Universidad de Costa Rica
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
Análisis probabilístico de estabilidad de taludes en el relleno
sanitario Parque Ecoindustrial Miramar
Trabajo Final de Graduación
Que para obtener el grado de Licenciatura en Ingeniería Civil
Presenta:
Liseth Hernández Cordero
Director de Proyecto de Graduación:
Ing. Rafael Baltodano Goulding, Ph.D.
Ciudad Universitaria Rodrigo Facio
Costa Rica Febrero, 2017
Comité Asesor
Director: Ing. Rafael Baltodano Goulding, Ph.D.
Estudiante: Liseth Hernández Cordero .J;ft-
Asesora: Ing. Paola Vidal Rivera ~~ \j; LJ {J_
Asesor: Ing. William Vargas Monge, Ph.D. r ~'/-¡¡
Señorita: Liseth Hernández Cordero 813198
Estimad estudiante:
ingenierí~ CIVI
20 de febrero de 2017 IC-154-2017
Según el artículo 39 del reglamento de Trabajos Finales de Graduación, la Escuela de Ingeniería Civil se complace en otorgarle la aprobación con distinción de su Trabajo Final de Graduación denominado "Análisis probabilístico de estabilidad de taludes en el Relleno Sanitario Parque Eco Industrial."
Por este motivo le manifestamos nuestras más sinceras felicitaciones por su dedicación y empeño.
Atentamente,
Ce: archivo Carolina Hemández
Úttt Jt@5ú· Ing. Antonio Sánchez
Director Escuela Ingeniería Civil
!rsf dad de Costa Rica 1ngenie~i~[
I CIVI~ rna~ltad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil: 2511-5510 / 2224-2408 · Fax: 2511-5813 ·Sitio web: h"h'tv.eic.ucr.ac.cr Programa sustancia/mente equivalente acreditado desde 1999 por el Canadian Enginuring Accreditation Board
iii
Fecha: 2017, febrero, 20 El suscrito, Liseth Hernández Cordero, cédula 2-0710-0543, estudiante de la carrera de Licenciatura en Ingeniería Civil de la Universidad de Costa Rica, con número de carné B13198, manifiesta que es autor del Proyecto Final de Graduación Análisis probabilístico de estabilidad de taludes en el relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, bajo la dirección del Ing. Rafael Baltodano Goulding, quien en consecuencia tiene derechos compartidos sobre los resultados de esta investigación.
Asimismo, hago traspaso de los derechos de utilización del presente trabajo a la Universidad de Costa Rica, para fines académicos: docencia, investigación, acción social y divulgación. Nota: De acuerdo con la Ley de Derechos de Autor y Derechos Conexos No 6683, Articulo 7 (versión
actualizada el 02 de julio de 2001); “no podrá suprimirse el nombre del autor en las publicaciones o reproducciones, ni hacer en ellas interpolaciones, sin una conveniente distinción entre el texto original
y las modificaciones o adiciones editoriales”. Además, el autor conserva el derecho moral sobre la obra, Articulo 13 de esta ley, por lo que es obligatorio citar la fuente de origen cuando se utilice
información contenida en esta obra.
v
Agradecimientos
A mis padres, por su apoyo incondicional, por sus consejos y por impulsarme siempre a
seguir adelante. A Diana, Cali y Natalia, por acompañarme en este camino y alentarme
cuando las fuerzas se acababan. Gracias por ser mi pilar fundamental, a ustedes les debo
todo lo que soy y lo que he logrado.
A David, por llegar a mi vida, por iluminar mi camino y por tomar mi mano con fuerza en los
momentos más difíciles. Gracias por hacer esta aventura más amena y por enseñarme tanto.
A Cristian y Amado, por su ayuda y amistad todo este tiempo. Sin ustedes mi paso por la
universidad no habría sido igual. Gracias por las noches de palmada, las sonrisas, y en
general, por estar siempre.
A Mauricio, Yamileth y las niñas, por convertirse en mi segunda familia, por abrirme las
puertas de su hogar y por ayudarme siempre que lo necesité.
A los ingenieros Rafael Baltodano, William Vargas y Paola Vidal, por su apoyo en la
realización de este proyecto y por los consejos brindados para culminar con éxito este trabajo
de graduación.
A los profesores de cada uno de los cursos de carrera, gracias por el conocimiento adquirido
y por su ayuda en todo momento.
A Alejandra, Adriana y demás personal de la empresa Manejo Integral Tecnoambiente S.A.,
por su gran anuencia y colaboración para la ejecución de este trabajo, por su buen trato y
por toda la información y conocimientos facilitados.
Por último, un agradecimiento especial al ingeniero Alonso Poveda del Laboratorio CIVCO del
TEC, a Heiner, Juan Carlos y demás técnicos de laboratorio CIVCO y del Lanamme-UCR por la
amabilidad con la que me recibieron y por su gran ayuda en este proceso.
De corazón, ¡Muchas Gracias!
vi
Hernández Cordero, Liseth Análisis probabilístico de estabilidad de taludes en el relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar Proyecto de Graduación – Ingeniería Civil – San José. C.R.: L. Hernández C., 2017 v, 228, [33]h; ils. col. – 78 refs.
Resumen
Los residuos sólidos que son ingresados a un relleno sanitario tienen características diferentes
entre sí, las cuales son variables en el tiempo y dependen de aspectos económicos, sociales y
culturales de la población, lo cual lo convierte en un material sumamente heterogéneo y cuyas
propiedades mecánicas y resistentes son desconocidas en la mayoría de los rellenos sanitarios.
Debido a lo anterior, el presente trabajo contiene una caracterización del relleno Sanitario Parque
Ecoindustrial Miramar, la cual incluye una recopilación del diseño y métodos de trabajo de dicho
centro y su relación con lo estipulado en la normativa nacional, con el fin de corroborar el
cumplimiento de los lineamientos que tienen injerencia directa sobre la estabilidad de los taludes
de las celdas de disposición. Asimismo, se presentan los resultados de los ensayos de
caracterización del material suelo basura, en el cual se efectuaron análisis geotécnicos y
ambientales para obtener parámetros resistentes de este material.
Se realizó un análisis probabilístico de los taludes de cada una de las celdas de disposición, para
el cual se hizo uso de la simulación de Montecarlo, por medio de la cual se generaron los
parámetros de cohesión y ángulo de fricción de la basura utilizados en los modelos, y se
obtuvieron los valores de factor de seguridad y probabilidad de falla asociados. En este análisis se
determinó la sensibilidad de los taludes ante la presencia de agua y lixiviado en el interior de las
celdas de disposición, fuerzas sísmicas aplicadas y cambio del ángulo de inclinación, a fin de
determinar la geometría óptima posible de acuerdo a las características del material previamente
obtenidas.
Por último, se presentan algunas recomendaciones sobre métodos de estabilización de taludes
que pueden ser utilizados en el relleno sanitario a fin de mejorar su construcción, de forma tal
que sea posible obtener taludes de mayor elevación y se aproveche mejor el espacio destinado a
este tipo de actividad.
ESTABILIDAD DE TALUDES; CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS SUELO-BASURA; ANÁLISIS PROBABILÍSTICO; MÉTODOS DE ESTABILIZACIÓN; MEJORAMIENTO DE TALUDES.
Ing. Rafael Baltodano Goulding, Ph.D. Escuela de Ingeniería Civil
vii
Contenido
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN ............................................................................... 22
1.1. Justificación .............................................................................................. 22
1.1.1. Problema Específico ................................................................................... 22
1.1.2. Importancia .............................................................................................. 24
1.1.3. Antecedentes teóricos y prácticos del problema ........................................... 25
1.2. Objetivos .................................................................................................. 26
1.2.1. Objetivo general ........................................................................................ 26
1.2.2. Objetivos específicos.................................................................................. 27
1.3. Delimitación del problema ........................................................................ 27
1.3.1. Alcance ..................................................................................................... 27
1.3.2. Limitaciones .............................................................................................. 28
CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO Y METODOLÓGICO ............................................... 29
2.1. Generalidades de los rellenos sanitarios .................................................. 29
2.1.1. Parámetros de operación y diseño establecidos por la normativa nacional ...... 31
2.1.2. Propiedades de los residuos sólidos ............................................................. 32
2.1.2.1. Composición porcentual de los residuos sólidos ................................................. 32
2.1.2.2. Contenido de humedad de los residuos sólidos .................................................. 33
2.1.2.3. Densidad de los residuos sólidos ...................................................................... 33
2.1.2.4. Parámetros resistentes .................................................................................... 34
2.2. Ensayos para la determinación de las características mecánicas del suelo-
basura ................................................................................................................ 35
2.2.1. Ensayos Geotécnicos ................................................................................. 36
2.2.1.1. Análisis Granulométrico ................................................................................... 36
2.2.1.2. Límites de Atterberg ........................................................................................ 37
2.2.1.3. Densidad en sitio y contenido de humedad ....................................................... 39
2.2.1.4. Gravedad específica de los sólidos .................................................................... 39
2.2.1.5. Parámetros de resistencia al corte .................................................................... 40
2.2.1.6. Determinación del ángulo de fricción crítico y ángulo de reposo ......................... 46
2.2.2. Ensayos Ambientales ................................................................................. 47
2.2.2.1. Sólidos totales, volátiles y fijos ......................................................................... 47
viii
2.2.2.2. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) .............................................................. 48
2.2.2.3. Demanda Química de Oxígeno (DQO) ............................................................... 49
2.2.2.4. Potencial de Hidrógeno (pH) ............................................................................ 50
2.2.2.5. Metales pesados .............................................................................................. 50
2.3. Métodos para el análisis de la estabilidad de taludes ............................... 51
2.3.1. Métodos para el cálculo del Factor de Seguridad .......................................... 52
2.3.1.1. Método de la masa total .................................................................................. 52
2.3.1.2. Método Ordinario de Fellenius .......................................................................... 53
2.3.1.3. Método de Bishop Simplificado ......................................................................... 54
2.3.1.4. Método de Janbu Simplificado .......................................................................... 55
2.3.1.5. Método de Spencer ......................................................................................... 56
2.3.2. Análisis de susceptibilidad sísmica en la estabilidad de taludes ...................... 57
2.3.3. Métodos de análisis probabilístico ............................................................... 58
2.3.3.1. Método de estimación de puntos de Rosenblueth .............................................. 58
2.3.3.2. Método de Series de Taylor .............................................................................. 60
2.3.3.3. Simulación de Montecarlo ................................................................................ 60
2.3.4. Análisis de estabilidad de taludes de suelo-basura ........................................ 61
2.4. Metodología .............................................................................................. 63
2.4.1. Situación actual ......................................................................................... 65
2.4.1.1. Información básica y revisión bibliográfica ........................................................ 65
2.4.1.2. Visitas de campo ............................................................................................. 65
2.4.2. Caracterización del relleno sanitario ............................................................ 66
2.4.2.1. Realización de ensayos de campo ..................................................................... 66
2.4.3. Realización de ensayos de laboratorio ......................................................... 67
2.4.4. Elaboración del modelo de estabilidad de taludes ......................................... 67
2.4.5. Propuesta de soluciones y recomendaciones ................................................ 68
CAPÍTULO 3: CARACTERIZACIÓN DEL RELLENO SANITARIO PARQUE
ECOINDUSTRIAL MIRAMAR .................................................................................. 69
3.1. Diseño y construcción del Parque Ecoindustrial Miramar ......................... 69
3.1.1. Consideraciones preliminares ...................................................................... 69
3.1.2. Sistema de extracción y tratamiento de lixiviados ......................................... 71
3.1.3. Cimentación de las celdas .......................................................................... 75
ix
3.1.4. Construcción de las celdas .......................................................................... 80
3.2. Operación del relleno sanitario ................................................................. 82
3.2.1. Residuos sólidos aceptados ........................................................................ 82
3.2.2. Acomodo y compactación de los residuos .................................................... 84
3.2.3. Suelo de cobertura .................................................................................... 86
3.3. Resumen de resultados ............................................................................ 87
CAPÍTULO 4: CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DEL MATERIAL SUELO - BASURA .. 89
4.1. Ensayos de caracterización ambiental del suelo de cobertura.................. 89
4.1.1. Potencial de Hidrógeno (pH) ....................................................................... 89
4.1.2. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) ......................................................... 90
4.1.3. Demanda Química de Oxígeno (DQO) ......................................................... 91
4.1.4. Metales pesados ........................................................................................ 92
4.1.4.1. Hierro ............................................................................................................. 92
4.1.4.2. Cobre ............................................................................................................. 93
4.2. Ensayos de caracterización geotécnica del suelo de cobertura ................ 94
4.2.1. Análisis granulométrico .............................................................................. 94
4.2.2. Gravedad específica ................................................................................... 97
4.2.3. Límites de Atterberg .................................................................................. 97
4.2.4. Contenido de humedad .............................................................................. 98
4.2.5. Clasificación del suelo ................................................................................ 99
4.2.6. Parámetros de Resistencia al corte ............................................................ 100
4.2.6.1. Compresión Inconfinada ................................................................................ 100
4.2.6.2. Corte directo, consolidada- drenada ............................................................... 103
4.3. Ensayos de caracterización ambiental de la basura................................ 108
4.3.1. Contenido de Humedad ............................................................................ 108
4.3.2. Contenido de materia volátil y fija ............................................................. 109
4.3.3. Potencial de Hidrógeno (pH) ..................................................................... 110
4.3.4. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) ....................................................... 112
4.3.5. Demanda Química de Oxígeno (DQO) ....................................................... 113
4.3.6. Metales pesados ...................................................................................... 114
4.3.6.1. Hierro ........................................................................................................... 114
x
4.3.6.2. Cobre ........................................................................................................... 115
4.4. Parámetros de Resistencia al corte de la basura .................................... 116
4.4.1. Estimación de los parámetros de resistencia al corte mediante ensayos en
campo…. ............................................................................................................. 116
4.4.1.1. Prueba de Penetración Estándar ..................................................................... 116
4.4.1.2. Prueba de Penetración con Cono Sueco .......................................................... 120
4.4.1.3. Ángulo de fricción ......................................................................................... 125
4.4.2. Determinación de los parámetros de resistencia al corte mediante Simulación de
Montecarlo ........................................................................................................... 127
4.4.2.1. Cohesión y Ángulo de fricción ........................................................................ 127
4.4.2.2. Densidad in situ de los residuos sólidos .......................................................... 132
4.5. Análisis de resultados ............................................................................. 132
4.6. Resumen de resultados .......................................................................... 134
CAPÍTULO 5: ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES ...................................... 138
5.1. Modelos geotécnicos para evaluación de la ocurrencia de falla ............. 138
5.1.1. Caso 1 .................................................................................................... 139
5.1.2. Caso 2 .................................................................................................... 141
5.1.3. Caso 3 .................................................................................................... 143
5.1.4. Caso 4 .................................................................................................... 144
5.2. Consideraciones iniciales para el análisis de la estabilidad de taludes ... 146
5.3. Modelado de la estabilidad de taludes del relleno sanitario ................... 148
5.4. Análisis de estabilidad de taludes del Parque Ecoindustrial Miramar ..... 152
5.4.1. Taludes sin suelo intermedio (condición real) ............................................. 153
5.4.1.1. Caso 1: Basura en condición drenada, suelo en condición drenada, análisis estático
y pseudoestático.............................................................................................................. 153
5.4.1.2. Caso 2: Basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, análisis
estático y pseudoestático ................................................................................................. 171
5.4.1.3. Caso 3: Análisis determinístico con variación del ángulo de inclinación del talud
para diferentes valores de cohesión drenada y ángulo de fricción drenado .......................... 188
5.4.2. Taludes con suelo intermedio (condición del Reglamento sobre Rellenos
Sanitarios de Costa Rica) ....................................................................................... 192
xi
5.4.2.1. Caso 1: Basura en condición drenada, suelo en condición drenada ................... 192
5.4.2.2. Caso 2: Basura en condición drenada, suelo en condición no drenada .............. 195
5.4.2.3. Caso 3: Análisis determinístico con variación del ángulo de inclinación del talud
para diferentes valores de cohesión drenada y ángulo de fricción drenado .......................... 197
5.4.3. Geometría máxima posible de las celdas de disposición .............................. 199
5.5. Análisis de resultados ............................................................................. 204
5.6. Resumen de resultados .......................................................................... 206
CAPÍTULO 6: RECOMENDACIONES PARA LA MEJORA EN EL MANEJO DE LOS
TALUDES ............................................................................................................. 208
6.1. Mejoramiento de la geometría de los taludes del relleno sanitario ........ 208
6.2. Métodos de estabilización de taludes aplicables al relleno sanitario ...... 209
6.2.1. Disminución de la pendiente ..................................................................... 210
6.2.2. Banqueo o Escalonamiento ....................................................................... 211
6.2.3. Bermas ................................................................................................... 213
6.2.4. Uso de vegetación ................................................................................... 214
6.3. Recomendaciones a la normativa vigente .............................................. 215
6.4. Resumen de resultados .......................................................................... 216
CAPÍTULO 7: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................ 218
7.1. Conclusiones ........................................................................................... 218
7.2. Recomendaciones ................................................................................... 222
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 226
GLOSARIO ........................................................................................................... 234
ANEXO 1 .............................................................................................................. 238
ANEXO 2 .............................................................................................................. 247
ANEXO 3 .............................................................................................................. 249
ANEXO 4 .............................................................................................................. 252
xii
ANEXO 5 .............................................................................................................. 255
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro 2-1. Densidades en función del grado de compactación......................................... 34
Cuadro 2-2. Gravedad específica de algunos suelos importantes ....................................... 40
Cuadro 2-3. Valores de resistencia a la compresión simple de acuerdo al número de golpes
del ensayo SPT para suelos finos .................................................................................... 43
Cuadro 2-4. Probabilidad de falla de un talud de acuerdo al índice de confiabilidad ............. 59
Cuadro 3-1. Parámetros de vertido obtenidos del muestreo de la planta de tratamiento de
lixiviado ........................................................................................................................ 74
Cuadro 3-2. Espesores de las unidades estratigráficas presentes en el Parque Ecoindustrial
Miramar ....................................................................................................................... 79
Cuadro 3-3. Densidad de desechos obtenida en marzo, abril y mayo en el Parque
Ecoindustrial Miramar .................................................................................................... 85
Cuadro 4-1. Resultados obtenidos del lavado del material ................................................. 94
Cuadro 4-2. Resultados obtenidos del tamizado para la Muestra 1 ..................................... 95
Cuadro 4-3. Resultados obtenidos del tamizado para la Muestra 2 ..................................... 95
Cuadro 4-4. Resultados obtenidos de la prueba de hidrómetro para la Muestra 1................ 95
Cuadro 4-5. Resultados obtenidos de la prueba de hidrómetro para la Muestra 2................ 96
Cuadro 4-6. Gravedad específica obtenida (corregida a T=20 °C) ...................................... 97
Cuadro 4-7. Resultados obtenidos del ensayo para la determinación de los límites de
consistencia .................................................................................................................. 98
Cuadro 4-8. Contenido de humedad obtenido para cada muestra analizada ....................... 98
Cuadro 4-9. Clasificación del Suelo, Muestra 1 ............................................................... 100
Cuadro 4-10. Clasificación del Suelo, Muestra 2 ............................................................. 100
Cuadro 4-11. Resumen de resultados de la prueba de compresión inconfinada ................. 103
Cuadro 4-12. Esfuerzos cortantes máximos obtenidos en cada uno de los ensayos y su
respectivo esfuerzo normal .......................................................................................... 106
Cuadro 4-13. Material volátil y fijo obtenido en cada una de las muestras analizadas ........ 109
Cuadro 4-14. Relación DQO/DBO para las muestras de residuos sólidos analizadas ........... 114
Cuadro 4-15. Número de golpes obtenido del ensayo SPT para la Celda Vieja (1B), cohesión y
ángulo de fricción asociados ......................................................................................... 117
xiii
Cuadro 4-16. Número de golpes obtenido del ensayo SPT para la Celda Vieja (1B), cohesión y
ángulo de fricción asociados, Prueba 2. ......................................................................... 118
Cuadro 4-17. Número de golpes obtenido del ensayo SPT para la Celda Nueva (1A), cohesión
y ángulo de fricción asociados ...................................................................................... 119
Cuadro 4-18. Número de golpes de SPT obtenidos del ensayo de cono sueco, Celda Vieja
(1B) ........................................................................................................................... 121
Cuadro 4-19. Número de golpes de SPT obtenidos del ensayo de cono sueco, Celda Nueva
(1A) ........................................................................................................................... 122
Cuadro 4-20. Ángulo de reposo obtenido para los residuos de la celda nueva (1A) ........... 126
Cuadro 4-21. Ángulo de reposo obtenido para los residuos de la celda vieja (1B) ............. 126
Cuadro 4-22. Valores obtenidos del análisis probabilístico con simulación de Montecarlo ... 128
Cuadro 4-23. Valores obtenidos del análisis probabilístico con simulación de Montecarlo,
datos de Latinoamérica ................................................................................................ 130
Cuadro 4-24. Comparación de los valores obtenidos mediante la Simulación de Montecarlo
para la cohesión efectiva ............................................................................................. 131
Cuadro 4-25. Comparación de los valores obtenidos mediante la Simulación de Montecarlo
para el ángulo de fricción efectivo ................................................................................ 131
Cuadro 5-1. Parámetros utilizados en el primer caso de análisis. Condición drenada.......... 140
Cuadro 5-2. Parámetros utilizados en el segundo caso de análisis ................................... 141
Cuadro 5-3. Parámetros resistentes de la basura con el paso del tiempo .......................... 143
Cuadro 5-4. Parámetros utilizados en el tercer caso de análisis ....................................... 143
Cuadro 5-5. Parámetros utilizados en el cuarto caso de análisis. Suelo de cobertura en
condición de corto plazo (no drenada) .......................................................................... 145
Cuadro 5-6. Resumen de valores utilizados en los modelos de análisis de estabilidad ........ 150
Cuadro 5-7. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 1 ............................ 154
Cuadro 5-8. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 1 ............................ 154
Cuadro 5-9. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinación del talud 1A, Caso
1 ............................................................................................................................... 160
Cuadro 5-10. Niveles de la línea piezométrica para cada celda de disposición ................... 162
Cuadro 5-11. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinación del talud 1A,
Caso 1, con agua ........................................................................................................ 166
xiv
Cuadro 5-12. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinación del talud 1A,
Caso 1, con lixiviado .................................................................................................... 171
Cuadro 5-13. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 2........................... 172
Cuadro 5-14. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 2 .......................... 173
Cuadro 5-15. Diferencia en el factor de seguridad obtenido para la celda vieja (1B) .......... 174
Cuadro 5-16. Diferencia en el factor de seguridad obtenido para la celda nueva (1A) ........ 174
Cuadro 5-17. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinacion del talud 1A,
Caso 2 ....................................................................................................................... 180
Cuadro 5-18. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinación del talud 1A,
Caso 2, con agua ........................................................................................................ 183
Cuadro 5-19. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinación del talud 1A,
Caso 2, con lixiviado .................................................................................................... 187
Cuadro 5-20. Factores de seguridad para la celda 1B, con suelo intermedio, Caso 1 ......... 193
Cuadro 5-21. Factores de seguridad para la celda 1A, con suelo intermedio, Caso 1 ......... 193
Cuadro 5-22. Factores de seguridad para la celda 1B, con suelo intermedio, Caso 2 ......... 195
Cuadro 5-23. Factores de seguridad para la celda 1A, con suelo intermedio, Caso 2 ......... 196
xv
Índice de figuras
Figura 1-1. Distribución en planta del Parque Ecoindustrial Miramar .................................. 23
Figura 2-1. Correlación entre el número de golpes y la resistencia a la compresión simple ... 43
Figura 2-2. Equipo para la realización de la prueba de penetración con cono sueco ............ 44
Figura 2-3. Fuerzas actuantes en la superficie de falla de un talud .................................... 52
Figura 2-4. Representación del Método de las dovelas ...................................................... 53
Figura 2-5. Fuerzas actuantes en cada dovela según método de Bishop ............................. 54
Figura 2-6. Fuerzas actuantes en cada dovela según método de Spencer ........................... 56
Figura 2-7. Inestabilidades en el cuerpo del relleno sanitario............................................. 62
Figura 2-8. Metodología propuesta para el Trabajo de Graduación ..................................... 64
Figura 3-1. Construcción de las celdas del relleno ............................................................ 70
Figura 3-2. Oficinas administrativas, caseta de seguridad, parqueos y caminos de acceso del
Parque Ecoindustrial Miramar ......................................................................................... 71
Figura 3-3. Red de evacuación de lixiviado ...................................................................... 72
Figura 3-4. Planta de tratamiento de lixiviados ................................................................. 73
Figura 3-5. Plano geológico del área del proyecto ............................................................ 76
Figura 3-6. Geofísica del área del proyecto ...................................................................... 77
Figura 3-7. Sondeos realizadas en el Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar .......... 78
Figura 3-8. Celda impermeabilizada con geomembranas ................................................... 80
Figura 3-9. Colocación de las capas de material granular .................................................. 81
Figura 3-10. Ingreso mensual de desechos al Parque Ecoindustrial Miramar en el periodo Julio
2015- Julio 2016 ........................................................................................................... 83
Figura 3-11. Residuos acomodados y compactados en la celda de disposición .................... 85
Figura 4-1. Mediciones de pH en el suelo de cobertura ..................................................... 90
Figura 4-2. Valores de DBO obtenidos para el suelo de cobertura ...................................... 91
Figura 4-3. Valores de DQO obtenidos para el suelo de cobertura ..................................... 91
Figura 4-4. Concentración de Hierro en el suelo de cobertura ........................................... 93
Figura 4-5. Concentración de cobre en el suelo de cobertura ............................................ 93
Figura 4-6. Curva granulométrica obtenida para las muestras analizadas ........................... 96
Figura 4-7. Ubicación de los límites de consistencia en la carta de plasticidad ..................... 99
Figura 4-8. Curva de esfuerzo- deformación para tres especímenes de la Muestra 1 ......... 101
Figura 4-9. Curva de esfuerzo- deformación para tres especímenes de la Muestra 2 ......... 101
xvi
Figura 4-10. Envolvente de falla obtenida para la Muestra 1 ........................................... 102
Figura 4-11. Envolvente de falla obtenida para la Muestra 2 ........................................... 102
Figura 4-12. Curva esfuerzo-deformación para las pastillas analizadas de la Muestra 1 ...... 104
Figura 4-13. Curva esfuerzo-deformación para las pastillas analizadas de la Muestra 2 ...... 104
Figura 4-14. Curva de deformación axial contra deformación lateral, Muestra 1 ................ 105
Figura 4-15. Curva de deformación axial contra deformación lateral, Muestra 2 ................ 105
Figura 4-16. Envolvente de resistencia máxima de la Muestra 1 ...................................... 106
Figura 4-17. Envolvente de resistencia máxima de la Muestra 2 ...................................... 106
Figura 4-18. Círculos de Mohr y envolvente de falla para la Muestra 1 ............................. 107
Figura 4-19. Círculos de Mohr y envolvente de falla para la Muestra 2 ............................. 107
Figura 4-20. Humedad obtenida para cada una de las muestras analizadas ...................... 108
Figura 4-21. Porcentaje de sólidos volátiles y fijos por muestra ....................................... 109
Figura 4-22. Valores obtenidos de pH ........................................................................... 111
Figura 4-23. Valores de DBO obtenido de las muestras analizadas ................................... 112
Figura 4-24. Valores de DQO obtenido de las muestras analizadas .................................. 113
Figura 4-25. Concentración de Hierro en las muestras analizadas .................................... 114
Figura 4-26. Concentración de Cobre en las muestras analizadas .................................... 115
Figura 4-27. Número de golpes con la profundidad obtenidos para cada una de las celdas 123
Figura 4-28. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de cohesión
efectiva ...................................................................................................................... 129
Figura 4-29. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de ángulo de
fricción efectivo ........................................................................................................... 129
Figura 4-30. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de cohesión
efectiva con datos de América Latina ............................................................................ 130
Figura 4-31. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de ángulo de
fricción efectivo con datos de América Latina ................................................................. 130
Figura 5-1. Geometría utilizada en el análisis ................................................................. 139
Figura 5-2. Superficie de falla obtenida, Caso 1 (falla drenada) ....................................... 140
Figura 5-3. Superficie de falla obtenida, Caso 2 ............................................................. 142
Figura 5-4. Superficie de falla obtenida, Caso 3 ............................................................. 144
Figura 5-5. Superficie de falla obtenida, Caso 4 ............................................................. 145
Figura 5-6. Perfiles de las celdas del relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar .......... 148
xvii
Figura 5-7. Geometría de la Celda 1A utilizada en el análisis de estabilidad ...................... 149
Figura 5-8. Geometría de la Celda 1B utilizada en el análisis de estabilidad ...................... 149
Figura 5-9. Geometría de la Celda 1A con suelo intermedio ............................................. 151
Figura 5-10. Geometría de la Celda 1B con suelo intermedio ........................................... 151
Figura 5-11. Diferentes posiciones de la línea piezométrica en el talud 1A. ....................... 152
Figura 5-12. Salida del modelo del talud 1B mediante el método de Fellenius, Caso 1,
condición estática ........................................................................................................ 155
Figura 5-13. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 1, condición estática 157
Figura 5-14. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 1, condición estática 157
Figura 5-15. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 1, condición
pseudoestática ............................................................................................................ 159
Figura 5-16. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 1, condición
pseudoestática ............................................................................................................ 159
Figura 5-17. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 1, con agua ............. 162
Figura 5-18. Valores de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad
obtenidos del modelo 1B para 26° de ángulo de inclinación, con agua ............................. 163
Figura 5-19. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 1, con agua............. 164
Figura 5-20. Valores de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad
obtenidos del modelo 1A para 26° de ángulo de inclinación, con agua ............................. 165
Figura 5-21. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 1, con lixiviado ........ 167
Figura 5-22. Valores de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad
obtenidos del modelo 1B para 26° de ángulo de inclinación, con lixiviado ........................ 168
Figura 5-23. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 1, con lixiviado ........ 169
Figura 5-24. Valores de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad
obtenidos del modelo 1A para 26° de ángulo de inclinación, con lixiviado ........................ 170
Figura 5-25. Salida del modelo del talud 1B mediante el método de Bishop simplificado, Caso
2, condición estática .................................................................................................... 172
Figura 5-26. Salida del modelo del talud 1A mediante el método de Bishop simplificado, Caso
2, condición estática. ................................................................................................... 173
Figura 5-27. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 2, condición estática 176
Figura 5-28. Ubicación de la superficie de falla, factor de seguridad y probabilidad de falla
para el talud 1B con ángulo de inclinación de 26°, caso estático con Bishop simplificado ... 176
xviii
Figura 5-29. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 2, condición estática 177
Figura 5-30. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 2, condición
pseudoestática ............................................................................................................ 178
Figura 5-31. Ubicación de la superficie de falla, factor de seguridad y probabilidad de falla
para el talud 1B con ángulo de inclinación de 26°, caso pseudoestático con Bishop
simplificado ................................................................................................................ 179
Figura 5-32. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 2, condición
pseudoestática ............................................................................................................ 180
Figura 5-33. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 2, con agua ............. 182
Figura 5-34. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 2, con agua............. 183
Figura 5-35. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 2, con lixiviado ........ 185
Figura 5-36. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 2, con lixiviado ........ 185
Figura 5-37. Valores de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad
obtenidos del modelo 1B para 26° de ángulo de inclinación, Caso 2, con lixiviado ............. 186
Figura 5-38. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1B, sin
suelo intermedio, condición estática .............................................................................. 189
Figura 5-39. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1A, sin
suelo intermedio, condición estática .............................................................................. 189
Figura 5-40. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1B, sin
suelo intermedio, condición pseudoestática ................................................................... 190
Figura 5-41. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1A, sin
suelo intermedio, condición pseudoestática ................................................................... 191
Figura 5-42. Salida del modelo del talud 1B mediante el método de Bishop simplificado, Caso
1, condición estática (modelo con suelo intermedio)....................................................... 193
Figura 5-43. Salida del modelo del talud 1A mediante el método de Bishop simplificado, Caso
1, condición estática (modelo con suelo intermedio)....................................................... 194
Figura 5-44. Salida del modelo del talud 1B mediante el método de Bishop simplificado, Caso
2, condición estática (modelo con suelo intermedio)....................................................... 196
Figura 5-45. Salida del modelo del talud 1A mediante el método de Bishop simplificado, Caso
2, condición estática (modelo con suelo intermedio)....................................................... 196
Figura 5-46. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1B,
con suelo intermedio, condición pseudoestática ............................................................. 198
xix
Figura 5-47. Factor de seguridad para talud de 25 m de elevación, con 30° de inclinación,
caso estático ............................................................................................................... 200
Figura 5-48. Factor de seguridad para talud de 25 m de elevación, 30° de inclinación, caso
pseudoestático ............................................................................................................ 200
Figura 5-49. Factor de seguridad para talud de 23 m con 30° de inclinación, caso estático 201
Figura 5-50. Factor de seguridad para talud de 23 m con 30° de inclinación, caso
pseudoestático ............................................................................................................ 201
Figura 5-51. Factor de seguridad para talud de 28 m con 24° de inclinación, caso estático 203
Figura 5-52. Factor de seguridad para talud de 28 m con 24° de inclinación, caso
pseudoestático ............................................................................................................ 203
Figura 6-1. Aumento de la estabilidad mediante la disminución del ángulo de inclinación del
talud .......................................................................................................................... 211
Figura 6-2. Estabilización de taludes mediante escalonamiento ....................................... 212
Figura 6-3. Sistema de estabilización con bermas ........................................................... 213
xx
Índice de abreviaturas
°: Grados
°C: Grados centígrados.
ø: Ángulo de fricción
c: Cohesión
cm: Centímetros
DBO: Demanda biológica de oxígeno
DQO: Demanda química de oxígeno
FS: Factor de seguridad
g/m2: Gramos por metro cuadrado
IP: Índice de plasticidad
kg: Kilogramos
kg/cm2: Kilogramos por centímetro cuadrado.
km: Kilómetros.
LL: Límite líquido
LP: Límite plástico
m: Metros.
m/s: Metros por segundo.
m/s2: Metros por segundos al cuadrado.
mg/l: Miligramos por litro
mm: Milímetros
RS: Relleno Sanitario
RSU: Residuos sólidos urbanos
ton/m3: toneladas por metro cúbico.
22
Capítulo 1: Introducción
1.1. Justificación
A través de los años, ha surgido la necesidad de crear sitios de deposición de los residuos
generados por los seres humanos, especialmente con el fin de garantizar el mejoramiento de
las ciudades y de salud de sus habitantes. No obstante, con el aumento incesante de la
población y el consecuente incremento en la producción de residuos sólidos, aunado a la
contaminación ambiental provocada por las prácticas habituales de disposición y tratamiento
final de los mismos, ha sido necesario no solo implementar nuevas medidas para el
tratamiento de dicho material, sino también garantizar que estas sean efectivas en lo que a
protección del ambiente se refiere.
En este sentido, el país ha modificado sus regulaciones para la disposición y tratamiento final
de residuos prohibiendo la construcción de botaderos, los cuales constituían una práctica
convencional hace algunas décadas, e impulsando la implementación de rellenos sanitarios.
Lo anterior está normado por el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, el cual
establece que “la adecuada disposición final de los desechos sólidos en el país, así como su
recolección y acarreo es un serio problema que atenta severamente contra la salud pública,
la vida y un ambiente sano y ecológicamente equilibrado” (Ministerio de Salud, 1998), razón
por la cual determina que la creación de rellenos sanitarios es la técnica más conveniente de
disposición.
Este Reglamento establece dentro de sus estatutos las pautas a seguir para la construcción
de rellenos sanitarios, de forma tal que no atenten contra la salud humana ni el ambiente en
general. Lo anterior incluye aspectos ingenieriles como el estudio de la estabilidad de los
taludes que lo conforman, de manera que se minimice el riesgo de deslizamientos tanto en
su etapa de operación como posterior a su cierre.
1.1.1. Problema Específico
El relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, ubicado en Miramar de Montes de Oro,
Puntarenas, constituye un terreno con capacidad para el tratamiento de 2,5 millones de m3
de residuos, diseñado para una vida útil aproximada de 10 años y con una altura promedio
de residuos de 20 a 25 metros (STC Grupo, 2011).
23
Este se construyó con la más alta tecnología y estándares de calidad (siendo el primero en
nuestro país diseñado bajo lo estipulado en el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios), lo cual
lo perfila como uno de los proyectos de este tipo más novedosos de la región. Incluye dentro
de su diseño un sistema de extracción de biogás y quemadores, así como una planta de
tratamiento de lixiviados de 648 m3/día, asegurando de esta forma el menor impacto
ambiental posible. En la Figura 1-1 se presenta la distribución en planta del proyecto.
Figura 1-1. Distribución en planta del Parque Ecoindustrial Miramar
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente, 2011.
24
No obstante, uno de los principales problemas con los que cuenta este relleno sanitario (al
igual que todos los de su tipo), es la escasa información que se tiene del material que lo
conforma. En este sentido, es importante mencionar que la mezcla suelo-basura es un
material con características diferentes a las de los materiales que le dan origen, las que a su
vez están en constante cambio, debido principalmente a la descomposición de la materia
orgánica. Esta representa aproximadamente el 50 % de la totalidad de los residuos sólidos,
según estudios realizados por Rivera (2012).
Debido a que la producción de residuos no es homogénea y constante, sino que varía
dependiendo de la zona y de las condiciones económicas, sociales y culturales de la
población, es factible contar con material de distinta composición y comportamiento incluso a
pocos metros de distancia dentro del mismo relleno sanitario. En otras palabras, el suelo-
basura es un material sumamente heterogéneo y su comportamiento está liderado
mayoritariamente por los residuos sólidos que lo conforman.
Aunado a lo anterior, es posible que debido a la heterogeneidad propia del suelo-basura, sea
difícil prever su comportamiento ante distintas cargas y eventos (sismos, lluvias, cambios de
temperatura), situación que constituye un problema durante las fases de diseño, ejecución y
cierre del relleno sanitario, principalmente porque no se conoce con exactitud las
características del material y con ello los factores de seguridad asociados a la estabilidad del
talud. Debido a que estas características podrían variar de un lugar a otro dependiendo de los
residuos sólidos que conformen el material, el enfoque probabilístico del análisis de los
taludes formados por el suelo-basura del relleno sanitario es más útil para el diseño y toma
de decisiones.
1.1.2. Importancia
Como ya ha sido mencionado, el suelo-basura constituye un material sumamente
heterogéneo, en el cual varían sus propiedades dependiendo de los materiales
(principalmente residuos sólidos) que lo conforman. Por lo tanto es necesaria la realización
de ensayos de laboratorio y otros estudios que contribuyan a determinar no solo las
características mecánicas de los suelos utilizados para conformar las celdas del relleno
sanitario, sino también que permitan conocer las propiedades de los residuos sólidos y
principalmente del comportamiento del material suelo-basura como un todo.
25
Considerando lo mencionado en los párrafos anteriores es que se vuelve una necesidad
realizar un análisis probabilístico de la estabilidad de los taludes del relleno sanitario Parque
Ecoindustrial Miramar, a fin de colaborar en la verificación del cumplimiento de la
reglamentación nacional por parte de la empresa propietaria del relleno, de manera tal que
no se presenten riesgos de falla que puedan afectar la integridad física de trabajadores ni
que atenten contra la seguridad de la obra, así como la determinación de la óptima
geometría de los taludes que garantice la estabilidad. De esta forma, la realización de análisis
y modelos probabilísticos ayudará a prever el comportamiento de los taludes que conforman
el relleno sanitario, considerando a su vez la incertidumbre con la que se cuenta (debido al
desconocimiento del comportamiento del material) e introduciendo una modificación al factor
de seguridad debido a esta condición.
Por lo anterior es que esta investigación es de gran importancia para la ingeniería técnica
ambiental nacional, ya que mediante la realización de esta evaluación se pueden identificar
las principales deficiencias del relleno en cuanto a la estabilidad de taludes; a la vez que se
pretende idear soluciones y recomendaciones que ayuden a determinar la mejor geometría
de las celdas de disposición. De esta forma, se contribuye a garantizar la seguridad a los
involucrados y a la obra en general, así como hacer recomendaciones para el mejoramiento
de la gestión y reglamentación de rellenos sanitarios.
1.1.3. Antecedentes teóricos y prácticos del problema
El Parque Ecoindustrial Miramar constituye el primer relleno sanitario en el país diseñado bajo
lo establecido en la normativa vigente. Fue construido a finales del año 2010 y entró en
operación en agosto del 2011 (STC Grupo, 2011). Debido a lo anterior, es muy poca la
información que se ha generado en torno al diagnóstico de la estabilidad de taludes en este
tipo de proyectos.
No obstante, algunos autores han desarrollado estudios similares en nuestro país,
principalmente en la evaluación de las condiciones presentes en el Relleno Sanitario Río Azul.
En este sentido, sobresale la tesis de Adrián Ramiro Cárdenas Sibaja, titulada “Análisis de
estabilidad de Taludes en el Relleno Sanitario Río Azul” (2013), misma que estudia la
estabilidad de los taludes en dicho relleno mediante la realización de pruebas para la
caracterización del material, así como la implementación de un modelo que ayude a
determinar el factor de seguridad asociado a los taludes en estudio.
26
De igual forma, destaca el Trabajo Final de graduación de Irene Rivera Vásquez,
“Determinación del Asentamiento Teórico en Rellenos Sanitarios” (2012), el cual en conjunto
con la tesis anteriormente descrita, se encargó del estudio de las propiedades del suelo-
basura presente en el Relleno Sanitario Río Azul, a la vez que estudió los factores influyentes
en los asentamientos producidos en los rellenos sanitarios, para a partir de esto, diseñar un
modelo de predicción de dichos asentamientos.
Otros trabajos incluyen el estudio de la estabilidad de taludes mediante el uso de software y
análisis probabilístico, entre los que destacan las tesis “Análisis de estabilidad del
deslizamiento en el Bajo Cacao de Atenas” (2015) de Jorge Antonio Campos, y “Análisis
probabilístico de estabilidad de taludes cuantificando la incertidumbre asociada a los cambios
en el grado de saturación del suelo, aplicado a suelos de Alajuela y Heredia” (2012) de
Kenneth Chaves, las cuales incluyen una aproximación al modelado de la estabilidad de
taludes, mediante el análisis probabilístico y la caracterización topográfica y geotécnica del
talud, así como el posterior uso de software para el análisis de su estabilidad.
A nivel internacional, múltiples trabajos se han desarrollado en torno a la estabilidad de
taludes en rellenos sanitarios. Destacan el trabajo de Palma, Espinace y Valenzuela titulado
“Análisis de la Estabilidad de Rellenos Sanitarios” (1995) en el cual se considera el estudio del
material y el posterior modelado para prever el comportamiento del talud ante distintas
eventualidades, realizado en un relleno sanitario en Chile. Asimismo, Luis Alfredo Moreno en
su trabajo “Metodología de Diseño de Estabilidad de Taludes para Rellenos Sanitarios de
Residuos Sólidos Urbanos” (2013), da un acercamiento de la metodología a emplear para el
diseño de taludes en rellenos sanitarios de Chile, la cual se basa en la previa caracterización
del material y posteriormente el modelado del mismo, para a partir de ello obtener los
factores de seguridad a implementar en el diseño.
1.2. Objetivos
1.2.1. Objetivo general
Analizar el riesgo de deslizamiento de los taludes del Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial
Miramar mediante el uso de software de estabilidad de taludes, para a partir de los
resultados recomendar mejoras de acuerdo a su comparación con lo establecido en el
Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica.
27
1.2.2. Objetivos específicos
- Caracterizar el diseño y funcionamiento del Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial
Miramar y verificar que cumpla con lo estipulado en el Reglamento sobre Rellenos
Sanitarios de Costa Rica.
- Determinar las características mecánicas del material suelo-basura presente en el
Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, desde el punto de vista geotécnico y
ambiental, mediante la realización de ensayos de caracterización.
- Elaborar un modelo geotécnico para evaluar la estabilidad de los taludes del Relleno
Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, mediante el análisis probabilístico y el uso de
software especializado.
- Proveer recomendaciones para la mejora en el manejo de los taludes del relleno
sanitario en cuestión, basadas en los resultados obtenidos y su comparación con los
valores esperados de acuerdo al reglamento nacional.
1.3. Delimitación del problema
1.3.1. Alcance
Se realizaron un total cinco visitas al relleno sanitario (en el periodo comprendido entre
agosto y noviembre del año 2016), las cuales tuvieron como finalidad la obtención de la
información requerida para la caracterización del sitio, la realización de ensayos de
campo y la recolección de muestras, tanto de residuos sólidos como de suelo de
cobertura, para la posterior realización de las pruebas de laboratorio pertinentes.
Las pruebas de caracterización ambiental del material que compone el relleno sanitario
en estudio se efectuaron en el Laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Escuela de
Ingeniería Civil de la Universidad de Costa Rica, mientras que las de caracterización
geotécnica se llevaron a cabo en el Centro de Investigaciones en Vivienda y
Construcción (Lab. CIVCO) de la Escuela de Ingeniería en Construcción del Instituto
Tecnológico de Costa Rica.
Se realizaron únicamente los ensayos de análisis granulométrico, humedad natural,
límites de Atterberg, gravedad específica, resistencia al corte (compresión inconfinada y
corte directo), SPT, ensayo con cono sueco, sólidos totales, volátiles y fijos, DBO, DQO,
pH y metales pesados (hierro y cobre).
28
El modelo para analizar el comportamiento del talud se adaptó a los parámetros usados
en el software de estabilidad de taludes. Estos parámetros fueron obtenidos mediante
revisión bibliográfica y datos de los ensayos de campo realizados.
No se incluye el análisis de los asentamientos producidos, aunque estos puedan afectar
la estabilidad de los taludes. Asimismo, no se consideraron las variaciones en la
estabilidad de los taludes producidas por el flujo presente en el interior de las celdas,
esto pues se considera que el sistema de drenaje y evacuación de lixiviados y gases es
tal que evita que se dé dicha condición. No obstante, es importante aclarar que estos
temas serán analizados en trabajos futuros.
No se realizaron mediciones topográficas a las celdas para la elaboración del modelo de
estabilidad de taludes, por tanto este se diseñó basado en la información topográfica
suministrada por la empresa administradora del relleno sanitario.
1.3.2. Limitaciones
A nivel nacional la información disponible relacionada al estudio de suelo-basura es
escasa, condición que limita la comparación de los valores obtenidos en las pruebas con
datos reales para este tipo de material.
Debido a la situación anterior, fue necesario tomar los resultados obtenidos en pruebas
realizadas a nivel internacional, esto a pesar de que la composición del suelo-basura es
sumamente variante de un lugar a otro. En estos casos se analizó la sensibilidad de los
resultados a la variación del parámetro supuesto.
Para la caracterización del diseño y operación del relleno sanitario se hizo uso de la
información suministrada por la empresa administradora del mismo y por lo recopilado
en las visitas de campo.
No se tomaron en consideración las implicaciones en el comportamiento del suelo-
basura de otras características fuera de las determinadas por medio de los ensayos ya
mencionados, tales como compactación, flujo, asentamientos, temperatura y lluvia,
aunque estos puedan tener afectación directa sobre los resultados obtenidos.
A partir de los resultados generados, se facilitan únicamente recomendaciones para el
mejoramiento de la estabilidad de los taludes del relleno. No se incluye el diseño de
ninguna estructura ni método de estabilización.
29
Capítulo 2: Marco teórico y metodológico
De acuerdo al Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica (1998), se define como
residuos sólidos aquellas “sustancias u objetos muebles, sin uso directo, cuyo propietario
requiere deshacerse de ellos o es obligado según las leyes nacionales”, los cuales a su vez
pueden ser clasificados como ordinarios o especiales según su contenido, manejo y vigilancia
desde su producción hasta su disposición final.
Para el manejo de estos residuos, inicialmente se hizo uso de los botaderos convencionales,
en los cuales no se le daba ningún tratamiento especial a los residuos; no obstante, debido al
impacto ambiental negativo provocado por los mismos, se han realizado múltiples esfuerzos
con miras a mejorar la forma como son tratados los residuos sólidos, implementando técnicas
a través de las cuales sea posible disminuir la contaminación ambiental producida por esta
actividad. De esta forma, se determinó que “la disposición final de desechos mediante
rellenos sanitarios, es técnicamente la alternativa más conveniente de disposición” (Ministerio
de Salud, 1998), razón por la cual es la más ampliamente utilizada en nuestro país en los
últimos años.
2.1. Generalidades de los rellenos sanitarios
Se entiende por relleno sanitario aquella “técnica mediante la cual diariamente los desechos
sólidos se depositan, esparcen, acomodan, compactan y cubren empleando maquinaria. Su
fin es prevenir y evitar daños a la salud y al ambiente, especialmente por la contaminación de
los cuerpos de agua, de los suelos, de la atmósfera y a la población al impedir la propagación
de artrópodos y roedores” (Ministerio de Salud, 1998). Tal y como fue mencionado en la
definición anterior, los rellenos sanitarios consisten en una actividad diaria de acomodo y
compactación de los residuos sólidos, para posteriormente cubrirlos con capas delgadas de
suelo, formando un material conocido como suelo-basura, con propiedades mecánicas
diferentes a las de cada uno de los materiales que le dan origen.
Los rellenos sanitarios se clasifican de acuerdo al mecanismo de disposición final y más
específicamente al tipo de compactación de residuos sólidos que se emplee. De esta forma,
de acuerdo a la Guía para la Implementación, Operación y Cierre de Rellenos Sanitarios
publicada por el Ministerio de Medio Ambiente y Agua de Bolivia (2010), sobresalen tres tipos
básicos de rellenos sanitarios, a saber:
30
- Relleno sanitario manual: para poblaciones que generan menos de 15 ton/día de
residuos sólidos y no utilizan maquinaria de ningún tipo, únicamente herramientas.
- Relleno sanitario semimecanizado: para poblaciones que generan hasta 40 ton/día y
utilizan maquinaria y herramientas adaptadas para el trabajo de relleno sanitario.
- Relleno sanitario mecanizado: para poblaciones que generan más de 40 ton/día de
residuos sólidos y utilizan maquinaria especializada para el manejo de la disposición
final y métodos constructivos.
Los rellenos sanitarios más utilizados en nuestro país son los del tipo mecanizado, siendo uno
de los más modernos el Parque Ecoindustrial Miramar.
En general, los rellenos sanitarios tienen la ventaja de que se puede depositar gran cantidad
de residuos diariamente sin necesidad de mucha maquinaria o personal capacitado, no deja
residuos al final del proceso y cuando el proyecto cumple su vida útil, el terreno puede ser
utilizado para cualquier otra actividad, siempre que esta no esté relacionada directamente
con la construcción de obras pesadas. No obstante, presentan algunas desventajas como la
necesidad de mantenimiento continuo, así como de ser construido en un lugar alejado de los
centros poblacionales (debido a la emisión de malos olores), pero donde la distancia por viaje
sea tal que no incremente considerablemente los costos de acarreo.
Es importante destacar que a los rellenos sanitarios ingresan diferentes tipos de material,
donde sobresalen los del tipo ordinario, los cuales según el Reglamento sobre Rellenos
Sanitarios de Costa Rica, son aquellos “sólidos, gases, líquidos fluidos y pastosos que no
requieren de tratamiento especial antes de ser dispuestos” (Ministerio de Salud, 1998), por
tanto incluyen los desechos domésticos, comerciales y similares, “que por su naturaleza,
composición, tamaño y volumen, son incorporados en la recolección que efectúa la entidad
de aseo urbano” (Ministerio de Salud, 1998), así como escombros provenientes de
construcciones y lodos resultantes del tratamiento de aguas residuales. Asimismo destacan
los residuos especiales o peligrosos, mismos que corresponden a “sólidos, gases, líquidos
fluidos y pastosos contenidos en recipientes, que por su actividad química, característica
tóxica, explosiva, corrosiva, radiactiva u otro, o por su cantidad, causan daños a la salud o al
ambiente” (Ministerio de Salud, 1998), razón por la cual requieren de un tratamiento especial
una vez dispuestos en el relleno sanitario.
31
2.1.1. Parámetros de operación y diseño establecidos por la normativa
nacional
En Costa Rica, el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios (creado en 1998), es la normativa
vigente que establece los parámetros a considerar en el diseño, construcción, operación y
cierre de rellenos sanitarios y que dicta las medidas a seguir para el buen desempeño de
estos proyectos.
Según el Artículo 14 de este Reglamento, para el otorgamiento del permiso de
funcionamiento de un relleno sanitario, se deben cumplir una serie de disposiciones técnicas,
entre las que destacan:
- Garantía de estabilidad del terreno y del relleno contra deslizamientos.
- Preparación del terreno con una base impermeable, con pendientes hacia las líneas de
drenaje.
- Drenajes para los líquidos lixiviados y chimeneas para gases y humos.
- Instalaciones para captar y tratar o recircular sobre el relleno, los líquidos lixiviados.
- Cobertura diaria de los desechos con material inerte con espesor mínimo de 15 cm.
- Cobertura final del relleno con una capa de material de 60 cm de espesor, con una
capa adicional de 20 cm de espesor capaz de sostener vegetación y con la suficiente
inclinación para impedir el ingreso de aguas pluviales a los desechos.
Específicamente para el caso de rellenos sanitarios mecanizados, que corresponde al objeto
de estudio, el Capítulo V del Reglamento establece una serie de requisitos mínimos, entre los
que se pueden destacar:
- Taludes finales con una inclinación no mayor de 30 % (16,7°).
- Acondicionar el terreno con una base de suelo impermeable, con un coeficiente de
penetración no superior a los 10-8 m/s, de un espesor mínimo de 50 cm, excepto que
se demuestre técnicamente que un espesor menor obtiene el mismo coeficiente de
penetración y compactación al 95 % del Proctor Estándar y con pendiente mínima del
3 % hacia las líneas de los tubos de drenaje.
- Disposición de los desechos en capas de 60 cm de espesor para compactación.
- Compactación de cada capa mediante un mínimo de cuatro pasadas con maquinaria
pesada, de manera que se obtenga una densidad mínima de 800 Kg/m3.
32
Los aspectos mencionados anteriormente corresponden a características directamente ligadas
a las propiedades mecánicas del material suelo-basura con el que se cuenta en el relleno
sanitario, el cual depende a su vez de los residuos sólidos que en éste se depositan y del
suelo que se utiliza para la cobertura final, así como del proceso de acomodo y compactación
de los mismos. De ahí la importancia del estudio de estos materiales para determinar la
estabilidad de los taludes en el relleno sanitario y el estado general del proyecto en cuestión.
Es importante mencionar que el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica no
establece lineamientos sobre los coeficientes pseudoestáticos a utilizar en el análisis de las
celdas de disposición, por tanto estos se deben tomar de los establecido en el Código Sísmico
y el Código de Taludes de Costa Rica (bajo las suposiciones del caso). Asimismo, no se
especifica un valor mínimo de factor de seguridad deseado para las celdas de disposición, por
tanto estos deben ser tomados de experiencias internacionales.
2.1.2. Propiedades de los residuos sólidos
Como ya ha sido mencionado, el material suelo-basura posee propiedades físicas y mecánicas
considerablemente diferentes a las de los componentes que le dan origen, razón por la cual
es importante considerar el estudio de esas características a fin de prever el comportamiento
del material en sus distintas etapas en el relleno sanitario.
En este sentido, es relevante conocer aspectos como la composición porcentual de los
residuos sólidos, su humedad y densidad, con el objetivo de determinar su impacto sobre el
material suelo-basura, especialmente en cuanto a la afectación de la resistencia y la
respuesta final del mismo ante cargas y eventos de distinta índole.
2.1.2.1. Composición porcentual de los residuos sólidos
La composición porcentual de los residuos sólidos dispuestos en un relleno sanitario no
constituye un dato exacto y homogéneo, dado que este depende de la producción de
residuos en las diferentes regiones y con esto, del desarrollo social y económico de cada una
de ellas. Según Moreno (2013), el porcentaje de materia orgánica está directamente
vinculada con el contenido de humedad, permeabilidad y densidad, características que
influyen directamente en el comportamiento mecánico del material. De acuerdo a lo anterior,
conocer la composición física de los residuos sólidos que componen las celdas de disposición
33
es importante pues contribuye a determinar las características mecánicas del suelo-basura y
con ello, el comportamiento del relleno sanitario.
De acuerdo al Plan de residuos sólidos de Costa Rica (PRESOL), los residuos sólidos
ordinarios de dicho país están compuestos por un 58 % de contenido orgánico, 21 % de
papel y cartón, 11 % plástico, 2 % metales, 1 % vidrio y 7 % catalogado como inútil, de lo
cual puede observarse que hay una cantidad considerable de materia orgánica que puede
afectar directamente las características mecánicas del material que conforma las celdas de
disposición en los rellenos sanitarios.
2.1.2.2. Contenido de humedad de los residuos sólidos
El contenido de humedad de los residuos sólidos juega un papel importante en la
determinación de los parámetros de resistencia del suelo-basura. No obstante, constituye un
parámetro de difícil medición debido a las múltiples variaciones que pueden darse
dependiendo de las condiciones del relleno.
De acuerdo con Palma et al (1995), la humedad de los residuos sólidos depende de factores
vinculados entre sí, como la composición inicial de los residuos, condiciones climáticas
locales, procedimiento de trabajo (tipo y uso de cobertura diaria), eficacia del sistema de
manejo de líquidos lixiviados, grado de humedad producido por los procesos biológicos que
ocurren dentro del relleno y cantidad de humedad eliminada con los gases generados.
