comparativa de revestimientos de base en vertederos en

I Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos
Castellón, 23-24 de julio de 2008.
COMPARATIVA DE REVESTIMIENTOS DE BASE EN VERTEDEROS
EN ESPAÑA Y CHILE
García-Piñón, F.; Sanfeliu, T. *; Meseguer, S.; Jordán, M.M.+
Departament de CC. Agraries i del Medi Ambient. Universitat Jaume I.
Av Sos Baynat s/n, E-12071 Castellón, Spain.
+
( )Departamento de Agroquímica y Medio Ambiente (GEA-UMH). Universidad Miguel Hernández.
Avda. de la Universidad s/n. 03202 Elche (Alicante).
Resumen
Los proyectos de vertederos, deben diseñarse con las condiciones necesarias para impedir
la contaminación del suelo, de las aguas subterráneas. Para el caso de España [1], la
legislación ha simplificado mucho las características técnicas precisas en cada tipo de
instalación, gracias principalmente a la redacción del Real Decreto 1481/2001, de 27 de
diciembre, por el que se regula la eliminación de residuos mediante depósito en vertedero,
que incorpora al derecho interno la Directiva 1999/31/CE.
Para el caso de Chile [2], la legislación es más compleja, pero básicamente podemos
diferenciar dos Reglamentos que dan soporte técnico al diseño de los vertederos, más
conocidos en Chile como Rellenos Sanitarios, así encontramos el Reglamento Sanitario
sobre Manejo de Residuos Peligrosos de 2003 y el Reglamento sobre las Condiciones
Sanitarias y de Seguridad Básicas en los Rellenos Sanitarios de 2005.
El estudio comparado de la legislación en ambos países nos permite conocer la realidad
constructiva de los vertederos en cada país, así como los niveles de protección, que son
mucho más laxos para el caso chileno, aunque podemos observar que pueden tener un
carácter diferencial que pueda hacerlos dentro de su complejidad con una aplicación
práctica más sencilla y adecuada según el tipo de necesidad de cada instalación.
Palabras clave: diseño de Vertederos, protección de las aguas subterráneas
1. Introducción
En los proyectos de vertederos, el primer paso a realizar es preparar el fondo del vertedero
para asegurar la correcta impermeabilización del vaso y la captación de los posibles
lixiviados que se puedan generar [3]. Es por ello, que todo vertedero debería situarse y
diseñarse para impedir la contaminación del suelo, de las aguas subterráneas [4] y
superficiales, así como garantizar la eficaz recogida de los lixiviados.
Para ello, la superficie del vaso del depósito será desbrozada, escarificada, nivelada y
compactada (al 95% Proctor) [5]y acondicionada de tal manera que en cualquier punto la
pendiente sea de un 2% como mínimo y que el conjunto de la superficie afectada drene en
su totalidad hacia los puntos bajos preestablecidos donde se ubicarán los puntos de bombeo
para la extracción de lixiviados [6]. Los taludes laterales se recortarán y perfilarán con
pendientes máximas del 38% que garantizan su estabilidad, según el estudio geotécnico y
de estabilidad de taludes aportado. Los rellenos que circunstancialmente exijan la nivelación
de terrenos se efectuarán con los mismos materiales que componen el suelo natural
procedentes de la excavación.
*
Correspondencia: sanfeliu@camn.uji.es
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2. Materiales de revestimiento
Para la construcción del revestimiento se puede optar por dos tipos diferentes de materiales,
los geológicos o naturales y los sintéticos [7].
Dentro de los revestimientos geológicos, se utilizan arcillas con granulometría igual o menor
a 0.002 mm. Los revestimientos arcillosos [8] tienen la ventaja de su bajo coste, alta
resistencia al deterioro. La arcilla esta formada [9] mineralógicamente por elementos
cristalinos de pequeño tamaño distribuidos de forma laminar, compuestas de tetraedros de
sílice y/u octaedros de magnesio, aluminio, hierro u otro elemento. Dichas láminas se apilan
en diferentes estructuras formando diferentes minerales arcillosos en función de su
composición. Dichos minerales arcillosos se identifican mediante Difracción de Rayos X o
Análisis Térmico Diferencial.
