CLUB ESPAÑOL DE LOS RESIDUOS

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1 CLUB ESPAÑOL DE LOS RESIDUOS Diseño de depósitos de seguridad para R.S.U. Y R.S.I. Pedro L. Abad Santos. Ingeniero de Caminos C. y P. Polyfelt Geosynthetics Iberia La preocupación general por la calidad del medio ambiente y el entorno, unido a la participación de España en la comunidad económica europea, está produciendo que a pesar de los ajustes económicos realizados por el gobierno en materia de inversión en infraestructuras, el gasto en protección medioambiental no solo no haya variado sino que se ha incrementado ligeramente. La razón es clara, si bien en infraestructuras nuestro país después de los últimos planes desarrollados y los esfuerzos económicos soportados, está casi a nivel comunitario, en materia medioambiental todavía nos queda un camino por recorrer, para adecuarnos a la media de los países miembros. Esta carrera por alcanzar los niveles comunitarios se ve favorecida por la aportación de fondos de cohesión para la realización de obras de medio ambiente, pero a la vez, la participación en la comunidad está frenando el desarrollo de normativa que regule el buen hacer en la construcción pública, puesto que la situación de "stand by" impide a los países miembros realizar normativa, excepto de instalación, hasta que esta se desarrolle en el seno de la Comunidad. En concreto, en materia de depósitos de seguridad para vertido de residuos sólidos, la ausencia de normativa europea induce a cierta confusión dentro de los ingenieros proyectistas, en nuestro país, que se ven obligados a proyectar con recomendaciones de fabricantes a veces erróneas. En este artículo intentaremos resumir el estado del arte en la construcción vertederos en Europa, que será la base de la normativa que en el futuro será aplicable, y esperamos sea una ayuda en el proyecto y construcción de depósitos de seguridad de residuos. Hasta la fecha existe una directiva comunitaria en materia de residuos presentada por la comisión y pendiente de aprobación, que se limita en cuanto a la construcción de un vertedero se refiere y en función del tipo de vertido a especificar la potencia y permeabilidad de la barrera geológica que debe existir en el emplazamiento del vaso de vertido. Tipo de residuo Permeabilidad Espesor (m) (m/s) Peligroso 1,0 x 10-9 >5 No peligroso 1,0 x 10-9 >1 Inerte 1,0 x 10-7 >1 Ésta especifica además que en el caso en que la barrera geológica no cumpla con los requisitos ésta podrá ser reforzada por una barrera artificial que ofrezca una protección equivalente. En ningún caso la barrera geológica debe ser inferior a 0,5m. Además se debe asegurar la estanqueidad de la base con un revestimiento artificial y un la recolección del lixiviado con una capa de drenaje de al menos 0,5 m. El primer problema aparece en el modo de medir la permeabilidad de la barrera geológica ya que ésta debe realizarse in-situ, y alcanzar esos niveles resulta complicado. Por otro lado existe la posibilidad, dado que nuestro país es fundamentalmente arcilloso, de caer en el error de pensar que un vaso de vertido natural puede cumplir dichos requisitos, ya que si lo hace será puntualmente, puesto que esas potencias de estratos con esas permeabilidades en toda una zona no se encuentran fácilmente. La solución pues, radica en la localización de una zona arcillosa en la que se pueda: 1. Extraer la arcilla natural 2. Clasificar y tamizar el material 3. Adicionar una parte de arena limpia en cantidad tal que, que sin disminuir la permeabilidad de la arcilla, facilite su extensión, humectación y compactación. 4. Realización de la barrera geológica en tongadas hasta alcanzar la especificación. Esta solución, que es el procedimiento constructivo adecuado para ajustarse a la directiva, es costosa, pero ciñéndose a la mencionada directiva podemos reforzar la impermeabilización con un sistema artificial que ofrezca una protección equivalente y disminuir la capa de arcillas a colocar.