Asimismo, Moreno (2013) agrega otros factores como la tasa de descomposición biológica y
el sistema de recubrimiento, los cuales también tienen afectación directa sobre la humedad
final de los residuos sólidos.
Es importante considerar además que “cuanto mayor es el porcentaje de materia orgánica en
el interior de la masa de residuos, mayores son los contenidos de humedad observados”
(Landva & Clark, 1990), razón por la cual este parámetro está íntimamente relacionado con
la composición porcentual de los residuos sólidos.
2.1.2.3. Densidad de los residuos sólidos
Uno de los parámetros más importantes a la hora de determinar las propiedades resistentes
del material suelo-basura es la densidad de los residuos que lo componen. Según Palma et al
(1995), este parámetro es de suma importancia “para estimar la capacidad de rellenos y para
estudios de estabilidad. Se puede asumir que los valores bajos corresponden a rellenos con
34
deficiente o nula compactación de los residuos. Los valores altos se pueden asignar a
residuos antiguos bajo sobrecargas relativamente altas o rellenos modernos”.
Según diversos autores (citados por Palma et al, 1995), los valores de densidad de los
residuos se pueden ubicar en un rango entre 0,30 ton/m3 a 1,5 ton/m3, siendo 0,80 ton/m3 el
mínimo aceptable para Costa Rica, de acuerdo al Reglamento sobre Rellenos Sanitarios. No
obstante, una mayor aproximación de los valores de densidad, en la cual se ha ordenado
este parámetro en cuanto a la energía de compactación, se presenta en el Cuadro 2-1.
Cuadro 2-1. Densidades en función del grado de compactación
Fuente: Palma, 1995.
De acuerdo con Ramos & Gorraiz (2013), algunas dificultades para evaluar la densidad de los
residuos sólidos están dadas por la separación de los residuos por la capa de cobertura
diaria, la dificultad para calcular los cambios de densidad con el tiempo y la profundidad, la
determinación del contenido de humedad de los residuos sólidos urbanos, la composición de
los residuos sólidos incluyendo caracterización del suelo de cobertura y contenido de
humedad, el método de construcción del relleno y el grado de compactación de los residuos,
así como la profundidad a la que se registró la densidad y la edad del relleno sanitario.
2.1.2.4. Parámetros resistentes
Dado que una importante porción del material suelo-basura está compuesta por residuos
sólidos, es importante conocer los parámetros resistentes de estos últimos. En este sentido,
algunos autores como Howland y Landva (1992), citado en Palma et al (1995), señalan que
la basura se comporta como un material en condición drenada, no obstante, es posible que
debido al proceso de compactación al cual son sometidos, se produzca cierta unión entre sus
partículas que contribuya directamente a la resistencia de los residuos sólidos urbanos.
En este sentido, puede considerarse que “los materiales fibrosos (como plásticos y textiles)
presentes en la composición de los residuos, serían capaces de crear fuerzas de tracción que
dependerán del vínculo de las fibras con la masa de residuos en función de la tensión normal
35
actuante. De este modo, la resistencia al corte dependerá de dos etapas: la primera,
referente a las fuerzas de fricción en el plano de corte y, la segunda, con respecto a las
fuerzas de tracción de las fibras o cohesión de las fibras” (Kolsch, 1995).
Aunado a lo anterior, Ramos & Gorraiz (2013) afirman que “el peso específico de los residuos
sólidos urbanos (RSU) tiende a aumentar con la profundidad en los vertederos (rellenos
sanitarios) más antiguos, aunque los incrementos dejan de ser significativos a una
determinada profundidad”. Lo anterior se basa en el criterio de bioconsolidación de los
residuos, en el cual según Rivera (2012), se da una reducción directa de sólidos que aumenta
la tasa de asentamiento y que está a su vez ligado con la compresión debida a la sobrecarga
impuesta por las capas superiores. Sin embargo, esta afirmación puede no ser
completamente certera, debido a que la experiencia en campo indica que los parámetros
resistentes de los residuos pueden disminuir conforme aumenta su tiempo de disposición, tal
como puede notarse en los valores presentados en el Anexo 3, correspondientes a
mediciones realizadas en rellenos sanitarios alrededor del mundo.
Según Palma et al (1995), entre los factores que afectan las propiedades resistentes de los
residuos están el contenido de materia orgánica y fibras, la edad y el grado de
descomposición de los residuos sólidos, tipo y cantidad de suelo de cobertura y la época en
que se construyó el relleno sanitario, aspectos que definen el esfuerzo de compactación y la
cantidad de suelo de cobertura.
Debido a que las características de los residuos sólidos son de difícil medición, es que se hace
necesario el estudio de las propiedades mecánicas del material suelo-basura, razón por la
cual es indispensable la elaboración de ensayos de laboratorio para determinar parámetros
como la resistencia del material y su peso volumétrico unitario.
2.2. Ensayos para la determinación de las características mecánicas
del suelo-basura
A continuación se presentan los ensayos geotécnicos y ambientales más utilizados para la
determinación de las características mecánicas del material suelo-basura. Estos fueron
realizados con el fin de determinar los parámetros resistentes de los residuos sólidos y del
suelo de cobertura que contribuyan a elaborar un modelo que prediga su comportamiento en
36
la formación de las celdas de disposición de un relleno sanitario, así como para estudiar la
injerencia de las características ambientales de este material en la estabilidad.
2.2.1. Ensayos Geotécnicos
2.2.1.1. Análisis Granulométrico
Es importante considerar que “los suelos están compuestos por partículas de varias formas,
tamaños y cantidades” (Vargas, 2014), lo cual indica que dentro del mismo suelo existe una
distribución de tamaños, no necesariamente por capas, en las cuales los vacíos de las
partículas más grandes han sido rellenados, hasta cierto grado, por partículas más pequeñas.
La combinación de los diferentes tamaños de partículas determina el comportamiento y
clasificación de los suelos.
Con el fin de conocer el porcentaje de partículas de cada uno de los tamaños y la posterior
clasificación del suelo en estudio, se debe realizar la prueba de análisis granulométrico, la
cual está normada por la ASTM D-4221, y consiste en la determinación del porcentaje de
masa o peso de material que corresponde a cada tamaño o intervalo de tamaños, mediante
las ecuaciones (2-1), (2-2) y (2-3).
% 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 =𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜
𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎∙ 100 (2-1)
% 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 = ∑ % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜ℎ𝑎𝑠𝑡𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 (2-2)
% 𝑝𝑎𝑠𝑎𝑛𝑑𝑜 = 100 − % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 (2-3)
Este método es aplicable para partículas de mayor tamaño, no obstante, no es significativo si
se desean estudiar suelos más finos. Según Cordero (sf), para estos casos es conveniente
hacer un análisis por medio de hidrómetro, el cual se basa en la Ley de Stokes y toma como
suposición que al inicio de la prueba la suspensión es uniforme y de concentración baja, por
tanto hay poca interferencia de las partículas entre sí para sedimentarse. Para ello, ASTM
(2007) indica lo expuesto en la Ecuación (2-4) para obtener el tamaño de las partículas.
𝐷 = 𝐾 √𝐿
𝑇
2
(2-4)
37
Donde K es una constante que depende de la temperatura y del peso unitario, L es la
profundidad efectiva, la cual depende de la lectura corregida por menisco y T es el tiempo en
minutos de la lectura. Asimismo, la expresión para conocer el porcentaje más fino de las
partículas se tiene como establece la Ecuación (2-5).
% 𝑚á𝑠 𝑓𝑖𝑛𝑜 = (𝑅𝑐 ∙ 𝑎
𝑊𝑠) ∗ 100 (2-5)
Donde 𝑎 es el coeficiente de corrección en función del peso específico del suelo, 𝑊𝑠 es el
peso total de suelo utilizado en la prueba y 𝑅𝑐 la lectura corregida por cero y defloculante.
De esta forma, la curva granulométrica del suelo es la gráfica del tamaño de partícula en el
eje horizontal (en escala logarítmica) y el porcentaje pasando en el eje vertical (en escala
natural). La curva granulométrica permite determinar si se trata de un suelo de grano grueso
o fino. Esta es utilizada para clasificar los suelos arenosos o gravosos en tres tipos
principales: uniforme, bien graduado y mal graduado. Para ello se calcula el coeficiente de
uniformidad (Cu) y el coeficiente de curvatura (Cc), como se presenta en las ecuaciones (2-6)
y (2-7).
𝐶𝑢 =𝐷60
𝐷10 (2-6)
𝐶𝑐 =𝐷30
2
𝐷10 ∗ 𝐷60 (2-7)
Donde 𝐷10, 𝐷30 y 𝐷60 corresponden a los diámetros de partícula relacionados por medio de la
curva granulométrica a cada uno de los porcentajes (10 %, 30 % o 60 %) de material
“pasando” o más fino.
Si se trata de suelos limosos o arcillosos (partículas de menor tamaño), se hace uso
adicionalmente de los límites de Atterberg para su clasificación.
2.2.1.2. Límites de Atterberg
Para un análisis más cuidadoso en el estudio de los suelos que contienen finos,
específicamente limos y arcillas, es necesario hacer uso de los límites de Atterberg. En este
sentido, es importante considerar la forma como afecta la presencia de agua las propiedades
del suelo, principalmente en lo relacionado a su plasticidad.
38
Se dice que un suelo es plástico si sus propiedades mecánicas varían con el contenido de
humedad. De esta forma, para cada tipo de suelo la cantidad de humedad necesaria para
pasar de un estado a otro varía con sus propiedades. A esta humedad necesaria se le conoce
como límites de consistencia o límites de Atterberg.
Estos límites se pueden obtener mediante el procedimiento normado en la ASTM D-4318, la
cual determina que “el límite líquido (LL) se define como el contenido de humedad por
debajo del cual el suelo se comporta como un material plástico” (American Society of Testing
Materials, 2000). Por su parte, el límite plástico (LP) se define como “el contenido de
humedad por debajo del cual se puede considerar el suelo como material no plástico”
(American Society of Testing Materials, 2000). Dentro de estos parámetros, destaca también
el índice de plasticidad (IP), mismo que está comprendido entre los límites de humedad LP y
LL y que permite estimar la presencia de algunos minerales en el suelo.
Para la determinación de los límites de Atterberg, se grafica el porcentaje de humedad (que
se obtiene mediante la Ecuación (2-8)) respecto al número de golpes, obteniendo una
relación lineal donde la ordenada correspondiente a los 25 golpes indica el límite líquido.
Asimismo, para la obtención del límite plástico se procede a crear cilindros de 3 mm de
diámetro de apariencia quebradiza, los cuales se introducen al horno por un periodo de 24
horas con el fin de obtener su humedad, la cual indica dicho parámetro. Luego, a partir de
datos conocidos de los ensayos, es posible determinar el índice de plasticidad, tal como lo
establece la Ecuación (2-9).
% ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 𝑀ℎú𝑚𝑒𝑑𝑎 − 𝑀𝑠𝑒𝑐𝑜
𝑀 𝑠𝑒𝑐𝑜∗ 100 (2-8)
𝐼𝑃 = 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃 (2-9)
A partir de los resultados obtenidos en las pruebas de análisis granulométrico y Límites de
Atterberg, es posible clasificar los suelos. Para ello, existen múltiples sistemas de
clasificación, siendo los más utilizados el ASTM, AASHTO, SUCS y MIT. Estos métodos
clasifican el suelo de acuerdo a su contenido por tamaño de partículas, así como por los
límites de Atterberg de acuerdo a lo establecido en la carta de plasticidad.
39
2.2.1.3. Densidad en sitio y contenido de humedad
El ensayo para la determinación de la densidad in situ es de suma importancia para la
comprobación del grado de compactación del suelo-basura, el cual tiene a su vez relación con
el contenido de humedad del material. Para la obtención de la densidad en sitio es común
utilizar el método del cono de arena o el del balón de caucho; en donde el uso de uno u otro
método estará regido por el tamaño del material, especialmente.
Es importante destacar que este parámetro no fue medido en campo para esta investigación,
sino que fue utilizado un valor facilitado por los administradores del relleno sanitario en
estudio. No obstante, para obtener la densidad del suelo se tiene la Ecuación (2-10), donde
el peso húmedo y volumen de la muestra dependen del método utilizado para su medición.
𝛾ℎ𝑢𝑚 =𝑃𝑒𝑠𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 (2-10)
En cuanto al contenido de humedad, constituye un parámetro determinante en el
comportamiento del suelo. Para su medición, se procede a obtener el contenido de humedad
de una muestra específica mediante su diferencia por peso antes y después del secado al
horno de la misma. La diferencia de peso obtenida en ambos instantes determina justamente
la cantidad de agua contenida en la muestra y que ha sido sustraída durante el proceso de
secado.
2.2.1.4. Gravedad específica de los sólidos
La gravedad específica corresponde a “la relación entre la masa de un cierto volumen de
sólido a una temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua destilada y libre de gas
a la misma temperatura” (UCA, sf). Es importante tener presente que es una cantidad
adimensional y que sirve como parámetro para determinar otras propiedades de los suelos.
Esta depende totalmente de los minerales que componen el suelo, por lo que es de suma
importancia en estudios geoambientales en los que se desee estimar el grado de
contaminación del material. Se obtiene a partir de la Ecuación (2-11).
𝐺𝑠 =𝛾𝑠
𝛾𝑤=
𝑊𝑠
𝑉𝑠 ∗ 𝛾𝑤 (2-11)
Los valores típicos de gravedad específica oscilan entre los 2,6 y los 2,8. Algunos de los
valores obtenidos para los suelos más importantes se presentan en el Cuadro 2-2.
40
Cuadro 2-2. Gravedad específica de algunos suelos importantes
Tipo de suelo Gravedad específica (G)
Inorgánico
Grava 2,65
Arena gruesa a media 2,65
Loess, polvo de piedra y limo arenoso 2,67
Inorgánico
Arena algo arenosa 2,65
Limo arenoso 2,66
Limo 2,67 - 2,70
Limo arcillo arenoso 2,67
Arcilla arenosa 2,70
Arcilla limosa 2,75
Arcilla 2,72 - 2,80
Orgánico
Limos con trazos de materia orgánica 2,30
Lodos aluviales orgánicos 2,13 - 2,60
Turba 1,50 - 2,15
Otros Suelo contaminado 2,45 - 2,95 Fuente: Das, 2013. Modificado por: Hernández, 2016
De acuerdo a los datos anteriores podría esperarse que el material suelo-basura presente una
gravedad específica similar a un suelo contaminado o a un material orgánico, no obstante,
habría que realizar una cantidad de ensayos representativa para afirmar lo anterior.
2.2.1.5. Parámetros de resistencia al corte
2.3.1.5.1. Ensayos de laboratorio
Para estudiar la resistencia al corte de un suelo, pueden realizarse múltiples ensayos de
laboratorio, siendo algunos de los más representativos el de compresión inconfinada, triaxial
y el de corte directo. Con estos ensayos es posible utilizar la teoría de Mohr- Coulomb, donde
es factible obtener una relación lineal que representa la envolvente de falla del material en
estudio, la cual está dada por la Ecuación (2-12.a) para condición drenada.
𝜏𝑓 = 𝑐′ + 𝜎′𝑓 ∗ 𝑡𝑎𝑛∅′ (2-12.a)
Donde c’ representa la cohesión efectiva del material, ∅′ su ángulo de fricción efectivo
interno, 𝜎′𝑓 el esfuerzo normal en la falla y 𝜏𝑓 la resistencia cortante del material. Para
condición no drenada, la resistencia se asume invariante y la ecuación se simplifica a la
cohesión no drenada, como puede observarse en la Ecuación (2-12.b).
𝜏𝑓 = 𝑐 = 𝑆𝑢 ; ∅ = 0 (2-12.b)
41
En este sentido, “los puntos que quedan dentro de la envolvente representan estados de
esfuerzos para los que el suelo no falla y los que están por encima de la envolvente son
puntos que no representan un estado de esfuerzos posible, debido a que el suelo ya ha
fallado” (Cárdenas, 2013). Destacan dentro de estos ensayos, la prueba de corte directo para
resistencia drenada o no drenada y la de compresión inconfinada, para resistencia no
drenada.
En cuanto a la prueba de compresión inconfinada, es importante mencionar que no posee
confinamiento lateral (σ3=0), por tanto, según Cordero (sf), solo puede llevarse a cabo sobre
suelos con contenido fino (saturados), dado que de otro modo en ausencia de confinamiento,
la probeta se desmoronaría aún antes de la aplicación de cargas, debido a que el material
carecería de succión considerable para mantener su consistencia. Otro punto a considerar es
la rapidez con que se lleva a cabo el ensayo, razón por la que puede considerarse que no se
da disipación de la sobrepresión de poro. De acuerdo con Cárdenas (2013), el esfuerzo
principal menor es nulo y la resistencia a la compresión simple (qu) es el esfuerzo desviador
en la falla. El radio del círculo de Mohr será la resistencia al corte sin drenaje Cu.
Por su parte, el ensayo de corte directo consiste en una prueba de esfuerzo controlado o
deformación controlada dependiendo del equipo con el que se cuente, en la cual se provoca
una superficie de falla específica al material (a partir de un esfuerzo normal constante y una
fuerza aplicada), y se mide su deformación axial y lateral. A partir de esta información se
obtiene una curva esfuerzo cortante contra dilatación lateral con la que es posible obtener el
esfuerzo de falla máximo.
Es importante destacar que “en esta prueba no se permite que el suelo falle a lo largo del
plano más débil porque se ve obligado a fallar a lo largo del plano de división de la caja de
corte. Además, la distribución del esfuerzo cortante sobre el plano de falla de la muestra no
es uniforme” (Das, 2013, p. 237), lo cual constituye una de las principales desventajas de
este ensayo.
2.3.1.5.2. Ensayos de campo
Penetración Estándar (SPT)
El ensayo de penetración estándar (SPT) está normado por la ASTM D-1586 y consiste en
una prueba de campo la cual determina “el número de golpes (N) que se necesitan para
introducir dentro de un estrato de suelo un toma muestras (cuchara partida hueca y
42
cilíndrica) de 30 cm de largo (u otro valor dependiendo del equipo), diámetro exterior de
51mm e interior 35 mm, que permite realizar tomas de muestra naturalmente alterada en su
interior, a diferentes profundidades” (Núñez, 2012), por lo tanto es un ensayo muy utilizado
para estimar características geotécnicas importantes del suelo, incluidas la cohesión no
drenada de suelos finos y el ángulo de fricción efectivo de suelos de grano grueso.
El ensayo normado consiste en un martillo de 63,5 Kg, el cual se deja caer a una altura de
76,2 cm. No obstante, según Collazos et al (2006), este tiene muchas variantes y fuentes de
diferencia, entre las que destacan los equipos producidos por diferentes fabricantes, las
diferentes configuraciones del martillo de hinca, la forma de control de la altura de caída
(manual o con manila en la polea), la longitud de la varilla desde el sitio de golpe y el aparato
toma muestras, el diámetro de la perforación y la presión de confinamiento efectiva al toma
muestras.
Como ya ha sido mencionado, el parámetro a medir en este procedimiento es el número de
golpes, a partir del cual existen correlaciones con las que se puede estimar el parámetro
deseado. En este sentido, según Núñez (2012), para obtener el número de golpes del ensayo
“se deja caer el martillo sobre el cabezote de la tubería de perforación y se contabiliza el
número de golpes aplicado con la altura de caída especificada, para cada uno de los
segmentos de 15 cm marcados”. Sin embargo, no se deben considerar los golpes para el
primer segmento, ya que estos determinan únicamente la penetración inicial del terreno, por
tanto el valor de N está dado por la suma de los golpes aplicados para que penetre el tubo
en el segundo y tercer segmento. Es importante destacar que “si por algún motivo el número
de golpes necesarios para hincar cualquier intervalo de 15 cm es superior a 50, entonces el
resultado del ensayo deja de ser la suma que se indica anteriormente para convertirse en
rechazo, teniéndose que anotar la longitud hincada en el tramo en el cuál se han alcanzado
los 50 golpes” (Collazos et al, 2006), por tanto el ensayo se da por finalizado si se alcanza
dicho valor.
Según Núñez (2012), algunas de las correlaciones para obtener el ángulo de fricción de un
suelo a partir del número de golpes del ensayo de penetración estándar se presentan a
continuación.
𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 (𝐽𝑎𝑝ó𝑛): ∅ = √𝑁𝑆𝑃𝑇 + 15° (2-13)
43
𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑒𝑟𝑟𝑜𝑐𝑎𝑟𝑟𝑖𝑙𝑒𝑠 (𝐽𝑎𝑝ó𝑛): ∅ = 0,3 ∗ 𝑁𝑆𝑃𝑇 + 20° (2-14)
Donde 𝑁𝑆𝑃𝑇 indica el número de golpes contabilizado por medio de la realización del ensayo
de penetración estándar. Por su parte, para obtener el valor de cohesión no drenada del
suelo analizado, se tiene lo presentado en el Cuadro 2-3 y en la Figura 2-1.
Cuadro 2-3. Valores de resistencia a la compresión simple de acuerdo al número de golpes
del ensayo SPT para suelos finos
Fuente: Núñez, 2012.
Figura 2-1. Correlación entre el número de golpes y la resistencia a la compresión simple
Fuente: Núñez, 2012.
De esta forma, por medio de las correlaciones anteriormente presentadas, es posible
determinar los parámetros resistentes de un suelo, los cuales son determinantes en el
comportamiento del material.
44
Prueba de Penetración con Cono Sueco
La prueba de penetración con cono sueco es un ensayo de investigación de campo que
permite “obtener información preliminar del perfil estratigráfico, o registrar la variación de la
resistencia hasta una determinada profundidad” (Castro, 2012). Por lo tanto, es una prueba
de suma utilidad para conocer las características mecánicas del material analizado.
Es importante mencionar que esta prueba es aplicable a suelos blandos y muy blandos,
(limosos y arcillosos), por lo que para otros tipos de material puede resultar imprescindible la
elaboración de otros ensayos como SPT, por ejemplo. Asimismo, cabe recalcar que para los
suelos anteriormente mencionados, “la resistencia medida con este ensayo puede
correlacionarse fácilmente con la capacidad de soporte de la capa de suelo penetrada,
mientras que a partir de correlaciones se puede determinar el valor equivalente de N de la
prueba de penetración estándar (SPT)” (Castro, 2012). En la Figura 2-2 se presenta el equipo
utilizado en este ensayo.
Figura 2-2. Equipo para la realización de la prueba de penetración con cono sueco
Fuente: Castro, 2012.
Como puede observarse, este equipo está compuesto por una punta atornillada que se
introduce en el estrato de suelo en estudio mediante el accionar de una manija giratoria, por
45
tanto, como dato preliminar del ensayo se tiene el número de medias vueltas necesarias para
introducir la punta atornillada en el estrato analizado, bajo un peso determinado.
Específicamente, el ensayo consiste en la colocación de la punta atornillada en contacto con
el suelo, presionándola hasta que penetre la superficie. Posteriormente, “se colocan las pesas
hasta que la punta comience a girar por sí misma y a penetrar en el suelo. Se mide y registra
la penetración que se alcanza con cada adición de peso hasta que se han colocado los
100 kgf” (Castro, 2012). Es importante destacar que esta medición se realiza a partir del nivel
superior de la placa guía.
Según Castro (2012), si no se produce el autogiro, se aplica torque a todo el sistema
mediante la manivela, en forma manual o con el empleo de alguna palanca, registrando el
número de medias vueltas (NSW) necesarias para alcanzar un incremento en la penetración de
10 cm. Una vez con este dato, se procede a descargar las pesas y remover la manivela,
repitiendo lo anterior hasta llegar a capas de mayor resistencia. Con los datos de número de
medias vueltas de la manivela (NSW) registrados durante el ensayo, es posible estimar el
número de golpes de la prueba de SPT, para lo cual se usan las correlaciones presentadas en
las ecuaciones (2-15) y (2-16).
𝑁𝑆𝑃𝑇(83%) = 𝑁𝑆𝑊 ∙ 0,05 + 𝑊𝑆𝑊 ∙ 0,003 (2-15)
𝑁𝑆𝑃𝑇(70%) = 𝑁𝑆𝑃𝑇(83%)𝑁𝑆𝑊 ∙ 1,186 (2-16)
Donde 𝑁𝑆𝑃𝑇(83%) es el N de SPT para una eficiencia energética de un 83% (Estándar
Japonés), 𝑁𝑆𝑃𝑇(70%) es el N de SPT para una eficiencia energética de un 70% (Estándar
Estadounidense), 𝑊𝑆𝑊 indica el peso total aplicado en Newtons y 𝑁𝑆𝑊 el número de medias
vueltas equivalentes necesarias para una penetración de 1 m. Otras correlaciones
mencionadas por Peckley, Uchimura y Towhata se presentan a continuación.
Para suelos arenosos:
𝑁 = 2 + 0,067𝑁𝑠𝑤 (Inada, M., 1960) (2-17)
𝑁 = 0.02𝑊𝑠𝑤 (Inada, M., 1960) (2-18)
46
𝑁 = (√𝑒𝑚á𝑥−𝑒𝑚í𝑛
10) ∙ (𝑁𝑠𝑤 + 40) (Tsukamoto 2006)
(2-19)
Donde 𝑁 es el número equivalente de golpes del SPT, 𝑁𝑠𝑤 es el número de medias vueltas
equivalentes necesarias para una penetración de 1 metro, 𝑊𝑠𝑤 el peso en Kgf y 𝑒𝑚á𝑥, 𝑒𝑚í𝑛 la
razón de vacíos máxima y mínima, respectivamente.
Para suelos arcillosos:
𝑁 = 3 + 0,050𝑁𝑠𝑤 (Inada, M., 1960) (2-20)
𝑁 = 0,03 𝑊𝑠𝑤 (Inada, M., 1960) (2-21)
Donde 𝑁 equivale al número de golpes del SPT, 𝑁𝑠𝑤 es el número de medias vueltas
equivalentes necesarias para una penetración de 1 metro y 𝑊𝑠𝑤 el peso en Kgf. Según Inada,
mencionado por Castro (2012), estas correlaciones dependen del tipo de suelo y otros
factores, por tanto la incertidumbre asociada a los resultados obtenidos para el valor de N a
partir de las mismas es de ±1,5 a ±4 para suelos arenosos y de ±3 para materiales
arcillosos.
2.2.1.6. Determinación del ángulo de fricción crítico y ángulo de reposo
Se entiende como ángulo de fricción crítico aquel que brinda “una relación de los esfuerzos
principales en el estado crítico y es importante para los modelos constitutivos, ya que define
el estado crítico o último propio de cada material” (Solaque y Lizcano, 2008), lo anterior pues
una vez alcanzado no varía durante el proceso de deformación. Por su parte, el ángulo de
reposo es aquel a partir del cual, una vez que el material es sometido a cierta inclinación,
deja su estado de reposo e inicia el movimiento de sus partículas.
En suelos granulares (saturados o secos), es posible afirmar que el ángulo de fricción crítico
(φc) es igual que el ángulo de reposo (φrep), por lo tanto, “φc es remplazado por φrep dado lo
dispendioso y complejo de los ensayos necesarios para determinar φc comparados con los
métodos para obtener φrep y la similitud de los resultados obtenidos” (Solaque y Lizcano,
2008). Si se considera que los residuos sólidos fallan en condición drenada, este supuesto
puede significar una primera aproximación para determinar el ángulo de fricción interna del
material, principalmente por la dificultad de obtener dicho valor directamente.
47
Para la obtención de este parámetro existen múltiples ensayos, entre los que destacan la
creación de una pila construida por medio de un embudo, a partir de la cual se deja fluir el
material y se mide su ángulo de inclinación; así como por medio de una caja rectangular
llena del material a estudiar, la cual “se levanta lentamente desde una de las esquinas hasta
que el material empieza a deslizarse” (Solaque y Lizcano, 2008), por tanto el ángulo que
forma la superficie del material con la horizontal constituye el ángulo de reposo. Otros
métodos incluyen la colocación de material sobre una superficie lisa, sea una tabla de madera
o un vidrio, a partir de la cual se mide el ángulo que la superficie forma con la horizontal una
vez que el material inicia el movimiento; o mediante el método planteado por Santamarina y
Cho (2001), el cual según Solaque y Lizcano (2008) consiste en verter el suelo en un cilindro
graduado (1000 mL) lleno de agua. Se inclina el cilindro a más de 60° y se devuelve
lentamente a la posición vertical, de manera que se obtiene un talud con cierto grado de
inclinación del material. Posteriormente el ángulo de reposo se determina al medir la
inclinación a la mitad del talud obtenido dentro del cilindro.
Al realizar dichos ensayos, uno de los parámetros más influyentes sobre los resultados
arrojados es la rugosidad de la superficie sobre la que se realice la prueba; no obstante, es
importante destacar que “la rugosidad de la base afecta más el ángulo de reposo para
partículas gruesas. Cuando el porcentaje de finos es mayor o igual al 70% de la masa de la
mezcla (predomina fracción fina), la rugosidad de la base no influye” (Solaque y Lizcano,
2008), por tanto es importante realizar el ensayo con diferentes superficies para considerar
dicha variación.
2.2.2. Ensayos Ambientales
2.2.2.1. Sólidos totales, volátiles y fijos
Los sólidos totales se refieren a la cantidad total de sólidos con que cuenta una muestra
específica. Estos a su vez pueden subdividirse en filtrables y no filtrables, volátiles y fijos, los
cuales dependen del tamaño y composición de sus partículas.
En este sentido, se entiende por sólidos filtrables aquellos que “tienen un tamaño
considerablemente pequeño y pueden clasificarse en coloides y sólidos disueltos, estos
últimos conformados por aquellos con concentraciones entre 20 mg/l y 1000 mg/l” (Vidal,
2015). Por su parte, los sólidos no filtrables (o suspendidos), se clasifican en sedimentables y
48
no sedimentables, cuya condición depende de la densidad de las partículas en relación con la
densidad del agua. Según Vidal (2015), los sólidos sedimentables son aquellos que
sedimentan debido a la influencia de la gravedad en un tiempo determinado para un volumen
dado, pues tienen una densidad mayor que la del medio acuoso, mientras que los no
sedimentables están representados por la parte que no es capaz de irse al fondo, debido a
que poseen una densidad menor que la del agua, por lo que tienden a “flotar”, evitando su
sedimentación.
Por último, se encuentran los sólidos volátiles y fijos, los cuales constituyen una parte
significativa de los sólidos totales y por tanto, es importante su estudio. Se entiende por
sólidos volátiles aquellos que indican la presencia de materia orgánica en la composición del
material de interés. Para su análisis “es necesario un control de la temperatura a fin de
prevenir la descomposición y volatilización de las sustancias inorgánicas conforme se
completa la oxidación de la materia orgánica” (Vidal, 2015). Por su parte, los sólidos fijos son
“el residuo de los sólidos totales, disueltos o suspendidos, después de llevar la muestra a
sequedad durante un tiempo determinado a 550 °C” (Eumed, 2012), por lo cual, una vez
llevados los sólidos a esta temperatura, se pierde el peso de los volátiles producto de la
descomposición de la materia orgánica, quedando únicamente el contenido correspondiente a
los sólidos fijos.
Debido a que este ensayo está orientado a análisis de agua, es necesario realizar una serie
de modificaciones para su estudio en residuos sólidos. De esta forma, para este material se
realizan únicamente los ensayos para la determinación del contenido de volátiles y fijos, en
donde la determinación de la masa de cada uno de los tipos de sólidos anteriormente
mencionados, se hace mediante diferencia por peso, a partir de los datos arrojados por cada
uno de los ensayos.
2.2.2.2. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)
Se entiende por demanda biológica de oxígeno la “cantidad de oxígeno requerido por los
microorganismos, principalmente bacterias (aerobias o anaerobias facultativas), mientras
estabilizan materia orgánica biodegradable bajo condiciones aeróbicas” (Vidal 2015). Debido
a lo anterior, una mayor cantidad de materia orgánica, necesitará de más microorganismos
que la degraden. También puede definirse como “la cantidad de oxígeno usado por los
microorganismos no fotosintéticos a una temperatura de 20 ºC, para metabolizar los
49
compuestos orgánicos degradables biológicamente” (Cisterna y Peña, sf); por tanto, este
parámetro está únicamente relacionado con la materia biodegradable presente en el material
de estudio.
En este sentido, la demanda biológica de oxígeno “expresa la cantidad de miligramos de
oxígeno disuelto por cada litro de agua, que se utiliza conforme se consumen los desechos
orgánicos por la acción de las bacterias en el agua” (Santambrosio, sf). Se expresa en partes
por millón (ppm) de oxígeno.
La prueba consiste en una serie de “bioensayos que involucra la medición del consumo de
oxígeno por parte de los organismos vivos, mientras utilizan la materia orgánica presente en
los desechos, en condiciones similares a las que ocurren en la naturaleza” (Vidal, 2015), por
lo que es necesario proteger las muestras del aire al momento de realizar la prueba, para así
prevenir la reaireación conforme los niveles de oxígeno disuelto disminuyen. El ensayo debe
ser realizado a temperaturas cercanas a los 20 °C (± 2 °C) y se realiza por un periodo no
menor a 5 días.
Debido a que este ensayo está orientado al estudio de agua y no de material sólido, es
necesaria la realización de una serie de modificaciones a la prueba para poderlo aplicar al
estudio de residuos sólidos. De esta forma, se procede a lavar el material en agua destilada,
de manera que se obtiene una especie de lixiviado del mismo, a partir del cual se sigue con
el procedimiento habitual para la obtención del parámetro requerido.
No obstante, hay ocasiones en las cuales la concentración de material en la muestra es muy
alta en comparación con el alcance de medición del equipo, para lo cual es necesario realizar
una disolución del lixiviado generado en una proporción conocida, a partir de la cual una vez
obtenido el valor de DBO de la muestra disuelta se procede a multiplicarlo por el factor que
represente la concentración real de la muestra.
2.2.2.3. Demanda Química de Oxígeno (DQO)
La demanda Química de Oxígeno (DQO) se define como una “medida cuantitativa de la
cantidad de oxígeno requerida para oxidar químicamente la materia orgánica (biodegradable
y no biodegradable)” (Vidal, 2015), por tanto puede observarse que, a diferencia de la
demanda Biológica de Oxígeno, incluye también el oxígeno consumido en los procesos de
oxidación de la materia no biodegradable.
50
Este parámetro depende directamente de condiciones como el agente oxidante, la
temperatura y el tiempo de oxidación. Para la elaboración del ensayo se colocan las muestras
en un digestor a 150 °C y se dejan reposar durante 120 minutos, por lo que constituye un
ensayo mucho más rápido que el de DBO.
Al igual que en el caso del DBO, este ensayo está orientado al estudio de agua, por lo que se
debe lavar el material en agua destilada, a fin de obtener una especie de lixiviado del mismo,
a partir del cual es posible seguir el procedimiento anteriormente descrito. De igual manera,
para aquellos casos en los que la concentración de material en la muestra es muy alta en
comparación con el alcance de medición del equipo, se debe preparar una disolución del
lixiviado que permita obtener el parámetro deseado, a partir del cual se procede a
multiplicarlo por el factor de disolución utilizado y con ello determinar la concentración real
de DQO en el material.
2.2.2.4. Potencial de Hidrógeno (pH)
Se entiende por potencial de hidrógeno (pH) la medida de acidez o alcalinidad de una
sustancia, el cual “está determinado por el número de iones libres de hidrógeno (H+) en una
sustancia” (Lenntech, sf).
El estudio de la acidez del agua o un material específico es de suma importancia para
comprobar la calidad del mismo, dado que sirve como indicador para determinar cuáles iones
son más solubles en agua. La escala de pH varía para una disolución acuosa entre 0 y 14
puntos, donde los más bajos (menores a 7) corresponden a los ácidos y los mayores a 7, son
básicos.
Este ensayo es de muy fácil aplicación y consiste básicamente en el uso de un sensor
conocido como pH-metro, el cual determina en pocos segundos el pH presente en la muestra
al sumergirlo en ella. No obstante, debido a que su aplicación está orientada al estudio de
agua, para utilizarlo en el análisis de residuos sólidos es necesaria la elaboración previa de
una especie de lixiviado a partir del lavado del material, pues el equipo únicamente funciona
en disoluciones acuosas.
2.2.2.5. Metales pesados
Es de relevancia conocer la cantidad de cadmio, plomo, hierro y cobre presentes en las
muestras de material, pues estos tienen propiedades que podrían contaminar el ambiente,
51
principalmente suelos y aguas subterráneas, así como proporcionar ciertas modificaciones en
los parámetros de resistencia del material suelo-basura.
En este sentido, es importante mencionar que una de las principales fuentes antropogénicas
de metales pesados en el suelo son los residuos domésticos, donde “aproximadamente el
10% de la basura está compuesta por metales. Su enterramiento puede contaminar las
aguas subterráneas, mientras que la incineración puede contaminar la atmósfera al liberar
metales volátiles y como consecuencia contaminar los suelos” (Galán y Romero, 2010).
En todos los casos, las pruebas para la determinación de la presencia de cualquiera de estos
metales consiste en la comparación de la muestra con algún reactivo disuelto (el cual
depende del metal específico que se desee estudiar) contra una muestra patrón, para a partir
de ello, comprobar la presencia o no de la sustancia estudiada. En la mayoría de los ensayos
la concentración de la sustancia se determina mediante un patrón de color.
2.3. Métodos para el análisis de la estabilidad de taludes
En vista de que la presencia de residuos sólidos provoca una importante modificación en el
comportamiento del suelo-basura en relación con la mecánica de suelos convencional, se
hace necesario aplicar metodologías para el cálculo del factor de seguridad en taludes que
consideren las particularidades propias del material. En este sentido, según Shafer (2003),
citado por Palma et al (1995), una de las metodologías para el análisis de estabilidad de
taludes más utilizadas es la del equilibrio límite, debido principalmente a que las
consideraciones de deformación tienen una pequeña consecuencia en los resultados, por
tanto las deformaciones que puede sufrir el material a causa de la descomposición de la
materia orgánica presente en los residuos sólidos no afecta considerablemente el resultado
final obtenido.
En este método se cuenta con una condición de equilibrio para determinar el factor de
seguridad del talud a partir de la relación entre los esfuerzos reales y los esfuerzos máximos
en la superficie de falla potencial o deslizamiento, la cual está dada por la Ecuación (2-22).
𝐹𝑆 =∫ 𝜏𝑅𝑑𝑠
∫ 𝜏𝑑𝑠 (2-22)
Donde 𝜏𝑅 es la resistencia al corte máxima que se puede movilizar a lo largo de la superficie
potencial de deslizamiento, 𝜏 es la resistencia al corte movilizado a lo largo de la superficie
52
potencial de deslizamiento y 𝑑𝑠 es el diferencial de longitud a lo largo de dicha superficie.
Para que un talud se pueda considerar estable, el resultado de la ecuación anterior debe
arrojar un valor mayor a uno. Un valor menor a la unidad indica que el talud tiene
potenciales de falla, mientras que un valor igual a uno indica falla inminente.
2.3.1. Métodos para el cálculo del Factor de Seguridad
A continuación se presentan los principales métodos para el cálculo del factor de seguridad,
aplicables para el análisis de estabilidad de taludes.
2.3.1.1. Método de la masa total
Este método es utilizado en aquellos casos en los cuales la altura de talud es conocida pero
no existe una superficie de falla bien definida, por tanto, utilizar superficies de falla circulares
en dos dimensiones es posible. En este sentido, se “considera la masa desplazada como un
bloque cuyo movimiento es uniforme. Las fuerzas que actúan sobre la superficie de falla son
el propio peso de la masa, W; la presión distribuida a lo largo de la superficie de falla, T [cd
en el caso de la Figura 2-3]; y la tensión normal, N. Todas las fuerzas se consideran
puntales” (Cárdenas, 2013). En la Figura 2-3 se muestra un esquema de las fuerzas
consideradas en este método.
Figura 2-3. Fuerzas actuantes en la superficie de falla de un talud
Fuente: Navarro, 2008
Como ya fue mencionado, el método de la masa total considera el movimiento de la masa
deslizante como un todo, por tanto no es el más ampliamente utilizado en la actualidad,
debido a que han surgido métodos cuyos resultados son más exactos.
53
2.3.1.2. Método Ordinario de Fellenius
A diferencia del método de la masa total, este permite aproximar de una manera más
detallada los resultados de las fuerzas que intervienen en el factor de seguridad del talud en
estudio. Consiste en dividir la masa deslizante en rebanadas o dovelas, de forma tal que se
puedan analizar las fuerzas que actúan sobre cada una de ellas por separado, tal como se
muestra en la Figura 2-4.
Figura 2-4. Representación del Método de las dovelas
Fuente: Das, 2013. Modificado por: Hernández, 2016
De acuerdo con las fuerzas que actúan en cada una de las dovelas (las cuales se presentaron
en la Figura 2-4), se obtiene la expresión para el cálculo del factor de seguridad que se
presenta en la Ecuación (2-23).
𝐹𝑆 =∑ (𝑐∆𝐿𝑛 + 𝑊𝑛 cos(𝛼) tan (∅)
𝑛=𝑝𝑛=1
∑ 𝑊𝑛𝑛=𝑝𝑛=1 sen(𝛼)
(2-23)
Donde c corresponde a la cohesión no drenada, 𝑊𝑛 al peso de cada dovela, ∆𝐿𝑛 la longitud
de la base de cada dovela, 𝛼 el ángulo que forma la base de la dovela con la horizontal y ∅ el
ángulo de fricción no drenada del suelo. En el caso de usar la ecuación anterior para la
condición drenada, se debe usar el valor de c’ y ∅′ en dicha condición y se debe restar el
peso de agua al peso de cada dovela (𝑊𝑛).
Según Cárdenas (2013), “este método consigue una mejor aproximación de la distribución de
tensiones normales a lo largo de la superficie de falla […]. Permite además un análisis más
simplificado en terrenos cuyo suelo no es homogéneo ya que solo se necesita definir las
54
dovelas acorde a la distribución del suelo”. Es importante mencionar además que el método
de Fellenius “supone que la resultante de la normal y cortante a los lados de la dovela son
iguales en magnitud y colineales” (Baltodano, sf), de ahí que no aparezcan en la fórmula
presentada anteriormente. Aunado a lo anterior, se considera que la base de cada dovela es
rectilínea y que además, se encuentra apoyada sobre un único tipo de material.
2.3.1.3. Método de Bishop Simplificado
Al igual que el método anterior, el método de Bishop Simplificado se basa en el concepto de
las dovelas para la obtención del factor de seguridad, por lo que también toma
consideraciones respecto a la base rectilínea de cada dovela y que además, estas se
encuentran apoyadas sobre un único tipo de material. Asimismo, considera una superficie de
ruptura circular, por tanto “el equilibrio de momentos de las fuerzas sobre cada dovela se
determina con respecto al centro del círculo de falla, partiendo del equilibrio de fuerzas
verticales de cada dovela” (Cárdenas, 2013).
Es importante mencionar además que este método “supone que las fuerzas cortantes a los
lados son iguales y las fuerzas normales son colineales pero no necesariamente iguales”
(Baltodano, sf), por tanto se ignora el efecto cortante que cada dovela ejerce sobre su
adyacente. En este sentido, este método cumple con el equilibrio de momentos, pero no así
con el de fuerzas horizontales. La representación gráfica de las fuerzas que se consideran en
este método se expone en la Figura 2-5.
Figura 2-5. Fuerzas actuantes en cada dovela según método de Bishop
Fuente: Cárdenas, 2013
55
Considerando las fuerzas presentadas en la Figura 2-5, se obtiene el factor de seguridad
propuesto por Bishop, el cual está dado ecuaciones (2-24) y (2-25).
𝐹𝑆 =∑
∆𝐿𝑛 𝑐′ + (𝑊 − 𝑈𝑚)tan (ø′)𝜑
∑(𝑊𝑠𝑒𝑛𝛼)
(2-24)
𝜓 = 𝑐𝑜𝑠𝛼 +𝑠𝑒𝑛|𝛼|𝑡𝑎𝑛 (ø′)
𝐹𝑆 (2-25)
Donde ∆𝐿𝑛 es el ancho de la base de la dovela, m es el área de cada dovela ,c’ es la
cohesión efectiva, W es el peso de la dovela, ∅′ es el ángulo de fricción efectiva, U es la
presión de poro de agua y 𝛼 es el ángulo que forma la base de la dovela con la horizontal.
Como puede observarse, este método consiste en un procedimiento iterativo, donde se busca
que el valor converja al factor de seguridad buscado. Es importante recalcar que “los errores
de este método están dentro de unos cuantos porcientos (menor al 5 %), así que es un
método recomendado sobre el de Fellenius” (Baltodano, sf).
2.3.1.4. Método de Janbu Simplificado
Este método consiste en una modificación al método de Bishop Simplificado, donde las
fuerzas que actúan sobre cada dovela son las mismas que en el caso anterior, representadas
en la Figura 2-5. No obstante, es importante mencionar que este método se diferencia
respecto al de Bishop Simplificado en que sí cumple con el equilibrio de fuerzas horizontales,
pero no el de momentos; además de que es apto para el análisis de superficies de falla no
circulares.
Debido a que este método cumple con el equilibrio de fuerzas horizontales, se debe incluir un
factor de corrección (fo) que garantice ese equilibrio, aun sin considerar las fuerzas entre los
elementos. La fórmula general para el cálculo del factor de seguridad por este método se
presenta en la Ecuación (2-26).
𝐹𝑆 =𝑓0 ∑[𝑐′∆𝐿𝑛 + (𝑊 − 𝑈∆𝐿𝑛 )𝑡𝑎𝑛 (ø′)] ∗
1𝑚 ∗ 𝛼 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝛼
∑ 𝑊𝑡𝑎𝑛𝛼 (2-26)
Donde 𝑓0 es un factor de corrección, 𝑐′ es la cohesión efectiva, W es el peso de la dovela, ∅′
es el ángulo de fricción efectiva, 𝛼 es el ángulo que forma la base de la dovela con la
56
horizontal, U es la presión de agua en cada dovela, m es el área de cada dovela y ∆𝐿𝑛 es el
ancho de la base de la dovela.
2.3.1.5. Método de Spencer
A diferencia de los métodos presentados con anterioridad, este método sí considera todas las
fuerzas actuantes sobre cada dovela (tanto horizontales como verticales) para el cálculo del
factor de seguridad, tal como puede observarse en la Figura 2-6.
Figura 2-6. Fuerzas actuantes en cada dovela según método de Spencer
Fuente: Cárdenas, 2013.
En este método se supone que las fuerzas entre dovelas tienen una inclinación constante (𝜃)
tal que se cumpla lo siguiente.
𝑋
𝐸= tan 𝜃 (2-27)
En la Ecuación (2-27), X corresponde a las fuerzas verticales, E a las horizontales, y 𝜃
representa la inclinación de las fuerzas. La fuerza normal en la base de la dovela está dada
por las ecuaciones (2-28) y (2-29).
𝐹𝑆 =[𝑊(𝐸𝑅 − 𝐸𝐿) tan 𝜃 −
1𝐹𝑆
(𝑐′ ∗ ∆𝐿𝑛 sen 𝛼 − 𝑈 ∗ ∆𝐿𝑛 tan(ø′) sen 𝛼)]
𝑚𝛼 (2-28)
𝑚𝛼 = cos 𝛼 (1 + tan 𝛼tan(ø)
𝐹𝑆) (2-29)
57
Donde ER y EL son los fuerzas horizontales derecha e izquierda, W el peso, U es la presión de
poro en la superficie de falla, ∆𝐿𝑛 es la longitud de la base de la dovela, 𝛼 la inclinación de la
base del elemento, c’ la cohesión efectiva y ø′ el ángulo de fricción efectiva en la superficie
de falla.
Según Cárdenas (2013), suponiendo que el ángulo θ es constante para cada una de las
dovelas, se pueden hacer ambos equilibrios, el global de momentos y el de fuerzas, de
manera que se encuentran dos valores del Factor de Seguridad, el del equilibrio de fuerzas
(Ff) y el de momentos (Fm). Se puede encontrar un valor de θ tal que ambos factores de
seguridad sean iguales.
Otros métodos de importancia son el método de Morgenstern-Price, del cual el método de
Spencer es un caso particular, el de Sarma y el de Janbu Generalizado; los cuales pueden ser
aplicados a superficies de falla circulares o no circulares y que también utilizan el principio de
las dovelas como la base para sus expresiones en el cálculo de factor de seguridad.
2.3.2. Análisis de susceptibilidad sísmica en la estabilidad de taludes
Debido a que los movimientos sísmicos pueden constituir la base para la generación de una
potencial superficie de falla, su estudio es de suma importancia en la determinación de la
estabilidad de taludes. Para su análisis, uno de los métodos empleados es el pseudoestático,
el cual, según Cárdenas (2013), establece que la fuerza sísmica es el producto de un
coeficiente sísmico y del peso de la masa de suelo analizada, tal como se presenta en la
Ecuación (2-30).
𝑃 = 𝑘ℎ𝑊 =𝑎ℎ
𝑔𝑊 (2-30)
Donde kh es el coeficiente sísmico, ah es la aceleración máxima horizontal, W el peso y g es la
aceleración de gravedad. De esta forma, según Obando (2009) el factor de seguridad para
condiciones de equilibrio límite está dado por la Ecuación (2-31).
𝐹𝑆 =𝐿𝑆𝑅
𝑊𝐸+ 𝑘ℎ𝑊𝐷 (2-31)
Donde L es la longitud de la superficie de falla, S es la resistencia al corte por unidad de
área, R es el radio del círculo de deslizamiento o distancia con respecto al momento
resistente; E y D la distancia con respecto al momento deslizante debidas al peso y a la
58
fuerza sísmica, y W es el peso por unidad de longitud en sentido perpendicular al plano de la
sección analizada.
Para este estudio, el análisis estático y pseudoestático de las celdas de disposición se realizó
por medio del programa Slide® en su versión 5.0, por medio del cual fue posible realizar
además un análisis probabilístico de la estabilidad de los taludes. Este programa permite
resolver el problema de iteraciones presente en algunas de las ecuaciones planteadas por los
métodos anteriores, a la vez que permite obtener una adecuada representación geométrica
de cada una de las unidades de disposición. Asimismo, es posible colocar cargas sísmicas,
niveles piezométricos, y modificar parámetros geométricos y resistentes de las celdas y de los
residuos sólidos, respectivamente; a partir de lo cual se pueden realizar múltiples análisis
para determinar la estabilidad de los taludes ante distintos escenarios.
2.3.3. Métodos de análisis probabilístico
Debido a que en el estudio de los parámetros que intervienen en el factor de seguridad para
la estabilidad de taludes se cuenta con cierta incertidumbre, es necesario tomar en
consideración un análisis probabilístico que involucre las incertidumbres asociadas a esos
parámetros del suelo-basura, con el fin de obtener la probabilidad de falla relacionada a la
estabilidad del talud analizado.
En este sentido, es importante considerar que aspectos como el nivel freático, la topografía y
estratigrafía del material, sus propiedades ingenieriles, condiciones ambientales y sísmicas
futuras y su comportamiento en general, constituyen fuentes de incertidumbre asociadas al
análisis de estabilidad del talud y dado que estas no están implícitas en los métodos para el
cálculo del factor de seguridad expuestos anteriormente, se hace necesario incluirlas en un
modelo de análisis probabilístico a fin de incrementar el nivel de seguridad del análisis.
Algunos de los principales métodos de análisis probabilístico se presentan a continuación.
2.3.3.1. Método de estimación de puntos de Rosenblueth
En este método “las PDF [funciones de densidad de probabilidad] de las variables aleatorias
son simuladas como masas de puntos localizadas a más/menos una desviación estándar a
partir de los valores medios” (Baltodano, sf). Para hacer el método efectivo, deben tenerse
los valores esperados de las variables, así como las desviaciones estándar y sus coeficientes
de correlación.
59
El método necesita de 2n ecuaciones, donde n corresponde a la cantidad de variables
aleatorias. Este es posible para dos o más variables, donde las siguientes ecuaciones pueden
adaptarse según la cantidad de variables que se tengan. De esta forma, el factor de
seguridad para dos variables aleatorias está dado por la Ecuación (2-32).
𝐹𝑆 = 𝑔(𝑋, 𝑌) (2-32)
Donde X, Y corresponden a las variables de interés. Posteriormente, se tienen las posibles
combinaciones para las variables aleatorias, las cuales se presentan en las ecuaciones (2-33)
y (2-34).
𝑃++ = 𝑃−− =1
2𝑁(1 + 𝜌𝑋𝑌) (2-33)
𝑃+− = 𝑃−+ =1
2𝑁(1 − 𝜌𝑋𝑌) (2-34)
Donde N corresponde al número total de variables de interés. De esta forma, el factor de
seguridad esperado para dos variables aleatorias está dado por la Ecuación (2-35).
𝐸[𝐹] = 𝜇𝐹 = 𝑃++𝐹++ + 𝑃+−𝐹+− + 𝑃−+𝐹−+ + 𝑃−−𝐹−− (2-35)
Por último, la varianza del factor de seguridad está dada por la Ecuación (2-36).
𝑉𝑎𝑟[𝐹] = [𝐹𝑆2] − (𝜇𝐹)2 (2-36)
A partir de las ecuaciones anteriores es posible obtener el índice de confiabilidad asociado,
el cual se deriva de las ecuaciones (2-37) y (2-38) presentadas más adelante. De acuerdo
al valor arrojado se determina la probabilidad del talud a la falla, tal y como se presenta en
el Cuadro 2-4.
Cuadro 2-4. Probabilidad de falla de un talud de acuerdo al índice de confiabilidad
Nivel de desempeño Índice de confiabilidad Probabilidad de falla
Alto 5,0 2,871x10-7
Bueno 4,0 3,169x10-5
Superior al promedio 3,0 0,00135
Inferior al promedio 2,5 0,00621
Pobre 2,0 0,02275
Insatisfactorio 1,5 0,06681
Peligroso 1,0 0,15866
Fuente: Baltodano, sf. Modificado por: Hernández, 2016
60
2.3.3.2. Método de Series de Taylor
Este método se basa “en la expansión de la función de desempeño alrededor de los valores
esperados utilizando series de Taylor” (Cárdenas, 2013). Para calcular el índice de confianza
se pueden utilizar cualquiera de las siguientes expresiones (2-37 y 2-38).
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 log 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙: 𝛽 =|𝑙𝑛𝐹𝑆 − 𝜇𝑁|
𝜎𝑁 (2-37)
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙: 𝛽 =|𝐹𝑆 − 𝜇𝐹|
𝜎𝐹 (2-38)
Donde 𝐹𝑆 es el factor de seguridad obtenido por cualquiera de los métodos mencionados en
la sección anterior, 𝜇𝑁 y 𝜇𝐹 son el promedio para distribución log-normal y normal
respectivamente, y 𝜎𝑁 y 𝜎𝐹 son la desviación estándar para distribución log-normal y normal
respectivamente.
Es importante considerar que “para este método se tiene que evaluar el talud con los valores
esperados y después 2n veces otra vez, donde n es el número de variables aleatorias para un
total de 2n+1 ecuaciones” (Cárdenas, 2013). Al final del método se debe haber sumado y
restado una desviación estándar al valor esperado de cada variable, de forma tal que se
considere la variación en cada uno de ellos.
De acuerdo con Barakat et al. (2015), para el caso del estudio del material suelo basura es
primordial utilizar distribución del tipo log normal en el análisis de variables como la cohesión
y el ángulo de fricción, mientras que para la densidad in situ es conveniente el uso de una
distribución del tipo normal, pues presenta un comportamiento más apegado a esta.
2.3.3.3. Simulación de Montecarlo
La Simulación de Montecarlo es un método estadístico numérico que tiene como base la
generación de números aleatorios para simular el comportamiento de una variable. Se trata
de “una técnica que combina conceptos estadísticos (muestreo aleatorio) con la capacidad
que tienen los ordenadores para generar números pseudo-aleatorios y automatizar cálculos”
(Faulín, sf), siendo de gran utilidad cuando se cuenta con pocos datos en el estudio de una
variable.
Para recurrir al análisis mediante este método de cálculo es necesario contar con un registro
de datos de la variable a estudiar, pues es a partir de ellos que la simulación genera los
61
números aleatorios asociados a esa variable. Asimismo, se necesita conocer la distribución
probabilística a la que se ajustan los parámetros que se desean analizar, con el fin de
generar números aleatorios que concuerden con dicha distribución.
De esta forma, la simulación de Montecarlo consiste en “un modelo matemático del sistema,
proceso o actividad que se quiere analizar, identificando aquellas variables cuyo
comportamiento aleatorio determina el comportamiento global del sistema” (Faulín, sf), para
lo cual se hace uso de la estadística y la creación de modelos matemáticos para simular el
comportamiento aleatorio de las variables.
Según Chaves (2012), para la ejecución de la simulación de Montecarlo se selecciona el
número mínimo de ensayos, se calculan los valores aleatorios correspondientes y con ello, los
respectivos factores de seguridad. Finalmente, la probabilidad de falla obtenida por este
método se obtiene como se presenta en la Ecuación (2-39).
𝑃(𝐹 < 𝐹𝑐) =𝑛𝑐
𝑛𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (2-39)
Donde 𝑛𝑐 corresponde al número de factores de seguridad menores al factor de seguridad de
falla y 𝑛𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 , el total de ensayos que realizó la simulación de Montecarlo.
Los resultados obtenidos mediante esta simulación se presentan en un histograma, el cual
representa la función de densidad de probabilidad de los datos calculados a partir de los
números aleatorios generados.
