada en los patios de las instalaciones industriales, pueden ser tan peligrosos como los propios residuos, situación que depende de las características físicas y químicas de tales materiales.

1

INEGI, Sistema de Cuentas Nacionales de México. Cálculo preliminar, México 1994-

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MANEJO DE RESIDUOS INDUSTRIALES

El volumen que en la actualidad se genera de estos residuos es muy grande, por lo que en muchos casos la naturaleza es ya incapaz de eliminarlos, diluirlos, degradarlos o atenuarlos, lo que puede afectar la salud de la población próxima a los sitios donde son dispuestos. La Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca, establece lo siguiente: «Se estima que la generación total de residuos peligrosos de origen industrial en México, asciende a un volumen aproximado de ocho millones de toneladas anuales, lo que no incluye jales mineros, residuos que también pueden ser peligrosos y que se producen en grandes cantidades (entre 300,000 y 500,000 toneladas diarias). Por su parte, la infraestructura y los sistemas de manejo y operación son sumamente precarios».2 Aunado a lo anterior, los sitios idóneos para el confinamiento de tales residuos, según lo establece la normatividad, deben estar muy alejados de las fuentes que los generan, lo cual redunda en que sean escasos, costosos y generadores de una inquietud socio-ecológica que crece día con día. Lo antes citado permite concluir que la generación de residuos es grande y que prácticamente no existen instalaciones donde puedan llevarse para su control, con lo cual el problema se agiganta y, por tanto, aparece la pregunta: ¿qué ha pasado con la promoción para la creación de centros de acopio, selección, reciclaje, aprovechamiento y confinamiento de residuos? Algunas de las consecuencias inmediatas derivadas de esta situación son tanto la acumulación de residuos en sitios inadecuados dentro de las propias industrias, como la disposición clandestina de residuos peligrosos mezclados con no peligrosos en grietas, barrancas, cauces de ríos, cráteres de volcanes, bancos de materiales abandonados, etcétera; lugares que casi siempre ponen en riesgo la salud humana, además de contaminar el suelo, el agua superficial y subterránea, recursos estratégicos para el desarrollo. Este tipo de prácticas propician que los pasivos ambientales, día con día deterioren la calidad de los recursos naturales de los cuales todos depende2

INE-SEMARNAP, Programa para la minimización y manejo integral de los residuos peligrosos en México 1996-2000,

México, D.F., 1996.

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INTRODUCCIÓN

mos. Sin embargo, la respuesta de la sociedad ante este hecho es contradictoria, pues hasta ahora en cada ocasión que se ha intentado crear infraestructura para el manejo y confinamiento adecuado de residuos industriales, la manipulación que se ejerce sobre la ciudadanía ha impedido que se lleven a cabo, dando por resultado el desecho clandestino, el deterioro ambiental y que se vea afectada la salud de la población. Por todo lo anteriormente mencionado, se hace necesario enfrentar la problemática generada por los residuos derivados del ramo industrial con un nuevo enfoque de gestión que considere el establecimiento de sitios para su adecuada disposición final, cuya ubicación y diseño estén fuera de toda duda o cuestionamiento, lo cual puede lograrse mediante la formulación y la instrumentación de una serie de criterios rectores que permitan contar con una instalación que sea ambientalmente compatible, además de resguardarlos apropiadamente en los lugares donde se generan y acopiarlos sin riesgos para el ambiente y la salud pública mientras son trasladados a las instalaciones donde deben ser tratados de manera conveniente. Esta situación ha motivado el interés de describir a detalle el tipo y las características de los estudios que se realizarán para confinar, acopiar o almacenar temporalmente y en forma segura los materiales, residuos y materia prima en general, con el fin de evitar el deterioro de los recursos naturales, particularmente el agua y el suelo. Por lo tanto, este libro constituye una guía que permitirá al interesado conocer las técnicas y procedimientos para resguardar los residuos industriales; asimismo, permitirá identificar las obras de ingeniería requeridas para minimizar los riesgos de afectación al ambiente y a la salud. Con este documento, las industrias generadoras de tales residuos podrán evaluar si el sitio donde se encuentran reúne las características naturales necesarias para manejarlos en forma segura; o bien, determinar si tal sitio requiere de ciertas obras de ingeniería para evitar la contaminación de los recursos naturales. Es importante destacar que este libro toma en cuenta los requerimientos establecidos por la normatividad oficial mexicana, en lo relacionado con las características que deben reunir los sitios destinados al confinamiento de

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residuos industriales, incluyendo el tipo de estudios necesarios para realizar esta evaluación. Finalmente, es necesario precisar que este documento será de utilidad para las autoridades dedicadas al control de los residuos, los generadores de éstos, los estudiosos de la materia, así como para los interesados en conocer las técnicas ingenieriles asociadas con el resguardo de los residuos industriales que se deben aplicar para proteger la calidad de los recursos naturales.

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GENERALIDADES

P or lo regular, el resguardo de los residuos industriales en los lugares donde

son generados, acopiados o confinados se hace sin tomar en cuenta una serie de variables que son fundamentales para reducir los riesgos implícitos que por su naturaleza estos materiales tienen, y que pudiera impactar al ambiente y dañar la salud pública en general.

Se puede decir que tan importante responsabilidad es atendida de manera "despreocupada" y sin criterios ambientalmente seguros, por una gran cantidad de generadores de estos residuos y de no pocos prestadores de servicios para su manejo, que ven estos requerimientos con negligencia, como si fuera tan sólo una exigencia que está de más y que no tiene beneficio alguno, por lo menos en términos de utilidad económica. El resguardo de los residuos industriales requiere un conocimiento específico de su composición físico-química y sus características de peligrosidad; de su grado de toxicidad a la especie humana, su potencial de volatilización y su permanencia en el ambiente, así como de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos donde se ubica la instalación de resguardo. Algunas de las principales inquietudes que se deben atender para almacenar, acopiar o confinar los residuos industriales, se citan a continuación: • Identificar la capacidad contaminante que tienen los residuos industria les que serán resguardados. • Evaluar la porción de la instalación que presenta mayor vocación natural para almacenar o confinar los residuos. • Identificar y ponderar las áreas que pueden verse expuestas a una mayor afectación por el mal manejo de los residuos industriales. • Precisar la naturaleza de los sitios donde se pretende resguardar los residuos. • Determinar las características de los suelos donde se pretenda ubicar las instalaciones de resguardo para definir las obras de ingeniería que sean requeridas.

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La carencia de conceptos y criterios rectores que permitan en la práctica contar con instalaciones para el resguardo de los residuos industriales que privilegien el cuidado del ambiente y garanticen la no-afectación de la salud pública, tal vez se deba a la falta de instrumentos regulatorios y normas oficiales de referencia, así como a la ausencia de información especializada sobre el tema que propicie una cultura dentro del sector industrial, para almacenar y acopiar los residuos en forma eficiente, oportuna y ambientalmente segura. En ese sentido, se requiere desarrollar las normas específicas y los procedimientos de ingeniería que propicien el desarrollo del sector puesto que, a lo máximo que se ha llegado hoy en día en cuanto a instrumentos regulatorios, lo componen no más de tres o cuatro artículos dentro del Reglamento Federal en Materia de Residuos Peligrosos (RFRP) , de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente (LGEEPA) los cuales hablan de manera

muy general sobre las características que debe reunir el almacenamiento de los residuos peligrosos dentro de las instalaciones donde se generan. Respecto al confinamiento de los residuos industriales se tiene el mismo problema que para el almacenamiento y acopio, ya que aun cuando existen varias normas oficiales mexicanas que precisan cómo debe hacerse la selección del sitio en el cual ubicar un confinamiento de residuos peligrosos y cómo debe ser la ingeniería para su construcción, éstas son tan improcedentes y contradictorias que resulta muy difícil su instrumentación, además de que por su obsolescencia -hace más de 12 años que fueron publicadas/1988- sus argumentos y requerimientos técnicos, así como su propuesta ingenieril son muy poco confiables. Esta situación lleva a pensar en la urgente necesidad de contar con un marco normativo más real, procedente y actualizado, tanto para la selección de sitios donde llevar a cabo el confinamiento de los residuos industriales, como para desarrollar los conceptos de la ingeniería que se debe aplicar en el diseño y la construcción de este tipo de infraestructura; todo ello con el fin de atenuar la problemática que representa tener un esquema regulatorio tan pobre, improcedente y limitado en la materia.

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REPERCUSIONES EN LA SALUD, EN EL AMBIENTE Y EN LA SOCIEDAD, DERIVADAS DEL MANEJO ACTUAL DE LOS RESIDUOS INDUSTRIALES

.Las prácticas inadecuadas empleadas actualmente en el manejo de los residuos industriales traen una serie de implicaciones consigo que afectan tanto al ambiente como a la salud pública y a la sociedad en general. En particular, es preocupante el destino final que todavía en la actualidad se da a gran parte de los residuos industriales generados en el país. Al respecto, la descarga de este tipo de residuos en sitios de disposición final de residuos municipales irregulares y carentes de control, representa uno de los mayores riesgos de afectación al ambiente, a la salud y a la economía de la población (Figura No. 1) por la importante afectación que puede ocasionar en recursos cada vez más escasos y, paradójicamente, también más estratégicos para el desarrollo de las sociedades modernas, como son los mantos acuíferos y los cuerpos de agua superficiales, sobre todo cuando dichos sitios se ubican en zonas de recarga de estratos de alta permeabilidad, áreas donde el nivel freático es muy superficial, o bien, en pantanos, marismas y humedales. En nuestro país, esta situación no solamente es algo cotidiano, sino que día con día se incrementa sin que haya evidencias de preocupación alguna, tanto de la población en general como por parte de las autoridades que tienen la responsabilidad de atender esta problemática. En la medida en que los tiraderos a cielo abierto y los vertederos irregulares de residuos sólidos municipales se tornen en sitios controlados y rellenos sanitarios ambientalmente seguros, estos graves riesgos tenderán a disminuir. Asimismo, el vertimiento de estos residuos en arroyos, corrientes naturales, baldíos, barrancas, minas abandonadas, como también la acumulación y acopio de ellos dentro de naves industriales, patios de industrias, rampas de acceso a estacionamientos y áreas de maniobras abandonadas conlleva una serie de riesgos por exposición crónica a ciertos grupos de población, y la probabilidad de que ocurran eventualidades ambientales por accidentes tecnológicos como los reportados en el cuadro No. 1. El tipo de residuos que pueden propiciar estas implicaciones lo constituye una enorme variedad de materiales provenientes de procesos industriales con

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diferentes características de toxicidad; aunque la percepción de la población en general se refiere fundamentalmente a ciertos materiales como son los residuos que contienen plomo y cromo, ciertas sustancias específicas (en especial el mercurio), los bifenilos policlorados (BPC'S), así como las dioxinas y los furanos. Algunos de ellos son de enorme notoriedad, resultado de una alta pu blicidad por los accidentes mundialmente conocidos, registrados en «Seveso» (fuga de dioxinas del reactor en una planta química), «Minamata (desear-gas de mercurio dentro de la bahía, provenientes de una planta de fertilizantes) y «Yusho» (contaminación de aceite comestible con BPC 'S). (ver cuadro No. 2). La percepción respecto a que este tipo de residuos en pequeñas dosis pueden tener dramáticos efectos en el ser humano es una de las grandes razones por las que se ha dado la enorme oposición ciudadana al desarrollo de infraestructura para el control de estos residuos, situación que obliga, en nuestros días, a la evaluación real de tales riesgos mediante la aplicación de técnicas y procedimientos científicos.

Efectos en la salud Es importante aclarar que el impacto en la salud pública por el mal manejo de los residuos industriales está definido por los siguientes elementos: la fuente emisora, la vía de contacto y el receptor. Al respecto, los agentes contaminantes pueden ser transportados a través del ambiente hasta impactar significativamente al ser humano mediante una determinada vía de contacto. La contaminación ambiental significante es una condición necesaria para que el ser humano pueda verse afectado a través de cualquiera de las vías ambientales de movilización de los agentes contaminantes (aire, agua y suelo), que también son una condición necesaria para que pueda haber efectos en la salud. De hecho, es imprescindible que se presente el trinomio: fuente contaminante-vía de contacto-receptor viable, como se indica en la figura No. 2, para que la salud de un ser vivo pueda verse afectada. Los agentes contaminantes que se encuentran en el ambiente pueden penetrar al organismo humano mediante tres vías: por inhalación, por 28

Cuadro No. 2 ALGUNOS ACCIDENTES REGISTRADOS A NIVEL INTERNACIONAL, ASOCIADOS CON PRÁCTICAS INADECUADAS EMPLEADAS EN EL MANEJO DE RESIDUOS INDUSTRIALES AÑO

INCIDENTE

1955

Envenenamiento con mercurio, en la Bahía de Minamata, Japón. Se registraron cerca de 800 casos de envenenamiento con mercurio (metilo de mercurio) por consumir pescado capturado en zonas prohibidas de dicha bahía.

1968

Contaminación de aceite de arroz con bifenilos policlorados. Incidente de "Yusho", Japón.

1969

Severa contaminación del río Rhin por descargas de compuestos de azufre.

1970

Descarga de bifenilos policlorados en el mar de Irlanda. Se estima que murieron alrededor de 10,000 aves marinas.

1971

En St. Louis Missouri, USA, en un rodeo de caballos, aceite contaminado con dioxinas fue rociado como polvo extintor de fuego.

1972

— Disposición final clandestina de residuos con cianuro, cerca de Coventry, Reino Unido. — Se encontraron tambos que contenían residuos de tolueno y 2isocianato, en la Bahía de Cournwall, Reino Unido.

1972 - 1973

El vaciamiento indiscriminado en el Mar Mediterráneo de residuos generados por la utilización de bióxido de titanio afectó la pesca en la región.

1973

Contaminación de ríos en el Reino Unido por descargas de residuos con cianuro.

1978

— Contaminación de aceite de cocina con bifenilos policlorados enTaiwán. — En Love Canal (Cataratas del Niágara), vapores tóxicos y lixiviados provenientes de residuos químicos de un tiradero cerrado afectaron áreas residenciales. Se reportaron casos de personas afectadas y nacimientos con defec tos.

1983

Tambos con residuos que contenían dioxinas, provenientes de una planta en Seveso, Italia, desaparecieron cuando se transportaban hacia un confinamiento de seguridad.

1985

En Ontario, Canadá, un vehículo que contenía residuos peligrosos se volcó, derramando 200 litros de bifenilos policlorados.

1988

10,000 tambos de residuos peligrosos, fueron "arrojados" en Koko, en el delta del Río Nigel.

1993

El gobierno alemán tuvo que retirar residuos de plaguicidas que fueron dispuestos en Rumania.

Recopilación de varias fuentes.


contacto en la piel y por ingestión. En cada una de estas 3 vías se presenta una serie de barreras naturales para evitar la transferencia del contaminante, por lo que su eventual penetración en el organismo es menor a la concentración detectada del contaminante. Los contaminantes, después de penetrar al huésped, generalmente provocan un efecto negativo en la salud si la concentración del contaminante excede la dosis letal media asociada con el organismo afectado. Por tanto, el riesgo de afectación a la población a causa de este tipo de materiales, difícilmente se dará de manera directa; más bien puede manifestarse conforme a los siguientes eventos:3 • Emisiones y descargas accidentales al aire, agua y suelo debido a eventualidades tales como: explosiones e incendios en plantas industriales, o bien, volcaduras, accidentes o colisiones de unidades que transportan residuos peligrosos, pero sobre todo sustancias químicas concentradas al 100%. • Emisiones «controladas» de bajo nivel que se lanzan al ambiente en forma continua y rutinaria como parte del funcionamiento de las industrias. • Emisiones y descargas durante las operaciones rutinarias de las instalaciones industriales, asociadas con prácticas operacionales inadecuadas o diseños de ingeniería deficientes. Algunos de los principales efectos potenciales que sobre el ser humano se pueden derivar, a partir de los eventos antes descritos, se indican a continuación: 4 • Hipersensibilización. Inducción o manifestación de dermatitis por contacto continuo de la piel con sustancias químicas. • Neurotoxicidad. Daño al sistema nervioso central, causando cambios en el comportamiento humano. • Teratogenicidad. Daño al embrión y al feto. • Mutagenicidad. Daño que propicia cambios en la estructura del ADN en los genes. • Carcenogenicidad. Desarrollo de tumores y neoplasmas malignos.

3 4

Petts, J. & Eduljee, Envir onmental impact assesmen t for waste trea tment and dispos al facilities, 1994. Pro gra ma par a l a m ini zac ión.. . Op. cit.

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REPERCUSIONES EN LA SALUD, AMBIENTE Y LA SOCIEDAD

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MANE]O DE RESIDUOS INDUSTRIALES

Asimismo, también pueden presentarse con cierta frecuencia efectos tóxicos en órganos y partes específicas del cuerpo humano, como son: • Riñón (Nefrotoxicidad) • Sangre (Hematoxicidad) • Hígado (Hepatotoxicidad) Por otro lado, algunos expertos señalan que la exposición del hombre a sustancias y materiales tóxicos genera una serie de efectos asociados al estrés, tales como dolores de cabeza, migrañas, salpullido, dolores en pecho e insomnio? Respecto a lo anterior, se conocen casos de altos niveles de estrés ligados a incrementos en la susceptibilidad a enfermedades infecciosas, cáncer, inflamación excesiva y disfunciones en el sistema inmunológico.6 El impacto a la salud por un material peligroso está en función de sus propiedades toxicológicas, duración de la exposición y concentración en el cuerpo, de manera que la severidad de un impacto no puede ser determinada a partir de correlaciones e inferencias con base en "sustancias de referencia", se requiere evaluar la sustancia de que se trate. Esto se puede explicar con el siguiente ejemplo: pequeñas cantidades de dioxinas y furanos pueden ser altamente dañinas para el ser humano; sin embargo, grandes cantidades de compuestos químicos de baja toxicidad no necesariamente generan efectos de igual severidad. Además, el efecto de un residuo peligroso en la salud humana se modifica según sea la ruta de ingreso al organismo; por ejemplo, el Níquel se considera carcinogénico para el ser humano; sin embargo, su efecto es limitado si es inhalado; por lo tanto, no hay evidencia de tal efecto si la vía de ingreso es el sistema respiratorio. A continuación se describen en términos generales, los factores que influyen el impacto de los materiales peligrosos en el ser humano:7 5 6 7

Cox, T., Stress, MacMillan, London, 1978. Martín, P., Psy chol ogy a nd the Inm one Syst em, New Sci entist, 1987. Petts, J. & Eduljee, Op. cit.

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• Características del residuo. Las propiedades de los agentes peligrosos en un residuo que definen su agresividad incluyen, entre otras, las siguientes: bioacumulación, características toxicológicas, propiedades físico-químicas como: solubilidad, presión de vapor, difusión en suelo, aire, agua y sedimentos; así como las propiedades que influyen su movilidad y persistencia en el ambiente. • Potencial de movilidad del contaminante. El movimiento de los materiales peligrosos, desde el punto donde se encuentren reunidos hasta un receptor potencial, está influenciado fundamentalmente por sus propiedades físico-químicas y por el medio a través del cual se difunde (aire, suelo, acuífero, lagunas, etc.). • Propiedades difusoras del medio. A mayor distancia de la fuente emisora, el impacto a los receptores potenciales se reduce debido a la atenuación y/o dispersión del agente contaminante. El efecto de dispersión está regido por las características físico-mecánicas del medio en que se mueve el contaminante, por su potencial de conductividad y por su dinámica molecular en las tres dimensiones. • Patrones de actividad. El enlace entre las fuentes emisoras del contaminante y el ser humano se reduce a la probabilidad de que entren en contacto en un determinado tiempo y espacio, ya sea en forma directa o de manera indirecta a través del propio medio; o bien, vía los productos, insumos y agentes de consumo que pueden fungir como la extensión entre ambos. La mayor o menor probabilidad de que suceda tal enlace dependerá, por tanto, de la posibilidad de que el ser humano entre en contacto con la actividad que promueve la presencia del agente contaminante a través de alguna de sus vías de exposición.

Efectos en el ambiente El ecosistema en general incluye a los individuos y poblaciones de todas las especies de plantas y animales que se desarrollan en hábitat terrestres y acuáticos, incluyendo los espacios donde la flora y la fauna interactúan, así como el agua, el aire, el suelo y cualquier vía de tránsito o migración de las especies. En este gran espacio existen incluso sistemas que pueden ser aprovechados con fines comerciales a través de la agricultura, el cultivo de la pesca y la explotación de la madera, entre otros. 33


Para mantener el equilibrio ecológico y la diversidad, no solamente se requiere el cuidado de tales elementos, también es fundamental mantener una serie de condiciones físico-ambientales, entre las que se pueden citar las siguientes: la físico-química de la relación agua-suelo, la profundidad y flujo del manto freático, la geohidrología del subsuelo, los procesos geomorfológicos tales como la erosión y la sedimentación, la calidad del aire, el clima, así como el manejo de los recursos naturales, en especial del agua. Cualquiera de estas condicionantes —e incluso todas ellas— así como los elementos del ecosistema, pueden ser impactados de manera directa o indirecta por el mal manejo que se da en la actualidad a los residuos industriales. Ahora bien, debido a la interdependencia entre la flora, la fauna y otros componentes del ecosistema, el efecto potencial que puede generar la mala disposición de cualquier tipo de residuo industrial es muy difícil de dimensionar, de precisar su evolución en el ambiente y, por lo tanto, de identificar su efecto en el corto y largo plazo. No obstante esta situación, por lo regular los criterios y procedimientos empleados hoy día están orientados a identificar y ocasionalmente dimensionar los efectos directos a corto plazo sobre el aire, agua y suelo; por lo regular los efectos, vía los cambios que pueden ocurrir a través de los diferentes espacios ambientales, no son tomados en cuenta. Lo anterior se debe, evidentemente, a la falta de información sobre cuentas e inventarios ambientales, pero sobre todo a la tradicional simplicidad de observar y analizar los ecosistemas, concepto que subyace en la aplicación de los criterios para la evaluación y análisis de los problemas ambientales en nuestro país, además de que existe una especie de incertidumbre y de cierta indolencia para considerar los factores que van más allá de los típicos elementos que para la sociedad en general, representa la ecología. Con base en lo antes mencionado, queda claro que todo lo dicho hasta ahora sobre los efectos del mal manejo de los residuos industriales sobre los ecosistemas y sobre el ambiente en general, no refleja la real y grave situación que se registra en la actualidad por la displicencia y relajamiento de los criterios con los que se delinean y se evalúan dichos efectos, carentes de precisión en cuanto a la naturaleza del daño, así como en lo que se refiere a la magnitud, significancia y permanencia de los efectos; todo ello en un espacio cambiante por sí mismo en cualquier momento como lo es el ambiente, que promueve en consecuencia, cambios cotidianos entre los organismos, elementos y sistemas que lo conforman.

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Con el fin de precisar los mecanismos de afectación ambiental que permitan describir un escenario más apegado a la realidad de lo que hasta ahora se maneja sobre el tema, a continuación se precisan las principales vías de afectación ambiental y los factores que las favorecen y que propician la presencia de los efectos sobre el ambiente, asociados básicamente con el inadecuado almacenamiento y la mala disposición final de residuos. Las principales vías de afectación ambiental son las siguientes: • • • • • • •

Volatilización de sustancias químicas. Emisión de polvos a la atmósfera. Generación de vapores y gases tóxicos. Lixiviación de contaminantes al subsuelo. Infiltración de lixiviados en los acuíferos. Movilización de gases en el subsuelo. Derrames y fugas sobre el suelo de aceites, hidrocarburos en general, solventes y líquidos corrosivos. • Escurrimientos hacia arroyos, lagunas, pantanos y zonas de inundación de aguas pluviales contaminadas. Ahora bien, el alcance de los efectos que sobre el ambiente generan tales manifestaciones contaminantes para diferentes escenarios, se describe a continuación. Efectos por la acumulación de residuos sobre el suelo La acumulación desordenada de residuos industriales sobre el suelo puede generar disturbios en el ambiente físico, debido a cambios en los niveles y flujo de los escurrimientos superficiales naturales e inducidos, así como alteraciones en las estructuras de los suelos y en la morfología del terreno. Asimismo, esta práctica puede tener efectos de remoción del hábitat de plantas y animales, incluyendo disturbios y alteraciones en cuanto a los hábitos de alimentación, pernoctancia, anidamiento, reproducción y migración de las especies. El efecto más inmediato que puede surgir debido a la disposición desordenada de los residuos es la pérdida del hábitat natural para algunas especies en el sitio mismo donde se hace la ocupación del suelo ya que, por lo regular, para efectuar esta acción sin ninguna evaluación previa 35


se realizan excavaciones, se hacen rellenos de material, se desmonta el terreno, se cortan árboles y arbustos y se cambian las pendientes naturales del terreno, todo ello con la consecuente pérdida de las especies o, por lo menos, de aquellas más frágiles o expuestas a este tipo de alteraciones. Algunos efectos más severos sobre el hábitat y sus especies están relacionados con las obras de ingeniería que en ocasiones, ex profeso, se hacen para realizar descargas de residuos sobre el suelo como son los caminos, drenajes y cercas. Exposición a los agentes contaminantes La exposición a los agentes contaminantes, vía la ingesta, inhalación, contacto cutáneo de la fauna, así como la absorción a través de las raíces, puede tener efectos letales y subletales en la salud de la flora y la fauna. Estos efectos, pueden incluir: • Daño a hojas y tejidos, así como reducción en la productividad de las plantas. • Morbilidad y mortalidad de la fauna. • Afectaciones en los sistemas reproductivos. • Irritación y daño a nivel de piel. • Efectos carcinogénicos. Las rutas de exposición de los ecosistemas son sumamente complejas, como lo son también las interrelaciones que se dan entre la flora y la fauna afectadas de un determinado sistema. Por ejemplo, algunas plantas que crecen en suelos contaminados registran la migración de agentes químicos de la raíz al fruto, efecto de poca consideración en semillas y granos; pero en vegetales como la lechuga, el transporte de agentes químicos por efecto de la transpiración puede ser muy importante. Compuestos con una baja presión de vapor y baja solubilidad en agua, pueden resultar más dañinos para las plantas en general a través del contacto con el material depositado o por vía aérea. Por otro lado, las rutas de exposición dominantes en animales terrestres, normalmente están ligadas a la cadena trófica y pueden ser más o menos comparables con las rutas de exposición al ser humano. Se considera que todos los animales superiores pueden estar directamente expuestos a los agentes contaminantes antes y después de nacer, y por la transferencia de ellos a 36


través de los tejidos de su progenitura. En este sentido, en pájaros y reptiles la transferencia de los agentes contaminantes se da por vía de la acumulación en los huevos, mientras que en mamíferos es a través de la placenta y la leche materna. Por todo lo anterior, ante una situación de probable afectación al am biente por el manejo de materiales peligrosos, es evidente entonces la necesidad de realizar una adecuada caracterización para determinar cuáles pueden fungir como agentes contaminantes, además de precisar su efecto en los diferentes elementos de la flora y de la fauna de mayor importancia a considerar, ya sea por su fragilidad, su importancia comercial o su valor ecológico, con el fin de valorar y evaluar las posibles afectaciones. Efectos en la sociedad El desarrollo que a lo largo de los años ha tenido la evaluación del com ponente ambiental en el desarrollo de las actividades humanas -aun cuando desde su concepto original plantea incluir no sólo los aspectos de orden ecológico, sino también los sociales y los económicos como parte de dicha evaluación— por costumbre se ha enfocado a considerar los aspectos puramente ecológicos. Esta disfuncionalidad entre el concepto original del análisis ambiental y su aplicación práctica plantea una evidente separación de las principales disciplinas involucradas en este tipo de análisis, como son la ingeniería, la ecología, la sociología y la economía, separación que se ve reforzada por una serie de ambigüedades implícitas en nuestro marco regulatorio ambiental. Por lo tanto, es indiscutible que en la aplicación de los procedimientos am bientalistas utilizados actualmente se ha renunciado a considerar todo aquello que no encuadre dentro de lo puramente ecológico. Los procedimientos oficiales de evaluación de impacto ambiental que se aplican actualmente son un reflejo de lo antes mencionado ya que, aun cuando se deben considerar los aspectos de tipo social y económico, no se establece precisión alguna al respecto, más bien se invocan tímidamente. Difícilmente en un estudio de impacto ambiental de cualquier tipo, se evalúan las condiciones socio-económicas de las comunidades ubicadas en la región donde se desarrollará el proyecto, mucho menos se incluyen los

