Un revestimiento de vertedero , o revestimiento compuesto , está diseñado para ser una barrera de baja permeabilidad que se coloca debajo de vertederos diseñados . Hasta que se deteriora, el revestimiento retarda la migración de lixiviados y sus componentes tóxicos hacia los acuíferos subyacentes o ríos cercanos, evitando que causen una contaminación potencialmente irreversible de las vías fluviales locales y sus sedimentos.
Los vertederos modernos generalmente requieren una capa de arcilla compactada con un espesor mínimo requerido y una conductividad hidráulica máxima permitida , recubierta por una geomembrana de polietileno de alta densidad .
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha declarado que las barreras "finalmente fallarán", mientras que los sitios seguirán siendo amenazas durante "miles de años", lo que sugiere que los diseños de vertederos modernos retrasan pero no previenen la contaminación del suelo y las aguas superficiales. [1]
Se utilizan neumáticos triturados o de desecho para sostener y aislar el revestimiento. [2]
Los distintos tipos de residuos líquidos varían en sus propiedades químicas y en la amenaza que representan para el medio ambiente local, por lo que cada vertedero individual puede utilizar una variedad de sistemas de revestimiento diferentes según el tipo de basura que se recoja allí. Hay dos tipos principales de sistemas de revestimiento en uso: sistemas de revestimiento simple y sistemas de revestimiento doble.
Los sistemas de una sola capa se utilizan generalmente en vertederos que contienen escombros de construcción. Los vertederos con sistemas de una sola capa no están diseñados para contener desechos líquidos nocivos, como pintura o alquitrán , que podrían filtrarse fácilmente a través de un sistema de una sola capa.
Los sistemas de doble capa se encuentran generalmente en los vertederos de residuos sólidos municipales , así como en todos los vertederos de residuos peligrosos . La primera capa está construida para recoger el lixiviado, mientras que la segunda capa está diseñada para ser un sistema de detección de fugas para garantizar que no se filtren contaminantes al suelo. [3]
Los revestimientos compuestos son necesarios para ser utilizados en sistemas de residuos sólidos municipales para vertederos y utilizan un sistema de revestimiento doble que se compone de un sistema de lixiviado que es un líquido que recoge sólidos de la sustancia que pasa a través de él. El sistema de lixiviado está rodeado por un tipo de capa de drenaje sólido como grava que está encerrada por una geomembrana y arcilla comprimida, también conocida como revestimiento de arcilla geosintética . Este revestimiento de arcilla geosintética generalmente está hecho de bentonita de sodio que se compacta entre dos piezas gruesas de geotextil. El siguiente material que rodea el revestimiento compuesto sería un sistema de detección de fugas compuesto de otro material como grava con una geomembrana adicional o un revestimiento complejo. [4] Las geomembranas dentro del revestimiento compuesto consisten en un polietileno de alta densidad que proporciona una minimización eficaz para el flujo y la entrega y una barrera útil que se utiliza en contaminantes inorgánicos. [5] Se puede utilizar como sustituto de arena o grava y también tiene una transmisividad muy alta y un bajo almacenamiento. La superficie inferior ayuda a proporcionar una prueba de fugas eficaz una vez instalada correctamente. También es una barrera de baja permeabilidad al vapor y a los líquidos. Los revestimientos de arcilla geosintética se fabrican en fábricas y el propósito de que estén hechos de bentonita sódica es que regulen el movimiento de líquidos en gases dentro de los desechos. [6] Los geocompuestos que son una combinación de geomembranas y material de revestimiento geosintético también incluyen una capa de bentonita entre la mitad de las capas de geotextil; sin embargo, se permite implementar un espacio de aire. Luego se remata con una cubierta final. [ cita requerida ]
El papel principal que desempeña un revestimiento compuesto en un sistema de residuos sólidos municipales para vertederos es reducir la cantidad de fugas a través de pequeños orificios de filtración que a veces se forman en la parte de geomembrana del revestimiento compuesto. La parte de la capa de protección actúa como un elemento que evita que se formen estos orificios dentro de la geomembrana, lo que permitiría que los residuos se filtren a través de todo el revestimiento. También elimina la presión y el estrés que pueden provocar la formación de grietas y orificios en la membrana. [7] Un revestimiento eficaz en un sistema de vertedero debe poder controlar el agua en términos de movimiento y protección del medio ambiente. Debe poder regular el flujo fuera del área de residuos y retener el contenido de los residuos a medida que ingresa al vertedero real. Debido a la eficacia de la forma en que se colocan los vertederos en la parte superior de las pendientes para que el agua fluya cuesta abajo y, en caso de emergencia, hacia el vertedero real, el agua se mueve a través del vertedero y hacia abajo a través del revestimiento compuesto. El objetivo principal de todo esto es que el movimiento sea lateral, lo