2.3.4. Análisis de estabilidad de taludes de suelo-basura
Debido a que no hay un método dirigido exclusivamente al estudio de la estabilidad de
cuerpos conformados por suelo-basura, es que se hace necesaria la utilización de los
métodos anteriormente expuestos (aunque hayan sido concebidos para suelos únicamente),
para conocer las características de este material. De acuerdo a lo anterior, es posible utilizar
métodos de dovelas o cuñas, en los cuales se determina el factor de seguridad mediante un
análisis de fuerzas desviadoras y fuerzas resistivas. En este sentido, es importante mencionar
que “de acuerdo a la práctica actual, factores de seguridad entre 1,3 y 1,5 son considerados
aceptables […] sin embargo, es incierto si los métodos convencionales de equilibrio límite son
aplicables a los rellenos sólidos municipales” (Cárdenas, 2013).
62
Según Palma et al (1995), en la masa de residuos se puede producir un aumento de
solicitaciones por el incremento del peso propio de los materiales a causa de alturas o
pendiente excesivas de los taludes o saturación del relleno. También puede disminuir la
resistencia al corte de los residuos en los procesos de descomposición, el cual se ve afectado
a su vez por cambios de temperatura (y los consecuentes procesos químicos y biológicos, así
como la modificación de las presiones de poro), y pueden provocar una redistribución de
esfuerzos cortantes en el relleno, que pueden llegar a ser excesivos para la resistencia
intrínseca del material suelo basura y ocasionar deslizamientos en las celdas de disposición.
La situación expuesta podría generar planos de rotura y fisuras en el material suelo-basura,
que facilitan la filtración de agua y con ello, un potencial deslizamiento.
Figura 2-7. Inestabilidades en el cuerpo del relleno sanitario
Fuente: Palma et al, 1995
De acuerdo con la Figura 2-7, Palma et al (1995) establece que las principales causas de
inestabilidad de taludes en rellenos sanitarios son las que se mencionan a continuación.
1. Fracturas en el subsuelo. Estas pueden causarse por diferencias de asentamientos en
el subsuelo de fundación o porque la capacidad soportante de éste se ve excedida.
2. Fracturas del talud. Estas podrían ocurrir cuando la inclinación de los taludes es
demasiado alta (excesiva).
3. Colapso de los muros de partida, debido a una acumulación de lixiviado en el interior
de las celdas o cuando no son capaces de sostener la presión de los residuos.
4. Reptación. Pequeños esfuerzos de corte, causados, por ejemplo, por un excedente de
agua que podría llevar a las capas de residuos a fluir bajo el talud.
63
5. El suelo se deforma plásticamente bajo las capas de residuos, debido por ejemplo a
una insuficiente compactación o a la acumulación de lixiviado.
6. Deslizamientos de residuos a lo largo de fracturas en el cuerpo del relleno, al existir
asentamientos diferenciales que fracturarían zonas del relleno.
7. Inestabilidad de ciertas zonas construidas en el cuerpo del relleno. Ruptura de
cañerías de drenaje u otras partes del relleno que podrían originar diferencias en
asentamientos, llevándolos a la inestabilidad.
8. Inestabilidad en zonas de interfaces. Un sistema de sello generalmente consiste en
capas de uno o más suelos y/o materiales geosintéticos. La resistencia al corte de
estos materiales y la fricción de cada interfaz como suelo/geosintético,
suelos/residuos y geosintéticos/geosintéticos determinan que tan susceptible es a
fallar en respuesta a las fuerzas generadas por el peso de los residuos sólidos.
En relación a lo anterior es importante mencionar que según Palma et al. (1995), uno de los
motivos principales de la baja estabilidad de los taludes de residuos sólidos es que los
lixiviados generados en el relleno si no son drenados adecuadamente, se acumulan, y junto
con el biogás, elevan las presiones intersticiales causando una disminución con el tiempo de
los parámetros de resistencia cortante (ángulo de rozamiento y cohesión) del relleno. Por esa
razón, disminuyen las fuerzas resistentes sobre las potenciales superficies de falla y aumenta
el peso de la cuña deslizante de basura, aumentando el riesgo de inestabilidad de la masa.
Debido a que estos casos específicos no están considerados en los métodos de análisis de
taludes convencionales, es que se puede inferir que utilizar estos métodos en el análisis de
taludes de suelo-basura no es del todo preciso.
2.4. Metodología
La metodología seguida para la realización de este proyecto se muestra en la Figura 2-8. Se
explica a continuación.
65
2.4.1. Situación actual
2.4.1.1. Información básica y revisión bibliográfica
Como primera etapa para la realización de este proyecto, se procedió a recopilar la
información disponible relativa a la estabilidad de taludes en rellenos sanitarios. Para ello se
consultaron otros trabajos de investigación relacionados con el aquí propuesto, tanto a nivel
nacional como internacional. Fue necesario consultar bibliografía de otros países
principalmente porque el estudio de suelo-basura no se ha desarrollado completamente en
Costa Rica, razón por la cual no se cuenta con suficiente información relacionada al tema.
Paralelo a esta investigación bibliográfica, se realizó una recopilación y análisis de las
principales normas y reglamentos que rigen la construcción, operación y mantenimiento de
Rellenos Sanitarios en el país.
Aunado a lo anterior, se efectuaron cuatro reuniones con los administradores del Relleno
Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar para solicitar información acerca del mismo,
especialmente aquella relacionada con la construcción de las celdas de disposición de los
residuos, así como de los parámetros geotécnicos y ambientales del material suelo-basura
que las conforma. Asimismo, se recopiló información relacionada con el diseño y
mantenimiento del relleno sanitario en cuestión, con el fin de verificar que cumple con lo
dispuesto en el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica y otras normas afines.
Esta información consideró procedimientos de diseño, acomodo y compactación de los
residuos, así como datos sobre el suelo utilizado para la creación de las celdas en el relleno.
2.4.1.2. Visitas de campo
Se realizó una visita previa de reconocimiento del sitio, en donde se recopiló información
acerca de la forma de trabajo diaria del relleno sanitario (principalmente en cuanto al
acomodo y compactación de los residuos), así como la distribución general del mismo. Esta
información fue utilizada como complemento de aquella suministrada por los administradores
del relleno.
Asimismo, se realizaron cuatro visitas posteriores para la obtención de las muestras de
material suelo-basura para los ensayos correspondientes. En estas visitas se efectuaron
además algunos ensayos de campo, a fin de determinar las características mecánicas del
material en estudio.
66
Es importante destacar que para la obtención de las muestras de suelo se procedió a tomar
especímenes provenientes de dos taludes con características diferentes, a fin de determinar
las principales variaciones, especialmente en las características resistentes, entre un suelo y
otro. Asimismo, para los residuos sólidos se tomaron muestras de distintos puntos de la celda
1A (con aproximadamente una semana de haber ingresado al relleno), así como de la
muestra 1B, con varios años de haber sido dispuesta en el sitio, a fin de determinar las
diferencias en las características del material con el paso del tiempo.
2.4.2. Caracterización del relleno sanitario
A partir de las visitas de campo previamente realizadas y con la información suministrada por
los administradores del sitio, se elaboró una caracterización del diseño y funcionamiento del
Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar.
Específicamente, se realizó una recopilación de los procedimientos considerados para la
creación de las celdas que conforman el relleno, así como una comparación con lo estipulado
en el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios. De esta forma, se elaboraron las observaciones
correspondientes para garantizar la optimización en la construcción de los taludes del relleno,
así como aquellas que fueran necesarias para mejorar su operación. Asimismo, se
determinaron las disposiciones de la normativa nacional que podrían ser mejoradas de
acuerdo a lo observado en el relleno sanitario en cuestión.
2.4.2.1. Realización de ensayos de campo
Durante las visitas al relleno sanitario se efectuaron algunos ensayos de campo, entre los que
destacan la prueba de penetración con cono sueco, el ensayo SPT y el de determinación del
ángulo de reposo en la basura.
De esta forma, para la realización de la prueba de penetración con cono sueco y la prueba de
penetración estándar se eligieron dos puntos aleatorios del relleno sanitario (uno de cada una
de las celdas de disposición estudiadas), a fin de determinar, mediante el uso de
correlaciones, los parámetros resistentes de los residuos sólidos. Asimismo, para la
realización del ensayo para la determinación del ángulo de reposo en la basura se tomaron
muestras provenientes de ambos taludes, las cuales se hicieron pasar por dos superficies
lisas diferentes con el objetivo de obtener su ángulo de reposo y la variación de este
parámetro de acuerdo a la rugosidad de la superficie utilizada en el estudio.
67
Una vez obtenidos los valores de los parámetros estudiados, compararon los resultados con
los valores provenientes de la literatura, especialmente de rellenos sanitarios de América
Latina.
2.4.3. Realización de ensayos de laboratorio
A partir de las muestras obtenidas, se realizaron las pruebas necesarias para determinar las
características mecánicas del material suelo-basura, con el fin de utilizarlas en la elaboración
del modelo de estabilidad de taludes. Las pruebas realizadas incluyen ensayos geotécnicos
tales como granulometría, humedad natural, Límites de Atterberg, gravedad específica,
resistencia al corte (corte directo y compresión inconfinada) y clasificación del suelo; así
como ensayos ambientales entre los que pueden mencionarse sólidos totales, volátiles y fijos,
pH, DBO, DQO, humedad natural y metales pesados (hierro y cobre).
Los ensayos geotécnicos se llevaron a cabo en el Centro de Investigaciones en Vivienda y
Construcción del Instituto Tecnológico de Costa Rica (Laboratorio CIVCO); mientras que los
ensayos ambientales se efectuaron en el Laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Escuela
de Ingeniería Civil de la Universidad de Costa Rica.
Una vez obtenidos los valores de los parámetros de interés, se procedió a compararlos con
aquellos disponibles para el mismo tipo de suelo y de residuos, según corresponda, tanto a
nivel nacional como internacional. Los mismos sirvieron de base para la elaboración del
modelo de estabilidad de taludes.
2.4.4. Elaboración del modelo de estabilidad de taludes
Se procedió a elaborar un modelo que prevea el comportamiento de los taludes del relleno
sanitario Parque Ecoindustrial Miramar ante distintos escenarios, el cual se adaptó al uso de
un software de estabilidad de taludes con métodos de equilibrio límite, específicamente el
programa Slide® en su versión 5.0.
Aunado a lo anterior, se realizó un análisis probabilístico que complementa el modelo ya
mencionado, de forma tal que se consideraron las incertidumbres asociadas al material en
estudio y su injerencia sobre el comportamiento de los taludes del relleno sanitario. Para
hacer el análisis de la incertidumbre se usaron datos existentes en la literatura, provenientes
de mediciones realizadas en el exterior, específicamente de países cuya composición
porcentual de residuos fuera similar a la de Costa Rica.
68
2.4.5. Propuesta de soluciones y recomendaciones
A partir de los resultados obtenidos del modelo y el análisis probabilístico, se determinaron
soluciones y recomendaciones para el mejoramiento geométrico de los taludes del relleno
sanitario en estudio, de forma tal que se garantice la adecuada estabilización y seguridad de
las celdas de disposición construidas y las que están por construirse.
Estas recomendaciones se realizaron basadas en lo establecido en el Reglamento sobre
Rellenos Sanitarios de Costa Rica, con el objetivo de garantizar que se salvaguarde la vida de
las personas involucradas en el proyecto y la estabilidad de la obra en cuestión.
En el caso de que los taludes del relleno sanitario cumplieran con los factores de seguridad
deseados, las recomendaciones se orientaron a mejoras para la optimización del manejo y
construcción de los mismos. Asimismo, en los casos en los que el relleno cumple con todas
las disposiciones de la normativa nacional y aun así la geometría no es la mejor que podría
utilizarse, las recomendaciones se dirigen al mejoramiento de lo dispuesto en el reglamento,
especialmente en lo que a desempeño de taludes se refiere.
69
Capítulo 3: Caracterización del Relleno Sanitario Parque
Ecoindustrial Miramar
3.1. Diseño y construcción del Parque Ecoindustrial Miramar
El Parque Ecoindustrial Miramar consiste en un relleno sanitario con una extensión
aproximada de 168 hectáreas, el cual se localiza en Miramar de Montes de Oro, en la
provincia de Puntarenas. Se ubica en las coordenadas geográficas 10°03'58.34'' N y
84°45'48.52'' O.
Inicialmente, la propiedad donde se ubica en la actualidad el relleno sanitario correspondía a
un potrero, por tanto contaba con vías de acceso y caminos adecuados para la entrada de
camiones al sitio. De esta forma, durante el diseño del proyecto, se procuró mantener los
caminos ya existentes, mejorando o ampliando únicamente los que fueran estrictamente
necesarios. Asimismo, se cumplió con los retiros normados por ley respecto a las quebradas y
ríos que atraviesan la finca; y debido al tamaño de la misma, fue posible dejar intactas o con
la menor alteración posible ciertas zonas boscosas presentes en el terreno. Es importante
destacar que el diseño de este proyecto estuvo a cargo de la empresa STC Grupo
Empresarial, y actualmente se encuentra bajo la operación de la empresa Manejo Integral
Tecnoambiente S.A.
3.1.1. Consideraciones preliminares
Como una de las consideraciones iniciales para el diseño del Parque Ecoindustrial Miramar, se
debió buscar un terreno apto de acuerdo a lo establecido en el Reglamento sobre Rellenos
Sanitarios de Costa Rica, de forma tal que no afectara poblaciones vecinas y que contara con
un acceso fácil y rápido en cualquier época del año. De esta forma, se planteó la construcción
del Parque Ecoindustrial Miramar en un terreno cuyo acceso principal de los camiones
recolectores de residuos es a través de la Carretera Interamericana Norte, garantizando que
esté en buenas condiciones y sea accesible para los camiones y maquinaria en general
durante todo el año. Asimismo, esta finca se ubica a aproximadamente 4,5 Km (en línea
recta) respecto al centro urbano más cercano, por tanto se infiere que no habrá repercusión
alguna del relleno sobre la calidad de vida de la población.
70
De acuerdo con STC Grupo (2011), el relleno se diseñó bajo el criterio de que cuenta con
capacidad para 2,5 millones m3 de residuos, por tanto tendría una vida útil aproximada de
diez años, con celdas de 20 a 25 m de altura. No obstante, una vez que se ha entrado en
operación y de acuerdo a los resultados obtenidos mediante el análisis de las dos celdas
construidas a la fecha, se calcula que la vida útil actualizada del relleno sanitario ronda los
26,6 años; lo cual se debe principalmente al volumen actual de residuos que se están
disponiendo y al proceso de acomodo y compactación de los mismos. Debido a lo anterior, se
cumple con lo establecido en el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, mismo
que establece que los rellenos sanitarios de tipo mecanizado deben tener una vida útil
superior a diez años.
Tal y como puede observarse en la Figura 1-1, correspondiente a la distribución en planta del
proyecto, este cuenta con planta de tratamiento de lixiviados, área de las celdas conformadas
por los residuos que ingresan al relleno, oficinas administrativas y parqueos, áreas de
separación de desechos, lavado de camiones, área para pesaje de los camiones recolectores,
vivero, caseta de guarda de seguridad, área de taller y parqueo de camiones, para un total
de aproximadamente 210 000 m2 de construcción, según STC Grupo (2011). En la Figura 3-1
y en la Figura 3-2 se presentan algunas de las zonas anteriormente mencionadas.
Figura 3-1. Construcción de las celdas del relleno
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente, 2016.
71
Figura 3-2. Oficinas administrativas, caseta de seguridad, parqueos y caminos de acceso
del Parque Ecoindustrial Miramar
3.1.2. Sistema de extracción y tratamiento de lixiviados
El diseño del relleno sanitario en cuestión contempla “un sistema de extracción de biogás y
quemadores, así como una planta de tratamiento de lixiviados de 648 m3/día” (STC Grupo,
2011), de forma tal que se cumpla con lo establecido por la normativa nacional en cuanto al
manejo adecuado de estas sustancias y la minimización del impacto ambiental provocado.
Según la empresa Manejo Integral Tecnoambiente S.A. (2016), el relleno sanitario Parque
Ecoindustrial Miramar inició sus operaciones en agosto del 2011, y paralelo a ello, se dio
inicio de los trabajos en la planta de tratamiento. El sistema para el tratamiento de lixiviados
consta de un subsistema de evacuación, tratamiento y monitoreo, los cuales se encargan de
llevar este líquido desde su sitio de producción (en las celdas de disposición de residuos),
hasta su tratamiento final.
De esta forma, “el lixiviado producido en la celda de disposición se filtra a través de un
sistema de drenaje que consta de una capa de piedra dispuesta sobre toda la superficie de la
72
fosa impermeabilizada con geomembranas y es dirigido por gravedad hasta una de las
esquinas de la celda” (Manejo Integral Tecnoambiente, 2016), sitio en el cual se ubica un
mecanismo capaz de captar los líquidos y dejar los sólidos sedimentables en el fondo de la
misma. Una vez que el lixiviado se encuentra en ese punto, se cuenta con el sistema de
evacuación, el cual consta de una red de tuberías que “captan y dirigen el lixiviado generado
en la celda hasta la planta de tratamiento de aguas residuales” (Manejo Integral
Tecnoambiente, 2016). Durante este recorrido, se dispone de una caja de registro principal y
algunas secundarias a través de toda la tubería de conducción, las cuales contribuyen a
regular el caudal del lixiviado antes de su entrada a la planta de tratamiento, así como para
monitorear el fluido y tomar muestras para su respectivo análisis de laboratorio. En la Figura
3-3 se ilustra el sistema de evacuación del lixiviado expuesto.
Figura 3-3. Red de evacuación de lixiviado
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente, 2016.
Modificado por Hernández, 2016
Por su parte, la planta de tratamiento de lixiviados “está compuesta por dos tanques y dos
lagunas en las que se da un tratamiento físico-químico inicial, una laguna de aireación como
tratamiento biológico, un sedimentador, y cinco humedales artificiales como tratamiento
73
terciario. Adicionalmente, el sistema cuenta con unidades para el tratamiento y
deshidratación de los lodos, cajas de registro y sistema de medición de caudal” (Manejo
Integral Tecnoambiente, 2016). Todas estas unidades contribuyen al tratamiento de los
lixiviados de forma tal que se cumpla con los parámetros establecidos por el Reglamento
sobre Vertido y Reuso de Aguas Residuales, antes de la disposición de los mismos a la
quebrada Matamoros. En la Figura 3-4 se ilustra la planta de tratamiento del Parque
Ecoindustrial Miramar.
Figura 3-4. Planta de tratamiento de lixiviados
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente, 2016.
Modificado por Hernández, 2016
Por último, en lo que respecta al sistema de monitoreo, “cada unidad del sistema de
tratamiento de lixiviado cuenta con una caja de registro tanto en la entrada como en la
salida, para monitoreo y toma de muestras” (Manejo Integral Tecnoambiente, 2016). Estas
muestras son analizadas en el laboratorio de forma trimestral y además de medir la eficiencia
de remoción de contaminantes de cada una de las unidades de la planta de tratamiento,
permiten verificar que se cumpla con lo dispuesto en el Reglamento sobre Vertido y Reuso de
Aguas Residuales, tal y como lo determina el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa
Rica.
En esta normativa se establece que se deben realizar mediciones diarias a los parámetros de
temperatura, pH, sólidos sedimentables y caudal, así como mediciones trimestrales de DBO,
74
DQO, grasas y aceites, sólidos suspendidos totales y metales pesados (Cr, Ni, Pb, Hg, Cd). En
el Cuadro 3-1 se presentan los valores obtenidos para cada uno de estos parámetros en
Febrero y Mayo del 2016.
Cuadro 3-1. Parámetros de vertido obtenidos del muestreo de la planta de tratamiento de
lixiviado
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente, 2016.
Cumplir con estos parámetros es de suma importancia desde el punto de vista ambiental,
pues garantiza que no se está contaminando el cuerpo receptor con las aguas residuales
producidas. Asimismo, contar con un sistema de tratamiento de lixiviados adecuado es vital
para la buena operación de un relleno sanitario, ya que además de evitar o al menos
disminuir la contaminación del suelo o la posible infiltración de contaminantes a las aguas
subterráneas, contribuye a garantizar la estabilidad de los taludes de las celdas que lo
conforman, pues evita la acumulación de lixiviados en el interior de las celdas, los cuales
causan una disminución con el tiempo de los parámetros de resistencia cortante de los
residuos.
Asimismo, el relleno sanitario en estudio cuenta con un sistema de extracción del biogás
generado en cada una de las unidades de disposición, el cual cosiste en tuberías que se
encargan de captar el gas generado y transportarlo hasta los quemadores ubicados en
distintos puntos de cada una de las celdas. De esta forma, se evita la acumulación de gas en
75
el interior de las mismas, el cual contribuye al aumento de las presiones intersticiales y con
ello a la inestabilidad de los taludes de las unidades.
3.1.3. Cimentación de las celdas
Según el Código de Cimentaciones de Costa Rica (2009), el material mayoritariamente
presente en Miramar y alrededores está conformado por suelos residuales rojizos, el cual
tiene dentro de sus principales características la susceptibilidad a inestabilidad de taludes,
principalmente por reptación y deslizamientos.
Un estudio hidrogeológico más detallado, realizado por Losilla (2008) en el relleno sanitario
en cuestión, indica que el área de las celdas abarca tres unidades geológicas con diferentes
características, entre las que destacan la unidad de lavas Monteverde, que corona la cima de
los cerros, con espesores de hasta 11 m; la unidad de Lavas Arcillificadas del Grupo Tilarán,
que consiste en material arcilloso de baja permeabilidad, con espesores entre 12 m y 8 m; y
la unidad de Lavas Sanas del Grupo Tilarán, con características de semiconfinamiento y
permeabilidad baja a media. En la Figura 3-5 se muestra el plano geológico obtenido en el
estudio realizado, mientras que en la Figura 3-6 se muestra la geofísica del área del proyecto.
Asimismo, en el Cuadro 3-2 se presentan los espesores de las unidades estratigráficas
obtenidas del estudio geofísico, así como la profundidad del nivel freático en la zona, la cual
varía desde los 1,5 m hasta los 16 m según la ubicación analizada.
En la misma línea de investigación, fue determinado que el suelo presente en el sitio y sobre
el cual se cimentarían las celdas de disposición consiste principalmente en limos de mediana
a alta plasticidad, color café, de consistencia variable entre media, semidura y dura; con
cohesiones que varían entre 0,31 y 3,03 kg/cm2 (Castro de la Torre, 2006). En la Figura 3-7
se presenta una de las perforaciones realizadas en el sitio durante su análisis, la cual muestra
la estratigrafía presente en el mismo hasta una profundidad de estudio de 10,35 m.
78
Figura 3-7. Sondeos realizadas en el Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar
Fuente: Castro y De la Torre, 2006 (provistas por el relleno sanitario).
79
Para la cimentación de las celdas de disposición se procede a realizar un proceso de
excavación para formar las gavetas de depósito de los desechos. Este proceso debe
realizarse de forma tal que se dejen “2 m de espesor sobre las unidades de roca, de manera
que esta capa y los sellos de fondo del relleno actúen como aislante hidráulico entre el
relleno y las unidades de roca fracturada infrayacentes” (Manejo Integral Tecnoambiente,
2016); de manera que se evite la contaminación de aguas subterráneas, utilizando para ello
las características de los limos sobre los que se cimenta la estructura.
Cuadro 3-2. Espesores de las unidades estratigráficas presentes en el Parque Ecoindustrial
Miramar
Id Unidades
Estratigráficas Interpretadas
Espesor o profundidad (m) de cada unidad por celda
2a 2b 2c 2d 3b 4b 5b
1 Suelos o Coluvios 1,5- 3 1 - 8 2,5 - 7 1,5 - 4 1,5- 3 1,5 - 6 2 - 7,5
2 Lavas muy
meteorizadas 3,5 - 6 0 - 4 --- 4 - 8,5 0 - 6 --- 0 - 4,5
3
Lavas poco meteorizadas
6,5 - 8 6 - 15 15 - 20 15 - 20 13,5 - 20 11 - 21 11,5 - 17,5
4 Lavas Sanas 11,5 - 17 10 - 22 22- 24 25 - 30 17 - 24 15 - 25 18 - 21
5
Profundidad nivel freático inferido
13- 15 13 - 16 4,5 - 16 8 - 11 3,5 - 9 3,5 - 5 1,5 - 7
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente, 2016.
Modificado por: Hernández, 2016
En este sentido, la excavación a realizar está determinada principalmente por el espesor de la
capa de limos sobre la que se apoya cada celda individual, misma que puede variar de una
celda a otra, y que por tanto, puede afectar el diseño original de cada una de las unidades.
Es importante mencionar además que debido al suelo presente en el sitio, para conformar
taludes lo más estables posibles en corte, se realiza un proceso de excavación tal que “se
adecúan los suelos del sitio a un gradiente del orden de los 1,5:1,0 (Horizontal: Vertical);
debiendo evitar por completo el escurrimiento e infiltración de aguas pluviales o servidas”
(Castro y De la Torre, 2006). Además es de suma importancia el adecuado drenaje de esas
aguas, de forma que se evite la erosión y deslizamientos de estos taludes.
Debido a las condiciones de diseño, no fue necesario reforzar la cimentación de cada una de
las celdas. De esta forma, bastó con el proceso de excavación y compactación anteriormente
80
mencionado para a partir de allí iniciar con el acomodo de los residuos, sin que este se vea
afectado por el material sobre el que se apoya la estructura.
3.1.4. Construcción de las celdas
Cada una de las celdas que conforman el relleno sanitario en estudio tiene un tamaño
aproximado de dos hectáreas. Según Araya (2016), para la construcción de estas unidades se
cuenta con un diseño preliminar, el cual fue necesario presentar al momento de solicitud de
los permisos de construcción del proyecto. No obstante, conforme se construye cada celda se
deben considerar casos particulares del suelo del sitio para los cuales se hace un análisis
específico según las condiciones del terreno.
Por su parte, para cumplir con la normativa nacional, especialmente en lo que a infiltración
de contaminantes se refiere, se ha previsto la utilización de una barrera de protección contra
derrames, misma que “utiliza una capa de arcilla compactada de 0,3 m de espesor, por
encima de la cual se utiliza una geomembrana de polietileno de alta densidad de 1,8 mm;
seguidamente se encuentra una capa de 0,35 m de piedra de río donde se ubica un sistema
de evacuación de lixiviados, y posterior a esta capa se utiliza un geotextil no tejido de
400 g/m2 de densidad” (STC Grupo, 2011). Así se da un adecuado manejo a los lixiviados,
para que disminuya al máximo el riesgo de contaminación del suelo o cuerpos de agua
superficiales. En la Figura 3-8 y la Figura 3-9 se ilustra el proceso anteriormente mencionado.
Figura 3-8. Celda impermeabilizada con geomembranas
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente, 2016.
81
Figura 3-9. Colocación de las capas de material granular
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente, 2016.
Tal y como fue mencionado en la sección anterior, debido a las características del suelo
presente en el sitio no es necesaria la realización de algún tipo de cimentación previa a la
construcción de las celdas, basta con la excavación respectiva para cada unidad (la cual
depende de la geofísica) y su posterior compactación, luego de lo cual se continúa con el
proceso de impermeabilización anteriormente descrito. Una vez impermeabilizado el fondo,
se inicia la colocación de los residuos y su debida compactación, conformando las celdas de
disposición tal y como se observan en la Figura 3-1. Estas unidades se trabajan con un
ángulo de inclinación inicial de los taludes de 30° con respecto a la horizontal; no obstante,
de acuerdo al proceso de degradación de los residuos, este va disminuyendo con el tiempo,
alcanzando valores hasta de 20° o menos.
Para controlar que el ángulo sea el indicado, se realizan mediciones de campo, las cuales
buscan garantizar la seguridad y estabilidad de los taludes construidos. Asimismo, el
Ministerio de Salud puede realizar inspecciones periódicas para medir este parámetro de la
geometría y asegurar que cumpla con la normativa establecida.
Una vez que se finaliza la disposición de residuos en la celda (ya sea porque se alcanza su
geometría de diseño o por cierre temporal de las obras en esa unidad en específico), se
82
procede a la colocación de una capa de suelo de cobertura de acuerdo a lo establecido en el
Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, dando de esta forma finalización a la
construcción de cada una de las celdas que conforman el relleno sanitario.
3.2. Operación del relleno sanitario
La operación del Relleno Sanitario está a cargo de la empresa Manejo Integral
Tecnoambiente S.A., quienes se encargan de vender sus servicios a diferentes
Municipalidades e instituciones tanto públicas como privadas del país. En lo que respecta a la
operación del relleno como tal, se encuentran dentro de sus funciones el acomodo,
compactación y manejo adecuado de los residuos, de forma que se cumpla con la normativa
en todos los aspectos (geometría de los taludes, manejo de contaminantes líquidos y
gaseosos, tratamiento de los residuos sólidos).
Es importante recalcar que actualmente se han construido únicamente dos celdas para la
disposición de residuos (llamadas 1A y 1B), donde la primera celda (código 1B) se operó de
agosto del 2011 hasta abril del 2014 y la segunda celda (código 1A) inició sus operaciones a
partir del mes de abril del 2014; adicionalmente en febrero del 2016 se realizó una
ampliación de la segunda celda cuya operación inició en mayo del 2016. Por lo tanto es
esperable que características como la densidad y compactación de los residuos sean
diferentes entre una y otra celda, debido principalmente al proceso de descomposición de la
materia orgánica y el tiempo de consolidación de cada una de ellas.
3.2.1. Residuos sólidos aceptados
Según la empresa Manejo Integral Tecnoambiente (2016), desde su apertura en agosto del
2011 hasta julio del 2016, el relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar ha tratado un
total de 411 205,69 toneladas de desechos, donde se manejan datos de ingreso promedio de
15 000 toneladas/mes, 3 752 toneladas/semanal y 570 toneladas/día, aproximadamente. En
la Figura 3-10 se observa el ingreso mensual de desechos en el periodo comprendido entre el
mes de Julio del 2015 y Julio del 2016.
83
Figura 3-10. Ingreso mensual de desechos al Parque Ecoindustrial Miramar en el periodo
Julio 2015- Julio 2016
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente, 2016.
El Parque Ecoindustrial Miramar recibe los residuos de diferentes municipalidades del país,
entre las que destacan “Montes de Oro, Nandayure, Abangares, Esparza, Lepanto, Colorado,
Monteverde, Puntarenas, Upala, Cañas, Pérez Zeledón, Golfito, LUBERA y LUMAR (empresas
que transportan principalmente residuos municipales provenientes de la Municipalidad de
Heredia, Poas, Grecia, Quepos, Palmares y Liberia)” (Manejo Integral Tecnoambiente, 2016).
Asimismo, brindan servicio a diferentes entidades públicas y privadas, tales como la Caja
Costarricense del Seguro Social, Compañía Nacional de Fuerza y Luz, Coca Cola de Costa Rica
Femsa S.A., Fábrica de Harinas de Centroamérica S.A., Corporación Pipasa SRL y Vidriera
Centroamericana S.A..
Como ya se mencionó, los residuos que han ingresado desde la apertura del relleno sanitario
hasta la fecha, han sido dispuestos en dos celdas, donde “el llenado de la celda 1A y 1B se
ha hecho de forma continua alcanzando un porcentaje de uso de 50,1% (lectura hecha hasta
el 30 de Julio 2016). A partir del 01 de mayo se inició la disposición de residuos en el área
ampliada de la celda 1A” (Manejo Integral Tecnoambiente, 2016).
Es importante destacar que en el Parque Ecoindustrial Miramar se reciben únicamente
residuos sólidos ordinarios, razón por la cual no se construyeron celdas especiales para la
adecuada disposición y tratamiento de residuos peligrosos. Debido a lo anterior, no se realiza
un control estricto sobre el material que diariamente entra al sitio, lo cual da posibilidad a
84
que puedan entrar materiales infectocontagiosos o de otra índole que los conviertan en
peligrosos, y que por no venir clasificados, no reciban una adecuada disposición. Asimismo,
materiales como llantas y grandes cantidades de residuos de jardín, no deberían ingresar al
relleno sanitario por no tratarse de un residuo ordinario; no obstante, al no darse un control
sobre los residuos que ingresan, estos pueden encontrarse en las celdas de disposición,
afectando la compactación de los residuos e interviniendo directamente sobre la estabilidad
de los taludes que conforman las celdas del relleno sanitario.
3.2.2. Acomodo y compactación de los residuos
El proceso de acomodo y compactación de los residuos en un relleno sanitario es de suma
importancia para garantizar la estabilidad de los taludes de las celdas que lo conforman. Esto
debido a que una mejor compactación garantiza una mayor unión entre los residuos a la vez
que aumenta la resistencia del material, haciéndolo menos susceptible a la falla.
Para el caso específico del relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, el proceso de
acomodo y compactación es realizado por medio de maquinaria pesada, específicamente
mediante el uso de tractores para el acarreo del material y equipo “pata de cabro” para su
compactación, los cuales garantizan el acomodo óptimo del material y con ello, que la
posterior compactación se dé de la forma adecuada, cumpliendo con lo estipulado en la
normativa nacional.
De esta forma, para el proceso de acomodo, los residuos se colocan en capas con un espesor
aproximado de 40 cm, con el fin de obtener una mejor compactación por medio del equipo
utilizado (pata de cabro). Es importante recalcar que durante este proceso de acomodo no se
lleva a cabo la rotura de las bolsas de desechos, sino que se colocan tal y como vienen de los
hogares, lo cual según Rivera (2012), puede crear cámaras aisladas con tiempos de
descomposición de los residuos diferentes, que repercuten a su vez en los asentamientos del
talud y en el cambio en el ángulo de inclinación. La situación anterior puede observarse en la
Figura 3-11.
Una vez finalizado el proceso de acomodo de los residuos, se lleva a cabo la compactación de
los mismos, para lo cual se cumple con la cantidad de pasadas establecidas en el Reglamento
sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, dada por un mínimo de cuatro.
85
Figura 3-11. Residuos acomodados y compactados en la celda de disposición
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente, 2016.
Para garantizar que el proceso de compactación sea el adecuado, se realizan estudios
topográficos mensuales, así como estudios de densidad, de manera que se cumpla con el
mínimo de 800 kg/m3 (0,8 ton/m3) establecido en la normativa. En el Cuadro 3-3 se
presentan las densidades obtenidas mediante los estudios realizados en los meses de marzo,
abril y mayo del 2016.
Cuadro 3-3. Densidad de desechos obtenida en marzo, abril y mayo en el Parque
Ecoindustrial Miramar
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente, 2016.
Es importante mencionar que estos valores de densidad provienen del promedio de ambas
celdas, no obstante es esperable que de manera independiente, la celda 1B posea una mayor
densidad en comparación con la celda 1A, debido principalmente a que tiene residuos con un
mayor periodo de disposición en el relleno sanitario. Asimismo, cabe destacar que “el valor
de masa de residuos se ve afectado por cuatro materiales que podrían ser introducidos a la
celda y que aumenta el peso de los desechos: piedra de protección de la geomembrana,
86
cobertura, lastre y tierra lastre” (Manejo Integral Tecnoambiente, 2016), razón por la cual
estos materiales son tomados en consideración a la hora de realizar el cálculo de densidad,
pues afectan considerablemente su valor final.
3.2.3. Suelo de cobertura
Tal y como fue mencionado en el marco teórico de este trabajo, el Reglamento sobre
Rellenos Sanitarios de Costa Rica indica que se debe cumplir con una cobertura diaria de
desechos con un espesor mínimo de 15 cm y además, colocar 60 cm de material adicional
una vez finalizado el proceso de construcción de cada una de las unidades. Para el caso
específico del Parque Ecoindustrial Miramar, es importante destacar que la cobertura diaria
de desechos no se realiza con suelo, excepto en aquellos casos en los que una zona de
disposición se deja de usar por un período determinado de tiempo, generalmente cuando se
cambia la posición del frente de trabajo, en cuyo caso, se utiliza la cobertura tradicional,
constituida por el suelo presente en el sitio (que representa aproximadamente un uso
promedio de 1500 ton/mes, de acuerdo al control realizado).
De esta forma, en la mayoría de los casos se trabaja con una cobertura alternativa aprobada
por el Ministerio de Salud, la cual está compuesta principalmente por cal, agua y papel (sin
ninguna dosificación establecida). Esta cobertura cumple la función de crear una capa
impermeable sobre los residuos diarios que evita la infiltración de agua en las celdas y la
formación de lloraderos (aunque en menor medida que la colocación de suelo), al tiempo que
disminuye el volumen ocupado, pues su espesor es despreciable, y con ello aumenta la vida
útil en lo que a disposición de residuos se refiere. Además, tiene la ventaja de que es más
fácil y rápida de aplicar, lo que disminuye los tiempos de operación; no requiere
compactación y es más conveniente para usarse en época lluviosa que la aplicación de suelo,
debido principalmente a la dificultad de la maquinaria para colocar la capa de suelo cuando
las lluvias son muy pronunciadas.
No obstante, debe considerarse que a pesar de cumplir con la normativa en cuanto a la no
propagación de malos olores, cabe la posibilidad de que perjudique la estabilidad del talud
tanto a corto como a largo plazo, debido principalmente a que se están sustituyendo capas
de suelo intermedias que cumplirían la función de amarre del material.
En cuanto a la cobertura final de las celdas, esta se hace con el suelo presente en el sitio,
cuya clasificación puede observarse en el Capítulo 4 de este documento, con un espesor igual
87
o superior a 80 cm y debidamente compactada tal y como lo establece el Reglamento sobre
Rellenos Sanitarios de Costa Rica.
3.3. Resumen de resultados
A modo general, puede inferirse de acuerdo a la información suministrada por el personal del
Parque Ecoindustrial Miramar y a lo observado durante las visitas al sitio, que el relleno
sanitario cumple con todos los aspectos básicos de diseño establecidos en el Reglamento
sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, lo cual se ve reflejado en los resultados obtenidos a
la fecha, donde no se han presentado problemas de estabilidad en los taludes de las celdas
de disposición ni en los procesos de evacuación de gases o lixiviados.
En este sentido, destaca el trabajo realizado por la planta de tratamiento de lixiviados, la cual
permite obtener parámetros de descarga menores a los establecidos en el Reglamento sobre
Vertido y Reuso de Aguas Residuales, garantizando la no contaminación del cuerpo receptor.
De la misma forma, el buen funcionamiento de este sistema contribuye a la disminución de
las presiones en el interior de las celdas, debido a que el lixiviado no queda atrapado dentro
de las mismas sino que circula hacia la planta de tratamiento a través de los sistemas de
drenaje y evacuación, lo cual favorece la estabilidad de los taludes de las unidades.
En cuanto a la compactación, cabe recalcar que esta se ha llevado a cabo de la forma
adecuada, obteniendo resultados de densidad muy por encima de los recomendados en la
normativa. Este aumento en la densidad puede deberse al espesor de las capas al ser
compactadas, ya que la normativa establece que estas deben ser de máximo 60 cm, no
obstante, en el relleno se realiza la compactación en capas con espesor aproximado de 40
cm, contribuyendo a que para un mismo número de pasadas con la maquinaria adecuada, se
alcance una mayor compactación y con ello, una mayor estabilidad de los taludes que
conforman las celdas de disposición.
Por su parte, el ángulo de inclinación de los taludes no cumple con el reglamentario en su
fase de construcción. No obstante, con el paso del tiempo este disminuye, debido
principalmente a la descomposición de la materia orgánica, llegando a alcanzar valores
similares al máximo permitido, que corresponde a una pendiente máxima del 30%.
El único aspecto con el que no se está cumpliendo con la normativa es el espesor mínimo de
cobertura diaria, pues se está haciendo uso de una cobertura alternativa (aprobada por el
88
ente fiscalizador), por tanto habría que determinar las repercusiones que este punto pueda
tener a largo plazo sobre la estabilidad del talud y la regeneración del suelo en el relleno
sanitario. Debido a que la empresa está interesada en la revisión de estos parámetros, es que
esta investigación se torna importante para el mejoramiento de la geometría de los taludes
de las celdas de disposición de dicho relleno, así como de la normativa vigente.
89
Capítulo 4: Características mecánicas del material suelo - basura
Con el fin de determinar las características del material suelo- basura que conforma el relleno
sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, se procedió a tomar muestras tanto de suelo como de
los residuos sólidos ubicados en diferentes puntos del relleno. Específicamente, para el caso
de la basura se analizaron muestras tomadas tanto de la celda 1B (correspondiente a aquella
que cuenta con residuos con más años de ser dispuestos en el relleno y por tanto, con un
mayor grado de compactación), así como de la celda 1A, que contiene desechos más
recientes.
Por su parte, para el análisis de las características mecánicas del suelo de cobertura, se
tomaron muestras alteradas e inalteradas de dos taludes diferentes, correspondientes a
aquellos que al momento de la visita al relleno sanitario, estaban siendo usados como
material de cobertura de la celda de disposición respectiva. Asimismo, se tomó una muestra
de suelo de cobertura adicional, la cual fue obtenida del material colocado en la celda 1B, con
el fin de analizar parámetros ambientales y de esta forma determinar su grado de
contaminación.
4.1. Ensayos de caracterización ambiental del suelo de cobertura
Para la caracterización ambiental del suelo de cobertura usado en el relleno sanitario, se
tomó una muestra del material colocado en la celda 1B.
Esta se tomó de dicho sitio, pues al estar temporalmente fuera de operación, es la única
celda que contiene suelo de cobertura, dado que para el trabajo diario de las celdas de
disposición se utiliza cobertura alternativa, como fue explicado en el capítulo anterior.
4.1.1. Potencial de Hidrógeno (pH)
El potencial de hidrógeno es una medida de la acidez o alcalinidad de una sustancia, por
tanto su medición en el suelo de cobertura de una celda de disposición puede indicar la
contaminación que este haya sufrido producto de los residuos sólidos bajo el mismo.
Mediante las muestras analizadas, se obtuvo que el pH del suelo de cobertura oscila entre
6,76 (para la Muestra 1) y 6,85 (para la Muestra 2). En la Figura 4-1 se presentan los
resultados obtenidos.
90
Figura 4-1. Mediciones de pH en el suelo de cobertura
Como puede inferirse a partir de la Figura 4-1, los valores de pH se encuentran en la zona
neutra tendiendo hacia la ácida. No obstante, los resultados obtenidos pueden no representar
el comportamiento global de la celda, sino solamente de las muestras analizadas.
En general, podría afirmarse que el suelo de cobertura de la celda en su totalidad se
encuentra en un rango neutro y que por tanto, no se ve afectado en forma considerable por
los residuos sólidos bajo el mismo. No obstante, los procesos por los que atraviesan los
residuos, tales como descomposición de la materia orgánica y lixiviación, contribuyeron a
obtener valores de pH ácidos en un material que se espera esté bajo condiciones de pH
neutro en ausencia de contacto con residuos sólidos.
4.1.2. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)
La demanda biológica de oxígeno indica la cantidad de oxígeno que necesitan los
microorganismos para estabilizar la materia biodegradable bajo condiciones aeróbicas, razón
por la cual el ensayo se realiza por un periodo de cinco días a 20 °C, de modo que se dé un
ambiente adecuado para la degradación de la materia presente en la muestra.
Para la realización de este ensayo se procedió a analizar dos muestras del suelo de
cobertura, para los cuales se realizó un lavado del material estudiado, a partir del que se
obtuvo una especie de lixiviado con el que se realizaron los ensayos correspondientes, cuyos
resultados se presentan en la Figura 4-2.
91
Figura 4-2. Valores de DBO obtenidos para el suelo de cobertura
Como puede observarse, los valores de DBO obtenidos para ambas muestras son
relativamente bajos, lo cual implica que en el suelo de cobertura no existe una cantidad
considerable de materia orgánica biodegradable, esto a pesar de estar en contacto con los
residuos sólidos de la celda 1B. Lo anterior puede deberse a que al tener los residuos de
dicha celda varios años de haber sido dispuestos en el relleno sanitario, la materia orgánica
de los mismos ha ido degradándose con el tiempo, situación que provoca que el suelo de
cobertura con el que está en contacto se encuentre poco contaminado.
4.1.3. Demanda Química de Oxígeno (DQO)
La demanda química de oxígeno indica la cantidad de oxígeno requerido para oxidar
químicamente la materia orgánica, tanto biodegradable como no biodegradable. Para su
determinación en el suelo de cobertura se procedió a analizar dos muestras de una disolución
acuosa de este material, a partir de la que se obtuvo una especie de lixiviado, el cual fue la
base del análisis. Los resultados obtenidos se presentan en la Figura 4-3.
Figura 4-3. Valores de DQO obtenidos para el suelo de cobertura
33
34
35
36
37
38
39
40
Muestra 1 Muestra 2
DB
O (
mg/
l)
Muestras
0
5
10
15
20
25
Muestra 1 Muestra 2
DQ
O (
mg/
l)
Muestras
92
De acuerdo a los resultados presentados en la Figura 4-3 (18 mg/l para la Muestra 1 y 23
mg/l para la muestra 2), puede inferirse que el suelo de cobertura no presenta gran cantidad
de materia orgánica (tanto biodegradable como no biodegradable), de ahí que los valores de
oxígeno requeridos para degradar este material sean bajos. Lo anterior se debe a que, como
ya fue mencionado, los residuos contenidos bajo dicho material cuentan con varios años de
haber sido dispuestos en el relleno sanitario, razón por la cual han tenido un proceso de
degradación de la materia orgánica considerable, de forma que el suelo de cobertura esté
poco contaminado.
Con los valores de DBO y DQO arrojados, es posible determinar la relación DQO/DBO, la cual
indica una estimación de la degradabilidad del material en estudio. De esta forma, para las
muestras analizadas se obtiene un valor de la relación DQO/DBO de 0,51 para el caso de la
Muestra 1 y de 0,59 para la Muestra 2.
Según Ronzano y Dapena (sf), para una materia orgánica completamente degradable, la
relación entre DQO/DBO es de 1,14. Lo anterior implica que, contrario a lo obtenido en los
ensayos realizados, los valores de DQO deberían ser mayores que los de DBO, esto
principalmente porque la DQO incluye la materia biodegradable y no biodegradable, mientras
que la DBO solamente la materia biodegradable.
4.1.4. Metales pesados
Se procedió a estudiar la concentración de hierro y cobre de cada una de las muestras de
suelo de cobertura analizadas, a fin de determinar su grado de contaminación debido a los
residuos sólidos que cubre.
4.1.4.1. Hierro
Para la determinación del contenido de hierro en las muestras analizadas, se procede a
realizar una solución acuosa del material, a partir de la cual se obtiene una especie de
lixiviado que contiene las características propias de la muestra en estudio.
Una vez con este lixiviado, se prosigue a disolverlo con un reactivo y por medio de un
colorímetro se comparan los niveles de hierro obtenidos de la muestra estudiada respecto a
una muestra patrón. Los resultados arrojados para dos muestras de suelo de cobertura
analizadas se presentan en la Figura 4-4.
93
Figura 4-4. Concentración de Hierro en el suelo de cobertura
Como puede observarse, la concentración de hierro obtenida en el suelo de cobertura es
considerable, y se debe principalmente a los residuos sólidos con los que está en contacto.
Debido a que las muestras de material de cobertura analizadas provienen de la celda 1B,
cuyos residuos tienen hasta cinco años de haber sido dispuestos en el sitio, es posible que los
procesos de degradación y oxidación de la materia sean mayores con la edad de los residuos,
lo cual provoca la contaminación del suelo de cobertura que está en contacto con ellos.
Como ya ha sido mencionado, es posible que los valores obtenidos no reflejen el
comportamiento global de la celda de disposición, debido principalmente a la heterogeneidad
de los residuos sólidos.
4.1.4.2. Cobre
Al igual que en el caso anterior, para la determinación de la concentración de cobre de las
muestras analizadas se procedió a realizar una disolución acuosa del material obtenido en el
relleno sanitario. Esta disolución fue mezclada con un reactivo y comparada con una muestra
patrón, obteniéndose los resultados que se presentan en la Figura 4-5.
Figura 4-5. Concentración de cobre en el suelo de cobertura
2.5602.5802.6002.6202.6402.6602.6802.700
Muestra 1 Muestra 2
Co
nce
ntr
ació
n H
ierr
o
(mg/
l)
Muestras
2.800
3.000
3.200
3.400
3.600
3.800
Muestra 1 Muestra 2
Co
nce
ntr
ació
n C
ob
re
(mg/
l)
Muestras
94
Se observa que la concentración de cobre de las muestras estudiadas es incluso mayor que la
obtenida del análisis de hierro, lo cual se debe, al igual que en el caso anterior, a la
contaminación que sufre el suelo al estar en contacto con la basura y principalmente, a los
procesos químicos de degradación de los residuos sólidos que cubre.
4.2. Ensayos de caracterización geotécnica del suelo de cobertura
Para la determinación de las características mecánicas del suelo de cobertura se procedió a la
obtención de dos muestras, ubicadas en taludes diferentes del relleno sanitario en estudio,
tal como fue especificado anteriormente.
En adelante se llamará Muestra 1 a la que dentro de sus características presentaba una
coloración grisácea, así como Muestra 2 a la de apariencia café amarillenta.
4.2.1. Análisis granulométrico
Para el análisis granulométrico se siguió el procedimiento normado por la ASTM D-4221, por
lo que primero se procedió al lavado de material para determinar la cantidad de finos
presente en cada muestra. Los resultados obtenidos de este estudio se muestran en el
Cuadro 4-1, donde puede observarse la gran cantidad de finos contenidos en las muestras
analizadas, motivo por el cual fue necesario realizar la prueba de hidrómetro para determinar
la curva granulométrica de cada uno de los materiales.
Cuadro 4-1. Resultados obtenidos del lavado del material
Pesos Muestra 1 Muestra 2
Suelo húmedo (g) 402,97 350,37
Suelo seco (g) 364,38 311,26
Suelo lavado seco (g) 50,37 42,08
Finos (g) 314,01 269,18
% finos 86,18% 86,48%
Una vez con este procedimiento, se evalúa el tamaño de las partículas mediante la prueba de
hidrómetro (para los granos finos) y el tamizado por mallas (para la parte gruesa del
material). Los resultados obtenidos del análisis de la Muestra 1 se presentan en el Cuadro 4-2
y en el Cuadro 4-4; mientras que para la Muestra 2, en el Cuadro 4-3 y Cuadro 4-5.
95
Cuadro 4-2. Resultados obtenidos del tamizado para la Muestra 1
Tamiz Peso retenido (g) % retenido % retenido acumulado
% pasando
3/4" 0,000 0,000% 0,000% 100,000%
No. 4 1,786 0,490% 0,490% 99,510%
No. 10 5,816 1,596% 2,086% 97,914%
No. 40 8,054 2,210% 4,297% 95,703%
No. 100 11,324 3,108% 7,404% 92,596%
No. 200 23,061 6,329% 13,733% 86,267%
Charola 0,229 0,063% 86,267% ---
Cuadro 4-3. Resultados obtenidos del tamizado para la Muestra 2
Tamiz Peso retenido (g) % retenido % retenido acumulado
% pasando
3/4" 0,000 0,000% 0,000% 100,000%
No, 4 0,193 0,053% 0,053% 99,947%
No, 10 8,462 2,322% 2,375% 97,625%
No, 40 20,050 5,502% 7,878% 92,122%
No, 100 6,005 1,648% 9,526% 90,474%
No, 200 7,024 1,928% 11,453% 88,547%
Charola 0,223 0,061% 88,547% ---
Cuadro 4-4. Resultados obtenidos de la prueba de hidrómetro para la Muestra 1
Tiempo transcurrido
Lectura real
Temperatura (°C)
Lectura corregida
(Rc)
% más fino
Hidrómetro corregido solo por menisco
(Rm)
L L/T K D
(mm)
15 s 43 22,7 27,61 55,352 42 9,4 37,600 0,01343 0,082
30 s 41 22,7 25,61 51,342 40 9,7 19,400 0,01343 0,059
60 s 40 22,7 24,61 49,337 39 9,9 9,900 0,01343 0,042
2 min 38 22,7 22,61 45,328 37 10,2 5,100 0,01343 0,030
5 min 36 22,7 20,61 41,318 35 10,5 2,100 0,01343 0,019
15 min 33 22,7 17,61 35,304 32 11,1 0,740 0,01343 0,012
30 min 31 22,8 15,64 31,355 30 11,4 0,380 0,01342 0,008
60 min 29 22,9 13,67 27,405 28 11,7 0,195 0,01341 0,006
4 horas 24 23,5 8,85 17,742 23 12,5 0,052 0,01330 0,003
24 horas 20 22,3 4,49 9,001 19 13 0,009 0,01347 0,001
48 horas 20 22,4 4,52 9,062 19 13 0,005 0,01346 0,001
96
Cuadro 4-5. Resultados obtenidos de la prueba de hidrómetro para la Muestra 2
Tiempo transcurrido
Lectura real
Temperatura (°C)
Lectura corregida
(Rc)
% más fino
Hidrómetro corregido solo por menisco
(Rm)
L L/T K D
(mm)
15 s 40 22,5 24,55 40,648 39 9,9 39,600 0,01330 0,084
30 s 38 22,5 22,55 37,337 37 10,2 20,400 0,01330 0,060
60 s 37 22,5 21,55 35,681 36 10,4 10,400 0,01330 0,043
2 min 35,5 22,5 20,05 33,198 34,5 10,6 5,300 0,01330 0,031
5 min 33 22,5 17,55 29,058 32 11,1 2,220 0,01330 0,020
15 min 30 22,5 14,55 24,091 29 11,5 0,767 0,01330 0,012
30 min 29 22,6 13,58 22,485 28 11,7 0,390 0,01344 0,008
60 min 24 22,9 8,67 14,355 23 12,5 0,208 0,01341 0,006
4 horas 23,5 23,4 8,32 13,776 22,5 12,6 0,053 0,01332 0,003
24 horas 22 21,8 6,36 10,530 21 12,9 0,009 0,01354 0,001
48 horas 20 22,0 4,40 7,285 19 13,2 0,005 0,01350 0,001
Obtenidos estos datos, es posible determinar la curva granulométrica de cada uno de los
materiales analizados, en la cual se grafica el tamaño de las partículas en el eje de las
abscisas y el porcentaje pasando del material en el eje de las ordenadas. Los resultados
conseguidos para cada muestra se presentan en la Figura 4-6.
Figura 4-6. Curva granulométrica obtenida para las muestras analizadas
Con la determinación de la granulometría de los suelos analizados y otras propiedades que se
presentarán más adelante, es posible obtener la clasificación de los suelos mediante
cualquiera de los métodos mencionados en el Marco Teórico de este proyecto.
0
20
40
60
80
100
120
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10
Po
rcen
taje
pas
and
o (
%)
Tamáño de partícula (mm)
Curva granulométrica
Muestra 1 Muestra 2
97
4.2.2. Gravedad específica
Para la determinación de la gravedad específica de los materiales analizados se evalúa el
procedimiento de la norma ASTM D-854.
Para ello, se procede a secar el suelo y pasarlo por la malla #10, obteniendo de esta forma la
muestra a analizar. Posteriormente, se introduce en un picnómetro donde se le deja saturar
por espacio de 24 horas, para a partir de ahí, iniciar el proceso de extracción de burbujas, de
forma tal que se elimine el contenido de aire de la muestra analizada. Una vez terminado
este proceso, se pone la muestra a secar, de manera que al final del mismo se tiene el suelo
únicamente en su parte sólida, pues ya el aire contenido en los vacíos se habría extraído.
Los resultados obtenidos para cada una de las muestras se presentan en el Cuadro 4-6. En el
Anexo 1 se presenta la totalidad de los resultados de laboratorio para cada material.
Cuadro 4-6. Gravedad específica obtenida (corregida a T=20 °C)
Muestra A B Promedio
Muestra 1 2,595 2,606 2,600
Muestra 2 2,601 2,607 2,604
De acuerdo a lo observado en el Cuadro 2-2 y su comparación con los datos obtenidos
mediante este análisis, se puede inferir como primera aproximación que el suelo analizado se
trata de un limo o arcilla, no obstante, se requiere de más información para determinar
específicamente el tipo de material estudiado.
4.2.3. Límites de Atterberg
La obtención de los límites de consistencia o límites de Atterberg está establecida por la
norma ASTM D-4318, en la cual se especifica el procedimiento a considerar para la
determinación del límite líquido, el límite plástico y el índice de plasticidad.
Los resultados obtenidos de este ensayo para cada una de las muestras analizadas se
presentan en el Cuadro A1- 3 y en el Cuadro A1- 4, así como en la Figura A1- 1 y en la Figura
A1- 2, correspondiente a la obtención del límite líquido. De la misma forma, en el Cuadro A1-
5 se presentan los resultados obtenidos de la determinación del límite plástico.
98
Siendo determinado el límite líquido y el límite plástico, puede obtenerse el índice de
plasticidad, el cual corresponde a la diferencia entre ambos. En el Cuadro 4-7 se presenta un
resumen de los resultados obtenidos para cada muestra.
Cuadro 4-7. Resultados obtenidos del ensayo para la determinación de los límites de
consistencia
Muestra 1
Límite Líquido 85
Límite Plástico 56
Índice de Plasticidad 29
Muestra 2
Límite Líquido 67
Límite Plástico 51
Índice de Plasticidad 16
Estos límites serán usados posteriormente en la clasificación del suelo en estudio, para lo cual
se hace uso de la carta de plasticidad que se presenta en el Anexo 2.
4.2.4. Contenido de humedad
Para determinar el contenido de humedad se procede a secar la muestra al aire por espacio
de 24 horas, luego de las cuales se determina la masa del material (en estado húmedo), y se
introduce al horno para su posterior secado, tal como lo indica la norma ASTM D-2974. La
totalidad de los resultados arrojados para la Muestra 1 se presentan en el Cuadro A1- 6 y
para la Muestra 2 en el Cuadro A1- 7. En el Cuadro 4-8 se muestra un resumen de los datos
obtenidos.