De forma general, a la hora de emplazar un vertedero, se opta por suelos cuyas
características y composición de arcilla, reúne los requisitos establecidos, sin embargo, en
algunos casos el suelo no dispone de baja permeabilidad y se ha de revestir con una capa
de arcilla con alta plasticidad o bien con bentonita [10], que es una arcilla con muy baja
permeabilidad y alta capacidad de absorción, aunque para mejorar las características
geotécnicas de la bentonita [11] y prevenir fracturas por la desecación se suele mezclar con
arena, compactar de forma adecuada y realizar los extendidos en capas añadiendo agua en
pequeñas cantidades, de forma que se alcance la permeabilidad adecuada. En general se
puede decir que la permeabilidad final de la arcilla de cobertura del vaso del vertedero
dependerá de la compactación del suelo, la constante dieléctrica, la longitud de los poros, el
tamaño de grano, la composición específica de la arcilla, la textura y la saturación en que se
encuentre dicha arcilla.
Los materiales sintéticos [12] se pueden diferenciar de acuerdo a su función,
diferenciándolos en impermeables y permeables. Los primeros son las llamadas
geomembranas, que son una combinación de polímeros formando láminas de muy baja
conductividad hidráulica (k=10-10). Entre estos materiales se puede destacar el Polietileno de
Alta Densidad (PEAD) y el PVC. El PEAD, presenta un espesor mínimo de 1,5 mm y su
manejo y soldadura es muy fácil. El PVC, aunque es más barato y más fácil de soldar, tiene
una vida limitada a unos 5 años, por lo que solo se debería utilizar en almacenamientos
puntuales y no en vertederos. Así, las geomembranas pueden sustituir o complementar las
condiciones de permeabilidad de un suelo. Como revestimiento de base, impide la filtración
de los lixiviados y la contaminación de suelos y aguas subterráneas.
Los materiales permeables, también conocidos como geotéxtiles, se utilizan en los
revestimientos de base de los vertederos como protección de las geomembranas frente a
las tracciones, evitando también el desgaste por rozamiento, aumentando la resistencia
mecánica del conjunto y permitiendo además, preparar el terreno para la correcta colocación
y soldadura de las geomembranas. Además, las cualidades drenantes de los geotéxtiles,
permite facilitar la evacuación de lixiviados sobre el plano de la geomembrana y el drenaje
de las aguas subterráneas si se halla colocado debajo de la geomembrana. Otro tipo de
geotéxtiles, son las geomallas, las cuales se utilizan para aumentar el coeficiente de
rozamiento entre capas y aumentar la estabilidad de los taludes formados en el vaso del
vertedero. Así, se puede observar como los Geotéxtiles son una solución tanto para la
acción como capa separadora que impide la mezcla y hundimiento de las diversas capas de
suelo; como capa filtrante que impide la erosión de los suelos expuestos al ataque por
aguas, garantizando al mismo tiempo el libre intercambio de agua; como capa portante que
aumenta la estabilidad y disminuye el deslizamiento del terreno; y finalmente como capa de
protección y compensación para el soporte de los esfuerzos mecánicos y la protección de
las láminas impermeables [13].
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3. Normativa de recubrimiento de base de vertederos en España
En España, para dar cumplimiento al Anexo I del Real Decreto 1481/2001, se tomarán las
medidas complementarias de impermeabilización del vaso del depósito que serán diferentes
en función del tipo de residuos que vaya a recibir el vertedero, diferenciando en los
vertederos de residuos inertes, en los vertederos de residuos no peligrosos y en los
vertederos de residuos tóxicos y peligrosos.
Así, la base y los lados del vertedero dispondrán de una capa mineral con unas condiciones
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 establecidos según el anexo I del Real Decreto 1481/2001.
TIPO DE VERTEDERO
PERMEABILIDAD K (m/s)
INERTES
≤1 · 10
NO PELIGROSOS
≤1 · 10
PELIGROSOS
≤1 · 10
ESPESOR (m)
-7
≥1
-9
≥1
-9
≥5
Tabla 1: Requisitos de permeabilidad y espesor según el RD 1481/2001.
Además de estos requisitos, el Real Decreto, establece las barreras mínimas exigidas para
cada tipo de vertedero. Cuando la barrera geológica natural no cumpla las condiciones antes
mencionadas, podrá complementarse mediante una barrera geológica artificial, que
consistirá en una capa mineral de un espesor no inferior a 0,5 metros. Además de las
barreras geológicas anteriormente descritas, deberá añadirse un revestimiento artificial
impermeable bajo la masa de residuos y, con el fin de mantener en un mínimo la
acumulación de lixiviados en la base del vertedero, un sistema de recogida de lixiviados,
tanto en los vertederos de residuos no peligrosos y en los de residuos tóxicos y peligrosos.