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cambios económicos y demográficos que pueden darse por la iniciativa pretendida, así como los impactos en el suministro y la demanda de los servicios públicos en la estructura social de las comunidades y en la calidad de vida prevaleciente. Cuando casi de manera silenciosa se anotan algunos conceptos de este tipo, carecen de parámetros medibles y cuantificables. Este extraño -aunque aceptado- concepto de la evaluación ambiental, tal vez sea la explicación del desinterés y ausencia de análisis dentro de la gestión ambiental mexicana respecto a las implicaciones económicas derivadas del mal manejo de los residuos industriales. Es decir, el componente económico en el marco de la valoración ambiental es un asunto colateral y de segundo orden, normalmente sometido a los intereses ecológicos en los proyectos asociados con la infraestructura para el manejo de tales residuos. Es evidente, por tanto, que son todavía poco importantes y carentes de todo interés institucional-social las consideraciones de orden económico ligadas a la falta de infraestructura para el control de los residuos peligrosos y al régimen de dispendio y desvalorización con que se manejan en la actualidad; a pesar de que dicho modelo, evidentemente, está muy lejos de coincidir con la tan esperada sustentabilidad ambiental. Es evidente que la falta de infraestructura para el manejo de los residuos industriales propicia su dispersión en cuerpos receptores, baldíos, minas abandonadas, arroyos, lugares ocultos; o bien que se arrojen a tiraderos de residuos municipales e, incluso, que se almacenen de manera desordenada en patios y bodegas de las instalaciones industriales, sin considerar la competencia desleal que día con día se incrementa. Estas prácticas, a su vez, están provocando graves impactos al ambiente como contaminación de acuíferos, disminución de la productividad de los suelos, volatilización de sustancias orgánicas, emisión de vapores tóxicos y partículas suspendidas al ambiente, generación de gases invernadero, afectación de cadenas tróficas, aportación de sustancias acumulativas al aire, etcétera. El desorden ambiental, causado por las prácticas inadecuadas empleadas actualmente en el manejo de los residuos industriales, opera como una especie de cinturón contaminante que presiona a la sociedad, deteriorando su calidad de vida y su economía a través de las siguientes manifestaciones: • Incremento de los pasivos ambientales y de los sitios contaminados por residuos peligrosos. 38


• Reducción de la plusvalía de los espacios abiertos, propiedades, edificaciones e instalaciones en general, ubicadas en las inmediaciones de los sitios donde se arrojan residuos peligrosos. • Incremento de los costos de los servicios de aseo urbano y del suministro de agua potable, por la aparición simultánea de residuos peligrosos en el flujo de la basura tradicional, así como en los cuerpos receptores de agua. • Aumento de los tiraderos de residuos municipales, con presencia de residuos peligrosos. • Desaprovechamiento de materiales con posibilidad de ser usados como materia prima y como insumos alternos, debido a la carencia o deformación de los mercados para la valorización de los mismos. • Incremento del número de personas que requieren atención médica, por afecciones relacionadas con los residuos industriales. • Alteración de la calidad del agua por un mayor número de cuerpos de agua superficiales debido a la presencia, cada vez más frecuente, de residuos peligrosos, lo cual está derivando en un aumento de los costos del tratamiento. • Inutilización de instalaciones y terrenos contaminados con residuos peligrosos. • Cancelación de pozos de extracción para el suministro de agua potable por contaminación de residuos peligrosos. • Desaprovechamiento de acuíferos superficiales por la intrusión de lixiviados contaminantes, sobre todo, metales pesados. • Incremento de los costos de manejo de residuos peligrosos por los monopolios que se están favoreciendo, a causa de la pasividad de los mecanismos para la creación de infraestructura para el control de estos residuos, además de que en la mayor parte del país las principales instalaciones existentes para el control de estos residuos se encuentran muy lejanas. Reflexionando sobre los puntos antes anotados, se debe precisar que existen situaciones que por sí mismas implican un impacto directo a la economía de la sociedad por el mal manejo de los residuos peligrosos, aunque también existen situaciones indirectas que conllevan, de igual manera, im plicaciones económicas para poder atenderlas. Los planteamientos antes expuestos brindan un panorama desalentador desde el punto de vista económico respecto a la problemática asociada con la gestión de los residuos industriales en México. Esta situación, además de 39


establecer el reto de "hacer más con menos", también puede traer aparejados desórdenes de tipo social. No se debe olvidar que un impacto económico puede desembocar en un impacto a las estructuras de la sociedad, estructuras que arropan el funcionamiento de los talentos y voluntades que definen, sobre todo, el manejo de los residuos peligrosos. Algunas de las implicaciones de tipo social que se pueden presentar por los desórdenes económicos debidos a un mal manejo de los residuos peligrosos, son los cambios en las relaciones gobierno-iniciativa privada y gobiernosociedad, así como ajustes en los patrones de comportamiento del sector industrial y de los prestadores de servicios para el manejo de residuos peligrosos, que puede privilegiar la no ejecución de acciones ante la ausencia de políticas reales y efectivas para atender este problema.

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CRITERIOS RECTORES PARA EL MANEJO SEGURO DE LOS RESIDUOS INDUSTRIALES

L a necesidad de un manejo racional y ordenado, para la valorización de

los residuos

El manejo de los residuos industriales implica la utilización de instalaciones así como la aplicación de técnicas y procedimientos operacionales que sean eficientes y seguros, de tal forma que se minimicen los riesgos potenciales, tanto de afectación crónica como aquellos que pueden propiciar accidentes tecnológicos, situaciones ambas que normalmente conllevan el manejo de estos residuos y que pueden acarrear graves daños a la población en general. Lo anterior, como política global de desarrollo, no basta para alcanzar la tan ansiada sustentabilidad cuando no está asociada a la aplicación de esquemas de manejo atractivos y rentables para los sectores industrial y privado que permitan, técnica y comercialmente, la valorización de los residuos, ya que de otra forma, más allá de garantizar la seguridad en el manejo de éstos, no se tendrá una orientación efectiva y sustentable de los residuos hacia instalaciones de manejo idóneas y proactivas, lo que puede generar situaciones aberrantes como sucede en la actualidad, fomentadas por el desconocimiento, el dolo, la competencia desleal y la falta de infraestructura, que se traducen en prácticas de manejo disfuncionales y sumamente lamentables desde cualquier punto de vista, como son la incineración de líquidos poco combustibles y el confinamiento de sólidos, lodos y tortas de filtrado que contienen metales pesados no-volátiles. Estas situaciones, que significan altos costos de manejo y el despilfarro de materiales aprovechables, conllevan el cuestionamiento sobre el confinamiento de residuos líquidos volátiles y sustancias orgánicas que pueden generar vapores tóxicos y gases combustibles, así como sobre la incineración de residuos con altos contenidos de cloro, actividad normalmente asociada con problemas ambientales o graves daños a la salud. Por todo lo antes descrito, el manejo sustentable de los residuos industriales, requiere de la participación de tres elementos fundamentales: la instrumentación de políticas de promoción, la aplicación de estrategias integrales para el cumplimiento de las regulaciones ambientales y la utilización de

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técnicas y procedimientos apropiados para el tratamiento y disposición final de los residuos con base en las características que identifiquen a las diferentes corrientes de residuos. En particular, para definir las técnicas y procedimientos específicos con el fin de valorizar cada una de las corrientes de residuos por controlar, se deberá analizar la probabilidad de utilizar alguna o varias de las siguientes opciones: • • • • •

Reducción de residuos en la fuente. Reciclaje y reuso de residuos. Recuperación de materiales y/o de energía. Tratamiento de residuos. Disposición final de residuos provenientes de los sistemas de tratamiento y de otros residuos no-aprovechables.

Tomando en cuenta lo que implica la utilización de estas opciones, una estrategia inteligente, rentable y sustentable para el control de los residuos industriales, demanda la utilización de esquemas virtuosos para la valorización de dichos residuos, como el que se muestra en la figura No. 3, donde se describen las interacciones fundamentales que se deben promover entre las diferentes fases o etapas que integran el ciclo de manejo de los residuos industriales. Este ciclo inicia con la generación de residuos, por lo que el primer paso para el control de ellos corresponde a los propios generadores a través de la aplicación de técnicas para la reducción de residuos en la fuente y mediante la instrumentación de políticas para la segregación y reciclaje in-situ de aquellos residuos que brinden estas posibilidades. Los residuos inevitables que resulten después de aplicar las estrategias antes mencionadas serán empacados, colectados y transportados hacia instalaciones de almacenamiento temporal, normalmente denominadas como centros de acopio o estaciones de transferencia, con el fin de consolidar em barques, acondicionar los residuos para reducir costos, segregarlos convenientemente para su mejor aprovechamiento, o bien, prepararlos para su envío a los diferentes sistemas de tratamiento. Posteriormente, los residuos deben ser enviados a los centros de aprovechamiento (que pueden ser parte de los mismos centros de acopio), así como 44


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a instalaciones de tratamiento específico; o bien, cuando sus características no permitan aprovecharlos ni demanden tratamiento alguno para su inactivación, serán trasladados a instalaciones de disposición final para darles confinamiento seguro, previa estabilización y solidificación.

Interacciones entre las diferentes fases del manejo de los residuos industriales para promover su valoración integral Se debe mencionar que el tratamiento de los residuos tiene dos propósitos: la recuperación de materiales y del contenido energético de los residuos, o bien, su conversión a formas que permitan realizar su confinamiento en forma segura y responsable, buscando, a partir de las características inherentes a los residuos, reducir su potencial contaminante. Empleando este tipo de esquemas de valorización, una determinada corriente de residuos puede cambiar su composición, forma, concentración, localización y posibilidad de aprovechamiento; además, la evaluación del impacto ambiental, en cada una de las etapas del ciclo de manejo de los residuos, puede ayudar a identificar la combinación de opciones que propicien una menor afectación al ambiente, así como aquéllas que brinden una mayor eficiencia. De lo establecido en la figura No. 3, las actividades más comunes relativas al manejo de los residuos, después que han sido recolectados en donde son generados, previa aplicación de prácticas de minimización, reciclaje y almacenamiento, se indican a continuación: • Transporte de los residuos a las instalaciones de acopio y/o tratamiento. • Recepción, revisión, aceptación y almacenamiento en las instalaciones de acopio y/o de tratamiento. • Tratamiento de los residuos para transformarlos a formas ambientalmente más compatibles para una disposición final segura. • Reuso, reciclaje y aprovechamiento de los residuos. • Transporte de los residuos tratados al sitio de disposición final. • Recepción, revisión y confinamiento en el sitio de disposición final. No obstante lo antes descrito, existen ciertas corrientes de residuos, para las cuales los esquemas de manejo son mucho más simples, ya que pueden enviarse directamente a disposición final, cuando el residuo no es aprovecha ble, o bien, cuando no requiere tratamiento alguno antes de su disposición 46


final, para reducir o atenuar su potencial contaminante, como es el caso de ciertas escorias de fundición, algunas resinas y prácticamente cualquier tipo de sales. Ahora bien, los criterios rectores con que se deben orientar en la actualidad las actividades antes mencionadas —con el fin de privilegiar los conceptos de valorización de los residuos, dentro de los esquemas tradicionales que para su manejo se han venido aplicando hasta la fecha— se describen a continuación.

Transporte sustentable de los residuos La manipulación y transporte de los residuos puede generar impactos asociados con el movimiento de las unidades de transporte, tales como: ruido, polvos, gases y deterioro de la carpeta asfáltica. Asimismo, existen otros impactantes relacionados con el tipo y naturaleza de los residuos a transportar. Considerando que ambas situaciones representan potenciales riesgos de afectación al ambiente, un manejo adecuado de los residuos -durante las diferentes etapas de su transporte- debe tomar en cuenta los siguientes aspectos: • Segregación de los residuos en la fuente, buscando evitar mezclas incompatibles entre ellos. • Selección de un apropiado sistema de almacenamiento de los residuos. • Empleo del embalaje y etiquetado apropiado, según sea el tipo de residuos a manejar. • Definición del sistema y las rutas de transporte apropiados. • En todos los casos se requiere personal calificado y debidamente ca pacitado, así como procedimientos de trabajo que sean claros, íntegros y sin complicaciones. Los objetivos que se persiguen con la aplicación de las anteriores recomendaciones son, fundamentalmente, aislar los residuos con relación a su entorno, buscando realizar las actividades de traslado-carga-transferencia en condiciones tales que sea posible eliminar o reducir el riesgo de que se presente algún accidente. De igual forma, se buscará proporcionar el entrenamiento que permita el manejo seguro de los residuos, además de brindar la información suficiente

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respecto a la naturaleza y características de los materiales y sustancias presentes en los residuos, así como las medidas de seguridad que deban adoptarse, en caso de que algún accidente ocurra durante el transporte de los residuos. En el cuadro No. 3, se reportan los requisitos que han sido establecidos por la SEMARNAT y la SCT para obtener la autorización que permita transportar residuos peligrosos. Un aspecto que se debe atender cuidadosamente en el transporte de residuos peligrosos es el cumplimiento del Peso Bruto Vehicular para el cual fue diseñada la unidad, así como las máximas descargas vehiculares establecidas por la SCT para diferentes tipos de vehículos y distintas clases de carpetas de rodamiento. Aun cuando las consideraciones establecidas para el manejo y transporte de los residuos no estén lo suficientemente desarrolladas, se debe asumir que el personal que ejecutará tales actividades deberá aplicar las mejores prácticas al respecto, además de contar con una guía oficial de trabajo lo más detallada posible, que describa incluso, los posibles impactos que se puedan registrar en caso de que se presente alguna contingencia. Por ejemplo, si un residuo orgánico es transportado a cualquier instalación de manejo, los aspectos específicos que deberá conocer el operador de la unidad de transporte en caso de que se presente un accidente mientras transita por la vía pública -como pueden ser: la liberación de nubes tóxicas, incendios y explosiones, que siguen a cualquier accidente; así como el impacto al ambiente por la migración de derrames hacia el suelo- deberán ser incluidos en un Manual de Buenas Prácticas para la Atención de Contingencias. Tratamiento de los residuos Las diferentes opciones para el tratamiento de los residuos, pueden categorizarse de la siguiente manera: • • • •

Procesos físicos Procesos químicos Procesos térmicos Procesos biológicos


Cuadro No. 3. REQUISITOS ESTABLECIDOS POR LA SEMARNAT Y LA SCT, PARA EL TRANSPORTE DE RESIDUOS PELIGROSOS — Tarjeta de circulación y placas (permiso) para el servicio de Transporte Público Federal de Materiales y Residuos Peligrosos. — Licencia Federal Tipo "E" para el Transporte de Materiales y Residuos Peligrosos. — Copia de la póliza correspondiente a un seguro de responsabilidad civil por daños a terceros y al medio ambiente. — Manifiesto de Entrega-Transporte -Recepción de residuos peligrosos. — Manifiesto para reportar casos de derrames de residuos peligrosos por accidentes. — Bitácora de las horas de servicio del conductor. — Bitácora de inspección ocular diaria de la unidad de transporte por parte del conductor. — Documentación que acredite la limpieza y control de remanentes de la unidad. — Programa de Atención a Contingencias que incluya las acciones a seguir en caso de suscitarse un accidente según sea el tipo de residuos por transportar. — Carteles de identificación tanto en la unidad de transporte como en los contenedores de acuerdo con el tipo de residuos que sean transportados. Fuente: Sistemas de Ingeniería y Control Ambiental, S.A. de C.V. Febrero, 2002.

Los procesos de tratamiento físicos y químicos frecuentemente se combinan dentro de la misma línea de tratamiento, dando por resultado procesos combinados denominados físico-químicos. Se debe señalar que los procesos de oxidación química convierten a ciertos residuos peligrosos, como son los cianuros, en materiales no-tóxicos; mientras que los procesos físicos, como la filtración y la sedimentación, son usados para separar diferentes contaminantes de mezclas líquidas. 49


Los procesos de tratamiento alteran la naturaleza de los residuos, reduciendo o eliminando sus características intrínsecas peligrosas y disminuyendo, por tanto, su impacto al ambiente. Algunos de los beneficios que pueden ser obtenidos a partir del tratamiento de los residuos se anotan a continuación: • Reducción de las cantidades de residuos: Con la incineración, se pueden lograr reducciones de hasta un 90 % en peso. • Reducción en la Toxicidad: La conversión de cianuros a formas menos tóxicas, como son los cianatos. • Cambios en las formas físicas de un residuo: La remoción de metales pesados de las corrientes acuosas de residuos, mediante precipitación y filtración permitirá que la fase sólida sea confinada o estabilizada y fijada en mezclas con yeso, asfalto o concreto, mientras que la fase líquida puede ser descargada al drenaje sin ningún problema. Por otro lado, no se debe olvidar que existen procesos de recuperación de materiales que encajan en las cuatro categorías antes mencionadas, que deben ser privilegiados sobre otros tipos de tratamiento. Finalmente, se debe dejar muy claro que el tipo de residuos determinará la selección apropiada del proceso de tratamiento a emplear, ya sea como un tratamiento único o como una combinación de ellos. Una aproximación teórica de lo antes señalado, se indica en el cuadro No.4.

Opciones para el aprovechamiento de los residuos Un residuo tiene valor comercial cuando puede ser reciclado, o bien, puede entrar como materia prima en otros procesos, incluso cuando puede ser vendido como un nuevo producto. Los costos de procesamiento para alcanzar alguna de estas opciones no deben perderse de vista, con el fin de incluir los precios del mercado tanto del residuo reciclado como del transformado en materia prima y del convertido en producto nuevo. La mejor opción económica estará determinada por los propios costos del proceso.

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Para poder desarrollar alguna de las opciones antes indicadas, existen en la práctica alternativas para llevar a cabo la valoración de los residuos con el fin de elegir la que sea más atractiva. Uno de los procesos donde más fácilmente es posible aplicar esta filosofía lo constituyen los procesos de filtración convencional, donde el producto que se obtiene es un residual filtrado que contiene compuestos tóxicos por lo que el número de lavados de la matriz o masa para poder descontaminarla, normalmente está determinado por el costo de los lavados -sin tomar en cuenta el género del compuesto tóxico retenido— cuando en realidad el número óptimo de lavados de la masa tendrá que ser determinado por el tipo de agente contaminante y por la toxicidad de la masa, la cual deberá ser inferior a los límites establecidos por la legislación ambiental vigente, de modo que el residuo (la masa en este caso) pueda ser valorizado como un subproducto o, por lo menos, permitir ser dispuesto en rellenos sanitarios como un material inerte. Al respecto, se debe señalar que por lo regular es mucho más cómodo para un industrial, generar un residuo sólido único (mezcla de diversos compuestos) para ser descartado vía un solo efluente, como es el caso de las galvanoplastias, que suelen trabajar con varios metales pesados. El tratamiento de efluentes puede generar un residuo sólido (lodo) que contenga cationes de varios metales pesados (en forma de hidróxidos o sales) el cual, además de no tener utilidad, requiere de un confinamiento especializado sumamente costoso. Por otro lado, en algunos casos es posible separar el componente tóxico de un residuo mediante transformaciones físicas y/o químicas, de modo que la fracción que contiene el componente tóxico, por tener una masa menor que la del conjunto, acarrea menores costos de manejo. Los mismos beneficios son conseguidos por la concentración de un residuo que contenga un componente tóxico, reduciendo su volumen por secado, evaporación, etc., como es el caso de la producción del sulfato de sodio, a causa de la neutralización de las aguas acidas generadas en los sistemas de lavado y abatimiento de gases en instalaciones que, en su funcionamiento, dan origen a gases que contienen SO, y SO.. 52


También es el caso de las grandes centrales térmicas que queman com bustible fósil; así como de las metalúrgicas que en su proceso liberan el azufre de sus minerales en forma de gases. El sulfato de sodio, tanto en su forma anhídrida como hidratada (sal de Glauber), tendrá valor comercial siempre y cuando sean adoptadas ciertas precauciones para evitar contaminarla con cenizas y hollín. Asimismo, para la reducción de yeso a partir de la precipitación con cal (hidróxido de calcio), las soluciones que contienen iones sulfato pueden ser consideradas como un ejemplo muy ilustrativo de un residuo que se puede contemplar como un subproducto, siempre que no presente alteraciones per judiciales en sus características físico-químicas, inclusive en su color. Ahora bien, en la fabricación tradicional del ácido fosfórico esto no ocurre, pues el yeso se encuentra contaminado con hierro, ácido fluorhídrico y elementos radiactivos que impiden su reciclaje y valoración.

Acopio y confinamiento ambientalmente compatible y sin riesgos de los residuos Recepción, Revisión, Acopio y/o Resguardo de los Residuos A su llegada a cualquier instalación de acopio, tratamiento y disposición final, los residuos, previo a su ingreso, deben ser sujetos de una detallada revisión vía la aplicación de un procedimiento de aceptación que permita verificar las características, estado físico, cantidad y procedencia establecidas por el generador, así como precisar el manejo que debe dársele dentro de la instalación, sobre todo antes de aplicar los procedimientos de acopio, resguardo, inactivación o confinamiento que demande su manejo, según sea el tipo de instalación que se trate. Una vez que se han aplicado los procedimientos de aceptación, verificación y para el manejo seguro de los residuos, serán transferidos a contenedores de seguridad -cuyas características, capacidad, material y etiquetado, dependerán del tipo de residuo que se trate- para ser conducidos a la sección de acopio, al área de almacenamiento temporal, a los procesos de tratamiento, o bien, a las celdas de confinamiento.

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Por lo regular, dentro de los procesos de aceptación se incluye el muestreo y análisis del residuo para verificar y/o identificar sus características de peligrosidad (CLAVE CRETIB) . Ciertos residuos no requieren del muestreo y análisis debido a que sus características están plenamente identificadas y presentan muy pocas variaciones, ya que los procesos que los generan son homogéneos y altamente predecibles, o bien, implican un elevado riesgo para quien lleva a cabo esta actividad, como corresponde respectivamente a residuales de asbesto y a residuos biológico-infecciosos. Por otro lado, en ocasiones basta realizar tan sólo una inspección ocular para determinar el manejo que debe darse al residuo, como es el caso de ciertos materiales provenientes de actividades comerciales y de servicios (por ejemplo: fármacos caducos, decomisos comerciales, insumos fuera de especificación y ciertos embalajes). No obstante, se deben tomar todas las precauciones a que haya lugar durante la aplicación de los procedimientos de aceptación -sobre todo cuando se trata de residuos cuyo origen es desconocido o no está muy claro, los datos del generador no coinciden, o es el primer embarque de un nuevo clientetales como la utilización de equipos de respiración autónoma, medidores de vapores tóxicos, explosímetros, termopares portátiles y medidores de radioactividad. Recepción, revisión y confinamiento de los residuos Una vez que los embarques de residuos industriales han sido sometidos a detallados procedimientos de inspección y revisión al llegar a cualquier instalación para su disposición final, se determinará si presentan alguna irregularidad que sea motivo para evitar su ingreso a la instalación o, si cumple con todos los requerimientos técnico-administrativos funcionales, se procedería a su confinamiento dentro de la instalación. La disposición final sustentable de los residuos industriales implica que solamente deben ser confinados residuos en estado sólido y semisólido provenientes de diferentes procesos de tratamiento, tales como los lodos deshidratados mediante filtros prensa, centrifugación o equipos de vacío procedentes de los precipitadores electrostáticos en los sistemas de incineración.

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Esta etapa del ciclo debe ser considerada como el punto final de cualquier proceso de tratamiento de residuos industriales, orientado a inactivar, destruir o estabilizar el constituyente que le da justamente la característica de peligrosidad al residuo. De igual forma, es el paso directo y final sin ninguna etapa intermedia de tratamiento o preparación para varias corrientes de residuos que no pueden ser reciclados, reusados, recuperados o aprovechados de alguna manera y que, por sus características intrínsecas, quedarán resguardados en forma segura dentro del confinamiento, además de garantizar que no se presentará ningún efecto colateral o secundario con posterioridad. Algunos otros conceptos de mayor racionalidad que deben ser contemplados dentro de la concepción moderna y sustentable que exige el confinamiento de residuos industriales en los sistemas de disposición final, se indican a continuación: • Evitar el confinamiento de residuos líquidos o con un porcentaje de humedad en peso mayor a 20%. • Minimizar los volúmenes y movimientos de terracerías. • Concebir la disposición final de los residuos como una obra de confinamiento, que no necesariamente debe ser un enterramiento de residuos, por debajo del nivel del terreno natural. • Planear, diseñar y operar el sistema de disposición final, buscando siempre hacerlo crecer vertical en lugar de horizontalmente. • Eliminar por todos los medios el confinamiento de los residuos a granel dentro de envases de plástico, lámina o algún otro material como son los tambos de 20, 100 y 200 litros de capacidad. Debido a que los residuos deben ser aglomerados, estabilizados y/o fijados en matrices de diferentes materiales aglutinantes antes de su confinamiento, no hay razón para almacenarlos en ese tipo de recipientes. • Cuidar la incompatibilidad de los residuos para evitar que se generen reacciones espontáneas imprevistas como son calor, explosiones y gases tóxicos por mezclar residuos no compatibles en una misma celda. • Optimizar la utilización de las celdas, estableciendo relaciones de confinamiento de residuos compatibles entre sí o de materiales inertes con residuos previamente estabilizados.

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Aspectos críticos De todo lo antes indicado, las actividades que se refieren a la recepción, almacenamiento o confinamiento de los residuos en las fuentes generadoras, en los centros de acopio y en los sitios de disposición final, son las más descuidadas y las que implícitamente representan un mayor riesgo de afectación al ambiente y a la salud, sobre todo por las prácticas inadecuadas que se aplican actualmente en estas actividades; esto, sin considerar su fundamental, necesario e indisoluble contacto con un recurso tan importante como es el suelo.