Cuadro 4-8. Contenido de humedad obtenido para cada muestra analizada
Pastilla Humedad muestra 1 Humedad muestra 2
A 54,9 % 47,1 %
B 53,4 % 45,4 %
C 51,0 % 47,2 %
D 50,9 % 50,0 %
E 53,5 % 46,2 %
Puede observarse que para todas las pastillas analizadas de ambas muestras, los porcentajes
de humedad obtenidos son mayores a 40 %, lo cual indica que para ambos tipos de suelo se
tiene una razón de vacíos (e) mayor a la unidad. Es importante destacar que esta propiedad
física de los suelos influye directamente en el comportamiento y la resistencia del material
analizado, por tanto su estudio es trascendental en la determinación de la aplicabilidad como
suelo de cobertura en rellenos sanitarios.
99
4.2.5. Clasificación del suelo
Para la clasificación de las muestras analizadas, se procedió a utilizar lo establecido por el
Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), cuyos lineamientos pueden observarse
en el Anexo 2. Este sistema se basa en lo obtenido en el ensayo de análisis granulométrico
para hacer una primera clasificación del suelo, separándolo en dos grandes grupos: suelos de
partículas finas o suelos de partículas gruesas. Una vez hecha esta clasificación, se utilizan
otros parámetros como el contenido de partículas finas (para el caso de arenas o gravas) o
los límites de consistencia (para aquellos suelos con una primera clasificación como limos o
arcillas).
De esta forma, como puede observarse de los resultados mostrados en el Cuadro 4-2 y
Cuadro 4-3, para las muestras analizadas más de la mitad del material pasa la malla #200,
por tanto, como primera clasificación se tiene que ambas muestras representan suelos con
partículas finas. Asimismo, de acuerdo a la información suministrada por el Cuadro 4-7,
puede observarse que el límite líquido para ambas muestras analizadas es mayor que 50, por
lo que tanto la Muestra 1 como la Muestra 2 clasifican como limos y arcillas de alta
compresibilidad.
Reproduciendo la carta de plasticidad y ubicando los valores obtenidos de límite líquido e
índice de plasticidad para cada una de las muestras estudiadas, se obtiene lo representado
en la Figura 4-7.
Figura 4-7. Ubicación de los límites de consistencia en la carta de plasticidad
De acuerdo a la ubicación en la carta de plasticidad, la clasificación del suelo obtenida, tanto
para la Muestra 1 como para la Muestra 2, corresponde al tipo MH (limos inorgánicos, limos
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Índ
ice
de
Pla
stic
idad
Límite Líquido
Línea B Línea U Línea A Muestra 1 Muestra 2
100
micáceos o diatomáceos, limos elásticos). A manera de resumen, se presentan los resultados
obtenidos en el Cuadro 4-9 y en el Cuadro 4-10.
Cuadro 4-9. Clasificación del Suelo, Muestra 1
Criterio Condición Valor Resultado
Más del 50% del material pasa la malla 200 Sí 86,267% Suelo fino
Límite Líquido mayor que 50 Sí 85,435 Limos/ Arcillas alta compresibilidad
Índice de plasticidad -- 29,304 --
Clasificación: MH (Limos inorgánicos, limos micáceos o diatomáceos, limos
elásticos)
Cuadro 4-10. Clasificación del Suelo, Muestra 2
Criterio Condición Valor Resultado
Más del 50% del material pasa la malla 200 Sí 88,547% Suelo fino
Límite Líquido mayor que 50 Sí 66,896 Limos/ Arcillas alta compresibilidad
Índice de plasticidad -- 16,382 --
Clasificación: MH (Limos inorgánicos, limos micáceos o diatomáceos, limos
elásticos)
Basados en los datos suministrados por la empresa Manejo Integral Tecnoambiente S.A., el
suelo presente en el relleno sanitario corresponde a un limo de mediana a alta plasticidad, de
consistencia variable entre media, semidura y dura; por tanto la clasificación obtenida para
ambas muestras de suelo analizado es correcta, donde lo que cambia entre una y otra
muestra es la plasticidad obtenida. A modo general, se podría deducir que las muestras
analizadas son suficientes para determinar las características del material presente en el sitio,
donde lo que podría variar respecto a otras muestras sería únicamente sus parámetros
resistentes.
4.2.6. Parámetros de Resistencia al corte
4.2.6.1. Compresión Inconfinada
Se obtuvieron los valores de resistencia a la compresión inconfinada de tres muestras
remoldeadas según las especificaciones de la norma ASTM D-2166. La totalidad de los
resultados obtenidos se presentan en el Anexo 1.
Con base en los datos presentados en el Cuadro A1- 8 al Cuadro A1- 13, correspondientes al
análisis de tres especímenes de cada material, es posible crear gráficas de esfuerzo-
deformación y con ello, observar el comportamiento del material ante las cargas aplicadas.
101
Los resultados obtenidos pueden observarse en la Figura 4-8 para el caso de los especímenes
ensayados de la Muestra 1 y en la Figura 4-9, para la Muestra 2.
Figura 4-8. Curva de esfuerzo- deformación para tres especímenes de la Muestra 1
Figura 4-9. Curva de esfuerzo- deformación para tres especímenes de la Muestra 2
Como puede observarse a partir de la Figura 4-8 y la Figura 4-9, la forma adoptada por la
gráfica esfuerzo-deformación para cada una de las muestras analizadas coincide con la
esperada para especímenes remoldeados, lo anterior pues al ser una muestra compactada
debe comportarse como un material firme. De esta forma, puede observarse que en todos los
casos se da un aumento del esfuerzo desviador hasta un valor máximo a partir del cual
tiende a disminuir ligeramente, lo cual indica la falla del material estudiado y se relaciona a
materiales compactos, principalmente.
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10%Esfu
erz
o d
esv
iad
or
(kg/
cm2)
Deformación (%)
Espécimen 1 Espécimen 2 Espécimen 3
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10%Esfu
erz
o d
esv
iad
or
(kg/
cm2 )
Deformación (%)
Espécimen 1 Espécimen 2 Espécimen 3
102
Una vez con estos datos es posible obtener los círculos de Mohr y la envolvente de falla de
cada material, cuyos resultados se presentan en la Figura 4-10 para los especímenes
ensayados de la Muestra 1 y en la Figura 4-11 para los de la Muestra 2.
Figura 4-10. Envolvente de falla obtenida para la Muestra 1
Figura 4-11. Envolvente de falla obtenida para la Muestra 2
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700
Esfu
erz
o C
ort
ante
(kg
/cm
2 )
Esfuerzo Axial (kg/cm2)
Especimen 1 Especimen 2 Especimen 3 Envolvente
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500
Esfu
erz
o C
ort
ante
(kg
/cm
2)
Esfuerzo Axial (kg/cm2)
Espécimen 1 Espécimen 2 Espécimen 3 Envolvente
103
Según Das (2013), para una resistencia a la compresión simple (qu) con valores menores a
2,44 kg/cm2, los suelos clasifican como muy suave, que es el caso obtenido para cada una de
las muestras analizadas. En el Cuadro 4-11 se presenta un resumen de los resultados
alcanzados.
Cuadro 4-11. Resumen de resultados de la prueba de compresión inconfinada
Muestra 1 (densidad: 1,64 g/cm3)
Muestra 2 (densidad: 1,71 g/cm3)
Parámetro Espécimen
1 Espécimen
2 Espécimen
3 Espécimen
1 Espécimen
2 Espécimen
3
qu (kg/cm2) 0,588 0,584 0,586 2,085 2,177 1,994
c (kg/cm2) 0,294 0,292 0,293 1,043 1,088 0,997
cprom (kg/cm2) 0,293 1,043
Desviación Estándar (kg/cm2)
0,001 0,046
Como puede observarse a partir de los valores obtenidos, la Muestra 2 posee una cohesión
mucho mayor que la Muestra 1, razón por la cual el tipo de suelo representado por la
Muestra 2 es el mayoritariamente utilizado como suelo de cobertura en las celdas de
disposición.
4.2.6.2. Corte directo, consolidada- drenada
Para la obtención de los parámetros de resistencia de las muestras de suelo analizadas
(específicamente el ángulo de fricción efectivo y la cohesión efectiva), se siguió el
procedimiento especificado en la norma ASTM D-3080, bajo la condición consolidada-
drenada. Los resultados obtenidos se presentan en el Anexo 1.
Con la información suministrada en el Cuadro A1- 14 para los especímenes ensayados de la
Muestra 1 y en el Cuadro A1- 15 para la Muestra 2, es posible determinar la relación
esfuerzo- deformación de cada una de las pastillas estudiadas (tres por muestra de suelo),
las cuales fueron previamente consolidadas con cargas de 6,025 kg; 11,9 kg y 23,9 kg,
respectivamente y ensayadas con una velocidad de carga de la prueba de 0,007 cm/s. Los
resultados obtenidos se presentan en la Figura 4-12 y en la Figura 4-13.
104
Figura 4-12. Curva esfuerzo-deformación para las pastillas analizadas de la Muestra 1
Figura 4-13. Curva esfuerzo-deformación para las pastillas analizadas de la Muestra 2
Como puede observarse a partir de la Figura 4-12 y la Figura 4-13, a mayor carga aplicada el
espécimen ensayado experimenta un esfuerzo cortante mayor para un mismo
desplazamiento horizontal. De acuerdo a la teoría de Mohr- Coulomb, lo anterior permite
obtener los círculos de los cuales se desprende la envolvente de falla del material, a partir de
la que es posible determinar la cohesión del suelo (que representa la intersección de la
envolvente con la vertical) y el ángulo de fricción interna.
Asimismo, se obtuvo el grafico de deformación vertical contra deformación horizontal para
ambos tipos de material. Los resultados se presentan en la Figura 4-14 para la Muestra 1 y
en la Figura 4-15 para la Muestra 2, de donde puede observarse que ambos se podrían
105
clasificar como un material firme, con dilatancia positiva tal que a medida que aumenta el
desplazamiento vertical producto de la fuerza aplicada, la deformación horizontal incrementa.
Figura 4-14. Curva de deformación axial contra deformación lateral, Muestra 1
Figura 4-15. Curva de deformación axial contra deformación lateral, Muestra 2
De esta forma, de la información presentada en el Cuadro A1- 14 y en el Cuadro A1- 15 es
posible obtener los esfuerzos cortantes máximos experimentados por cada una de las
pastillas durante la ejecución del ensayo y asignarla al esfuerzo normal aplicado en ese
instante. Los resultados de lo anterior se presentan en el Cuadro 4-12.
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000De
spla
zam
ien
to v
ert
ical
(m
m)
Desplazamiento horizontal (mm)
Espécimen 1 Espécimen 2 Espécimen 3
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000
De
spla
zam
ien
to v
ert
ical
(m
m)
Desplazamiento horizontal (mm)
Espécimen 1 Espécimen 2 Espécimen 3
106
Cuadro 4-12. Esfuerzos cortantes máximos obtenidos en cada uno de los ensayos y su
respectivo esfuerzo normal
Ensayo Carga (kg) σn (kg/cm2) Ƭmáx, Muestra 1
(kg/cm²) Ƭmáx, Muestra 2
(kg/cm²)
Pastilla 1 6,025 0,311 0,410 0,489
Pastilla 2 11,900 0,613 0,583 0,631
Pastilla 3 23,900 1,232 0,767 0,772
Una vez con los datos mostrados en el Cuadro 4-12, es posible obtener la envolvente de
resistencia máxima de cada uno de los materiales. De esta forma, en la Figura 4-16 se
presenta la envolvente de la Muestra 1 y en la Figura 4-17, la envolvente de la Muestra 2.
Figura 4-16. Envolvente de resistencia máxima de la Muestra 1
Figura 4-17. Envolvente de resistencia máxima de la Muestra 2
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400
Esfu
erz
o c
ort
ante
Ƭm
ax (
kg/c
m²)
Esfuerzo normal σn (kg/cm²)
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400
Esfu
erz
o c
ort
ante
Ƭm
ax (
kg/c
m²)
Esfuerzo normal σn (kg/cm²)
c'=0,42 kg/cm2, ø'=17°
c’= 0,32 kg/cm2, ø’=22°
107
De la Figura 4-16 y la Figura 4-17 puede observarse que para la Muestra 1 se tiene una
cohesión de 0,32 kg/cm2, así como un ángulo de fricción de 22°. Asimismo, el suelo
representado por la Muestra 2 posee una cohesión de 0,42 kg/cm2 y un ángulo de fricción de
17°. En la Figura 4-18 y en la Figura 4-19 se presenta un esquema de los parámetros
resistentes obtenidos para cada tipo de suelo analizado.
Figura 4-18. Círculos de Mohr y envolvente de falla para la Muestra 1
Figura 4-19. Círculos de Mohr y envolvente de falla para la Muestra 2
108
4.3. Ensayos de caracterización ambiental de la basura
Para la caracterización ambiental de la basura se procedió a tomar distintas muestras tanto
de la celda nueva (1A), como de la celda vieja (1B), de forma que se pueda considerar la
variación que estos parámetros puedan presentar con el paso del tiempo.
4.3.1. Contenido de Humedad
Para la determinación del contenido de humedad se procedió a tomar las muestras de
residuos sólidos e introducirlas al horno a 100 °C por un periodo de 24 horas. Los resultados
obtenidos se presentan en la Figura 4-20.
Figura 4-20. Humedad obtenida para cada una de las muestras analizadas
A partir de los datos presentados en la Figura 4-20 se visualiza que para las muestras
analizadas de la Celda Nueva (1A) los porcentajes de humedad oscilan entre 90 % y 97 %,
mientras que la Celda Vieja (1B) presenta valores más bajos, los cuales se encuentran en el
rango de 62 % a 74 %. La diferencia anterior se debe principalmente a que los residuos
sólidos de la Celda 1B poseen una menor cantidad de materia orgánica, la cual provee de
humedad al material. Asimismo, los residuos de dicha celda se encuentran protegidos de la
intemperie por el suelo de cobertura, el cual constituye una capa impermeable que impide o
al menos reduce el paso de agua de lluvia hacia el interior de las celdas.
Debido a lo anterior, y considerando que la humedad es un parámetro determinante en el
comportamiento mecánico de un material, se puede inferir que la cobertura diaria de los
residuos con suelo puede constituir una buena práctica, a fin de garantizar la menor
infiltración posible de agua al interior de las celdas, y con ello, disminuir las presiones
intersticiales que pueden llevar a la falla de los taludes.
0%20%40%60%80%
100%120%
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3
Celda nueva (1A) Celda vieja (1B)
Hu
me
dad
(%
)
Muestras
109
4.3.2. Contenido de materia volátil y fija
Para la medición de los sólidos totales se procedió a introducir las muestras al horno por un
periodo de 24 horas, de modo que una vez que se extrae su humedad (cuyos valores
obtenidos se presentaron anteriormente), es posible determinar la cantidad total de sólidos
contenidos en la muestra. Por su parte, para la determinación de la materia volátil y fija, se
procede a introducir las muestras al horno por un periodo de tres horas a 500 °C, de forma
que bajo esta temperatura todo el material orgánico presente en la muestra se volatiliza,
quedando únicamente los sólidos fijos. Una vez con este dato, los sólidos volátiles se
obtienen por diferencia entre los sólidos totales (es decir, el material seco) y los fijos. Los
resultados obtenidos se muestran en el Cuadro 4-13.
Cuadro 4-13. Material volátil y fijo obtenido en cada una de las muestras analizadas
Parámetro Celda nueva (1A) Celda vieja (1B)
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 1 Muestra 2
Sólidos Totales (g) 6,419 4,290 2,579 6,071 5,231
Sólidos fijos (g) 3,102 0,513 0,153 3,463 2,288
Sólidos volátiles 3,317 3,777 2,426 2,608 2,943
En todas las muestras hay una participación considerable de sólidos volátiles, por tanto
podría inferirse que al relleno sanitario ingresa gran cantidad de materia orgánica que puede
descomponerse con el paso del tiempo, dando lugar a asentamientos o variaciones en la
densidad que pueden afectar directamente la estabilidad de los taludes de las celdas de
disposición. En la Figura 4-21 se presenta el porcentaje de material volátil y fijo contenido en
las muestras analizadas.
Figura 4-21. Porcentaje de sólidos volátiles y fijos por muestra
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Muestra 3
Muestra 2
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 1
Ce
lda
nu
eva
(1A
)C
eld
avi
eja
(1B
)
Sólidos volátiles y fijos (%)
Sólidos fijos
Sólidos volátiles
110
En la totalidad de las muestras existe un porcentaje notable de sólidos volátiles
(correspondiente a la materia orgánica presente) respecto a los sólidos fijos (que concierne a
la materia inorgánica). Sin embargo, se confirma que la celda vieja presenta porcentajes
mayores de materia fija, pues con el paso del tiempo parte de la materia orgánica contenida
se ha degradado. No obstante, puede observarse que en la Muestra 1 de la Celda Nueva (1A)
hay un porcentaje considerable de materia fija respecto a las otras muestras de la misma
celda.
Puede inferirse de lo anterior que dada la composición de los residuos sólidos muy
heterogénea y cambiante, es posible que algunos sectores de las celdas de disposición
nuevas contengan más materia orgánica y sólidos volátiles en general respecto a otros
sectores, los cuales tiendan a degradarse con el paso del tiempo, pudiendo realizar cambios
en los parámetros resistentes de los residuos y producir inestabilidades en los taludes de
dichas celdas. En este sentido, la Muestra 2 y Muestra 3 analizadas de la Celda Nueva (1A)
presentan el comportamiento esperado, en el cual se tiene una mayor cantidad de materia
volátil producto de la materia orgánica presente.
Esta situación tiene relación directa con la apariencia de las muestras analizadas, donde se
presentaba una mayor cantidad de papel y materia orgánica en los especímenes obtenidos
de la celda 1A en comparación con la celda 1B, así como en su densidad y compactación, la
cual era mayor para las muestras analizadas de la celda 1B.
4.3.3. Potencial de Hidrógeno (pH)
Para la determinación del potencial de hidrógeno en los residuos sólidos se procedió a
realizar un lavado de las muestras obtenidas, de forma que se genera un lixiviado con las
características del material a analizar. Los resultados de las pruebas se presentan en la Figura
4-22.
111
Figura 4-22. Valores obtenidos de pH
La mayoría de las muestras analizadas tienden hacia valores de pH básico, no obstante, los
resultados obtenidos para todas las muestras oscilan en el rango entre 6,08 y 8,16; por tanto
podría inferirse que estas se encuentran dentro del rango neutro. Según Cárdenas (2013), el
pH es uno de los factores influyentes en la actividad enzimática de las bacterias, por tanto
para cada enzima hay un pH que le permite mayor productividad, siendo el rango adecuado
para el crecimiento aquel comprendido entre 6 y 8 (cercano al rango de neutralidad). En este
sentido y observando los valores anteriormente presentados, puede inferirse que para ambas
celdas de disposición, el ambiente es el adecuado para el crecimiento de las bacterias y con
ello, la oxidación del material presente en las mismas.
En vista de que los residuos sólidos son sumamente heterogéneos, también lo son las
características de los mismos de un punto a otro en el relleno sanitario. De esta forma,
parámetros como el pH podrían ser muy variantes, dependiendo de los materiales que
contenga la muestra analizada y del material de cobertura utilizado (el cual contiene cal). No
obstante, todos los resultados se encuentran en un rango de potencial de hidrógeno bastante
similar, a pesar de haber sido obtenidos de muestras provenientes de celdas distintas, con
composición y tiempos de disposición diferentes, por tanto podría inferirse que el pH global
de ambas celdas se encuentra dentro de la zona neutral. Sin embargo, es posible que
conforme aumenta la profundidad de los residuos (y con ello su tiempo de disposición), se
112
presenten valores diferentes a los aquí determinados, principalmente por los procesos de
descomposición de la materia orgánica y de lixiviación.
4.3.4. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)
La demanda biológica de oxígeno indica la cantidad de oxígeno requerida para degradar la
materia orgánica biodegradable, por tanto implica que una mayor cantidad de materia
orgánica, necesitará de más microorganismos que la degraden. Para su determinación, se
introdujeron las muestras (en disolución acuosa) en un digestor por un periodo de cinco días
a 20 °C. En la Figura 4-23 se presentan los valores de DBO(5,20) obtenidos del análisis de tres
muestras de material proveniente de la Celda Nueva (1A) y de la misma cantidad de
muestras de la Celda Vieja (1B).
Figura 4-23. Valores de DBO obtenido de las muestras analizadas
De los valores obtenidos podría concluirse, como es esperable, que el material proveniente
de la Celda 1A contiene una cantidad mayor de materia orgánica biodegradable en
comparación con las muestras analizadas de la Celda 1B. Lo anterior se debe a que los
residuos de la Celda 1B tienen varios años de haber sido dispuestos en el relleno sanitario,
razón por la cual la materia orgánica se ha degradado con el tiempo, situación que se vio
reflejada mediante el estudio de los sólidos totales, volátiles y fijos presentes en las muestras
analizadas.
Contrario a lo anterior, los residuos provenientes de la Celda 1A tienen escasos días de haber
ingresado al relleno y por tanto, no ha iniciado su proceso de degradación de la materia
orgánica presente.
0
200
400
600
800
1000
1200
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3
Celda nueva (1A) Celda vieja (1B)
DB
O5
,20
(mg/
l)
Muestras
113
4.3.5. Demanda Química de Oxígeno (DQO)
La demanda química de oxígeno representa la cantidad de oxígeno requerido por las
bacterias para degradar la materia orgánica, biodegradable y no biodegradable; por tanto, es
un buen parámetro, en conjunto con la demanda biológica de oxígeno, para determinar la
cantidad de materia orgánica presente en las celdas de disposición, y con ello, la relación que
esta podría tener con los cambios de densidad de los residuos sólidos o la inestabilidad de los
taludes de las mismas.
Para determinar este parámetro se realizó una disolución acuosa de cada una de las
muestras analizadas, la cual se introdujo en un digestor por espacio de tres horas a 150 °C,
para posteriormente ser comparadas en un colorímetro respecto a una muestra patrón. Los
resultados obtenidos se presentan en la Figura 4-24.
Figura 4-24. Valores de DQO obtenido de las muestras analizadas
Puede observarse que los resultados para las muestras estudiadas de la Celda Nueva (1A)
son mayores a los arrojados para la Celda Vieja (1B). Al igual que en el caso del análisis de
DBO(5,20), esta situación se debe principalmente a que los residuos sólidos de la Celda 1A
tienen escasos días de haber sido dispuestos en el relleno sanitario (de dos a tres días
dependiendo del sitio del que fue tomada la muestra), mientras que los de la Celda 1B tienen
hasta cinco años de estar en el sitio. Debido a esta condición, la materia orgánica presente
en los residuos sólidos de la Celda 1B se ha degradado con el tiempo, lo cual se ve reflejado
en los resultados obtenidos en la prueba.
0
100
200
300
400
500
600
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3
Celda nueva (1A) Celda vieja (1B)
DQ
O (
mg/
l)
Muestras
114
Tal y como se mencionó en el estudio de estos parámetros para el suelo de cobertura, con
los valores de DBO y DQO es posible determinar una estimación de la degradabilidad del
material en estudio. Los valores alcanzados se presentan en el Cuadro 4-14.
Cuadro 4-14. Relación DQO/DBO para las muestras de residuos sólidos analizadas
Celda nueva (1A) Celda vieja (1B)
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3
DQO/DBO 0.237 0.524 0.298 1.444 0.727 1.399
Como puede observarse, los valores obtenidos son mayores para las muestras analizadas de
la Celda 1B, lo cual implica que estos residuos presentan una mayor degradabilidad respecto
a los de la Celda 1A. No obstante, es importante destacar que esta relación debería ser en
todos los casos mayor a 1, esto debido a que los valores obtenidos del ensayo de DBO (que
solo considera materia orgánica) deberían ser menores que los de DQO (que considera tanto
la materia orgánica como inorgánica).
4.3.6. Metales pesados
4.3.6.1. Hierro
Al igual que en el caso para la determinación de la concentración de hierro en el suelo de
cobertura, para el estudio de este parámetro en las muestras de basura se procedió a realizar
una disolución de cada una de ellas en agua destilada, obteniéndose una especie de lixiviado
del material. Los valores conseguidos se presentan en la Figura 4-25.
Figura 4-25. Concentración de Hierro en las muestras analizadas
Los resultados arrojados por este ensayo son bastante altos, lo cual implica que si se
considera la celda de residuos como un cuerpo con características homogéneas, la
0.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3
Celda nueva (1A) Celda vieja (1B)Co
nce
ntr
ació
n H
ierr
o (
mg/
l)
Muestras
115
concentración de hierro en los residuos sólidos dispuestos en el relleno sanitario es
considerable. No obstante, puede inferirse a partir de los resultados mostrados en la Figura
4-25 que este parámetro es variable en el tiempo, siendo mayores los valores obtenidos para
las muestras con mayor periodo de disposición en el relleno sanitario.
Lo anterior se debe a que con el pasar del tiempo aumentan las reacciones de oxidación y
reducción de la materia, dando como resultado una mayor concentración de hierro en el
lixiviado generado por los residuos sólidos dispuestos. De acuerdo a lo expuesto, el estudio
realizado se comporta de acuerdo a lo esperable, con valores de concentración más altos
para los residuos sólidos con mayor tiempo de disposición.
4.3.6.2. Cobre
Para la determinación del contenido de cobre en las muestras de basura obtenidas del relleno
sanitario, se realizó un proceso similar al descrito anteriormente para el caso del hierro. Los
resultados obtenidos de este ensayo se presentan en la Figura 4-26.
Figura 4-26. Concentración de Cobre en las muestras analizadas
De acuerdo a lo mostrado en la Figura 4-26, la concentración de cobre obtenida en cada una
de las muestras analizadas es aún mayor que para el caso del hierro, no obstante, puede
observarse que siguen la misma línea, siendo mayores los resultados para las muestras
obtenidas de la Celda 1B. Lo anterior se debe, al igual que en el caso del hierro, a los
procesos de oxidación de la materia orgánica, los cuales dependen del estado actual de los
residuos de cada una de las celdas de disposición.
0.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3
Celda nueva (1A) Celda vieja (1B)
Co
nce
ntr
ació
n C
ob
re (
mg/
l)
Muestras
116
Puede inferirse de acuerdo al estudio de ambos parámetros, que la concentración de hierro y
cobre en el relleno sanitario es bastante alta, lo cual se debe a los residuos que son
dispuestos en las celdas, por lo que se recomienda el estudio de otros metales pesados en
las unidades de disposición. De esta forma, el papel que juega la planta de tratamiento en la
depuración de los lixiviados es de suma importancia, a fin de que el efluente producido
cumpla con el Reglamento sobre Vertido y Reuso de Aguas Residuales.
4.4. Parámetros de Resistencia al corte de la basura
4.4.1. Estimación de los parámetros de resistencia al corte mediante
ensayos en campo
Se presentan a continuación los resultados obtenidos de las pruebas de campo realizadas,
específicamente de la prueba de penetración estándar (SPT) y el ensayo de cono sueco, a
partir de los cuales se determinó la cohesión y el ángulo de fricción de los residuos sólidos
del relleno sanitario en estudio.
4.4.1.1. Prueba de Penetración Estándar
La prueba de penetración estándar consiste en un ensayo de campo a partir del cual es
posible estimar características del suelo en estudio mediante el uso de correlaciones. Entre
estos parámetros destacan la capacidad soportante del material, la cohesión no drenada y el
ángulo de fricción efectivo.
Para ello, se utiliza un equipo conformado por una pesa de 63,5 kg, la cual se deja caer a
una altura de 76,2 cm sobre una barra metálica, haciendo que esta se introduzca en el
terreno. El resultado de ello es el número de golpes necesario para penetrar en cada estrato
una distancia de 15 cm. Es importante mencionar que este ensayo se hace en intervalos de
45 cm, donde los primeros 15 cm no se contabilizan para los cálculos posteriores, pues
corresponden únicamente al número de golpes necesario para introducir la barra en el
material de estudio. De esta forma, para obtener el parámetro de interés, solamente se
consideran los golpes alcanzados en el segundo y tercer tramo, correspondientes a una
profundidad de 30 cm por intervalo.
Este ensayo se realizó para un punto de cada una de las celdas de disposición del relleno
sanitario en estudio. Debido a que se desconoce si la falla de los residuos sólidos se da en
117
condición drenada o no drenada, se realizó el cálculo para la obtención de la cohesión no
drenada (partiendo del supuesto de que la falla se da en condición no drenada) y el ángulo
de fricción efectivo (en caso de que la falla se dé en condición drenada), para posteriormente
comparar los resultados con los de la literatura. Los valores obtenidos para la celda 1B se
presentan en el Cuadro 4-15.
Cuadro 4-15. Número de golpes obtenido del ensayo SPT para la Celda Vieja (1B),
cohesión y ángulo de fricción asociados
Profundidad de penetración (cm)
Número de golpes
Número de golpes contabilizables
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción
(°)
0-15 4
8 6 20 15-30 4
30-45 4
45-60 6 Rebote @ 1m No se considera No se considera
60-75 76
Debido a la heterogeneidad propia de los residuos sólidos, es posible que el ensayo se
encontrara con algún material como caucho o plástico grueso a partir del cual no se pudo
continuar la prueba, situación que se denota por la poca profundidad a la cual se tuvo que
suspender la misma.
Se puede destacar que para el primer intervalo, correspondiente a 45 cm, el número de
golpes fue bajo; no obstante, si se comparan los valores de cohesión y ángulo de fricción
alcanzados con los presentados en el Anexo 3 para rellenos sanitarios alrededor del mundo,
puede notarse que hay una discrepancia considerable en el valor de cohesión alcanzado, de
lo cual se podría deducir como primera aproximación que la falla de los residuos sólidos se da
en condición drenada. Situación contraria sucede con el ángulo de fricción, donde el valor
obtenido se asemeja a los medidos en otros rellenos sanitarios, lo cual refuerza lo
anteriormente expuesto.
Es importante mencionar que la prueba se detuvo cuando se alcanzaron más de 50 golpes en
un mismo tramo (15 cm), lo cual es una de las recomendaciones del ensayo. Asimismo, los
valores de cohesión y ángulo de fricción fueron obtenidos a partir de las correlaciones
presentadas en el Marco Teórico de este trabajo, cada uno bajo los supuestos de falla de los
residuos anteriormente mencionados. De esta forma, el valor de cohesión se determinó a
partir de lo presentado en el Cuadro 2-3. Valores de resistencia a la compresión simple de
118
acuerdo al número de golpes del ensayo SPT para suelos finos; así como de
recomendaciones de profesionales en la materia, mientras que el valor de ángulo de fricción
se calculó como el promedio de lo establecido en las ecuaciones (2-13) y (2-14).
Debido a la poca profundidad alcanzada en esta prueba, se procedió a analizar un segundo
punto dentro de la misma celda de disposición, los resultados se presentan en el Cuadro
4-16.
Cuadro 4-16. Número de golpes obtenido del ensayo SPT para la Celda Vieja (1B),
cohesión y ángulo de fricción asociados, Prueba 2.
Profundidad de penetración (cm)
Número de golpes
Número de golpes contabilizables
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción
(°)
0-15 2
4 1,25 - 2,50 19,10 15-30 1
30-45 3
45-60 7
32 >20,00 25,13 60-75 7
75-90 25
90-105 27
Rebote No se considera No se considera 105-120 30
120-135 50
Para este caso se obtuvo una profundidad mayor que la anterior, no obstante, esta no es tan
significativa en comparación con la altura total de la celda de disposición. La situación
anterior puede deberse al tipo de material sobre el que se realiza la prueba, dado que esta
fue diseñada para practicarse en suelo, por lo que es posible que el equipo (especialmente la
punta lisa que se utilizó en el ensayo), no sea el adecuado para atravesar residuos sólidos.
De los resultados obtenidos se visualiza que hay un incremento considerable en el número de
golpes entre un intervalo y otro, lo cual puede deberse a la heterogeneidad de los residuos
sólidos y recae sobre los parámetros resistentes alcanzados. En este sentido, se observa que,
tal como se obtuvo del análisis anterior, los valores de ángulo de fricción determinados
mediante las correlaciones son muy similares a los medidos en otros rellenos sanitarios,
presentados en el Anexo 3. Sin embargo, las cohesiones alcanzadas en cada uno de los
tramos son muy variables entre sí, con diferencias considerables respecto a los valores de
rellenos de América Latina, especialmente en la profundidad comprendida entre los 45 cm y
90 cm, lo cual refuerza la hipótesis de que los residuos sólidos fallan en condición drenada.
119
Un análisis similar al anterior se realizó para la Celda 1A, que contiene residuos con un menor
tiempo de haber sido dispuestos en el relleno sanitario. Al igual que para el caso de la celda
anterior, se obtuvo el valor para la cohesión no drenada (partiendo del supuesto de que la
falla de los residuos sólidos se da en condición no drenada) y el ángulo de fricción efectivo
(en caso de que se dé en condición drenada). Los resultados obtenidos se presentan en el
Cuadro 4-17.
Cuadro 4-17. Número de golpes obtenido del ensayo SPT para la Celda Nueva (1A),
cohesión y ángulo de fricción asociados
Profundidad de penetración (cm)
Número de golpes
Número de golpes contabilizables
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción
(°)
0-15 18
20 10,00 - 20,00 22,74 15-30 14
30-45 6
45-60 8
21 10,00 - 20,00 22,94 60-75 9
75-90 12
90-105 8
9 5,00- 10,00 20,35 105-120 5
120-135 4
135-150 13
Rebote No se considera No se considera 150-165 32
165-180 56
En comparación con la celda anterior, para este caso fue posible obtener una profundidad
mayor, lo cual puede deberse al poco tiempo de consolidación de esta celda
(aproximadamente 15 días) respecto a la Celda 1B, que contiene residuos con varios años de
haber sido dispuestos en el relleno sanitario.
De lo mostrado puede inferirse que con el paso del tiempo y la consecuente descomposición
de la materia degradable presente en los residuos sólidos, las celdas aumentan su
resistencia. No obstante, se ha comprobado a través de estudios que esta situación no
siempre contribuye en la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición, pues se
estima que los parámetros resistentes de las mismas disminuyen con el tiempo, producto de
la degradación de la materia orgánica y la presencia de vacíos en el interior de las unidades.
De esta forma, gracias a los procesos de descomposición se tendría una mayor resistencia
debido a la presencia de materiales como madera, plásticos o caucho que contribuyen a
120
tener picos en el parámetro medido, pero que no necesariamente reproducen el
comportamiento de otros materiales como bolsas plásticas, más abundantes en las celdas de
disposición.
En cuanto a los valores de cohesión no drenada y ángulo de fricción drenado obtenidos para
esta celda mediante el uso de correlaciones, puede notarse que nuevamente hay una
diferencia marcada en los valores de cohesión alcanzados en comparación con los datos
presentados en el Anexo 3, siendo estos mucho mayores a los esperados. Sin embargo, los
valores de ángulo de fricción se mantienen muy cercanos a los medidos en otros rellenos
sanitarios, de lo cual se podría deducir nuevamente que la falla de los residuos sólidos se da
en condición drenada.
De acuerdo a lo expresado, se infiere que las correlaciones existentes para obtener el ángulo
de fricción en suelos pueden ser aplicables a residuos sólidos; caso contrario sucede en la
determinación del valor de cohesión, ya que los valores calculados difieren
considerablemente del valor esperado. La situación anterior puede deberse a que las
correlaciones aplicadas para determinar el valor de cohesión fueron diseñadas para suelos
finos en condición no drenada, mientras que los residuos sólidos se presume que fallan en
condición drenada, por lo que se deduce que estas no tienen validez. En todo caso, debe
realizarse una mayor cantidad de ensayos, con el fin de determinar la aplicabilidad de las
correlaciones existentes en el análisis de residuos sólidos, o bien, crear nuevas correlaciones
que se ajusten al comportamiento de este material.
4.4.1.2. Prueba de Penetración con Cono Sueco
Por medio de la aplicación de la prueba de penetración con cono sueco se puede obtener el
número de golpes del ensayo SPT. A la fecha no existen correlaciones entre estas dos
pruebas para los residuos sólidos, por tanto se pretende determinar si el uso de correlaciones
existentes para suelos arenosos y/o arcillosos es aplicable para este tipo de material.
Para ello, se procedió a realizar el ensayo en cada una de las celdas de disposición del relleno
sanitario en estudio, con el fin de observar la variabilidad del material de un lugar a otro. En
su ejecución se utilizó un peso máximo de 100 kg, a partir del cual se contó el número de
medias vueltas necesarias para penetrar 10 cm en el material. El ensayo se finalizó una vez
que se alcanzó 50 medias vueltas sin lograr penetrar la distancia especificada, para lo cual se
121
considera que hay rebote, tal y como se hace con el ensayo de SPT cuando el número de
golpes sobrepasa el límite.
Los resultados obtenidos para cada una de las celdas de disposición se presentan en el
Cuadro 4-18 y en el Cuadro 4-19.
Cuadro 4-18. Número de golpes de SPT obtenidos del ensayo de cono sueco, Celda Vieja
(1B)
Peso Wsw
No. de medias vueltas
Profundidad de penetración
Profundidad total
No. de medias vueltas
por metro
Valor de N de SPT (Suelo Arcilloso)
N=3+0,050 Nsw
Valor de N de SPT (Suelo Arenoso)
N=2+0,067 Nsw
KN Na L (cm) D (m) Nsw SPT-N SPT-N
0,98 12 20 0,2 60 6 6
0,98 14,5 10 0,3 145 10 12
0,98 4 10 0,4 40 5 5
0,98 11 10 0,5 110 9 9
0,98 11 10 0,6 110 9 9
0,98 4 10 0,7 40 5 5
0,98 3,5 10 0,8 35 5 4
0,98 4 10 0,9 40 5 5
0,98 2 10 1 20 4 3
0,98 16 10 1,1 160 11 13
0,98 3 10 1,2 30 5 4
0,98 3,5 10 1,3 35 5 4
0,98 3,5 10 1,4 35 5 4
0,98 3 10 1,5 30 5 4
0,98 3,5 10 1,6 35 5 4
0,98 2,5 10 1,7 25 4 4
0,98 4 10 1,8 40 5 5
0,98 7 10 1,9 70 7 7
0,98 9,5 10 2 95 8 8
0,98 6 10 2,1 60 6 6
0,98 6 10 2,2 60 6 6
0,98 8 10 2,3 80 7 7
0,98 14 10 2,4 140 10 11
0,98 50 5 2,45 1000 53 69
122
Cuadro 4-19. Número de golpes de SPT obtenidos del ensayo de cono sueco, Celda Nueva
(1A)
Peso Wsw
No. de medias vueltas
Profundidad de penetración
Profundidad total
No. de medias vueltas
por metro
Valor de N de SPT (Suelo Arcilloso)
N=3+0,050 Nsw
Valor de N de SPT (Suelo Arenoso)
N=2+0,067 Nsw
KN Na L (cm) D (m) Nsw SPT-N SPT-N
0,98 2,5 10 0,10 25 4 4
0,98 6 10 0,20 60 6 6
0,98 5 10 0,30 50 6 5
0,98 2 10 0,40 20 4 3
0,98 4 10 0,50 40 5 5
0,98 2,5 10 0,60 25 4 4
0,98 2 10 0,70 20 4 3
0,98 3 10 0,80 30 5 4
0,98 4,5 10 0,90 45 5 5
0,98 5 10 1,00 50 6 5
0,98 4 10 1,10 40 5 5
0,98 2 10 1,20 20 4 3
0,98 3,5 10 1,30 35 5 4
0,98 4 10 1,40 40 5 5
0,98 5 10 1,50 50 6 5
0,98 6 10 1,60 60 6 6
0,98 7 10 1,70 70 7 7
0,98 4 10 1,80 40 5 5
0,98 5 10 1,90 50 6 5
0,98 7 10 2,00 70 7 7
0,98 7 10 2,10 70 7 7
0,98 4 10 2,20 40 5 5
0,98 5 10 2,30 50 6 5
0,98 5 10 2,40 50 6 5
0,98 5 10 2,50 50 6 5
0,98 5 10 2,60 50 6 5
0,98 5 10 2,70 50 6 5
0,98 7 10 2,80 70 7 7
0,98 14,5 10 2,90 145 10 12
0,98 7 10 3,00 70 7 7
0,98 6 10 3,10 60 6 6
0,98 8 10 3,20 80 7 7
0,98 50 5 3,25 1000 53 69
123
Como puede observarse a partir de los resultados presentados en el Cuadro 4-18 y en el
Cuadro 4-19, el número de medias vueltas obtenido es sumamente variable en distancias
muy cortas (de 10 cm), lo cual deja al descubierto que a pesar de que se supone que a gran
escala los residuos sólidos se comportan como un todo homogéneo, este material es
sumamente heterogéneo, con características resistentes cambiantes de un sitio a otro.
Si se comparan los resultados obtenidos entre una celda y otra, se observa que la celda 1A
necesitó una menor cantidad de medias vueltas para superar cada 10 cm de penetración
respecto a la celda 1B, lo cual implica que esta última presenta una mayor resistencia. Lo
anterior se muestra con detalle en la Figura 4-27.
Figura 4-27. Número de golpes con la profundidad obtenidos para cada una de las celdas
El número de vueltas en ambos gráficos muestra una uniformidad relativa aunque es posible
observar bandas intermedias de 10 cm de espesor con valores menores al promedio y a los
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
1 10 100 1000
No. de medias vueltas por metro para las celdasNsw
124
vecinos (anterior y posterior). Esta variación en pequeños espesores muestra la
heterogeneidad de las propiedades y la disminución podría estar asociada con capas que
tuvieron un menor esfuerzo de compactación en el proceso constructivo de las celdas. Esto
se observa mejor en el caso de la celda 1A, más reciente.
Según Rivera (2012), esta situación puede deberse además al proceso de bioconsolidación de
la materia con el tiempo, el cual ha sido mayor en el caso de la celda 1B (por tener un mayor
tiempo de disposición y por tanto una mayor descomposición de la materia orgánica).
Asimismo, puede observarse que el ensayo llegó hasta una profundidad máxima de 2,45 m
para el caso de la celda 1B, no obstante, para la celda 1A rebotó hasta los 3,25 m, situación
de la que se infiere que efectivamente el material existente en la celda 1B (más antiguo) es
más resistente. Sin embargo, cabe la posibilidad de que al ser los residuos sólidos tan
cambiantes, el ensayo se haya visto alterado por la presencia de materiales más resistentes
como llantas o latas, lo cual tiene influencia directa sobre el número de medias vueltas
alcanzado por el ensayo, pues la punta pudo quedarse atascada en ese material.
Equiparando los resultados obtenidos por este ensayo con los arrojados por el SPT, los cuales
se presentan en el Cuadro 4-15 y en el Cuadro 4-16 para la Celda 1B, así como en el Cuadro
4-17 para la Celda 1A, puede notarse que en todos los casos y especialmente para el estudio
de la Celda 1A, el número de golpes obtenido del ensayo SPT difiere considerablemente del
arrojado mediante las correlaciones del ensayo de cono sueco, siendo mucho mayores para
el primer caso, situación de la que se infiere, como primera aproximación, que las
correlaciones existentes para suelos arenosos o arcillosos no son aplicables a residuos sólidos
urbanos; no obstante, es necesaria la realización de una mayor cantidad de ensayos para
afirmar lo anterior.
Asimismo, de los resultados obtenidos para las celdas en cada uno de los ensayos realizados,
puede observarse que se alcanzó una mayor profundidad por medio de la prueba de
penetración con cono sueco que mediante el SPT, lo cual se debe específicamente al equipo
utilizado en cada una de las pruebas. En este sentido, es importante destacar que para el
cono sueco se contó con una punta metálica atornillada, la cual tiene una mayor capacidad
de penetración en los residuos respecto al equipo utilizado en el SPT, razón por la cual fue
posible alcanzar estratos de residuos sólidos más profundos.
125
Si se comparan los resultados entre una celda y otra, es posible observar que tanto para el
ensayo de cono sueco como de SPT se obtuvo un mayor número de golpes y una menor
profundidad alcanzada en la celda 1B que en la unidad 1A, lo cual indica que a pesar de que
las correlaciones existentes no se ajustan al material en estudio, se mantiene la constante de
una mayor resistencia en la celda 1B en comparación con la celda 1A.
De los resultados alcanzados a partir de los ensayos se puede concluir que es mejor aplicar
pruebas de penetración con cono sueco en residuos sólidos, pues es posible alcanzar
mayores profundidades. Sin embargo, se deben mejorar las correlaciones mediante un
estudio más detallado que incluya la realización de una cantidad de ensayos representativa
que permita correlacionar ambas pruebas para su uso en el análisis de basura. Debido a que
a partir de los ensayos realizados no fue posible obtener valores de cohesión confiables (pues
estos representan una condición no drenada del material), no es recomendable utilizar estos
datos en el estudio de la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición, por lo que
más adelante se presentan los resultados arrojados de una simulación de Montecarlo, a partir
de la cual se determinaron los parámetros a utilizar en los análisis posteriores.
4.4.1.3. Ángulo de fricción
Para la obtención del ángulo de fricción interno se toma como suposición inicial que los
residuos sólidos se comportan como un suelo friccionante, de forma que sea aplicable el
ensayo para la determinación del ángulo de reposo en este tipo de materiales. Debido a lo
anterior, es posible afirmar que el ángulo de fricción crítico es igual al ángulo de reposo,
como fue mencionado en el marco teórico del presente trabajo.
Para la realización del ensayo para la determinación del ángulo de fricción crítico, se procedió
a usar dos superficies con coeficientes de fricción diferentes entre sí, con el fin de determinar
el impacto que este parámetro tiene sobre los resultados obtenidos. De esta forma, se usó
una tabla de madera debidamente lijada y barnizada, con un largo de 77,7 cm; así como una
superficie de vidrio de 53,4 cm de largo. Se utilizaron materiales lo más lisos posibles para
garantizar que durante el proceso no se genera ninguna fuerza de fricción entre el material y
la base utilizada.
Para ambas superficies fueron analizadas muestras obtenidas tanto de la celda 1A (con
material de aproximadamente un día de haber ingresado al relleno), como de la celda 1B,
126
conformada por residuos con varios años de haber sido dispuestos en el sitio. Los resultados
obtenidos se muestran en el Cuadro 4-20 para los residuos de la celda 1A, y en el Cuadro
4-21 para los de la celda 1B.
Cuadro 4-20. Ángulo de reposo obtenido para los residuos de la celda nueva (1A)
Madera Vidrio
Altura (cm) Ángulo (°) Altura (cm) Ángulo (°)
Celda Nueva
28,0 21,1 15,0 16,3
29,0 21,9 18,0 19,7
27,0 20,3 20,0 22,0
26,5 19,9 19,0 20,8
Promedio 27,6 21° 18,0 20°
Cuadro 4-21. Ángulo de reposo obtenido para los residuos de la celda vieja (1B)
Madera Vidrio
Altura (cm) Ángulo (°) Altura (cm) Ángulo (°)
Celda Vieja
34,0 25,9 23,0 25,5
32,0 24,3 23,0 25,5
32,0 24,3 24,0 26,7
29,0 21,9 22,0 24,3
Promedio 31,8 24° 23,0 25°
De acuerdo a los datos anteriores, puede inferirse que el ángulo de fricción interna para los
residuos sólidos estudiados tiene una variación muy baja respecto a los coeficientes de
fricción de cada uno de los materiales analizados (de 1,1° para el caso de los residuos de la
celda nueva y de 1,4° para los de la celda vieja), cumpliéndose el supuesto de que para
suelos granulares “el ángulo de reposo varía aproximadamente 5° dependiendo del
coeficiente de fricción de la base” (Solaque y Lizcano, 2008), por tanto, existe la posibilidad
de que el material se comporta como un suelo en condición drenada.
Asimismo, si se comparan los resultados obtenidos con los que se muestran en el Anexo 3
para el caso de rellenos sanitarios alrededor del mundo, puede observarse que los valores
arrojados mediante esta prueba se asemejan a los alcanzados por medio de ensayos como
corte directo o triaxial en el estudio de rellenos sanitarios de Chile o Brasil, cuya composición
y características de los residuos son muy similares a los de Costa Rica, y donde según la
descripción presentada, representan el comportamiento de rellenos sanitarios con una
adecuada compactación, así como un sistema adecuado de drenaje de biogás y lixiviados
(condición drenada).
127
A partir de los datos obtenidos mediante los ensayos analizados, se nota un aumento del
ángulo de fricción con el tiempo (los valores obtenidos para la celda 1B son
aproximadamente 5° mayores que los de la celda 1A). No obstante, esta variación puede
deberse a que al momento de obtención de las muestras de la celda 1A, el material estaba
en proceso de compactación, por tanto no contaba con la densidad óptima establecida por el
Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica; o al incremento de resistencia debido a
un proceso mayor de bioconsolidación.
En este sentido, de acuerdo a los datos que se muestran en el Anexo 3, puede observarse
que, contrario a lo obtenido mediante el estudio de los residuos sólidos presentes en el
Parque Ecoindustrial Miramar, las características resistentes de la basura tienden a disminuir
con el tiempo, lo cual repercute directamente sobre la estabilidad de los taludes de las celdas
de disposición. En resumen, de los resultados obtenidos se puede concluir que el ángulo de
fricción global de los residuos sólidos del relleno sanitario en estudio es de 22,50° (20,25°
para la celda 1A y 24,80° para la 1B); valor que está íntimamente relacionado con el proceso
de compactación y la composición porcentual del material, por lo tanto puede ser variable en
el tiempo.
4.4.2. Determinación de los parámetros de resistencia al corte mediante
Simulación de Montecarlo
4.4.2.1. Cohesión y Ángulo de fricción
Con el fin de aplicar un análisis probabilístico al modelo de estabilidad de taludes del relleno
sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, es necesario obtener cierta información de los
parámetros resistentes de la basura. Específicamente, se requiere conocer el promedio y la
desviación estándar de los valores de cohesión y ángulo de fricción utilizados, para lo cual se
hizo uso del método de Simulación de Montecarlo.
Para poder realizar esta simulación exitosamente, es necesario contar con un registro de
datos previos, por tanto se usaron valores resistentes de la basura, obtenidos de la literatura,
los cuales fueron recopilados de varios rellenos de América del Sur, Europa y Estados Unidos,
principalmente. Los valores utilizados pueden observarse en el Anexo 3.
Como fue mencionado en el Marco Teórico de este trabajo, la simulación de Montecarlo parte
del supuesto de que se conoce la distribución de cada una de las variables analizadas, con lo
128
cual crea una serie de valores aleatorios basados en esa distribución estadística. De esta
forma, de acuerdo con Barakat et al (2015), para los valores de cohesión y ángulo de fricción
se puede suponer una distribución de tipo log-normal, la cual fue utilizada para este análisis.
Una vez que se conoce la distribución estadística de cada variable y se tiene un registro de
datos significativo, es posible generar la cantidad de datos deseados del parámetro en
estudio, para lo cual se hizo uso del programa Excel®. En este, se creó un condicional con el
cual se generara un valor aleatorio que estuviera dentro de los rangos definidos para cada
variable, determinados a partir de los datos presentados en el Anexo 3. De esta forma, fue
posible generar diez mil valores aleatorios para cada una de las variables anteriormente
especificadas. A partir del grupo de datos generado, se obtuvo la desviación estándar, el
promedio, la media y el coeficiente de variación tanto para la cohesión de los residuos sólidos
como para su ángulo de fricción, cuyos valores se presentan en el Cuadro 4-22.
Cuadro 4-22. Valores obtenidos del análisis probabilístico con simulación de Montecarlo
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°)
Parámetro Valor obtenido Parámetro Valor obtenido
Promedio 2,504 Promedio 28,10
Desviación 1,775 Desviación 9,371
Coeficiente de Variación 0,709 Coeficiente de Variación 0,333
Mediana 2,200 Mediana 25,700
Amplitud 0,046 Amplitud 0,241
Intervalo [2,458-2,550] Intervalo [27,862-28,345]
Como ya fue mencionado, se puede suponer que estas variables siguen una distribución
probabilística del tipo log-normal. Para verificar que los valores obtenidos se ajustan a dicha
distribución, se generaron los histogramas correspondientes, cuyos resultados pueden
observase en la Figura 4-28 y la Figura 4-29, para la cohesión y el ángulo de fricción de los
residuos, respectivamente.
Es importante recalcar que fueron generados un total de diez mil datos pues esta era la
mínima cantidad que permitía ajustarse adecuadamente a la distribución deseada. Un valor
menor a este producía datos con variaciones muy notables, mientras que para más de diez
mil datos, el cambio en las frecuencias y la distribución asociada no era significativo en
comparación con la presentada en la Figura 4-28 y Figura 4-29.
129
Figura 4-28. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de
cohesión efectiva
Figura 4-29. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de ángulo
de fricción efectivo
Debido a que, tal y como puede observarse en el Anexo 3, los valores utilizados en el análisis
anterior provienen de distintas partes del mundo, con características y composición
porcentual de los residuos sólidos muy diferentes a los presentes en Costa Rica, se procedió
a hacer una nueva simulación, de forma que únicamente se consideraran los valores
obtenidos en rellenos sanitarios de América Latina, cuyas características son similares a las
aquí presentes. Los resultados obtenidos se muestran en el Cuadro 4-23 y en la Figura 4-30 y
Figura 4-31 para la cohesión efectiva y el ángulo de fricción efectivo, respectivamente.
0
50
100
150
200
250
Fre
cue
nci
a
Valor de cohesión (ton/m2)
Ajuste Log-normal
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Fre
cue
nci
a
Valor de ángulo de fricción (°)
Ajuste Log-normal
130
Cuadro 4-23. Valores obtenidos del análisis probabilístico con simulación de Montecarlo,
datos de Latinoamérica
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°)
Parámetro Valor obtenido Parámetro Valor obtenido
Promedio 1,502 Promedio 22,433
Desviación 0,839 Desviación 3,556
Coeficiente de Variación 0,558 Coeficiente de Variación 0,159
Mediana 1,570 Mediana 22,000
Amplitud 0,022 Amplitud 0,092
Intervalo [1,481-1,524] Intervalo [22,342-22,525]
Figura 4-30. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de
cohesión efectiva con datos de América Latina
Figura 4-31. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de ángulo
de fricción efectivo con datos de América Latina
Con los datos generados en ambos análisis, se muestra que las variables estudiadas siguen
efectivamente una distribución del tipo log-normal. No obstante, existe una importante
0
50
100
150
200
250
300
350
Fre
cue
nci
a
Valor de cohesión (ton/m2)
Ajuste Log-normal
-50
50
150
250
350
450
Fre
cue
nci
a
Valor de ángulo de fricción (°)
131
variación en los parámetros obtenidos. En el Cuadro 4-24 y en el Cuadro 4-25 se muestra
una comparación entre ambos estudios realizados.
Cuadro 4-24. Comparación de los valores obtenidos mediante la Simulación de Montecarlo
para la cohesión efectiva
Parámetro Todos los datos Latinoamérica Diferencia porcentual
Promedio 2,504 1,502 40,016%
Desviación 1,775 0,839 52,732%
Coeficiente de Variación 0,709 0,558 21,298%
Mediana 2,200 1,570 28,636%
Cuadro 4-25. Comparación de los valores obtenidos mediante la Simulación de Montecarlo
para el ángulo de fricción efectivo
Parámetro Todos los datos Latinoamérica Diferencia porcentual
Promedio 28,104 22,433 20,179%
Desviación 9,371 3,556 62,053%
Coeficiente de Variación 0,333 0,159 52,252%
Mediana 25,700 22,000 14,397%
Como puede observarse a partir de los resultados de los cuadros anteriores, la diferencia
porcentual (o error) obtenido entre ambos análisis es considerable, lo cual puede deberse a
factores como las tecnologías de compactación, el clima y la composición porcentual de los
residuos entre un lugar y otro. Lo anterior se comprobó mediante un análisis probabilístico
con el método T-Student, y se obtuvo que, tanto para la cohesión efectiva como para el
ángulo de fricción efectivo, existe evidencia de que son estadísticamente diferentes, con un
nivel de confianza de 95 %.
En este sentido, es importante mencionar que las propiedades resistentes de los residuos
sólidos, especialmente la cohesión efectiva y el ángulo de fricción efectivo, están muy
relacionados con la matriz principal que los conforma, fundamentalmente con su contenido
orgánico. De esta forma, según los datos obtenidos, las variaciones entre los parámetros
resistentes de un país como Brasil, Colombia o Chile (los cuales, según Sáenz y Urdaneta,
(2014) producen una cantidad de materia orgánica superior al 50%, como es el caso de
Costa Rica) respecto a los de Estados Unidos o Europa, son tan representativas como para
provocar una diferencia considerable en los resultados de la simulación realizada.
132
Debido a lo anterior, se concluye que por su semejanza con los valores que podrían
presentarse en Costa Rica, es preferible utilizar en el análisis probabilístico los datos
obtenidos mediante el estudio de los parámetros presentes en rellenos sanitarios de
Latinoamérica, únicamente.
4.4.2.2. Densidad in situ de los residuos sólidos
Según el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, el valor de densidad en sitio
debe ser igual o mayor a 0,8 ton/m3, siendo el obtenido en el relleno sanitario (mediante los
estudios realizados por la empresa administradora), de 0,95 ton/m3, aproximadamente.
Para determinar la desviación estándar que podría presentar este parámetro y utilizarla en el
análisis probabilístico correspondiente, se efectuó un estudio similar al anterior. De esta
forma, se utilizaron datos de densidad recopilados de diferentes rellenos sanitarios, cuyos
valores se presentan en el Cuadro A3- 2 del Anexo 3. A partir de la simulación por el método
de Montecarlo, se obtuvo un promedio de 0,831 ton/m3, una desviación estándar de 0,316
ton/m3, una media de 0,700 ton/m3 y un coeficiente de variación de 0,501.
