Aplicación de los Métodos Geofísicos a Estudios de Contaminación Ambiental

Proyecto de Fin de carrera. E.T.S. De Ingenieros de Minas de Oviedo. 
Director: Modesto García García
Fernando Prada Orgaz
Opción B
2001

RESUMEN
 
      El presente proyecto titulado «Aplicación de los Métodos Geofísicos a Estudios de Contaminación Ambiental» está estructurado en ocho capítulos. El objetivo que me he propuesto con el mismo no es más que el de redactar un manual de consulta para cualquier ingeniero de minas que se encuentre ante un problema de un emplazamiento contaminado. Dicho objetivo que es sencillo de entender, es sin embargo complejo a la hora de plasmarlo a la realidad.

      He buscado un carácter eminentemente práctico, esto es, resolver problemas y dudas, así como dar posibles caminos o soluciones a situaciones que inicialmente parecen callejones sin salida.

      Es por todo ello que la confección y realización de este proyecto partió de la siguiente idea: ¿Qué hacer cuando nos encontramos con un suelo contaminado?, o concretando más: ¿Puede la geofísica ayudarnos a encontrar colectores, objetos enterrados? ¿Puede la geofísica indicarnos donde hay un área contaminada y delimitar su extensión?.

      
No es raro encontrarnos en la actualidad con casos tan típicos como rotura de colectores en obras de alcantarillado, accidentes por colectores de gas. No es nada descabellado plantearnos el problema de una cimentación en un área en el que hay fugas de fluidos desde una conducción. Tampoco es extraño reparar en la ingente cantidad de legislación medioambiental que nos hace extremar las precauciones en casos de construcción (Obra civil, Edificación) en zonas donde se encuentra un antiguo vertedero, antigua escombrera, áreas donde se localizaban talleres industriales (con las consiguientes fugas de aceites, PCB’s).

      Ante todos estos problemas debemos plantearnos: ¿podemos mediante métodos geofísicos localizar tuberías enterradas? evitando así la imagen dantesca de una excavadora al lado de un chorro de agua a presión. ¿Podemos detectar y delimitar áreas donde se acumulan fugas de fluidos?, ¿Podemos detectar zonas que han sido antiguos vertederos?.

      Evidentemente los casos en los que se realizan obras pero no se sabe a ciencia cierta dónde puede estar un colector , un barril enterrado, o dónde se encuentra un antiguo basurero son casos , vamos a decirlo así, nada raros.

      Descripción de los capítulos.

      El proyecto intenta ser un tomo de consulta en el que de forma progresiva se den los datos y camino a seguir para la resolución del problema que se nos presente.

      De esta forma, el capítulo 1 (Contaminación Ambiental) describe los principales contaminantes que nos podemos encontrar en la naturaleza y cómo interactúan en el medio (sea éste aéreo, agua o suelo). En este primer capítulo se explica pormenorizadamente la Contaminación de Aguas, así como los parámetros utilizados para caracterizar las mismas. También se describe la Contaminación Atmosférica, entrando a explicar contaminantes, estructura de la atmósfera y efectos de dichos contaminantes en la atmósfera y medio ambiente en general. Por otro lado, también se describe todo el proceso de generación de residuos, catalogación de los mismos y tratamiento.

      En pocas palabras, mediante el capítulo 1 conocemos a nuestro «enemigo», su origen, cómo evoluciona, dónde se puede encontrar, así como el proceso (industrial, humano o natural) del que presumiblemente ha salido.

      En el Capítulo 2 se clasifican y describen los lugares en los que se encuentran dichos contaminantes. A dichos lugares los he denominado «Emplazamientos Contaminados». Inicialmente utilicé el término «suelo contaminado», pero lo descarté posteriormente por el de Emplazamiento Contaminado debido al carácter transfronterizo de la contaminación. No tiene sentido hablar de suelo contaminado en exclusiva cuando probablemente ese suelo contaminado tuvo su origen en un «agua contaminada» por una fuga y de ese suelo por reacciones químicas se genera una atmósfera contaminada. De este concepto surgen dos ideas, agua-suelo-atmósfera son como hermanos siameses y por otro lado, un estudio de un suelo contaminado lleva consigo un estudio de niveles freáticos, aguas de escorrentia, aguas vadosas etc. y también conlleva un estudio de contaminación atmosférica, basado en un muestreo de focos contaminantes, niveles de inmisión, emisión etc.

      Como emplazamientos contaminados he descrito Escombreras, Vertederos terrestres y marinos (emisarios submarinos) áreas con fugas de hidrocarburos, intrusiones salinas (contaminación natural), fugas de fluidos desde barcos , completando un amplio muestrario de emplazamientos.