Así, en los vertederos de inertes bastará con que se cumplan las condiciones de
permeabilidad y espesor de la capa impermeable y en caso contrario, se permite la
implementación del suelo mediante la adición de una capa de cobertura geológica artificial
de baja permeabilidad, con un espesor de al menos medio metro.
Aunque por la caracterización de los residuos que son admitidos en el vertedero de residuos
inertes, no se producen lixiviados, en el caso de que estos aparecieran se trataría siempre
del agua de lluvia que se filtra por el vaso de vertido. Por lo tanto, estos lixiviados deberán
tener un análisis totalmente inocuo. Aún así, se realizará un control mensual de las aguas
procedentes de la lixiviación y de las aguas del entorno.
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Ilustración 1: Barreras exigidas según el RD 1481/2001, para los vertederos de residuos inertes.
En el caso de vertederos de residuos No Peligrosos, además de exigirse una
permeabilidad en la base de K menor o igual a 10-9 m/s, se deberá revestir la base
con una capa de revestimiento impermeable artificial, sobre la que se colocará una
capa que sirva de drenaje para la recolección de los lixiviados generados. Dichos
lixiviados deberán recogerse y eliminarse por un gestor autorizado en función de las
características físico-químicas del lixiviado. Además de para la recogida de
lixiviados, la capa drenante permitirá que en todos aquellos vertederos que reciban
residuos biodegradables se recojan los gases de vertedero. Dichos gases se
tratarán y se aprovecharán. Si el gas recogido no puede aprovecharse para producir
energía [14], se deberá quemar de forma controlada y con las condiciones de
seguridad necesarias.
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Ilustración 2: Barreras exigidas según el RD 1481/2001, para los vertederos de residuos no
peligrosos.
Para el caso de los vertederos de residuos Tóxicos y Peligrosos además de exigirse
una permeabilidad en la base de K menor o igual a 10-9 m/s y un espesor del estrato
mayor o igual a 5 metros, se deberá revestir la base con una capa de revestimiento
impermeable artificial, sobre la que se colocará una capa que sirva de drenaje para
la recolección de los lixiviados y gases generados.
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Ilustración 3: Barreras exigidas según el RD 1481/2001, para los vertederos de residuos
peligrosos.
4. Normativa de recubrimiento de base de vertederos en Chile
En Chile, se rige el recubrimiento de base por el Reglamento sobre condiciones
sanitarias y de seguridad básicas en los rellenos sanitarios, de 18 de agosto de
2005, publicado en el Diario Oficial de la República de Chile el 5 de enero de 2008.
Dicho Reglamento, establece las diferencias del sistema de impermeabilización en
función de la población servida.
Así, cuando la población servida es superior a 100.000 habitantes, el sistema de
impermeabilización del vaso constará como mínimo de una membrana sintética de
espesor mínimo a 0,75 mm (excepto para el Polietileno de Alta Densidad – PEAD -,
que no deberá ser inferior a 1,52 mm.), colocada sobre una capa de 60 cm. de arcilla
con una permeabilidad k= 10-7 cm/s. La distancia hasta el nivel freático deberá ser
mayor a 3 metros, existiendo una capa de conductividad hidráulica no superior a 10-5
cm/s.
Cuando la población a servir sea igual o inferior a 100.000 habitantes, el sistema de
impermeabilización será una capa de arcilla de 60 cm de espesor y conductividad
hidráulica de al menos 10-7 cm/s y una distancia hasta el nivel freático mayor a 3
metros, existiendo una capa de conductividad hidráulica no superior a 10-5 cm/s. No
siendo pues precisa ninguna membrana sintética de impermeabilización.
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El tercer tipo de recubrimiento de base estipulado en el Reglamento Chileno, se
refiere a aquellos Rellenos sin percolación demostrada, así como a las instalaciones
que sirvan 20.000 habitantes como mucho. En estos casos se aceptará como
impermeabilizante un suelo con una permeabilidad k= 10-5 cm/s que en cualquier
caso tendrá una distancia hasta el nivel freático mayor a 3 metros.
En Chile, podemos observar que no el relleno no es selectivo en función de los
materiales, por lo que el sistema de recogida de lixiviados se diseñará
principalmente en función del balance hídrico de la zona [15]. Asimismo, cuando se
establezca que hay producción de biogás, el vertedero deberá implementar sus
instalaciones con un sistema de manejo y monitoreo del biogás.