4.5. Análisis de resultados
A partir de los ensayos de campo y de laboratorio realizados, fue posible obtener una
caracterización preliminar del material suelo-basura presente en el relleno sanitario Parque
Ecoindustrial Miramar.
En este sentido, del estudio del suelo de fundación y de cobertura se determinó que se
cuenta en el sitio con material del tipo MH, siendo el representado por la Muestra 2 el más
apto para ser utilizado como suelo de cobertura, debido principalmente a que presenta un
valor mayor de cohesión, tanto en condición drenada como no drenada.
En cuanto al análisis ambiental del suelo de cobertura de la celda 1B, se obtuvo que a pesar
de que este se halla en contacto con residuos sólidos, no se encuentra altamente
contaminado, situación que se desprende de los bajos valores de DBO, DQO y metales
pesados presentados, así como a su valor de pH, el cual se encuentra en el rango neutro.
Por su parte, del análisis de los residuos sólidos se infiere que es la celda 1B la que presenta
mayor resistencia, lo cual se debe a sus tiempos de descomposición mayores, mismos que
han llevado a que la materia orgánica se degrade y el material de la celda se consolide. En
133
este sentido, si se comparan los valores del número de golpes de la prueba de SPT, se puede
deducir que estos tienen relación aparente con la cantidad de sólidos volátiles, DBO, DQO y
metales pesados presentes en las celdas de disposición.
A una profundidad de 1,20 metros se encuentra una diferencia de 20 golpes de la celda 1B
en comparación con la celda 1A (excluyendo los golpes obtenidos en los primeros 15 cm de
cada intervalo), que se puede asociar con una disminución en el valor de sólidos volátiles
presentes de hasta 36 %, de lo cual se deduce que la presencia en grandes cantidades de
materia orgánica contribuye a la reducción de la capacidad soportante y resistencia de los
residuos sólidos.
Lo anterior también tiene relación aparente con los valores de DBO y DQO alcanzados, donde
se tiene que esta diferencia de 20 golpes adicionales en la celda 1B (que corresponde a un
incremento de 43 % en la resistencia del material), se traduce en una disminución de hasta
73 % en los valores de DQO y de 92 % en los de DBO. Esto permite suponer que conforme
aumenta el tiempo de disposición, la reducción de estos parámetros contribuye al incremento
de la resistencia y consolidación de las celdas, pero no necesariamente al mejoramiento de la
estabilidad de los taludes de las mismas, aspecto que depende de otros factores como el
drenaje de las celdas, la humedad de los residuos y la compactación. Eso se debe a que a
pesar de que la materia orgánica se reduce, quedando únicamente los residuos que proveen
mayor resistencia al material, la degradación de estas sustancias provoca asentamientos
diferenciales y vacíos en las celdas de disposición, los cuales pueden dar origen a potenciales
superficies de falla e inducir el colapso de los taludes.
De igual manera, si se comparan los valores de SPT arrojados en ambas celdas con los
determinados mediante el análisis de metales pesados, puede observarse que la obtención de
20 golpes adicionales en el caso de la Celda 1B se puede asociar con una variación de 47 %
en los porcentajes de hierro y de 67 % en la presencia de cobre.
No obstante, es importante recalcar que los valores de cohesión determinados mediante
correlaciones con el N de SPT no son del todo confiables, especialmente si se comparan con
los valores arrojados por la simulación de Montecarlo, donde pueden observarse diferencias
significativas. Esto se debe principalmente a que los resultados de la prueba pudieron ser
modificados por la presencia de materiales como botellas plásticas, llantas u otros, a partir de
los cuales se midió un aumento mayor en el número de golpes.
134
En cuanto a la realización del ensayo con cono sueco, aunque se determinó que las
correlaciones de dicho ensayo y el SPT para arcillas y arenas no son aplicables a los residuos
sólidos del suelo-basura, las diferencias observadas en los valores de NSPT también se
observaron en el ensayo de cono sueco. Estos confirmaron que la resistencia de residuos
sólidos más antiguos (2011-2014) en la celda 1B es mayor que la de los residuos recientes de
la celda 1A.
De esta forma, se concluye que se deben realizar una mayor cantidad de pruebas de ambos
ensayos, con el fin de conseguir una muestra representativa que permita obtener una mejor
aproximación de la variabilidad de la resistencia entre una celda y otra, y su relación con los
parámetros ambientales medidos.
4.6. Resumen de resultados
Para la caracterización del suelo de cobertura y los residuos sólidos dispuestos en el relleno
sanitario en estudio, se procedió a tomar distintas muestras de suelo (proveniente de dos
taludes diferentes dentro del sitio), así como de las dos celdas de disposición construidas.
De acuerdo a los resultados obtenidos del análisis geotécnico del material, se concluye que el
suelo presente en el sitio corresponde al tipo MH (limos inorgánicos, limos arcillosos). En este
sentido, es importante recalcar que mediante la realización de los ensayos de compresión
inconfinada (no consolidada- no drenada) se obtuvieron valores de cohesión de 0,293 kg/cm2
y 1,043 kg/cm2 para la Muestra 1 y Muestra 2, respectivamente; mientras que mediante la
realización de la prueba de corte directo (consolidado- drenado), se tienen valores de
cohesión de 0,32 kg/cm2 y 0,42 kg/cm2, así como ángulos de fricción de 22° y 17°, para la
Muestra 1 y Muestra 2.
Asimismo, se realizó un estudio de los parámetros ambientales en el suelo de cobertura, a fin
de determinar el grado de contaminación de este, producto del contacto con los residuos
sólidos dispuestos en el relleno sanitario. Del análisis se obtuvo que los valores de DBO y
DQO son relativamente bajos en comparación con los obtenidos en el análisis de los residuos
sólidos, lo cual implica que el suelo de cobertura no está contaminado con materia orgánica.
Esta situación puede deberse a los residuos sólidos que cubre, los cuales tienen varios años
de haber sido dispuestos en el relleno, razón por la cual la materia orgánica de los mismos ha
ido degradándose con el tiempo.
135
Por su parte, los valores obtenidos de hierro y cobre en el suelo de cobertura son
considerables, situación que, al igual que en el caso anterior, se debe a los residuos sólidos
con los que está en contacto. En este sentido, al ser material con varios años de haber sido
dispuesto en el relleno, aumentan los procesos de oxidación de la materia, lo cual provoca la
contaminación del suelo de cobertura que está en contacto con ellos.
Aunado a lo anterior, se realizó un análisis de los parámetros ambientales de los residuos
sólidos dispuestos en el relleno sanitario, para lo cual se procedió a estudiar el pH, DBO,
DQO, contenido de humedad, material volátil y fijo, así como hierro y cobre, tanto para
muestras provenientes de la celda 1A, como de la celda vieja 1B. De los resultados obtenidos
cabe destacar las variaciones observadas en los contenidos de humedad, los cuales siempre
fueron mayores en las muestras provenientes de la celda 1A y cuyo origen puede deberse al
contenido de materia orgánica presente (que es mayor para residuos con menor tiempo de
haber sido dispuestos en el relleno sanitario), así como a la existencia de suelo de cobertura
en la celda 1B, el cual constituye una capa impermeable que reduce el paso de humedad
hacia el interior de las celdas.
En cuanto al estudio del material volátil y fijo, se determinó que en la totalidad de las
muestras existe un porcentaje notable de sólidos volátiles respecto a los sólidos fijos, lo cual
implica que en ambas celdas hay una cantidad considerable de materia orgánica que puede
descomponerse con el tiempo y producir inestabilidades en los taludes que las conforman. En
este sentido, es importante destacar que si se comparan los valores obtenidos en cada uno
de los ensayos, los porcentajes de material volátil son menores para las muestras
provenientes de la celda 1B, lo que implica que con el paso del tiempo parte de la materia
orgánica contenida se ha degradado.
Lo anterior también se relaciona con los valores arrojados por los ensayos de DBO y DQO,
donde se obtuvo que el material proveniente de la celda 1A contiene una cantidad mayor de
materia orgánica, tanto biodegradable como no biodegradable, en comparación con las
muestras analizadas de la celda 1B, lo cual se debe al tiempo de disposición de los residuos
de cada una de las muestras y sus respectivos procesos de degradación de la materia
orgánica.
Por su parte, del análisis para la determinación de la concentración de hierro y cobre en las
muestras analizadas, es posible afirmar que ambos parámetros son variables en el tiempo,
136
siendo mayores los valores arrojados para las muestras con mayor periodo de disposición en
el relleno sanitario. La situación anterior se debe a que con el pasar del tiempo aumentan las
reacciones de oxidación y reducción de la materia, dando como resultado un incremento en
la concentración de metales pesados en la basura.
Aunado a lo anterior, se realizó el estudio de los parámetros resistentes de los residuos
sólidos, específicamente del ángulo de fricción interna y la cohesión. De esta forma, de la
realización de las pruebas de cono sueco y SPT se concluyó a partir de los resultados
obtenidos que las correlaciones existentes para suelos no son aplicables a residuos sólidos,
principalmente en la determinación de los valores de cohesión, donde los datos arrojados del
estudio difieren considerablemente respecto a los esperados por tratarse de correlaciones
para suelos finos usadas en material con falla en condición drenada.
Asimismo, se concluye mediante la comparación entre los resultados de una prueba y otra
que las correlaciones para convertir a número de golpes del SPT los valores obtenidos de la
prueba de cono sueco no son confiables, esto dado que los resultados obtenidos fueron muy
diferentes. No obstante, se determinó que el ensayo de cono sueco representa la mejor
alternativa para ser aplicado en residuos sólidos, debido principalmente al equipo utilizado, el
cual permite alcanzar mayores profundidades, sin embargo, necesita de correlaciones
ajustadas a residuos sólidos.
De los datos obtenidos en campo se determinaron valores muy variables para cada uno de
los parámetros de interés, dados por una cohesión en el rango de 1,25 ton/m2 a 27 ton/m2
para la celda 1B, así como de 5 ton/m2 a 20 ton/m2 para la celda 1A. En cuanto al ángulo de
fricción efectivo se tienen valores de 19,10° a 25,13° para la celda 1B, así como de 20,35° a
22,74° para la celda 1A. Dado que estos valores, específicamente los de cohesión, son tan
distintos en comparación con los esperados, se concluye que su uso en el modelo para el
análisis de estabilidad de taludes no es confiable.
En cuanto a la determinación del ángulo de fricción interna, se tomó como consideración
inicial que los residuos sólidos se comportan como un material en condición drenada, de
manera que puede inferirse que el ángulo de reposo es igual al ángulo de fricción interna del
material. Realizando el ensayo para la obtención del ángulo de reposo con diferentes
superficies lisas, se determinó que el ángulo de fricción para los residuos de la celda 1A es de
137
aproximadamente 20,25°; mientras que para el material de la celda 1B es de 24,80°,
obteniéndose un promedio global de 22,50°.
Por último, con el fin de generar los parámetros resistentes a utilizar en los modelos de los
taludes que se presentan en el siguiente capítulo, se realizó una simulación de Montecarlo,
por medio de la que se obtuvo los valores de cohesión efectiva, ángulo de fricción efectivo y
peso unitario total. De esta forma, se tiene a partir de valores de literatura provenientes de
América Latina y mediante la simulación de diez mil valores, una cohesión de 1,5 ton/m2 con
una desviación estándar de 0,839 ton/m2, así como un ángulo de fricción de 22,40° (muy
similar al promedio global de 22,50° obtenido mediante el ensayo de campo realizado), con
su respectiva desviación estándar de 3,556°. Por su parte, para la densidad se obtuvo un
promedio de 0,83 ton/m3, con una desviación estándar de 0,316 ton/m3.
138
Capítulo 5: Análisis de estabilidad de taludes
La inestabilidad en los taludes que conforman un relleno sanitario puede deberse a múltiples
causas, entre las cuales destacan las presentadas en la Figura 2-7, relacionadas a fracturas
en el subsuelo, fracturas en el talud por inclinación excesiva, capas de residuos que fluyen
bajo el talud, deslizamientos de residuos a lo largo de fracturas en el cuerpo del relleno,
ruptura de cañerías de drenaje u otras partes del relleno que podrían originar diferencias en
asentamientos, presión de agua intersticial (o de lixiviado), cargas externas, inestabilidad en
zonas de interfaces, entre otras.
En este capítulo se estudiará la estabilidad de las celdas de disposición que conforman el
relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, mediante la elaboración de un modelo de
estabilidad que analice algunos de los factores anteriormente mencionados, especialmente
los vinculados con la inclinación del talud y la presión intersticial generada por la presencia de
agua y lixiviado en el interior de las unidades.
5.1. Modelos geotécnicos para evaluación de la ocurrencia de falla
Por medio de la elaboración de un modelo geotécnico simplificado, es posible evaluar la
estabilidad de los taludes de las celdas del relleno sanitario ante la falla en forma
determinística. Para ello se procedió al estudio de cuatro casos, modificando las propiedades
de resistencia tanto del suelo de cobertura como de los residuos que conforman la celda.
Como parte de las simplificaciones que se consideran para la creación del modelo, destaca el
uso de una geometría básica para una primera evaluación de la ocurrencia de falla del talud,
en lugar de la utilización de la geometría real de las celdas. En este sentido, se construyó un
modelo con una altura de celda de 20 m (basado en la altura de diseño del relleno sanitario
en cuestión), con un ángulo de inclinación de taludes de 30° y con 10 m de excavación de la
capa sobre la que se cimenta la celda (suponiendo que dicha capa es de 12 m de espesor),
de manera que se respeten los 2 m de espesor sobre las capas de roca considerados
durante el proceso de diseño y construcción de las unidades. En la Figura 5-1 se presenta la
geometría de las celdas de disposición utilizada en este estudio.
139
Figura 5-1. Geometría utilizada en el análisis
Asimismo, se supone que el relleno sanitario en estudio cuenta con un adecuado sistema de
evacuación de las aguas pluviales y de los lixiviados generados por los residuos, de forma
que no existe nivel piezométrico en las celdas que interfiera en la estabilidad de los taludes.
Una vez con la geometría de la celda, se procede a modificar los parámetros de resistencia
del suelo y los residuos que la conforman, de manera que se pueda estudiar la influencia en
el mejoramiento de las características del suelo de cobertura frente a las de los residuos y
con ello determinar el material que controla la ocurrencia de falla.
Este estudio se realizó mediante el uso del programa Slide® en su versión 5.0, por medio de
la metodología de Bishop Simplificado. El mismo se llevó a cabo únicamente para la
condición estática, con el método determinístico. A continuación se presentan los casos
estudiados.
5.1.1. Caso 1
En el primer caso de análisis se procede a estudiar la estabilidad de taludes bajo las
condiciones óptimas de operación de un relleno sanitario. Para ello, se utilizaron los datos de
peso unitario, cohesión drenada y ángulo de fricción drenado del suelo obtenidos de los
estudios realizados por Castro de la Torre (2006) para el relleno Sanitario Parque
Ecoindustrial Miramar, y cuyos valores se observan en el Cuadro 5-1.
En cuanto a los parámetros de la basura, se utilizaron los datos obtenidos por SIGA (2012),
citados por Moreno (2013), en el estudio del Relleno Valdivia, ubicado en Chile. Dichos datos
corresponden a aquellos presentes en un relleno sanitario con una adecuada compactación,
óptimo sistema de control de agua de lluvia y lixiviados, así como una buena tasa de drenaje
vertical. Cabe destacar que según Sáenz y Urdaneta (2014), la composición porcentual de la
140
basura de países como Chile, Colombia y Brasil es muy similar a la que se presenta en Costa
Rica (con un contenido orgánico mayor al 50 %), razón por la cual utilizar parámetros de
rellenos sanitarios de estos sitios puede ofrecer una primera aproximación a las condiciones
presentes en los rellenos sanitarios de Costa Rica
Es importante mencionar que estos valores son los obtenidos de análisis de rellenos
sanitarios en los que todos los sistemas de evacuación de fluidos funcionan a la perfección,
por tanto, no hay influencia de estos en el comportamiento mecánico de las celdas. De esta
forma, se trata de parámetros “ideales” dadas todas las condiciones anteriormente descritas,
y cuyos valores se presentan en el Cuadro 5-1.
Cuadro 5-1. Parámetros utilizados en el primer caso de análisis. Condición drenada
Estrato Peso unitario (ton/m3) Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°)
Suelo de fundación* 1,44 8,5 20
Suelo de cobertura* 1,44 8,5 20
Residuos sólidos** 0,93 2,24 25,7 Fuente: *Castro de la Torre (2006); **SIGA (2012), Citado por Moreno (2013)
Modificado por: Hernández, 2016
Es importante mencionar que para este caso se supuso que el suelo de fundación y el de
cobertura poseen los mismos parámetros resistentes, esto partiendo del hecho de que el
suelo de cobertura utilizado en las celdas es el mismo que se excava para crear cada una de
ellas. Asimismo, para la geometría de la celda analizada en el Caso 1, además de las
características anteriormente mencionadas, se utilizó un espesor de suelo de cobertura de 80
cm, tal y como lo establece el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica. Los
resultados obtenidos se presentan en la Figura 5-2.
Figura 5-2. Superficie de falla obtenida, Caso 1 (falla drenada)
141
Tal y como puede observarse a partir de la Figura 5-2, la superficie de falla principal en este
caso está ubicada en el suelo de cobertura, lo cual se debe principalmente a los altos valores
de los parámetros de resistencia cortante de los residuos utilizados en el modelo. No
obstante, es importante recalcar nuevamente que los valores de resistencia utilizados para la
basura corresponden a una condición ideal, por tanto, pueden no reproducir el
comportamiento real del relleno sanitario analizado.
Asimismo, se tiene que para esta condición el factor de seguridad es mayor a la unidad, por
lo que puede inferirse que hay estabilidad. Sin embargo, se da la presencia de superficies de
falla potencial en la capa de residuos, lo cual indica que en presencia de valores de
resistencia menores (y más apegados a la realidad), es posible que este material gobierne la
falla.
5.1.2. Caso 2
Para el segundo caso de análisis se procede a utilizar los mismos datos del suelo de
fundación que en el caso anterior y se modifican las propiedades resistentes de los residuos
sólidos a un caso crítico. Dicho caso corresponde a aquel en el cual se considera que la
basura se comporta como un suelo con falla en condición drenada, con cierta unión entre sus
partículas debido al proceso de compactación al que es sometida.
Los datos utilizados para este análisis (Cuadro 5-2) fueron los obtenidos por EIA (2012),
citado por Moreno (2013), para el caso de un Relleno Sanitario ubicado en Cartagena, Chile;
y que presenta dentro de sus características una adecuada compactación, así como un
sistema adecuado de drenaje de biogás y lixiviados.
Cuadro 5-2. Parámetros utilizados en el segundo caso de análisis
Estrato Peso unitario (ton/m3) Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°)
Suelo de fundación* 1,44 8,5 20
Suelo de cobertura* 1,25 4,2 21
Residuos sólidos** 0,33 0 25 Fuente: *Castro de la Torre (2006); **EIA (2012), Citado por Moreno (2013)
Modificado por: Hernández, 2016
Al igual que en el Caso 1, se utilizó un espesor de suelo de cobertura de 80 cm, según lo
especifica el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica. Los resultados obtenidos se
presentan en la Figura 5-3.
142
Figura 5-3. Superficie de falla obtenida, Caso 2
Se puede inferir a partir de los resultados obtenidos que al modificarse las propiedades
resistentes de los residuos a un caso crítico (el cual representa el caso de un material en
condición drenada y mal compactado), la falla ocurre en ese material y no en el suelo de
cobertura, como en el caso anterior. Asimismo, se visualiza que con dichas modificaciones el
factor de seguridad es menor a uno y por tanto hay un riesgo inminente de falla, siendo el
residuo sólido el material que la controla.
De lo anterior se concluye que dado que se tiene residuos en condición drenada, el ángulo de
fricción efectivo de este material (que se puede suponer como el ángulo de reposo)
corresponde a su vez al ángulo de inclinación máximo que puede tener un talud para
garantizar la estabilidad. Por lo tanto, si el ángulo del talud es superior al ángulo de reposo
de la basura (como es este caso), se requerirá de un valor significativo de cohesión efectiva
para alcanzar la estabilidad. De esta forma, para obtener un valor de factor de seguridad
mayor a la unidad, se requiere un ángulo de inclinación de los taludes máximo de 25°, que
corresponde al ángulo de fricción drenado del material suelo-basura en este análisis.
En este sentido, es importante destacar que según Kockel (1995), citado por Moreno (2013),
la estructura física de los residuos está constituida por una matriz básica, compuesta
principalmente por material orgánico; y una matriz reforzada, caracterizada por la acción de
componentes fibrosos (como plásticos, cueros y textiles) resistentes a la tracción, por lo que
podría ser posible que el material sí presente un valor de cohesión drenada, misma que
143
puede ir disminuyendo con el paso del tiempo, al darse el proceso de descomposición de la
materia orgánica. Debido a lo anterior, el caso analizado puede ser relativamente
conservador en el sentido de que los residuos sólidos sí pueden presentar un valor de
cohesión drenada diferente de cero, el cual se daría por el proceso de compactación al que
son sometidos y que contribuye a la estabilidad de los taludes que conforman.
5.1.3. Caso 3
Para este caso se toma como ejemplo para el análisis los datos obtenidos por Turczynki
(1988), los cuales se muestran en el Cuadro 5-3. Este autor señala que los residuos sólidos
presentan un valor de cohesión drenada (diferente de cero); no obstante, hay una
disminución de los parámetros de resistencia cortante con el tiempo, lo cual se puede atribuir
a la descomposición de la materia orgánica presente.
Cuadro 5-3. Parámetros resistentes de la basura con el paso del tiempo
Fuente: Turczynki (1988), Citado por Moreno (2013)
Debido a que es deseable que el relleno sanitario conserve su estabilidad durante toda su
vida útil, el pronóstico más crítico es a largo plazo, donde la resistencia cortante ha
disminuido. El resumen de los valores utilizados para el Caso 3 se presenta en el Cuadro 5-4.
Al igual que en los casos anteriores, se utiliza un espesor de suelo cobertura de 80 cm. En la
Figura 5-4 se muestra el resultado obtenido del modelo.
Cuadro 5-4. Parámetros utilizados en el tercer caso de análisis
Estrato Peso unitario
(ton/m3) Cohesión (ton/m2)
Ángulo de fricción (°)
Suelo de fundación* 1,44 8,5 20
Suelo de cobertura* 1,25 4,2 21
Residuos sólidos** 0,93 1 26
Fuente: *Castro de la Torre (2006); **Turczynki (1988), Citado por Moreno (2013)
Modificado por: Hernández, 2016
144
Figura 5-4. Superficie de falla obtenida, Caso 3
De la Figura 5-4 se deduce que el material que controla la falla es nuevamente la basura,
aun cuando esta presenta un valor de cohesión diferente de cero. En cuanto al factor de
seguridad obtenido, se estima que “para rotura dentro de los residuos se considera un FS de
1,5 como condición final mínima aceptable” (Ramos y Gorraiz, 2013), por tanto, a pesar de
que la condición presentada no es tan crítica como en el caso anterior (debido a que se
cuenta con un factor de seguridad mayor a la unidad), esta no cumple con el valor mínimo
aceptable para rellenos sanitarios.
De lo anterior podría deducirse que con el paso del tiempo, conforme la materia orgánica se
descompone y los parámetros resistentes de los residuos van disminuyendo, la potencial
superficie de falla pasa de presentarse en el suelo de cobertura (como lo observado en el
Caso 1, para las condiciones ideales), a los residuos, a la vez que el factor de seguridad va
disminuyendo. De esta forma, se concluye que con el paso de los años el relleno puede
volverse más inestable, conforme sus valores de cohesión y ángulo de fricción se reducen.
5.1.4. Caso 4
Como último caso se procede a analizar aquel en el cual se aumentan los parámetros
resistentes del suelo de cobertura, a fin de determinar la influencia que pueda tener este
cambio sobre la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición de residuos. Para ello,
se procede a aumentar el espesor de suelo de cobertura a 1,5 m (70 cm adicionales a lo
establecido en la normativa nacional) y se incrementa el valor de resistencia no drenada de
este material, mientras que los parámetros de la basura se mantienen constantes respecto al
caso anterior. Los valores utilizados se presentan en el Cuadro 5-5.
145
Cuadro 5-5. Parámetros utilizados en el cuarto caso de análisis. Suelo de cobertura en
condición de corto plazo (no drenada)
Estrato Peso unitario
(ton/m3) Cohesión (ton/m2)
Ángulo de fricción (°)
Suelo de fundación* 1,44 8,5 20
Suelo de cobertura 1,77 50 0
Residuos sólidos** 0,93 1 26 Fuente: *Castro de la Torre (2006); **Turczynki (1988), Citado por Moreno (2013)
Modificado por: Hernández, 2016
Figura 5-5. Superficie de falla obtenida, Caso 4
Nuevamente el material que controla la falla es la basura, aun cuando está cubierta por una
capa de suelo de cobertura de mayor espesor. Si se compara lo presentado en la Figura 5-5
con lo representado en la Figura 5-4, se observa que el factor de seguridad obtenido para la
condición expuesta en el Caso 4 es mayor, no obstante la diferencia no es tan grande
respecto al Caso 3 y su costo de implementación sería mucho mayor.
De los análisis anteriores se infiere que la superficie de falla correspondiente al factor de
seguridad mínimo se ubica en la mayoría de los casos en los residuos sólidos, lo cual
depende de los parámetros resistentes de estos más que de los que pueda presentar el suelo
de cobertura. De esta forma, se debe aumentar la resistencia de corte de la basura,
específicamente la cohesión drenada, para garantizar la estabilidad y alcanzar un factor de
seguridad mínimo de 1,5; lo cual se puede lograr y mantener con el paso del tiempo
únicamente mediante un proceso adecuado de compactación.
146
5.2. Consideraciones iniciales para el análisis de la estabilidad de
taludes
Para la elaboración de un modelo que reproduzca las condiciones de los taludes en el relleno
sanitario en estudio, es imprescindible tomar en consideración ciertos aspectos, los cuales
son de suma importancia en la estabilidad de los mismos. Entre estos destacan la geometría
de los taludes, la resistencia al corte del material, las presiones intersticiales y la condición de
carga.
En lo que a la geometría se refiere, es importante considerar la altura de las celdas y el
ángulo de inclinación de los taludes, aspectos claves en la estabilidad de los mismos. A esto
se suma la resistencia al corte de los materiales que conforman la celda, especialmente de
los residuos sólidos (pues son los que representan un mayor volumen dentro de las unidades
de disposición), y cuyas características fueron presentadas en el Capítulo 4.
En conjunto con lo anterior, las presiones intersticiales toman un papel importante en la
estabilidad de los taludes de un relleno sanitario, pues una excesiva presión intersticial puede
significar una disminución en la resistencia al corte de los materiales que conforman la celda
de disposición. En este sentido, según Moreno (2013), una alta resistencia al corte del
relleno, con una baja presión intersticial, disminuye la generación de superficies de
deslizamiento en sus taludes, lo cual se traduce en la estabilidad de los mismos. No obstante,
a partir de lo expuesto en la sección anterior, se determinó que esta situación puede variar
en el tiempo conforme los parámetros resistentes de los residuos sólidos disminuyen.
Por su parte, los asentamientos son otro aspecto a considerar en la estabilidad de los taludes
de un relleno sanitario, pues “…estos pueden estabilizar, o agregar factores desestabilizantes
en el RS [relleno sanitario]. Los asentamientos localizados y los puntos bajos facilitan la
infiltración del agua superficial en el relleno, lo cual incrementa la presión intersticial y el nivel
piezométrico en la masa de residuos” (Moreno, 2013). No obstante, este aspecto queda fuera
de los alcances de este trabajo y por tanto no fue considerado en el modelo realizado.
En lo que respecta al modelo de estabilidad de taludes del Parque Ecoindustrial Miramar, es
importante mencionar que este se realizó para dos secciones distintas, correspondientes a las
dos celdas de disposición actualmente desarrolladas. De esta forma, es posible estudiar la
147
influencia que tiene la geometría de cada celda, específicamente la altura y el ángulo de
inclinación de sus taludes, en la estabilidad.
Como consideraciones iniciales para la elaboración del modelo destaca la suposición de que el
material que conforma la celda es homogéneo, de forma que presenta las mismas
características resistentes y comportamiento general en todas sus partes; no obstante esto
debe ser verificado en campo en próximos estudios. En este sentido, es importante destacar
que según Moreno (2013), aun cuando un relleno puede ser muy heterogéneo, los resultados
de los ensayos de penetración alcanzados en distintos puntos del mismo arrojan resultados
coherentes entre sí, lo que permite deducir que incluso cuando a pequeña escala el material
es heterogéneo, se comporta a gran escala como un todo homogéneo, de forma que este
supuesto puede ser válido.
Asimismo, se supone que no hay influencia del flujo en el interior de las celdas ni presiones
intersticiales debidas a la presencia de lixiviados y biogás, esto partiendo del hecho de que en
el relleno sanitario se tiene un sistema de extracción de fluidos adecuado que garantice esta
condición. De igual manera, se supone que el nivel freático se encuentra muy por debajo de
la capa de suelo sobre la que se cimentan las celdas de disposición (esto partiendo de la
información geofísica suministrada por la empresa administradora), y por tanto, no influye
sobre la estabilidad de los taludes que las conforman.
Del análisis realizado anteriormente se concluyó que los planos de rotura más críticos se
encuentran al interior de la masa de residuos del relleno, los cuales podrían generar
agrietamientos en la masa de suelo de cobertura y dejar al descubierto las capas más
externas de residuos, permitiendo la introducción de agua superficial a las celdas de
disposición. En este sentido, se considera que el sistema de evacuación de aguas pluviales es
suficientemente eficiente para evitar este tipo de problemas y que además, el material de
cobertura es lo bastante impermeable como para restringir la infiltración de agua a la parte
interior de las celdas.
En cuanto a las características resistentes de los residuos sólidos, se supone que estas
dependen únicamente del peso unitario total y que los parámetros de resistencia están
relacionados mediante el criterio de falla de Mohr-Coulomb, como si se tratara de suelo. De
igual manera, se toma como supuesto que estos parámetros se mantienen constantes con la
148
profundidad y con el paso del tiempo, aunque este último aspecto debe ser estudiado más a
fondo en próximas investigaciones.
Además, se toma como hipótesis para el análisis que los residuos sólidos fallan en condición
drenada, mientras que el suelo de fundación y de cobertura (en el caso de la celda 1B),
puede fallar tanto en condición drenada como en condición no drenada.
Por último, se supone que todo el material presente en las celdas está debidamente
compactado y con la misma densidad, de forma tal que, como se mencionó anteriormente,
las características resistentes son las mismas a cualquier profundidad.
5.3. Modelado de la estabilidad de taludes del relleno sanitario
Para el análisis de la estabilidad de los taludes del relleno sanitario Parque Ecoindustrial
Miramar se elaboraron dos modelos, los cuales representan uno de los taludes de cada una
de las celdas de disposición construidas a la fecha.
Estos modelos fueron diseñados en el programa Slide® en su versión 5.0, y se tomó como
base para su confección la información topográfica suministrada por la empresa Manejo
Integral Tecnoambiente S.A., misma que puede observarse en el Anexo 4. En la Figura 5-6 se
presenta el perfil obtenido a partir de las curvas de nivel facilitadas por los administradores
del relleno sanitario en estudio.
Figura 5-6. Perfiles de las celdas del relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar
Es importante mencionar que la celda vieja (1B) posee un ángulo de inclinación del talud de
aproximadamente 21°; mientras que la celda nueva (1A) tiene un ángulo de inclinación del
talud de 29° en la parte baja y de 21° en la parte alta, aproximadamente. En las Figura 5-7 y
149
en la Figura 5-8 se presenta el modelo realizado para cada una de las celdas en el programa
Slide® V 5.0.
Figura 5-7. Geometría de la Celda 1A utilizada en el análisis de estabilidad
Figura 5-8. Geometría de la Celda 1B utilizada en el análisis de estabilidad
Para el análisis de cada uno de los modelos, se usaron datos obtenidos mediante los ensayos
de laboratorio realizados, así como los suministrados por la empresa encargada del relleno
sanitario y los arrojados por las simulaciones efectuadas. De esta forma, para los residuos
sólidos se utilizó un peso unitario total de 0,95 ton/m3 (valor suministrado por la empresa
Manejo Integral Tecnoambiente S.A., a partir de los estudios mensuales realizados).
Asimismo, se supuso que este material falla en condición drenada, para lo cual se utilizaron
150
los datos obtenidos de la simulación de Montecarlo. Por su parte, para el suelo de cobertura
y de fundación se asume tanto condición drenada como no drenada, por lo que se usaron los
datos de los ensayos de corte directo y compresión inconfinada realizados. Se eligieron los
valores alcanzados para la Muestra 2, pues esta es la que presentaba características físicas
más similares a las observadas en el suelo de cobertura colocado en la celda 1B. En el
Cuadro 5-6 se presenta un resumen de los valores utilizados para los modelos.
Cuadro 5-6. Resumen de valores utilizados en los modelos de análisis de estabilidad
Material Parámetro Valor utilizado
Residuos sólidos
Cohesión drenada 1,5 ton/m2
Ángulo de fricción drenado 22,4°
Peso Unitario 0,95 ton/m3
Suelo de cobertura y fundación condición drenada
Cohesión drenada 4,2 ton/m2
Ángulo de fricción drenado 17,0°
Suelo de cobertura y fundación condición no drenada
Cohesión no drenada 10,43 ton/m2
Ángulo de fricción no drenado 0,0°
Asimismo, se realizaron distintos análisis en los cuales se cambia el valor de cohesión y
ángulo de fricción obtenidos en campo, por valores medidos en otros rellenos de América
Latina (presentados en el Anexo 3), esto con el fin de determinar el impacto que tiene la
modificación de estos parámetros sobre la estabilidad de los taludes de las celdas de
disposición. De igual manera, se realizó un análisis modificando el ángulo de inclinación de
los taludes de las celdas, con el objetivo de establecer la pendiente máxima a la que es
posible construir taludes estables.
Además, se elaboraron modelos con suelo de cobertura intermedia, con el fin de verificar la
influencia que este material pueda tener sobre el factor de seguridad de los taludes de las
celdas de disposición. Es importante mencionar que estos modelos conservan la geometría de
los originales (el mismo ángulo de inclinación y altura de los taludes), donde el único
parámetro que cambia es la colocación de suelo de cubertura de 15 cm de espesor entre
capas de 1 m de residuos sólidos, aproximadamente. En la Figura 5-9 y en el Figura 5-10 se
presentan los modelos efectuados bajo esta condición, para la celda 1A y 1B,
respectivamente.
151
Figura 5-9. Geometría de la Celda 1A con suelo intermedio
Figura 5-10. Geometría de la Celda 1B con suelo intermedio
Por último, se estudió la influencia que puede tener la presencia de agua o lixiviado a cierta
profundidad en la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición, para lo cual se
colocó un nivel piezométrico a alturas baja, media y alta (a partir del nivel excavado), bajo el
que la masa de los residuos se supone totalmente saturada. Según Moreno (2013), la
situación anteriormente mencionada es conservadora, puesto que se supone que un relleno
sanitario cuenta con un adecuado sistema de extracción y circulación de lixiviado y biogás
que evita dicha condición. En la Figura 5-11 se observa el modelo realizado para cada nivel
de línea piezométrica, para la celda 1A. El análisis efectuado para la celda 1B es igual al que
se presenta en dicha figura.
152
Figura 5-11. Diferentes posiciones de la línea piezométrica en el talud 1A.
5.4. Análisis de estabilidad de taludes del Parque Ecoindustrial
Miramar
Para el análisis de la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición del Relleno
Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, se procedió a hacer el estudio de los taludes sin suelo
intermedio, lo cual representa la condición del sitio, así como con suelo de cobertura entre
capas de residuos, caso que atiende a lo especificado en el Reglamento sobre Rellenos
153
Sanitarios de Costa Rica. Cada uno de estos modelos fue analizado bajo el supuesto de que
la basura se encuentra en condición drenada y que el suelo de cobertura y de fundación,
pueden encontrarse tanto en condición drenada como en condición no drenada.
El estudio se efectuó en el programa Slide® V5.0, tanto mediante análisis determinístico
como probabilístico (para este último se utilizó la metodología de Montecarlo). En ambos
casos se obtuvo el factor de seguridad asociado a la condición específica, mediante los
métodos de Fellenius, Bishop Simplificado, Janbu y Morgenstern-Price. En los análisis en los
que no se especifica el método utilizado en el estudio, cabe indicar que este se realizó
mediante la metodología de Bishop Simplificado. Asimismo, entiéndase en los casos que lo
amerite A.D. como análisis determinístico y A.P. como análisis probabilístico. Los resultados
completos de los análisis para cada una de las condiciones que se presentan a continuación
se incluyen en el Anexo A5.
5.4.1. Taludes sin suelo intermedio (condición real)
5.4.1.1. Caso 1: Basura en condición drenada, suelo en condición
drenada, análisis estático y pseudoestático
Como fue mencionado en el apartado anterior, para este caso se supone que los residuos
sólidos se encuentran en condición drenada. De esta forma, se utilizó en el modelo un peso
unitario total de 0,95 ton/m3, así como un valor de cohesión drenada de 1,50 ton/m2 y
ángulo de fricción drenado de 22,4°. Para esos parámetros se utilizaron valores de desviación
estándar de 0,316 ton/m3, 0,839 ton/m2 y 3,556°, respectivamente; los cuales fueron
obtenidos de la simulación de Montecarlo presentada en el capítulo anterior.
Por su parte, para este análisis se supone que el suelo se encuentra en condición drenada,
por tanto se utilizaron valores de peso unitario total de 1,77 ton/m3, cohesión drenada de
4,20 ton/m2 y ángulo de fricción drenado de 17°. Los valores de desviación estándar
correspondientes son de 0,03 ton/m3, 3,94 ton/m2 y 4,02°; los cuales se obtuvieron del
trabajo de Brizuela (2016) para suelos de Miramar.
a) Análisis del modelo con geometría presente en el sitio
Se procedió a analizar cada uno de los perfiles de las celdas 1A y 1B tal y como se
encuentran en el sitio, para lo cual se hizo uso de la información topográfica suministrada por
la empresa Manejo Integral Tecnoambiente S.A. De esta forma, cada uno de los modelos
154
realizados (uno para cada celda de las anteriormente mencionadas), conservan su altura e
inclinación del talud de campo.
El estudio se efectuó bajo la condición estática y pseudoestática, mediante un análisis
determinístico y probabilístico, a fin de determinar el comportamiento de los taludes
analizados bajo cada una de las condiciones descritas. En el Cuadro 5-7 y en el Cuadro 5-8 se
presenta la información obtenida para los taludes en estudio. En la Figura 5-12 se muestra
un ejemplo de salida del modelo con el método de Fellenius, para la celda 1B.
Cuadro 5-7. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 1
Observaciones Fellenius Bishop Simplificado Janbu
Morgenstern- Price
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Estático 3,221 3,827 3,265 3,780 3,202 3,793 3,263 3,950
Pseudoestático 1,685 1,956 1,722 1,993 1,650 1,901 1,721 1,997
Probabilidad de falla
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0%
Índice de Confianza
8,730 4,520 8,850 4,670 8,770 4,380 9,040 4,700
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Cuadro 5-8. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 1
Observaciones Fellenius Bishop Simplificado Janbu
Morgenstern- Price
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Estático 2,370 2,850 2,470 2,970 2,300 2,750 2,460 2,940
Pseudoestático 1,162 1,396 1,191 1,408 1,123 1,315 1,186 1,394
Probabilidad de falla
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
~0,0% 0,8% ~0,0% 0,4% ~0,0% 2,7% ~0,0% 0,4%
Índice de Confianza
6,160 2,790 6,380 3,000 6,010 2,540 6,360 2,930
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Como puede observarse a partir de la información suministrada en el Cuadro 5-7, todos los
factores de seguridad obtenidos para el caso de la celda 1B son mayores a 1,5 (que es el
factor de seguridad mínimo aceptable para condición estática) y a 1,2 (que según Ramos y
Gorraiz (2013) corresponde al factor de seguridad mínimo para condición pseudoestática),
por tanto podría inferirse que bajo el escenario actual, este talud modelado es estable.
155
También puede notarse que la probabilidad de falla en el talud 1B para todos los casos es un
valor aproximado a cero (tal como puede observarse en la Figura 5-12), de modo que podría
concluirse que la condición de dicho talud es segura. El índice de confiabilidad en todos los
casos es mayor a 8 para la condición estática y mayor a 4 para la condición pseudoestática,
lo cual, según lo especificado en el Cuadro 2-4, clasifica el talud modelado como uno con
desempeño alto y bueno, respectivamente.
Figura 5-12. Salida del modelo del talud 1B mediante el método de Fellenius, Caso 1,
condición estática
No obstante, de la información suministrada por el Cuadro 5-8, correspondiente a la celda de
disposición 1A, se tiene que algunos valores de factor de seguridad, principalmente los
arrojados mediante el análisis determinístico, no cumplen con el mínimo deseado,
específicamente para la condición pseudoestática. Esta situación recae sobre la probabilidad
de falla, misma que para dicho caso varía entre 0,4 % y 2,7 %, dependiendo del método de
análisis utilizado.
Teniendo presente que la celda 1B tiene una altura de aproximadamente 9,80 m, con un
ángulo de inclinación del talud de 21°, y que la celda 1A posee 14,7 m de elevación para un
ángulo de inclinación del talud de 29° en la parte baja y de 21° en la parte alta, podría
deducirse que a mayor elevación y mayor ángulo de inclinación, la probabilidad de falla
aumenta, a medida que el factor de seguridad del talud disminuye (siempre y cuando el
material analizado sea homogéneo).
156
Es importante mencionar, de acuerdo a la información suministrada en el Cuadro 2-4, que
para una probabilidad de falla mayor que 0,00135 (0,135 %) y menor que 0,02275
(2,275%), el desempeño del modelo se considera por debajo del promedio, lo cual indica que
se deben optimizar ciertos aspectos, principalmente geométricos, para mejorar su
estabilidad. De igual manera, si se observa el índice de confiabilidad para el caso
pseudoestático, se tiene que en todos los casos es menor o igual a 3, lo que arroja un nivel
de desempeño inferior al promedio.
Respecto al análisis estático, cabe destacar que los factores de seguridad alcanzados para
ambas celdas están muy por encima del mínimo aceptable, por lo que podría inferirse que
aún a una mayor altura, pueden no presentarse problemas de inestabilidad bajo esta
condición.
b) Análisis con variación del ángulo de inclinación del talud
Para este análisis se procedió a modificar el ángulo de inclinación del talud desde 16° hasta
45° (con variaciones de 2°), manteniendo constante la elevación de la celda de disposición
en cada uno de los casos, siendo de 9,8 m para la celda 1B y de 14,7 m para la celda 1A.
Con esto, se pretende estudiar el valor máximo de ángulo de inclinación que pueda tener un
talud, sin que esta modificación en su geometría afecte el factor de seguridad y la
probabilidad de falla asociada.
Es importante mencionar que para este caso y los subsecuentes, es la celda 1A la que posee
suelo de cubertura y no la 1B, a fin de determinar si para una mayor altura de las celdas de
disposición, el suelo de cobertura final (de 80 cm, de acuerdo a lo especificado en el
Reglamento sobre Rellenos Sanitarios) contribuye en la estabilidad.
Al igual que en el caso anterior, el estudio se realizó para las condiciones estática y
pseudoestática, tanto mediante análisis determinístico como probabilístico. En el Cuadro A5-
1 se presentan los factores de seguridad obtenidos para la celda 1B y en el Cuadro A5- 2
para el talud de la celda 1A, ambos para la condición estática. En la Figura 5-13 y en la
Figura 5-14 se ilustran gráficamente los resultados obtenidos por cada uno de los métodos de
análisis.
157
Figura 5-13. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 1, condición estática
Figura 5-14. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 1, condición estática
Tanto el talud 1A como el talud 1B presentan factores de seguridad mayores al mínimo
aceptable para la condición estática, dado por 1,5. Lo anterior se cumple para todos los
ángulos de inclinación propuestos en el caso 1B, donde se cuenta con bastante holgura en
los factores de seguridad arrojados respecto al mínimo aceptable. No obstante, para el caso
del talud 1A, puede observarse de la Figura 5-14 que a partir del ángulo de inclinación de 40°
1.01.52.02.53.03.54.04.55.0
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Bishop Probabilístico, Bishop
Determinístico, Janbu Probabilístico, Janbu
Determinístico, Morgenstern-Price Probabilístico, Morgenstern-Price
FS mínimo
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Bishop Probabilístico, Bishop
Determinístico, Janbu Probabilístico, Janbu
Determinístico, Morgenstern- Price Probabilístico, Morgenstern- Price
FS mínimo
158
los factores de seguridad tienden a ser menores al mínimo aceptable, específicamente para el
caso determinístico por el método de Janbu y Morgenstern-Price.
Es importante destacar que de acuerdo a los análisis realizados, la probabilidad de falla
obtenida en ambos taludes para cualquiera de los ángulos de inclinación propuestos fue de
aproximadamente cero. No obstante, es notable que conforme aumenta la altura del talud y
el ángulo de inclinación, disminuye el factor de seguridad, por tanto podría esperarse que el
talud 1A presente mayor riesgo de deslizamientos que el talud 1B.
Lo anterior se comprueba mediante el índice de confiabilidad, el cual disminuye conforme
aumenta la inclinación del talud. De esta forma, si se comparan los datos obtenidos en este
análisis con los expuestos por el Cuadro 2-4, puede observarse del Cuadro A5- 1 que el talud
1B presenta valores mayores a 5 en el índice de confiabilidad por cualquiera de los métodos,
lo que clasifica al modelo como uno con desempeño alto. No obstante, si se observa el
Cuadro A5- 2 puede inferirse que para el caso del talud 1A, inclinaciones por debajo de los
30° clasifican al modelo como de alto desempeño, de 30° a 40° lo clasifican como bueno, y
mayor a 40° presentan un nivel de desempeño superior al promedio.
Del estudio efectuado es claro que sin importar la altura del talud (es decir, manteniendo
este parámetro constante), el factor de seguridad del mismo disminuye a medida que su
ángulo de inclinación aumenta. Esto es de esperarse si se considera que a mayor inclinación
del talud la superficie de falla está más expuesta, de ahí que el Reglamento sobre Rellenos
Sanitarios de Costa Rica indique una inclinación máxima de 30 %, que corresponde
aproximadamente a 16,7°.
Es menester aclarar que tal como puede observarse en el Cuadro A5- 1 y en el Cuadro A5- 2,
los valores de factor de seguridad obtenidos mediante el método de Morgenstern-Price y
Bishop para el análisis determinístico son casi idénticos, por tanto en la Figura 5-13 y en la
Figura 5-14 puede notarse como su comportamiento es igual. Asimismo, en todos los casos el
análisis probabilístico arrojó valores de factor de seguridad mayores que el determinístico, y
para ambos casos (tanto determinístico como probabilístico), los factores de seguridad más
bajos se obtuvieron por el método de Janbu.
Realizando un análisis similar al anterior bajo la condición pseudoestática, se obtienen los
resultados que se presentan en el Cuadro A5- 3 para el talud 1B y en el Cuadro A5- 4 para el
159
talud 1A. En la Figura 5-15 y en la Figura 5-16 se presentan gráficamente los resultados
arrojados por el modelo.
Figura 5-15. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 1, condición
pseudoestática
Figura 5-16. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 1, condición
pseudoestática
Puede notarse a partir de la Figura 5-15 y la Figura 5-16 que tal como en el caso anterior,
para ambos taludes el factor de seguridad disminuye a medida que el ángulo de inclinación
del talud aumenta, siendo menores los valores obtenidos mediante el método determinístico
1.01.21.41.61.82.02.22.4
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Bishop Probabilístico, Bishop
Determinístico, Janbu Probabilístico, Janbu
Determinístico, Morgenstern- Price Probabilístico, Morgenstern- Price
FS mínimo
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Bishop Probabilístico, Bishop
Determinístico, Janbu Probabilístico, Janbu
Determinístico, Morgenstern- Price Probabilístico, Morgenstern- Price
FS mínimo
160
que por el método probabilístico. Sin embargo, es importante mencionar que los valores de
factor de seguridad alcanzados disminuyen considerablemente respecto a la condición
estática (con diferencias de hasta 30 %), lo cual indica el peligro que puede significar un
sismo en la estabilidad de un talud de residuos sólidos.
De los resultados presentados puede deducirse que la condición con sismo afecta en mayor
medida al talud 1A, esto debido principalmente a que para un mismo ángulo de inclinación,
su altura es mayor en comparación con el talud 1B. En este sentido, puede observarse que
para el talud 1B ningún ángulo de inclinación arrojó valores de factor de seguridad menores a
1,2; que es el mínimo aceptable para condición pseudoestática en basura. Asimismo, este
talud en todos los casos mantuvo la condición de probabilidad de falla de aproximadamente
cero, tal como el análisis estático. En cuanto a los índices de confiabilidad (Cuadro A5- 3), se
tienen para el talud 1B valores mayores que 4 para ángulos de inclinación de 26° o menores,
lo que cataloga al modelo como uno de buen desempeño, de 26° a 42° presenta valores de
índice de confiabilidad mayores que 3, por tanto es catalogado como un modelo con
desempeño superior al promedio, y para ángulos mayores a 42° presenta valores de índice
de confiabilidad menores a 3, lo que lo clasifica como un modelo con desempeño inferior al
promedio.
Por su parte, para el caso del talud 1A puede observarse a partir de la Figura 5-16 que
comienza a tener problemas en su factor de seguridad a partir de los 22° de inclinación
mediante el método determinístico de Janbu (que corresponde al ángulo de reposo de la
basura y por tanto al valor máximo de ángulo de inclinación del talud que garantiza la
estabilidad), y a partir de los 30° con el método probabilístico de Janbu y el determinístico de
Morgenstern-Price. En el Cuadro 5-9 se presentan los valores de probabilidad de falla
obtenidos para el talud 1A.
Cuadro 5-9. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinación del talud 1A,
Caso 1
Ángulo del talud (°)
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
Bishop simplificado ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 0,2 0,4 0,8 1,2 2,8 6,4 7,5 11,6 11,8
Janbu ~0 ~0 ~0 0,5 0,9 1,5 3,6 5,0 7,6 9,2 12,8 19,3 22,6 28,1 29,3
Morgenstern- Price ~0 ~0 ~0 ~0 0,2 0,3 0,4 0,7 1,4 3,1 4,5 8,2 9,8 13,4 15,0
161
Se tiene que a partir de los 22° de inclinación, el talud 1A presenta una probabilidad de falla
diferente de cero, específicamente por el método de Janbu. No obstante, es a partir de los
28° que presenta probabilidad de falla por los tres métodos, con un desempeño sobre el
promedio para el caso de análisis por Bishop Simplificado, pobre por Janbu y sobre el
promedio por el método de Morgenstern- Price. En cuanto al índice de confiabilidad (Cuadro
A5- 4), se tienen valores mayores a 2 para ángulos menores o iguales a 30°, lo que lo
cataloga como un modelo con desempeño pobre por cualquiera de los métodos y para
ángulos mayores a los 30° presenta valores de índice de confiabilidad menores a 2, lo que lo
clasifica como un modelo con desempeño insatisfactorio o peligroso dependiendo del método
de análisis utilizado.
De acuerdo a la probabilidad de falla, para un ángulo de inclinación de 30° se obtienen
desempeños sobre el promedio, pobre y por debajo del promedio, para los métodos de
Bishop Simplificado, Janbu y Morgenstern- Price, respectivamente. Por tanto, puede
concluirse que bajo estas condiciones, un ángulo de 30° podría garantizar la estabilidad de
los taludes de las celdas de disposición. Sin embargo, esta afirmación debe ser comprobada
para alturas de celda mayores a las aquí analizadas.
c) Análisis estático con variación del ángulo de inclinación del talud para diferentes
posiciones de la línea piezométrica, con agua
Puesto que en el relleno sanitario en estudio se utiliza cobertura alternativa, la cual tiene un
espesor menor a 2 cm, es de esperar que esta no constituya una barrera impermeable que
evite la entrada de agua pluvial a la celda, por tanto, de no contarse con un sistema de
evacuación adecuado, existe la posibilidad de que se generen presiones intersticiales en el
interior de las mismas, producto de un aumento en el nivel de la línea piezométrica.
Debido a la situación expuesta, se realizará un análisis similar al anterior, en el cual se varía
el ángulo de inclinación del talud para la condición estática, pero además, se agrega un nivel
piezométrico a la celda de disposición, tal y como se presentó en la Figura 5-11, con el fin de
determinar la injerencia que puede tener un aumento de las presiones intersticiales en el
interior de las celdas de disposición y con ello, la importancia que tiene un adecuado drenaje
en relación a la estabilidad de los taludes.
162
Cabe destacar que este análisis es conservador en el sentido de que se supone que todo el
material debajo de la línea piezométrica planteada se encuentra saturado, lo cual podría no
ser representativo de la realidad, pues los sistemas de evacuación de agua y lixiviado se
encargan de que no se dé dicha condición. Los niveles piezométricos utilizados para cada
celda de disposición se presentan en el Cuadro 5-10, siendo el nivel excavado
aproximadamente 5 m bajo la línea del terreno.
Cuadro 5-10. Niveles de la línea piezométrica para cada celda de disposición
Talud Nivel de la línea piezométrica (a partir del nivel excavado)
Baja Media Alta
Celda vieja (1B) 4 m 9 m 15 m
Celda nueva (1A) 4 m 12 m 20 m
De esta forma, se obtuvieron los valores de factor de seguridad que se presentan en el
Cuadro A5- 5 y en la Figura 5-17 para el talud de la celda 1B, como se muestra a
continuación.
Figura 5-17. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 1, con agua
Como puede observarse a partir de la Figura 5-17, para la celda 1B los factores de seguridad
alcanzados bajo las condiciones con línea piezométrica abajo y en medio (tanto para el caso
determinístico como probabilístico), son muy similares, con valores prácticamente iguales a
partir de los 26° de inclinación del talud. Eso se debe a que para estos casos, la superficie de
falla se encuentra por encima del límite donde se ubica la línea piezométrica, razón por la
1.01.52.02.53.03.54.04.55.0
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Abajo Probabilístico, Abajo Determinístico, Medio
Probabilístico, Medio Determinístico, Arriba Probabilístico, Arriba
FS mínimo
163
cual el factor de seguridad no se ve afectado debido a dicha condición. Lo anterior se ve
representando en la Figura 5-18 para el caso de ángulo de inclinación de 26°.
Figura 5-18. Valores de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad
obtenidos del modelo 1B para 26° de ángulo de inclinación, con agua
164
Lo anterior también se puede observar si se comparan los factores seguridad aquí expuestos
(Cuadro A5- 5) con los alcanzados en el análisis anterior bajo la condición estática (Cuadro
A5- 1), donde se obtuvieron valores prácticamente iguales en todos los casos y en especial,
para ángulos de inclinación mayores a 32°. Solamente la condición con línea piezométrica
alta (a los 15 m respecto al nivel excavado) cambia drásticamente los valores de factor de
seguridad, con disminución de hasta un 59% en los mismos respecto al caso sin nivel
piezométrico, situación que se debe a las grandes presiones intersticiales que se generan en
el interior de la celda, lo cual hace que el talud sea más inestable.
No obstante, es importante mencionar que aún bajo la condición en la cual todo el talud
tuviese presiones en su interior, la probabilidad de falla para el talud 1B sigue siendo de
aproximadamente cero en todos los casos, lo cual arroja que el principal determinante en la
estabilidad de un talud conformado por residuos sólidos es su altura, por encima del ángulo
de inclinación o las presiones que este pueda sufrir en su interior. De la misma forma, si se
observa el índice de confiabilidad se tiene que para todos los casos con línea piezométrica
baja y media este valor es mayor a 5, lo cual perfila al modelo como de alto desempeño,
mientras que para el análisis con línea piezométrica alta se tienen valores menores a 3 para
cualquier ángulo de inclinación, lo que lo cataloga en el rango de superior al promedio o
pobre dependiendo de la pendiente del talud.
Un análisis similar al anterior se efectuó para el talud de la celda de disposición 1A. Los
resultados se presentan en el Cuadro A5- 6 y en la Figura 5-19.
Figura 5-19. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 1, con agua
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Abajo Probabilístico, Abajo Determinístico, Medio
Probabilístico, Medio Determinístico, Arriba Probabilístico, Arriba
FS mínimo
165
Puede visualizarse a partir de la Figura 5-19 que el talud 1A presenta condiciones críticas
para los casos con nivel piezométrico medio y alto, con valores de factor de seguridad por
debajo del mínimo aceptable. Lo anterior se debe a que para estos casos, la superficie de
falla se ubica por debajo de la línea piezométrica (tal como puede observarse en la Figura
5-20), razón por la cual el factor de seguridad se ve influenciado por esta condición.
Figura 5-20. Valores de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad
obtenidos del modelo 1A para 26° de ángulo de inclinación, con agua
166
Si se comparan los valores de factor de seguridad obtenidos del análisis para la condición
estática sin nivel piezométrico (Cuadro A5- 2) con los arrojados por este análisis (Cuadro A5-
6), se infiere que en todos los casos hubo un cambio considerable en el factor de seguridad,
con diferencias de hasta 54,5 % para el caso de nivel piezométrico medio y de hasta 73,6 %
para el nivel piezométrico en la parte alta del talud. De la misma manera, al disminuir los
valores de factor de seguridad, aumenta la probabilidad de falla asociada. En el Cuadro 5-11
se presentan los valores de probabilidad de falla obtenidos en cada caso.