      Una vez que tenemos descritos los contaminantes y el lugar en el que se encuentran , prosigo describiendo cuáles son los métodos que utilizo para descubrirlos y delimitarlos. Esto es, en el Capítulo 3 describo de forma profunda los métodos geofísicos con los que contamos en la actualidad, su base teórica, su evolución en el tiempo, indicando su originaria utilización y cómo empezaron a utilizarse en el terreno de la ingeniería ambiental. Los métodos sísmicos, electromagnéticos, GPR son ampliamente descritos.

      Una vez alcanzado este punto, tenemos por un lado los métodos geofísicos (capítulo 3) y la contaminación ambiental por otro (capítulos 1 y 2), toca pues comprobar la aplicación de dichos métodos geofísicos en la resolución de problemas de contaminación ambiental, Capítulo 4.

      
En dicho capítulo se detalla de forma concisa y clara los problemas de emplazamientos contaminados que se nos pueden presentar y cuáles son los métodos geofísicos más convenientes en cada caso. Así pues para los casos de suelos contaminados, rellenos artificiales, objetos enterrados, intrusiones salinas, se explica cuáles son los métodos más convenientes, basándose en las prácticas realizadas y en los estudios aportados hasta el momento por profesores de todo el mundo, en lo que fue una tarea por un lado técnica y por otro de recolección de datos. En este mismo capítulo se presenta un caso práctico real, en el que se realizan unas tareas de descontaminación que a todas luces hubiesen sido mucho más sencillas, directas y detalladas de haberse utilizado convenientemente métodos geofísicos como el GPR.

      Una vez comprobada la aplicación de los métodos geofísicos a casos de contaminación ambiental, la obra viene a completarse con un Capítulo 5 en el que se detallan ensayos de carácter geoquímico que vienen a formar un equipo perfecto con los métodos geofísicos, debido a que con éstos el área contaminada se delimita espacialmente y con aquéllos se caracteriza el área conociendo con total exactitud que contaminantes están presentes.

      
Posteriormente el Capítulo 6 presenta la utilidad que obtenemos de los ensayos geotécnicos, consiguiendo unos datos que junto con los ofrecidos por los ensayos geoquímicos y métodos geofísicos, pueden ser introducidos en los programas informáticos (simuladores) ofreciéndonos éstos un a visión en 3D de la situación. Capítulo 8.

      En el Capítulo 7 se encuentra un completo glosario de legislación medioambiental que nos es útil en todo momento y que da una base jurídica al porqué de la descontaminación.

      
Conclusión

      El presente proyecto constituye, a mi entender, un manual de geofísica y medioambiente de fácil consulta y que puede ayudar tanto en oficina técnica como a pie de campo al ingeniero que lo necesite. No olvidando nunca la frase: «Para que funcione la Geofísica debe haber física» recordando así el complejo mundo que constituye esta técnica.


ABSTRACT
 
No disponible

ÍNDICE
 
Presentación 1

Capítulo 1. CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
Caracterización de Residuos.
Generación de residuos 2
Concepto de residuo 3
Tipos de Residuos 4
Residuos Industriales 7
Caracterización residuos industriales 8
Residuos Industriales inertes y asimilables a urbanos 9
Residuos urbanos 9
Caracterización de Residuos urbanos 10
Densidad 11
Poder calorífico 12
Humedad 12
Relación C/N 12
Tratamiento de residuos Industriales.
Residuos Industriales 14
Gestión de Residuos Industriales 15
Reducción en origen, recogida y transporte 16
Tratamiento Prioritario 17
Selección del Sistema de Tratamiento 18
Clasificación de las Operaciones 19
Tecnologías en los tratamientos 21
Tratamiento físico-químico
Incineración 23
Ventajas de la Incineración 25
Inconvenientes 26
Solidificación y estabilización de residuos 26
Estabilización de residuos 26
Sistemas de solidificación 29
Procesos Orgánicos 29
Procesos Inorgánicos 29
Procesos no químicos 30
Depósitos de Seguridad 30
Construcción de depósitos de seguridad 30
Tratamiento de RSU.
Vertedero controlado 35
Gestión de Lixiviados 38
Gestión de los gases producidos 39
Clausura 39
Incineración 41
Partes de una estación incineradora 41
Recuperación de calor 44
Valorización de residuos 45
Reciclaje 45
Compostaje 47
Contaminación Atmosférica.
La Atmósfera 50
Estructura de la atmósfera 51
Composición de la atmósfera 52
Contaminantes de la atmósfera 53
Clasificación de los contaminantes 53
Naturaleza de los contaminantes 54
Las partículas sólidas y líquidas 55
Óxidos de Azufre 55
Sulfhídrico y NOx 56
Amoniaco y Cox 57
Compuestos Orgánicos 58
Oxidantes fotoquímicos 59
Plomo y sus derivados 60
Efectos de la contaminación atmosférica 61
Efectos globales 65
Efecto Invernadero
Lluvia ácida, Capa de Ozono 66
Tratamiento de la contaminación atmosférica.
Métodos de separación de gases tóxicos 69
Adsorción de gases tóxicos 73
Conversión química de contaminantes 77
Antorchas 78
Cámaras de combustión 79
Tratamiento biológico de gases 81
Contaminación de las aguas.
Parámetros de calidad de las aguas 84
Parámetros físicos 84
Parámetros químicos 86
Parámetros Orgánicos y Biológicos 92
Parámetros bacteriológicos 95
Parámetros radiológicos 96
Tratamiento de la contaminación de las aguas.
Origen de las aguas residuales 98
Tratamiento aguas residuales 99
Tratamientos previos 99
Tratamiento primario 102
Tratamiento secundario 105
Tratamiento terciario 106
Eliminación de Nutrientes 107
Desinfección 110
Tratamientos especiales 111

