Detecciòn de Fugas en Geomembrana Mediante Métodos ...
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uno o varios instrum<strong>en</strong>tos <strong>de</strong> visualización conrecopilación <strong>de</strong> datos (voltímetro, computadora portátil,etc.); electrodos metálicos, los cuales son <strong>en</strong>terrados <strong>en</strong>el suelo.Figura 2. Esquema g<strong>en</strong>eral <strong>de</strong>l método bipolar.La Figura 2 muestra la disposición <strong>de</strong> equipos pararealizar una prospección bipolar. Como se pue<strong>de</strong>apreciar, el operador lleva consigo la caja registradora,que se <strong>en</strong>cu<strong>en</strong>tra montada sobre un marco construido <strong>de</strong>material plástico (<strong>de</strong> prefer<strong>en</strong>cia). Los terminales <strong>de</strong>lregistrador hac<strong>en</strong> contacto con el suelo por medio <strong>de</strong>cables y cuatro electrodos localizados <strong>en</strong> la base <strong>de</strong>lmarco.Ante la ocurr<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> una fuga, el flujo <strong>de</strong> corri<strong>en</strong>teserá <strong>de</strong>tectado por el registrador <strong>en</strong> forma <strong>de</strong> lecturaspico <strong>de</strong> pot<strong>en</strong>cial, seguidos por una caída, que luego setornaran constantes hasta alcanzar el ruido <strong>de</strong> fondo alalejarse <strong>de</strong> la fuga. El ruido <strong>de</strong> fondo se refiere a loslímites que se establec<strong>en</strong> al hacer la calibración <strong>en</strong>campo antes <strong>de</strong>l inicio <strong>de</strong> la prospección. Con este “ruido<strong>de</strong> fondo” establecido se obti<strong>en</strong>e un patrón que sirve <strong>de</strong>guía <strong>en</strong> el proceso <strong>de</strong> interpretación <strong>de</strong> las lecturas.Exist<strong>en</strong> muchos factores que causan lecturas extrañas alhacer una prospección, como son: áreas con espesor <strong>de</strong>capa relativam<strong>en</strong>te alto, pres<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> objetos <strong>en</strong> el suelo,pres<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> tuberías cercanas, humedad, etc.La Figura 3 muestra un típico gráfico <strong>de</strong> ocurr<strong>en</strong>cia <strong>de</strong>fuga, <strong>en</strong> el cual se obti<strong>en</strong><strong>en</strong> dos picos <strong>de</strong> onda, unopositivo y el otro negativo, <strong>en</strong> el medio <strong>de</strong> estos dos picos<strong>de</strong> onda se localiza una zona <strong>de</strong> transición y un valorcero <strong>de</strong> pot<strong>en</strong>cial, la fuga estaría localizada <strong>en</strong>tre lospicos. El gráfico inferior muestra las líneas <strong>de</strong> pot<strong>en</strong>cialg<strong>en</strong>eradas por un agujero <strong>en</strong>contrado <strong>en</strong> lageomembrana, así como flujos <strong>de</strong> corri<strong>en</strong>te ori<strong>en</strong>tadoshacia el agujero. Una vez culminada la prospección sepodrá elaborar un mapa <strong>de</strong> iso-valores <strong>en</strong> el cual sepodrá difer<strong>en</strong>ciar claram<strong>en</strong>te las áreas <strong>en</strong> las cuales setuvo lecturas muy difer<strong>en</strong>ciadas.Figura 3. Ocurr<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> fuga <strong>en</strong> el método bipolar3.1 Consi<strong>de</strong>raciones ImportantesSi comparamos la velocidad <strong>de</strong> prospección el métodobipolar con el método lanza <strong>de</strong> agua, resulta ser másrápida que una prospección por el método <strong>de</strong> la lanza <strong>de</strong>agua, logrando un promedio aproximado <strong>de</strong> 4000 m² porturno <strong>de</strong> trabajo (10 horas), pudi<strong>en</strong>do variar <strong>de</strong> acuerdo alas condiciones <strong>de</strong> campo.Las curvas iso-pot<strong>en</strong>ciales son formadas <strong>de</strong> todos lospuntos <strong>de</strong>l campo pot<strong>en</strong>cial que ti<strong>en</strong><strong>en</strong> el mismo valor <strong>de</strong>pot<strong>en</strong>cial eléctrico, medido por un sust<strong>en</strong>to bipolar a unaori<strong>en</strong>tación constante <strong>de</strong> los ejes. Ante la pres<strong>en</strong>cia <strong>de</strong>una fuga perturbada, las