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IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE RIESGOS PARA EL ALMACENAMIENTO, ACOPIO Y DISPOSICIÓN FINAL DE LOS RESIDUOS INDUSTRIALES

Consideraciones preliminares Los riesgos que se pueden presentar en las instalaciones donde se realizan actividades para el manejo de los residuos industriales, como en cualquier otra actividad donde se utilizan sustancias químicas y materiales de amplio uso industrial, pueden ser:8 • Agudos: Debido a la ocurrencia de eventos o accidentes tecnológicos (derrames, fugas, incendios, etc.) • Crónicos: Por la exposición a materiales con ciertas características de peligrosidad que pueden generar algún daño a los seres vivos. Es importante aclarar que la probabilidad de ocurrencia y la severidad de los daños asociados con el manejo de residuos peligrosos es mucho menor que la relativa al manejo de sustancias químicas, ya que aquéllos no presentan la concentración de los agentes reactivos o de peligrosidad que identifican a estas últimas. El tipo de eventos agudos que se pueden presentar en las operaciones de almacenamiento, acopio y confinamiento de residuos peligrosos pueden ser los siguientes: derrames de materiales reactivos, fuga de polvos y vapores tóxicos, ignición de materiales inflamables y liberación de humos y gases tóxicos. Estos eventos, por lo regular, están asociados con las causas que se indican en el cuadro No 5. Puesto que la ocurrencia de eventos de tipo agudo en instalaciones donde se manejan residuos industriales puede ser controlada con un buen programa de prevención de accidentes y con un eficiente esquema para el mantenimiento de los equipos -ambos, temas de vital importancia e imprescindibles 8

Uso de Combustibles en la Industria Cementera Mexicana. Ecoeficiencia y manejo ambientalmente seguro de residuos industriales, CÉSPEDES, México, 2001.

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en este tipo de instalaciones— además de que este tipo de riesgos está perfectamente bien acotado en cuanto a los procedimientos y las técnicas empleadas actualmente para su evaluación, se considera que este tema no merece mayor discusión en este trabajo. Además, la evaluación del riesgo por exposición crónica a residuos con cierta toxicidad, sin duda, es el enfoque con el que se debe realizar la gestión del riesgo en aquellas instalaciones donde se almacenan, depositan, trasvasan, acopian y confinan residuos industriales. Este tipo de gestión de riesgo demanda, primeramente, identificar el tipo, estado físico y las características de los residuos a considerar en la evaluación. En el cuadro No. 6 se presenta un balance de las emisiones líquidas, sólidas y gaseosas, correspondientes a diferentes unidades empleadas en el almacenamiento, acopio y confinamiento de residuos industriales. Dicho balance se formuló para el diseño de un centro de manejo y valorización de los residuos peligrosos generados en el Distrito Metropolitano de Quito, Ecuador.

Un punto de vista sobre la evaluación de riesgos La evaluación de riesgos por la exposición a residuos o materiales peligrosos requiere del análisis y de la valoración de datos e información sobre la li beración de agentes peligrosos, con el fin de identificar y cuantificar los impactos sobre el ambiente y/o la salud pública, con lo que se podrán precisar las acciones necesarias para mitigar o prevenir los efectos sobre tan importantes elementos. La gestión para la evaluación de este tipo de riesgos se define como un proceso cuantitativo y cualitativo, orientado a caracterizar la naturaleza y magnitud de los riesgos hacia una entidad de referencia, por la exposición a sustancias potencialmente dañinas para el ambiente y el ser humano, como ya se comentó anteriormente. Es inobjetable que la evaluación de este tipo de riesgos constituye un proceso complejo y difícil, razón por la cual, en muchas ocasiones se resta importancia y no se promueve su aplicación. De hecho, una correcta y efectiva evaluación de riesgos va mas allá de la identificación de las fuentes de exposición y la cuantificación de sus efectos. Sin embargo, aun cuando muchos expertos sobre el tema no estén de acuerdo con las simplificaciones

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ACOPIO Y DISPOSICIÓN FINAL DE LOS RESIDUOS

Cuadro No. 5 PRINCIPALES CAUSAS QUE PROMUEVEN LA OCURRENCIA DE EVENTOS DE TIPO AGUDO EN EL MANEJO DE RESIDUOS INDUSTRIALES

EVENTO

CAUSAS QUE LO PROMUEVEN • Recipientes en mal estado.

Derrames de materiales reactivos

• Volcaduras de recipientes abiertos. • Corrosión de envases metálicos. • Fuga de lixiviados. • Trasvasado, vaciado y almacenamiento de materiales volátiles. • Residuos acumulados en recipientes abiertos.

Liberación de polvos y vapores

• Residuos confinados sin cobertura. • Ignición y explosión de materiales inflamables. • Lodos deshidratados expuestos a la intemperie. • Mezcla de residuos incompatibles.

Explosión de gases

• Acumulación de gases combustibles y vapores volátiles

inflamables

en lugares cerrados. • Acumulación desordenada de materiales combustibles

Ignición de materiales

en lugares abiertos. • Derrames de líquidos combustibles.

Liberación de humos

• Ignición y explosión de materiales inflamables.

y gases tóxicos

• Mezcla de residuos incompatibles.

Fuente Plan de gestión par a el manejo de los Resi duos Peligrosos en el Distrito Metropolitano de Qui to.

Sistemas de Ingeniería y Control Ambiental, S. A. de C. V, Abril / 2001.

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que se describen a continuación, es necesario hacerlas para contar con una herramienta ingenieril que permita construir y evaluar escenarios de riesgo y, en consecuencia, que ayuden a la toma de decisiones. Se puede decir, por tanto, que la evaluación de riesgos representa un conjunto de mecanismos hasta cierto punto conservadores, pero necesarios, ya que el conocimiento de las complejas interacciones que se presentan entre las fuentes de exposición y los sujetos receptores es muy limitada. Siguiendo con esta tónica, para precisar las implicaciones debidas a la exposición de agentes tóxicos, se debe considerar, entre otros, los siguientes aspectos: las fuentes de exposición, los medios ambientales por donde se mueven los contaminantes, los mecanismos de su transporte, las vías de exposición humana, las poblaciones y sujetos que se pueden ver afectados, los efectos y las implicaciones toxicológicas de los contaminantes sobre los receptores afectados, así como las medidas de control a considerar, como se indica en la figura No. 4, donde se ilustra el proceso que se debe cumplir para realizar una evaluación de riesgo por exposición crónica.

Procedimiento para la evaluación de riesgos por exposición crónica Definición de las fuentes de exposición El primer paso por atender en cualquier procedimiento para la evaluación de riesgos es la definición del inventario de todas las fuentes de exposición presentes presentes y las que puedan puedan ser habilitadas a futuro. futuro. Para ello, será necesario necesario hacer una recopilación y análisis de los siguientes aspectos: • • • •

Recopilación y análisis de la información i nformación sobre el proyecto a desarrollar. Descripción y valoración de las actividades por realizar. Caracterización de los materiales que se manejarán. Usos del suelo y características de los recursos naturales a nivel local y regional.

Aunque siempre es deseable contar con datos sobre los niveles de concentración básales, así como con los registros de las diferentes emisiones hacia el ambiente que pueden generar las distintas instalaciones para el almacenamiento, acopio y confinamiento de los residuos industriales, dichas emisiones dependen de las condiciones ambientales que se presentan en cierto momen-

63


Figura No. 4 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO A DESARROLLAR PARA LA EVALUACIÓN DE RIESGOS POR EXPOSICIÓN CRÓNICA A RESIDUOS PELIGROSOS

Identificación de los medios ambientales por donde pueden moverse los impactantes.

Determinación de los mecanismos de transporte de los contaminantes.

Definición de las poblaciones receptoras y establecimiento de todas las vías de exposición.

Evaluación de las rutas de exposición e identificación de las que sean

Determinación de las implicaciones y de los efectos para la salud pública y el ambiente.

Establecimiento de las medidas de control y de las acciones a instrumentar.

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to, así como de la operación y funcionamiento de la instalación, lo cual es muy difícil de precisar durante la etapa de desarrollo de los estudios de factibilidad de la instalación que se trate. Por lo anterior, deberán aplicarse las simplificaciones que sean necesarias, a partir de los balances de las emisiones al ambiente (ver cuadro No. 6), para definir las fuentes emisoras o de exposición que sean más significativas, las cuales, combinadas con las cantidades promedio de los diferentes tipos de residuos a manejar (ya sean reales o virtuales) permitirán cuantificar los agentes tóxicos o peligrosos a considerar en la evaluación. Otro aspecto importante a definir será el tipo de emisiones en las que aparecerán los impactantes ambientales. En el cuadro No. 7, se presentan los distintos tipos de emisión que pueden generar las instalaciones destinadas al manejo de los residuos industriales. Por otro lado, algunas propiedades que identifican el comportamiento de los contaminantes en el ambiente presentan, sin duda, características que les permiten determinar su mayor o menor movilización en los medios ambientales. Al respecto, las características más determinantes se describen brevemente:9 — Solubilidad en agua: Esta característica se refiere a la dilución que puede sufrir un agente químico en presencia de agua pura, porque la movilidad en los suelos y en otros elementos de los ecosistemas se puede ver favorecida, cuando la solubilidad es mayor a 500 ppm y alcanza gran movilidad en los sistemas acuáticos. Las sustancias con solubilidad acuosa mayor a las 25 ppm no son persistentes en los organismos vivos mientras que las de menor solubilidad solubilid ad pueden quedar inmovilizadas en los suelos y concentrarse en los organismos vivos (arsénico, plomo). Además, ciertas condiciones ambientales, como la temperatura y el pH pueden influir en la l a solubilidad de algunos a lgunos compuestos. Densidad: La densidad puede ser un factor determinante en cuanto al — Densidad: comportamiento de ciertos agentes en medios acuosos; aquellos con mayor densidad que el agua pueden sedimentarse rápidamente, mientras que los más ligeros pueden flotar y transportarse horizontalmente. 9

Martin E. ]., Hazardous Hazardous Waste Waste Management Engineering, Van Nostrand Reinhold Company & Johnson, J.H., New York 1997.

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Cuadro No. 7 TIPOS DE EMISIONES DE LAS INSTALACIONES PARA EL MANEJO DE LOS RESIDUOS INDUSTRIALES

Fuente Plan de gestión par a el manejo de los Residuos Pel igros os en el Distrito Metropolitano de Quito.

Sistemas de Ingeniería y Control Ambiental, S. A. de C. V, Abril / 2001

— Coeficiente de partición lípido-agua: Un residuo es liposoluble cuando

este coeficiente es mayor que 1, lo cual implica que sea de fácil absorción a través de las membranas por lo que es capaz de acumularse en el tejido graso (plaguicidas, hidrocarburos policíclicos aromáticos), razón por la que los organismos vivos acumulan contaminantes en la membrana lípida de sus tejidos cuando se presentan valores altos de este coeficiente. — Presión de vapor: Esta característica determina la volatilidad de los residuos. Cuando es mayor a 25 mm de Hg a 25 grados centígrados, los residuos son sumamente volátiles, por lo que se pueden dispersar

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fácilmente en la atmósfera (acetona, éter etílico, metil isocianato). Los no volátiles (aceites minerales, alcoholes pesados), tienen una presión de vapor menor a 7 mm de Hg a 25 grados centígrados. — Ionización y disociación: Los residuos amónicos se movilizan fácilmente en los suelos mientras que los catiónicos se absorben fuertemente a las partículas del suelo, a nivel de superficie, con lo que se inmovilizan en el suelo. — Degradabilidad: Pueden existir diferentes tipos de degradabilidad, como la quimio-degradabilidad (ácidos, bases), la fotodegradabilidad (piretrinas, toxafeno) y la biodegradabilidad (celulosa, peróxidos, algunos hidrocarburos). En todos, la actividad de los residuos disminuye al disminuir la concentración del compuesto que se degrada. — Ley de Henry: La constante que deriva de esta ley incluye el peso molecular, la solubilidad y la presión de vapor; además, rige el grado de volatilidad de un compuesto químico en una solución. Definición de los medios ambientales La definición de los medios ambientales que deben ser incluidos en el análisis de riesgo va más allá de lo trivial que significan los elementos constituyentes del ambiente (aire, agua, suelo). Los medios ambientales son los escenarios por donde los impactantes se mueven hacia los sitios donde pueden entrar en contacto con las poblaciones o los sujetos receptores. Los medios ambientales más característicos son los acuíferos, el agua superficial, el aire, el terreno natural, el subsuelo e, incluso, las cadenas tróficas. Dentro de estos escenarios se presentan una serie de eventos o mecanismos que condicionan el transporte de los fluidos, que es la vía para la movilización de los agentes tóxicos; algunos de los más característicos se presentan a continuación:10

10

Castang y G., Tratado práctico de las aguas subterráneas, Ediciones Omega, Barcelona, España, 1981.

67


Eventos climáticos

— Precipitación pluvial: En lugares con alta precipitación pluvial se promueve la recarga de los acuíferos cuando el subsuelo está constituido por material granular o rocas fracturadas e intercomunicadas. Por lo regular, en época de lluvias se presentan importantes tasas de escurrimientos, además de que difícilmente se agotan las reservas de humedad del suelo, ya que su capacidad de campo casi siempre se mantiene cubierta. Asimismo, en dicha época del año es más fácil la remoción de los vapores solubles así como la migración de contaminantes miscibles en el agua. — Evaporación: Altos registros de evaporación potencial debidos, básicamente, a la temperatura que se registra en el ambiente -además de minimizar las tasas de infiltración del agua de lluvia al suelo, así como los escurrimientos superficiales- puede afectar las reservas de agua del suelo, agrietar los suelos arcillosos y promover la migración de contaminantes. Por otro lado, incrementa el índice de volatilidad de los contaminantes, promoviendo la liberación de vapores a la atmósfera. — Velocidad y dirección del viento: Este parámetro determina e influencia el potencial de viaje de polvos y de las llamadas partículas viables, asociadas con microorganismos como hongos, levaduras, bacterias, etcétera. — Humedad del ambiente: Este atributo potencializa la presencia en el am biente de hongos y bacterias, amén de promover ambientes corrosivos. Características geomorfológicas

La topografía, en su concepto más amplio, y las características orográficas e hidrográficas de la zona donde se ubica una instalación para el manejo de residuos industriales son atributos que, sin duda, pueden facilitar o dificultar el movimiento de los contaminantes a través de los medios ambientales. Una topografía abrupta promueve los escurrimientos pluviales y reduce la infiltración al suelo. Zonas con topografía suave combinadas con suelos poco permeables, aun cuando se presentan escurrimientos lentos, facilitan la acumulación del agua en zonas bajas y, con ello, permiten su mayor evaporación. Las depresiones y 68


las formaciones morfológicas con pendientes elevadas pueden constituirse en obstáculos para el desplazamiento de la fauna endémica y para la transferencia de los impactantes a través del aire y de los escurrimientos superficiales. Finalmente, en las zonas con topografía complicada abundan los escurrimientos intermitentes, por lo que en época de lluvias el desplazamiento de impactantes a través de los escurrimientos superficiales puede ser crítico. Atributos geohidrológicos

Éstos son de suma importancia para determinar la viabilidad de que los impactantes puedan infiltrarse a los acuíferos, o bien, queden retenidos en la zona no-saturada del subsuelo. En ese sentido, la definición de la estratigrafía de los materiales ubicados entre el terreno natural y el nivel freático es información que debe ser determinada con amplio detalle. De igual forma, las características físicas y mecánicas de dichos materiales, así como su mayor o menor capacidad para transmitir o retener agua son parámetros también muy importantes. Además, el conocimiento de las variaciones piezométricas de los acuíferos en combinación con el funcionamiento del modelo geohidrológico regional permitirá conocer los gradientes hidráulicos del agua subterránea, así como sus regímenes de flujo y el potencial de viaje de los impactantes. Características de los suelos

El conocimiento de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos -sobre todo su capacidad de campo, su capacidad de intercambio catiónico y su conductividad hidráulica- ayudarán a determinar la viabilidad de que los agentes contaminantes puedan escurrir a los cuerpos de agua superficial, o bien, se infiltren al subsuelo en donde podrán quedar retenidos o continuar su tránsito hacia los mantos acuíferos. Estos parámetros, en combinación con el balance hídrico Precipitación-Evaporación-Escurrimiento, permitirán cuantificar el potencial de agua de infiltración al subsuelo que, al percolarse en depósitos de residuos, puede tornarse en lixiviados contaminantes. Infraestructura y obras civiles Los canales, las alcantarillas, los caminos, los pozos de extracción de agua, las perforaciones con fines exploratorios, las represas y los ductos para la 69


conducción de combustibles, entre otros, se pueden convertir en vías para el movimiento y la transferencia de contaminantes. Determinación de los mecanismos de transporte de los contaminantes

El transporte de los contaminantes en el ambiente lleva implícito el movimiento de gases, líquidos y de partículas sólidas a través de los medios am bientales factibles y debido a la combinación de ciertos factores (climáticos, geomorfológicos, geohidrológicos, etc.) que propician o promueven dicho fenómeno. Cuando los contaminantes son liberados hacia el ambiente es posible que se puedan trasladar hacia los potenciales receptores, necesariamente por vía de un fluido que puede ser el aire o el agua, aunque también puede darse a través de un cierto vector, como las aves y los animales domésticos. En el caso particular de la movilización de los contaminantes a través de un fluido, es necesario que se presente un mecanismo que asegure este fenómeno, como puede ser un escurrimiento superficial, la percolación de un fluido a través del suelo o el desplazamiento del aire. En caso de que no se presente alguno de estos eventos, es imposible pensar en la movilización de los contaminantes. Ahora bien, el movimiento de los contaminantes, como parte de un fluido y a través de un medio ambiental, puede sufrir una serie de cambios debido a la aparición de ciertos mecanismos físicos, químicos, y bioquímicos que influyen en la dilución y destino final de los contaminantes, incrementando o reduciendo su peligrosidad, entre los cuales se pueden señalar los siguientes:1' Físicos • Advección • Dispersión mecánica • Sedimentación

11

70

Uso de Combustibles en la Industria ... Op. cit.

• • •

Difusión molecular Filtración Absorción-desorción


Químicos • Reacciones ácido-base • Fotolisis • Precipitación química

• Oxidación química • Hidrólisis

Bioquímicos • Acumulación/concentración • Mineralización • Cometabolismo • Transformación biótica • Polimerización • Biodegradación Los mecanismos más usuales responsables de la transformación de los contaminantes en los medios ambientales, se indican en el cuadro No. 8, en donde se señala su aplicabilidad en los medios ambientales, así como los factores que influyen en su comportamiento. Algunos de los atributos que identifican los mecanismos señalados en el cuadro No. 8, se precisan a continuación: 12 — Advección Se refiere a la transferencia de contaminantes con la misma velocidad y dirección con que se mueve el fluido que los transporta. Es el principal mecanismo, de tal manera que si se eliminan los otros procesos, el comportamiento del fenómeno casi no se altera, sobre todo en medios acuosos. Como ejemplo, se puede decir que la advección por el flujo del agua subterránea tiene un rango de: 10-6 cm/seg.

≤

V

≤

10-1 cm/seg.

— Dispersión mecánica Se trata de un fenómeno de aspersado, causado por las variaciones de velocidad del contaminante en el medio. Se puede decir que la dispersión es función de la acción mecánica que se da entre el contaminante y el medio por donde se transporta. 12

Vidales, H., Sánchez, J ., Lopez, F., Contaminación de Acuíferos en la Cd. de México, 1998.

71


Cuando el contaminante es un fluido viscoso, implica una velocidad nula sobre superficies sólidas creando, por tanto, un gradiente de velocidad en la fase líquida de los tubos capilares. La variación de las dimensiones de los poros crea discrepancias entre las velocidades a lo largo de los ejes de los poros, por lo que:

Por tanto, las líneas de corriente en los poros del medio fluctúan con respecto a la dirección media del flujo. — Difusión molecular Tiene aplicabilidad cuando la velocidad de transporte es casi nula. Esta propiedad está regida por la la. Ley de FICK F = - Dm (dc/dx) La masa de los contaminantes que se difunden, que pasa por una sección transversal, dada por unidad de tiempo, es proporcional al gradiente de concentración del contaminante — Volatilización Aun cuando la volatilización es un fenómeno que se puede dar a nivel de superficie en los acuíferos, sobre todo en cuerpos de agua superficiales, es el mecanismo que más emisiones contaminantes puede aportar al aire. Aunque existen varios modelos que permiten describir las emisiones al aire que se pueden dar en las instalaciones destinadas al manejo de los residuos industriales, el principio de la 1a. Ley de Fick puede ser empleado para cuantificar las emisiones al ambiente que pueden darse por el almacenamiento y manejo de líquidos volátiles. Cg = H Cl

73


Donde: Cg : Concentración del contaminante en fase gaseosa. H : Constante de Henry. Cl : Concentración del contaminante en fase líquida. — Fotólisis La degradación fotolítica ocurre cuando un elemento absorbe energía lumínica de una cierta longitud de onda, correspondiente a un incremento en el nivel de energía en una molécula. La absorción de la energía lumínica puede romper el vínculo molecular y destruir los compuestos contaminantes. Al respecto, el nivel máximo de energía disponible proveniente de la luz solar equivale aproximadamente a 95 kcal/mole. De tal manera que el benceno (C 6H--H), que tiene un contenido energético igual a 112 kcal/mole, se encuentra libre de verse afectado por una reacción fotolítica. — Hidrólisis Es un desplazamiento nucleofílico debido a una reacción entre un impactante y el agua, de donde se obtienen los productos de la hidrólisis de agua (H+ y OH). Esta mecanismo está regido por la reacción tipo siguiente:

La hidrólisis depende mucho de las variaciones del pH, y puede verse limitada significativamente ante la presencia de alcoholes, aldehídos, alcanos, benceno y por los hidrocarburos aromáticos polinucleares. En cambio, se desarrolla sin muchos problemas con los ácidos, amidas, aminas y carbamatos.

— Oxidación química La reacción de oxidación que ocurre cuando está presente el agua es una reacción típica de los compuestos con oxígeno. Los fenoles y los aldehídos son altamente reactivos; los alcoholes, los ácidos y las aminas son medianamente reactivos, mientras que los hidrocarburos halogenados, el benceno y los insecticidas clorados presentan baja reactividad.

74


— Sedimentación Este mecanismo, en combinación con la adsorción, puede controlar la dis persión de contaminantes en el ambiente y, por tanto, atenuar la exposición crónica a materiales que pueden ser peligrosos. El mecanismo de la sedimentación ha resultado muy eficiente, tanto en el aire como en el agua, para remover gran parte de los contaminantes presentes en el ambiente, que por su peso propio o con la ayuda de agentes floculantes pueden ser precipitados fácilmente. — Biodegradación La biodegradación es un importante mecanismo de remoción, para muchos compuestos contaminantes. Sin embargo, como en el caso de la volatilización, la degradación microbiana en el suelo difiere sustancialmente de la degradación en la superficie del agua. Lo anterior se debe a que los microorganismos del suelo presentan mayor diversidad que en el agua, además de que generalmente su presencia se limita, a menos de 1 metro de profundidad a partir del terreno natural. — Adsorción Ocurre cuando una molécula cargada (ion) de algún fluido contaminante, pasa sobre una partícula de suelo que contiene una carga contraria a la cual se adhiere. Al respecto, el intercambio catiónico es el principal mecanismo para la adsorción de los metales. Las fuerzas de Van der Waals y la transferencia de la carga catiónica por adsorción pueden retardar el movimiento de los contaminantes a través del suelo. Un suelo que tiene una buena capacidad de intercambio catiónico posee un gran potencial de retención de los contaminantes presentes en el lixiviado. Una expresión que permite cuantificar la adsorción de contaminantes en el suelo se expresa a continuación: Q = R K m Y

75


Donde: Q: R: K: m: Y:

Contaminante adsorbido en el suelo, μg/ml. Gramos de carbón orgánico en el suelo por gramo de éste. Concentración del contaminante, μg/ml. Constante adimensional. Coeficiente de adsorción del suelo, ml/gr.

— Integración y predicción de mecanismos

Por lo regular, más de uno de los mecanismos antes descritos participan en el movimiento y dilución de los contaminantes en un determinado medio am biental cuando son transportados por un fluido. Para mostrar un ejemplo de cómo participan diferentes mecanismos de dilución de contaminantes, cuando se mueven a través de un fluido en el ambiente, se establecerá el caso hipotético de un contaminante en fase líquida (lixiviado), que se mezcla y desplaza en la zona vadosa (no-saturada) del subsuelo. En ese sentido, para este caso virtual, los solutos en el fluido que se desplaza a través del suelo son transferidos por transporte de masa y por difusión. Este flujo causará que el soluto del fluido sea dispersado en la matriz de suelo. El flujo en esta fase del subsuelo será vertical, fundamentalmente, debido a la no-saturación del medio y al movimiento inducido por una cierta carga hidráulica que promueve el movimiento vertical descendente. La situación antes descrita se ilustra en el diagrama de definiciones de la figura No. 5.13 De acuerdo con lo anterior, los mecanismos que participarán en el evento serán: la advección, la biodegradación, la adsorción y la difusión molecular. Si se establece un balance de masa en un elemento diferencial del diagrama de definiciones, se tiene:

13

Ídem.

76


Figura No. 5

DIAGRAMA DE DEFINICIONES PARA DESCRIBIR EL TRANSPORTE DE LOS CONTAMINANTES EN LA ZONA NO-SATURADA DEL SUBSUELO

77


Donde: C : Concentración en fase sólida q : Concentración en fase líquida K : Concentración del contaminante, D : Coeficiente de difusión molecular. Si integramos el balance de masa y reducimos términos, se obtiene la siguiente ecuación:

y también, Estableciendo como además de reducir términos, se determina la siguiente expresión:

Planteando esta ecuación diferencial en términos de celdillas de mezclado despreciando la difusión molecular, por su mínima influencia en el evento se tiene:

En estado estable: Despejando y reduciendo términos, se tiene:

Donde:

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concentración del contaminante a la entrada de la celdilla concentración del contaminante a la salida de la celdilla


Definición de las poblaciones receptoras y establecimiento de las vías de exposición viables

Aun cuando en la evaluación de riesgo por exposición crónica se debe tomar en cuenta como sujetos de referencia, al personal operativo y administrativo de las instalaciones para el manejo de los residuos industriales, el objetivo fundamental será considerar a los grupos de población que se hallen en el entorno de dichas instalaciones y que puedan resultar potencialmente receptoras de impactantes que, generados en aquéllas, viajen en cualquier fluido a través de un medio ambiental hasta los puntos donde puedan entrar en contacto con las ya indicadas, poblaciones receptoras. En ese sentido, como primer paso, se debe definir perfectamente la ubicación del sitio dentro de la zona donde se hallen todas las poblaciones que pudieran resultar potencialmente afectadas. A continuación se deben señalar todos aquellos accidentes topográficos, así como aquellas instalaciones (canales, escurrimientos, etc.) que puedan servir de obstáculos para el movimiento de los contaminantes o que faciliten su transporte, respectivamente. Asimismo, deberán determinarse tanto el tamaño y las características de las poblaciones que tienen mayores posibilidades de quedar expuestas a los impactantes ambientales. En particular deberán considerarse las áreas residenciales más cercanas, además de los grupos de residentes y de los individuos que puedan servir como sujetos o receptores de referencia, ubicados en lugares de trabajo, escuelas, hospitales y áreas recreativas. La información sobre la distribución de la población, características socio-económicas, actividades más importantes, hábitos representativos y tiempos de ocupación de los inmuebles deberá ser cuantificada con el mayor detalle posible. Al respecto, con relación al tipo de infraestructura urbana de las áreas residenciales, es indudable que la ubicación de las instalaciones industriales cerca del sitio de referencia, puede implicar una potencial exposición prolongada del personal operativo que desarrolle actividades a la intemperie. En las áreas residenciales, las condiciones socioeconómicas influyen en los estilos de vida, lo que a su vez puede redundar en un mayor o menor tiem po de exposición a los impactantes ambientales. Las áreas recreativas (campos de juego, parques, playas, etc.), así como los mercados, tianguis y, en general, los lugares de concentración pública, pueden incrementar las exposiciones que la actividad cotidiana diaria pueda propiciar.