que reduce la probabilidad de catástrofes en la pendiente y de que los residuos se filtren hacia abajo y contaminen libremente todo lo que se encuentre en su camino. La cubierta final funciona como una forma de mantener el agua fuera del contaminante y de controlar la escorrentía para que no entre en el sistema. Esto ayuda a evitar que las plantas y los animales resulten dañados por el agua contaminada con residuos, el lixiviado. Mediante la gravedad y las bombas, el lixiviado puede ser empujado a un sumidero donde se elimina mediante una bomba. Al desarrollar revestimientos compuestos, es extremadamente importante tener en cuenta los factores de riesgo, como los terremotos y otros problemas de falla de pendientes que podrían ocurrir. [8] Los revestimientos compuestos se utilizan en vertederos de residuos sólidos urbanos (RSU) para reducir la contaminación del agua . Un revestimiento compuesto está hecho de una geomembrana junto con un revestimiento de arcilla geosintética . Los sistemas de revestimiento compuesto son mejores para reducir la migración de lixiviados al subsuelo que un revestimiento de arcilla o una sola capa de geomembrana. [9]
Las principales formas de degradación mecánica asociadas con las geomembranas son resultado de una resistencia insuficiente a la tracción, al desgarro, al impacto, a la perforación y a la susceptibilidad al agrietamiento por tensión ambiental (ESC). El método ideal para evaluar la cantidad de degradación del revestimiento sería examinar muestras de campo a lo largo de su vida útil. Debido a los largos períodos de tiempo necesarios para las pruebas de muestreo de campo, se han desarrollado varias pruebas de envejecimiento acelerado en laboratorio para medir las propiedades mecánicas importantes. [10]
La resistencia a la tracción representa la capacidad de una geomembrana para resistir la tensión de tracción. Las geomembranas se prueban más comúnmente para determinar su resistencia a la tracción utilizando uno de tres métodos: la prueba de tracción uniaxial descrita en ASTM D639-94, la prueba de tracción de tira ancha descrita en ASTM D4885-88 y la prueba de tensión multiaxial descrita en ASTM D5617-94. La diferencia entre estos tres métodos radica en los límites impuestos a las muestras de prueba. Las pruebas uniaxiales no proporcionan restricción lateral durante la prueba y, por lo tanto, prueban la muestra en condiciones de tensión uniaxial. Durante la prueba de tira ancha, la muestra se restringe lateralmente mientras que la parte media no está restringida. La prueba de tracción multiaxial proporciona una condición de límite de tensión plana en los bordes de la muestra. [11] Un rango típico de resistencias a la tracción en la dirección de la máquina es de 225 a 245 lb/pulg. para HDPE de 60 mil. a 280 a 325 lb/pulg. para HDPE de 80 mil. [12]
La resistencia al desgarro de una geomembrana se vuelve importante cuando se expone a fuertes vientos o a tensiones de manipulación durante la instalación. Existen varios métodos ASTM para medir la resistencia al desgarro de las geomembranas, y los informes más comunes utilizan la norma ASTM D1004. Las resistencias al desgarro típicas muestran un valor de 40 a 45 lb para HDPE de 60 mil y de 50 a 60 lb para HDPE de 80 mil. [12]
La resistencia al impacto permite evaluar los efectos de los impactos de objetos que caen y que pueden desgarrar o debilitar la geomembrana. Al igual que con las propiedades mecánicas anteriores, existen varios métodos ASTM para su evaluación. Se obtienen resistencias al impacto significativamente más altas cuando los geotextiles se colocan por encima o por debajo de la geomembrana . Las geomembranas más gruesas también muestran resistencias al impacto más altas. [12]
La resistencia a la perforación de una geomembrana es importante debido al material heterogéneo que se encuentra por encima y por debajo de un revestimiento típico. Las superficies rugosas, como piedras u otros objetos afilados, pueden perforar una membrana si no tiene suficiente resistencia a la perforación. Existen varios métodos más allá de las pruebas ASTM estándar; uno de ellos, la prueba de altura de cono crítica, mide la altura máxima de un cono en la que una geomembrana comprimida, que se somete a una presión creciente, no falla. Las muestras de HDPE suelen tener una altura de cono crítica de alrededor de 1 cm. [13]
El agrietamiento por tensión ambiental se define como el agrietamiento externo o interno en el plástico inducido por una tensión de tracción aplicada mayor que su resistencia a la tracción a corto plazo. El ESC es una observación bastante común en las geomembranas de HDPE y, por lo tanto, debe evaluarse con cuidado. Las propiedades poliméricas adecuadas, como el peso molecular, la orientación y la distribución, ayudan en la resistencia al ESC. ASTM D5397 [método de prueba estándar para la evaluación de la resistencia al agrietamiento por tensión de las geomembranas de poliolefina utilizando una carga de tracción constante con entalla (NCTL)] proporciona el procedimiento necesario para medir la resistencia al ESC de la mayoría de las geomembranas de HDPE. El tiempo de transición recomendado actualmente para una geomembrana de HDPE aceptable es de alrededor de 100 h. [12]