curvas equipot<strong>en</strong>cialesrepres<strong>en</strong>tan una fuerte t<strong>en</strong>sión <strong>en</strong>tre ellas.El suelo seco prejudica a la aplicación <strong>de</strong> la técnicabipolar. Para eso es es<strong>en</strong>cial examinar el factor <strong>de</strong>humedad <strong>en</strong> el suelo recubierto, cavando una pequeñatrinchera hasta la geomembrana. El <strong>en</strong>sayo se realizauna vez que se empiec<strong>en</strong> los trabajos, y se repetirádiariam<strong>en</strong>te si fuese necesario.La cantidad <strong>de</strong> agua utilizada para la irrigación varíaaproximadam<strong>en</strong>te <strong>en</strong>tre 5 a 15 litros <strong>de</strong> agua por metrocuadrado <strong>de</strong> superficie proyectada, <strong>de</strong>p<strong>en</strong>di<strong>en</strong>do <strong>de</strong>lespesor <strong>de</strong>l suelo.Cuando el espesor <strong>de</strong> la capa semi-seca <strong>de</strong> lasuperficie es mayor <strong>de</strong> 2cms, se hace necesario mojaradicionalm<strong>en</strong>te la superficie con la finalidad <strong>de</strong> asegurarla efici<strong>en</strong>te estabilización <strong>de</strong> los s<strong>en</strong>sores eléctricosbipolares.La figura 4 muestra la imag<strong>en</strong> <strong>de</strong> un daño típicoocurrido <strong>en</strong> la geomembrana, el cual fue <strong>de</strong>tectadomediante pruebas geoeléctricas <strong>de</strong> <strong>de</strong>tección <strong>de</strong> fugas.Luego <strong>de</strong> <strong>en</strong>contrado el daño, se proce<strong>de</strong> a marcarlo,para finalm<strong>en</strong>te parcharlo y continuar con la prospección.
5 PRUEBAS GEOELÉCTRICAS EN PLATAFORMASDELIXIVIACIÓN EN PERÚEn base a las estadísticas realizadas, se observó que el97% <strong>de</strong> daños <strong>en</strong> revestimi<strong>en</strong>tos ocurr<strong>en</strong> durante laetapa <strong>de</strong> la construcción luego <strong>de</strong> terminadas lasactivida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> CQA, mi<strong>en</strong>tras que el 70% <strong>de</strong> lasperforaciones fueron <strong>en</strong>contradas <strong>en</strong> paneles y no <strong>en</strong>soldaduras.La evaluación fue hecha para un total <strong>de</strong> 2 907,903m² <strong>de</strong> geomembrana expuesta y 361,000 m² <strong>de</strong>geomembrana cubierta durante un período <strong>de</strong> 14 años,concerni<strong>en</strong>te a 89 proyectos <strong>de</strong> 9 países difer<strong>en</strong>tes.G<strong>en</strong>eralm<strong>en</strong>te, para los sistemas <strong>de</strong> revestimi<strong>en</strong>toque cu<strong>en</strong>tan con un riguroso programa <strong>de</strong> CQA, los ratios<strong>de</strong> fugas varían <strong>en</strong>tre 0 a 7 fugas/hec, com un promedio<strong>de</strong> 4 fugas /hec (Forget et al., 2005; Rollin et al., 2004).Así también, para un sistema revestimi<strong>en</strong>to sin una<strong>de</strong>cuado programa <strong>de</strong> CQA el promedio <strong>de</strong> fuga es <strong>de</strong>22 fugas/hec.De acuerdo a la Figura 5, notamos que para obrasmineras <strong>en</strong> Perú (plataformas <strong>de</strong> lixiviación) lasfrecu<strong>en</strong>cias varían <strong>en</strong>tre 0 a 4 fugas/hec para sistemas<strong>de</strong> revestimi<strong>en</strong>to con un riguroso programa <strong>de</strong> CQAprevio.<strong>en</strong> difer<strong>en</strong>tes proyectos <strong>de</strong> plataformas <strong>de</strong> lixiviaciónejecutados <strong>en</strong> Perú.De la figura, notamos que los daños son mayorm<strong>en</strong>teg<strong>en</strong>erados por pinchazos, los cuales se <strong>de</strong>b<strong>en</strong> la presiónejercida por materiales que se <strong>en</strong>cu<strong>en</strong>tran <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> lageomembrana expuesta, así también <strong>en</strong> lageomembrana recubierta con material granular, el cualdaña la geomembrana por el peso propio <strong>de</strong>l material <strong>de</strong>cobertura y/o por el peso <strong>de</strong> la maquinaria pesadautilizada para su colocación.Figura 6. D<strong>en</strong>sidad <strong>de</strong> tipos <strong>de</strong> daños <strong>en</strong> lageomembrana <strong>en</strong> plataformas <strong>de</strong> lixiviación <strong>en</strong> Perú, conprograma <strong>de</strong> CQA.6 CONCLUSIONESFigura 5. Frecu<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> fugas <strong>en</strong> diversos proyectos <strong>de</strong>plataformas <strong>de</strong> lixiviación con programa <strong>de</strong> CQA <strong>en</strong> Perú.De acuerdo a investigaciones realizadas, los daños<strong>en</strong>contrados <strong>en</strong> la geomembrana se han clasificado <strong>en</strong> 4tipos: fallas por malas soldaduras, <strong>de</strong>sgarros, cortes ypinchazos. Las perforaciones pue<strong>de</strong>n ser causadasdurante el proceso <strong>de</strong> soldadura y pue<strong>de</strong>n llegar asepararse <strong>de</strong>bido a las malas soldaduras <strong>de</strong> fusión doble,perforaciones durante el proceso <strong>de</strong> fusión, presión <strong>de</strong>agua insufici<strong>en</strong>te o perforaciones como resultadosoldaduras <strong>de</strong>fectuosas <strong>de</strong> extrusión. Las roturas soncausadas g<strong>en</strong>eralm<strong>en</strong>te por dificulta<strong>de</strong>s <strong>en</strong> la instalacióno por el tránsito <strong>de</strong> maquinaria pesada durante la fase <strong>de</strong>colocación <strong>de</strong>l material <strong>de</strong> cobertura. Para el caso <strong>de</strong>danos por corte, g<strong>en</strong>eralm<strong>en</strong>te son problemas causadosal mom<strong>en</strong>to <strong>de</strong> la instalación. Finalm<strong>en</strong>te, los pinchazossurg<strong>en</strong> <strong>de</strong>bido al contacto con objetos puntiagudosubicados <strong>en</strong> el suelo <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> la geomembrana.La Figura 6 pres<strong>en</strong>ta los porc<strong>en</strong>tajes promedios <strong>de</strong>las difer<strong>en</strong>tes causas <strong>de</strong> daños <strong>en</strong> geomembrana HDPE<strong>de</strong> 1.5 mm, instalada bajo un riguroso programa <strong>de</strong> CQA,De acuerdo a resultados obt<strong>en</strong>idos <strong>en</strong> prospeccionesrealizadas <strong>en</strong> plataformas <strong>de</strong> lixiviación <strong>de</strong> oro y cobre,principalm<strong>en</strong>te <strong>en</strong> las cuales se ha <strong>de</strong>sarrollado unprograma <strong>de</strong> CQA previo, la mayoría <strong>de</strong> daños se<strong>en</strong>contraron <strong>en</strong> la geomembrana propiam<strong>en</strong>te dicha(parte c<strong>en</strong>tral <strong>de</strong> los paneles) y una m<strong>en</strong>or cantidad <strong>en</strong>las costuras y reparaciones.La pres<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> perforaciones <strong>en</strong> geomembrana esel factor más importante <strong>en</strong> el ámbito <strong>de</strong> la <strong>de</strong>tección <strong>de</strong>fugas, y <strong>en</strong> consecu<strong>en</strong>cia, la causa <strong>de</strong> la migración <strong>de</strong>líquidos al exterior <strong>de</strong> la estructura. Las estadísticassobre la utilización <strong>de</strong> un sistema <strong>de</strong> impermeabilizacióncon geomembrana <strong>de</strong>muestran que es común <strong>en</strong>contrarun promedio <strong>de</strong> 0 a 4 fugas/hec <strong>en</strong> las plataformas <strong>de</strong>lixiviación ejecutados <strong>en</strong> Perú con un programa previo <strong>de</strong>CQA.Los programas <strong>de</strong> CQA y la prospección geoeléctrica<strong>de</strong> fugas ti<strong>en</strong><strong>en</strong> por objeto mejorar la calidad <strong>de</strong> la obra.Gracias a su capacidad para medir la impermeabilidad <strong>de</strong>la geomembrana instalada y <strong>de</strong> conocer la perfectaintegridad hidráulica <strong>de</strong> la obra <strong>de</strong> confinami<strong>en</strong>to, elsistema <strong>de</strong> <strong>de</strong>tección <strong>de</strong> fugas con métodosgeoeléctricos se vuelve un factor importante para el<strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> un Programa Integral <strong>de</strong> Asegurami<strong>en</strong>to <strong>de</strong>la Calidad.Los son<strong>de</strong>os <strong>de</strong> <strong>de</strong>tección geoeléctrica <strong>de</strong> fugaspue<strong>de</strong>n ser <strong>de</strong>sarrollados sobre geomembranasexpuestas o recubiertas, siempre y cuando lageomembrana usada sea eléctricam<strong>en</strong>te aislante.