79


Finalmente, las escuelas (sobre todo de infantes) junto con los hospitales son sitios de referencia muy importantes, ya que en ellos coexisten grupos de población de mediana y alta fragilidad que pueden verse mayormente afectados, que cualquier individuo común por la exposición crónica a residuos industriales. Ahora bien, una vez que se han acotado las poblaciones potencialmente expuestas, así como aquellos individuos o grupos poblacionales de referencia, se deben revisar todas las posibles vías de exposición crónica a residuos industriales para establecer aquellos que deban ser tomados en cuenta dentro del análisis por su viabilidad. Por vías de exposición se debe entender a todos aquellos medios por los que los agentes peligrosos pueden ingresar a cualquier ser vivo. Las vías de exposición posibles se anotan a continuación: • Ingesta de agua (de cualquier fuente), alimentos y suelo contaminados. • Inhalación de aire contaminado así como de gases, vapores y polvos provenientes del suelo y del agua contaminados. • Contacto o absorción dérmica de contaminantes presentes en el agua, suelo, aire y alimentos. • Contacto con vectores contaminados, como pueden ser los animales domésticos y las aves, así como objetos y equipos contaminados. En el análisis se deben tomar en cuenta todas las vías de exposición que se pueden presentar en cada uno de los medios ambientales considerados, tanto las relevantes como las secundarias que deberán evaluarse para determinar su real o potencial ocurrencia. En el cuadro No. 9 se presenta una aproximación de la relación entre los medios ambientales y las vías de exposición potenciales. Con esta información es posible identificar las poblaciones que pudieran quedar expuestas a los contaminantes según sean las vías de exposición que se hayan establecido como viables. Ahora bien, el parámetro que permite dimensionar la duración en que un sujeto de referencia podría estar expuesto a ciertas condiciones de riesgo —el cual se denomina como Factor de Exposición— se determina aplicando la siguiente expresión:14 14

Departamento de Salud Humana y Servicios de los E.U.A., Evaluación de riesgos en salud por la exposición a residuos peligrosos, Atlanta Georgia, 1992.

80


Donde: F : factor de exposición (adimensional). D : duración de la exposición (días). T : No. de días naturales del periodo de exposición (días). f : frecuencia de exposición (días/año). d : periodo de exposición considerado (años). Por ejemplo, el factor de exposición para un velador que laboró en una industria 8 horas diarias por 5 días a la semana durante 30 años en la que se depositaban a la intemperie lodos deshidratados contaminados es igual a: F = 0.2375 Evaluación de las rutas de exposición e identificación de las que sean viables

Una ruta de exposición es el ciclo que integra todos los elementos necesarios para que se dé el contacto entre los agentes contaminantes emitidos por una cierta fuente emisora con los grupos de población o individuos potencialmente receptores. En ese sentido, el ciclo que representa a cualquier ruta de ex posición demanda la participación de los siguientes elementos: fuente de exposición, medio ambiental, mecanismos de transporte y transmisión del contaminantes, punto de contacto entre el impactante y el receptor, vía de exposición y población o individuos receptores (ver figura No. 6) La descripción genérica de los elementos mencionados se presenta a continuación:15 — Fuente de exposición

Es la instalación o actividad relacionada con el manejo de residuos industriales que libera impactantes o agentes contaminantes al ambiente en forma líquida, sólida o gaseosa. 15

Ídem.

81


— Medios ambientales Los medios ambientales son los escenarios a través de los cuales los impactantes liberados por una determinada fuente emisora pueden entrar en contacto con las poblaciones receptoras. El hecho de que existan estos escenarios no asegura la movilización de los contaminantes; para ello se requieren los mecanismos de transporte. Es obvio que el suelo, el aire, los acuíferos y las corrientes superficiales constituyen los medios ambientales de más importancia. — Mecanismos de transporte y transmisión En los mecanismos de transporte de los contaminantes, en todos los casos, siempre será algún fluido (agua o aire), por lo que si no existe la vía de transporte de los contaminantes nunca se dará la movilización de ellos a través de los medios ambientales. Los mecanismos de transmisión de los contaminantes son los responsables de que su concentración se difunda y diluya en los medios ambientales. La advección, adsorción, sedimentación y biodegradabilidad, tal vez sean los más importantes. — Punto de contacto Es el sitio donde puede darse el contacto entre el impactante liberado por una fuente contaminante y el individuo o la población receptora, como pueden ser un pozo de agua potable, una corriente de agua, los espacios de trabajo, los recintos habitacionales y el consumo de los alimentos. — Vía de exposición Son las diferentes formas mediante las cuales los agentes tóxicos pueden ingresar a los organismos vivos. Como se sabe, las principales vías de exposición son la inhalación, la ingesta y el contacto dérmico. — Población e individuos receptores Son los grupos de personas, flora o fauna (endémica, de interés comercial, etc.) que real o potencialmente, pueden verse afectados por la exposición crónica a residuos industriales en un determinado punto de contacto y a través de una cierta vía de exposición.

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Cuadro No. 9 RELACIÓN ENTRE LOS MEDIOS AMBIENTALES Y LAS VÍAS DE EXPOSICIÓN POTENCIAL

MEDIO

VÍAS DE EXPOSICIÓN PROBABLE • Ingestión directa.

Agua

• Contacto dérmico (*). • Ingestión o contacto secundario (lavado de utensilios, lavado de alimentos). • Ingestión directa.

Suelo

• Contacto y absorción dérmica. • Inhalación de polvos y partículas (PM10).

Aire

• Inhalación de polvos y partículas (PM10). • Contacto dérmico (*). • Ingestión directa de alimentos contaminados.

Alimentos

• Ingestión directa de alimentos preparados con agua contaminada. • Contacto dérmico con productos contaminados.

Vectores

• Contacto dérmico (*).

• Ingesta e inhalación (*) También incluye el contacto ocular. — Evaluación de las rutas de exposición Un punto importante del análisis lo constituye sin duda la evaluación de las rutas de exposición para determinar si en todas ellas se cumplen todos los elementos del ciclo de riesgo, ya que si los ciclos de las rutas de exposición consideradas no se cumplen del todo por falta de alguno de los elementos, no se dará el contacto entre los impactantes y las poblaciones receptoras. Esto es

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particularmente de gran importancia en los proyectos con los que se pretende dar viabilidad a las instalaciones para el manejo de residuos industriales, ya que las rutas de exposición formuladas establecen situaciones que se darán a futuro, por lo que su evaluación servirá para priorizar en los programas de monitoreo ambiental y de prevención de accidentes las rutas de exposición que incluyan a todos los elementos del ciclo. Determinación de las implicaciones y de los efectos para la salud pública y el ambiente

Una vez evaluadas las rutas de exposición y habiendo identificado las que resultaron ser viables, por incluir todos los elementos que demanda el ciclo de riesgo, viene la fase correspondiente a la determinación de las implicaciones y efectos en la salud pública y el ambiente. Para ello será necesario desarrollar los siguientes pasos: • Estimación de la dosis de exposición • Comparación de las estimaciones con los criterios permisibles. • Determinación de las implicaciones y de los efectos en la salud. Este proceso deberá aplicarse a cada una de las rutas de exposición con ciclos de riesgo completos. — Estimación de la dosis de exposición

Como se indicó, será necesario determinar las dosis de exposición para las condiciones en que operará la instalación que se trate de acuerdo con la siguiente metodología:'6 • Cálculo de la Duración de la Exposición: Este parámetro servirá para determinar el tiempo en que una determinada población puede quedar expuesta a ciertos contaminantes. • Selección del Sujeto de Referencia: De la población expuesta, se de berá elegir a los sujetos de referencia a considerar en el análisis, con lo cual podrá definirse el peso corporal correspondiente. 16

ídem.

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• Establecimiento del Contaminante de Referencia: De los diferentes agentes contaminantes que sean emitidos en el ambiente, se deberán elegir a los más representativos por su mayor toxicidad y elevada concentración. • Definición de las Vías de Ingestión: Según el tipo de contaminante, el medio ambiente por donde se difunde y el mecanismo de transporte, se definirá la vía de ingestión más crítica. Con base en lo antes indicado, en el cuadro No. 10 se describen las expresiones para determinar la dosis de exposición crónica de un determinado evento: Cuando no se cuente con la concentración de referencia del contaminante en el medio, es posible estimarla a partir de un balance de emisiones, como el mostrado en el cuadro No. 6. En ese sentido, es posible determinar la concentración de referencia del contaminante, de la siguiente manera: Q = (T x E) / V Donde: Q : Concentración del contaminante en el medio. T : Cantidad de residuos de una cierta corriente que ingresan diariamente a la instalación. E : Porcentaje correspondiente al tipo de emisión a considerar (fases líquida, sólida y gaseosa/ver cuadro No. 6). V : Volumen del fluido en que se movilizará el contaminante en una determinada unidad de tiempo. Ahora bien, la comparación de las estimaciones con los criterios permisi bles se realizará aplicando las mismas formulaciones descritas para el cálculo de las dosis de exposición, sustituyendo las concentraciones de los contaminantes registrados o estimados por las concentraciones permisibles que precise la normatividad correspondiente, o bien, los criterios o estándares internacionales de referencia cuando no se cuente con normas específicas. En caso de que las dosis de exposición del contaminante rebasen la dosis correspondiente a los valores de las concentraciones permisibles del contaminante, el riesgo potencial considerado quedará confirmado, por lo que será

86


necesario identificar las implicaciones y los efectos en la salud que correspondan; para ello será fundamental precisar los siguientes factores:17 • Probable distribución del contaminante en el cuerpo del sujeto de referencia. • Órganos que pueden verse involucrados. • Probabilidad de que se desarrolle algún tipo de carcinogenicidad. • Efecto acumulativo del contaminante. • Tolerancia esperada. • Efectos reversibles e irreversibles. • Cambios en las conductas sociales. • Implicaciones socioeconómicas. • Efectos en la familia. — Establecimiento de Medidas de Control y de las Acciones a Instrumentar. Las medidas de control a considerar, según la Evaluación de Riesgos en Salud por la Exposición a Residuos Peligrosos (*), dependerá del tipo de riesgo

implícito, como a continuación se indica:

• Peligro urgente Retirar a la población expuesta y realizar análisis selectivos de sangre, tejidos y fluidos biológicos para establecer programas de restablecimiento o rehabilitación. • Peligro definido Restringir el acceso a zonas contaminadas y llevar a cabo un estudio de riesgo con iniciadores biológicos. • Peligro indeterminado Realizar una encuesta entre toda la población potencialmente expuesta para identificar a los individuos con mayor riesgo y precisar las acciones correctivas. • Peligro no-aparente Realizar un estudio específico que permita definir con claridad, la existencia de rutas de exposición completas, además de instrumentar un programa de 17

Centro Panamericano de Ecología Humana y Salud, Evaluación de Riesgos para la Salud en la Población Expuesta a Metales en Solivia, 1997. (*)Departamento de Salud Humana y Servicios de los E.U.A.-1992

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difusión para cultivar entre la población expuesta, instrumentar prácticas preventivas de los riesgos probables. • Sin peligro Instrumentar un programa de difusión entre la población expuesta, señalando la inexistencia del riesgo presumible, además de algunas medidas preventivas básicas que refuercen la prevención de los riesgos potenciales. Independientemente del riesgo involucrado con el evento a considerar, se deberán desarrollar los siguientes programas: • Programa de prevención y control • Programa de información a las comunidades que dé respuesta a las preocupaciones de la sociedad.

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ESTUDIOS PARA LA REVISIÓN DE LA VULNERABILIDAD GEOHIDROLÓGICA DEL SUBSUELO

Aclaraciones conceptuales En este capítulo se describirá la aplicación práctica de ciencias como la Geología y la Hidrogeología para evaluar la vocación natural de sitios para el establecimiento de sistemas de disposición final de residuos industriales, o bien, si son vulnerables a la contaminación de las aguas subterráneas por infiltración de líquidos percolados. Para esto es importante definir dos conceptos: vocación natural del terreno y vulnerabilidad a la contaminación de los recursos hídricos subterráneos, que

son

dos aspectos estrechamente relacionados, puesto que ambos dependen de las características del subsuelo.

Cuando se hable de vocación natural del terreno, se estará refiriendo a la capacidad natural de un sitio para almacenar o disponer residuos sin que se provoquen daños a los recursos hídricos del subsuelo. Esto depende del conjunto de las características físicas y químicas del material que se localiza entre la superficie del terreno donde serán depositados los residuos y la profundidad a la que se encuentra el techo del acuífero (material que almacena y transmite agua). Con base en lo anterior, un sitio tendrá vocación natural cuando no exista posibilidad de contaminar al agua subterránea, lo cual sucederá cuando se presenten los siguientes casos: • No existan acuíferos en el subsuelo. • El acuífero esté protegido por una capa superior impermeable de espesor y distribución considerables. • El acuífero sea libre, pero la zona no saturada tenga un gran espesor y esté constituida con materiales con una elevada capacidad de intercambio iónico. En cualquier otra situación existirá siempre alguna posibilidad de que los recursos hídricos subterráneos sean contaminados, de ahí la importancia de establecer mediante diversos estudios, el modelo de funcionamiento hidrogeológico de la zona de interés.

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Ahora bien, cuando sea mencionado el concepto vulnerabilidad a la contaminación de los recursos hídricos subterráneos

se estará hablando del conjunto

de características físicas y químicas del terreno que, al conjugarse, puedan permitir que los contaminantes reactivos y no reactivos lleguen al agua subterránea deteriorando su calidad; con este concepto se pretende precisar cualitativamente la probabilidad de que el agua subterránea sea contaminada por líquidos percolados provenientes de los residuos depositados sobre el suelo. En conclusión, para establecer si un terreno tiene vocación natural para confinar o almacenar residuos, así como para evaluar la vulnerabilidad del agua subterránea a la contaminación, es necesario plantear con detalle el marco geológico e hidrogeológico de referencia, lo cual significa comprender tridimensionalmente la distribución y la composición de los materiales en el subsuelo. Por lo regular, la elección de los sitios para la disposición final de cualquier tipo de residuos está asociada con el desinterés e irresponsabilidad por cuidar los recursos naturales al disponer los residuos en cavernas, bancos de materiales abandonados, cauces de ríos y arroyos, cráteres, etc. Estas acciones van asociadas con cierto riesgo, ya que el sitio elegido puede ser técnicamente inadecuado, pudiendo afectar en el corto o mediano plazo el agua subterránea y poner en riesgo la salud pública de la población asentada en su entorno. En muy pocas ocasiones se realizan estudios de detalle en sitios elegidos por algún interés en particular, lo que puede permitir establecer la vulnera bilidad de ellos y, en caso necesario, definir las obras de ingeniería requeridas para impedir la afectación del ambiente. Esta situación sin embargo, dista de ser la mejor opción, ya que al no evaluar la región en la que se ubica el sitio, es posible que existan otros técnicamente más factibles que demanden menor inversión. Cuando este proceso de realizar estudios en sitios arbitrariamente elegidos se generaliza o se hace repetitivo, se corre el riesgo de hacer inversiones mal orientadas, ya que nunca habrá garantías de haber seleccionado el sitio más adecuado. Por lo anterior, lo mejor será iniciar con estudios geológicos e hidrogeológicos regionales que involucren la extensión del territorio natural, social o 94


políticamente elegible con el fin de identificar las áreas en donde se tengan las mejores condiciones naturales. Esto significa encontrar los sitios en donde la vulnerabilidad de los recursos hídricos subterráneos sea mínima para que a continuación se efectúen los estudios de detalle. De esta forma, siempre se tendrá la seguridad de contar con la mejor opción técnica y con una inversión económica mínima, en obras de ingeniería. Esta posición implica entonces, realizar trabajos de planificación y de evaluación directa, como a continuación se indica: a) Planificación: Este tipo de estudios va de lo general a lo particular, esto es, se inician con el estudio de grandes extensiones (estudios de gran visión), como se indica en la figura No. 7, para tener un conocimiento re-gional del modelo geohidrológico, cuyo objetivo es la identificación de regiones con vocación natural en donde puedan llevarse a cabo posteriores estudios de detalle (estudios específicos), que bien pueden ser efec-tuados por los interesados en crear infraestructura para el confinamiento de residuos. Al respecto en el Anexo A, se presenta una metodología inspirada en lo antes mencionado, para ubicar sitios viables con el fin de establecer de confinamientos de residuos industriales. En el proceso de selección no únicamente deben intervenir criterios científicos de carácter técnico, sino también políticos y sociales. Los problemas que pueden suscitarse por cuestiones político-sociales son eventos críticos para que se dé la cristalización de un confinamiento. De ahí que sería importante incluir estos aspectos en los trabajos de planificación. b) Evaluación directa: Los estudios de evaluación directa buscan precisar la vulnerabilidad a la contaminación del sitio que se pretende utilizar para el confinamiento de los residuos. Estos estudios normalmente tienen una visión de orden local, como se puede observar en la figura No. 8. En general, los estudios de gran visión y los específicos deben estar fundamentados en los requisitos que impone la normatividad, debiendo precisar las características geológicas e hidrogeológicas del terreno. 95


Normatividad oficial La normatividad oficial relacionada con la ubicación de sitios para el confinamiento de residuos es una variable de gran importancia, ya que por lo regular se toman en cuenta una serie de atributos no sólo de carácter natural, sino también limitantes relacionadas con el uso del suelo (áreas naturales protegidas), así como perímetros de protección para salvaguardar la calidad de vida de los habitantes de poblaciones y la seguridad de infraestructura generada por el hombre (presas, redes de comunicación, etc.), entre otras. Es importante destacar que en muchas ocasiones la identificación de sitios factibles para confinar residuos ha generado inversiones económicas importantes en la elaboración de estudios que sólo visualizaron el aspecto natural; en estos casos, el resultado ha sido poco satisfactorio ya que además de otras irregularidades de índole administrativo y social, no fueron consideradas las variables adicionales que establece la normatividad oficial. Cabe destacar también que la normatividad debe ser periódicamente revisada para no correr el riesgo de caer en la obsolescencia o en situaciones extremas que deriven en el establecimiento de requisitos fácilmente salvables con la tecnología actual. Este es el caso de la NOM-055/ECOL-93, que en la mayor parte de sus criterios es demasiado rigurosa, ya que da el mismo peso a todas las variables que involucra, además de que en otros casos es ambigua, por lo que se vuelve difícil de cumplir. Uno de los criterios en que la norma es en exceso restrictiva, es el perímetro de protección de 25 km que impone como distancia mínima que debe haber entre poblaciones mayores de 10,000 habitantes y un confinamiento de residuos peligrosos, ya que en estados como los de México, Guanajuato, Puebla y Tlaxcala, entre otros, resulta prácticamente imposible cumplir tal requisito debido a la gran densidad de población registrada en sus territorios. Esta situación es contrastante al compararla con la situación que prevalece en países como Estados Unidos de América y Canadá, donde se imponen distancias de tan sólo 150 metros entre instalaciones para el manejo y confinamiento de residuos industriales y zonas residenciales; o bien, con lo establecido por la Comunidad Europea, la cual permite ampliamente la utilización de obras de ingeniería cuando el sitio no cumple del todo con los requisitos geohidrológicos establecidos (ver Anexo B). Además de lo antes indicado, se debe señalar que el amplísimo rango de aplicación de dicha norma al señalar que con obras de ingeniería es posible 98

ESTUDIOS PARA LA REVISIÓN HE LA VULNERABILIDAD GEOHIDROLOGICA DEL SUBSUELO

solventar cualquier incumplimiento, hace que su aplicación sea difícil y complicada, además de favorecer la discrecionalidad y el cuestionamiento sociopolítico de las iniciativas respaldadas por dicho instrumento normativo -lo anterior dificulta la viabilización oficial de ellas. Sin duda, esta situación, dificulta demandar racionalidad y madurez en los procesos para el establecimiento de rellenos sanitarios y confinamientos de residuos por el gran entusiasmo ligado a la percepción tan equivocada que se ha creado respecto al tema mencionado. Con la intención de alcanzar un marco normativo que por sí mismo impulse el desarrollo de infraestructura para el control de los residuos peligrosos, es importantísimo que las normas oficiales sean revisadas y actualizadas periódicamente por profesionales con amplia experiencia práctica sobre el tema con el fin de facilitar su aplicación y cumplimiento.

Estudios geológicos No se puede hablar de la aplicación práctica de la geología sin antes definirla, por lo que se utilizarán algunas de las ideas descritas por Arthur Holmes, ex profesor de geología y mineralogía de la Universidad de Edimburgo, quien señala lo siguiente: "Para el geólogo, una roca es algo más que un agregado de minerales; es una página de la autobiografía de la Tierra, con una historia que podrá descubrir aquel que llegue a leer la lengua en la que están escritos los datos. Estas páginas, dispuestas en orden apropiado, de la primera a la última, y datadas cuando es posible, engloban la historia de la Tierra".

De igual forma explica: "La geología moderna tiene por objetivo descifrar la evolución completa de la tierra y sus habitantes, desde los tiempos más antiguos hasta la actualidad, cuyas huellas pueden descubrirse en las rocas. Aspectos fundamentales en la geología son: los materiales del armazón rocoso de la tierra (estudiados por la mineralogía y petrología); sus disposiciones, o sea, su forma, estructura e interrelaciones (aspectos estudiados a través de la geología estructural y la estratigrafía); los procesos geológicos o mecanismos de la Tierra, por los que se producen cambios de todo tipo (analizados por la geología física); y finalmente, la sucesión de estos cambios en el tiempo, o la historia geológica de la Tierra (considerados por la geología histórica)".

De esta forma, un estudio geológico se enfoca al estudio de la estructura terrestre, lo que implica conocer su forma, consistencia y evolución. Para

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lograrlo, es necesario recopilar la información que estudian ciencias como la petrología, geomorfología, sedimentología, estratigrafía y tectónica, entre otras. A partir de esto, el enfoque que habrá de darse a la geología cuando se estudia la vulnerabilidad de un sitio, es el de establecer el marco de referencia para definir la existencia, forma y velocidad de transporte del agua subterránea, así como de cualquier fluido que transite a través del medio geológico identificado. Esto se lleva a cabo por medio de una geología práctica en la que se estudia no sólo el sitio de interés, sino el entorno del mismo. La amplitud y extensión del entorno geográfico a estudiar dependerá del tipo de estudio a realizar (de planificación o de evaluación directa). En este orden de ideas, resulta interesante continuar con una breve descripción de las ramas de la geología más empleadas en trabajos de prospección:18 • Geología Física. Estudia los agentes terrestres que generan deformaciones en las rocas (pliegues); los mecanismos que generan rupturas en los materiales (fracturas y fallas), y los procesos que transforman a la Tierra; así, la geología física permite comprender qué tipo de procesos han cambiado el aspecto de la región que se estudia y las repercusiones que se generan en cuanto a las formas geológicas originadas. • Geología Estructural. Estudia la forma y disposición de las diversas unidades que constituyen la Tierra, involucrando las estructuras contenidas en ellas; con esta rama de la geología se pueden identificar y cuantificar estructuras como: pliegues, fracturas, fallas, planos de estratificación, flujos de lava, discordancias y zonas de karst (estructuras resultantes de la disolución del carbonato de calcio), entre otras. Todas estas estructuras dan una característica especial a los materiales que conforman un área o un sitio, e intervienen para incrementar o disminuir la permeabilidad de las rocas, para limitar un acuífero, o para permitir que se recargue.

18

Morales, R., La geologí a en la s elección de sitios para el confinami ento de re siduos s ólidos pe ligrosos , Revista

AMCRESPAC, México, 1994.

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• Estratigrafía. Estudia la sucesión eventual de las fases de depósito tanto de las rocas estratificadas (rocas sedimentarias), como de las seudoestratificadas (rocas volcánicas depositadas por aire, como cenizas, tobas, etc.), así como la naturaleza de las mismas y la correlación de los estratos de diferentes lugares. De esta forma, se puede establecer el arreglo de las rocas en el subsuelo, partiendo del existente en superficie, así como de las estructuras que las afectan. En muchas ocasiones, este conocimiento se logra por medio de la correlación, aplicando lo que sucede en sitios relativamente próximos en donde las condiciones geológicas son similares. • Sedimentología. Se encarga de describir los ambientes en que se depositan los materiales, así como los efectos que posteriormente los afectan. Con base en esto, se establece el sello distintivo y las características físicas y químicas (facies sedimentarias) de las rocas así formadas. El principio en el cual se basa la sedimentología se denomina «uniformísimo»,

que a la postre dice: «El presente es la clave del pasado»,

esto es, la forma en que están ocurriendo los procesos sedimentarios en la actualidad es igual a la forma en que se dieron en el pasado. Partiendo de las características físicas y químicas de las rocas a nivel de superficie, es posible suponer el ambiente de depósito en que se acumularon los materiales de una determinada región o sitio e inferir su proyección hacia el subsuelo. Así, se estará en posibilidad de predecir la existencia de agua subterránea, de su movilidad y de la capacidad de autodepuración del terreno por intercambio iónico. • Finalmente, la geología histórica tiene implicaciones más amplias; se apoya en las partes de la geología comentadas anteriormente para establecer la secuencia, paso a paso, de los sucesos que constituyen la historia de la región que se está analizando, con lo cual se dispone de un modelo conceptual geológico de lo ahí ocurrido; esto es, el geólogo cuenta con la posibilidad de describir cuándo y qué tipo de eventos geológicos ocurrieron, cómo se sucedieron unos a otros, qué tipo de materiales se formaron en cada caso, qué estructuras los afectaron, cómo fueron deformados y cómo llegaron a adquirir su aspecto actual, entre otras cosas. 101


Siempre que se realiza un análisis geológico a detalle, aunque sea para evaluar directamente un sitio, se requiere establecer un marco Geológico de Referencia que se desarrolla en un ámbito geográfico más amplio al entorno del sitio que interesa evaluar. El objetivo de ello es identificar los procesos geológicos que ocurrieron en la región dentro de la cual se ubica el sitio (ver figura No. 9). Así, podrá establecerse lo siguiente: • La litología de la región, es decir, la composición de los materiales aflorantes. • Los tipos de roca y características físicas y químicas de los materiales identificados en el sitio. • La geología estructural, lo que representa conocer la densidad y tamaño de las fracturas, así como el tipo de fallamientos y plegamientos. Para plantear este marco de referencia, se requiere recopilar información en fuentes confiables como son institutos de investigación especializados, universidades, iniciativa privada, dependencias del gobierno federal y estatal, etc. Dentro de éstas, la información cartográfica es esencial, pues permite visualizar geográficamente la distribución espacial de los tipos de materiales y estructuras. Con el marco geológico de referencia se logra: • Tener un conocimiento rápido de la distribución y consistencia de los materiales y estructuras existentes. • Contar con un marco natural base, estructurado en poco tiempo y de forma económica. • Contar con la posibilidad de establecer unidades hidrogeológicas y delimitar regiones con base en su vulnerabilidad a la contaminación. Estudios geofísicos

Una vez que ha sido definida la distribución espacial y composición de los materiales en la zona de estudio, se tiene el planteamiento no sólo de la litología, sino también de las estructuras existentes; este conocimiento es certero en superficie, pero hipotético en el subsuelo, por esta razón es necesario llevar a cabo actividades complementarias que permitan corroborar el modelo geológico conceptual supuesto para el subsuelo.