Capítulo 2. EMPLAZAMIENTOS CONTAMINADOS.
Emplazamientos Contaminados.
Suelos contaminados 115
Escombreras y Balsas 116
Vertederos 116
Aguas Contaminadas. 117
Atmósfera Contaminada. 118
Control Ambiental. 119
Control de emisiones de gases 120
Niveles de emisión 121
Niveles de inmisión 121
Zonas de atmósfera contaminada 122
Control de efluentes líquidos 124
Normas de emisión 125
El canon de saneamiento de Asturias 126
Control de suelos contaminados 128
Suelo potencialmente contaminado 128
Suelo contaminado 129
Suelo declarado contaminado 130
Control de residuos 130
Residuos peligrosos 132
Aceites usados 133
Derecho a la Información Ambiental 134

Capítulo 3. MÉTODOS GEOFÍSICOS.
Geofísica, métodos geofísicos, descripción.
Geofísica 135
Métodos geofísicos.
Métodos sísmicos 137
Parámetros básicos 139
Tipos de ondas 140
Cálculo parámetros elásticos 141
Leyes de refracción y reflexión 141
Reparto de energía, absorción 144
Descripción Métodos sísmicos 145
Métodos de reflexión, refracción, perfiles sísmicos 149
Tomografía sísmica 149
Domocronas en reflector inclinados 151
Dispositivos 152
Correcciones en sísmica de reflexión 152
Métodos eléctricos de campo estacionario 154
Operaciones de campo 156
Sondeos eléctricos verticales 157
Fundamentos teóricos del SEV 159
Cálculo constantes dispositivos 161
Métodos de campo variable 163
Métodos Turam, Slingram, VLF 169
Métodos de Polarización inducida 170
Tomografía eléctrica 173
Métodos de teledirección 175
Sistemas de percepción remota
Radares de teledetección 179
Radar 180
Principios básicos 182
Trabajo de campo 183
Proceso de datos e interpretación 185
Método magnéticos 186
Métodos gravimétricos y radiactivos 187
Métodos donwhole, testificación geofísica 188
Inspecciones de video 189
Logging geofísico 190
Downhole sísmico, eléctrico 191
Procedimiento de campo 193

Capítulo 4. APLICACIÓN MÉTODOS GEOFISICOS A LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL.
Introducción 195
Gráficos. 196
Caracterización por métodos geofísicos de emplazamientos contaminados. 199
Suelos Contaminados 199
Métodos de teledetección en suelos contaminados 201
Rellenos artificales. 205
Contraste de propiedades físicas 206
Densidad 206
Velocidad sísmica 207
Propiedades eléctricas 208
Caso práctico de recuperación de terreno contaminado 212
Estudio geofísico 213
Resultados de la fase de investigación 216
Naturaleza de los vertidos 216
Resumen de los análisis de suelos 217
Resumen de los análisis de aguas 218
Solución propuesta 219
Descripción de las obras 219
Aplicación M. geofísicos para detección de obietos enterrados.
Descripción 229
Modelización 232
Conclusiones 235
Contaminación de origen natural.
Intrusiones salinas 239
Sondeos eléctricos verticales 240
Métodos electromagnéticos 245
Registro de sondeos 247
GPR 249
Concentración excesiva de radón 252
Trabajo de campo 257
Minerales de Uranio 258
Toma de datos 260
Gráfico 262

Capítulo 5. ENSAYOS GEOQUÍMICOS.
Introducción. 263
Métodos geoquímicos en superficie (hidrocarburos) 264
Breve descripción de los principales métodos 265
Emanometria 265
Carbonatos de Duchscherer 266
Eh-pH 266
Headspace 267
Comparación de los métodos 267

Capítulo 6. ENSAYOS GEOTÉCNICOS.
Introducción. 268
Humedad Natural 268
Peso específico 269
Permeámetro de carga variable 272

Capítulo 7. LEGISLACIÓN MEDIOAMBIENTAL.
Introducción. 274
Ambito de residuos 275
Ambito atmosférico 277
Ambito del agua 278
Glosario de legislación medioambiental 279
Críticas y necesidades normativas en España. 280

Capítulo 8. PROGRAMAS INFORMÁTICOS.
Descripción y crítica. 282


CONCLUSIONES
 
No disponible