Cuadro 5-11. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinación del talud 1A,
Caso 1, con agua
Ángulo 16° 18° 20° 22° 24° 26° 28° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 42° 45°
Baja (4 m)
~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0
Medio (12 m)
~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 0,6 3,2
Alta (20 m )
47,6 51,3 66,0 66,7 67,5 64,3 71,4 71,4 77,2 77,3 80,2 80,4 82,3 86,5 88,4
Como puede deducirse a partir de la información suministrada en el Cuadro 5-11, las
condiciones con nivel piezométrico bajo y medio de la celda de disposición, si bien no son
adecuadas, son aceptables desde el punto de vista de la estabilidad de los taludes. No
obstante, cuando la línea piezométrica se ubica dentro de la zona de falla del talud en todos
los casos se dan probabilidad de falla altas, mayores a 45 %, lo cual perfila al talud como
peligroso independientemente del ángulo de inclinación. En cuanto al índice de confiabilidad
(Cuadro A5- 6), para el nivel alto de línea piezométrica se obtuvieron valores menores a la
unidad, lo que cataloga el modelo como uno con un nivel de desempeño peligroso, mientras
que para los niveles bajo y medio se tienen valores entre 7 y 3 para el primer caso y entre 3
y 1 para el segundo caso, dependiendo del ángulo de inclinación, de forma que a mayor
ángulo disminuye el índice de confiabilidad y con ello, el nivel de desempeño del modelo.
Si se compara esta situación con la de la celda 1B, se tiene que la única diferencia entre una
y la otra para un mismo ángulo de inclinación del talud es la altura de la celda de disposición,
de ahí la importancia de controlar ese parámetro a fin de garantizar taludes estables. En este
sentido, una adecuada combinación de altura y ángulo de inclinación o la aplicación de
métodos para estabilización como los que se presentarán más adelante, podrían asegurar
que los taludes se mantengan seguros a elevaciones mayores a las presentes a la fecha.
167
En todo caso, debe evitarse la condición con niveles piezométricos que abarquen la totalidad
de las celdas de disposición, pues esto provocaría una mayor inestabilidad conforme aumenta
la altura del talud. Lo anterior se logra mediante un sistema de evacuación de aguas pluviales
adecuado y además, mediante la colocación de material impermeable para proteger los
residuos sólidos que conforman las celdas de disposición, de ahí la importancia de realizar un
estudio de balance hídrico en el interior de las unidades.
d) Análisis estático con variación del ángulo de inclinación del talud para diferentes
posiciones de la línea piezométrica, con lixiviado
Se procederá a hacer un análisis similar al anterior, cambiando únicamente el peso específico
del fluido, pasando de ser agua a lixiviado. En este sentido, según Vadillo et al (1998), la
densidad del lixiviado es aproximadamente 1,2 % la densidad del agua, por tanto, sabiendo
que la densidad del agua es de 1000 kg/m3, se tendría que la densidad del lixiviado es de
1012 kg/m3 y por tanto, su peso específico sería de 9,93 KN/m3.
En el Cuadro A5- 7 y en la Figura 5-21 se presentan los valores obtenidos del análisis del
talud de la celda de disposición 1B, mientras que en el Cuadro A5- 8 y en la Figura 5-23 se
presentan los valores para el caso del talud 1A. Es importante destacar que los niveles de la
línea piezométrica para las ubicaciones baja, media y alta son las mismas que las expresadas
para el caso con agua en el interior de las unidades, dadas en el Cuadro 5-10.
Figura 5-21. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 1, con lixiviado
1.01.52.02.53.03.54.04.55.0
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Abajo Probabilístico, Abajo Determinístico, Medio
Probabilístico, Medio Determinístico, Arriba Probabilístico, Arriba
FS mínimo
168
De acuerdo a lo presentado en la Figura 5-21, el talud 1B mantiene el mismo
comportamiento observado del análisis con agua, donde todos los factores de seguridad
mediante el método probabilístico cumplen y en el determinístico lo hacen todos excepto el
que posee presiones intersticiales en la totalidad de la celda de disposición. En este sentido,
es importante destacar que si se comparan los datos presentados en el Cuadro A5- 5,
correspondiente al análisis con agua, con los presentados en el Cuadro A5- 7, del estudio con
lixiviado, se obtiene que las diferencias en los valores de factor de seguridad alcanzados para
las posiciones baja y media de la línea piezométrica son nulas entre ambas condiciones. Lo
anterior se debe a que la superficie de falla se ubica por encima del nivel piezométrico (como
puede observarse en la Figura 5-22), razón por la cual el factor de seguridad no se ve
afectado por su presencia.
Figura 5-22. Valores de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad
obtenidos del modelo 1B para 26° de ángulo de inclinación, con lixiviado
169
No obstante, para el análisis del nivel piezométrico en la parte alta del talud, los factores de
seguridad sí varían, lo cual se debe al cambio en el peso específico del fluido presente y
probablemente a la temperatura del mismo. En este caso, se observaron diferencias en el
factor de seguridad de máximo 2,6 %, lo cual no es tan considerable y se debe
principalmente a la poca diferencia entre la densidad del agua y del lixiviado.
Es importante mencionar que al igual que en los casos anteriores, la probabilidad de falla
obtenida para el talud 1B es de aproximadamente cero, condición que se desprende de los
factores de seguridad alcanzados, los cuales en todos los casos de análisis probabilístico son
mayores al mínimo aceptable. Asimismo, los valores de índice de confiabilidad alcanzados por
el modelo (Cuadro A5- 7) son mayores a 5 para las posiciones baja y media de la línea
piezométrica, lo cual lo cataloga como uno de alto desempeño, mientras que para el nivel
piezométrico alto presenta valores entre 2,8 y 1,6 que lo clasifican como inferior al promedio
hasta insatisfactorio conforme aumenta la inclinación del talud.
Situación contraria a lo anterior sucede en el análisis del talud de la celda 1A, donde puede
observarse a partir de la Figura 5-23 que todos los factores de seguridad para las posiciones
de línea piezométrica media y alta, tanto mediante el análisis determinístico como
probabilístico, son menores al factor de seguridad mínimo de 1,5.
Figura 5-23. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 1, con lixiviado
Lo anterior concuerda con lo arrojado mediante el análisis anterior con agua, donde se
obtuvo que únicamente la condición con nivel piezométrico bajo es estable. En este sentido,
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Abajo Probabilístico, Abajo Determinístico, Medio
Probabilístico, Medio Determinístico, Arriba Probabilístico, Arriba
FS mínimo
170
si se comparan los valores presentados en el Cuadro A5- 6 del análisis con agua con los del
Cuadro A5- 8 del estudio con lixiviado, puede observarse que en los casos de línea
piezométrica media y alta hay variaciones importantes en el factor de seguridad obtenido. De
esta forma, para el caso del nivel piezométrico en altura media los factores de seguridad se
reducen hasta un 11,2 %, mientras que al colocar el nivel piezométrico con lixiviado en la
parte alta del talud se produce una baja del factor de seguridad de hasta 17,9 %.
Esta situación se debe a que en dichos casos la superficie de falla del talud 1A es bastante
profunda, llegando hasta el nivel piezométrico colocado (Figura 5-24). Debido a la situación
anterior, la existencia de lixiviado en la celda de disposición tiene influencia directa sobre el
factor de seguridad generado, produciendo una disminución del mismo.
Figura 5-24. Valores de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad
obtenidos del modelo 1A para 26° de ángulo de inclinación, con lixiviado
171
Al darse un cambio en el factor de seguridad, también lo hace la probabilidad de falla
asociada. En el Cuadro 5-12 se presentan los valores obtenidos bajo esta condición.
Cuadro 5-12. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinación del talud 1A,
Caso 1, con lixiviado
Ángulo 16° 18° 20° 22° 24° 26° 28° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 42° 45°
Baja (4 m)
~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0
Medio (12 m)
~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 1,2 5,1
Alta (20 m )
55,9 59,6 67,2 68,4 69,9 67,2 73,5 73,7 78,6 78,8 81,5 86,0 87,6 89,1 89,4
Como puede observarse, la probabilidad de falla tiende a aumentar respecto al análisis con
agua, siendo mayor el incremento para los ángulos de inclinación del talud menores.
Asimismo, en todos los casos el desempeño del talud bajo la condición con nivel piezométrico
arriba sería peligroso para cada uno de los ángulos de inclinación analizados. Por su parte, si
se observa el índice de confiabilidad dado por el Cuadro A5- 8, puede deducirse que para
todos los casos con línea piezométrica alta el desempeño del modelo es peligroso (pues
arrojó valores menores que la unidad), mientras que para los niveles medio y bajo de línea
piezométrica, el índice de confiabilidad disminuye conforme aumenta la altura del lixiviado y
el ángulo de inclinación, con desempeños desde alto hasta pobre dependiendo del caso.
Al igual que en el análisis con agua, la existencia de lixiviado en el interior de las celdas de
disposición puede ser nocivo para la estabilidad de los taludes que las conforman, de modo
que se debe evitar al máximo su presencia.
5.4.1.2. Caso 2: Basura en condición drenada, suelo en condición no
drenada, análisis estático y pseudoestático
Para este estudio, tal como el Caso 1 analizado anteriormente, se utilizaron para los residuos
valores de peso específico de 0,95 ton/m3, cohesión drenada de 1,50 ton/m2 y ángulo de
fricción drenado de 22,4°; con sus respectivas desviaciones estándar de 0,316 ton/m3, 0,839
ton/m2 y 3,556°. No obstante, se supone que el suelo se encuentra en condición no drenada,
para verificar la influencia que tiene este parámetro sobre la estabilidad de los taludes. De
172
esta forma, se utilizaron valores de peso específico de 1,77 ton/m3 y cohesión no drenada de
10,43 ton/m2, con desviaciones estándar de 0,03 ton/m3 y 3,94 ton/m2, respectivamente.
a) Análisis del modelo con geometría presente en el sitio
Al igual que el caso anterior para el estudio con suelo en condición drenada, se procedió a
hacer un análisis de los taludes de las celdas 1A y 1B bajo las condiciones en las que se
encuentran en sitio, es decir, con su altura y ángulo de inclinación reales. Este análisis se
efectuó bajo la condición estática y pseudoestática, cuyos resultados se presentan en el
Cuadro 5-13 para el talud 1B y en el Cuadro 5-14 para el talud 1A. Asimismo, en la Figura
5-25 y en la Figura 5-26 se presentan, a modo de ejemplo, las salidas de cada modelo
mediante el método estático por Bishop simplificado.
Cuadro 5-13. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 2
Observaciones Fellenius Bishop Simplificado Janbu
Morgenstern- Price
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Estático 3,834 4,419 3,914 4,493 3,872 4,430 3,872 4,43
Pseudoestático 1,370 1,394 1,449 1,473 1,299 1,324 1,452 1,424
Probabilidad de falla
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0%
Índice de Confianza
11,26 15,51 11,52 13,89 11,53 8,46 11,97 10,66
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Figura 5-25. Salida del modelo del talud 1B mediante el método de Bishop simplificado,
Caso 2, condición estática
173
Cuadro 5-14. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 2
Observaciones Fellenius Bishop Simplificado Janbu
Morgenstern- Price
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Estático 2,370 2,850 2,470 2,970 2,300 2,750 2,460 2,940
Pseudoestático 1,162 1,396 1,191 1,408 1,123 1,315 1,186 1,394
Probabilidad de falla
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
~0,0% 0,8% ~0,0% 0,4% ~0,0% 2,7% ~0,0% 0,4%
Índice de Confianza
6,160 2,790 6,380 3,030 6,010 2,540 6,360 2,930
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Figura 5-26. Salida del modelo del talud 1A mediante el método de Bishop simplificado,
Caso 2, condición estática.
Tanto el talud de la celda 1A como el de la celda 1B son estables para la condición estática,
pues se obtuvieron valores de factor de seguridad mayores a 1,5 mediante todos los
métodos. No obstante, en la condición pseudoestática el talud 1A no cumple con el factor de
seguridad mínimo, especialmente en el análisis determinístico, donde se tienen valores
menores a 1,2.
Debido a lo anterior y observando las probabilidades de falla obtenidas en cada caso, se
concluye que bajo estas condiciones de los residuos y del suelo de cobertura y de fundación,
el talud 1B es estable, con un desempeño alto; mientras que el talud 1A presenta un
desempeño entre pobre y por debajo del promedio. En cuanto al índice de confiabilidad
174
alcanzado, se deduce que el talud 1B clasifica como uno con desempeño alto mediante el
análisis estático y pseudoestático, mientras que el talud 1A cataloga como uno con
desempeño alto por el método estático e inferior al promedio por el método pseudoestático.
Asimismo, en todos los casos puede observarse que, al igual que en los análisis anteriores,
los factores de seguridad obtenidos para el talud analizado de la celda 1B son mayores que
los de la celda 1A, lo cual refuerza la teoría de que de los aspectos geométricos de las celdas
de disposición y las características mecánicas del material, uno de los parámetros que tiene
mayor influencia en el comportamiento del talud es su elevación.
Si se comparan los resultados de este análisis con los arrojados mediante la condición de
basura drenada y suelo drenado (presentados en el Cuadro 5-7 y en el Cuadro 5-8), se
obtienen las diferencias en el factor de seguridad que se muestran en el Cuadro 5-15 y en el
Cuadro 5-16. Es importante mencionar que este análisis se hizo restando los factores de
seguridad de la condición basura drenada y suelo no drenado a los del análisis con basura
drenada y suelo drenado.
Cuadro 5-15. Diferencia en el factor de seguridad obtenido para la celda vieja (1B)
Diferencia Fellenius Bishop Simplificado Janbu Morgenstern- Price
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Estática 0.613 0.592 0.649 0.713 0.670 0.637 0.609 0.483
Pseudoestática -0.315 -0.562 -0.273 -0.520 -0.351 -0.577 -0.269 -0.573 *A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Cuadro 5-16. Diferencia en el factor de seguridad obtenido para la celda nueva (1A)
Diferencia Fellenius Bishop Simplificado Janbu Morgenstern- Price
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Estática 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
Pseudoestática 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 *A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Como puede visualizarse a partir de los resultados presentados, para la celda 1A los valores
de la condición estática y pseudoestática se mantienen igual al análisis anterior, lo cual se
debe a que a los residuos sólidos no se le cambiaron sus parámetros resistentes y puesto que
esta celda no posee suelo de cobertura y la superficie de falla no llega hasta el suelo de
fundación (caso del ejemplo de la Figura 5-26), el estado en que se encuentre el suelo es
intrascendente en la determinación del factor de seguridad.
175
Del análisis de la celda 1B cabe destacar que en ambos casos hubo una diferencia en el
factor de seguridad bajo la condición de suelo no drenado respecto a los obtenidos con suelo
drenado. En este sentido, puede observarse que para la condición estática, el factor de
seguridad aumentó con el suelo no drenado, lo cual se debe principalmente a que al existir
suelo de cobertura en esta celda, las características de este material influyen directamente en
el resultado del factor de seguridad, aumentando su valor, pues se tiene una resistencia
mayor. Caso contrario sucede en el análisis pseudoestático, donde la superficie de falla logra
llegar hasta el suelo de fundación, y dado que este posee ángulo de fricción igual a cero en
este análisis, el factor de seguridad disminuyó, lo cual podría significar que para este tipo de
material de fundación contribuye más en la estabilidad el ángulo de fricción que una mayor
cohesión.
En cuanto a la probabilidad de falla, puede observarse que para ambos taludes se mantiene
constante respecto al caso de basura en condición drenada y suelo en condición drenada,
siendo aproximadamente cero para el talud 1B y entre 0,4 % y 2,7 % para el talud 1A.
b) Análisis con variación del ángulo de inclinación del talud
Se evaluará el efecto que tiene la variación del ángulo de inclinación en la estabilidad de los
taludes de las celdas de disposición, a fin de determinar la máxima inclinación posible que
garantice la estabilidad de los mismos. Este estudio se realizó para la condición de basura
drenada y suelo no drenado, tanto mediante análisis determinístico como probabilístico para
los casos estático y pseudoestático.
Al igual que en el análisis con suelo en condición drenada, para este caso y los subsecuentes
es la celda 1A la que posee suelo de cubertura y no la 1B, a fin de determinar si para una
mayor altura de las celdas de disposición, el suelo de cobertura final contribuye en la
estabilidad. En la Figura 5-27 y en la Figura 5-29 se presentan los resultados obtenidos para
los taludes 1B y 1A en el análisis estático. La totalidad de los resultados de este estudio se
presenta en el Cuadro A5- 9 y en el Cuadro A5- 10.
176
Figura 5-27. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 2, condición estática
Figura 5-28. Ubicación de la superficie de falla, factor de seguridad y probabilidad de falla
para el talud 1B con ángulo de inclinación de 26°, caso estático con Bishop simplificado
Para el caso del talud 1B, los resultados arrojan factores de seguridad mayores al mínimo
aceptable para la condición estática, lo cual asegura que dicho talud es estable para todos los
ángulos de inclinación propuestos. Lo anterior se comprueba mediante la probabilidad de
falla obtenida, la cual fue de aproximadamente cero en todos los casos, garantizando un
desempeño alto del talud, y que por tanto, es difícil que este falle. Asimismo, si se observa el
índice de confiabilidad dado en el Cuadro A5- 9, puede inferirse que para todos los casos el
modelo clasifica como uno de desempeño alto, pues se tienen valores mayores a 5.
1.01.52.02.53.03.54.04.55.0
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Bishop Probabilístico, Bishop
Determinístico, Janbu Probabilístico, Janbu
Determinístico, Morgenstern-Price Probabilístico, Morgenstern-Price
FS mínimo
177
Si se comparan los resultados presentados en el Cuadro A5- 1, correspondiente al análisis
bajo condición de suelo drenada, con los mostrados en el Cuadro A5- 9, para el suelo en
condición no drenada, se observa que los datos obtenidos son idénticos en todos los casos, lo
cual se debe a que la celda 1B no posee suelo de cubertura en este análisis y la superficie de
falla se localiza en todos los casos en los residuos sólidos (como el caso de la Figura 5-28),
por lo que un cambio en los parámetros del suelo de fundación no tiene injerencia sobre los
resultados del factor de seguridad.
Respecto al análisis del talud 1A (Figura 5-29), se obtuvo la misma condición anterior, donde
todos los valores de factor de seguridad son mayores a 1,5; no obstante, los resultados
arrojados por el modelo son menores a los determinados para la celda 1B, condición que se
debe a la diferencia de altura de las celdas de disposición.
Figura 5-29. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 2, condición estática
Al igual que en el caso anterior, la probabilidad de falla obtenida para todos los ángulos de
inclinación del talud 1A fue de aproximadamente cero, lo cual indica que en la condición
estática los taludes son seguros. Si se observa el índice de confiabilidad mostrado en el
Cuadro A5- 10, puede inferirse que el modelo presenta para todos los casos un alto
desempeño, con valores mayores a 5.
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Bishop Probabilístico, Bishop
Determinístico, Janbu Probabilístico, Janbu
Determinístico, Morgenstern- Price Probabilístico, Morgenstern- Price
FS mínimo
178
En este sentido, comparando los datos obtenidos mediante este estudio (Cuadro A5- 10) con
los arrojados por el análisis de suelo en condición drenada (Cuadro A5- 2), se infiere que en
todos los casos hay un incremento del factor de seguridad, situación que se debe a la
presencia de suelo de cobertura, el cual, al contar con una resistencia mayor, contribuye en
la estabilidad. Esta diferencia en el factor de seguridad alcanzado se da en forma gradual,
siendo mayor conforme aumenta la inclinación del talud, hasta llegar a un valor de diferencia
máximo a los 30°. Para ángulos de inclinación mayores a 30° la diferencia entre un método y
otro no es tan significativa, lo cual podría implicar que para ángulos mayores a este, el talud
tendrá factores de seguridad menores independientemente de la condición en la que se
encuentre el suelo de cobertura.
Para la condición pseudoestática se obtuvieron los resultados que se presentan en la Figura
5-30 y en la Figura 5-32.
Figura 5-30. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 2, condición
pseudoestática
Como puede observarse a partir de la Figura 5-30, el talud 1B presenta para esta condición
un comportamiento diferente al que han presentado ambos taludes en cada uno de los casos
de análisis anteriormente efectuados. En este caso, el factor de seguridad aumenta conforme
incrementa el ángulo de inclinación del talud, situación que se debe a que la superficie de
falla para cada una de las corridas del modelo se ubica en el suelo de fundación, tal como se
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Bishop Probabilístico, Bishop
Determinístico, Janbu Probabilístico, Janbu
Determinístico, Morgenstern- Price Probabilístico, Morgenstern- Price
FS mínimo
179
presenta en la Figura 5-31, (excepto aquellos con ángulo de inclinación mayor o igual a 38°),
razón por la cual, no importa la inclinación del talud sino el peso de la masa deslizante,
mismo que es menor conforme más inclinado sea el talud, haciendo que el factor de
seguridad aumente. Se puede ver cómo a partir de 38° de inclinación, vuelve a bajar el valor
del factor de seguridad, porque ahora la superficie de falla sí se encuentra en el talud,
específicamente en los residuos sólidos, haciendo que para estos casos se vuelva a presentar
el comportamiento observado en los análisis anteriores.
Figura 5-31. Ubicación de la superficie de falla, factor de seguridad y probabilidad de falla
para el talud 1B con ángulo de inclinación de 26°, caso pseudoestático con Bishop
simplificado
Respecto a la probabilidad de falla, cabe destacar que para el talud 1B se sigue conservando
en aproximadamente cero, lo cual indica que se mantiene estable para todos los casos de
ángulo de inclinación analizados. No obstante, es importante destacar que se presentó una
disminución en el factor de seguridad respecto a la condición con suelo drenado (de acuerdo
a lo expuesto en el Cuadro A5- 3 y en el Cuadro A5- 11), por tanto, podría inferirse que para
superficies de falla en el suelo de fundación, es la condición con suelo drenado la que provee
mayor estabilidad. Asimismo, del índice de confiabilidad dado en el Cuadro A5- 11 puede
deducirse que para ángulos iguales o menores a 38° el desempeño del modelo es alto,
mientras que para ángulos de inclinación mayores, puede llegar a ser inferior al promedio.
Similar a lo anterior, pueden observarse en la Figura 5-32 los resultados obtenidos para el
talud 1A, donde se nota claramente una disminución del factor de seguridad conforme
aumenta el ángulo de inclinación del talud, hasta llegar a valores críticos (alrededor de los
36°), en los cuales el factor de seguridad obtenido no cumple con el mínimo aceptable.
180
Figura 5-32. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 2, condición
pseudoestática
Equiparando los resultados alcanzados para la condición de suelo drenada (Cuadro A5- 4)
con los obtenidos para el suelo en condición no drenada (Cuadro A5- 12), se visualiza que el
factor de seguridad aumenta considerablemente para este último caso (con diferencias de
hasta 0,25 puntos), por tanto podría inferirse que los taludes son más estables bajo esta
condición de suelo de cobertura, pues se tiene una resistencia mayor. Lo anterior también se
ve reflejado en la probabilidad de falla obtenida, donde se pueden observar valores mucho
más bajos por este estudio que los obtenidos bajo el análisis del suelo en condición drenada.
Cuadro 5-17. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinacion del talud 1A,
Caso 2
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
Bishop simplificado ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 0,4 0,3 0,7 0,9
Janbu ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 0,4 0,4 0,8 0,9 1,9 2,4
Morgenstern- Price ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 0,2 0,2 0,4 0,5
De esta forma, se tiene que el máximo valor de probabilidad de falla alcanzado en este
análisis es de 2,4 % mediante el método de Janbu para 45° de inclinación del talud, lo cual lo
clasifica como uno de desempeño pobre. En contraposición con lo anterior, del Cuadro 5-9
puede observarse que bajo el análisis con suelo en condición drenada, se obtuvo una
probabilidad de falla de 29,3 % para las mismas condiciones, perfilando el talud como uno
con desempeño peligroso.
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Bishop Probabilístico, Bishop
Determinístico, Janbu Probabilístico, Janbu
Determinístico, Morgenstern- Price Probabilístico, Morgenstern- Price
FS mínimo
181
Igualmente, para este caso de análisis el talud empieza a presentar valores de probabilidad
de falla por los tres métodos utilizados a partir de los 38° de ángulo de inclinación (con
probabilidades entre 0,2 % y 0,8 % que lo clasifican como un talud con desempeño sobre el
promedio o por debajo del promedio, según sea el caso), mientras que por el análisis con
suelo en condición drenada, se obtiene que es a partir de los 30° de inclinación que el talud
puede tener problemas de estabilidad, con probabilidades de falla entre 0,4 % y 5,0 %, que
corresponden a una condición de desempeño por debajo del promedio o pobre, según el
caso.
En cuanto al índice de confiabilidad para este modelo, se muestra en el Cuadro A5- 12 como
para ángulos de 36° y menores se obtuvieron valores entre 2,5 y 4, lo que perfila el modelo
como uno de desempeño desde bueno hasta inferior al promedio conforme aumenta el
ángulo de inclinación; mientras que para ángulos de inclinación mayores a 36° se tiene un
desempeño insatisfactorio.
Del análisis efectuado puede concluirse que, dado que la condición más crítica es la
presentada por el talud 1A (por poseer mayor altura), un ángulo de 30° es el recomendable a
fin de garantizar la estabilidad de las celdas de disposición, esto basándose en el supuesto de
que no se conoce la condición del suelo de cobertura a la hora de colocarlo sobre los residuos
sólidos, por tanto es la condición drenada del suelo la que controla el método de construcción
a seguir, por arrojar valores de factor de seguridad más críticos que la condición no drenada.
c) Análisis estático con variación del ángulo de inclinación del talud para diferentes
posiciones de la línea piezométrica, con agua
Se realizó un análisis similar al anterior, variando el ángulo de inclinación y la posición de la
línea piezométrica, pero ahora con el suelo en condición no drenada. Al igual que en el caso
para suelo en condición drenada, se colocó un nivel piezométrico a alturas baja, media y alta
de la celda de disposición, tal como se presenta en el Cuadro 5-10, a fin de determinar la
influencia que puede tener la presencia de agua en el interior de las mismas. Asimismo, se
colocó suelo de cobertura final sobre la celda 1A y no sobre la celda 1B, tal como se ha
hecho en los análisis anteriores. Los resultados arrojados para el talud de la celda 1B se
presentan en Cuadro A5- 13 y en la Figura 5-33, mientras que para el talud 1A se muestran
en el Cuadro A5- 14 y en la Figura 5-34.
182
Figura 5-33. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 2, con agua
Para la celda 1B, los factores de seguridad para cada uno de los casos (determinístico y
probabilístico) cumplen con el mínimo establecido, excepto el análisis determinístico con nivel
piezométrico arriba; siguiendo la tendencia a bajar el factor de seguridad conforme aumenta
el ángulo de inclinación (lo cual se puede asegurar bajo el supuesto de que el material es
homogéneo).
Lo anterior concuerda con el caso para suelo en condición drenada, donde se obtuvieron los
mismos resultados. En este sentido, si se comparan los valores alcanzados por este análisis,
presentados en el Cuadro A5- 13, con los obtenidos para suelo en condición drenada (Cuadro
A5- 5), puede observarse que los factores de seguridad obtenidos son exactamente iguales,
condición que se debe a que la superficie de falla se ubica en los residuos, por tanto una vez
más, un cambio en los parámetros del suelo de fundación (pues esta celda no posee suelo de
cobertura en este análisis), no afecta los resultados arrojados.
Asimismo, al igual que en el caso del análisis con suelo en condición drenada, las
probabilidades de falla para cualquier ángulo de inclinación son de aproximadamente cero,
por tanto el desempeño del talud es alto para todos los casos. En cuanto al índice de
confiabilidad (Cuadro A5- 13), se tienen valores mayores a 5 para los casos con línea
piezométrica baja y media, lo cual perfila al talud modelado como uno con desempeño alto,
mientras que para el caso con línea piezométrica alta los valores de índice de confiabilidad
van desde 2,9 hasta 1,6; clasificando el modelo como uno con desempeño desde inferior al
promedio hasta insatisfactorio, dependiendo del ángulo de inclinación del talud.
1.01.52.02.53.03.54.04.55.0
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Abajo Probabilístico, Abajo Determinístico, Medio
Probabilístico, Medio Determinístico, Arriba Probabilístico, Arriba
FS mínimo
183
Contrario a lo anterior, el talud 1A no cumple para las condiciones con nivel piezométrico en
las posiciones media y alta, tal como puede observarse en la Figura 5-34, situación que se
debe a la altura del talud y las altas presiones intersticiales producidas.
Figura 5-34. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 2, con agua
Comparando los resultados generados mediante este análisis (Cuadro A5- 14) con los
obtenidos por medio del estudio con suelo en condición drenada (Cuadro A5- 6), se deduce
que el factor de seguridad aumentó hasta 0,45 puntos respecto a los valores arrojados por la
condición anterior. Esta situación tiene relación directa con la probabilidad de falla del talud,
la cual para este análisis disminuyó en todos los casos, como puede observarse en el Cuadro
5-18.
Cuadro 5-18. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinación del talud 1A,
Caso 2, con agua
Ángulo 16° 18° 20° 22° 24° 26° 28° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 42° 45°
Baja (4 m)
~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0
Medio (12 m)
~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0
Alta (20 m )
36,1 44,4 52,4 54,2 54,9 55,7 56,2 56,6 60,8 61,2 61,5 73,6 75,5 76,4 77,8
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Abajo Probabilístico, Abajo Determinístico, Medio
Probabilístico, Medio Determinístico, Arriba Probabilístico, Arriba
FS mínimo
184
Aunque para todos los casos de análisis el desempeño del talud sigue siendo peligroso, los
valores de probabilidad de falla disminuyeron considerablemente respecto a la información
suministrada en el Cuadro 5-11. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de
inclinación del talud 1A, Caso 1, con agua; con diferencias que van desde 6,8% hasta 18,7%.
En cuanto al índice de confiabilidad, puede inferirse del Cuadro A5- 14 que para el nivel
piezométrico bajo el desempeño del modelo es alto (con valores mayores a 5 hasta los 40°
de inclinación), mientras que para el nivel piezométrico medio el desempeño del talud
modelado clasifica como bueno o pobre dependiendo del ángulo de inclinación. Por su parte,
el nivel piezométrico alto brinda valores de índice de confiabilidad menores a la unidad, lo
que cataloga el modelo como peligroso.
De acuerdo a lo anterior se concluye que bajo ninguna de las condiciones estudiadas es
seguro que los taludes presenten niveles piezométricos que abarquen la totalidad de las
celdas de disposición, pues su falla por cualquiera de los métodos analizados es inminente.
Debido a esta situación, es sumamente importante contar con sistemas de evacuación de
aguas pluviales adecuados, a fin de garantizar al máximo que no se dé esta condición.
d) Análisis estático con variación del ángulo de inclinación del talud para diferentes
posiciones de la línea piezométrica, con lixiviado
Al igual que el análisis anterior, se procedió a hacer un estudio de la influencia que tiene en
la estabilidad de los taludes la presencia de fluidos en el interior de las celdas de disposición,
en este caso con lixiviado. Para este, se utilizó un valor de peso específico del lixiviado de
9,93 KN/m3, tal y como fue mencionado.
De igual manera, se supuso que es la celda 1A la que posee suelo de cobertura final y no la
celda 1B. Asimismo, se utilizaron las alturas de nivel piezométrico que se presentan en el
Cuadro 5-10.
Los resultados obtenidos se presentan en el Cuadro A5- 15 para el caso del talud analizado
de la celda de disposición 1B y en el Cuadro A5- 16 para el talud analizado de la celda 1A, así
como en la Figura 5-35 y Figura 5-36, para los taludes de las celdas 1B y 1A,
respectivamente.
185
Figura 5-35. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 2, con lixiviado
Figura 5-36. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 2, con lixiviado
Para el talud 1B, cuyos resultados se presentan en la Figura 5-35, los valores del factor de
seguridad cumplen en los casos de análisis con nivel piezométrico bajo y medio, mas no para
el caso en el que se ubica la línea piezométrica en la parte alta del talud, específicamente en
su análisis determinístico, lo cual indica que para esta condición, el talud podría presentar
problemas en su estabilidad.
Asimismo, puede notarse que los valores de factor de seguridad obtenidos para los casos con
nivel piezométrico bajo y medio son prácticamente iguales entre sí, tanto en los resultados
1.01.52.02.53.03.54.04.55.0
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Abajo Probabilístico, Abajo Determinístico, Medio
Probabilístico, Medio Determinístico, Arriba Probabilístico, Arriba
FS mínimo
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
Determinístico, Abajo Probabilístico, Abajo Determinístico, Medio
Probabilístico, Medio Determinístico, Arriba Probabilístico, Arriba
FS mínimo
186
arrojados por el método determinístico como por el probabilístico, lo cual se debe a que en
todos los casos la superficie de falla se ubicaba por encima de la línea piezométrica colocada
(Figura 5-37), por lo que esta no interfiere en los valores del modelo.
Figura 5-37. Valores de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad
obtenidos del modelo 1B para 26° de ángulo de inclinación, Caso 2, con lixiviado
Comparando los resultados del estudio con agua (Cuadro A5- 13) con los arrojados por este
análisis (Cuadro A5- 15), se infiere que las diferencias entre ambos factores de seguridad son
nulas para los casos con nivel piezométrico medio y bajo, pues como ya se mencionó, este
no tiene injerencia sobre el factor de seguridad. Por su parte, para el análisis con nivel alto,
las diferencias en el factor de seguridad son bajas, máximo 0,04 puntos (siendo menores los
factores de seguridad obtenidos mediante el análisis con lixiviado), lo cual se puede deber al
aumento en el peso específico del lixiviado respecto al del agua, así como a su temperatura.
Asimismo, si se comparan los resultados de este análisis con los obtenidos para el caso de
187
suelo en condición drenada (Cuadro A5- 7), se deduce que todos los factores de seguridad
arrojados fueron iguales, situación que se debe a que la celda 1B no posee suelo de
cobertura en este análisis, por tanto el cambio en los parámetros del suelo de fundación no
influye en los resultados del factor de seguridad.
De lo anterior se desprende que, al igual que para el estudio con suelo en condición drenada,
las probabilidades de falla para este talud fueron de aproximadamente cero en todos los
casos de análisis, por lo que su desempeño es alto. Si se observa el índice de confiabilidad
presentado en el Cuadro A5- 15, puede inferirse que el modelo posee un alto desempeño
para los niveles piezométricos bajo y medio, mientras que para el nivel piezométrico alto el
desempeño va de superior al promedio hasta insatisfactorio, disminuyendo conforme
aumenta el ángulo de inclinación.
Por su parte, para el talud 1A (Figura 5-36) se tienen problemas en el cumplimiento del
factor de seguridad mínimo a partir del nivel piezométrico en altura media, situación que
puede deberse a la altura de este talud (la cual es aproximadamente 5 m mayor que la del
talud 1B).
Contrastando los resultados de este análisis (Cuadro A5- 16) con los arrojados por el caso del
talud 1A con agua (Cuadro A5- 14), se obtiene que los factores de seguridad disminuyen
para las condiciones media y alta, con diferencias máximas de 0,15 y 0,05 puntos,
respectivamente. De la misma forma, si se compara este caso de estudio con el análisis para
suelo en condición drenada (Cuadro A5- 8), puede notarse que hay un aumento en los
valores del factor de seguridad alcanzados cuando el suelo se encuentra en condición no
drenada, con diferencias máximas de 0,33; 0,30 y 0,21 para los niveles bajo, medio y alto,
respectivamente. En cuanto a la probabilidad de falla obtenida, se tienen los datos que se
presentan en el Cuadro 5-19.
Cuadro 5-19. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinación del talud 1A,
Caso 2, con lixiviado
Ángulo 16° 18° 20° 22° 24° 26° 28° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 42° 45°
Baja (4 m)
~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0
Medio (12 m)
~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0
Alta (20 m )
41,4 44,9 54,4 56,6 58,5 59,1 61,1 61,3 63,2 63,8 64,1 74,1 75,4 77,9 78,7
188
De acuerdo a los resultados arrojados, las condiciones con nivel piezométrico bajo y medio
son aceptables, con taludes estables y con desempeño alto. No obstante, para la condición
con nivel piezométrico alto, las probabilidades de falla son sumamente importantes, lo cual
convierte al talud en peligroso. De la misma forma, el índice de confiabilidad presentado en el
Cuadro A5- 16 arroja desempeños del talud alto para el nivel piezométrico bajo, entre inferior
al promedio y pobre para el nivel medio (dependiendo del ángulo de inclinación) y peligroso
para el nivel piezométrico alto.
Si se equiparan estos resultados con los determinados para el caso de análisis con suelo en
condición drenada (Cuadro 5-12), puede notarse que se tiene una disminución considerable
en la probabilidad de falla arrojada por el modelo, sin embargo, esta no es suficiente para
garantizar que bajo la condición estudiada los taludes sean seguros.
5.4.1.3. Caso 3: Análisis determinístico con variación del ángulo de
inclinación del talud para diferentes valores de cohesión
drenada y ángulo de fricción drenado
Para este caso se usaron datos de los residuos sólidos obtenidos de la literatura,
provenientes de diferentes rellenos de América Latina (Anexo 3), pues estos presentan una
composición porcentual de los residuos similar a la de Costa Rica, por tanto podrían tener
valores de los parámetros resistentes de los residuos similares a los obtenidos para rellenos
sanitarios de nuestro país; mientras que los datos de suelo utilizados fueron los facilitados
por la empresa Manejo Integral Tecnoambiente S.A. Es importante mencionar que este
análisis se realizó únicamente para el suelo de cobertura en condición drenada, y basura en
condición drenada.
Asimismo, se realizó el estudio solamente mediante análisis determinístico, lo anterior debido
a que no se contaba con la desviación estándar para cada uno de los valores de cohesión y
ángulo de fricción utilizados. Por su parte, todos los análisis se realizaron con un valor de
densidad de 0,95 ton/m3, que es el que se tiene en el relleno sanitario en estudio. En la
Figura 5-38 y en la Figura 5-39 se muestran los resultados obtenidos para el análisis estático
realizado. En el Anexo 5, Cuadro A5- 17 y Cuadro A5- 18, se presenta la totalidad de los
valores arrojados por ambos modelos para este caso.
189
Figura 5-38. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1B,
sin suelo intermedio, condición estática
Figura 5-39. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1A,
sin suelo intermedio, condición estática
Los factores de seguridad arrojados por el modelo del talud 1B son en todos los casos
mayores que los obtenidos para el talud 1A. No obstante, ambos taludes presentan el mismo
comportamiento para cada uno de los pares de cohesión drenada y ángulo de fricción
drenado analizados.
0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
c=0 ton/m2, ø=20° c=0,5 ton/m2, ø=17° c=1,0 ton/m2, ø=30°
c=1,5 ton/m2, ø=35° c=1,8 ton/m2, ø=22° c=2,0 ton/m2, ø=22°
c=2,24 ton/m2, ø=25,7° c=2,5 ton/m2, ø=20° FS mínimo
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
c=0 ton/m2, ø=20° c=0,5 ton/m2, ø=17° c=1,0 ton/m2, ø=30°
c=1,5 ton/m2, ø=35° c=1,8 ton/m2, ø=22° c=2,0 ton/m2, ø=22°
c=2,24 ton/m2, ø=25,7° c=2,5 ton/m2, ø=20° FS mínimo
190
En este sentido, es importante recalcar que para valores de cohesión menores a 1 ton/m2, se
tienen factores de seguridad por debajo del mínimo aceptable, dado por 1,5 para la condición
estática. La situación anterior se presentó en cada uno de los ángulos de inclinación
analizados en la celda 1A (que es la de mayor altura), lo cual indica que bajo esta condición,
los taludes de mayor elevación presentarían un riesgo inminente de falla, de ahí la
importancia de una adecuada compactación de los residuos sólidos.
Es importante mencionar que de acuerdo a los resultados obtenidos para ambas celdas, un
mayor ángulo de fricción de los residuos sólidos provee un incremento mayor en el factor de
seguridad que un valor mayor de cohesión. Lo anterior se visualiza en la Figura 5-38 y en la
Figura 5-39 si se compara el caso de cohesión de 1,5 ton/m2 y ángulo de fricción de 35° con
el de cohesión de 2 ton/m2 y ángulo de fricción de 22°, por ejemplo, donde puede
observarse que los valores de factor de seguridad son mucho mayores en el primer caso.
El análisis se realizó también para el caso pseudoestático, y los resultados se presentan en el
Cuadro A5- 19 y en el Cuadro A5- 20, así como en la Figura 5-40 y en la Figura 5-41.
Figura 5-40. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1B,
sin suelo intermedio, condición pseudoestática
0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.6
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
c=0 ton/m2, ø=20° c=0,5 ton/m2, ø=17° c=1,0 ton/m2, ø=30°
c=1,5 ton/m2, ø=35° c=1,8 ton/m2, ø=22° c=2,0 ton/m2, ø=22°
c=2,24 ton/m2, ø=25,7° c=2,5 ton/m2, ø=20° FS mínimo
191
Figura 5-41. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1A,
sin suelo intermedio, condición pseudoestática
Para la condición pseudoestática los valores de factor de seguridad alcanzados disminuyeron
respecto a la condición estática, como era de esperar, pero se sigue manteniendo el mismo
comportamiento de las variables analizadas en cada talud.
De esta forma, puede observarse que al igual que en el caso anterior, valores de cohesión
menores a 1 ton/m2 presentan problemas para cualquier ángulo de inclinación. Además, se
sigue cumpliendo que son los valores de ángulo de fricción mayores los que proveen los
factores de seguridad más elevados para cualquier pendiente del talud. Debido a la situación
anterior, es sumamente importante garantizar una adecuada compactación de los residuos
sólidos de las celdas de disposición, a fin de alcanzar parámetros resistentes mayores.
Finalmente, es importante destacar que mediante el análisis pseudoestático del talud 1A se
desprende que a partir de los 32° empieza a haber problemas en el cumplimiento del factor
de seguridad independientemente de sus valores de cohesión y ángulo de fricción, por tanto
podría deducirse que, dado que no siempre se conocen los parámetros resistentes de los
residuos sólidos, se puede utilizar un valor máximo de inclinación de 32° en la construcción
de los taludes de las celdas de disposición, a modo de garantizar su estabilidad. No obstante,
debe verificarse que esta condición se cumpla para taludes de mayor altura.
0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.4
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
c=0 ton/m2, ø=20° c=0,5 ton/m2, ø=17° c=1,0 ton/m2, ø=30°
c=1,5 ton/m2, ø=35° c=1,8 ton/m2, ø=22° c=2,0 ton/m2, ø=22°
c=2,24 ton/m2, ø=25,7° c=2,5 ton/m2, ø=20° FS mínimo
192
En conclusión, puede afirmarse que en el supuesto de que se desconozca el valor de
cohesión y ángulo de fricción presente en cada una de las celdas de disposición, 32°
constituye un ángulo de inclinación que garantiza la estabilidad bajo las condiciones actuales
del relleno sanitario; sin embargo, este valor puede disminuir conforme aumenta la altura de
la celda de disposición.
5.4.2. Taludes con suelo intermedio (condición del Reglamento sobre
Rellenos Sanitarios de Costa Rica)
Como ya ha sido mencionado, en el relleno sanitario en estudio no se utiliza suelo de
cobertura entre capas de residuos, sino que se coloca diariamente una cobertura alternativa
aprobada por el Ministerio de Salud, que cumple con la función del suelo de cobertura desde
el punto de vista ambiental. No obstante, se desconoce si usar suelo de cobertura pueda
producir una mayor estabilidad de las celdas de disposición, pues de no ser el caso, es
económicamente más rentable el uso de cobertura alternativa, principalmente porque ocupa
menos volumen (lo que a largo plazo aumenta la vida útil de cada celda), y además, es más
fácil y rápido de colocar.
Debido a lo anterior, se desea conocer la injerencia que pueda tener este material sobre el
factor de seguridad de los taludes de las celdas de disposición, para lo cual se procedió a
hacer un análisis a dichas celdas bajo el supuesto de que la basura se encuentra en condición
drenada y el suelo podría estar tanto en condición drenada como en condición no drenada.
Para este caso específico sólo se hizo el análisis con la geometría real del talud (sin cambiar
el ángulo de inclinación), pues esta es la que representa la condición en sitio y es a partir de
dicho estado que se puede concluir si es necesario el uso de suelo de cobertura intermedio.
5.4.2.1. Caso 1: Basura en condición drenada, suelo en condición
drenada
a) Análisis del modelo con geometría presente en el sitio
Se procedió a hacer el análisis de uno de los taludes de las celdas 1A y 1B, bajo el supuesto
de que tanto la basura como el suelo de cobertura fallan en condición drenada. El estudio se
hizo para la condición estática y pseudoestática, tanto mediante análisis determinístico como
probabilístico. Los resultados obtenidos se presentan en el Cuadro 5-20 y en el Cuadro 5-21,
para el talud 1B y 1A, respectivamente. Asimismo, en la Figura 5-42 y en la Figura 5-43 se
193
presenta un ejemplo de salida del modelo para el caso estático mediante el método de
análisis de Bishop Simplificado.
Cuadro 5-20. Factores de seguridad para la celda 1B, con suelo intermedio, Caso 1
Observaciones Fellenius Bishop Simplificado Janbu Morgenstern- Price
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Estático 3,551 4,286 3,592 4,326 3,517 4,240 3,591 4,416
Pseudoestático 1,829 2,182 1,856 2,208 1,787 2,040 1,855 2,226
Probabilidad de falla
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
Está- tico
Pseudo-estático
Está- tico
Pseudo-estático
~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0%
Índice de Confianza
8,980 4,950 9,090 5,050 8.950 5,050 9,200 5,100
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Figura 5-42. Salida del modelo del talud 1B mediante el método de Bishop simplificado,
Caso 1, condición estática (modelo con suelo intermedio)
Cuadro 5-21. Factores de seguridad para la celda 1A, con suelo intermedio, Caso 1
Observaciones Fellenius Bishop Simplificado Janbu Morgenstern- Price
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Estático 2,295 2,693 2,443 2,838 2,219 2,602 2,442 2,779
Pseudoestático 1,301 1,506 1,402 1,603 1,244 1,432 1,406 1,529
Probabilidad de falla
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
Está- tico
Pseudo-estático
Está- tico
Pseudo-estático
~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0%
Índice de Confianza
6,140 2,570 6,610 3,000 5,930 2,260 6,390 2,690
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
194
Figura 5-43. Salida del modelo del talud 1A mediante el método de Bishop simplificado,
Caso 1, condición estática (modelo con suelo intermedio)
Tanto el talud 1A como el talud 1B presentan valores de factor de seguridad mayores a 1,5
para el análisis estático y a 1,2 para el análisis pseudoestático, por tanto podría inferirse que
son taludes estables. Lo anterior se comprueba si se observa la probabilidad de falla, la cual
es de aproximadamente cero para ambos taludes, tanto para la condición estática como
pseudoestática, lo cual perfila el modelo como uno de alto desempeño.
No obstante, si se observa el índice de confiabilidad puede inferirse que el valor arrojado
disminuye considerablemente para el caso pseudoestático, lo que a su vez disminuye el nivel
de desempeño del modelo, especialmente para el talud 1A. En este sentido, el talud 1B
conserva valores superiores a 5 en el índice de confiabilidad para ambos casos de análisis, lo
cual lo perfila como un modelo con alto desempeño; por su parte, el talud 1A presenta
valores mayores a 5 para el caso estático, para el cual cataloga como un modelo de alto
desempeño, mientras que para el caso pseudoestático presenta valores entre 2,26 y 3;
clasificando como un talud entre pobre e inferior al promedio dependiendo del método de
análisis utilizado.
Comparando los resultados de este análisis con los obtenidos mediante el estudio del talud
bajo las condiciones en campo (es decir, sin suelo intermedio), los cuales se presentan en el
Cuadro 5-7 y en el Cuadro 5-8 para el talud 1B y 1A, puede visualizarse un leve aumento en
el factor de seguridad para los casos en los que se cuenta con suelo de cobertura diario. En
este sentido, destaca un aumento de 0,55 puntos en el factor de seguridad del talud 1B bajo
la condición estática, así como un aumento de 0,23 puntos para la condición pseudoestática,
195
manteniéndose para ambos casos una probabilidad de falla de aproximadamente cero, tal y
como se obtuvo mediante el análisis sin suelo intermedio. En cuanto al talud 1A, se observan
valores de factor de seguridad mayores, con incrementos de hasta 0,49 puntos para la
condición estática y de hasta 0,21 puntos para la condición pseudoestática, lo cual implica
que a mayor altura, el suelo intermedio contribuye en menor medida a la estabilidad.
No obstante, en este talud destaca que bajo la condición con suelo de cobertura diaria la
probabilidad de falla es de aproximadamente cero, mientras que para el caso sin suelo
intermedio se presentan valores de probabilidad de falla que oscilan entre 0,4 % y 2,7 %,
por lo que puede deducirse que los cambios observados en el factor de seguridad
contribuyeron directamente a alcanzar taludes con desempeños mejores.
5.4.2.2. Caso 2: Basura en condición drenada, suelo en condición no
drenada
a) Análisis del modelo con geometría presente en el sitio
Se realizó el análisis de los taludes 1A y 1B, pero ahora bajo el supuesto de que el suelo de
cobertura falla en condición no drenada. Los resultados obtenidos, tanto para el caso estático
como pseudoestático, se muestran en el Cuadro 5-22 y en el Cuadro 5-23, para el talud 1B y
1A, respectivamente. Asimismo, en la Figura 5-44 y en la Figura 5-45 se presenta un ejemplo
de salida de cada uno de los modelos, específicamente para el caso estático mediante la
metodología de Bishop Simplificado.
Cuadro 5-22. Factores de seguridad para la celda 1B, con suelo intermedio, Caso 2
Observaciones Fellenius Bishop Simplificado Janbu Morgenstern- Price
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Estático 4,053 4,780 4,109 4,840 4,036 4,754 4,100 4,952
Pseudoestático 1,320 1,346 1,396 1,418 1,248 1,272 1,400 1,370
Probabilidad de falla
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
Está- tico
Pseudo-estático
Está- tico
Pseudo-estático
~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0%
Índice de Confianza
10,81 11,84 11,00 13,44 10,88 7,58 11,17 9,900
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
196
Cuadro 5-23. Factores de seguridad para la celda 1A, con suelo intermedio, Caso 2
Observaciones Fellenius Bishop Simplificado Janbu Morgenstern- Price
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Estático 2,295 2,693 2,443 2,838 2,219 2,602 2,441 2,779
Pseudoestático 1,301 1,506 1,402 1,603 1,244 1,432 1,406 1,529
Probabilidad de falla
Está-tico
Pseudo-estático
Está-tico
Pseudo-estático
Está- tico
Pseudo-estático
Está- tico
Pseudo-estático
~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0%
Índice de Confianza
6,140 2,570 6,610 3,000 5,930 2,260 6,390 2,690
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Figura 5-44. Salida del modelo del talud 1B mediante el método de Bishop simplificado,
Caso 2, condición estática (modelo con suelo intermedio)
Figura 5-45. Salida del modelo del talud 1A mediante el método de Bishop simplificado,
Caso 2, condición estática (modelo con suelo intermedio)
197
Para ambos taludes se obtuvieron factores de seguridad mayores a los mínimos establecidos
para las condiciones estática y pseudoestática. Asimismo, en ambos casos la probabilidad de
falla arrojada por cualquiera de los métodos de análisis es de aproximadamente cero, por
tanto los taludes son estables, con un alto desempeño. De igual forma, puede observarse
que el índice de confiabilidad para el talud 1B se mantiene con valores mayores a 5 para la
condición estática y pseudoestática, lo cual perfila el modelo como uno con alto desempeño
por cualquiera de los métodos de análisis utilizados. Por su parte, el talud 1A presenta
valores superiores a 5 para el caso estático, por tanto clasifica como un modelo con un alto
desempeño, mientras que para el caso pseudoestático arrojó valores entre 2,26 y 3, que lo
clasifican como un talud entre pobre e inferior al promedio.
Si se comparan los resultados de este análisis con los obtenidos para el caso sin suelo
intermedio (Cuadro 5-13 y Cuadro 5-14 para el talud 1B y 1A, respectivamente), se visualiza
que en ambos se dio un aumento en el factor de seguridad para las condiciones estática y
pseudoestática.
Del análisis anterior puede inferirse que si bien es cierto la colocación de suelo intermedio
aumenta los valores de factor de seguridad obtenidos, este cambio no es tan considerable en
comparación con la inversión que debería hacerse para su colocación, principalmente por la
dificultad de acarrear diariamente gran cantidad de material. No obstante, habría que
estudiar las repercusiones que puede presentar el flujo en el interior de las celdas, y cómo
ayudaría la presencia de suelo de cobertura intermedio a mantener taludes estables bajo
dicha condición. De igual manera, no colocar suelo intermedio supone un ahorro de un
porcentaje considerable del volumen de las celdas de disposición, por tanto debe estudiarse
más a fondo si la colocación de este material puede ayudar en la estabilidad conforme se
aumenta la altura de los taludes.
5.4.2.3. Caso 3: Análisis determinístico con variación del ángulo de
inclinación del talud para diferentes valores de cohesión
drenada y ángulo de fricción drenado
Se realizó un estudio análogo al efectuado para la condición sin suelo de cobertura
intermedio, en el cual se obtuvo un comportamiento muy similar al observado en dicho
198
análisis, arrojando que no se cumple con el factor de seguridad para aquellos casos en los
que se tiene un valor de cohesión menor que 1 ton/m2. Los resultados se muestran en el
Anexo 5, del Cuadro A5- 21 al Cuadro A5- 24, tanto para la condición estática como
pseudoestática de ambas celdas de disposición.
Del análisis realizado para la condición pseudoestática en el talud 1A, se dedujo de acuerdo a
lo mostrado en la Figura 5-41, que sin importar el valor de ángulo de fricción y de cohesión
(siempre que esta sea mayor que 1 ton/m2), un ángulo de inclinación de 32° podría
garantizar la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición bajo la altura que poseen
actualmente, lo anterior suponiendo que el material que conforma las celdas es homogéneo.
Realizando ese mismo análisis con suelo de cobertura intermedio se obtienen los resultados
que se presentan en el Cuadro A5- 24 y que se ilustran la Figura 5-46.
Figura 5-46. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1B,
con suelo intermedio, condición pseudoestática
Como puede observarse, para el caso en el cual se coloca suelo intermedio es también a
partir de los 32° cuando los valores de factor de seguridad comienzan a disminuir, por tanto
podría concluirse que en el supuesto de que se desconozcan los parámetros resistentes de
los residuos de las celdas de disposición, 32° constituye un ángulo de inclinación que
garantiza la estabilidad bajo las condiciones actuales del relleno sanitario, de lo que se puede
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Fact
or
de
Se
guri
dad
Ángulo de inclinación del talud (°)
c=0 ton/m2, ø=20° c=0,5 ton/m2, ø=17° c=1,0 ton/m2, ø=30°
c=1,5 ton/m2, ø=35° c=1,8 ton/m2, ø=22° c=2,0 ton/m2, ø=22°
c=2,24 ton/m2, ø=25,7° c=2,5 ton/m2, ø=20° FS mínimo
199
inferir que utilizar suelo de cobertura no aporta de forma considerable a la estabilidad de los
taludes.
5.4.3. Geometría máxima posible de las celdas de disposición
Se realizó un estudio para determinar la máxima altura y ángulo de inclinación que pueden
presentar las celdas de disposición a fin de garantizar la estabilidad de los taludes que las
conforman.
En este sentido, se conoce de acuerdo a la información suministrada por la empresa Manejo
Integral Tecnoambiente S.A., que en el relleno sanitario en estudio se pretenden construir
celdas de disposición de hasta 25 metros de altura, con un ángulo de inclinación máximo de
30°. Estudiando dicha condición, tanto mediante análisis estático como pseudoestático, se
obtuvieron los resultados que se presentan en la Figura 5-47 y en la Figura 5-48.
Es importante mencionar que para este análisis se utilizó un coeficiente pseudoestático de
0,15; basado en algunas suposiciones a lo estipulado en el Código de Taludes de Costa Rica
y su referencia al Código Sísmico de Costa Rica, específicamente en cuanto a la importancia
de la estructura, la zona sísmica, el tipo de sitio de cimentación y asumiendo que la celda de
disposición tiene un comportamiento similar al de una edificación ante una carga sísmica. De
acuerdo a lo anterior, se debe corroborar el valor de coeficiente sísmico utilizado, con el
objetivo de obtener un análisis más detallado para la condición pseudoestática de los taludes
de las celdas de disposición.
Para este análisis se supuso que el suelo falla en condición drenada, por tanto se utilizaron
valores de peso específico de 1,77 ton/m3, cohesión de 4,20 ton/m2 y ángulo de fricción de
17°; con valores de desviación estándar de 0,03 ton/m3, 3,94 ton/m2 y 4,02°,
respectivamente. Asimismo, se supone que los residuos sólidos se encuentran en condición
drenada, con valores de peso específico de 0,95 ton/m3, cohesión de 1,50 ton/m2 y ángulo
de fricción de 22,43°. Para esos parámetros, se utilizaron valores de desviación estándar de
0,32 ton/m3, 0,84 ton/m2 y 3,56°.