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La forma más exacta de hacerlo es mediante la perforación de pozos por medio de los cuales se obtienen muestras en superficie del material cortado; esto, sin embargo, tiende a ser una limitante, ya que la información es puntual y tendrían que perforarse una gran cantidad de pozos para tener un buen conocimiento horizontal y vertical del subsuelo. La solución a este problema ha sido emplear métodos indirectos que, de forma rápida y económica, permiten tener un modelo más preciso del subsuelo; estos métodos son conocidos como métodos geofísicos. En general, la finalidad de la prospección geofísica es la detección de texturas y estructuras a través del análisis de sus propiedades físico-químicas como son resistividad, densidad y magnetismo, entre muchas más. Si bien el número de éstas puede ser muy variado, los métodos desarrollados para estudiarlas son igualmente variados. De esta manera, existen métodos eléctricos, gravimétricos, sísmicos, etcétera. En la prospección hidrogeológica, por ejemplo, el método utilizado comúnmente ha sido el eléctrico, el cual ha probado sus bondades en la prospección de medios estratificados, especialmente horizontales. Este método ha sido ampliamente desarrollado, de tal manera que a partir de la emisión de corrientes eléctricas pueden evaluarse una o varias de las características de los materiales terrestres a través de distintas formas: sondeos eléctricos verticales (SEV), sondeos con polarización inducida (PI), sondeos magnetotelúricos (SMT), sondeos por frecuencia (SF), sondeos por transitorio electromagnético (TEM), seudosondeos electromagnéticos aéreos (PSEA) , calicatas electromagnéticas, aéreas y terrestres (CEMA) y registros geofísicos de pozos (REV). La pretensión del método eléctrico es la valoración de respuesta de los materiales al paso de una corriente eléctrica, misma que puede ser manipulada en el tiempo y ritmo de frecuencia de la onda. De esta forma, es posible encontrar arreglos usados dentro del método eléctrico que varían exclusivamente en función de la frecuencia (polarización inducida) y otros más, el tiempo del mismo (sondeos eléctricos verticales, sondeos Wenner, calicatas y dipolos), cuya diferencia dista en la forma del arreglo de los electrodos y, por ende, del objetivo del estudio. 104

ESTUDIOS PARA LA REVISIÓN DE LA VULNERABILIDAD GEOHIDROLOGICA DEL SUBSUELO

Todos los métodos eléctricos funcionan a raíz de la emisión de una corriente eléctrica a través de dos o más electrodos puntiformes y de su recepción a través de otros dos electrodos adyacentes receptores del potencial inducido (ver figura No. 10). Su arreglo es lo que marca la diferencia entre sí, utilizándose para la prospección de agua subterránea los sondeos eléctricos verticales (arreglo tipo Schlumberger) y los sondeos de polarización inducida; para la determinación de cavernas y para la definición de zonas contaminadas, las calicatas y los arreglos dipolares; mientras que para la prospección de tierras físicas, se utiliza el arreglo Wenner o el Lee. Finalmente, para la pros pección minera, se utilizan los sondeos de polarización inducida o de bloques. La información geofísica de campo tiene que depurarse en gabinete a través de paquetes computacionales hechos ex-profeso para ello, lo cual da como resultado gráficas con valores para que el especialista los correlacione con la hidrogeología de la región, para así poder dar una interpretación sensata de lo que se obtiene. En un sentido amplio, la geofísica proporciona las herramientas para evaluar el modelo geológico subterráneo a partir del existente en superficie. Como ya se mencionó, los métodos geofísicos son muy variados y se clasifican de acuerdo con tipo de energía que utilizan. A continuación se enlistan algunos de ellos:19 • Magnético: Este método utiliza el magnetismo de las rocas de la corteza terrestre. Consiste de dos partes, el magnetismo inducido y el magnetismo remanente; el primero se debe al campo magnético de la Tierra, y el remanente es el que fue adquirido cuando se formaron las rocas. Es el método de exploración más antiguo y es poco usado en estudios hidrogeológicos; en el caso de estudios de índole ambiental, se utiliza cuando se sabe que el contaminante puede tener alguna propiedad magnética. • Gravimétrico: Se basa en las variaciones de gravedad causadas por un contraste de densidad entre una estructura o roca y la del medio que 19

Flores, R., La geofísica aplicada como un apoyo fundamental para el adecuado confinamiento de residuos sólidos,

Revista AMCRESPAC, México, 1992.

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la envuelve; este método estudia las anomalías de la gravedad en la superficie terrestre para deducir la estructura y forma del basamento; normalmente se utiliza en estudios regionales. Es útil también para determinar la existencia de grandes fallas que pongan en contacto rocas de diferentes densidades. Sus alcances en la hidrogeología son limitados, por lo que se usa poco. • Eléctrico Resistivo: Es un método eléctrico que utiliza como patrón de medición la resistividad de los materiales al momento de inyectar una corriente eléctrica dentro de éstos. El arreglo de los electrodos a utilizar, es determinado a su vez por el objetivo del estudio; cuando se buscan contaminantes, cavernas o algún elemento discrepante al medio que le rodea, se utilizan los arreglos dipolares, mientras que cuando se requiere conocer la existencia o no de agua, es mejor emplear los sondeos eléctricos verticales (SEV) , Wenner o Lee. Si bien dentro de éstos aún así existen subdivisiones, los sondeos eléctricos (SEV) son los más usados para la prospección de agua debido a que presentan una mejor definición en las anomalías verticales. Este es, por tanto, el arreglo mayormente usado para el estudio de sitios propicios para el confinamiento de residuos industriales. • Electromagnético: Estudia la influencia del terreno sobre un campo electromagnético artificial. Es un método caro, pero con buena resolución para explorar de forma rápida el subsuelo. Debido a que sus resultados dependen de las características físicas de los materiales y de los fluidos que contienen, son aplicados para el reconocimiento de las condiciones hidrogeológicas y para la identificación de frentes de contaminación. • Sísmico: La sismología de exploración se basa en el análisis del com portamiento de las ondas sísmicas, las cuales son registradas a partir de sismógrafos. Las fuentes de energía que generan las ondas sísmicas están controladas y son móviles; las distancias entre la fuente y los puntos de detección son relativamente pequeñas. El objetivo de la exploración sísmica es deducir información acerca de las rocas, es pecialmente sobre la posición de las capas. Es una técnica muy empleada en la exploración petrolera, aunque también se usa en la ingeniería civil, sobre todo para medir la profundidad del substrato 107


rocoso. Debido a que es una técnica más costosa que la eléctrica resistiva, con una definición equiparable a ella, es poco empleada en geohidrología y en estudios ambientales. Como resultado de los estudios geofísicos y de su correlación con la ex ploración geológica, se establece un modelo geológico en superficie y uno geoeléctrico en el subsuelo, el cual se calibra a través de los cortes litológicos obtenidos con la perforación de algunos pozos en diámetro reducido. De esta forma, las secciones geoeléctricas realizadas durante la fase de interpretación geofísica son fácilmente calibradas y transformadas en secciones geológicas y, finalmente, en hidrogeológicas, permitiendo establecer un modelo conceptual geológico más detallado, pues se integra al previamente formulado, el conocimiento profundo del tipo y comportamiento de los materiales en el subsuelo. Es importante resaltar que la realización aislada de geofísica de cualquier tipo, sin un conocimiento profundo de la geología del área y sin alguna correlación con los cortes litológicos de las perforaciones, representa un gasto inútil, ya que su interpretación tendrá muy altas probabilidades de ser errónea. En resumen, para explorar de forma correcta el subsuelo, es imposible aplicar aisladamente las técnicas geofísicas, puesto que éstas funcionan simplemente como un auxiliar de la geología. Estudios hidrogeológicos

La hidrogeología como tal, corresponde al estudio de los factores geológicos relacionados con el agua existente en ellos. A partir de esto se puede suponer lo siguiente: la hidrogeología representa el estudio del almacenamiento, circulación y distribución del agua dentro de materiales consolidados y no consolidados, tomando en cuenta sus propiedades físicas y químicas, sus interacciones con el medio físico y biológico y sus reacciones a la acción del hombre. Esto permitirá, a fin de cuentas, estimar el rango de vulnerabilidad a la contaminación del agua subterránea, aspecto que finalmente permitirá conocer la vocación natural del terreno para ubicar sin riesgo alguno una instalación para el depósito de residuos industriales. La hidrogeología es, definitivamente, una materia interdisciplinaria en la que es necesario aplicar las leyes y métodos de otras muchas disciplinas, como 108


son la ecología, la geofísica, la geotecnia, la hidrogeoquímica, la mecánica de fluidos, la tecnología de pozos de agua, la climatología, etcéteta. Una vez establecido el modelo geológico conceptual, se continúa con el análisis hidrogeológico y, por ende, con la delimitación de las unidades hidrogeológicas que se presentan en la zona. Éstas son definidas dependiendo de la permeabilidad cualitativa que se les confiere al tipo de material existente; este parámetro estará definido, a su vez, por el tamaño y distribución de los detritos, la presencia de cementante, el grado de compactación así como por la densidad y arreglo de las fracturas. Las unidades hidrogeológicas serán entonces, agrupaciones de materiales con características similares de permeabilidad. Así, la conformación de las unidades permitirá establecer las unidades litológicas susceptibles para formar acuíferos o las que pueden formar barreras al paso del agua. Esta es una actividad muy importante porque simplifica el número de unidades que se manejan y da sentido práctico a la clasificación. Como ejemplo de lo anterior, no es igual tener tres unidades litológicas re presentadas por: basaltos fracturados, andesitas fracturadas y materiales aluviales arenosos con muy alta porosidad, por una parte, que tener una sola unidad hidrogeológica que unifique a las tres primeras y se describa de la siguiente forma: Unidad hidrogeológica que engloba materiales de alta permeabilidad; en superficie constituye zonas de recarga y en el subsuelo acuíferos de alta potencialidad. En la hidrogeología hay conceptos muy importantes como el de acuífero, que es el material que por sus características físicas permite el almacenamiento y movimiento del agua subterránea. Para decidir si un sitio es adecuado para ubicar un confinamiento, es necesario saber si existen acuíferos y de qué tipo. Como se podrá ver enseguida, la vulnerabilidad a la contaminación varía según el tipo de acuífero de que se trate. 20

20

Morales R., Op. cit.

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Son aquellos que almacenan y transmiten agua: están limitados en su base por materiales impermeables y en su parte superior por la superficie freática, que es la cima de la zona saturada. Por encima de la superficie freática está la zona no saturada, que es la porción del terreno en donde coexisten, tanto en los poros como en las fracturas del material, el agua y el aire. El espesor de esta zona es muy variable y puede ir de unos cuantos centímetros a más de 100 m; estas dimensiones son muy importantes en el momento de analizar la vulnerabilidad del acuífero a la contaminación (ver figura No. 11). Acuíferos Libres.

Son aquellos en los cuales la cima del agua está en contacto directo con una barrera impermeable, generando con ello una presión mayor a la atmosférica. Como se puede ver, la vulnerabilidad a la contaminación de este tipo de acuífero es mucho menor, ya que no existe una vía de acceso directa a los contaminantes (ver figura No. 12). Acuíferos Confinados.

Son aquellos que almacenan y transmiten agua y que están limitados en su base por materiales impermeables y en su parte superior, por materiales semipermeables (de muy baja permeabilidad), de tal manera que sí existe movimiento de agua hacia el acuífero a través de los materiales semipermeables, pero de una forma lenta. La contaminación de éstos puede darse, aunque en un tiempo mayor que el de un acuífero libre. Acuíferos Semiconfinados.

Otra forma de clasificar los materiales es de acuerdo con su respuesta al paso del agua; de esta manera se conocen como:21 Materiales que permiten el almacenamiento y movimiento del agua a través de ellos. Su permeabilidad puede variar de alta (de 1 m/día a más de 104 m/día) a baja (de 10-1m/día a 104 m/día), en cuyo caso conforman buenos acuíferos y acuíferos pobres, respectivamente. Las vías por las cuales el agua se mueve en los acuíferos son: los poros que se presentan entre los granos de arena, grava, etc.; las fracturas existentes en las rocas consolidadas, y las estructuras de disolución presentes en las rocas carbonatadas. Acuíferos.

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ídem

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ESTUDIOS PARA LA REVISIÓN DE LA VULNERABILIDAD GEOHIDROLOGICA DEL SUBSUELO

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Son materiales, por lo regular arcillas, que almacenan y transmiten agua, pero de forma muy lenta; tienen permeabilidades bajas a muy ba jas que van de 10-5 m/día a menos de 10-7 m/día. Acuitardos.

Acuicludos. Son materiales que almacenan agua, pero no la transmiten, por

esta razón no pueden ser explotados mediante pozos. Un ejemplo de éstos son los granitos, en los que sus fracturas no están intercomunicadas, por lo que el agua almacenada en ellas no puede moverse. Acuifugos. Son materiales prácticamente impermeables, en los que ni se al-

macena ni transmite el agua. Como ejemplo de acuifugo, está cualquier roca que no ha sido afectada por disolución y no tiene porosidad ni fracturamiento; en la realidad sólo algunas porciones de los materiales de la corteza terrestre tienen estas características. En conclusión, las rocas con muy baja permeabilidad son casi siempre acuicludos y/o acuifugos. De esta forma, los materiales más vulnerables a la contaminación son los que constituyen acuíferos, particularmente los libres cuando presentan una zona no saturada muy delgada, aspecto que permite que los contaminantes puedan llegar rápidamente y contaminar el agua almacenada en ellos; por lo que los materiales que tienen mayor vocación natural para confinar residuos son los acuicludos y acuifugos, así como aquellos que conforman acuíferos confinados. Por lo antes expuesto, es muy importante realizar una zonificación en función del comportamiento de las unidades litológicas ante el paso del agua para, posteriormente, poder establecer el modelo conceptual hidrogeológico que, en resumen, debe comprender como mínimo los siguientes aspectos: 22 • Establecer qué unidades litológicas conforman acuíferos, de qué tipo son y definir si hay comunicación hidráulica entre ellos. • Dar la localización de las unidades hidrogeológicas en el sentido horizontal y vertical (esta última representa la posición estratigráfica de las unidades hidrogeológicas). 22

Ídem

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• Proporcionar la ubicación geográfica de las zonas de recarga y descarga del o los acuíferos. • Describir cómo se mueve el agua en el acuífero. • Evaluar la calidad fisicoquímica y bacteriológica del agua subterránea. • Establecer el grado de explotación a que está sometido el acuífero y dónde se localizan los pozos que aprovechan su agua. • Cuantificar, mediante pruebas de permeabilidad, la conductividad hidráulica de los materiales, particularmente los que constituyen la zona no saturada del acuífero. Con esta integración, se logrará tener un profundo conocimiento de la vulnerabilidad a la contaminación a la que está sometido el acuífero y, con ello, concluir si el área de estudio tiene vocación para ubicar un confinamiento de residuos. Perforación de pozos en diámetros pequeños

Esta constituye la etapa final de la evaluación de un sitio para ubicar un confinamiento de residuos, lo cual implica llevar a cabo perforaciones con los siguientes objetivos: • Obtener núcleos de roca para realizar adecuadamente la correlación geológica—geofísica. • Realizar durante la perforación, pruebas de permeabilidad tipo Lugeon o Lefranc, para evaluar cuantitativamente la conductividad hidráulica de los materiales cortados. • Tomar muestras alteradas de los diferentes materiales identificados para evaluar su capacidad de intercambio iónico y, con ello, su capa cidad de autódepuración ante la presencia de minerales e iones me tálicos. • Tomar muestras inalteradas de los diferentes materiales identificados para evaluar en el laboratorio su porosidad total así como su porosidad efectiva y posteriormente, establecer la cantidad de agua que requiere el material para su saturación; información que, correlacionada con las condiciones climáticas del área, permitirá evaluar si es posible que al acuífero lleguen contaminantes. También se analizará, a partir de dichas muestras, la conductividad hidráulica de los diferentes materiales en contrados con la perforación.

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• Comprobar en forma directa el espesor de la zona no saturada y la profundidad a la que se encuentra el acuífero. • Se tomarán muestras de material para medir la respuesta mecánica a los esfuerzos y con ello evaluar su impacto en la base del confinamiento. Otro aspecto de interés, desde el punto de vista geotécnico, es la exploración geológica con el fin de localizar bancos de explotación de donde se puedan obtener materiales arcillosos, para cubrir las diferentes etapas de llenado de las celdas; estos estudios se realizan en las inmediaciones del área para que, una vez establecido el sitio donde se encuentran estos materiales, se realice una cuantificación de los volúmenes disponibles, así como un análisis de la pureza y calidad de ellos. En el Anexo "C" se presenta una breve descripción de algunas de las principales técnicas de perforación y sus aplicaciones.

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ESTUDIOS DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DEL ALMACENAMIENTO, ACOPIO Y DISPOSICIÓN FINAL DE LOS RESIDUOS INDUSTRIALES

Evaluación del potencial de contaminación del manto acuífero Una faceta fundamental en la definición de un sitio donde se depositarán residuos sobre el suelo lo constituye la evaluación de la contaminación potencial del manto acuífero, para lo cual será necesario llevar a cabo el siguiente análisis: Consideraciones sobre los acuíferos La definición de acuífero puede establecerse como sigue: "Es toda formación que contenga agua subterránea y sea suficientemente permeable para transmitir agua en cantidad utilizable". Los materiales más comunes presentes en los acuíferos son la arena y la grava no consolidadas que ocurren en valles aluviales, planicies costeras, dunas y depósitos glaciales. En términos prácticos, existen dos tipos de acuíferos, los confinados y los no-confinados. Los no-confinados funcionan como lagos subterráneos en material poroso. Cuando no existe arcilla u otro material impermeable que limite al agua subterránea en su parte superior, entonces, el nivel del depósito varía de acuerdo con la presión atmosférica. En la superficie de un acuífero no confinado, las presiones del agua subterránea son iguales a la presión atmosférica. Encima de la superficie libre del agua existe una zona no-saturada donde la presión es menor que la presión atmosférica por efecto de la capilaridad. El aire en esa región es normalmente continuo, por lo que un acuífero noconfinado tiende a ser abierto hacia la atmósfera. En la figura No. 13 se muestra el esquema de un acuífero no confinado. La frontera inferior de un acuífero es un estrato mucho menos permeable y puede estar constituido de arcillas, así como de materiales granulares o rocas.

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ACOPIO Y LA DISPOSICIÓN FINAL DE LOS RESIDUOS INDUSTRIALES

La fuente principal de agua que abastece a los acuíferos no confinados es la precipitación pluvial que se infiltra a través del suelo por la parte superior del acuífero, así como a través de la infiltración de ríos o lagos. Cuando el agua subterránea fluye de un acuífero no-confinado hacia un pozo de bombeo, la superficie libre sufre una depresión vertical y un movimiento del aire a través de la zona no-saturada, obligando al agua que llena los vacíos a dirigirse hacia el depósito freático. Ahora bien, un acuífero confinado es un estrato de material que contiene agua confinada entre dos capas de material mucho menos permeable, como por ejemplo, una capa de arena entre dos capas de arcilla. En estos casos, si las capas confinantes son suficientemente permeables para transmitir agua verticalmente, pero no suficientemente permeables para permitir un transporte lateral de agua, son denominados aquitardos. Un acuífero limitado por uno o dos aquitardos se llama semiconfinado. La fuente de agua de un acuífero confinado es principalmente la precipitación pluvial que eventualmente se mueve a través de los estratos confinantes o que se infiltra a través del material en las zonas de recarga. Los acuíferos confinados son completamente saturados y no poseen una superficie libre de agua. Las condiciones de presión en acuíferos confinados pueden definirse mediante la elevación que alcanza el agua dentro de piezómetros que se colocan dentro del acuífero confinado. Si la superficie piezométrica se encuentra encima de la capa confinante, el nivel estático del agua en un pozo se hallará encima del acuífero. Ese pozo es normalmente denominado arte-siano. Si la superficie piezométrica se ubica encima del nivel del suelo, los pozos son considerados de flujo libre. La figura No. 14 muestra un esquema de un acuífero confinado. Identificación del nivel freático La definición del tipo de acuíferos y sus características hidráulicas, prácticamente definen la profundidad a la que se encuentra el nivel freático, así como sus variaciones en épocas de sequía y de lluvia. Es de suma importancia conocer este tipo de información para poder llevar a cabo análisis de movimiento y atenuación de contaminantes en la zona no-saturada del suelo, así 119


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como para establecer el nivel de desplante del confinamiento, sobre todo cuando el nivel freático no es muy profundo. Porosidad y conductividad hidráulica Como primer paso, se deberá identificar y delimitar en planos las diferentes unidades de roca que determinen la zona no-saturada para definir sus características físicas y conocer su permeabilidad y porosidad. De igual manera se identificarán estructuras geológicas como fallas y fracturas que puedan hacer variar la permeabilidad original. Establecimiento de la relación El conocimiento de la profundidad del nivel freático (D), la porosidad promedio de los materiales del subsuelo y la conductividad hidráulica promedio de los mismos (K) permitirán conocer si un determinado sitio puede ser confiable desde el punto de vista geohidrológico, independiente-mente de que sea un acuífero confinado o semiconfinado, aunque justo es decir que cuando se está ante un acuífero confinado, por lo regular, el sitio es seguro. La premisa a corroborar es la siguiente:23 "El valor de la profundidad del nivel freático (D), debe ser tal que en combinación con la conductividad hidráulica (K) y la porosidad se -10 -1 obtenga un valor menor a 2 x 10 seg ", lo cual implica que una gota de agua transite la distancia "D" en al menos 158 años, requisito equivalente a la restricción establecida por la Comunidad Europea para impermeabilizar vertederos de residuos peligrosos, la cual indica que debe existir una capa mineral de al menos 5 metros de espesor y una conductividad hidráulica de k = La expresión que relaciona las variables antes mencionadas, se indica a continuación:

23

Sánchez, J., Notas de clase.

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Donde: K = en m/seg D = en metros = fracción adimensional para f En la figura No. 15, se presenta un gráfico que muestra la región de sitios geohidrológicamente aceptables, la cual se obtuvo al comparar la profundidad "D" en metros, con el producto en metros/seg. Estudios hidrológicos

Los residuos industriales no requieren de agua para su estabilización, sino más bien de procesos tales como la neutralización, sedimentación, desecación, estabilización y solidificación, por lo que el agua pluvial es un fuerte inconveniente y no una ayuda, como podría ser en el caso de los rellenos sanitarios en los cuales se requiere de humedad para degradar la materia orgánica de los residuos domésticos por vía anaerobia. El agua infiltrada dentro de un depósito de residuos industriales genera lixiviados, por lo cual es conveniente realizar un estudio de la distribución de la precipitación pluvial, tanto en el tiempo como en el espacio, que permita diseñar una solución ingenieril para el manejo de los lixiviados y la protección con que deberá contar el sitio en contra del agua que pudiera escurrir hacia la instalación y perjudicar la operación del mismo. Objetivos Un estudio hidrológico, como parte del proyecto para un confinamiento, tiene como objetivos: • Delimitar la superficie tributaria del sitio, su geomorfología y su área, así como calcular los gastos máximos que se presentarán en el lugar, asociados a cierta probabilidad de ocurrencia para diseñar las obras de protección en contra de posibles entradas de escurrimientos o daños al confinamiento. • Conocer la cantidad de agua que se precipitará sobre la superficie del mismo para determinar la cantidad de lixiviados que se generarán. 122


Conceptos generales Dentro del ciclo hidrológico, la precipitación pluvial es el fenómeno que más interesa y su medición es el punto de partida en el manejo del agua en el planeta. Esto se realiza mediante la operación de una red de estaciones meteorológicas, mismas que están equipadas con pluviómetros que miden la lámina de agua llovida en milímetros por día, y con pluviógrafos para medir la lámina llovida a través del tiempo, o la intensidad de lluvia, expresada en milímetros por hora, registrando sus mediciones en una gráfica denominada pluviograma, como la mostrada en la Figura Núm. 16. Los datos del pluviógrafo se procesan para obtener una gráfica en la que se relacionan la intensidad de la lluvia, la duración de la tormenta y el tiempo de retorno. La lluvia escurre sobre la superficie del planeta formando arroyos y ríos, en algunos de ellos se realizan aforos mediante una red de estaciones hidrométricas en las que se instalan limnígrafos, aparatos que miden la altura de la superficie del agua e indirectamente el gasto, como el que se muestra en la siguiente figura. El tiempo de retorno Tr, se define como el recíproco de la probabilidad de que ocurra un evento mayor o igual al que se está considerando, de tal manera que un tiempo de retorno de 500 años indica que existe la probabilidad de uno entre quinientos, o sea, dos al millar, de que ocurra un evento mayor o igual al que se elige como parámetro de diseño o, en otras palabras, el evento se presentará en promedio dos veces cada mil años o una vez cada 500. El evento a considerar en este caso es la lluvia. Lo anterior, se puede expresar como sigue:

Tr : es el tiempo de retorno en años P : es la probabilidad de que ocurra una precipitación X, mayor o igual a una que se ha seleccionado de magnitud x1 Siendo la cuenca, la superficie que vierte sus aguas hasta el punto en consideración y el parteaguas, la línea curva cerrada formada por las partes más 123


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altas de la topografía que limita la cuenca, la determinación del gasto máximo a considerar en el diseño de los sistemas de protección del confinamiento requiere del cálculo del tiempo de concentración, entendiendo éste como el tiempo que tarda una gota en llegar desde el punto más alejado del parteaguas de la cuenca hasta el lugar donde se tendrá la instalación por proteger. (Ver figura No. 18). Figura No. 18 ELEMENTOS DE UNA CUENCA HIDROLÓGICA REPRESENTADA UTILIZANDO UN MODELO DE ELEVACIÓN

Al medir los escurrimientos en un punto, producto de una tormenta, se puede hacer una gráfica en un sistema cartesiano, de tal forma que sobre el eje de las ordenadas se registren los gastos que se presentan a través del tiempo, graneándose este último sobre el eje de las abscisas, desde el momento cero hasta que termina la tormenta. A esta gráfica se le denomina hidrograma de tormenta.