2 Esto reduce los costes de construcción y aumenta enormemente la seguridad del vaso, ya que si en nuestro emplazamiento, tenemos un estrato arcilloso de potencia 1 ó 2 m y permeabilidad adecuada, podemos construir un vertedero económicamente realizando: 1. Escarificado de 1m. del material existente y recompactación, adicionando arena si fuese necesario. 2. Colocación de una impermeabilización sintética. Esta solución que denominaremos mixta, es la más económica y segura. Además existen otras posibilidades como la solución totalmente sintética (full depth), la doble impermeabilización sintética, etc. pero en cualquier caso, el ingeniero proyectista será el que decida el tipo de sección en función de: a. Tipo de vertido b. Condiciones del vaso de vertido En el cuadro nº 1 podemos ver algunas de las secciones más usuales en la construcción de depósitos de seguridad. Vista la manera de construir una barrera geológica pasemos a ver la construcción de una barrera artificial con. Los geosintéticos Los geosintéticos, si bien no existe una definición consensuada entre los diferentes autores, se pueden definir como; materiales sintéticos que se utilizan en contacto con el suelo y/u otros materiales, en ingeniería civil para aplicaciones geotécnicas. Son un campo muy amplio y en continuo desarrollo y evolución, debido a ello, a veces podemos encontrar definiciones erróneas de materiales geosintéticos que inducen a error. Intentaremos aquí clasificarlos y definirlos. Una clasificación de los mismos por su composición y atendiendo a sus funciones es la que aparece en el cuadro nº2. Definiremos ahora los diferentes geosintéticos y su aplicación como barrera sintética en la construcción de depósitos de seguridad. Geotextiles Es "un material textil plano, permeable y polimérico (sintético o natural) que puede ser tejido o no-tejido, que se usa en contacto con el suelo y/u otros materiales, en ingeniería civil para aplicaciones geotécnicas" (según CEN TC 189/WG 2). Los geotextiles son los geosintéticos por excelencia, debido a la multitud de aplicaciones que tienen y las diferentes funciones que desempeñan. El mercado de geotextiles es muy amplio y existe gran diversidad de productos. Es importante remarcar que los geotextiles son materiales que difieren unos de otros dependiendo de: 1. Materia prima que sirve para su fabricación. 2. Tipo de filamentos (filamentos continuos, fibras cortadas ) 3. Sistema de tejido (tejido, no-tejidos ) 4. Sistema de unión de las fibras (agujados, termofijados, encolados ) Es decir el sistema de fabricación y el tipo de fibras así como su materia prima, marcan las características del geotextil. Hay que definir en cada utilización que función va a ser la fundamental para elegir el geotextil adecuado, por lo tanto, debe quedar claro que el peso unitario del geotextil no es un dato relevante para dimensionar un geotextil. En la construcción de vertederos las funciones principales que desempeñan son: protección, filtración, drenaje y refuerzo. La materia prima de los mismos debe ser tal que resista el ataque del lixiviado, los mas apropiados son los de polipropileno y polietileno de alta densidad. Los geotextiles de poliéster no son adecuados debido a las reacciones de hidrólisis que tienen en ambientes básicos, por lo que su utilización en este campo se desaconseja. En cuanto a los filamentos que los componen, las fibras continuas ofrecen unas características mecánicas mejores (aprox. 20% mas) que las fibras cortadas para pesos similares. Para la fijación de las fibras diremos que los geotextiles agujados debido a su carácter tridimensional, tienen unas mejores propiedades hidráulicas, además de dotarles de mayor homogeneidad en el reparto

3 de las fibras, lo que les confiere que conserven sus propiedades mecánicas independientemente del sentido en el que se utilicen. Protección Las geomembranas, que más adelante comentaremos, son el material que impermeabiliza el vaso de vertido. Estas pueden ser perforadas por los materiales que están en contacto con ellas (terreno, vertido ), para minimizar este efecto se utilizan geotextiles como protección. Es la función principal de los geotextiles en vertederos y se debe poner especial atención al elegirlos, ya que de ellos depende la supervivencia de la barrera geosintética que estamos construyendo. Los geotextiles para este propósito deben ser siempre no-tejidos, y se les debe requerir en función del agente punzante y la carga que soporten, como características principales: Resistencia a perforación CBR (EN ISO 12236). Valores mayores de 20 N son necesarios para casos normales Resistencia a tracción y alargamiento en rotura (ISO 10319). Nos indica como están unidas esas fibras y la adaptabilidad de las mismas al objeto punzante sin perder su resistencia. Valores aceptables serán superiores a 20 kn/m con alargamientos del 