200
Figura 5-47. Factor de seguridad para talud de 25 m de elevación, con 30° de inclinación,
caso estático
Figura 5-48. Factor de seguridad para talud de 25 m de elevación, 30° de inclinación, caso
pseudoestático
De acuerdo a los datos presentados en la Figura 5-47, para la condición estática el factor de
seguridad obtenido mediante el análisis probabilístico es mayor al mínimo de 1,5; por tanto
se deduce que bajo esta condición, un talud de 25 metros de altura con un ángulo de
inclinación de 30° se mantiene estable. Lo anterior se comprueba con la probabilidad de falla,
la cual está dada por aproximadamente cero para este caso y por el índice de confiabilidad,
el cual, al ser mayor que 3, clasifica al modelo como uno con desempeño superior al
promedio.
No obstante, de acuerdo a lo expresado en la Figura 5-48, la estabilidad del talud es un poco
más crítica en la condición pseudoestática, donde se obtuvo un factor de seguridad de 1,11
mediante el análisis determinístico (el cual no cumple con el mínimo de 1,2 para sismo) y de
1,27 por medio del análisis probabilístico. En este caso, puede observarse además que la
201
probabilidad de falla es de 5,4 %, lo cual cataloga el desempeño del talud como pobre, muy
cerca de ser insatisfactorio, mientras que el índice de confiabilidad es de 1,49, lo que clasifica
al modelo del talud como uno de desempeño insatisfactorio.
Si bien es cierto, bajo la condición anterior se podría decir que el talud conserva su
estabilidad, es deseable contar con probabilidades de falla menores e índices de confiabilidad
mayores, a fin de garantizar la seguridad de los taludes y la obra en general. En este sentido,
se probaron otras elevaciones de las celdas de disposición, obteniéndose un valor de factor
de seguridad deseable a la altura de 23 metros, tal como puede observarse en la Figura 5-49
y en la Figura 5-50 para el caso estático y pseudoestático, respectivamente.
Figura 5-49. Factor de seguridad para talud de 23 m con 30° de inclinación, caso estático
Figura 5-50. Factor de seguridad para talud de 23 m con 30° de inclinación, caso
pseudoestático
202
Como puede deducirse a partir de la Figura 5-49, para el caso estático se cumple con el
factor de seguridad mínimo tanto mediante el análisis determinístico como probabilístico, a la
vez que se mantiene la probabilidad de falla en aproximadamente cero, por tanto el
desempeño del talud es alto. De igual forma, el índice de confiabilidad es mayor a 3, lo que
perfila al modelo del talud como superior al promedio. Asimismo, de la Figura 5-50,
correspondiente al caso de análisis pseudoestático, se tiene un factor de seguridad mayor a
1,2 para el análisis probabilístico; no obstante, se presenta una probabilidad de falla de 3,3%
que lo clasifica como de desempeño pobre y un índice de confiabilidad 1,67 para el cual el
modelo se puede catalogar como insatisfactorio.
De acuerdo a lo anterior, se infiere que aun cuando se aumentó el factor de seguridad
respecto al análisis preliminar, la probabilidad de falla y el índice de confiabilidad no
mejoraron de forma considerable como para cambiar la clasificación de desempeño del talud.
Se puede concluir que no es económicamente rentable disminuir dos metros la altura del
talud si las condiciones de desempeño se mantienen constantes, máxime que en el análisis
con altura del talud de 25 m se obtuvo que el factor de seguridad para la condición
probabilística cumple con el mínimo establecido.
Sin embargo, es conocido de acuerdo a la información suministrada anteriormente, que en el
relleno sanitario no se utiliza el ángulo de inclinación máximo de 30°, sino que se ha usado
ángulos de inclinación menores, los cuales oscilan entre los 20° y los 28°. De esta forma,
suponiendo un ángulo de inclinación promedio de 24°, con el cual cumplen las celdas de
disposición actuales y que podría ser utilizado en el relleno sanitario para la construcción de
las celdas futuras, se obtiene una altura máxima de 28 m, para los cuales se arroja el factor
de seguridad que se presenta en la Figura 5-51 y en la Figura 5-52.
Así, se tienen para el caso estático factores de seguridad mayores a 1,5; con probabilidades
de falla de aproximadamente cero, lo cual perfila al talud como estable, con alto desempeño,
mientras que para el caso pseudoestático se presenta un factor de seguridad mayor al
mínimo (dado por 1,2), con una probabilidad de falla de 1,1%, lo que perfila al talud
modelado como uno con desempeño por debajo del promedio, lo cual es aceptable. En
cuanto al índice de confiabilidad, el talud para el caso estático puede ser catalogado como
uno con buen desempeño, mientras que para el caso pseudoestático es pobre, mejorando su
clasificación respecto a los análisis preliminares.
203
Figura 5-51. Factor de seguridad para talud de 28 m con 24° de inclinación, caso estático
Figura 5-52. Factor de seguridad para talud de 28 m con 24° de inclinación, caso
pseudoestático
De acuerdo a los estudios anteriores, puede inferirse que un ángulo de inclinación menor
provee de estabilidad a taludes de mayor altura, por lo que una combinación de altura y
ángulo de inclinación adecuados podría garantizar la estabilidad de las celdas de disposición.
En este sentido, se concluye que bajo el método de construcción actual, con ángulos de 21°
para el caso de la celda 1B y de 29° a 21° en la celda 1A, se garantiza la estabilidad hasta
alturas de 20 a 25 metros, que son las consideradas en el diseño, pudiendo ser estas aún
mayores.
204
Así, una altura de 28 m con ángulo de inclinación de los taludes de 24° es una combinación
buena desde el punto de vista económico y de vida útil del relleno sanitario, pues garantiza la
estabilidad para una mayor pendiente de los taludes que la actualmente utilizada y con una
altura superior a la estipulada en el diseño.
Es importante destacar que este análisis se hizo bajo el supuesto de que no se da la
presencia de agua ni lixiviado en el interior de las celdas de disposición, por tanto, para llegar
a las alturas de celda expuestas, es necesario contar con un adecuado sistema de evacuación
de aguas pluviales y lixiviados que garantice dicha condición, así como realizar un análisis
exhaustivo de las condiciones de flujo en el interior de las celdas y de los parámetros
mecánicos de los residuos sólidos que verifiquen lo aquí supuesto.
5.5. Análisis de resultados
De acuerdo al estudio de la estabilidad de los taludes del Parque Ecoindustrial Miramar
anteriormente realizado, puede deducirse que bajo la geometría actual de las celdas de
disposición, se cuenta con taludes estables; no obstante, esta condición se ve mayormente
afectada conforme aumenta la altura del talud, principalmente para el caso pseudoestático.
En este sentido, es importante recalcar nuevamente que una combinación de altura y ángulo
de inclinación adecuado puede garantizar la estabilidad incluso para celdas de disposición de
elevación considerable (mayor a los 20 metros).
De esta forma, se obtuvo del análisis efectuado que bajo la condición de altura presente en
las celdas de disposición a la fecha, un ángulo de inclinación de 30° puede garantizar la
estabilidad de los taludes (con un desempeño sobre el promedio), sin embargo, este tiende a
disminuir conforme aumenta la altura del talud y depende directamente de la condición bajo
la que se encuentre el mismo, donde tienen un peso considerable la presencia de carga
sísmica o presiones intersticiales elevadas en el interior de las celdas de disposición.
Es importante recalcar que del análisis con nivel piezométrico en el interior de las celdas de
disposición, tanto mediante la presencia de agua como de lixiviado, se determinó que
conforme aumenta la altura del talud, este se ve más afectado por las presiones
intersticiales, con probabilidades de falla críticas y desempeño de los taludes peligroso
cuando el nivel supera la mitad de la altura de la celda de disposición. Debido a lo anterior,
debe evitarse el almacenamiento de fluidos en el interior de las celdas, pues las presiones
205
generadas por estos son tales que podrían provocar la falla del talud incluso para ángulos de
inclinación de 16° o menores.
Otro aspecto importante a considerar es la influencia que tiene la condición en la que se
encuentre el suelo de cobertura y de fundación sobre el factor de seguridad y la probabilidad
de falla asociada. En este sentido, pudo observarse que los factores de seguridad críticos se
obtuvieron mediante el estudio del talud con suelo de cobertura en condición drenada,
siempre que la superficie de falla se mantuviera en los residuos sólidos, lo cual indica que
para este caso, contribuye en mayor medida para la estabilidad la cohesión que el ángulo de
fricción del suelo presente. No obstante, para los casos en los cuales la superficie de falla
alcanzaba el suelo de fundación, se visualizó que el caso crítico lo presenta el suelo en
condición no drenada, lo que implica que al darse esta situación, es el ángulo de fricción del
suelo quien favorece la estabilidad.
Por su parte, de los análisis efectuados se infiere que para mantener la estabilidad de los
taludes conformados por residuos sólidos, es importante contar con valores de cohesión
drenada mayores a 1 ton/m2, pues un valor menor a este no garantiza la seguridad de la
estructura incluso para ángulos de inclinación de los taludes menores a los 16° (o en su
defecto, a 22° que constituye el ángulo de reposo de los residuos sólidos). No obstante, una
vez que se tiene un valor de cohesión mayor a 1 ton/m2, se observó que un mayor ángulo de
fricción de los residuos sólidos provee un incremento mayor en el factor de seguridad que un
valor mayor de cohesión. Debido a la situación anterior, una adecuada compactación
contribuye significativamente a la estabilidad de las celdas de disposición.
Del análisis anterior se visualizó que sin importar los valores de ángulo de fricción drenado y
cohesión drenada de los residuos (siempre que esta sea mayor a 1 ton/m2), bajo las alturas
actuales de las celdas de disposición se mantiene la estabilidad cuando se presentan ángulos
de inclinación de 32° o menores, por tanto se puede concluir que para taludes de altura
media (de 10 a 15 m), un ángulo de inclinación de 32° garantiza la seguridad de la obra aun
cuando se desconozcan los parámetros resistentes de los residuos sólidos que la conforman,
siempre y cuando se garantice un proceso de compactación adecuado.
Aunado a lo anterior, se realizó un estudio para determinar la influencia que tiene el suelo de
cobertura intermedia en la estabilidad de las celdas de disposición, del cual pudo observarse
que este no contribuye significativamente en el resultado final del factor de seguridad, por
206
tanto podría concluirse que su uso no es necesario en las celdas para propósitos geotécnicos,
especialmente porque puede utilizarse cobertura alternativa que cumple con la función de
evitar malos olores y propagación de plagas y enfermedades, a la vez que disminuye el
volumen de ocupación de la cobertura diaria.
Por último, se efectuó un análisis para determinar la geometría máxima posible que garantice
la estabilidad de las celdas de disposición, de donde se obtuvo que un ángulo de inclinación
del talud de 24° (el cual es mayor a los utilizados a la fecha en el relleno sanitario en
estudio), provee estabilidad para taludes de hasta 28 m de altura, con un desempeño por
debajo del promedio, lo cual es aceptable. Asimismo, se concluye que un ángulo de
inclinación de 30° pudiera no garantizar la estabilidad para taludes con elevación mayor a los
25 m, principalmente si se considera el análisis pseudoestático en los estudios, de ahí la
importancia de tomar en cuenta la presencia de sismo en este tipo de estructuras.
5.6. Resumen de resultados
Como un primer análisis a la estabilidad de taludes en rellenos sanitarios se realizó una
evaluación de la ocurrencia de falla, a partir de la cual se determinó que para taludes de
25 m de altura, con diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción, la superficie de falla
se encuentra en los residuos sólidos, por tanto es este material el que debe ser estudiado a
fin de garantizar la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición.
En cuanto al estudio de la estabilidad de los taludes del relleno sanitario Parque Ecoindustrial
Miramar, se realizó el análisis para dos modelos, correspondientes a un talud de cada una de
las celdas de disposición construidas a la fecha. Como consideraciones preliminares para el
análisis se supone que el material es homogéneo, por tanto sus parámetros resistentes son
constantes en toda la celda, incluso a mayor profundidad. Asimismo, se supone que no hay
nivel freático ni presiones intersticiales producidas por la presencia de agua y lixiviados en el
interior de las celdas, pues se cuenta con un sistema de evacuación adecuado que evita que
se dé dicha condición. Por último, se excluyen del análisis la influencia que puede tener en la
estabilidad de los taludes el flujo en el interior de las celdas o los asentamientos producidos
por la degradación del material, pues estos aspectos quedan fuera del alcance de esta
investigación.
207
Para cada uno de los modelos anteriormente mencionados se utilizaron los datos de cohesión
drenada y ángulo de fricción drenado de los residuos sólidos obtenidos de la simulación de
Montecarlo efectuada en el capítulo precedente, mientras que para el suelo de cobertura y de
fundación se hizo uso de los valores obtenidos de los ensayos de laboratorio realizados. Es
importante mencionar que los análisis efectuados se realizaron bajo el supuesto de que la
basura falla en condición drenada, mientras que el suelo de cobertura y de fundación pueden
encontrarse tanto en condición drenada como no drenada.
De los estudios realizados se obtuvo que bajo la condición actual de las celdas de disposición,
ambas cumplen con los factores de seguridad mínimos tanto para la condición estática como
pseudoestática mediante el análisis probabilístico, con probabilidades de falla mayores
conforme aumenta la altura de la celda de disposición, pero que hasta la fecha son
aceptables y garantizan la estabilidad. Asimismo, se observó que la presencia de lixiviados o
agua en el interior de las celdas de disposición representa la condición más crítica que se
puede tener en cuanto a estabilidad, misma que se agrava conforme se aumenta la altura del
talud y la elevación del nivel piezométrico, pudiendo llegar a convertir los taludes en
peligrosos cuando más de la mitad de la celda de disposición se encuentra bajo esta
condición.
Por su parte, se puede concluir a partir de los estudios realizados que la presencia de suelo
de cobertura intermedio en las celdas de disposición no contribuye significativamente en la
estabilidad, pues los incrementos observados en el factor de seguridad no fueron
representativos. En este sentido, se infiere que desde el punto de vista de la estabilidad, no
hay problema en utilizar cobertura alternativa, aunque esta no cumpla con el mínimo de
15 cm establecido por el reglamento, pues estos no contribuyen en la seguridad de las
celdas.
Por último, se determinó que es posible construir celdas de disposición con alturas de 25 m
con los ángulos de inclinación de los taludes con los cuales se trabaja en el relleno sanitario
actualmente, tal y como fueron diseñados, siendo posible alcanzar hasta 28 m con ángulos
de inclinación de 24° como geometría recomendada.
208
Capítulo 6: Recomendaciones para la mejora en el manejo de los
taludes
6.1. Mejoramiento de la geometría de los taludes del relleno
sanitario
A partir del análisis del capítulo anterior se dedujo que bajo las condiciones actuales de las
celdas de disposición construidas a la fecha, los taludes mantienen su estabilidad, tanto para
la condición estática como pseudoestática.
Asimismo, los ángulos de inclinación utilizados en la construcción de dichas celdas son
mayores al especificado en el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, no
obstante, de acuerdo a los estudios efectuados, se comprobó que con estos ángulos es
factible lograr alcanzar alturas de celda de 25 metros, tal y como está estipulado en el diseño
de las mismas. De esta forma, se obtuvo que la geometría se puede optimizar de acuerdo a
la presente en el sitio actualmente, de modo que sea posible disponer una mayor cantidad de
residuos sólidos y con ello, aumentar la vida útil del relleno sanitario.
En este sentido, se tiene que al utilizar un ángulo de inclinación del talud de 24° es posible
obtener celdas estables hasta los 28 metros de altura, lo cual se traduce en el ingreso de una
mayor cantidad de metros cúbicos de residuos al relleno sanitario y su consecuente aumento
del periodo de operación. No obstante, la situación anterior debe ser comprobada mediante
un estudio más detallado de las características geomecánicas del material suelo-basura, y
principalmente, del análisis de otros factores como los asentamientos y el flujo en el interior
de las celdas, el cual tiene una gran influencia sobre el factor de seguridad alcanzado.
Es importante detallar que de acuerdo al estudio realizado, la condición crítica en todo talud
se presenta cuando más de la mitad de su altura total está ocupada por agua o lixiviado,
pues las presiones intersticiales que se producen aumentan considerablemente la
probabilidad de falla del talud, por tanto, una de las principales consideraciones que se deben
tener a la hora de iniciar la construcción de celdas de alturas mayores a los diez metros es la
implementación de sistemas de drenaje y extracción de biogás, lixiviado y agua pluvial
adecuados, de modo que no se dé la acumulación de fluidos en el interior de las celdas que
pongan en riesgo su estabilidad.
209
De igual manera, idear una cobertura alternativa más impermeable puede resultar una
solución frente a la infiltración de aguas pluviales al interior de las celdas, pues es posible
que la que se está usando actualmente no cumpla con esta función (aunque no se tiene
claramente evidenciado), principalmente por su espesor despreciable, el cual representa
cuando mucho, una capa de tres centímetros.
Es importante mencionar además que, dado que la basura tiene componentes que se
degradan en el tiempo, sus características mecánicas cambian de un momento a otro, donde
se espera una disminución de los parámetros resistentes con el paso de los años. En este
sentido, garantizar una adecuada compactación es sumamente importante, a fin de proveer
de un mayor estado de esfuerzo al material (lo cual aumenta su resistencia), y evitar que se
generen asentamientos muy pronunciados, los cuales pueden provocar superficies de falla o
propiciar la entrada de agua superficial al interior de las unidades.
De lo anterior se desprende que dado que los residuos sólidos se consolidan en el tiempo, es
posible que el ángulo de inclinación de los taludes disminuya, por tanto es factible utilizar en
los primeros metros de altura de las celdas un ángulo de inclinación mayor, tal como el caso
presente en la celda 1A, donde pudo observarse un ángulo de 28° en la parte baja del talud
y un ángulo menor (22° aproximadamente) en la parte alta. Asimismo, es posible utilizar
métodos como los que se presentarán en la siguiente sección, los cuales pueden garantizar
taludes estables a mayores alturas mediante la construcción de estructuras que contribuyan a
su seguridad.
6.2. Métodos de estabilización de taludes aplicables al relleno
sanitario
Actualmente, el Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar cuenta únicamente con dos
celdas construidas, las cuales a la fecha no alcanzan la altura máxima concebida en su
diseño. No obstante, se comprobó mediante el análisis efectuado en el capítulo anterior que
conforme las celdas de disposición aumentan su altura y disminuyen los parámetros
resistentes de los residuos sólidos, tiende a disminuir el factor de seguridad de los taludes
que las conforman. Debido a lo anterior, es necesario considerar ciertos métodos de
estabilización de taludes que contribuyan a la seguridad de las celdas de disposición
construidas a la fecha, y en especial, a las que están por construirse.
210
Es importante recalcar que el objetivo de los métodos de estabilización es disminuir las
fuerzas de empuje o aumentar las fuerzas resistivas, de forma que se disminuya la
probabilidad de falla del talud. En este sentido, Cárdenas (2013) expone que las fuerzas de
empuje pueden ser reducidas utilizando drenajes para disminuir la presión de poro que actúa
sobre la zona inestable o excavando la parte del talud que pueda generar problemas de
estabilidad; mientras que las fuerzas resistivas pueden aumentarse mediante la eliminación
de estratos débiles y estructuras de retención.
Sin embargo, no todos los métodos de estabilización son aplicables a rellenos sanitarios,
principalmente por las características particulares del material que conforma las celdas de
disposición. Se presentan a continuación algunos de los principales métodos de estabilización
que puedan ser usados en el relleno sanitario en estudio.
6.2.1. Disminución de la pendiente
Es conocido que a medida que se aumenta la pendiente de un talud, este tiende a volverse
inestable, razón por la cual, el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica establece
una pendiente máxima de 30 % para los taludes de las celdas de disposición. Además, se
obtuvo del análisis efectuado en el capítulo anterior que conforme aumenta la altura del
talud, los factores se seguridad arrojados son menores, situación que se ve agravada
conforme el ángulo de inclinación del talud aumenta.
Debido a las consideraciones anteriores, se deduce que para tener un talud estable, se
necesita una combinación de altura y ángulo de inclinación adecuado, de manera que
conforme aumenta la altura del talud, disminuya su pendiente asociada. Dado que en el
Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar se cuenta con una altura de diseño de 20 m a
25 m, es recomendable disminuir el ángulo de inclinación de los taludes a fin de evitar la falla
de los mismos.
Según Cárdenas (2013), este método de estabilización es uno de los más ampliamente
utilizados, debido principalmente a su bajo costo. No obstante, no constituye un método
universal y por tanto, la efectividad en su uso puede variar de un caso a otro, dependiendo
de las condiciones del relleno sanitario en el que se aplique.
De acuerdo con Abrahamson et al (2002), una de las principales ventajas de este método es
la disminución de las fuerzas desestabilizadoras, a la vez que fuerza a que la superficie de
211
falla sea más profunda, lo que contribuye notablemente a asegurar la estabilidad del talud,
pues disminuye su probabilidad de falla. En la Figura 6-1 se presenta un ejemplo de lo
anterior.
Figura 6-1. Aumento de la estabilidad mediante la disminución del ángulo de inclinación
del talud
Fuente: Cárdenas, 2013.
Efectivamente, puede observarse que conforme aumenta la pendiente del talud, la superficie
de falla se ubica más externamente, pues su radio es menor. No obstante, este
comportamiento se reproduce únicamente en materiales homogéneos, por tanto sería
necesario comprobar que los residuos sólidos dispuestos en una celda de disposición se
comportan como un todo homogéneo, a fin de que este método de estabilización tenga los
efectos esperados.
De acuerdo a lo analizado, este método no es necesario de aplicar a ninguno de los taludes
presentes en el relleno, dadas las alturas que poseen actualmente, pero puede ser de gran
utilidad conforme se aumenta la elevación de las celdas de disposición. En este sentido, se
torna útil iniciar con ángulos de inclinación mayores e irlos disminuyendo conforme se
aumenta la altura del talud, a fin de garantizar su estabilidad.
6.2.2. Banqueo o Escalonamiento
La técnica de banqueo consiste en “transformar el talud en una combinación de varios otros
de altura menor” (Alva, sf), de forma tal que se puede cambiar el comportamiento de un
212
único talud de alta pendiente en varios taludes menos elevados con la misma pendiente,
cumpliendo el principio de que para mantener la estabilidad, debe haber una relación
adecuada entre la altura del talud y su ángulo de inclinación.
El método anteriormente descrito es muy utilizado en taludes de pendientes pronunciadas,
donde se debe considerar que “los escalones deberán tener huella suficientemente ancha
para que puedan funcionar prácticamente como dos taludes independientes” (Navarro,
2008). De esta forma, cada uno de los taludes queda definido por el ancho de los escalones,
la distancia vertical entre ellos y por el ángulo de los taludes intermedios. En la Figura 6-2 se
presenta una ilustración del método anteriormente mencionado.
Figura 6-2. Estabilización de taludes mediante escalonamiento
Fuente: Alva, sf.
Según Navarro (2008), “el que los taludes de los respectivos escalones sean paralelos o se
construyan con inclinación variable dependerá mucho de la condición del material constitutivo
del corte”, razón por la cual debe hacerse un estudio exhaustivo de los parámetros
resistentes de los residuos sólidos antes de hacer el diseño correspondiente.
Cabe destacar que este método puede cumplir funciones como la protección del talud contra
la erosión producto del agua superficial, para lo cual “es preciso que los escalones estén
adecuadamente conformados; la mayor parte de las veces basta con que el escalón tenga
una ligera inclinación hacia el corte, pero en terrenos muy erosionables pudiera llegar a
convenir que se invirtiera su inclinación, haciéndola hacia la parte interna, que garantice la
213
rápida eliminación de las aguas” (Navarro, 2008), por lo cual puede constituir un método
adecuado para impedir la infiltración de agua de lluvia hacia el interior de las celdas.
Al igual que en el caso anterior, con la altura actual de las celdas de disposición no es
necesario este método de estabilización; no obstante, puede ser útil para alturas mayores,
principalmente porque el banqueo tiene la particularidad de servir para detener pequeños
derrumbes y caídas de material sin que esto afecte la totalidad del talud de las unidades.
6.2.3. Bermas
El método de estabilización mediante bermas es muy similar al método de escalonamiento,
anteriormente presentado. Se conoce como bermas a “masas generalmente del mismo
material del propio talud o de uno similar que se adosan al mismo, para darle estabilidad”
(Navarro, 2008), por tanto constituye un método efectivo para disminuir la probabilidad de
falla del talud, mediante la colocación de material que incremente las fuerzas estabilizadoras.
En la Figura 6-3 se presenta un ejemplo de aplicación de este método.
Figura 6-3. Sistema de estabilización con bermas
Fuente: Alva, sf.
La colocación de bermas tiende a hacer que la superficie de falla se desarrolle en mayor
longitud y más profunda, lo que reduce la probabilidad de falla del talud. Asimismo, “el peso
del material que se coloque podrá aumentar la resistencia al esfuerzo cortante del terreno de
214
cimentación” (Navarro, 2008), lo que influye en el incremento del factor de seguridad
asociado y la estabilidad general.
Según el Código Geotécnico de Taludes y Laderas de Costa Rica (2015), la inclusión de
bermas tiene como objetivos principales restringir la extensión de fallas del talud a una zona
específica y permitir el mantenimiento del talud. No obstante, es importante destacar que
según el Código de Taludes anteriormente mencionado, la inclusión de bermas puede
resultar perjudicial para estabilización de taludes conformados por materiales que poseen una
alta susceptibilidad a la degradación a lo largo del tiempo, por lo que antes de recurrir a este
método en el relleno sanitario, debe estudiarse la degradabilidad del material y los
asentamientos producidos en las celdas de disposición, a fin de verificar la aplicabilidad del
mismo.
6.2.4. Uso de vegetación
El uso de vegetación constituye una buena práctica para todas las celdas de disposición del
relleno sanitario una vez que hayan alcanzado su altura de diseño y se haya dispuesto sobre
los residuos la capa de suelo de cobertura establecida por el Reglamento sobre Rellenos
Sanitarios de Costa Rica.
Una de las principales ventajas de este método es que constituye una barrera contra la
erosión, lo cual contribuye a su vez a evitar el ingreso de agua pluvial al interior de las celdas
y con ello, a impedir el aumento de las presiones intersticiales en el interior de las mismas,
aspecto que constituye una de las principales causas de inestabilidad en los taludes. El uso
de vegetación para evitar la erosión va desde la colocación de zacate hasta la plantación de
árboles con raíces más profundas, los cuales además contribuyen a la estabilidad de los
taludes de las celdas de disposición.
Según Cárdenas (2013), “la vegetación puede afectar el balance de los esfuerzos de un talud
debido al refuerzo mecánico que brinda su sistema de raíces, a la sobrecarga por el peso del
árbol, modificación de la humedad del suelo, reducción en las presiones de poro por
intercepción y transpiración del follaje”, lo cual se traduce en un aumento en el factor de
seguridad de los taludes sobre los que se utilice.
Una de las plantas más ampliamente utilizadas en la actualidad para este propósito son las
del tipo Vetiver, debido principalmente a la profundidad que pueden alcanzar sus raíces y a la
215
resistencia que aportan. De acuerdo con Cárdenas (2013), la raíz de esta planta se comporta
como un soporte vertical, con profundidades de hasta 4 m y resistencia promedio de 75 MPa,
lo cual puede contribuir significativamente a mejorar la estabilidad de los taludes de las
celdas de disposición.
6.3. Recomendaciones a la normativa vigente
De los análisis de estabilidad de taludes efectuados en el capítulo precedente, fue posible
determinar una serie de factores que deben ser considerados en el Reglamento sobre
Rellenos Sanitarios de Costa Rica, a fin de mejorar sus estatutos y con ello, garantizar la
seguridad y buen manejo de las obras que rigen.
Destaca como aspecto importante que de acuerdo a los estudios efectuados se determinó
que no es necesaria la colocación de cobertura diaria en capas de 15 cm de espesor, pues
estas no ayudan significativamente en la estabilidad; no obstante, esto debe ser verificado en
un futuro análisis considerando el flujo en el interior de las unidades, a fin de estimar el
impacto que tiene la colocación de este material intermedio en dicho proceso.
En este sentido, es importante mencionar que no se realizó un análisis de la implicación que
pueda traer la no colocación de una capa de tal espesor en relación a la infiltración de aguas
pluviales al interior de las unidades, en cuyo caso se recomienda introducir a la normativa
vigente algunos tipos comunes de cobertura alternativa que puedan ser utilizados, los cuales
sean impermeables y garanticen la seguridad de las celdas de disposición.
Asimismo, se determinó que una de las condiciones más críticas que puede presentar una
celda de disposición está dada por la presencia de agua o lixiviado hasta un nivel igual o
mayor a la mitad de su altura, por tanto, si bien es cierto en el reglamento se describe
explícitamente que se debe tener un sistema adecuado de extracción de biogás y lixiviado, es
necesario dejar claro los peligros que puede traer consigo la no implementación de estas
unidades de forma correcta.
En cuanto a la geometría de los taludes, se obtuvo que es posible alcanzar como dimensiones
óptimas una altura de 28 m para un ángulo de inclinación de 24°, lo cual se traduce en una
pendiente de los taludes de 45 %. Asimismo, se determinó que el ángulo de fricción de los
residuos puede ser igual al ángulo de reposo del material, de lo que se deduce que un ángulo
de inclinación de los taludes de 22° garantiza la estabilidad de las celdas de disposición.
216
De acuerdo a lo anterior, el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica establece
que los taludes finales no deben tener una pendiente superior a 30 % (correspondiente a un
ángulo de inclinación de 16,7°, aproximadamente). Sin embargo, basados en el análisis
realizado, se comprobó que es posible utilizar ángulos de inclinación mayores a los aquí
especificados, siempre y cuando no se cuente con escenarios críticos como la presencia de
agua o lixiviado en la totalidad de las celdas de disposición.
Se puede inferir a partir del análisis anterior que el reglamento puede ser modificado en este
apartado, a fin de permitir el uso de un mayor grado de inclinación de taludes que garantice
la seguridad de los mismos. No obstante, debe corroborarse el impacto que tienen el flujo de
lixiviado en el interior de las celdas o los asentamientos en la estabilidad, a fin de determinar
si bajo estas condiciones sigue siendo factible aumentar el ángulo de inclinación normado.
En este sentido, puede ser útil la modificación de la pendiente aceptable de acuerdo a la
altura de la celda de disposición, lo anterior pues se obtuvo que a mayor altura disminuye la
estabilidad de un talud bajo la misma inclinación, por tanto, un talud de menor altura puede
mantener la estabilidad con ángulos más pronunciados que un talud más elevado.
De esta forma, el reglamento podría introducir un cuadro con rangos de valores para los
cuales son permitidas cada una de las pendientes del talud propuestas, a fin de optimizar la
construcción de las celdas de disposición, así como la inclusión de parámetros probabilísticos
que contribuyan a un análisis más detallado de este tipo de estructuras. Por su parte, se
recomienda incluir valores de factor de seguridad normados que deban cumplirse tanto para
la condición estática como pseudoestática, pues estos no están claramente definidos en el
reglamento vigente.
6.4. Resumen de resultados
Se determinó a partir de los resultados del capítulo anterior que es posible mejorar la
geometría de los taludes, a fin de aprovechar de una mejor manera el espacio e incrementar
la vida útil del relleno sanitario. Lo anterior es factible mediante la construcción de celdas de
disposición de hasta 28 metros de altura con un ángulo de inclinación de 24°, las cuales
mantendrían su estabilidad bajo las condiciones estática y pseudoestática.
Asimismo, se plantearon algunas técnicas de estabilización aplicables al relleno sanitario,
entre las cuales destacan la disminución de la pendiente del talud, el banqueo o
217
escalonamiento, el uso de vegetación y bermas, mismas que contribuyen a la estabilidad
mediante la disminución de las fuerzas de empuje y el aumento de las fuerzas resistivas.
Estos métodos tienen dentro de sus funciones principales provocar una superficie de falla
más profunda, lo cual disminuye la probabilidad de falla asociada; permitir que taludes de
gran altura se comporten como unidades independientes mediante la construcción de
escalones intermedios; aumentar la resistencia al esfuerzo cortante del terreno de
cimentación por medio de la colocación de material en la base; o constituir barreras contra la
erosión o el ingreso de aguas pluviales al interior de las celdas de disposición, lo cual ayuda
considerablemente en la estabilidad.
En cuanto a las recomendaciones a la normativa vigente, cabe destacar que desde el punto
de vista de estabilidad y de acuerdo a los estudios realizados, no es necesaria la colocación
de suelo de cobertura diaria de 15 cm de espesor, pues esta no contribuye de manera
considerable en la seguridad del talud. En este sentido, podría modificarse la normativa, de
manera que se exija un tipo de cobertura alternativa que impida el ingreso de aguas pluviales
al interior de las celdas de disposición, función que posiblemente sí cumpliría la colocación de
suelo intermedio en capas del espesor planteado.
Por su parte, se concluye a partir de los estudios realizados que es posible obtener de
manera segura pendientes de talud de hasta 45 %, siempre que las celdas no sobrepasen los
30 metros de elevación. De acuerdo al Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica,
se permite una pendiente máxima de 30 % en taludes de cualquier altura, por tanto, dado
que se determinó que es factible llegar a pendientes mayores para ciertas alturas estudiadas,
sería conveniente incluir en la normativa ciertos rangos de valores de elevación para los
cuales es posible usar una pendiente del talud u otra, esto con el fin de garantizar la
estabilidad de todas las celdas de disposición, independientemente de su altura y a la vez,
optimizar su construcción.
218
Capítulo 7: Conclusiones y recomendaciones
A continuación se presentan las conclusiones obtenidas a partir del análisis realizado a lo
largo de la presente investigación. Asimismo, se dan una serie de recomendaciones con el fin
de dar seguimiento a los resultados de este trabajo y profundizar en los análisis que
requieran más nivel de detalle, tanto para el mejoramiento de la geometría de las celdas de
disposición, como de la normativa nacional vigente.
7.1. Conclusiones
En cuanto a la caracterización del relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, se dedujo
mediante el análisis efectuado que este cumple con todas las especificaciones del
Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, tanto en aspectos relacionados a su
diseño como a su operación. En este sentido, es importante recalcar que el único aspecto con
el que no se cumple en el sitio en cuestión es la colocación de capas de cobertura intermedia
con espesor de 15 cm; no obstante, se obtuvo del análisis realizado que esta no contribuye
de forma considerable en la estabilidad.
Por su parte, se determinó mediante la caracterización geomecánica del material suelo-
basura que ciertos parámetros, especialmente de los residuos sólidos, son cambiantes con el
tiempo. En este sentido, destacan principalmente los parámetros ambientales, donde se
obtuvo una marcada diferencia en los valores obtenidos de las mediciones de DBO, DQO y
metales pesados (hierro y cobre) entre una celda y otra, de lo que puede concluirse que las
características del material cambian con el tiempo y esto repercute directamente sobre la
estabilidad de las celdas de disposición, pues dichas variaciones se deben principalmente a la
descomposición de la materia con el paso de los años.
Mediante la realización de ensayos geotécnicos para la determinación de las características
mecánicas de los residuos sólidos, se obtuvo que las correlaciones existentes para determinar
los valores de cohesión a partir del número de golpes del ensayo SPT pueden no ser
aplicables en el estudio de residuos sólidos, esto porque se dedujo que la basura falla en
condición drenada, mientras que las correlaciones permiten obtener únicamente la cohesión
no drenada del material. No obstante, las correlaciones para obtener el ángulo de fricción
219
efectivo sí se ajustan a dicho material, lo cual refuerza que los residuos sólidos fallan en
condición drenada.
De igual manera, las correlaciones existentes para convertir los datos obtenidos de la prueba
de penetración con cono sueco a número de golpes del ensayo SPT pueden no ser válidas
para residuos sólidos, pues los valores obtenidos mediante las correlaciones no concordaron
con los medidos en campo. De esta forma, se concluye que deben realizarse una mayor
cantidad de pruebas con el fin de determinar la aplicabilidad de dichas correlaciones en el
análisis de basura.
Asimismo, de acuerdo a los resultados arrojados se infiere que la prueba de penetración con
cono sueco representa la mejor alternativa para el estudio de residuos sólidos,
principalmente porque la punta con la que cuenta el equipo permitió alcanzar profundidades
mayores. No obstante, debería efectuarse el ensayo de SPT con otro tipo de punta, a fin de
determinar con mayor evidencia cuál de los dos ensayos es el más efectivo para este tipo de
material.
De los ensayos para la determinación del ángulo de reposo de los residuos sólidos, se tiene
que estos presentan un comportamiento análogo al de un suelo granular, y por tanto, puede
deducirse que el valor obtenido es similar al ángulo de fricción interna del material.
Comparando los resultados de la prueba de campo realizada (de 22,5°) con los obtenidos
mediante la simulación de Montecarlo a partir de datos de literatura (de 22,4°), se concluye
que el ángulo de fricción alcanzado mediante este método es aceptable, con valores muy
similares a los arrojados en otros rellenos sanitarios de la región.
Por su parte, de las simulaciones de Montecarlo efectuadas se determinó que los parámetros
resistentes de la basura son sumamente variables de un lugar a otro, aspecto que se debe
principalmente a la diferencia en la composición de los residuos sólidos, lo cual depende
directamente de las condiciones sociales, económicas y culturales de la población; así como a
los procedimientos utilizados en el manejo de los residuos, su compactación y el clima de la
zona. En este sentido, se concluye que dado que la composición porcentual de los residuos
en Costa Rica es similar a la de países como Chile, Brasil o Colombia, es con estos países con
los que debe realizarse la base para la generación de datos y no con valores provenientes de
Estados Unidos o Europa, principalmente.
220
En lo que al análisis de la estabilidad de los taludes se refiere, se tiene que bajo las
condiciones actuales del relleno sanitario ambas celdas de disposición son estables. No
obstante, se observó que conforme aumenta la altura del talud disminuye su factor de
seguridad e incrementa la probabilidad de falla asociada, por tanto se deben tener
precauciones respecto a la elevación máxima a la cual se construirán las celdas de
disposición.
Aunado a lo anterior, se determinó que uno de los factores que afectan de forma más
abrupta la estabilidad de los taludes es la presencia de agua o lixiviado en el interior de las
celdas de disposición, especialmente para taludes por encima de los 12 metros de elevación
que concentran fluidos hasta la mitad o más de su altura total. Lo anterior se debe a las
grandes presiones intersticiales que se generan en el interior de las celdas de disposición,
mismas que incrementan el peso de la masa deslizante y por tanto, disminuyen el factor de
seguridad asociado, a la vez que aumentan la probabilidad de falla del talud.
De esta forma, uno de los procedimientos más importantes a fin de garantizar la estabilidad
de los taludes de las celdas de disposición es la implementación de sistemas eficientes de
evacuación de aguas superficiales y lixiviados, los cuales contribuyen a impedir la
acumulación de fluidos en el interior de las unidades.
Asimismo, de los análisis efectuados se dedujo que una adecuada compactación es la clave
para garantizar la estabilidad de las celdas de disposición, por tanto, se concluye que un
valor de densidad de 0,8 ton/m3, tal y como lo establece la normativa nacional, provee a los
residuos sólidos la suficiente unión como para ser caracterizados bajo una condición firme y
presentar cierto valor de cohesión, aun cuando se observó mediante los análisis y pruebas
realizadas que este material falla en condición drenada.
En este sentido, se infiere a partir de los resultados obtenidos que es necesario cumplir con
un valor de cohesión efectiva de los residuos mayor a 1 ton/m2, pues un valor inferior a este
no garantiza la estabilidad incluso para ángulos de inclinación del talud menores a 16°. No
obstante, una vez que se alcanza dicho valor de cohesión, contribuye más en la seguridad de
los taludes un mayor ángulo de fricción interna del material que un incremento en el valor de
cohesión, lo cual arroja nuevamente que los residuos sólidos se comportan como un material
con falla en condición drenada.
221
Respecto al tema de la implementación de suelo de cobertura intermedia como material
influyente en la estabilidad de los taludes, se obtuvo con el análisis de los modelos
efectuados que pese a que este tiene injerencia directa sobre el factor de seguridad arrojado,
la diferencia respecto al análisis en taludes sin este material no es considerable; por tanto, su
uso no es necesario si en su lugar se utiliza cobertura alternativa que cumpla con los
requisitos establecidos en la normativa desde el punto de vista ambiental.
De esta manera, se concluye que si bien es cierto la colocación de suelo de cobertura no es
necesaria desde el punto de vista geotécnico, lo cual contribuye al incremento en la vida útil
de las celdas de disposición (pues requiere un menor volumen), sí es importante considerar
el uso de cobertura alternativa que garantice la impermeabilización de estas unidades, a fin
de evitar la entrada de aguas superficiales que contribuyan al aumento de su probabilidad de
falla; lo cual debe ser estudiado más a fondo en trabajos posteriores.
En cuanto a la geometría óptima de las celdas de disposición, se obtuvo a partir de los
resultados arrojados que es posible alcanzar alturas del talud de hasta 28 metros, con
ángulos de inclinación máximos de 24°, siempre y cuando la cohesión sea mayor a 1 ton/m2,
como ya fue mencionado. No obstante, es sabido a partir de los resultados obtenidos que un
ángulo de inclinación de máximo 22° puede garantizar la estabilidad de cualquier celda de
disposición, lo anterior partiendo del hecho de que el ángulo de inclinación del talud es igual
al ángulo de reposo de los residuos sólidos.
Es importante mencionar que el análisis para la determinación de la geometría óptima se
realizó tanto para la condición estática como pseudoestática, no obstante, para esta última se
utilizó un valor de coeficiente sísmico de 0,15, basado en algunas suposiciones al Código de
Taludes y al Código Sísmico de Costa Rica. Dado que estos códigos no incluyen el
comportamiento de estructuras construidas con residuos sólidos, es posible que el valor
utilizado no sea igual al real y por tanto, los factores de seguridad obtenidos no sean del todo
representativos. En consecuencia, se debe realizar una evaluación del comportamiento de las
celdas de disposición ante cargas sísmicas, a fin de considerar este factor en el diseño y
construcción de las unidades, pues la injerencia que tiene esta condición sobre la estabilidad
de los taludes es sumamente importante.
Del análisis de la geometría óptima de las celdas de disposición y su relación con lo
estipulado en la normativa nacional, se concluye que el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios
222
de Costa Rica puede ser mejorado, a fin de garantizar el máximo aprovechamiento del
espacio en los rellenos sanitarios. Respecto a lo anterior, se tiene que actualmente la
normativa nacional cuenta con un único valor de pendiente de taludes recomendada, dado
por un 30 % de inclinación, el cual si bien garantiza la estabilidad para celdas de disposición
de cualquier altura, no proporciona la base para la construcción de celdas con la mejor
geometría posible. De esta forma, se podrían introducir cambios en la reglamentación que
incluyan diferentes valores de ángulo de inclinación respecto a la altura del talud, en pro de
garantizar la optimización de las celdas de disposición.
Por último, se tiene que hasta la fecha no es necesaria la implementación de técnicas de
estabilización de taludes para mejorar el desempeño de los mismos. No obstante, al
aumentarse la elevación de las celdas de disposición, estos pueden ser requeridos a fin de
garantizar taludes más estables. Entre estas técnicas destacan la construcción de bermas,
banqueo o el uso de vegetación para mejorar la seguridad de los taludes de mayor altura.
En todo caso, es importante recalcar que no todos los métodos de estabilización son
aplicables a cualquier talud, por tanto debe realizarse un adecuado estudio preliminar con el
fin de establecer el método más apto acorde a las características propias de la celda
específica, así como su costo monetario y de implementación.
7.2. Recomendaciones
Se puntualizan a continuación algunas recomendaciones que contribuyan a mejorar los
resultados de la presente investigación:
- Realizar un análisis detallado de los parámetros geomecánicos de los residuos sólidos,
mediante la elaboración de pruebas de campo y laboratorio (tales como corte directo,
triaxial y ensayos de penetración), para determinar los valores de cohesión, ángulo de
fricción y densidad de este material. Lo anterior incluye la medición de la variabilidad
de estos parámetros con el tiempo, especialmente del ángulo de fricción, con el fin de
estudiar la disminución de la resistencia al corte de los residuos en los procesos de
descomposición y cómo esto puede afectar la estabilidad de las celdas de disposición.
Asimismo, se deben realizar ensayos para determinar si efectivamente los residuos a
gran escala se comportan como un material homogéneo.
223
- Implementar un mayor número de ensayos de penetración estándar (SPT) y de
penetración con cono sueco, con el fin de corroborar si las correlaciones existentes a
la fecha son aplicables a residuos sólidos. En caso de obtenerse que no se ajustan a
dicho material, se recomienda realizar el número de pruebas necesarias que permitan
establecer las correlaciones adecuadas. Asimismo, se recomienda desarrollar
correlaciones directas para resistencia a partir del resultado de cono sueco.
- Determinar la geometría óptima de las celdas de disposición que garantice la
estabilidad, mediante el cumplimiento de los factores de seguridad para los casos
estático y pseudoestático, así como por medio de la obtención de probabilidades de
falla que no pongan en riesgo la seguridad de las celdas de disposición. Para esto,
deben considerarse aspectos como la injerencia de los asentamientos y el flujo en el
interior de las unidades, a fin de construir taludes estables bajo estas condiciones.
- De acuerdo a lo anterior, puede utilizarse un valor máximo de 22° de ángulo de
inclinación de los taludes, de forma que se garantice la estabilidad de celdas de
cualquier elevación. Lo anterior partiendo del hecho de que el ángulo de reposo es
igual al ángulo de fricción interna del material, no obstante, deben realizarse una
mayor cantidad de ensayos para afirmar lo anterior.
- En este sentido, se recomienda realizar un estudio exhaustivo de las implicaciones
que tienen los asentamientos diferenciales en la estabilidad de las celdas de
disposición, principalmente porque estos provocan la generación de posibles
superficies de falla del material. Asimismo, se debe analizar la forma como se
comporta el flujo en el interior de las unidades y cómo afecta la estabilidad, lo
anterior debido a que se determinó a partir de los estudios efectuados que la
concentración de fluidos en el interior de las mismas representa la condición más
crítica desde el punto de vista de seguridad de la obra.
- Se debe asegurar que el sistema de captación y evacuación de aguas superficiales,
biogás y lixiviados funcione de forma adecuada en todo momento, desde su etapa de
operación hasta la posterior a su cierre. De esta forma, se recomienda revisar
regularmente (cada mes, de ser posible) las tuberías y demás componentes del
sistema, a fin de eliminar posibles obstrucciones que puedan impedir la adecuada
evacuación de fluidos, provocando el almacenamiento de los mismos dentro de las
celdas de disposición y el consecuente aumento de las presiones intersticiales.
224
- Efectuar un análisis del comportamiento del material suelo-basura ante la presencia
de carga sísmica, para a partir de los resultados, obtener un coeficiente sísmico que
represente adecuadamente esta condición y pueda ser utilizado de forma satisfactoria
en el estudio pseudoestático de la estabilidad de los taludes de las celdas de
disposición.
- Con el fin de mantener un valor de cohesión mayor a 1 ton/m2, se recomienda
conservar los valores de densidad igual o mayores a los hasta aquí obtenidos. Para
ello, deben continuarse ejecutando las mismas prácticas de compactación realizadas a
la fecha y verificar que la cohesión obtenida se siga manteniendo con el paso del
tiempo, aspecto que se puede lograr mediante el estudio del material de celdas más
antiguas y su comparación de los resultados obtenidos de los ensayos en unidades de
disposición recientes.
- Realizar un análisis detallado del nivel de impermeabilización que provee la cobertura
alternativa utilizada en las celdas de disposición, a fin de determinar la necesidad de
cambiar de tipo de cobertura diaria o colocarla en un mayor espesor al usado a la
fecha, en aras de disminuir la infiltración de aguas superficiales a las celdas y con ello,
garantizar la seguridad de sus taludes.
- En relación con lo anterior, se determinó que la colocación de capas de suelo de
cobertura intermedia de 15 cm de espesor no es necesaria desde el punto de vista de
estabilidad; no obstante, se recomienda estudiar las implicaciones que pueda tener la
colocación de capas de cobertura alternativa de menor espesor, principalmente en
cuanto a la infiltración de aguas superficiales. De determinarse que no afecta en
ninguna medida, se recomienda la modificación de la normativa en ese aspecto.
- Con el objetivo de mejorar las disposiciones de la reglamentación nacional en lo que a
geometría de las celdas de disposición se refiere, se recomienda la inclusión de una
tabla de valores de pendientes de inclinación máxima respecto a ciertos rangos de
elevación de celdas, de manera que se optimice la construcción de cada una de las
unidades. De esta forma, se evita que celdas de poca altura tengan una inclinación
del talud menor a la que permita su máximo aprovechamiento, o que taludes de una
altura superior pongan en riesgo su estabilidad y seguridad mediante el uso de un
ángulo de inclinación mayor al que puedan soportar estas estructuras.
225
- Asimismo, se recomienda la inclusión en la reglamentación nacional de valores de
factor de seguridad mínimos que deban cumplirse en las celdas de disposición tanto
para el análisis estático como pseudoestático, pues a la fecha no se cuenta con dichos
valores normados. En este sentido, se recomienda la inclusión de coeficientes
sísmicos que sean aplicables a este material, los cuales puedan contribuir a mejorar
los análisis pseudoestáticos de las celdas de disposición.
- Por último, se recomiendan algunos métodos de estabilización para garantizar la
seguridad de taludes de altura superior a la alcanzada a la fecha en el relleno
sanitario, siendo algunos de los principales la construcción de bermas, escalonamiento
y uso de vegetación. En este sentido, se recomienda estudiar la necesidad de ejecutar
alguna de estas medidas conforme se aumenta la altura del talud, siendo una de las
más importantes el uso de vegetación, especialmente por su bajo costo económico y
de implementación. Debe estudiarse el tipo de vegetación de la zona que contribuya
de forma más significativa en la estabilidad.
226
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Cordero, M. (sf). Manual de Laboratorio de Mecánica de Suelos I: Gravedad específica de un
suelo, ASTM D-854. Sin Publicar.
Cordero, M. (sf). Manual de Laboratorio de Mecánica de Suelos I: Límites de Atterberg, ASTM
D-4318. Sin Publicar.
Manejo Integral Tecnoambiente. (2016). Informe de densidad, Marzo 2016. Puntarenas,
Costa Rica.
Manejo Integral Tecnoambiente. (2016). Sistema de evacuación, tratamiento y monitoreo del
lixiviado, Marzo del 2016. Puntarenas, Costa Rica.
Manejo Integral Tecnoambiente. (2016). Sistema de evacuación, tratamiento y monitoreo del
lixiviado, Julio del 2016. Puntarenas, Costa Rica.
Vargas, W. (2014). Análisis Granulométrico. Notas del curso: Mecánica de Suelos 1. Sin
publicar
Vargas, W. (2014). Minerales arcillosos, consistencia y plasticidad. Notas del curso: Mecánica
de Suelos 1. Sin publicar
Vargas, W. (2014). Sistema unificado de clasificación de suelos. Notas del curso: Mecánica de
Suelos 1. Sin publicar
Vidal, P. (2015). DBO. Apuntes del curso Laboratorio de Análisis Ambiental I. Sin publicar.
Vidal, P. (2015). DQO. Apuntes del curso Laboratorio de Análisis Ambiental I. Sin publicar.
234
Glosario
Las definiciones que se presentan a continuación se tomaron del Reglamento sobre Rellenos
Sanitarios de Costa Rica y Código Geotécnico de Taludes y Laderas de Costa Rica, así como
de trabajos como los realizados por Moreno, Cárdenas, Amador, entre otros.
Acuífero: formación geológica capaz de almacenar y transmitir agua. Normalmente
corresponde a un estrato rocoso permeable a través del cual fluye el agua con facilidad.
Ángulo de fricción: Se refiere al ángulo de resistencia al rozamiento, se obtiene mediante
la tangente de la relación entre la fuerza que resiste el deslizamiento, a lo largo de un plano,
y la fuerza normal aplicada a dicho plano.
Biogás: Mezcla de gases generada por la descomposición anaeróbica de la materia orgánica
putrescible de los residuos que se depositan en un relleno sanitario y que consiste
mayoritariamente en metano, dióxido de carbono, vapor de agua y, en mucho menor
medida, de gases tales como sulfuro de hidrógeno e hidrógeno.
Celda: Conformación geométrica que se da a los desechos sólidos y a su material de
cobertura, debidamente compactados, como parte de la técnica de relleno sanitario.
Cobertura diaria: Capa de material inerte compactada de al menos 15 cm de espesor con
que se cubre la totalidad de los residuos dispuestos durante un día de operación en un
Relleno Sanitario y que tiene como objetivos evitar el contacto de los residuos con el medio
ambiente, alcanzar y mantener condiciones anaeróbicas en las celdas sanitarias, controlar la
proliferación de vectores sanitarios, el biogás, la emanación de olores, los riesgos de incendio
y el ingreso de agua de lluvia.
Cohesión: Tendencia de las partes de un cuerpo homogéneo a permanecer unidas, es
resultado de las fuerzas de atracción entre moléculas. Depende, entre otras cosas, del
número de puntos de contacto que cada partícula tiene con sus vecinas, razón por la cual es
mayor cuanto más finas son las partículas del suelo.
Compactación: Reducción del volumen de los residuos sólidos, con el consecuente aumento
de su densidad, que se logra a través del tránsito repetido de maquinaria pesada sobre éstos.
235
Densidad: cantidad de masa por unidad de volumen. Puede incluir la masa de agua en los
vacíos (densidad total) o solamente la masa de las partículas (densidad seca).
Desechos o residuos sólidos: Sustancias u objetos muebles, sin uso directo, cuyo
propietario requiere deshacerse de ellos o es obligado según las leyes nacionales.
Desechos o residuos sólidos especiales: son sólidos, gases, líquidos fluidos y pastosos
contenidos en recipientes, que por su reactividad química, característica tóxica, explosiva,
corrosiva, radiactiva u otro, o por su cantidad, causan daños a la salud o al ambiente.
Desechos o residuos sólidos ordinarios: son sólidos, gases, líquidos fluidos y pastosos
que no requieren de tratamiento especial antes de ser dispuestos.
Deslizamiento: rotura o desplazamiento del material situado debajo del talud que origina
un movimiento hacia abajo y afuera de la masa del material.
Disposición final: es la operación controlada y ambientalmente adecuada de depositar los
desechos en un relleno sanitario, según su naturaleza.
Estabilidad: seguridad de una masa de suelo u otro material contra la falla o movimiento.
Estrato: Nivel de roca o sedimento que se depositó en un intervalo de tiempo concreto y
que queda delimitado por superficies originadas por cambios o interrupciones sedimentarias.
Equilibrio límite: método para el cálculo de estabilidad de taludes. Establece que la rotura
del terreno se produce a través de una línea que representa la superficie de rotura, de forma
que la masa de terreno por encima de dicha línea se desplaza respecto a la masa inferior,
produciéndose así la rotura del terreno.
Factor de seguridad: relación de la resistencia al corte disponible (la capacidad) con la
resistencia al corte requerida para el equilibrio.
Geomembrana: revestimiento o barrera de líquidos y vapores, fabricadas por lo general a
partir de combinaciones de polímeros termoestables o termoplásticos. Su función principal es
ser una barrera impermeable, así como servir como aislante entre diferentes medios para
impedir que se presenten filtraciones no deseadas.
236
Impermeabilización: Técnica o método de aislamiento empleado para evitar el tránsito de
lixiviado y de gases hacia el exterior de un Relleno Sanitario, constituido por uno o más
revestimientos de materiales de baja permeabilidad.
Inestabilidad: Posibilidad de un elemento o estructura a colapsar o derrumbarse al ser
sometida a la acción de una carga.
Línea piezométrica: es la línea que une los puntos hasta los que el líquido podría ascender
si se insertan tubos piezométricos en distintos lugares a lo largo de la tubería, canal abierto o
estrato a estudiar. Es una medida de la altura de presión hidrostática disponible en dichos
puntos.
Lixiviado: Líquido que ha percolado o drenado desde y a través de los residuos sólidos y
que contiene componentes solubles y material en suspensión procedentes de los procesos de
degradación de los mismos.
Material de cobertura: Suelo utilizado para cubrir residuos sólidos depositados en un
Relleno Sanitario al terminar los trabajos en la celda de disposición.
Nivel freático: Superficie en la que la presión hidráulica es igual a la atmosférica. Separa la
parte del subsuelo saturada de agua de aquella que se encuentra seca.
Patógeno: Agente biológico, elemento o medio, que es capaz de producir algún tipo de
enfermedad o daño en el cuerpo de plantas y animales.
Percolación: Filtración de agua en el terreno, por gravedad, hasta capas profundas.
Permeabilidad: Capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que los atraviese
sin alterar su estructura interna.
Relleno sanitario: es la técnica mediante la cual diariamente los desechos sólidos se
depositan, esparcen, acomodan, compactan y cubren empleando maquinaria. Su fin es
prevenir y evitar daños a la salud y al ambiente, especialmente por la contaminación de los
cuerpos de agua, de los suelos, de la atmósfera y a la población al impedir la propagación de
artrópodos y roedores.
237
Relleno sanitario mecanizado: es aquel en que se requiere de equipo pesado
permanentemente en el sitio, así como de estrictos mecanismos de control y vigilancia de su
funcionamiento.
Residuos Sólidos Urbanos (RSU): son generados cuando los materiales utilizados por el
hombre cumplen con su vida útil. Estos residuos provienen de las diferentes actividades
realizadas en hogares, comercio, industrias y actividades institucionales (oficinas públicas,
escuelas, colegios y universidades).
Talud: cualquier superficie inclinada con respecto al plano horizontal, construida por el ser
humano (corte y relleno).
Vida útil del relleno sanitario: es el período de tiempo comprendido entre el inicio de
operaciones del relleno sanitario y su clausura.