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El gasto máximo se presenta cuando el tiempo es igual al tiempo de concentración, si la tormenta dura exactamente el mismo tiempo que el tiempo de concentración, los gastos que se presentan a partir de ese intervalo disminuyen hasta llegar a cero, como se presenta en la figura No. 19. Figura No. 19 HIDROGRAMA DE UNA TORMENTA DE CORTA DURACIÓN

Sin embargo, si la tormenta dura más que el tiempo de concentración el gasto permanece constante a partir del tiempo de concentración y, al dejar de llover, el gasto disminuye hasta llegar a cero. A ese intervalo de tiempo se le denomina tiempo de receso, como se muestra en la figura No. 20. La medición de la precipitación, al igual que otros fenómenos meteorológicos, se realiza diariamente en la red de estaciones climatológicas que existen en el país, muchas de las cuales son totalmente automáticas enviando sus datos vía satélite a los bancos de datos tanto nacionales como internacio-

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nales. En el caso que nos ocupa, los datos que más interesan son la preci pitación, la evaporación y la temperatura. Se procurará tomar los datos más representativos del lugar, preferentemente de las estaciones que estén dentro de la cuenca tributaria o, en su defecto, las estaciones más cercanas al punto en consideración utilizando el método de los Polígonos de Thiessen para realizar una ponderación de los datos climatológicos. Se adopta como estación base, aquélla que disponga de un mayor intervalo de información y que se encuentre preferentemente cercana a la instalación, obteniendo un factor para transportar los datos de la estación base al centro de gravedad de la cuenca tributaria. El procesamiento estadístico de los registros del pluviógrafo para la construcción de la curva Intensidad-Duración-Tiempo de Retorno (I-D-Tr), es

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el procedimiento más preciso. Sin embargo, es difícil obtener esa información en la mayoría de los casos. Por lo contrario, el registro de las precipitaciones máximas en 24 horas, obtenido mediante el uso del pluviómetro, es bastante común; mediante estudios estadísticos se pueden relacionar estadísticamente las precipitaciones en intervalos menores con respecto a la de 24 horas.24 Conociendo las precipitaciones para determinados tiempos de tormenta y períodos de retorno, se encuentran las intensidades en mm/h, con lo cual se puede elaborar la gráfica I-D-Tr. (Ver figura No. 21). Estudios geotécnicos

Una parte fundamental para realizar el diseño de una instalación donde se almacenarán, acopiarán o confinarán residuos industriales sobre el suelo, se refiere a la realización de los estudios de suelos, mediante los cuales será posible determinar aquellas características físicas y mecánicas de interés para este tipo de infraestructura. A continuación, se describen los parámetros de mayor importancia, necesarios para un buen diseño ingenieril de las instalaciones antes indicadas. Capacidad de campo del suelo La capacidad de campo se define como la cantidad de agua que puede retener un suelo antes de lixiviarla. Esta propiedad de los suelos varía en función de las características de los mismos, de hecho, es directamente proporcional con el contenido de arcilla, como se muestra en la figura No. 22. Para la determinación experimental de la capacidad de campo, el material deberá empacarse dentro de un lisímetro compactándolo en capas hasta alcanzar el peso volumétrico deseado. A continuación se agrega agua al lisímetro hasta alcanzar el nivel superior del material ya compactado con 24

Campos A. D., Cálculo de las curvas intensidad, duración, período de retomo, a partir de registros de lluvia máxima en 24 horas y relaciones duración lluvia promedio, Subdirección Regional Noreste de Obras

Hidráulicas e Ingeniería Agrícola para el Desarrollo Rural, SARH, San Luis Potosí, México, 1978.

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el fin de saturar su capacidad de absorción. Después se realiza el drenado del lisímetro hasta que se alcance un escurrimiento mínimo, lo cual ocurre normalmente hasta después de 48 ó 72 horas de drenado. La capacidad de campo del suelo se determinará entonces mediante el empleo de la siguiente expresión:

Donde: C: Capacidad de campo del suelo (% de humedad en base seca). H: Humedad del suelo antes de realizar la determinación de la capacidad de campo (% en peso). PV,: Peso volumétrico del suelo empacado al inicio de la experimentación (kg/l). Si: Volumen de agua de saturación del lisímetro (litros). Di: Volumen de agua drenada del lisímetro (litros). V:: Volumen ocupado por el suelo compactado dentro del lisímetro (litros). d: Densidad del agua (kg/1). Peso específico aparente del suelo Se define como peso específico aparente del suelo a la relación del peso del suelo en sus condiciones in-situ (P), entre su volumen total (V).

Donde: g = Peso específico aparente del suelo, en (kg/m3). P = Peso del suelo en condiciones in-situ en kilogramos. V = Volumen total del material en m3

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Granulometría Un suelo está constituido por partículas sólidas y una fase fluida. Las partículas sólidas presentan distintos tamaños y formas, constituyendo la estructura del suelo. La parte sólida de un suelo está compuesta por dos grandes grupos, el de granos gruesos y el de granos finos. Los primeros son los retenidos en la malla No. 200 (0.074 mm) y su clasificación es la siguiente:25 a) Grava (G): Incluye las partículas cuyo tamaño varía entre 76.2 mm y el tamaño de la malla no. 4 (4.76 mm). — Grava gruesa, de 76.2 mm a 19.1 mm (de 3 pulgadas a ¾ de pulgada). — Grava fina, de 19.1 mm ( ¾ pulg.) al tamaño de la malla No. 4. b) Arena (S): Incluye las partículas cuyo tamaño varía entre el de la malla No. 4 y el de la malla No. 200. — Arena gruesa, malla No. 4 a malla No. 10 (2 mm). — Arena media, malla No. 10 a malla No. 40 (0.420 mm). — Arena fina, malla No. 40 a malla No. 200. Para clasificar visualmente, se puede tomar 1/2 cm como tamaño equivalente a la malla No. 4. Las partículas cuyo tamaño corresponde al de la malla No. 200, son las menores que se pueden distinguir individualmente a simple vista. Los granos finos son menores que la malla No. 200 y pueden ser de dos ti pos: limo (M) y arcilla (C). Los sistemas antiguos de clasificación definen a las arcillas como aquellas partículas menores de 5 mieras (0.005 mm) (algunos usan 2 mieras) y al limo, como finos mayores al tamaño de las arcillas. Sin embargo, es un error creer que las propiedades típicas del limo y de la arcilla dependen del tamaño de las partículas. Algunos depósitos naturales de polvo de roca, con todas las propiedades de limo y ninguna de arcilla, pueden estar constituidos en su totalidad por granos menores de 5 mieras; mientras que algunas arcillas pueden estar constituidas principalmente por partículas mayores de 5 mieras. 25

Residuos Sólidos Industriales, Compañía de Tecnología de Saneamiento Ambiental de Sao Paulo, Brasil, 1995.

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134


Por otro lado, la materia orgánica (O) es con frecuencia un componente del suelo, pero no se le asigna ningún tamaño de grano específico, ya que éste varía desde partículas coloidales de dimensión molecular hasta pedazos de materia vegetal parcialmente descompuesta de varios centímetros de longitud. Las proporciones de los diferentes tamaños de granos presentes en un suelo se pueden determinar en el laboratorio mediante cribado para los granos gruesos y sedimentación (análisis mecánico húmedo) para los finos. Los resultados de laboratorio se representan en forma de una curva acumulativa de tamaños (ver figura No. 23). Para suelos que están formados principalmente por granos gruesos, la distribución granulométrica revela algunas de las propiedades físicas del material. Por otra parte, el tamaño de los granos es menos importante en suelos que contienen cantidades preponderantes de partículas finas. Las graduaciones típicas de suelos son:26 (W): Cuando todos los tamaños de partículas, desde las menores hasta las mayores, se encuentran presentes en proporciones semejantes.

Bien graduado

Mal graduado (P):

• Uniforme. La mayor parte de los granos son aproximadamente del mismo tamaño. • Graduación salteada. Ausencia de algún tamaño intermedio. En campo, la clasificación para determinar si un suelo está bien o mal graduado se hace por inspección visual. En laboratorio, para la graduación de los materiales, se aplica el criterio basado en el intervalo de tamaños y en la forma de la curva granulométrica. La medida del intervalo de tamaño, se determina a través del coeficiente de uniformidad (C ) y se define como:

26

Secretaría de Recursos Hidráulicos, Manual de Mecánica de Suelos, Depto. de Ingeniería Experimental, México, D. F., 1970.

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Figura No. 16

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Donde: D60 = Tamaño tal que, en peso, el 60 por ciento del suelo sea igual o menor. D10 = Tamaño tal que, en peso, el 10 por ciento del suelo sea igual a menor. La forma de la curva granulométrica está dada por el coeficiente de curvatura (C., que es la relación del cuadrado del tamaño D30 (tamaño tal que, en peso, el 30 % del suelo sea igual o menor), entre el producto D 60, por D10.

En el cuadro No. 9, se presenta la escala granulométrica correspondiente al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (sucs). Cuadro No. 11 ESCALA GRANULOMÉTRICA "SUCS" GRAVA GRAVA GRUESA FINA 76.2 mm (3pulg)

ARENA GRUESA

ARENA MEDIA

ARENA FINA

19.1 mm 4.76 mm 2mm (3/4Pulg) (Malla 4) (malla 10)

0.42 mm (malla 40)

LIMO

ARCILLA

0.074 mm 0.005 mm (malla 200)

Límites de consistencia Una masa de suelo tiene tres constituyentes principales: granos sólidos, aire y agua. En los suelos que constan principalmente de partículas finas, la cantidad de agua presente en los poros tiene una influencia decisiva en las propiedades de los mismos. Se reconocen tres estados principales de consistencia del suelo. 137


El suelo está en suspensión o tiene la consistencia de un fluido viscoso. Estado plástico: El suelo puede ser deformado rápidamente o moldeado sin recuperación elástica, cambio de volumen, agrietamiento o desmoronamiento. Estado semisólido: El suelo se agrieta al deformarse o exhibe recuperación elástica. Est ado líquido:

Al descubrir los estados del suelo, se considera únicamente la fracción del mismo que pasa la malla No. 40; para esta fracción de suelo, el contenido de agua -en porcentaje del peso seco, con el cual pasa del estado líquido al plástico- se llama límite líquido (LL). Para determinar el límite líquido en el laboratorio se usa un dispositivo que hace fluir el suelo en ciertas condiciones. El contenido de agua en la frontera entre líquido y el plástico consiste en el intervalo de contenido de agua dentro del cual el suelo es plástico y se denomina índice de plasticidad (I). Los suelos muy plásticos tienen valores grandes de este índice, mientras que en los no plásticos, el límite plástico y el líquido coinciden. Ambos (límites de Atterberg) se usan en el SUCS para diferenciar los materiales muy plásticos (arcillas) de los ligeramente plásticos o no plásticos (limo). En el cuadro No. 10 se ilustran estos conceptos: Cuadro No. 12 ESTADO FÍSICO DEL SUELO

Clasificación de los suelos En la naturaleza, los suelos rara vez existen separadamente en forma de grava, arena, limo, arcilla o materia orgánica; por lo general se presentan mezclados en proporciones variables. El SUCS se basa en el reconocimiento del tipo y predominio de los suelos constituyentes, considerando tamaños de granos, graduación, plasticidad y compresibilidad.

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El sucs divide a los suelos en tres grupos principales: suelos gruesos, finos y con alto contenido de materia orgánica. En campo, se identifican inspección nando visualmente los granos gruesos, además de aplicar pruebas manuales muy simples para la parte fina de los suelos o para los suelos finos. En laboratorio, puede usarse la curva granulométrica y los límites de Atterberg. Los suelos turbosos (Pt) se identifican inmediatamente por su color, olor, sensación esponjosa y textura fibrosa. Aunque un suelo puede ser clasificado en campo a partir de las consideraciones mencionadas, el SUCS permite clasificar con precisión un suelo por medio de ciertas pruebas de laboratorio, en combinación con el uso de los límites de Atterberg. Los análisis de laboratorio se realizan a menudo sobre muestras representativas de suelos que han sido sujetas a pruebas de resistencia al esfuerzo cortante, compresibilidad y permeabilidad. La curva de granulometría se usa para clasificar el suelo como fino o grueso; este último, a su vez, se subdivide en grava o arena, empleando para ello la Carta de Clasificación de Suelos, que se muestra en el cuadro No. 14. Dentro de los diferentes grupos de grava y arena, los suelos que contienen menos del 5 por ciento de partículas menores que la malla No. 200 se consideran limpios y se clasifican como bien o mal graduados por medio de sus coeficientes de uniformidad y curvatura. En el cuadro No. 13, se presentan las instrucciones para el uso del diagrama. Para que una grava limpia esté bien graduada ( GW), debe tener un "Cu" mayor de 4 y un "Cc" entre 1 y 3; si no es así, debe clasificarse como grava mal graduada (GP) . Una arena limpia que tenga un "Cu" mayor a 6 y un "C c" entre 1 y 3, se considera bien graduada (SW); de no ser así, es una arena mal graduada (SP). Las gravas o arenas sucias son aquellas que contienen más de 12 por ciento de finos y se clasifican como limosas (GM O SM) O arcillosas (GC O SC), según los resultados de las pruebas de límites de Atterberg al vaciarlos en la gráfica de plasticidad. Los finos limosos, son aquellos que tienen un "IP" menor de 4, o bien, que están debajo de la línea "A". Los finos arcillosos son aquellos que tienen un índice de plasticidad mayor de 7 y que están arriba de la línea "A". Los suelos gruesos que contienen entre 5 y 12 por ciento de finos, son casos de fronteras entre las gravas o arenas limpias (GW, GP, SW, SP) o sucias (GM, GC,

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SM, se). Similarmente, pueden ocurrir casos de frontera en gravas y arenas sucias, cuando el "IP" está entre 4 y 7 (GM-GC; SM-SC). Por lo tanto, teóricamente es posible tener casos de frontera dentro de otros casos de frontera, pero como no se acostumbra usar cuatro símbolos, se da preferencia, generalmente, al grupo no plástico. Por ejemplo, una grava con 10 por ciento de finos, "Cu" de 20, "Cc" de 2, e "IP" de 6, deberá clasificarse como ( GW-GM) en vez de (GW-GC). Una vez que se ha determinado mediante la curva de granulometría si el suelo es fino, su clasificación dentro de los seis grupos, se efectúa a partir de los resultados de los límites de Atterberg, colocados en la gráfica de plasticidad ya mencionada y de su contenido de materia orgánica. Los suelos finos inorgánicos con "IP" mayor de 7 y colocados sobre la línea "A" son ( CL O CH), según que el valor de su "LL", sea menor o mayor de 50 por ciento respectivamente. De manera similar, los suelos finos inorgánicos con "IP" menor de 4 o colocados debajo de la línea "A" son ( ML O MH), dependiendo de que su "LG" sea menor o mayor de 50 por ciento, respectivamente. Los suelos finos que caen sobre la línea "A", o que tienen un "IP" entre 4 y 7, se clasifican como (CL-ML). Los suelos abajo de la línea "A" que son definitivamente orgánicos, se clasifican como (OL) si tienen "LL" menores del 50 por ciento y como ( OH) si el "LL" es superior. Los limos y las arcillas orgánicas se distinguen comúnmente de los limos inorgánicos, que alcanzan la misma posición en la gráfica de plasticidad por su olor y color. Sin embargo, cuando se duda del contenido de materia orgánica, se puede repetir la prueba de límite "LL" después de secar el material al horno. La plasticidad de los suelos finos orgánicos se reduce considerablemente al secarse al horno debido a cambios irreversibles en los coloides orgánicos. El secado al horno también afecta al "LL" de los suelos inorgánicos, pero en un grado mucho menor. Una reducción de más de un cuarto del ( LL), después del secado al horno, es una identificación positiva de suelos orgánicos. En el cuadro No. 14, se presentan las propiedades y atributos de los diferentes tipos genéricos de suelos. 140

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Capacidad de Intercambio Catiónico Las arcillas tienen carga eléctrica negativa, por lo que sobre su superficie existen cationes absorbidos los cuales pueden ser intercambiados, o mejor dicho, sustituidos por otros. Esta capacidad de intercambio iónico depende del tipo de mineral del que está constituida la arcilla. Por ejemplo, las caolinitas pueden aceptar cationes en relación de 3 a 10 meq/100 gr de material. Para el caso de las montmorilonitas, esa relación puede llegar al orden de 60 a 100 meq/100 gr de suelo. Cuanto menor es el tamaño de la arcilla, mayor será la capacidad de intercambio catiónico, debido tal vez a que se tiene una mayor área superficial disponible por unidad de volumen del material. Esta propiedad de las arcillas es de suma importancia debido a que los lixiviados generados en los confinamientos de residuos pueden presentar cargas catiónicas importantes que pueden ser absorbidas por los materiales arcillosos del suelo. La tendencia al intercambio es de tipo selectivo de acuerdo con el siguiente orden:

Índice de actividad mineralógica El índice de actividad mineralógica de la fracción arcillosa de un suelo se define como la relación del índice de plasticidad entre el porcentaje de arcillas presentes en el mismo.

Este índice sirve como indicación de la mayor o menor influencia de las propiedades mineralógicas y químico-coloidales de la fracción arcillosa en las propiedades mecánicas del suelo.

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Índice de consistencia La consistencia de un suelo está relacionada con una mayor o menor dureza en que un suelo cohesivo se encuentra en la naturaleza. La dureza de un suelo arcilloso depende directamente de su contenido de humedad. Por lo tanto, el índice de consistencia se define como la diferencia del límite líquido menos la humedad entre el índice de plasticidad.

Donde: IC : índice de consistencia LL : Límite líquido, en % h : Humedad, en % I P : índice de plasticidad, en % La consistencia de un suelo tiene que ver con su resistencia al corte cuando se aplica una fuerza sobre el mismo. La resistencia es inversamente proporcional al contenido de humedad del suelo. En el cuadro No. 15, se presentan los tipos de consistencia de un suelo en relación con su resistencia a la compresión simple. Cuadro No. 15 TIPOS DE CONSISTENCIA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS

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Índice de remoldeo Las arcillas, dependiendo del modo como están formadas, presentan una determinada configuración o arreglo de sus partículas que se denomina estructura del suelo. Las arcillas, cuando son manejadas con su humedad natural, pueden sufrir una pérdida de resistencia. Por tanto, se puede definir como índice de remoldeo, a la relación entre las resistencias a la compresión simple del material natural con respecto al material remoldeado.

Donde: Rs : índice de remoldeo Rs : Resistencia a la compresión simple del material natural, en kg/cm2 R's : Resistencia a la compresión simple del material remoldeado en kg/cm2 Cuanto mayor es el valor de este índice, mayor será el efecto que las arcillas sufrirán por el remoldeado. Esto es, las arcillas con mayor capacidad de remoldeado, serán más compresibles y menos permeables. Cohesión La cohesión se define como la propiedad que los suelos arcillosos tienen para mantener su forma. La resistencia al corte inherente a los suelos arcillosos puede ser debida a las siguientes razones: • Presencia de un agente natural que liga los granos del suelo, (por ejem plo, óxidos de hierro hidratados). • Ligazón eventual entre los granos del suelo debido a las fuerzas de Van Der Waals. • Existencia de presiones capilares en el agua intersticial cuando un suelo sufre presión a la ruptura. Si un suelo posee una cantidad importante de arcillas no solamente su textura sino también su estructura, dependerán del arreglo que tomen las partículas.

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Conforme al tipo de iones que tome la arcilla, sus partículas pueden tender a dispersarse individualmente o a flocularse en unidades estructurales, situación que generará una menor o mayor cohesión en las partículas. La condición de que las arcillas estén dispersas o floculadas, varía en función de la separación de las partículas debido a los cationes absorbidos por ellas. Si las partículas están suficientemente juntas, las fuerzas de Van Der Waals predominan y las arcillas tienden a flocularse. Por el contrario, si las partículas están separadas, las fuerzas electrostáticas de repulsión son predominantes y las arcillas pueden presentar dispersión. Como las partículas de arcilla son minerales coloidales cargados negativamente, pueden absorber cationes como: Na+, Ca++, Mg+ + , etc., dependiendo del tipo de catión que tome el suelo, pueden generarse efectos importantes sobre las propiedades físicas de las arcillas y, consecuentemente, sobre sus propiedades mecánicas. Por ejemplo, si el suelo toma cationes de Na +, las partículas arcillosas tenderán a no estar próximas porque estos iones normalmente se hallan cercados por moléculas de agua por estar hidratados, produciendo una mezcla dispersa debido a que las fuerzas electrostáticas repulsivas entre las partículas cargadas negativamente son superiores a las fuerzas de atracción de Van Der Waals. En cambio, si los cationes que toma un suelo arcilloso son del tipo Ca++ o Mg++ , sus partículas estarán más próximas debido a que, al no estar hidratados, son de menor tamaño, por lo que las fuerzas de Van Der Waals se incrementarán rápidamente al decrecer la distancia entre las partículas, adoptando el suelo una conformación floculada, con lo cual la cohesión se incrementa y la permeabilidad disminuye. Porosidad La porosidad de un suelo es el porcentaje de su volumen total ocupado por poros o intersticios, los cuales pueden estar cubiertos por agua si el material está saturado, o por aire y agua si es no-saturado. Esta característica se esta blece como:

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donde: n = Porosidad en % Vt = Volumen total del material, en litros. Vs = Volumen de vacíos, en litros. Los valores de la porosidad para algunos materiales específicos se indican a continuación: • • • • • • •

Limos y arcillas Arena fina Arena media Grava Arena y grava Arenillas Rocas calcáreas

50% - 60% 40% - 50% 35% - 40% 20% - 30% 10% - 30% 5% - 30% 10% - 20%

Permeabilidad La permeabilidad de un suelo está definida por la Ley de Darcy.

Los valores de "K", dependen del tamaño y del número de poros en el suelo. La magnitud de "K" para diferentes materiales es: • • • • • • •

Suelos arcillosos superficiales Suelos arcillosos superficiales compactados Arenas finas Arenas medias Gravas Gravas y arenas mezcladas Arcillas, arenas y gravas mezcladas

0.019002 m/día 10-8 10-6 m/día 1 a 5 m/día 5 a 20 m/día 100 a 1000 m/día 5 a 100 m/día 0.001 a 0.1 m/día 151


Peso volumétrico máximo y humedad óptima Se sabe que, para una energía de compactación dada, el máximo peso volumétrico seco del suelo compactado se obtiene para cierto contenido de agua, definido como contenido de humedad óptimo (ver figura No. 25). La compactación permite aumentar la resistencia y reducir la deformabilidad, la permeabilidad y la susceptibilidad a la erosión de los suelos por el agua. La compactación es el aumento rápido del peso volumétrico de un suelo mediante la aplicación de cargas transitorias de corta duración. Para poder realizar este tipo de trabajos en cualquier obra de ingeniería, es necesario cumplir con una serie de pruebas de compactación en laboratorio que permita establecer las especificaciones apropiadas y atender el control de los trabajos de campo. La idea es que con los análisis de laboratorio se pueda acceder al estudio de las propiedades mecánicas de los suelos compactados para reproducir los procedimientos que se deban aplicar en campo, principalmente en cuanto a los mecanismos y la energía de compactación que se debe aplicar. La compactación no debe considerarse como un fin en sí misma, sino como un medio para lograr las propiedades mecánicas requeridas.

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Figura No. 25

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PRACTICAS ADECUADAS DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE INSTALACIONES ORIENTADAS AL RESGUARDO DE RESIDUOS INDUSTRIALES

Balance de agua Manejo de la Información Climatológica Es fundamental el conocimiento de la información climatológica de la zona o región donde se pretende establecer cualquier instalación para el resguardo de los residuos, para lo cual se requiere el manejo de ciertos parámetros físicos, tales como la precipitación pluvial, la evaporación y las temperaturas, los cuales se obtienen a partir de la consulta y evaluación de una serie de registros que normalmente son formulados y estructurados con la información registrada en las estaciones climatológicas. Por lo regular, se requiere la definición de los siguientes parámetros: • Precipitaciones diarias del mes más lluvioso registrado en todo el período de observación considerado. • Precipitaciones diarias del mes más lluvioso del año con lluvias más abundantes que se haya registrado a lo largo del período de observación establecido. • Precipitaciones totales mensuales y anuales registradas durante el período de observación considerado. • Temperaturas y evaporaciones medias por mes y por año que se hayan registrado durante todo el período de observación. El objetivo del manejo de los dos primeros parámetros es el de establecer los valores que permitan considerar, dentro del diseño de los ductos que captarán y transportarán los escurrimientos superficiales y los líquidos percolados, la ocurrencia de alguna situación extraordinaria provocada por una lluvia poco frecuente, pero de alta intensidad y/o duración. No así, con los dos últimos parámetros, ya que con el manejo y la interpretación que se les dará se pretende encontrar ciertos valores promedio que permitan realizar un diseño de la instalación racional y económicamente factible en lo que respecta a las obras de impermeabilización y protección del sitio, para evitar la infiltración y traslado hacia fuera del mismo, de los lixiviados contaminantes que pueden generarse

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durante la etapa de operación, además de que con tal información se estará en posibilidad de hallar el período de retorno de las diferentes precipitaciones pluviales registrados en las estaciones climatológicas. Metodología del cálculo Para determinar la cantidad de agua que puede infiltrarse en el suelo como lixiviado, después de haberse percolado a través de las capas de residuos depositados o confinados en las instalación que traten, se aplicará el método del balance de agua desarrollado por C.W. Thornthwaite, según es descrito por Castany.27 Este método se basa en la evaluación empírica de la evapotranspiración potencial mensual. Después se calcula la evapotranspiración real mensual, elemento desconocido del balance, partiendo de algunas estimaciones donde la más importante tiene que ver con la evaluación de la cantidad máxima de agua almacenada en el suelo antes de su percolación. La información requerida para la aplicación del método se refiere a las precipitaciones y temperaturas promedio mensuales de la estación climatológica más próxima durante un periodo de observación deseable de al menos 25 años. Esta metodología establece una relación entre la hidrología básica de superficie con la hidrología subterránea, a través de la cual las variaciones en la cantidad de agua vienen determinadas por la diferencia entre las entradas y salidas de la humedad asociadas con la climatología. La secuencia a seguir para efectuar el cálculo del balance de Agua se presenta a continuación: b-1) Determinación de las evapotranspiraciones mensuales potenciales corregidas a partir de las temperaturas promedio mensuales, empleando para ello la siguiente formulación:

27

Castang y G., Op. cit.