Los sistemas doblem<strong>en</strong>te revestidos (usados <strong>en</strong>algunas estructuras mineras) podrían ser evaluadas <strong>en</strong>caso se instale una capa conductiva <strong>en</strong>tre las dosgeomembranas, tales como un geosintético conductivo.En algunos casos la capa <strong>de</strong> <strong>de</strong>tección <strong>de</strong> fugas pue<strong>de</strong>ser inundada para facilitar el trabajo.El método <strong>de</strong> lanza <strong>de</strong> agua es usado para ubicaragujeros <strong>en</strong> geomembranas expuestas y secas. Estatécnica es capaz <strong>de</strong> <strong>de</strong>tectar pequeños agujeros creadosdurante la instalación <strong>de</strong>l revestimi<strong>en</strong>to, los cualesmuchas veces son imperceptibles al ojo humano.El método bipolar es usado para ubicar daños <strong>en</strong> lageomembrana luego <strong>de</strong> que haya sido recubierta conagua o material <strong>de</strong> rell<strong>en</strong>o. En el caso <strong>de</strong> una cubierta <strong>de</strong>suelo, el espesor <strong>de</strong>l material <strong>de</strong> cobertura pue<strong>de</strong> influir<strong>en</strong> la s<strong>en</strong>sibilidad <strong>de</strong>l equipo. El método ha funcionadopara <strong>de</strong>tectar agujeros <strong>de</strong> hasta 5 mm <strong>de</strong> diámetro sobre0.6 m <strong>de</strong> material <strong>de</strong> cobertura, así también se hanrealizado son<strong>de</strong>os exitosos sobre un material <strong>de</strong>cobertura <strong>de</strong> 1.5 m.La seguridad es un factor importante cuando se usael método bipolar, <strong>de</strong>bido a que <strong>en</strong> algunos casos estaaplicación pue<strong>de</strong> involucrar altos voltajes (mayores a 400volteos) <strong>en</strong>tre los terminales <strong>de</strong> fu<strong>en</strong>te <strong>de</strong> corri<strong>en</strong>te. Porlo tanto, existe un real peligro si el operador realiza uncontacto simultáneo con los terminales positivos ynegativos cuando la fu<strong>en</strong>te <strong>de</strong> corri<strong>en</strong>te está <strong>en</strong>c<strong>en</strong>dida.La mayoría <strong>de</strong> daños fueron causados durante lainstalación <strong>de</strong> geomembrana y no durante su fase <strong>de</strong>cobertura, siempre y cuando se haya realizadopreviam<strong>en</strong>te un riguroso programa <strong>de</strong> CQA, sin embargo,<strong>de</strong>sgarros y agujeros <strong>en</strong> la geomembrana sonusualm<strong>en</strong>te <strong>en</strong>contrados durante la fase <strong>de</strong> coberturacon material granular.Nosko, V. and Touze-Foltz, N. 2000. Geomembrane linerfailure: Mo<strong>de</strong>ling of its influ<strong>en</strong>ce on contaminanttransfer. Proc. 2 nd European Conf. on Geosynthetics,Bologna, Italy, 2: 557-560.Rollin A.L., Jacquelin T., Forget B.T. et Saunier P. 2004.A Gui<strong>de</strong> to Detect Leaks on Installed Geomembranes,Proceedings EuroGeo3, Munich, pp. 235-240.REFERENCIASBeck, A; Smith, M.E.; Colmanetti, J.P. 2006.Métodos Geolétricos Empregados naMinimização <strong>de</strong> Perdas <strong>de</strong> Solução em Pilhas <strong>de</strong>Lixiviação <strong>de</strong> Mínério, COBRAMSEG – BrazilianGeotechnical Engineering Confer<strong>en</strong>ce (inPortuguese).Forget, B.; Rollin, A.L; Jacquelin, T. 2005. Impactsand Limitations of Quality Assurance onGeomembrane Integrity, Sardinia’s 2005Confer<strong>en</strong>ce Proceedings, Cagliari, ItalyGiroud, J.P.; King, T.D.; Sanglerat, T.R.; Hadj-Hamou, T.; Khire, M.V. 1997. Rate of Liquid ofLiquid Migration through Defects in aGeomembrane Placed on a Semi-permeableMedium, Geosynthetics International, Vol. 4, No.3-4, pp. 349-372Laine, D.L.; Darilek, G.T. 1993. Locating Leaks inGeomembrane Liners of Landfills Covered Witha Protective Soil, Geosynthetics '93 Confer<strong>en</strong>ceProceedings, Vancouver, British Columbia,Canada.