239
Cuadro A1- 1. Resultados obtenidos del ensayo de Gravedad Específica, Muestra 1
Pesos 1 2
Picnómetro (g) 98,5 102,94
Picnómetro + Suelo seco (g) 155,31 161,15
Picnómetro + Agua (g) 347,78 352,28
Picnómetro + Suelo seco + Agua (g) 383,98 389,36
Temperatura de la prueba (°C) 23 23
Cápsula (g) 436,43 418,42
Cápsula + suelo seco (g) 494,93 478,19
Gravedad específica corregida (T=20°C) 2,59 2,61
Cuadro A1- 2. Resultados obtenidos del ensayo de Gravedad Específica, Muestra 2
Pesos 1 2
Picnómetro (g) 98,45 103,17
Picnómetro + Suelo seco (g) 159,31 164,35
Picnómetro + Agua (g) 347,73 352,5
Picnómetro + Suelo seco + Agua (g) 386,17 391,01
Temperatura de la prueba (°C) 23,5 22,5
Cápsula (g) 431,4 436,47
Cápsula + suelo seco (g) 493,4 498,66
Gravedad específica corregida (T=20°C) 2,6 2,61
Cuadro A1- 3. Resultados obtenidos para Límite Líquido, Muestra 1
Determinación 1 2 3
Suelo Seco (g) 10,142 4,639 5,866
% humedad 70,272% 87,885% 92,533%
Número de golpes 37 29 15
Cuadro A1- 4. Resultados obtenidos para Límite Líquido, Muestra 2
Determinación 1 2 3 4
Suelo Seco (g) 3,702 9,196 7,913 7,023
% humedad 60,778% 61,005% 66,549% 75,068%
Número de golpes 31 30 26 17
240
Figura A1-1. Determinación del Límite Líquido, Muestra 1
Figura A1-2. Determinación del Límite Líquido, Muestra 2
Cuadro A1- 5. Determinación del límite plástico
Determinación 1 2
Muestra 1
Suelo húmedo (g) 2,678 2,377
Suelo Seco (g) 1,709 1,528 Promedio
% humedad 56,70% 55,56% 56%
Muestra 2
Suelo húmedo (g) 2,654 3,142
Suelo Seco (g) 1,757 2,095 Promedio
% humedad 51,05% 49,98% 51%
Cuadro A1- 6. Determinación del contenido de humedad para la Muestra 1
Pesos A B C D E
Material Húmedo (g) 45,302 39,689 40,235 45,221 42,504
Material Seco (g) 29,25 25,875 26,639 29,97 27,683
Humedad (g) 16,052 13,814 13,596 15,251 14,821
%wn 54,879% 53,387% 51,038% 50,888% 53,538%
y = -0,935x + 108,81R² = 0,786
50
60
70
80
90
100
1 10 100po
rce
nta
je d
e h
um
ed
ad (
%)
Log (# de golpes)
Límite líquido
Lineal (Límite líquido)
y = -1,0467x + 93,064R² = 0,9927
50.00
55.00
60.00
65.00
70.00
75.00
80.00
1 10 100po
rce
nta
je d
e h
um
ed
ad (
%)
Log (# de golpes)
Límite líquido
Lineal (Límite líquido)
241
Cuadro A1- 7. Determinación del contenido de humedad para la Muestra 2
Pesos A B C D E
Material Húmedo (g) 38,302 34,756 39,954 38,807 41,033
Material Seco (g) 26,045 23,898 27,145 25,878 28,065
Humedad (g) 12,257 10,858 12,809 12,929 12,968
%wn 47,061% 45,435% 47,187% 49,961% 46,207%
Cuadro A1- 8. Resultados obtenidos de prueba de compresión inconfinada, Muestra 1,
ensayo 1
Deformación (0.001")
Deformación (mm)
Deformación Unitaria
(mm/mm)
Área corregida (cm2)
Carga (0.0001")
Carga (kg) Esfuerzo
Desviador (Kgf/cm2)
0 0 0,00000 8,65697 0 1,0829 0,125
10 0,254 0,00360 8,68828 3 2,3138 0,266
20 0,508 0,00721 8,71980 5,5 3,33955 0,383
30 0,762 0,01081 8,75156 8,5 4,57045 0,522
40 1,016 0,01441 8,78356 9,5 4,98075 0,567
50 1,27 0,01801 8,81578 10 5,1859 0,588
60 1,524 0,02162 8,84825 10 5,1859 0,586
70 1,778 0,02522 8,88095 10 5,1859 0,584
80 2,032 0,02882 8,91390 9,5 4,98075 0,559
90 2,286 0,03243 8,94709 9 4,7756 0,534
Cuadro A1- 9. Resultados obtenidos de prueba de compresión inconfinada, Muestra 1,
ensayo 2
Deformación (0.001")
Deformación (mm)
Deformación Unitaria
(mm/mm)
Área corregida (cm2)
Carga (0.0001")
Carga (kg) Esfuerzo
Desviador (Kgf/cm2)
0 0 0,00000 8,65697 0 1,0829 0,125
10 0,254 0,00360 8,68828 2 1,9035 0,219
20 0,508 0,00721 8,71980 4 2,7241 0,312
30 0,762 0,01081 8,75156 6 3,5447 0,405
40 1,016 0,01441 8,78356 7 3,955 0,450
50 1,27 0,01801 8,81578 8,5 4,57045 0,518
60 1,524 0,02162 8,84825 9 4,7756 0,540
70 1,778 0,02522 8,88095 10 5,1859 0,584
80 2,032 0,02882 8,91390 10 5,1859 0,582
90 2,286 0,03243 8,94709 9 4,7756 0,534
100 2,54 0,03603 8,98053 7 3,955 0,440
242
Cuadro A1- 10. Resultados obtenidos de prueba de compresión inconfinada, Muestra 1,
ensayo 3
Deformación (0.001")
Deformación (mm)
Deformación Unitaria
(mm/mm)
Área corregida (cm2)
Carga (0.0001")
Carga (kg) Esfuerzo
Desviador (Kgf/cm2)
0 0 0,00000 8,65697 0 1,0829 0,125
10 0,254 0,00360 8,68828 3 2,3138 0,266
20 0,508 0,00721 8,71980 6 3,5447 0,407
30 0,762 0,01081 8,75156 7 3,955 0,452
40 1,016 0,01441 8,78356 8,5 4,57045 0,520
50 1,27 0,01801 8,81578 9 4,7756 0,542
60 1,524 0,02162 8,84825 10 5,1859 0,586
70 1,778 0,02522 8,88095 9,5 4,98075 0,561
80 2,032 0,02882 8,91390 8,5 4,57045 0,513
90 2,286 0,03243 8,94709 8 4,3653 0,488
Cuadro A1- 11. Resultados obtenidos de prueba de compresión inconfinada, Muestra 2,
ensayo 1
Deformación (0.001")
Deformación (mm)
Deformación Unitaria
(mm/mm)
Área corregida (cm2)
Carga (0.0001")
Carga (kg) Esfuerzo
Desviador (Kgf/cm2)
0 0 0,00000 8,65697 0 1,0829 0,125
10 0,254 0,00360 8,68828 8 4,3653 0,502
20 0,508 0,00721 8,71980 14 6,8271 0,783
30 0,762 0,01081 8,75156 23 10,5198 1,202
40 1,016 0,01441 8,78356 28 12,5713 1,431
50 1,27 0,01801 8,81578 31,5 14,00735 1,589
60 1,524 0,02162 8,84825 35,5 15,64855 1,769
70 1,778 0,02522 8,88095 38 16,6743 1,878
80 2,032 0,02882 8,91390 40,5 17,70005 1,986
90 2,286 0,03243 8,94709 41,5 18,11035 2,024
100 2,54 0,03603 8,98053 43 18,7258 2,085
110 2,794 0,03963 9,01422 40 17,4949 1,941
120 3,048 0,04323 9,04816 40 17,4949 1,934
130 3,302 0,04684 9,08236 38 16,6743 1,836
243
Cuadro A1- 12. Resultados obtenidos de prueba de compresión inconfinada, Muestra 2,
ensayo 2
Deformación (0.001")
Deformación (mm)
Deformación Unitaria
(mm/mm)
Área corregida (cm2)
Carga (0.0001")
Carga (kg) Esfuerzo
Desviador (Kgf/cm2)
0 0 0,00000 8,65697 0 1,0829 0,125
10 0,254 0,00360 8,68828 5,5 3,33955 0,384
20 0,508 0,00721 8,71980 14 6,8271 0,783
30 0,762 0,01081 8,75156 23,5 10,72495 1,225
40 1,016 0,01441 8,78356 28,5 12,77645 1,455
50 1,27 0,01801 8,81578 33 14,6228 1,659
60 1,524 0,02162 8,84825 37 16,264 1,838
70 1,778 0,02522 8,88095 40 17,4949 1,970
80 2,032 0,02882 8,91390 42 18,3155 2,055
90 2,286 0,03243 8,94709 44 19,1361 2,139
100 2,54 0,03603 8,98053 45 19,5464 2,177
110 2,794 0,03963 9,01422 44 19,1361 2,123
120 3,048 0,04323 9,04816 42 18,3155 2,024
Cuadro A1- 13. Resultados obtenidos de prueba de compresión inconfinada, Muestra 2,
ensayo 3
Deformación (0.001")
Deformación (mm)
Deformación Unitaria
(mm/mm)
Área corregida (cm2)
Carga (0.0001")
Carga (kg) Esfuerzo
Desviador (Kgf/cm2)
0 0 0,00000 8,65697 0 1,0829 0,125
10 0,254 0,00360 8,68828 6 3,5447 0,408
20 0,508 0,00721 8,71980 12 6,0065 0,689
30 0,762 0,01081 8,75156 17,5 8,26315 0,944
40 1,016 0,01441 8,78356 24,5 11,13525 1,268
50 1,27 0,01801 8,81578 29,5 13,18675 1,496
60 1,524 0,02162 8,84825 33 14,6228 1,653
70 1,778 0,02522 8,88095 36 15,8537 1,785
80 2,032 0,02882 8,91390 38 16,6743 1,871
90 2,286 0,03243 8,94709 40 17,4949 1,955
100 2,54 0,03603 8,98053 41 17,9052 1,994
110 2,794 0,03963 9,01422 39,5 17,28975 1,918
120 3,048 0,04323 9,04816 37 16,264 1,797
244
Cuadro A1- 14. Resultados obtenidos de la prueba de Corte Directo, Muestra 1
Desplazamiento Horizontal (mm)
Pastilla 1 Pastilla 2 Pastilla 3
Carga (KN) Ƭ (kg/cm²) Carga (KN) Ƭ (kg/cm²) Carga (KN) Ƭ (kg/cm²)
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,125 0,028 0,147 0,064 0,336 0,072 0,378
0,250 0,049 0,257 0,073 0,384 0,101 0,531
0,375 0,056 0,294 0,089 0,468 0,118 0,620
0,500 0,062 0,326 0,093 0,489 0,129 0,678
0,625 0,065 0,342 0,099 0,520 0,138 0,725
0,750 0,067 0,352 0,107 0,562 0,145 0,762
0,875 0,071 0,373 0,111 0,583 0,146 0,767
1,000 0,078 0,410 0,105 0,552 0,145 0,762
1,125 0,069 0,363 0,101 0,531 0,140 0,736
1,250 0,065 0,342 0,098 0,515 0,132 0,694
1,500 0,063 0,331 0,097 0,510 0,118 0,620
1,750 0,058 0,305 0,096 0,504 0,112 0,588
2,000 0,060 0,315 0,090 0,473 0,111 0,583
2,250 0,059 0,310 0,086 0,452 0,108 0,567
2,500 0,060 0,315 0,087 0,457 0,105 0,552
3,000 0,057 0,300 0,080 0,420 0,098 0,515
3,500 0,048 0,252 0,075 0,394 0,095 0,499
4,000 0,047 0,247 0,073 0,384 0,089 0,468
4,500 0,041 0,215 0,065 0,342 0,088 0,462
5,000 0,040 0,210 0,064 0,336 0,084 0,441
6,250 0,036 0,189 0,056 0,294 0,078 0,410
7,500 0,032 0,168 0,052 0,273 0,070 0,368
8,750 0,027 0,142 0,046 0,242 0,067 0,352
245
Cuadro A1- 15. Resultados obtenidos de la prueba de Corte Directo, Muestra 2
Desplazamiento Horizontal
(mm)
Pastilla 1 Pastilla 2 Pastilla 3
Carga (KN) Ƭ (kg/cm²) Carga (KN) Ƭ (kg/cm²) Carga (KN) Ƭ
(kg/cm²)
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,125 0,026 0,137 0,081 0,426 0,088 0,462
0,250 0,040 0,210 0,100 0,525 0,101 0,531
0,375 0,060 0,315 0,120 0,631 0,120 0,631
0,500 0,076 0,399 0,115 0,604 0,125 0,657
0,625 0,087 0,457 0,109 0,573 0,128 0,673
0,750 0,093 0,489 0,100 0,525 0,134 0,704
0,875 0,082 0,431 0,095 0,499 0,137 0,720
1,000 0,063 0,331 0,091 0,478 0,143 0,751
1,125 0,058 0,305 0,090 0,473 0,146 0,767
1,250 0,053 0,278 0,088 0,462 0,146 0,767
1,500 0,047 0,247 0,084 0,441 0,144 0,757
1,750 0,044 0,231 0,082 0,431 0,147 0,772
2,000 0,038 0,200 0,078 0,410 0,146 0,767
2,250 0,035 0,184 0,075 0,394 0,143 0,751
2,500 0,033 0,173 0,072 0,378 0,139 0,730
3,000 0,031 0,163 0,070 0,368 0,130 0,683
3,500 0,029 0,152 0,065 0,342 0,126 0,662
4,000 0,027 0,142 0,062 0,326 0,123 0,646
4,500 0,024 0,126 0,060 0,315 0,117 0,615
5,000 0,024 0,126 0,059 0,310 0,118 0,620
6,250 0,022 0,116 0,058 0,305 0,114 0,599
7,500 0,023 0,121 0,057 0,300 0,111 0,583
8,750 0,029 0,152 0,053 0,278 0,107 0,562
10,000 0,031 0,163 0,058 0,305 0,109 0,573
246
Cuadro A1- 16. Número de golpes del ensayo SPT obtenidos para el suelo de fundación,
cohesión y ángulo de fricción asociado
Profundidad de penetración (cm)
Número de golpes
Número de golpes contabilizables
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción
(°)
0-15 4
14 5,00 - 10,00 21,47 15-30 5
30-45 9
45-60 7
32 >20,00 25,13 60-75 13
75-90 19
90-105 20
38 >20,00 26,28 105-120 18
120-135 20
135-150 8
21 10,00 - 20,00 22,94 150-165 9
165-180 12
180-195 11
25 10,00 - 20,00 23,75 195-210 12
210-225 13
225-240 12
24 10,00 - 20,00 23,55 240-255 12
255-270 12
270-285 11
23 10,00 - 20,00 23,35 285-300 11
300-315 12
250
Cuadro A3- 1. Valores de cohesión y ángulo de fricción en diferentes rellenos sanitarios
Fuente Cohesión (ton/m2)
Ángulo de fricción (°)
Ensayo Observaciones Lugar
Landva y Clark, 1986 1,6-1,9 38-42 Corte directo Basura vieja No se detalla
Landva y Clark, 1986 1,6/2,3 33/24 Corte directo Más de un año/ basura fresca No se detalla
Saarela, 1987 6,7 20 Ensayo Triaxial Citado por Botero (1999) Relleno ciudad de Helsinki, Finlandia
Turczynki, 1988 4,0-5,0 38-40 Corte directo RSU Frescos No se detalla
Turczynki, 1988 1,5/1,2/1,0 35/32/26 Corte directo 3 años/ 5 años/ 14 años No se detalla
Landva y Clark, 1990 1,6-2,3 24-39 Corte directo σn= 480 kPa, caja de 434*287 mm, tensión normal y corte gatos hidráulicos Vertedero de Edmonton, Canadá
Siegel et al., 1990 0,0 39-53 Corte directo Caja circular (d=130 mm, h= 76 a 102 mm), 10% de desplazamiento de corte Vertedero de Monterey Par, California
Benvenuto & Cunha, 1991 1,35 22 Back analysis Ineficiente sistema de extracción de lixiviado y biogás Vertedero Bandeirante, Sao Paulo, Brasil
Grisolia et al., 1991 1,0/2,2 17/42 Ensayo Triaxial 20% deformación/ 35% deformación No se detalla
Richardson y Reynolds, 1991 1,0 18-42 Corte directo, in situ Caja de sección 1,5x1,5 m, carga normal 14 y 38 kPa Maine, USA
Benson & Othman, 1992 2,0 61 Corte directo Presencia de plástico, caucho y alambres influyeron en los resultados No se detalla
Jessberger y Kockel, 1993 2,2 17 Ensayo Triaxial Consolidado drenado, 300 mm x 600 mm (diámetro x altura),20% deformación Alemania
Del Greco y Oggen, 1994 1,57/2,4 21/22 Corte directo Fardo de residuo de 400x500x600 mm de baja densidad No se detalla
Gabr y Valero, 1995 0-2,75 20,5-39 Corte directo y compresión Triaxial Residuos con un alto grado de degradación (15-30 años de deposición) Vertedero de Pioneer Crossing, Pensilvania
Withiam et al., 1995 1,0 30 Corte directo in situ Muestras ensayadas de 1,5x1,5x1,5 m Vertedero de Dekorte Park, New Jersey, EEUU.
Gotteland et al., 1995 1,0 25 Corte directo, in situ Sección de corte (1x1 m), muestras inalteradas, desplazamiento máximo 35% No se detalla
Kolsch, 1995 1,5-1,8 15-22 Corte directo Para residuos de menor y mayor edad respectivamente, caja sección 2x1 m No se detalla
Edincliler et al., 1996 2,4 41 Corte directo Muestras de distintas edades y lugares del relleno Wisconsin, EEUU
Carvalho, 1999 4,2-5,5 27 Ensayo Triaxial Consolidado drenado, 150 mm x 300 mm (diámetro x altura),20% deformación Vertedero Bandeirante, Sao Paulo, Brasil
Carvalho, 1999 4,5-6,0 21 Ensayo Triaxial Consolidado drenado, 200 mm x 400 mm (diámetro x altura),20% deformación Vertedero Bandeirante, Sao Paulo, Brasil
Mazzucato et al, 1999 2,2-2,4 17-18 Corte directo, in situ Caja cilíndrica (d=810 mm, h=440 mm), densidad del material de 0,7 t/m3 No se detalla
Kavasanjian, 1999 4,3 31 Corte directo Caja de corte cilíndrica (d=46 cm), 1,9 % deformación de corte Relleno en California
Caicedo et al.,2002 2,6 24 Corte directo Muestras obtenidas de vertedero Doña Juana, equipo de corte 300x300x200 mm Vertedero Doña Juana, Bogotá, Colombia
Fucale, 2005 2,97/3,0 42,5/46 Corte directo Matriz básica, 20% de deformación 3% adición de fibras a matriz básica Vertederos de Ihlenberg y Buchen, Alemania
Grupo Geotecnia PUCV 5,0 18 No hay detalle RS Cumple con todas las medidas exigidas por DS N°189 RS Loma los Colorados, Chile
Nascimento, 2007 0,46-2,58 27-35 Ensayo Triaxial Consolidado drenado, residuos de diferentes edades, deformación axial 20% Vertedero Metropolitano Centro en Salvador
Reddy et al., 2008 3,1-6,4 26-30 Corte directo Corte directo drenado, con diferentes contenidos de humedad RS de Orchard e Illinois, EEUU.
Grupo Geotecnia PUCV 0,5 17 Experiencia del grupo Sin compactación, ni sistema de manejo de lixiviados y biogás Vertedero Viñales, Constitución, Chile
Geotecnia Ambiental Ltda. 2,0 22 Experiencia, ensayos in situ. Parámetros mal escogidos, cumplen condición estática pero no dinámica RS Santa Marta, Chile
Geotecnia Ambiental Ltda. 2,5 20 Experiencia, ensayos in situ. Parámetros mal escogidos, cumplen condición estática pero no dinámica RS Santa Marta, Chile
Geotecnia Ambiental Ltda. 8,0 19 Back analysis Back analysis luego terremoto 2010 RS Santa Marta, Chile
SIGA, 2012 2,24 25,7 Análisis estadístico de los datos Adecuada compactación, sistema de control de aguas lluvias, buena conductividad hidráulica vertical, y una buena tasa de drenaje vertical.
Relleno, Valdivia, Chile
Anexo de EIA, 2012 0 20 Estudios en proyectos similares Adecuada compactación, sistema adecuado de drenaje de biogás y lixiviados. RS, Cartagena, Chile
Anexo de EIA, 2012 1,5 35 Basura fresca, corte directo Adecuada compactación, sistema adecuado de drenaje de biogás y lixiviados. RS, Cartagena, Chile
Anexo de EIA, 2012 1,8 22 Basura descompuesta, corte directo Adecuada compactación, sistema adecuado de drenaje de biogás y lixiviados. RS, Cartagena, Chile Fuente: Moreno, 2013. Modificado por Hernández, 2016
251
Cuadro A3- 2. Valores de densidad obtenidos del estudio de diferentes rellenos sanitarios
Fuente Densidad (ton/m3) Observaciones
Sowers, 1971 0,12 Sin compactar
Sowers, 1971 0,30 Sin compactar
Sowers, 1971 0,60 Compactados
Bruner y Keller, 1971 0,3-1,0 Según grado de compactación
Rao, 1974 0,15-0,2 Sin compactar
Rao, 1974 0,35-0,60 Compactación débil
Bratley et al, 1976 0,16 Sin compactar
Bratley et al, 1976 0,7-1,31 Según equipo de compactación
Watts & Charles, 1990 0,59-0,63 Compactados en capas de 2 m, sin y con material de cobertura respectivamente.
Watts & Charles, 1990 0,80 Compactados en capas de 0,6 m, incluyendo material de cobertura
Arroyo et al., 1990 1,00 Compactados
Oweiss y Khera, 1990 0,28-0,31 Sin compactar
Oweiss y Khera, 1990 0,47-0,63 Moderadamente compactado
Oweiss y Khera, 1990 0,86-0,93 Buena compactación
Manassero et al., 1990 0,5-1,0 Compactación común
Sánchez - Alciturri et al., 1993 0,20 Sin compactar
Sánchez - Alciturri et al., 1993 0,8-1,0 Compactados
Kavazanjian et al., 1995 0,86-1,02 Aunque mencionan que en la práctica los valores más utilizados están entre 0,29-0,75
Palma J.H., 1995 1,20 Cuerpo del Vertedero (RSU+ Cobertura)
Palma J.H., 1995 1,00 RSU. Vertedero Controlado
Kavazanjian et al., 2001 0,6-0,7 RSU frescos, después de la colocación inicial
Kavazanjian et al., 2001 1,4-2,0 RSU degradados con un alto % de suelo como material de cobertura
Gourc et al., 2001 0,70 Capa superiores RSU frescos (no degradado)
Grupo Geotecnia PUCV ,2002-2006 1,20 Compactados. Relleno Sanitario Loma Los Colorados, Chile
Grupo Geotecnia PUCV ,2002-2006 0,55 Sin compactación, ni sistema de manejo de lixiviados y biogás. Vertedero Viñales, Constitución, Chile
Geotecnia Ambiental LTDA., 2010 1,20 Compactados. Relleno Sanitario Santa Marta, Chile
SIGA, 2012 1,20 Compactados. Relleno Sanitario, Valdivia, Chile Fuente: Moreno, 2013. Modificado por Hernández, 2016
253
Figura A4- 1. Topografía de suelo de fundación de las celdas del relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente S.A., 2016
254
Figura A4- 2. Topografía de los residuos sólidos de las celdas del relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar
Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente S.A., 2016
Cuadro A5- 1. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, condición estática (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Bishop simplificado
3,901 4,644 3,638 4,500 3,382 4,141 3,272 4,058 3,215 3,976 3,028 3,934 2,923 3,630 2,861 3,553 2,804 3,584 2,672 3,391 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864
Índice confiabilidad
9,280 8,260 8,010 7,930 7,290 7,090 6,990 6,950 6,420 6,510 6,300 6,060 6,000 5,520 5,310
Janbu 3,720 4,436 3,564 4,426 3,263 4,000 3,164 3,851 3,129 3,787 2,956 3,702 2,858 3,554 2,802 3,446 2,757 3,525 2,632 3,342 2,545 3,212 2,485 3,122 2,441 3,052 2,355 3,028 2,232 2,847
Índice confiabilidad
8,960 8,030 7,780 7,710 7,720 6,950 6,850 6,810 6,320 6,420 6,210 5,980 5,930 5,460 5,270
Morgenstern- Price
3,900 4,677 3,637 4,549 3,381 4,195 3,271 4,037 3,218 4,121 3,031 3,854 2,923 3,630 2,861 3,607 2,805 3,646 2,673 3,456 2,578 3,321 2,516 3,227 2,466 3,155 2,381 3,113 2,249 2,927
Índice confiabilidad
9,280 8,290 8,050 7,980 7,350 7,160 7,070 7,040 6,490 6,600 6,390 6,160 6,110 5,600 5,410
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Cuadro A5- 2. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, condición estática (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Bishop simplificado
2,855 3,234 2,647 3,013 2,447 2,808 2,314 2,668 2,205 2,550 2,109 2,412 2,025 2,351 1,931 2,221 1,840 2,157 1,778 2,048 1,721 2,009 1,619 1,922 1,583 1,874 1,520 1,811 1,507 1,780
Índice confiabilidad
7,980 7,460 6,870 6,520 6,220 6,210 5,710 5,590 4,980 4,970 4,580 4,160 4,050 3,650 3,200
Janbu 2,616 2,934 2,420 2,737 2,239 2,557 2,122 2,438 2,026 2,340 1,955 2,230 1,874 2,180 1,808 2,074 1,721 2,023 1,687 1,945 1,625 1,915 1,547 1,835 1,519 1,800 1,472 1,750 1,461 1,740
Índice confiabilidad
7,390 6,870 6,300 5,950 5,660 5,650 5,170 5,160 4,540 4,510 4,190 3,900 3,790 3,480 3,240
Morgenstern- Price
2,853 3,176 2,643 2,961 2,447 2,808 2,314 2,668 2,201 2,504 2,101 2,386 2,023 2,326 1,923 2,215 1,832 2,154 1,770 2,074 1,711 2,035 1,613 1,954 1,577 1,923 1,516 1,864 1,503 1,853
Índice confiabilidad
7,870 7,350 6,790 6,430 6,130 6,120 5,620 5,600 5,130 4,970 4,620 4,300 4,190 3,840 3,600
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
257
Cuadro A5- 3. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, condición pseudoestática (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Bishop simplificado
1,828 2,139 1,799 2,091 1,743 2,101 1,689 2,020 1,662 1,975 1,649 1,977 1,614 1,951 1,577 1,920 1,553 1,881 1,537 1,853 1,509 1,830 1,470 1,822 1,440 1,776 1,418 1,741 1,379 1,741
Índice confiabilidad
4,730 4,650 4,310 4,150 4,080 4,050 3,790 3,680 3,610 3,760 3,450 3,220 3,120 3,050 2,830
Janbu 1,717 2,014 1,686 1,964 1,663 2,008 1,608 1,929 1,580 1,882 1,556 1,909 1,553 1,857 1,520 1,853 1,495 1,814 1,479 1,786 1,466 1,764 1,430 1,775 1,400 1,730 1,378 1,695 1,351 1,708
Índice confiabilidad
4,330 4,230 4,020 3,850 3,770 3,720 3,580 3,460 3,380 3,520 3,430 3,060 2,960 2,880 2,710
Morgenstern- Price
1,831 2,123 1,802 2,071 1,739 2,105 1,688 2,021 1,663 1,973 1,650 1,946 1,613 1,987 1,579 1,929 1,552 1,888 1,537 1,859 1,505 1,849 1,469 1,835 1,442 1,789 1,420 1,753 1,375 1,755
Índice confiabilidad
4,660 4,560 4,300 4,140 4,050 4,010 3,800 3,690 3,620 3,760 3,470 3,250 3,150 3,070 2,850
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Cuadro A5- 4. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, condición pseudoestática (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Bishop simplificado
1,478 1,652 1,427 1,602 1,370 1,549 1,332 1,512 1,298 1,477 1,269 1,429 1,236 1,413 1,202 1,360 1,161 1,338 1,139 1,295 1,112 1,283 1,061 1,244 1,045 1,221 1,014 1,191 1,015 1,182
Índice confiabilidad
3,430 3,210 2,940 2,770 2,620 2,540 2,330 2,170 1,910 1,800 1,640 1,350 1,340 1,060 0,830
Janbu 1,356 1,503 1,305 1,456 1,251 1,408 1,215 1,375 1,183 1,335 1,159 1,298 1,126 1,280 1,100 1,241 1,061 1,219 1,048 1,189 1,018 1,175 0,980 1,147 0,960 1,130 0,940 1,108 0,948 1,106
Índice confiabilidad
2,780 2,560 2,290 2,130 1,940 1,830 1,650 1,500 1,270 1,180 1,030 0,820 0,800 0,590 0,470
Morgenstern- Price
1,475 1,607 1,427 1,557 1,369 1,505 1,329 1,468 1,297 1,435 1,269 1,392 1,232 1,374 1,200 1,328 1,156 1,306 1,135 1,270 1,107 1,255 1,055 1,219 1,040 1,201 1,012 1,177 1,010 1,173
Índice confiabilidad
3,250 3,030 2,750 2,580 2,430 2,350 2,130 2,000 1,740 1,660 1,470 1,220 1,200 0,960 0,830
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
258
Cuadro A5- 5. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, variando la línea piezométrica, con agua (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Abajo 3,901 4,644 3,648 4,500 3,382 4,141 3,272 3,976 3,125 4,058 3,028 3,788 2,923 3,560 2,861 3,584 2,804 3,533 2,672 3,391 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864
Índice confiabilidad
9,280 8,260 8,010 7,930 7,290 7,090 6,990 6,950 6,510 6,420 6,300 6,060 6,000 5,520 5,310
Medio 3,472 4,218 3,451 4,158 3,303 4,062 3,204 3,908 3,171 3,843 3,028 3,788 2,923 3,560 2,861 3,533 2,804 3,533 2,672 3,391 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864
Índice confiabilidad
8,270 8,160 7,810 7,750 7,180 7,090 6,990 6,950 6,510 6,420 6,300 6,060 6,000 5,520 5,310
Arriba 1,563 2,323 1,477 2,190 1,414 2,101 1,386 2,062 1,363 2,037 1,346 2,007 1,317 1,967 1,299 1,942 1,288 1,927 1,269 1,905 1,233 1,854 1,209 1,819 1,188 1,789 1,160 1,760 1,100 1,674
Índice confiabilidad
2,900 2,700 2,610 2,470 2,440 2,360 2,280 2,230 2,200 2,140 2,020 1,990 1,900 1,820 1,630
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Cuadro A5- 6. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, variando la línea piezométrica, con agua (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Abajo 2,558 2,891 2,489 2,805 2,392 2,717 2,315 2,668 2,205 2,550 2,109 2,412 2,025 2,351 1,931 2,221 1,840 2,157 1,778 2,048 1,721 2,009 1,619 1,923 1,583 1,882 1,520 1,811 1,435 1,741
Índice confiabilidad
7,180 7,000 6,710 6,520 6,220 6,210 5,710 5,590 4,980 4,970 4,580 4,160 4,050 3,650 3,200
Medio 1,299 1,646 1,277 1,613 1,269 1,602 1,248 1,600 1,241 1,569 1,210 1,510 1,334 1,615 1,143 1,447 1,114 1,412 1,310 1,582 1,164 1,449 1,100 1,388 1,076 1,369 1,050 1,329 1,016 1,309
Índice confiabilidad
3,100 2,630 2,620 2,350 2,320 2,210 2,640 2,580 2,430 2,140 2,130 1,910 1,550 1,350 1,080
Arriba 0,753 1,067 0,791 1,085 0,683 0,966 0,681 0,959 0,678 0,953 0,720 0,980 0,663 0,926 0,685 0,931 0,610 0,865 0,641 0,877 0,588 0,835 0,560 0,825 0,582 0,815 0,519 0,761 0,490 0,728
Índice confiabilidad
0,130 -0,070 -0,260 -0,290 -0,320 -0,210 -0,430 -0,440 -0,700 -0,680 -0,830 -1,060 -1,170 -1,260 -1,300
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
259
Cuadro A5- 7. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, variando la línea piezométrica, con lixiviado (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Abajo 3,901 4,644 3,638 4,500 3,382 4,141 3,272 3,976 3,125 4,058 3,028 3,788 2,923 3,630 2,861 3,584 2,804 3,533 2,672 3,395 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864
Índice confiabilidad
9,280 8,260 8,010 7,930 7,290 7,090 6,990 6,950 6,510 6,420 6,300 6,060 6,000 5,520 5,310
Medio 3,466 4,213 3,446 4,153 3,302 4,061 3,203 3,907 3,170 3,843 3,028 3,788 2,923 3,630 2,861 3,584 2,804 3,533 2,672 3,395 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864
Índice confiabilidad
8,260 8,250 7,800 7,750 7,780 7,090 6,990 6,950 6,510 6,420 6,300 6,060 6,000 5,520 5,310
Arriba 1,523 2,283 1,448 2,162 1,385 2,072 1,356 2,032 1,350 2,027 1,346 2,021 1,294 1,944 1,275 1,918 1,263 1,903 1,251 1,873 1,214 1,835 1,189 1,800 1,168 1,770 1,145 1,745 1,084 1,658
Índice confiabilidad
2,790 2,620 2,520 2,440 2,400 2,360 2,210 2,150 2,120 2,080 1,960 1,930 1,840 1,770 1,580
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Cuadro A5- 8. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, variando la línea piezométrica, con lixiviado (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Abajo 2,558 2,891 2,489 2,805 2,392 2,717 2,315 2,668 2,205 2,550 2,109 2,412 2,025 2,351 1,931 2,221 1,840 2,157 1,778 2,048 1,721 2,009 1,619 1,923 1,583 1,882 1,520 1,811 1,435 1,741
Índice confiabilidad
7,180 7,000 6,710 6,520 6,220 6,210 5,710 5,590 4,980 4,970 4,580 4,160 4,050 3,650 3,200
Medio 1,324 1,672 1,217 1,569 1,215 1,579 1,212 1,574 1,214 1,572 1,190 1,480 1,204 1,549 1,201 1,533 1,196 1,524 1,190 1,474 1,155 1,440 1,092 1,380 1,087 1,376 1,082 1,374 0,902 1,205
Índice confiabilidad
2,960 2,700 2,630 2,500 2,550 2,140 2,600 2,530 2,390 2,100 2,090 1,880 1,500 1,320 1,050
Arriba 0,726 1,039 0,714 1,009 0,659 0,943 0,658 0,935 0,657 0,930 0,700 0,960 0,658 0,912 0,644 0,906 0,594 0,847 0,526 0,841 0,514 0,818 0,512 0,760 0,506 0,741 0,478 0,715 0,427 0,684
Índice confiabilidad
0,020 -0,180 -0,360 -0,390 -0,410 -0,300 -0,520 -0,610 -0,770 -0,850 -0,910 -1,110 -1,220 -1,310 -1,440
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
260
Cuadro A5- 9. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, condición estática (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Bishop simplificado
3,901 4,644 3,638 4,500 3,382 4,141 3,272 4,058 3,215 3,976 3,028 3,934 2,923 3,630 2,861 3,553 2,804 3,584 2,672 3,391 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864
Índice confiabilidad
9,280 8,260 8,010 7,930 7,290 7,090 6,990 6,950 6,510 6,420 6,300 6,060 6,000 5,520 5,310
Janbu 3,720 4,436 3,503 4,338 3,263 4,000 3,164 3,851 3,129 3,787 2,956 3,702 2,858 3,554 2,802 3,446 2,757 3,525 2,632 3,342 2,545 3,212 2,485 3,122 2,441 3,052 2,355 3,028 2,232 2,847
Índice confiabilidad
8,960 8,030 7,780 7,710 7,720 6,950 6,850 6,810 6,420 6,320 6,210 5,980 5,930 5,460 5,270
Morgenstern- Price
3,900 4,677 3,637 4,549 3,381 4,195 3,271 4,037 3,218 4,121 3,031 3,854 2,923 3,630 2,861 3,607 2,805 3,646 2,673 3,456 2,578 3,321 2,516 3,227 2,466 3,155 2,381 3,113 2,249 2,927
Índice confiabilidad
9,280 8,290 8,050 7,980 7,350 7,160 7,070 7,040 6,600 6,490 6,390 6,160 6,110 5,600 5,410
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Cuadro A5- 10. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, condición estática (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Bishop simplificado
3,015 3,392 2,815 3,180 2,603 2,963 2,490 2,823 2,439 2,717 2,404 2,729 2,275 2,541 2,264 2,562 2,131 2,386 2,061 2,350 1,975 2,248 1,818 2,096 1,807 2,076 1,735 1,999 1,718 1,918
Índice confiabilidad
8,720 8,280 7,960 7,770 7,640 7,260 6,970 6,910 6,210 6,110 6,050 5,190 5,170 4,910 4,340
Janbu 2,769 3,089 2,594 2,909 2,415 2,730 2,328 2,640 2,350 2,608 2,256 2,547 2,237 2,485 2,146 2,428 2,139 2,378 1,998 2,275 1,937 2,202 1,821 2,096 1,816 2,081 1,762 2,023 1,677 2,015
Índice confiabilidad
8,160 7,780 7,760 7,350 7,250 6,930 6,740 6,730 6,180 6,150 6,070 5,420 5,350 5,210 5,060
Morgenstern- Price
3,012 3,318 2,811 3,123 2,598 2,927 2,485 2,827 2,436 2,790 2,396 2,748 2,273 2,651 2,260 2,598 2,137 2,529 2,058 2,425 1,968 2,347 1,824 2,220 1,817 2,205 1,763 2,147 1,709 2,106
Índice confiabilidad
8,670 8,280 8,180 7,960 7,730 7,480 7,250 7,120 6,640 6,620 6,570 5,820 6,210 5,640 5,360
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
261
Cuadro A5- 11. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, condición pseudoestática (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Bishop simplificado
1,403 1,428 1,414 1,439 1,425 1,450 1,435 1,460 1,444 1,469 1,430 1,453 1,461 1,486 1,468 1,494 1,488 1,513 1,483 1,512 1,490 1,515 1,470 1,522 1,440 1,476 1,418 1,441 1,379 1,441
Índice confiabilidad
13,470 13,560 13,690 13,790 13,760 13,230 13,960 13,970 13,980 14,320 14,650 13,220 3,120 3,050 2,830
Janbu 1,255 1,282 1,265 1,293 1,275 1,303 1,285 1,313 1,294 1,322 1,302 1,330 1,311 1,339 1,318 1,346 1,336 1,364 1,333 1,364 1,340 1,367 1,346 1,374 1,351 1,359 1,347 1,334 1,351 1,308
Índice confiabilidad
7,710 7,870 8,050 8,200 8,140 7,910 8,560 8,760 8,820 9,120 9,350 8,970 4,140 4,020 2,710
Morgenstern- Price
1,406 1,381 1,412 1,392 1,424 1,402 1,433 1,412 1,445 1,421 1,449 1,430 1,462 1,438 1,470 1,446 1,489 1,465 1,485 1,465 1,492 1,469 1,469 1,516 1,442 1,489 1,420 1,453 1,375 1,445
Índice confiabilidad
10,350 10,430 10,540 10,630 10,510 10,250 10,830 10,870 10,910 11,230 11,500 10,990 3,150 3,070 2,850
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Cuadro A5- 12. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, condición pseudoestática (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Bishop simplificado
1,552 1,715 1,510 1,674 1,450 1,618 1,425 1,594 1,407 1,575 1,401 1,557 1,401 1,546 1,371 1,531 1,350 1,492 1,295 1,455 1,267 1,423 1,187 1,352 1,188 1,349 1,153 1,312 1,123 1,304
Índice confiabilidad
3,840 3,770 3,700 3,410 3,310 3,730 3,540 3,530 3,270 2,750 2,650 2,320 2,140 1,940 1,630
Janbu 1,425 1,562 1,384 1,525 1,332 1,478 1,310 1,459 1,294 1,436 1,284 1,413 1,277 1,409 1,264 1,407 1,286 1,411 1,207 1,353 1,188 1,331 1,133 1,283 1,134 1,282 1,110 1,256 1,076 1,217
Índice confiabilidad
3,170 3,250 3,300 2,800 2,650 3,210 3,160 3,030 2,880 2,260 2,180 1,980 1,820 1,680 1,640
Morgenstern- Price
1,554 1,672 1,509 1,632 1,449 1,581 1,423 1,559 1,404 1,542 1,383 1,523 1,376 1,511 1,365 1,503 1,338 1,503 1,289 1,447 1,258 1,419 1,183 1,360 1,180 1,357 1,146 1,331 1,133 1,290
Índice confiabilidad
3,670 3,610 3,540 3,290 3,190 3,730 3,070 3,600 3,430 2,770 2,680 2,430 2,250 2,110 2,020
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
262
Cuadro A5- 13. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, variando la línea piezométrica, con agua (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Abajo 3,901 4,644 3,648 4,500 3,382 4,141 3,272 3,976 3,125 4,058 3,028 3,788 2,923 3,630 2,861 3,584 2,804 3,533 2,672 3,391 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864
Índice confiabilidad
9,280 8,260 8,010 7,930 7,410 7,090 7,010 6,950 6,770 6,510 6,330 6,060 6,000 5,520 5,310
Medio 3,472 4,218 3,451 4,158 3,303 4,062 3,204 3,908 3,171 3,843 3,028 3,788 2,923 3,360 2,861 3,533 2,804 3,533 2,672 3,391 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864
Índice confiabilidad
8,270 8,360 7,810 7,750 7,320 7,090 7,010 6,950 6,770 6,510 6,330 6,060 6,000 5,520 5,310
Arriba 1,563 2,323 1,477 2,190 1,414 2,101 1,386 2,062 1,363 2,037 1,346 2,007 1,317 1,967 1,299 1,942 1,288 1,927 1,269 1,905 1,233 1,854 1,209 1,819 1,188 1,789 1,160 1,760 1,100 1,674
Índice confiabilidad
2,900 2,720 2,500 2,420 2,390 2,360 2,310 2,230 2,280 2,360 2,220 2,190 1,900 1,820 1,630
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Cuadro A5- 14. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, variando la línea piezométrica, con agua (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Abajo 2,663 2,996 2,593 2,909 2,494 2,806 2,456 2,763 2,439 2,717 2,404 2,729 2,275 2,562 2,264 2,541 2,131 2,386 2,061 2,350 1,975 2,248 1,818 2,096 1,807 2,085 1,798 2,067 1,735 1,999
Índice confiabilidad
7,690 7,520 7,330 6,920 6,900 7,260 7,560 6,970 7,110 6,550 6,050 5,770 5,540 4,910 4,340
Medio 1,442 1,772 1,411 1,757 1,391 1,725 1,400 1,714 1,511 1,819 1,483 1,760 1,460 1,751 1,591 1,857 1,424 1,709 1,415 1,667 1,413 1,659 1,289 1,562 1,184 1,450 1,176 1,445 1,136 1,114
Índice confiabilidad
3,620 3,540 3,070 2,620 3,360 3,230 3,180 4,510 4,180 4,390 3,740 3,550 3,160 2,910 2,140
Arriba 0,843 1,160 0,802 1,102 0,753 1,041 0,763 1,044 0,777 1,054 0,723 1,038 0,714 1,026 0,716 1,013 0,744 1,003 0,700 0,998 0,674 0,997 0,666 0,912 0,661 0,916 0,652 0,888 0,442 0,675
Índice confiabilidad
0,520 0,300 0,220 0,180 0,170 0,150 0,130 0,060 0,110 -0,130 -0,290 -0,350 -0,540 -0,630 -0,710
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
263
Cuadro A5- 15. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, variando la línea piezométrica, con lixiviado (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Abajo 3,901 4,644 3,648 4,500 3,382 4,141 3,272 3,976 3,125 4,058 3,028 3,788 2,923 3,630 2,861 3,584 2,804 3,533 2,672 3,395 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864
Índice confiabilidad
9,280 8,260 8,010 7,930 7,410 7,090 7,010 6,950 6,770 6,510 6,330 6,060 6,000 5,520 5,310
Medio 3,466 4,213 3,446 4,153 3,302 4,061 3,203 3,907 3,170 3,843 3,028 3,788 2,923 3,630 2,861 3,533 2,804 3,533 2,672 3,395 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864
Índice confiabilidad
8,260 8,350 7,800 7,750 7,510 7,090 7,010 6,950 6,770 6,510 6,330 6,060 6,000 5,520 5,310
Arriba 1,523 2,283 1,448 2,162 1,385 2,072 1,356 2,032 1,346 2,021 1,323 1,984 1,294 1,944 1,275 1,918 1,263 1,903 1,251 1,873 1,214 1,835 1,189 1,800 1,168 1,770 1,145 1,745 1,084 1,658
Índice confiabilidad
2,790 2,630 2,410 2,330 2,300 2,290 2,220 2,150 2,220 2,300 2,180 2,130 1,840 1,770 1,580
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
Cuadro A5- 16. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, variando la línea piezométrica, con lixiviado (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)
Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud
Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.
Abajo 2.663 2.996 2.593 2.909 2.494 2.806 2.456 2.763 2.439 2.717 2.404 2.729 2.275 2.562 2.264 2.541 2.131 2.386 2.061 2.350 1.975 2.248 1.818 2.096 1.807 2.085 1.798 2.067 1.735 1.999
Índice confiabilidad
7.690 7.520 7.330 6.920 6.900 7.260 7.560 6.970 7.110 6.550 6.050 5.770 5.540 4.910 4.340
Medio 1.468 1.814 1.468 1.798 1.354 1.669 1.286 1.606 1.515 1.792 1.436 1.745 1.447 1.738 1.495 1.780 1.443 1.728 1.456 1.709 1.400 1.667 1.258 1.531 1.245 1.527 1.238 1.521 0.983 1.311
Índice confiabilidad
2.670 3.440 3.060 2.550 2.800 3.290 4.020 4.010 3.770 3.950 3.700 2.860 2.770 2.540 2.010
Arriba 0.815 1.131 0.797 1.098 0.754 1.031 0.739 1.019 0.727 1.014 0.725 1.009 0.724 1.004 0.727 0.998 0.715 0.985 0.738 0.986 0.713 0.956 0.651 0.897 0.666 0.890 0.638 0.874 0.614 0.855
Índice confiabilidad
0.390 0.180 0.070 0.030 0.010 -0.070 -0.110 -0.390 -0.040 -0.030 -0.180 -0.410 -0.570 -0.690 -0.770
*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico
264
Cuadro A5- 17. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1B, celda sin suelo intermedio, condición estática
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
0 20 1,386 1,223 1,092 0,984 0,893 0,816 0,748 0,689 0,637 0,591 0,549 0,511 0,477 0,453 0,447
0,5 17 2,090 1,866 1,774 1,695 1,572 1,513 1,484 1,392 1,329 1,289 1,264 1,199 1,147 1,111 1,069
1 30 4,038 3,600 3,418 3,287 3,043 2,924 2,866 2,707 2,579 2,498 2,447 2,335 2,231 2,158 2,081
1,5 35 5,362 4,754 4,487 4,239 4,069 3,888 3,794 3,672 3,477 3,353 3,271 3,193 3,034 2,922 2,801
1,8 22 4,205 4,007 3,703 3,567 3,510 3,357 3,226 3,148 3,101 2,986 2,874 2,793 2,732 2,676 2,518
2 22 4,440 4,277 3,942 3,789 3,722 3,595 3,448 3,359 3,304 3,211 3,086 2,993 2,924 2,873 2,711
2,24 25,7 5,121 4,903 4,526 4,356 4,283 4,114 3,950 3,852 3,791 3,665 3,526 3,424 3,347 3,290 3,092
2,5 20 4,818 4,698 4,384 4,187 4,092 4,053 3,882 3,763 3,686 3,635 3,518 3,398 3,307 3,238 3,126
Cuadro A5- 18. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1A, celda sin suelo intermedio, condición estática
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
0 20 1,272 1,121 1,001 0,902 0,819 0,747 0,686 0,632 0,585 0,541 0,503 0,468 0,437 0,407 0,368
0,5 17 1,634 1,489 1,371 1,273 1,189 1,118 1,056 1,001 0,952 0,908 0,868 0,831 0,797 0,766 0,737
1 30 3,131 2,855 2,631 2,445 2,287 2,152 2,033 1,928 1,834 1,749 1,672 1,603 1,539 1,479 1,424
1,5 35 4,026 3,679 3,403 3,173 2,975 2,804 2,656 2,525 2,408 2,301 2,206 2,117 2,036 1,960 1,893
1,8 22 2,970 2,754 2,578 2,432 2,305 2,194 2,095 2,008 1,930 1,859 1,793 1,732 1,677 1,623 1,590
2 22 3,102 2,882 2,704 2,551 2,420 2,308 2,208 2,119 2,039 1,966 1,899 1,836 1,778 1,724 1,691
2,24 25,7 3,602 3,342 3,132 2,956 2,801 2,668 2,551 2,446 2,352 2,266 2,186 2,113 2,046 1,982 1,944
2,5 20 3,228 3,019 2,849 2,707 2,581 2,471 2,354 2,286 2,207 2,134 2,068 2,005 1,947 1,892 1,869
265
Cuadro A5- 19. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1B, celda sin suelo intermedio, condición pseudoestática
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
0 20 0,746 0,689 0,637 0,592 0,551 0,513 0,480 0,449 0,419 0,392 0,368 0,345 0,321 0,306 0,302
0,5 17 1,048 0,983 0,946 0,931 0,892 0,862 0,846 0,833 0,799 0,776 0,761 0,749 0,719 0,698 0,675
1 30 2,011 1,892 1,817 1,787 1,723 1,662 1,630 1,612 1,546 1,500 1,470 1,449 1,396 1,352 1,305
1,5 35 2,329 2,351 2,318 2,308 2,285 2,192 2,140 2,111 2,069 1,998 1,949 1,915 1,887 1,820 1,746
1,8 22 1,952 1,913 1,892 1,825 1,789 1,772 1,764 1,721 1,690 1,669 1,654 1,621 1,584 1,555 1,521
2 22 2,050 2,006 1,980 1,929 1,888 1,867 1,857 1,829 1,793 1,768 1,750 1,732 1,689 1,656 1,618
2,24 25,7 2,252 2,232 2,224 2,210 2,180 2,157 2,146 2,103 2,063 2,036 2,016 1,984 1,937 1,901 1,859
2,5 20 2,136 2,131 2,093 2,081 2,047 2,015 1,997 1,987 1,976 1,941 1,914 1,895 1,880 1,847 1,795
Cuadro A5- 20. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1A, celda sin suelo intermedio, condición pseudoestática
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
0 20 0,894 0,849 0,786 0,784 0,762 0,746 0,733 0,715 0,680 0,639 0,619 0,547 0,542 0,535 0,506
0,5 17 0,931 0,894 0,844 0,822 0,818 0,803 0,772 0,770 0,726 0,708 0,683 0,624 0,622 0,617 0,595
1 30 1,710 1,634 1,550 1,495 1,447 1,420 1,362 1,330 1,260 1,246 1,196 1,125 1,107 1,065 1,059
1,5 35 2,150 2,055 1,958 1,887 1,824 1,763 1,711 1,649 1,591 1,548 1,505 1,435 1,407 1,359 1,347
1,8 22 1,540 1,490 1,436 1,399 1,365 1,329 1,304 1,262 1,230 1,199 1,178 1,132 1,115 1,085 1,082
2 22 1,593 1,545 1,493 1,455 1,421 1,379 1,357 1,312 1,285 1,248 1,232 1,187 1,168 1,138 1,134
2,24 25,7 1,850 1,791 1,729 1,682 1,640 1,582 1,561 1,501 1,476 1,427 1,411 1,364 1,340 1,305 1,293
2,5 20 1,620 1,581 1,537 1,504 1,476 1,426 1,417 1,364 1,352 1,306 1,300 1,263 1,244 1,216 1,210
266
Cuadro A5- 21. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1B, celda con suelo intermedio, condición estática
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
0 20 1,386 1,223 1,092 0,984 0,893 0,816 0,795 0,778 0,736 0,682 0,635 0,579 0,558 0,525 0,461
0,5 17 2,456 2,331 2,257 2,162 2,107 1,970 1,932 1,918 1,881 1,817 1,773 1,742 1,692 1,626 1,553
1 30 4,185 3,912 3,833 3,695 3,465 3,281 3,223 3,185 3,013 2,916 2,850 2,805 2,673 2,575 2,469
1,5 35 5,233 4,853 4,798 4,722 4,407 4,166 4,081 4,045 3,814 3,682 3,590 3,528 3,384 3,253 3,110
1,8 22 4,450 4,066 3,998 3,908 3,879 3,661 3,544 3,482 3,434 3,343 3,227 3,142 3,077 3,026 2,852
2 22 4,679 4,263 4,201 4,100 4,065 3,878 3,748 3,678 3,623 3,544 3,417 3,323 3,251 3,196 3,024
2,24 25,7 5,249 4,783 4,734 4,630 4,585 4,356 4,214 4,138 4,078 3,953 3,814 3,712 3,634 3,574 3,366
2,5 20 4,993 4,610 4,560 4,430 4,375 4,309 4,146 4,054 3,978 3,936 3,805 3,668 3,597 3,527 3,387
Cuadro A5- 22. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1A, celda con suelo intermedio, condición estática
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
0 20 1,271 1,121 1,001 0,902 0,819 0,783 0,686 0,661 0,612 0,541 0,503 0,468 0,437 0,407 0,392
0,5 17 1,643 1,469 1,346 1,254 1,192 1,128 1,077 1,039 1,023 1,065 1,061 0,984 0,929 0,925 0,917
1 30 3,140 2,821 2,582 2,405 2,315 2,286 2,115 2,066 2,030 1,868 1,807 1,697 1,681 1,640 1,627
1,5 35 3,934 3,604 3,335 3,103 2,953 2,918 2,671 2,645 2,561 2,311 2,257 2,169 2,097 2,052 2,027
1,8 22 2,914 2,725 2,551 2,395 2,312 2,251 2,144 2,043 2,032 1,895 1,854 1,716 1,709 1,719 1,688
2 22 3,037 2,846 2,675 2,517 2,430 2,364 2,243 2,145 2,136 1,988 1,944 1,808 1,800 1,795 1,770
2,24 25,7 3,531 3,276 3,099 2,899 2,784 2,736 2,550 2,482 2,447 2,239 2,197 2,071 2,054 2,038 1,997
2,5 20 3,154 2,949 2,803 2,659 2,584 2,527 2,385 2,289 2,298 2,107 2,065 1,959 1,951 1,924 1,903
267
Cuadro A5- 23. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1B, celda con suelo intermedio, condición pseudoestática
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
0 20 0,746 0,689 0,637 0,592 0,551 0,542 0,514 0,495 0,474 0,445 0,418 0,385 0,372 0,354 0,312
0,5 17 1,207 1,159 1,158 1,148 1,142 1,081 1,058 1,047 1,039 1,035 1,030 1,011 0,997 0,986 0,950
1 30 2,076 1,988 1,967 1,945 1,913 1,816 1,781 1,764 1,751 1,709 1,670 1,642 1,620 1,586 1,521
1,5 35 2,360 2,338 2,322 2,294 2,293 2,263 2,244 2,218 2,197 2,149 2,094 2,055 2,025 1,996 1,909
1,8 22 2,004 1,983 1,981 1,942 1,935 1,910 1,897 1,858 1,824 1,803 1,788 1,777 1,749 1,717 1,680
2 22 2,082 2,076 2,055 2,024 2,023 2,000 1,994 1,956 1,918 1,894 1,876 1,864 1,842 1,807 1,766
2,24 25,7 2,281 2,257 2,249 2,255 2,232 2,207 2,185 2,179 2,165 2,139 2,121 2,108 2,064 2,026 1,981
2,5 20 2,161 2,159 2,148 2,134 2,127 2,121 2,117 2,097 2,083 2,050 2,026 2,008 1,994 1,977 1,924
Cuadro A5- 24. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1A, celda con suelo intermedio, condición pseudoestática
Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45
0 20 0,706 0,650 0,599 0,555 0,515 0,497 0,447 0,432 0,404 0,363 0,340 0,316 0,296 0,264 0,277
0,5 17 0,873 0,823 0,779 0,749 0,752 0,727 0,723 0,700 0,637 0,723 0,707 0,678 0,673 0,670 0,665
1 30 1,669 1,573 1,490 1,432 1,407 1,393 1,339 1,331 1,298 1,220 1,192 1,161 1,132 1,117 1,103
1,5 35 2,000 1,985 1,893 1,809 1,779 1,759 1,671 1,663 1,624 1,503 1,480 1,440 1,402 1,387 1,366
1,8 22 1,495 1,464 1,408 1,372 1,339 1,322 1,311 1,252 1,238 1,209 1,186 1,138 1,137 1,131 1,115
2 22 1,551 1,515 1,474 1,426 1,400 1,379 1,368 1,309 1,345 1,262 1,237 1,195 1,187 1,183 1,164
2,24 25,7 1,808 1,752 1,698 1,646 1,625 1,595 1,562 1,519 1,506 1,422 1,404 1,372 1,345 1,339 1,317
2,5 20 1,593 1,551 1,522 1,470 1,465 1,445 1,427 1,378 1,401 1,318 1,299 1,279 1,254 1,251 1,235