158

INSTALACIONES ORIENTADAS AL RESGUARDO DE RESIDUOS INDUSTRIALES

Donde: EPj: Evapotranspiración potencial mensual sin corregir, (cm). Tj : Temperatura media mensual en °C. I : Sumatoria de los índices mensuales de calor, tomando meses de 30 días con 12 horas diarias de sol (adimensional). ij : índice mensual de calor (adimensional). a : Coeficiente adimensional, que está en función de la sumatoria de los índices mensuales de calor. j : Numero del mes considerado. Además, los valores de "EPj" calculados para cada mes, se corrigen por medio de un coeficiente mensual "K", que toma en cuenta el número de días y el número real de horas entre la salida y la puesta del sol, según la latitud del lugar, mediante la aplicación de la expresión siguiente:

Donde: Kc : EPCj:

Coeficiente de ajuste mensual (adimensional). Evapotranspiración potencial mensual ajustada en cm.

b-2) Cálculo de la humedad potencial de infiltración mensual, realizando el siguiente balance para cada uno de los meses del año:

159


Donde: IPj: Humedad potencial de infiltración mensual en mm. Pj : Precipitación media mensual en mm. CEj: Coeficiente de escurrimiento mensual (adimensional). (adimensional ). b-3) b-3) Balan Balance ce para cada cada un unoo de los meses meses del año en el despla desplante nte de la instalación que se trate, o bien, en la cubierta de las celdas de confinamiento, tomando en cuenta para tal fin las siguientes consideraciones: • Cuando la precipitación mensual es igual o superior a la evapotranspiración potencial mensual se producirá un exceso en el aporte de agua el cual, al ser absorbido por el suelo, alimentará su reserva de agua. • Si la altura de precipitación mensual es inferior a la evapotranspiración potencial potencial mensual, sucederá que que la evapotrans evapotranspiración piración real consumirá consumirá totalmente la precipitación generándose, por tanto, un cierto déficit, el cual es cubierto con las l as reservas de agua del suelo hasta su agota miento. Si la reserva de suelo es suficiente para satisfacer dicho déficit, la evapotranspiración real será igual a la evapotranspiración potencial, por lo que se cae dentro de la consideración anterior; mientras mientras que si, por el contrario, la reserva del del suelo resulta ser insuficiente, la evapotranspiración real queda ligada a las precipitaciones mensuales, agotándose las reservas de suelo y generándose, por tanto, un déficit en el almacenamiento del agua en el suelo. Con la metodología antes descrita, se procederá a efectuar un balance virtual del agua con la siguiente información: • Suelo arcillo-limoso, con una capacidad de campo de 300 mm/m, punto de marchitamiento de 100 mm/m, capacidad de absorción de humedad del suelo (HS) de 200 mm/m1'' hasta una profundidad de 20 cm, ya que cualquier cantidad de agua que atraviese este espesor difícilmente se verá afectada por la evaporación potencial ambiental. 28 • El cálculo de la evapotranspiración potencial ajustada (EPC) se presenta en el cuadro No. 16

28

Fenn, Dennis G. et. al, Use of the water balance method for predicting leachate generation from solid waste disposal sites, Environmental

160

Protection Agency, U.S., 1975.


161


162


Se consideró un coeficiente de escurrimiento superficial de 0.13 en tem porada de secas y de 0.17 en temporada temporada de lluvias, con lo cual pudo estimarestimarse a partir de la precipitación (P), el escurrimiento superficial (ES) y la infiltración (IP); estos cálculos se presentan en el cuadro No. 17 La evapotranspiración real (EPR) y la percolación (PERC) se calcularon para cada c ada mes, mediant m ediantee las siguiente si guientess relaciones: relac iones:

Donde: HS : Humedad del suelo en mm. PERC : Percolación que se puede tornar en lixiviados en mm. Con base en lo anterior se realizó el balance de agua para determinar la cantidad de percolación de agua pluvial anual, o bien, la cantidad potencial de lixiviados a generarse en la instalación. Estos cálculos se presentan en el cuadro No. 18, donde se puede observar que se obtuvo una percolación de 25.84 mm/año, lo que arroja para un total de 100 Has. virtualmente aprovechables, una percolación anual de 25,840 m3, equivalente a un caudal de 0.82 l.p.s. En la figura No. 26, se muestra la esquematización de estos cálculos. Impermeabilización del sitio

La impermeabilización de las zonas, áreas o sitios destinados al almacenamiento, acopio o disposición final de residuos industriales -independientemente de que sean geológicamente seguros, que no pongan en riesgo la calidad del agua de los acuíferos- es una actividad que se puede considerar cotidiana, ya que se hace para evitar contaminar superficialmente los suelos, así como para reducir la exposición crónica de materiales que pueden ser altamente tóxicos al ambiente o al ser humano. Aunque existen materiales naturales que pueden ser empleados para la impermeabilización de los suelos (como la bentonita y las arcillas de alta capacidad de intercambio catiónico: vermiculita, ilita y montmorilonita) su dificultad para acceder a ellas a bajo costo así como la especialización que 163


165


demanda su uso y el agrietamiento que sufren por la pérdida de humedad cuando quedan expuestas a la intemperie por largos periodos, ha hecho que las membranas plásticas fabricadas con PVC, polietileno de alta y baja densidad, neopreno, polipropileno, caucho o poliolefinas elastificadas para im permeabilizar los suelos artificialmente, adquieran una gran popularidad. Por el riesgo latente de que las membranas plásticas artificiales puedan sufrir alguna rotura, rasgadura o agrietamiento, se requiere diseñar la impermeabilización de tal forma que puedan soportar los diferentes esfuerzos o solicitaciones que se presentarán durante toda la vida útil de la instalación, como son la construcción, la operación y el abandono o clausura de ella. En ese sentido, los esfuerzos de trabajo más comunes que se presentan en los sistemas de impermeabilización con membranas artificiales se ilustran en la figura No. 27 y se describen a continuación: Esfuerzo de tensión por el peso propio de la membrana. (Γtl ) A partir del detalle No. 1, del Diagrama de Definiciones de la figura No. 27, se establece el siguiente sistema de fuerzas:

Desarrollando los términos de esta expresión, se tiene:

Donde:

166

Espesor de la membrana artificial (m). Peso específico de la membrana artificial (ton/m'). Ángulo de fricción interna del suelo que sustentará la membrana artificial.


El esfuerzo de tensión estará dado por la siguiente expresión:

Donde:

Cabe aclarar que este tipo de esfuerzos de tensión presenta su mayor solicitación justo después de haber concluido la instalación de la membrana y antes de iniciar el proceso de confinamiento de los residuos. Esfuerzos de compresión, debido al peso de los residuos sobre la membrana Considerando el detalle No. 2 del diagrama de definiciones de la figura No. 27, el esfuerzo de compresión quedará definido por la siguiente expresión:

Donde:

Peso volumétrico de los residuos dentro de la instalación (ton/m3). Peso volumétrico de los lixiviados (ton/m3). Peso volumétrico seco de los residuos (ton/m3). Humedad propia de los residuos antes de su confinamiento (% en peso).

Este tipo de esfuerzos alcanzarán su condición de trabajo más crítica justo al término de la vida útil del confinamiento, que es cuando se tendrá una mayor carga de residuos sobre la membrana.

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Esfuerzo de tensión generado por la fricción debida al crecimiento vertical de los residuos Con base en el detalle No. 3 del diagrama de Definiciones que se presenta en la figura No. 27, se puede formular el sistema de fuerzas siguiente:

Desglosando los términos de esta expresión, se tiene:

Donde:

Ángulo de fricción interna de los residuos sólidos.

El esfuerzo de la tensión quedará definido por la siguiente ecuación:

Donde:

Se debe mencionar que este tipo de esfuerzos se presentarán casi permanentemente durante toda la operación de la instalación, incrementando su magnitud y haciéndose más críticos conforme se incrementen las capas de residuos. Esfuerzo cortante debido al asentamiento irregular de las capas de residuos superiores El detalle No. 4 del Diagrama de Definiciones de la figura No. 27, muestra las fuerzas que se deben considerar para el cálculo del esfuerzo cortante.

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Este tipo de esfuerzos normalmente se presentan una vez que la vida útil de la instalación ha concluido, debido a las diferencias entre el peso volumétrico de las distintas capas de residuos que se hubieran depositado. Esfuerzo de flexión por asentamientos diferenciales que se presentan en el piso del relleno Consultando el detalle No. 5 del Diagrama de Definiciones de la figura No. 27, se puede establecer el siguiente sistema de fuerzas:

Desglosando los términos, se tiene:

El esfuerzo de flexión quedará expresado por la siguiente ecuación:

Donde:

Este tipo de esfuerzos -aunque pueden presentarse en cualquier momento, incluso al iniciar la operación de la instalación- es más factible que se presenten al término de su vida útil debido a que la carga de los residuos sobre el suelo será mucho mayor. Estos asentamientos normalmente son debidos a fallas en la compactación de los materiales que soportarán la instalación,

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aunque en ocasiones estos asentamientos tienen su origen en fallamientos de capas más profundas, sobre todo en zonas con suelos calcáreos o de baja ca pacidad de carga. Aclaraciones complementarias Es importante que para el diseño de cualquier sistema de impermeabilización mediante membranas artificiales, se revisen los esfuerzos de trabajo señalados en los incisos anteriores para las condiciones específicas del sitio que se trate, con el fin de establecer las recomendaciones que dicho sistema debe reunir en cuanto a las siguientes solicitaciones: • • • •

Resistencia a la tensión. Resistencia a la compresión. Resistencia al esfuerzo cortante. Resistencia a la flexión.

La recomendación para establecer la resistencia a la tensión se definirá a partir del máximo valor que se obtenga de la revisión de los esfuerzos debidos al peso propio de la membrana y por el crecimiento vertical de las capas de los residuos. Es importante mencionar que, de acuerdo con lo señalado en la descripción analítica de las solicitaciones a las que estará expuesto un sistema de impermeabilización de membranas artificiales, cada uno de los esfuerzos descritos es de diferente carácter, presentar en distintas etapas y tiempos de la vida útil de la instalación, por lo que es muy difícil que pueda darse una combinación de esfuerzos. Sin embargo, cuando se requiera realizar el diseño de un sistema artificial de impermeabilización para un sitio determinado, es necesario hacer una revisión detallada de los esfuerzos de trabajo para determinar si existe la posibilidad de que se presente una combinación de solicitaciones que haga más críticas las condiciones de trabajo del sistema de impermeabilización y que, por consiguiente, demande un diseño más exigente y membranas más seguras. En todo caso, para diseños más confiables se recomienda que para cualquier análisis de solicitaciones se combine el esfuerzo de compresión por el peso de los residuos con el esfuerzo de flexión por asentamientos diferenciales del piso de la instalación.

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Control de lixiviados

El diseño de los mecanismos para el manejo de los lixiviados se inicia con la determinación de la cantidad con la que se pueden generar en la instalación que se trate, recopilando la información mensual de las precipitaciones, eva poraciones, temperaturas de la estación climatológica considerada y de todo el período de registros que se tenga disponible. Con dicha información, se debe hacer una simulación del movimiento del agua llovida en los frentes de trabajo y áreas expuestas, hasta llegar al sistema de impermeabilización, a los drenes de recolección y al cárcamo de extracción o bombeo de lixiviados. Una vez que se conocen los caudales, se determina la geometría, distri bución y diámetros de los conductos por los cuales circularán dichos volúmenes. Cálculo del gasto máximo de lixiviados Para calcular el gasto de lixiviados, se tomarán en cuenta las precipitaciones registradas en la estación climatológica de referencia, tomando en cuenta el mes y el año más lluvioso. A manera de ejemplo, se tomarán los registros de la precipitación pluvial de la estación Aguascalientes. La estación cuenta con registros completos de 1948 a 1998, registrándose como el año más lluvioso el de 1958 con una precipitación anual de 938.8 mm, muy superior a la media (cuadro No. 19). Cuadro No. 19 PRECIPITACIÓN PLUVIAL EN EL AÑO MÁS LLUVIOSO (1958)

Como se puede observar en el cuadro No. 20, existen registros mensuales mayores al del año más lluvioso en algunos meses del período de registros con

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174


que se cuenta. Sin embargo, se considera que la aportación máxima se presentará en el año más lluvioso dado que, al haber una infiltración continua importante durante varios meses, se tendrán condiciones de mayor humedad, incrementándose el proceso de lixiviación; por tanto, para el cálculo del caudal de lixiviados, se tomará en cuenta el mes más lluvioso, que para este caso es el mes de julio. Se considerará para el caso que se analiza, un tiempo de retorno de 50 años, ya que el período de registros es de 1948 a 1998, lo que significa que existe una probabilidad de 2% de que ocurra una precipitación anual mayor o igual a la que se presentó en 1958. Entonces, la cantidad de agua que se precipitó en una hectárea fue de (0.9388 m x 10,000 m 2) 9,388 m3. Para poder calcular el gasto máximo promedio anual que originaría ese volumen de agua, se tendrá que dividir dicho volumen entre el número de meses con lluvia. Es de notar que el gasto máximo de lixiviados se presenta en el mes de julio, valor que se considera razonablemente seguro (220.5 mm = 0.851 lps / Ha). Condiciones hidráulicas necesarias para el control de lixiviados Como primera condición, se debe establecer que el piso de la instalación requiere una pendiente por lo menos 1%, para que los lixiviados que se generen puedan escurrir eficientemente hasta los drenes de recolección. Los drenes de recolección de lixiviados estarán formados por tuberías ranuradas hasta la mitad de su diámetro, recomendándose para este fin tuberías de Poliefileno de Alta Densidad ( PAD), que actualmente se empiezan utilizar en las redes de alcantarillado de aguas servidas. La tubería se instalará en una cepa con un ancho mínimo de 40 cm mayor que el diámetro de la tubería. Como se muestra en la figura No. 28, la cepa tendrá en el fondo una cama de arcilla bentonítica sobre la que descansará la tubería ranurada con la superficie ciega hacia abajo, acostillándose hasta la mitad de su diámetro. La tubería se empacará con grava en su parte superior hasta alcanzar el nivel de desplante de la membrana plástica. La cepa tendrá una profundidad variable, definida por la pendiente de la plantilla del dren, la cual será lo suficientemente grande como para propiciar una velocidad mayor o igual a 0.6 m/seg, considerada como la velocidad mínima de arrastre para los lixiviados a gasto máximo, aunque un valor de 0.3 m/seg se considera suficiente en los tramos iniciales de las tuberías de recolección de lixiviados.

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Figura No. 28 CARACTERÍSTICAS DEL DREN PRINCIPAL PARA LA COLECTA DE LIXIVIADOS

En las gráficas de la figura No. 29, se relaciona el diámetro de la tubería y el gasto de lixiviado con un tirante igual a la mitad del diámetro y con la pendiente de la plantilla, mostrándose también las curvas, que corresponden a las velocidades de arrastre de sólidos suspendidos. Se calculó el gasto máximo que puede conducir cada uno de los diámetros más usuales, considerando que el lixiviado presenta un flujo uniforme en el dren, por lo que se utilizó la ecuación de Manning con un coeficiente de fricción n = 0.011; asumiendo, como ya se indicó, que el tirante máximo que puede llevar el dren es igual a la mitad del diámetro, ya que la parte superior del dren está ranurada para dar entrada a los lixiviados. Se tomó en cuenta la relación del coeficiente de Manning de tubo lleno a tubo a la mitad N/n, igual a 0.808.

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Figura No. 29 GRÁFICA PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE LOS DRENES PARA LA COLECTA DE LIXIVIADOS

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Una aproximación de lo que podría ser una instalación para el almacenamiento de residuos industriales, se muestra en la figura No. 30, señalando la ubicación del dren conector de lixiviados con el fin de ilustrar su distri bución y detalles constructivos dentro de la instalación que se trate. Control de los escurrimientos pluviales

Aspectos generales Las obras de drenaje para cualquier instalación donde se almacenen, acopien o confinen residuos industriales, tendrán como finalidad la captación, conducción y evacuación de los escurrimientos superficiales que fluyan hacia el sitio de interés, ocasionados por las precipitaciones pluviales, por el escurrimiento del agua de terrenos adyacentes, o bien, por las crecientes de ríos o arroyos. En particular, para la conducción de los escurrimientos es necesario construir canales, cunetas y canaletas. Para los primeros, las secciones más utilizadas son la trapecial y la rectangular. Las cunetas y canaletas son de sección parabólica o triangular, siendo más común ésta última, por facilidad de construcción. En cualquiera de los casos, el diseño deberá atender el gasto máximo que debe conducir, donde las variables más importantes son la sección hidráulica y la pendiente del conducto. Se supone que el flujo del agua sobre el conducto será uniforme, por lo que el modelo hidráulico a utilizar es el de Manning. Por otro lado, dentro de los objetivos principales de las obras de drenaje, está el desalojar rápidamente el agua que se pueda acumular en la instala178


Figura No. 30 DISTRIBUCIÓN DE LOS DRENES PARA LA COLECTA DE LIXIVIADOS DENTRO DE CUALQUIER INSTALACIÓN PE ALMACENAMIENTO, ACOPIO O CONFINAMIENTO DE RESIDUOS INDUSTRIALES

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ción, así como evitar la generación de una mayor cantidad de lixiviados; por lo que para lograr un buen drenaje en el sitio de interés se debe evitar: • Que el agua circule en cantidades excesivas dentro o sobre el sitio de interés. • Que los cortes (en caso de existir), se saturen de agua con el peligro de provocar derrumbes y obstruir los caminos. • Que el agua subterránea reblandezca el suelo y se formen charcos, baches, etc. Este tipo de obras pueden clasificarse de acuerdo con sus funciones en obras de drenaje interior y exterior. Las primeras tendrán como función principal, permitir el rápido drenaje del agua pluvial precipitada sobre el sitio, ya que puede impedir la correcta operación de la instalación. Las obras de drenaje exterior tienen como finalidad impedir que el agua de lluvia proveniente del exterior penetre al sitio de interés. De acuerdo con la topografía del sitio, estas obras pueden habilitarse mediante canales abiertos, canales cerrados (tuberías), diques y muros de contención; acompañados en algunos casos con cárcamos y equipos de bombeo, cuando es necesario salvar alguna altitud o punto elevado. En el caso particular de un confinamiento que se halle sobre una barranca, cañada o cañón, el drenaje de las zonas aguas arriba del sitio puede hacerse usando tuberías enterradas que conduzcan las corrientes superficial por debajo de las celdas de confinamiento para desalojar los escurrimientos aguas abajo del sitio. Para condiciones topográficas suaves y poco pronunciadas, es mejor utilizar canales abiertos para el desvío de las corrientes provenientes de las áreas circundantes. Si el sitio de interés es una trinchera o una depresión, pueden usarse cárcamos y equipos de bombeo para mantener al sitio libre de inundaciones. Finalmente, cuando el sitio se ubique en un terreno plano inundable, deberá protegerse contra inundaciones mediante diques o muros de contención. Por ello, es importantísimo determinar tanto las intensidades de lluvia, 180


como los coeficientes de escurrimiento, datos de la pendiente y forma de la cuenca, con el fin de calcular correctamente, los gastos de diseño para los canales y cunetas de drenaje, empleando el Método Racional Americano. Una práctica usual es diseñar los canales en forma trapecial con un tirante de 30 a 60 cm y un talud de 1:1, con lo cual el fondo del canal queda aproximadamente 40 ó 45 cm debajo del nivel del terreno, buscando con ello seguir la misma pendiente de éste. Por lo regular, las obras de drenaje son revestidas con mortero cementoarena en proporción de 1:3; o bien, mediante un zampeado de piedra junteada con cemento-arena en proporción de 1:5 y espesor máximo de 10 cm. Las aguas captadas en los canales normalmente son encausadas a un colector, éste puede ser un dren natural (río, arroyo, etc.) o artificial (línea de drenaje pluvial entubada); aunque en ocasiones son llevadas a lagunas de concentración con el fin de aprovecharlas en distintas actividades como pueden ser el riego, lavado de pisos, estabilización de residuos, etcétera. a) Expresiones a utilizar Para calcular la sección hidráulica del drenaje se deberá utilizar la fórmula de Manning, la cual se describe a continuación.

Donde: Q = Es el gasto, en m 3/seg. A = Es el área hidráulica, en m 2 V = Es la velocidad de escurrimiento, en m/seg. n = Es el coeficiente de rugosidad, para canales de concreto es de 0.016. r = Es el radio hidráulico, en m. S = Es la pendiente, en milésimas. P = Es el perímetro mojado de la sección hidráulica, en m.

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Para la estimación del gasto máximo, es necesario tomar en cuenta los períodos de precipitaciones medias mensuales máximas diarias en 24 horas y número de días con precipitaciones mayores a 1 mm. Por lo regular se consideran duraciones de 10, 30, 60, 120 y 240 minutos, para un período de retorno de 10 años. El método más común para el cálculo del gasto máximo en cuencas pequeñas es el conocido como Racional Americano. Para el cálculo del gasto, este método tiene la siguiente expresión: Qp = 0.278 C I A

(ec. 40)

Donde: Qp = Gasto máximo (m3/s). C = Coeficiente de escurrimiento (adimensional). I = Intensidad de la lluvia crítica, para una duración igual al tiempo de concentración (mm/hr). A = Área de la cuenca (km 2). El valor de "C" que aparece en la fórmula del Método Racional Americano está en función del tipo de terreno y de la topografía, por lo que se recomienda utilizar los valores de la tabla siguiente: La intensidad de la lluvia (I) debe obtenerse tomando en consideración el periodo de retorno (Tr), que a su vez depende del riesgo de que se acepte para que la estructura falle hidráulicamente y también dé su vida útil. La intensidad de la lluvia crítica es aquella responsable del mayor caudal en la sección considerada, con una duración igual al tiempo de concentración. Por lo antes mencionado, se requiere determinar previamente el tiempo de concentración de las cuencas por drenar, éste puede obtenerse empleando alguna de las expresiones empíricas que existen para valuarlo, por ejemplo, la de Kirpich, que se describe a continuación:

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Donde: Tc = Tiempo de concentración (hrs). L = Longitud del cauce principal, más la distancia entre el inicio de éste y el parteaguas, medida perpendicularmente a las curvas de nivel (km). S = Pendiente del cauce en decimales (adimensional). Con los resultados del (Te) para cada cuenca, es posible determinar los valores de la intensidad de la lluvia correspondiente para los períodos de retorno que se pretenden considerar. La determinación de las intensidades de la lluvia crítica para varios periodos de retorno puede emplearse, entre otras la siguiente ecuación:

Donde: I = Intensidad de la lluvia crítica (mm/min). Tc = Tiempo de concentración (min). Tr i = Periodo de retorno, para el año "i" considerado (años). P = Precipitación pluvial, para una duración igual al "Te" y el periodo de retorno "Tr i". n = Número de periodos de retorno considerados para el análisis. Con dicha expresión es posible construir las curvas de Intensidad-Duración para los periodos de retorno que se requieran considerar. b) Dimensionamiento de las estructuras hidráulicas Para el dimensionamiento del canal, se podrá aplicar el siguiente procedimiento:

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Las variables consideradas en el análisis, son: • • • • • •

Ancho de plantilla: (b) Longitud del talud: (t) Pendiente: (S) Tirante: (y) Gasto: (Q) Ángulo del talud respecto a la horizontal:

Con las cuales se calculará el tirante normal "Y" para flujo uniforme, de tal manera que el canal pueda conducir el gasto "Q". Para lo anterior, primeramente se calcula el área de la sección transversal del canal mediante la expresión:

Enseguida se determina el perímetro mojado con la siguiente relación:

Con lo que puede calcularse el radio hidráulico:

De la fórmula de Manning y por continuidad, puede escribirse:

De tal manera que, mediante aproximaciones sucesivas, proponiendo valores para el tirante normal "Y" en las ecuaciones de la 43 a la 45, encontramos el valor buscado para este parámetro, que satisfaga la ecuación 46. Una vez dimensionado el canal, deberá verificarse que la velocidad no sea menor de 0.50 m/s para evitar azolves ni exceda del máximo permisible de acuerdo con el material del canal para no causar erosiones.

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Las velocidades recomendadas para evitar erosiones, de acuerdo con el material que constituye la superficie de escurrimiento del canal, son las siguientes: Tierra arcillosa: Mampostería: Concreto: Arena: Limo: Grava:

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1.0-1.5 m./seg. 1.5 - 2.5 m./seg. 2.5 - 3.5 m./seg. < 0.60 m./seg. < 0.60 m./seg. < 1.50 m./seg.

ANEXOS

ANEXO A Metodología para ubicar sitios donde puedan establecerse instalaciones para la disposición final de residuos industriales

O bjetivos Estos trabajos tienen por objetivos los siguientes: • Realizar un análisis de gran visión, a escala regional, que permita establecer los diferentes niveles de vulnerabilidad a la contaminación que la zona de interés presenta. • Identificar áreas con vocación natural para ubicar un confinamiento de residuos industriales. • Realizar estudios de detalle en el área seleccionada para ubicar el confinamiento, con el fin de evaluar si el sitio es seguro y, en consecuencia, detectar si no afectará los recursos hídricos subterráneos. Descripción del método de estudio Para cumplir con los objetivos indicados, se debe realizar un análisis integral que debe iniciar con trabajos de gran visión a escala regional que considera, por lo regular, una amplia superficie. El objetivo de estos trabajos es identificar regiones que por sus características naturales presenten vocación para que se pueda ubicar un confinamiento o almacenamiento de residuos industriales sin provocar afectación alguna a los recursos hídricos subterráneos. De esta forma, lo que se pretende lograr en una primera instancia, es elaborar un plano regional de vulnerabilidad a la contaminación del agua subterránea que permita identificar también regiones seguras en las que se continúen los estudios de detalle. Lo anterior permitirá reducir los costos asociados con la ejecución de estudios hacia regiones seleccionadas técnicamente y no elegidas de forma arbitraria; lo contrario provoca, en casi todos los casos, que se gaste dinero y tiempo en zonas que no son adecuadas.

191


Análisis de gran visión (escala regional, estudios de planificación)

Como se comentó, este análisis tiene por objetivo elaborar un plano de vulnerabilidad a la contaminación en función de las características naturales. El análisis inicia con la delimitación de la región a estudiar, la cual debe ser tan amplia como sea posible, lo que implica, sin duda, que se considere la región de interés desde un punto de vista comercial. Una vez definida la región a estudiar, se deberá realizar las siguientes actividades: — Recopilación de Información Se visitarán oficinas oficiales y privadas, así como centros educativos y de investigación para recopilar información de carácter topográfico, hidrológico, geológico, geofísico e hidrogeológico; asimismo se definirá la localización de obras de explotación de agua subterránea y las zonas protegidas (parques naturales, reservas ecológicas, zonas urbanas, etcétera). — Análisis geológico a escala regional En esta etapa, se identificarán y delimitarán en planos las unidades litológicas (unidades de roca), estableciendo a partir de la consulta bibliográfica sus características físicas con el objetivo de inferir su permeabilidad; de igual forma se identificarán estructuras geológicas como fallas y fracturas que puedan hacer variar la permeabilidad original. En esta etapa, también se describirá la secuencia de los eventos geológicos ocurridos. — Definición y delimitación de unidades hidrogeológicas Con base en el plano geológico y en las características físicas de los materiales y las estructuras geológicas que los afectan, se realizará un agrupamiento de las unidades litológicas, con un comportamiento similar ante el paso del agua a través de ellas; las unidades así definidas reciben el nombre de unidades hidrogeológicas; ésta es, en esencia, una zonificación en función de la permeabilidad en la que se establece la localización geográfica de las zonas de recarga y se identifican los materiales que son capaces de conformar acuíferos. En esta etapa, es importante establecer en las tres dimensiones la distribución de las unidades hidrogeológicas e identificar las relaciones hidráulicas entre ellas.