80% en ambas direcciones. (Sentido de fabricación y perpendicular al mismo). Espesor (ISO 9863). El espesor indica la capacidad amortiguar el punzonamiento, pero siempre debe ir unido a las resistencias (De nada serviría un material espeso sí es fácilmente penetrable como la mantequilla). Un mínimo de 3mm bajo carga de 2kPa, debe exigirse. Filtro En algunos casos para ayudar a la recolección del lixiviado será preciso filtrar el líquido, frenando las partículas en suspensión que se encuentran en el mismo. El geotextil funcionará entonces como filtro. La utilización de geotextiles como filtros es un tema muy debatido, en especial en depósitos de RSU, existen países y autores que los recomiendan, y sin embrago, otros los deaconsejan por la posibilidad que existe de formación de un gel que colmate el drenaje. No debemos olvidar que para que un vertedero funcione el lixiviado debe recolectarse, un vertedero con el drenaje anegado, produce que su actividad perdure, produciendo gas y lixiviado, aun después de muchos años de su clausura. Desde mi punto de vista, el funcionamiento del filtro dependerá siempre del tipo de geotextil que se utilice (en especial de su abertura eficaz de huecos), del tipo y volumen de vertido y de la precipitación de la zona, que nos indicará la dilución del lixiviado. La característica principal a exigir será, la abertura eficaz de huecos (EN ISO 12956), y la permeabilidad perpendicular al plano del geotextil (EN ISO 12958). Drenaje Hablaremos de drenaje en el plano del geotextil, el drenaje perpendicular va aparejado a la función de filtro. El geotextil es drenante en su plano, esto permite que facilite la evacuación de los líquidos. Esta característica es secundaria, ya que la capacidad drenante del geotextil en el plano es baja, y en casos en que se requiera un mayor drenaje habrá que utilizar geocompuestos drenantes. La característica principal a exigir será, la permeabilidad en el plano (EN ISO 12958). Refuerzo Es también secundario, ya que si el geotextil puede reforzar el terreno, normalmente cuando se precisa refuerzo, este suele ser insuficiente y hay que utilizar geotextiles reforzados o geomallas de refuerzo. Geomembranas Las geomembranas son "materiales de muy baja permeabilidad en forma de lamina prefabricada, usadas en aplicaciones de ingeniería geotécnica y/o medioambiental, con el propósito de prevenir o reducir el flujo de fluidos y/o vapores a través de la construcción" (según CEN JWGTC 189/TC 254). Las geomembranas son la base de la impermeabilización sintética, por lo que para su elección e instalación habrá que poner especial atención. De las geomembranas usuales, la de uso mas extendido en la construcción de vertederos es la de polietileno de alta densidad (PEAD ó HDPE), su bajo coste y su gran resistencia química hacen que sea el material perfecto para este cometido. En contra tiene su alta susceptibilidad térmica lo que obliga a que su instalación deba ser realizada por equipos expertos.

4 El incremento del mercado de láminas de PEAD en los últimos años ha hecho que aparezcan gran número de fabricantes e instaladores cuya calidad debe ser contrastada. Como norma se debe elegir una casa con experiencia contrastada en la instalación en vertederos en nuestro país, que garantice en una misma garantía la lámina y la instalación, (a ser posible que fabrique e instale todos los geosintéticos de la obra, sistema llave en mano), y cuyos materiales vengan avalados por certificados de calidad ISO También se exigirá laminas de anchos superiores a 7m. sin soldaduras intermedias, preferiblemente fabricadas por calandrado con resina virgen de alta cristalinidad. Este requisito es importante ya que si bien los geotextiles fabricados de diferentes formas tienen características distintas, en las geomembranas de PEAD la variación de materia prima (tipo de resina) o del sistema de fabricación no son visibles en las características técnicas de la lámina. Las geomembranas de polipropileno (PP) empiezan a aparecer en el mercado, las cuales unen a las bonanzas del PEAD una mayor flexibilidad y una menor susceptibilidad térmica, pero su coste es mas elevado. Existen otras geomembranas no aptas, como el PVC no aconsejable por su baja resistencia química, el EPDM cuyas uniones no son comprobables pero dada su ínfima utilización, no comentaremos en este artículo. Georredes y geocompuestos Las georredes son "estructuras poliméricas planas constituidas por una red regular densa, las cuales se constituyen por elementos conectados por nudoso extrusiones y en las que los huecos son mayores que los elementos que los constituyen, que se usan en contacto con suelo y/u otros materiales en aplicaciones de ingeniería civil para la transmisión de líquidos y/o vapor" (según CEN TC 189/WG 2). Las georredes se utilizan para drenaje fundamentalmente, en sustitución de capas de