5. Propuesta técnica para el recubrimiento de base de vertederos
Las láminas impermeables sintéticas se utilizan para evitar la filtración al suelo de
los lixiviados generados por el depósito en vertederos [16]. Son en algunos casos,
una alternativa a la impermeabilización con arcilla, en otros un requisito. Las láminas
impermeables y geomembranas, constituidas por polímeros y copolímeros de entre
0,5 y 3 mm de espesor, van soldadas entre sí, constituyendo una barrera continua
para los fluidos, con la capacidad de adaptarse a la topografía local del terreno
donde esta ubicado el vaso de vertido [17]. Estas geomembranas, pueden dañarse,
tanto durante la colocación como por la carga que se le aplica, el punzonamiento de
ángulos cortantes de piedras o raíces, las tracciones del suelo y el desgaste [18]
[19]. Por lo tanto es aconsejable su protección mediante un geotéxtil que permita el
correcto drenaje, impida la formación de burbujas, y paralelamente aporte
protección. Además en su uso como base a la geomembrana, permite preparar el
terreno para la colocación y soldadura de la misma, y en contacto con el suelo, el
geotéxtil, disminuye la resistencia al corte.
Por esto, el revestimiento sintético dependerá de factores como el tipo de residuo, la
protección de la geomembrana, la maquinaria a utilizar durante la compactación, el
espesor y tipo de la grava utilizada como drenaje [20].
Otro parámetro a tener en cuenta en los revestimientos sintéticos por geomembrana
es el anclaje de la misma al terreno. Lo más habitual es el anclaje en zanja, aunque
también se puede utilizar el de doble zanja.
Al hablar de propuestas para el revestimiento se puede diferenciar entre los
vertederos con una única capa de revestimiento y los formados con más de una
capa.
5.1 Vertederos con una capa de revestimiento
Es el revestimiento utilizado según el RD 1481/2001 para el caso de residuos inertes
en España y para el caso de servicio a poblaciones menores a 100.000 habitantes
del Reglamento sobre condiciones sanitarias y de seguridad básicas en los rellenos
sanitarios, de 18 de agosto de 2005, en el caso de Chile.
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Estos revestimientos consisten en una capa de arcilla o bentonita sobre el terreno
natural (cuando este no cumple las características apropiadas), sobre el cual se
pasa a depositar una capa de drenaje formada por gravas y sobre esta capa se
depositan los residuos. Una forma de mejorar la capa de protección de estos
vertederos es utilizar un geotéxtil que separe la capa de arcilla de la capa de gravas
de drenaje, de forma que actúa como protección [21]. Además, entre los residuos y
la capa de drenaje, la instalación de un geotéxtil, que servirá a la vez de protección y
mejora del drenaje, actuando como filtro de finos.
5.2 Vertederos con más de una capa de revestimiento
Generalmente se suele operar de forma que la geomembrana se sitúa sobre el
revestimiento de arcillas de la base. Como medio de mejora en la colocación y
soldadura, así como para mejorar la adaptación al terreno [22] de la geomembrana,
es aconsejable el uso de un geotéxtil bajo la geomembrana, sobre el revestimiento
de arcilla, que además aporta en la zona de taludes una protección frente al
deslizamiento. Por otra parte, el uso del geotéxtil sobre el material sintético
impermeable que constituye la geomembrana y la capa de drenaje, ayuda a la
protección y mejora del drenaje en el sistema de recogida de los lixiviados [23].
Además, al utilizarse también sobre la capa de gravas de drenaje, ayuda a la
protección de la base frente al tránsito de vehículos y al asentamiento de los
residuos sobre la superficie.
6. Conclusiones
Para la construcción y diseño de un vertedero, el revestimiento de base es de gran
importancia frente a la protección hidrogeológica y edafológica del terreno. Para ello,
se pueden utilizar diversos materiales, que combinados entre si de una forma
correcta y una buena unión entre las diversas capas [24] junto a la calidad,
compactación, permeabilidad, espesor y humedad del suelo de base, proporciona
una protección de gran calidad, además de permitir uno de los principales objetivos
de los vertederos controlados y rellenos sanitarios, que no es más que la salida
controlada de los lixiviados generados [25], y que así no haya contaminación ni del
suelo ni de las aguas subterráneas.
7. Bibliografía
[1] Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se regula la eliminación
de residuos mediante depósito en vertedero.
[2] Reglamento sobre condiciones sanitarias y de seguridad básicas en los rellenos
sanitarios, de 18 de agosto de 2005, publicado en el Diario Oficial de la República de
Chile el 5 de enero de 2008.
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