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ANEXOS

Del imitac tación ión de áreas áre as de concen con centra tració ciónn de d e pozo p ozoss — Delimi

Es importante delimitar las zonas donde existe concentración de obras de extracción de agua subterránea debido a que representan puntos por los que pueden pueden ingres ingresar ar fluid fluidos os conta contamin minado adoss a los los acuífer acuíferos, os, por lo lo que en estas estas zon zonas as no se deberán realizar actividades potencialmente contaminantes o acumular materiales que puedan poner en riesgo la calidad del agua subterránea. Identi ficación ión de cuerpos cuerp os de agua superf s uperficial icial y delimit de limitación ación de sus s us cuencas cu encas de — Identificac captación

Con esta actividad se evitará que los recursos hídricos superficiales puedan ser contaminados, ya que se observará la ubicación de los cuerpos de agua naturales y artificiales (lagos, lagunas, presas, etc.), así como la forma y distri bución de sus cuencas de captación captac ión que representan represe ntan áreas a proteger, pr oteger, pues el emplazamiento inadecuado de residuos puede provocar la formación de lixiviados y su movimiento a través de los cauces de ríos y arroyos pudiendo contaminar las aguas acumuladas en los embalses ubicados aguas abajo. — Delimi Del imitac tación ión de áreas áre as urbanas urb anas,, área á reass bosc b oscosa osass y de cultiv cul tivoo Es importante establecer la ubicación de estas zonas para evitar en lo posible su deterioro. Su afectación incide directamente en la producción de actividades económicas y en la calidad de vida de las personas. Para delimitar los perímetros perímetros de protección protección que deben asignarse asignarse para cada caso, será necesario consultar la normatividad oficial vigente. — Delimi Del imitac tación ión de áreas áre as con topogr top ografí afíaa abrup a brupta ta Tiene por objetivo evitar la localización de confinamientos en áreas de topografía abrupta (pendientes mayores del 25%), debido por una parte, a que la construcción de cualquier obra de ingeniería encarece la iniciativa, además de que en estas áreas, se tiene el inconveniente de controlar los escurrimientos pluviales pluvial es durante duran te la época ép oca de lluvias. l luvias. — Delimitaci Delim itación ón de áreas naturales natur ales protegidas prote gidas Se consideran zonas protegidas los parques nacionales y naturales, las zonas de protección ecológica y las áreas urbanas; en todas ellas, por reglamenta193


ción, está restringido el uso del suelo, por lo que no es posible ubicar confinamientos. Es importante citar que existen áreas naturales protegidas declaradas a nivel federal y a nivel estatal, por lo que será necesario consultar ambas fuentes. Ponderación de factores para construir el plano de vulnerabilidad a la contaminación

Tiene por objetivo establecer cuáles de las variables analizadas son más importantes o tienen más peso en el proceso de selección de sitios para ubicar confinamientos de residuos industriales. La actividad consiste en realizar una identificación geográfica de áreas no favorables; de tal forma que éstas se van eliminando lo que permite, al final del proceso, encontrar aquellas áreas con mayor vocación natural para establecer un confinamiento. Este proceso se realiza de la siguiente forma: a) Se establecen las dimensiones y límites de la región en que se tiene que localizar el o los confinamientos de residuos industriales. b) b) Se realiza la etapa de recopilación y análisis de la información con el fin de conocer y evaluar las características característi cas naturales y antropogénicas de la región. c) En el plano topográfico se delimitan las áreas naturales protegidas y las áreas urbanas; esto permite identificar de forma inmediata las áreas que pueden denominars den ominarsee como "áreas "á reas no protegidas". protegi das". d) Con la información recopilada se establece el modelo conceptual geológico y, con base en él, se definen y delimitan en la cartografía las unidades hidrogeológicas. e) Dentro de las áreas no protegidas se eliminan las áreas que de acuerdo con la definición de unidades hidrogeológicas son: áreas con permeabilidad alta y media, que constituyen acuíferos y áreas de recarga; el resultado es la definición del espacio en donde no hay áreas naturales protegidas proteg idas ni áreas con c on permeabilid permea bilidad ad alta o media (áreas (á reas restante re stantes). s). f) El siguiente paso consiste en delimitar y eliminar dentro de las áreas restantes, los cuerpos de agua superficiales y sus cuencas de captación. Nuevamente, Nuevament e, esto permite identificar identi ficar áreas que aún se conservan conser van sin ninguna clasificación, que son áreas potenciales para ubicar un confinamiento. g) En las áreas aún no clasific clasificadas, adas, se delimitarán y eliminarán las áreas de concentración de pozos. 194

ANEXOS

h) El siguiente paso es identificar y eliminar las zonas con bosques, cultivos y topografía abrupta. i) Finalmente, se tendrán identificadas geográficamente las regiones que no presentan alguna de las variables limitantes anteriores y que, por consecuencia, son las menos vulnerables a la contaminación de aguas superficiales y subterráneas, con lo cual se cumple el objetivo planteado para el anális análisis is de gran visión visión,, es decir, decir, se logra establ establecer ecer la ubicac ubicación ión de las regiones con vocación natural, en donde ya se podrían realizar los estudios específicos. Estudios específicos o de evaluación directa

Éstos conforman una nueva etapa del trabajo, implican análisis detallados en áreas previamente seleccionadas, ya sea técnica o arbitrariamente, de menores dimensiones a las consideradas en los análisis regionales. El objetivo de los estudios específicos consiste en evaluar si es posible construir un confinamiento para residuos industriales sin necesidad de realizar obras de ingeniería complementarias para sustentar aquellos atributos que hayan resultado inconsistentes; o bien, si es necesario establecer cuáles son las medidas de ingeniería a realizar que eviten la contaminación de los citados recursos. Las actividades a desarrollar son las siguientes: — Recopilación Recopila ción de información informació n a escala esca la de detalle d etalle

Si se llega a esta etapa después de un estudio de planificación se tiene ya un conocimiento profundo del área, por lo que la recopilación de información se centrará en obtener trabajos de detalle realizados en o cerca del área de interés, partic particula ularme rmente nte de tipo geológi geológico co,, ge geofí ofísic sicoo e hidrog hidrogeol eológ ógico ico;; sin embarg embargo, o, es necesario recopilar también estudios estudios de tipo sísmico para evaluar si en el entorno próxim próximoo al área área se tienen tienen registr registrado adoss epicent epicentros ros,, así como como las magnitu magnitudes des registradas en estos eventos. Otro tipo de información que es conveniente recopilar son los estudios geotécnicos y de bancos de materiales que se hayan efectuado anteriormente. Otra situación diferente, es la de llegar al sitio sin ningún conocimiento previo, en cuyo caso es muy importante realizar realizar una labor exhaustiva con el fin de contar con todos los argumentos técnicos que permitan llevar a cabo un buen trabajo sobre el sitio. 195


— Estudio geológico de detalle detalle Esta actividad tendrá dos enfoques: el primero consistirá en realizar las acciones necesarias para sustentar el modelo conceptual de funcionamiento hidrogeológico del área; el segundo, desarrollar actividades que permitan evaluar las características geotécnicas del sitio donde se construirá el confinamiento, así como localizar bancos de materiales, de donde se pueda obtener material que sirva para la cubierta de los residuos. En ambos casos, se deberán realizar visitas de verificación de campo en las que se definirán los diferentes tipos de materiales que existen, su secuencia estratigráfica, granulometría, grado de compactación, cementación y soldamiento, según sea el origen del material; será también importante establecer los diferentes tipos de estructuras que afectan a las rocas como: fallas, fracturas, estratos, disolución de rocas carbonatadas, etc., para evaluar cómo estas estructuras afectan la permeabilidad original de los materiales. Los estudios geológicos relacionados con la ubicación de bancos de materiales arcillosos (que serán utilizados como interfase entre el suelo natural y los residuos a confinar, o bien para su cubierta) consistirán en: • Localizar y delimitar su extensión, así como evaluar los volúmenes disponibles. • Establecer la facilidad que presentan para ser removidos. • Evaluar la calidad del m aterial a través de exploración directa, empleando perforaciones de pequeño diámetro (tres pulgadas), pozos a cielo abierto, trincheras, etcétera. — Exploración Exploración geofísica geofísica Como parte final de la geología de detalle, se establecerá un modelo conceptual geológico, definido a partir de las evidencias de superficie y de hipótesis planteadas sobre las características y comportamiento de los materiales en el subsuelo; sin embargo, este modelo debe ser conocido con mayor precisión y confiabilidad, confiabilidad, por lo que se realizarán realizarán estudios geofísicos (normalmente sondeos eléctricos verticales) en los puntos en donde sea necesario conocer con mayor detalle la geología del subsuelo, de manera que la ubicación exacta de los sondeos eléctricos verticales se establecerá a partir de los resultados del estudio geológico de detalle.

196

ANEXOS

Será siempre conveniente ubicar, cuando menos, un sondeo eléctrico vertical muy próximo a un pozo cuando se conozca el corte litológico del mismo, ya que esto permitirá realizar una buena correlación entre la resistividad encontrada y el tipo de materiales cortados durante la perforación. En caso de que no exista algún pozo con información suficiente para realizar esta correlación, será recomendable programar la perforación de uno o varios pozos en diámetro pequeño. — Actividades de carácter hidrogeológico

Estas actividades tienen por objetivo establecer el modelo conceptual de funcionamiento hidrogeológico del área en estudio, el cual se fundamenta en los resultados de la geología y la geofísica. A respecto, las actividades que se deben realizar durante esta etapa son: 1. Verificación de las características físicas de las unidades litológicas, así como de las estructuras geológicas que las afectan. 2. Definición y delimitación de las unidades hidrogeológicas. 3. Censo detallado de obras de captación de aguas subterráneas como pozos, norias y manantiales. 4. Identificación del tipo o tipos de acuíferos que existen y la relación hidráulica entre ellos. 5. Definición de la trayectoria que sigue el agua en el subsuelo. 6. Evaluación de la calidad del agua subterránea. 7. Identificación de la forma en que el o los acuíferos se recargan y descargan. 8. Perforación de pozos de pequeño diámetro para establecer en forma directa las características y tipo de materiales presentes en el subsuelo; correlacionar esta información con los resultados obtenidos en la geofísica y la profundidad a la que se encuentra el techo del acuífero; también para llevar a cabo determinaciones cuantitativas de la permeabilidad de las rocas (determinaciones de conductividad hidráulica). Con la integración de toda la información anterior, se podrá definir el modelo conceptual de funcionamiento hidrogeológico y, de esta manera, cumplir con el objetivo originalmente planteado, que es definir si el área elegida en los estudios previos tiene la vocación natural para construir un confinamiento de residuos industriales sin riesgos de afectación a los recursos hídricos; o bien, como ya se indicó, si es necesario desarrollar obras de ingeniería para evitar la contaminación del agua subterránea. 197

ANEXO B Requisitos generales para la localización de vertederos de residuos en la Comunidad Europea

U bicación Para la ubicación de un vertedero, deberán tomarse en consideración los aspectos siguientes: a) Las distancias entre el límite del vertedero y las zonas residenciales y recreativas, vías fluviales, masas de agua y otras zonas agrícolas o urbanas. b) La existencia de aguas subterráneas, aguas costeras o reservas natura les en la zona. c) Las condiciones geológicas e hidrogeológicas de la zona. d) El riesgo de inundaciones, hundimientos, corrimientos de tierras o aludes en el emplazamiento del vertedero. e) La protección del patrimonio natural o cultural de la zona. El vertedero sólo podrá ser autorizado si las características del emplazamiento con respecto a los requisitos mencionados o las medidas correctoras que se tomen, indican que el vertedero no plantea ningún riesgo grave para el medio ambiente. Control de aguas y gestión de lixiviados Se tomarán las medidas oportunas con respecto a las características del vertedero y a las condiciones meteorológicas con el objetivo de: • Controlar el agua de las precipitaciones que penetre en el vaso del vertedero. • Impedir que las aguas superficiales o subterráneas penetren en los residuos vertidos. • Recoger las aguas contaminadas y los lixiviados. Cuando una evaluación sobre la ubicación del vertedero y los residuos que se admitan muestren que el vertedero no es potencialmente peligroso para el medio ambiente, la autoridad competente podrá decidir que no se aplique esta disposición.

201


• Tratar las aguas contaminadas y los lixiviados recogidos del vertedero, de forma que cumplan la norma adecuada requerida para su vertido. Lo arriba dispuesto, puede no aplicarse a los vertederos para residuos inertes. Protección del suelo y de las aguas Todo vertedero deberá estar situado y diseñado de forma que cumpla las condiciones necesarias para impedir la contaminación del suelo, de las aguas subterráneas o de las aguas superficiales y garantizar la recolección eficaz de los lixiviados en las condiciones establecidas en el punto 2. La protección del suelo de las aguas subterráneas y de las aguas de superficie se realizará mediante la combinación de una barrera geológica y un revestimiento inferior durante la fase activa o de explotación y mediante la combinación de una barrera geológica y un revestimiento superior, durante la fase pasiva o posterior a la clausura. Existe una barrera geológica cuando las condiciones geológicas e hidrogeológicas subyacentes, así como en las inmediaciones de un vertedero, tienen la capacidad de atenuación suficiente para impedir un riesgo potencial para el suelo y las aguas subterráneas. La base y los lados del vertedero consistirán en una capa mineral que cumpla unos requisitos de permeabilidad y espesor cuyo efecto combinado en materia de protección del suelo, de las aguas subterráneas y de las aguas superficiales sea, por lo menos, equivalente al derivado de los requisitos siguientes:

Cuando la barrera geológica no cumple de forma natural las condiciones antes mencionadas, podrá completarse de forma artificial y reforzarse por otros medios que proporcionen una protección equivalente. El espesor de una barrera geológica artificial no deberá ser inferior a 0.5 metros.

202

ANEXOS

Además de las barreras geológicas anteriormente descritas para cualquier tipo de vertedero, deberá añadirse un sistema de impermeabilización y de recogida de lixiviados en la base del vertedero que cumpla los siguientes requisitos como mínimo: • Revestimiento de impermeabilización artificial. • Capa de drenaje ≥ 0.5 m. Los estados miembros podrán establecer requisitos generales o específicos para par a los verted ver tedero eross de residu res iduos os inerte ine rtess y para par a las caract car acterí erísti sticas cas de los medios med ios técnicos anteriormente mencionados. Si la autoridad competente, tras examinar los posibles peligros para el medio ambiente, considera que la prevención de formación de lixiviados es necesaria, podrá prescribir u na impermeabilización complementaria superficial. Al respecto, las recomendaciones para la impermeabilización superficial se consignan a continuación: CLASE DE VERTEDERO

NO-PELIGROSO

PELIGROSO

Capa de drenaje de gases.

R

N

Revestimiento de impermeabilización impermeabilización artificial.

N

R

Capa mineral impermeable.

R

R

Capa de drenaje > 0.5m.

R

R

Cobertura superior de tierra > 1m.

R

R

R : Se requiere

N : No se requiere

Si la autoridad competente decide, sobre la base de una evaluación de los riesgos para el medio ambiente, que tome en cuenta —en particular, la Directiva 80/68/CEE y de acuerdo con la sección 2 ( Control de aguas y gestión de lixiviados)— que la recogida y tratamiento de lixiviados no son necesarios, o si se establece que el vertedero no plantea peligros potenciales

203


para el el suelo, suelo, las aguas aguas subterr subterránea áneass y las aguas aguas superfic superficiales iales,, los requisit requisitos os de los puntos 3.2 y 3.3 anteriores, podrán ser reducidos en consecuencia. En el caso de los vertederos para residuos inertes, estos requisitos podrán adaptarse Diario Oficial Oficial de las Comunida Comunida- por disposic disposición ión legislat legislativa iva naciona nacional.l. (Fuente: (Fuente: Diario des Europeas/ 16 16

de Julio 1999).

ANEXO C Descripción de las principales técnicas de perforación para la obtención de muestras de suelo

Toma de muestras La perforación en diámetros pequeños (aproximadamente 3 pulgadas), se considera un método de exploración directa que permite realizar pruebas en el sitio, así como obtener muestras alteradas e inalteradas con el fin de someterlas a ensayes de laboratorio para conocer la porosidad, la conductividad hidráulica y la capacidad de intercambio iónico de los materiales encontrados. La toma de muestras puede ser profunda o somera, por lo que deberá definirse el tipo de muestreo que se utilizará, tanto a nivel superficial como a profundidad, sobre todo para la obtención de las muestras inalteradas. Al respecto, generalmente las perforaciones profundas se realizan a través de los métodos de percusión, rotación (con circulación de agua o lodo), o bien en seco, por medio de barrenos helicoidales. Para conocer con precisión la estratigrafía del subsuelo y las propiedades de los distintos materiales que lo componen, es obligatorio recurrir a muestreadores profundos, de los cuales existe una gran variedad. Algunos de los más usuales y efectivos son los siguientes: Tubo de pared delgada Shelby

Con este tipo de tubo, se pueden obtener muestras relativamente inalteradas. Esta técnica debe ser aplicada selectivamente para suministrar muestras al laboratorio. El tubo se hinca a presión en el suelo para recuperar, como ya se dijo, muestras relativamente inalteradas. Este muestreador es el de uso más difundido para el muestreo de suelos finos (blandos a semiduros), y se puede operar arriba y abajo del nivel freático. Estudios recientes señalan que, para lograr un muestreo inalterado de calidad en suelos blandos cohesivos, debe recurrirse al uso de tubos de pared delgada con pistón fijo; sin embargo, actualmente en nuestro país, de manera

207


común se trabaja con perforación a rotación y por lavado lo cual provoca un muestreo de baja calidad. Barril tipo Denison

Este muestreador opera a rotación y presión, permitiendo obtener especímenes de arcillas duras, limos compactados y también limos cementados con pocas gravas, localizados abajo del nivel freático; las muestras siempre presentan cierto grado de alteración. Este barril puede tomar muestras en materiales en donde el tubo Shelby no puede penetrar, como es el caso de los materiales antes citados. La utilización de este método con lodo de perforación, generalmente contamina los especímenes del material, pudiendo también alterar la calidad del agua subterránea cuando se realiza el muestreo en la zona saturada, por lo que, para trabajos en donde sea importante obtener muestras inalteradas sin contaminar, se emplea el tubo dentado de rotación. En cambio, el barril Denison es el mejor muestreador para las rocas duras y puede emplear aire como fluido de perforación cuando se toma la muestra arriba del nivel freático (ver fotografías anexas). Muestreador Pitcher

Es similar al Denison porque utiliza tubos de pared delgada, salvo que tiene un resorte axial en la cabeza para regular automáticamente la distancia entre la broca y el tubo interior. Es conveniente su empleo cuando se tienen estratos de diferentes durezas y espesores. Muestreador de pistón libre

Los muestreadores de pistón se clasifican en pistón fijo, pistón retráctil y pistón libre. Los dos primeros requieren tubería doble concéntrica para su operación, lo cual los hace poco eficientes con respecto al tercero, que requiere tubería simple. El campo de utilización de los muestreadores de pistón son los suelos muy blandos.

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ANEXOS

Momento en la realización del pozo a cielo abierto, la litología encotrada, arenas y limos fuertemente compactados, intercalados en el primer metro de caliche.

Otro momento de la excavación de uno de los pozos a cielo abierto, el material extraído, arenas y limos intercalados en los primeros 80 cms. con bandas de caliche.

209


Tubo dentado

Esta herramienta permite obtener muestras de arcillas duras y limos com pactados o cementados con un mínimo de alteración. En estos materiales se presentan claras ventajas de operatividad y costo sobre los muestreadores de barril doble. Con este método se pueden recuperar muestras de mejor calidad que con el muestreador de barril Denison; sobre todo en los suelos arcillosos duros y capas granulares compactas, como las que presenta el subsuelo de la Ciudad de México, independientemente de su simplicidad de operación y bajo costo. Barriles muestreadores

El muestreo de suelos muy duros y de rocas se lleva a cabo con barriles muestreadores que tienen una broca con insertos de carburo de tungsteno o de diamantes industriales. Los barriles muestreadores se pueden clasificar en barril sencillo, rígido y doble giratorio. Este último es el más confiable para obtener muestras de buena calidad; consta de dos tubos concéntricos montados en una cabeza con baleros que permiten que el tubo interior permanezca sin girar. a

Los barriles muestreadores se identifican según su diámetro como: EX, AX, BX, NX, mientras que las muestras que se recuperan varían de 22 a 54 mm de diámetro. Cabe señalar que en los trabajos geotécnicos se obtienen, por lo regular, muestras NX de 54 mm de diámetro, ya que a mayor diámetro se incrementa la calidad del muestreo, particularmente en rocas fracturadas. En la toma de muestras con brocas de diamante, los factores más significativos que deben considerarse son la velocidad de la rotación, la fuerza axial sobre la broca y el gasto del fluido de perforación que se inyecte. La velocidad de rotación de las brocas se da en función de la dureza de la roca y del diámetro de aquéllas. La fuerza axial que se aplica al barril está en función de la dureza de la roca, del número de diamantes que tiene la broca y de la fuerza que puede aplicarse a cada diamante. El fluido que se inyecta a la perforación, agua o lodo, sirve para arrastrar el material cortado y enfriar la broca.

210

ANEXOS

Técnicas de Perforación La técnica de perforación que se utiliza es una parte fundamental del trabajo de campo, misma que influye en la calidad del muestreo. La siguiente tabla ilustra los métodos de perforación más comunes.

Pozos a cielo abierto

La excavación se hace a pico y pala. La forma de la excavación normalmente es cuadrada de 1.5 m de lado, con profundidad de 3 m. Abajo del nivel freático requiere de bombeo. Si las paredes son inestables, se adema con madera, (ver fotografías anexas). Perforación por lavado

Se perfora con una columna de tubos que lleva en la parte inferior un trépano en forma de puntal, cincel o cruz, con orificios que permiten la salida del fluido de perforación. Debido a que el equipo es portátil, este método es el que se usa con más frecuencia en la exploración de suelos.

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Perforación a rotación en seco

Se perfora con barras helicoidales que transportan el material cortado a la superficie mediante la misma hélice. En suelos inestables se pone lodo en pasta en las barras helicoidales y girando éstas en sentido contrario, se puede estabilizar la perforación, ya que el lodo suministrado es lanzado por las barras y se adhiere en las paredes. Perforación a rotación con agua o lodo

Se perfora mediante una columna de tubos en cuya parte inferior lleva una broca tricónica o una broca "Drag". Para enfriar la broca y arrastrar el material cortado a la superficie, se inyecta agua o lodo (mezcla de agua con materiales arcillosos, generalmente bentonita). Se requiere una máquina de perforación para suelos que, por lo general, va montada en un camión. Para realizar la perforación, se aplica una carga axial y rotación, inyectando agua o lodo para estabilizar las paredes. Se usa lodo como fluido de perforación en excavaciones sobre el nivel freático. Debajo de éste, puede usarse agua o lodo según sea la condición de estabilidad de las paredes. El método de rotación con agua o lodo es aplicable a todo tipo de suelo, mientras que en los granulares se utilizan lodos densos. Perforación mixta

Se utiliza el ademe helicoidal ya mencionado, arriba del nivel freático. Por debajo de éste, se usa el método de lavado o rotación, sin retirar el ademe helicoidal. En este procedimiento, que es el más eficiente, se requiere para la penetración una máquina perforadora para suelos y una bomba. Perforación de rocas

En la exploración geotécnica, generalmente no se profundizan las perforaciones en roca o éstas son de poco espesor; por lo tanto, es común realizar la perforación y la toma de muestras usando barriles. En caso de que se use fluido de perforación y rotación, se requiere una junta giratoria que permita conectar la tubería proveniente de la bomba a las barras que están girando.

212

ANEXOS

Lodos de Perforación

Las funciones de los lodos de perforación son enfriar la broca, transportar el material cortado por la broca y mantener estable la pared y el fondo de la perforación. La clasificación más convencional de los lodos está basada en su identificación según la fase líquida. Se tienen lodos de agua dulce, agua salada y de emulsiones agua-aceite. En geotecnia, sólo se utilizan lodos de agua dulce. Los lodos de agua dulce se pueden hacer de arcillas plásticas locales, bentonita natural, o bien, de bentonita tratada. Pruebas de permeabilidad de campo Cuando en laboratorio resulta difícil precisar la permeabilidad a partir de muestras inalteradas, o bien porque sea imposible obtener una muestra con estas características (debido a la inconsistencia del material), se recurre entonces, a las pruebas de campo. El tipo de prueba para determinar la permeabilidad útil, en cada caso particular, depende de muchos factores, como son: tipo de material, profundidad del nivel freático y homogeneidad de lo distintos estratos del suelo. Prueba Lefranc - Mantel

Tiene por objetivo medir con cierta precisión el coeficiente de permeabilidad en terrenos aluviales o en rocas muy fisuradas, cuando existe agua subterránea saturando al material. La prueba consiste en inyectar agua debajo del nivel freático en una cavidad del terreno de forma geométrica conocida, empleando para ello una carga constante de agua. La medida del caudal y de la carga permite calcular el coeficiente de permeabilidad "K" en la vecindad de la cavidad con una buena aproximación. Prueba Lugeon

La prueba de permeabilidad Lugeon es generalmente usada para determinar la permeabilidad de las masas rocosas, pero es aplicable también a materiales granulares parcialmente cementados. 213


Esta prueba, análoga a la prueba Lefranc, también como ésta, se ejecuta según se avanza en la perforación; por lo general se efectúa en rocas de baja permeabilidad, pero más o menos fisuradas. Para su realización, es necesario ejercer presiones con equipos de bombeo relativamente grandes para inyectar agua en las fisuras. El procedimiento es el siguiente: al llegar la perforación a una cierta profundidad (por lo regular de cinco metros o más) se coloca un obturador en la parte superior de este tramo, inyectándose agua a presión con una bomba. El equipo que se utiliza adicional a la propia perforadora, consiste de un manómetro en la boca del pozo, un contador de agua y una válvula de descarga que mide los caudales inyectados a una presión dada. Este proceso se lleva a cabo por unos 5 ó 10 minutos a una presión constante para después continuarlo con una presión mayor. Los resultados se dan en unidades Lugeon, que se definen como la absorción de 1 litro de agua por minuto, por metro de sondeo con una presión de inyección de 10 kg/cm2. En algunas ocasiones, es tan grande el grado de fisuración que no se puede sujetar un obturador. Puede suceder también que las fracturas sean tan amplias y continuas, en relación con el caudal de la bomba, que la presión no pueda incrementarse, motivo por el cual, para tales condiciones, no es posible realizar un ensayo Lugeon de manera correcta, pero se puede recurrir a un ensayo Lefranc, que siempre permitirá evaluar un orden de magnitud de la permeabilidad del terreno. Prueba de permeabilidad Nasberg

Con esta prueba se determina la permeabilidad local en materiales no saturados. Se utiliza en rocas muy fracturadas y suelos. La medición se debe realizar en una perforación que no haya sido hecha con lodo o agua.

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MANEJO DE RESIDUOS INDUSTRIALES. La edición consta de 600 ejemplares. Se imprimió el mes de diciembre de 2003 en los talleres de Prograf 12 y 13 Hidalgo Oriente N° 547 Centro, Cd. Victoria, Tam. El cuidado de la edición estuvo a cargo del Departamento Editorial Diseño Gráfico: Rubén Rodríguez

Manejo de Residuos Industriales Procedimientos y Buenas Prácticas

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