gravas, las cuales son más difíciles de extender, en especial en taludes y requieren maquinaria pesada. Una aplicación muy común es la colocación de una georred entre dos geomembranas como dren de control de fugas en la geomembrana principal. Otra aplicación en la que no tiene sustituto es en el sellado de vertederos, como capas de drenaje de gases o de recolección de pluviales. Las georredes suelen colocarse con un geotextil de filtro para evitar la colmatación de las mismas. Cuando el producto geotextil más georred se suministra ya unido de fábrica se denomina geocompuesto drenante y entra dentro de los geocompuestos que se definen según CEN TC 189/WG 2 como "un producto ensamblado, fabricado usando al menos un geotextil o un producto relacionado entre sus componentes". Para la elección de estos productos la propiedad fundamental a requerir será la transmisividad bajo carga (ISO 11058) que nos indica el flujo de líquido y/o gas que el producto es capaz de evacuar bajo una carga. Geomallas Son (según CEN TC 189/WG 2) "estructuras poliméricas planas constituidas por una red regular abierta íntegramente conectada, con elementos tensados, los cuales pueden estar unidos por extrusiones, entrelazados, y en las que los huecos son mayores que los elementos que los constituyen, usadas en contacto con el suelo y/o otros materiales en aplicaciones de ingeniería civil o geotécnica". La función principal de las geomallas es la de refuerzo. Se utilizan en aquellas zonas en las que el terreno no va a poder soportar la carga y necesita reforzarse, o bien para repartir una carga uniformemente. Lo más habitual es utilizarlas en taludes para evitar su deslizamiento cuando se cargan. La característica a requerir será siempre resistencia a tracción y el alargamiento. Geocompuestos bentoníticos (GCL) Llamados GCL (Geocomposite liner), son productos en los que entre dos geotextiles, normalmente un tejido y un no-tejido, se coloca una capa de bentoníta sódica (montmorillonita), que al hidratarse forma una capa impermeable. Existen varios tipos en el mercado, y aunque son productos caros, su utilización es amplia con un resultado muy aceptable. Las características a exigir a estos materiales son: *Contenido en bentonita por m 2. Indica la cantidad de material impermeabilizante que tiene el material. *Tipo de geotextiles que conforman el producto

5 *Sujeción de la bentonita en el sandwich. En este punto solo se deben aceptar productos agujados (needlepunched) que aseguran que al colocar el GCL en taludes la bentonita queda sujeta y no se desliza. *Tipo de bentonita, y si posee tratamiento para hidratarse con lixiviado. La bentonita se hidrata con agua, pero existen ocasiones en que el lixiviado tiene poca agua como diluyente, en estos casos habrá que comprobar que el lixiviado hidrata la bentoníta, sino el producto no funciona. *Forma de unión de los paños en obra, la cual, difiere dependiendo del producto, normalmente se solapan recebando con bentoníta en polvo o con pasta de bentoníta, será importante también tener en cuenta si los bordes llevan recarga de bentoníta para garantizar aún más la estanqueidad del solape. Otros productos Además existen otros productos como son: Geoesteras: Utilizadas para favorecer reverdecimineto y sujetar tierra vegetal en taludes escarpados. Geocélulas: Material formado por celúlas de gran espesor y que ayudan a retener material en taludes. Geoespaciadores: Productos que se utilizan para espaciar dos materiales, generalmente para favorecer en drenaje entre ambos. etc. Debido a la extensión de éste articulo, no es posible entrar en criterios de diseño, pero solo debemos remarcar que para el dimensionamiento de la barrera sintética, se deben tener en cuenta todas las capas y estudiar su interacción, así como su estabilidad en el talud, y no realizar diseños parciales de los diferentes componentes del sistema de impermeabilización. El campo de los geosintéticos está en continua evolución, y la aparición de nuevos productos, será de vital ayuda en la ingeniería civil y en el diseño de depósitos de seguridad para residuos, de manera que la protección del medio ambiente sea cada vez mayor. Bibliografía U. Holzlöhner, H. August, T. Meggyes, M. Brune, Landfill Liner Systems. Varios. CEN TC 189, CEN TC 254, JWG, Documentos de trabajo. R.M. Koerner. Designing with geosynthetics, 3ª edición ASTM Standards and other specifications and test methods for landfill liner systems. R. Bonaparte, Waste Containment Systems. A. Leiro. Symposio Nacional de Geotextiles. Clasificación de los geotextiles. R. Frobel, Geosynthetics Terminology An Interdisciplinaire Treatise. Construcción de Vertederos, Curso de especialización. Univ. Politécnica de Madrid. C. Sánchez Díaz, P. Abad, Geotextiles para vertederos de residuos sólidos. Revista Cimbra. boletnde.htm Error!Marcador no definido.boletnde.htm