guía metodológica para la realización de ensayos de vacío

Guía metodológica para la realización de ensayos de vacío (pruebas de eficiencia) en captadores de vapores en estaciones de servicio

Esta guía ha sido encargada por la Agencia de Residuos de Cataluña a la empresa:

TUBKAL Ingenieria SL

Equipo de redacción:TUBKAL Ingenieria SL

Fecha edición:julio 2012

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Agència de Residus de Catalunya

Í N D I C E

1 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2 Objetivo y alcance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2 METODOLOGÍA DE LOS ENSAYOS DE VACÍO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.1 Fundamento: la extracción de vapores como método de detección de afección del subsuelo por compuestos volátiles . . . . . 8

2.2 Características constructivas de los captadores de vapores . . . . . . . 9 2.3 Realización del ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.1 Equipos para el ensayo y equipos de medida

de parámetros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.1.1 Equipos para el ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.1.2 Equipos de medida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.3.2 Consideraciones previas a la realización del ensayo

de vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.3 Medida de parámetros de interés durante el ensayo . . . . . . . 21 2.3.4 Muestreo del aire extraído en el ensayo y análisis

en laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3.5 Otros ensayos: bombeo escalonado y recuperación

de la depresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.3.6 Problemas que pueden surgir en la realización de los

ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4



3 INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS OBTENIDOS EN LOS ENSAYOS DE VACÍO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.1 Estimación de parámetros de interés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.1.1 Radio de captación y radio de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.1.2 Coherencia entre medidas de campo (PID)

y concentraciones de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.1.3 Tasa de movilización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.1.4 Permeabilidad del medio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.2 Valoración del ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.2.1 Valoración del alcance de los trabajos: control de las

áreas de interés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.2.3 Valoración de la calidad del subsuelo e identificación

de foco o zonas de afección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.2.4 Valoración de la idoneidad del dispositivo de control

y de los ensayos como sistema de control de la calidad del suelo no saturado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

3.2.5 Valoración de la evolución en el tiempo (comparación de diferentes campañas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

3.3 Diseño del programa de seguimiento y control mediante captadores activos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

3.4 Documentación a presentar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

ANEXO 1 TABLAS DE PRESENTACIÓN DE RESULTADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

ANEXO 2 EJEMPLO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

ANEXO 3 ACRÓNIMOS. BIBLIOGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

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I N T R O D U C C I Ó N Y O B J E T I V O S1

1.1 Introducción

Las actividades de venta al detalle de carburantes para la automoción, con ins-talaciones ampliamente distribuidas por el territorio, están clasificadas como ac-tividades potencialmente contaminantes del suelo por la normativa medioam-biental y los productos que se manipulan, los hidrocarburos, son sustancias con-taminantes también prioritarias en la normativa ambiental, vistas sus caracte-rísticas de movilidad, toxicidad, persistencia, bioacumulación o biodegradación .

De hecho, en Cataluña, los episodios de contaminación del suelo y de las aguas subterráneas asociados a las fugas de hidrocarburos procedentes de depósitos y tuberías enterradas suponen actualmente un gran número de expedientes de investigación y recuperación .

La afección del suelo en este tipo de instalaciones proviene no sólo de episodios accidentales sino, sobre todo, de escapes o pequeños derrames que se producen a lo largo del tiempo y que, muy a menudo, no se detectan hasta que la contami-nación ha migrado hasta afectar a terceros (contaminación del agua en un pozo próximo, olores en las casas vecinas, etc .) .

La Agencia de Residuos de Cataluña publicó el pasado mes de marzo de 2009, la Guía de prevención de la contaminación del suelo para las actividades poten-cialmente contaminantes del suelo bajo el epígrafe CCAE 50500: venta al detalle de carburantes para la automoción (http://www20 .gencat .cat/docs/arc/Home/LAgencia/Publicacions/Sols%20Contaminats/sols_guia_carburants_esp .pdf ) . Este documento guía estaba orientado a las medidas de prevención que se pueden implantar en las estaciones de servicio para evitar la contaminación del suelo o, cuando menos, para detectarla lo más rápido posible con el fin de reducir la carga medioambiental, económica y social de una afección .

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En el capítulo quinto de la guía se recomienda que las estaciones de servicio dispongan de un dispositivo y de un programa de vigilancia y control de la ca-lidad del subsuelo . La inversión necesaria queda claramente compensada por una minimización de los riesgos asociados a una potencial afección: una rápida detección permite una actuación inmediata, menos costosa medioambiental, económica y socialmente, antes de que la afección pueda afectar a terceros .

Dentro de los dispositivos de control, los captadores de vapores y los ensayos de vacío que se aplican periódicamente son especialmente útiles para aquellas estaciones de servicio en las que no se ha detectado ningún nivel de agua subte-rránea en el subsuelo o que esta no sea demasiado superficial (> 8 m) .

Mientras que la detección y el control de la afección en el agua subterránea está sobradamente documentada, contando con estándares específicos, la detección de vapores no . Es, pues, necesario unificar el máximo posible las diferentes me-todologías y los diversos criterios de interpretación y valoración que se están aplicando actualmente para los ensayos de vacío en captadores de vapores de estaciones de servicio .

1.2 Objetivo y alcance

Esta guía metodológica para los ensayos de vacío (pruebas de eficiencia) en cap-tadores de vapores en estaciones de servicio pretende desarrollar la parte co-rrespondiente a los captadores de vapores del capítulo quinto de la guía “Guía de prevención de la contaminación del suelo para las actividades potencialmen-te contaminantes del suelo bajo el epígrafe CCAE 50500: venta al detalle de car-burantes para la automoción” .

El objetivo de la guía es facilitar un documento base, práctico y didáctico, para establecer cuál tiene que ser la metodología general para la realización de los ensayos de vacío y cuáles son los criterios de interpretación y valoración de los datos y los resultados obtenidos, de cara a un control efectivo de la calidad del suelo en las estaciones de servicio .

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En concreto, en esta guía se desarrollan aspectos como:

� Las características constructivas que tienen que tener los captadores . � Los equipos necesarios para realizar el ensayo de vacío, tanto para su propia

operación (extracción de vapores) como para la medida de los parámetros de interés (caudal, depresión, volátiles, etc .) .

� La metodología para la realización del ensayo en campo . � La interpretación de los datos obtenidos, en concreto:

� Si los ensayos han servido para cubrir todas las áreas de interés de una estación de servicio, mediante la valoración del radio de control alcanzado para cada ensayo en cada captador, respecto de la superficie ocupada por las instalaciones petroleras .

� Si la calidad del aire extraído es indicador de una fuga o de la afección por volátiles1 del subsuelo de la estación de servicio, mediante la valoración en el tiempo y en el espacio del contenido en volátiles y de la tasa de movili-zación de hidrocarburos .

� Si el dispositivo de control de vapores instalado en la estación de servicio es adecuado y suficiente para el control periódico de la calidad del subsue-lo y qué trabajos se tienen que prever para el programa de seguimiento y control posterior .

Los usuarios finales de la guía son tanto las ingenierías especializadas del sector como los técnicos de la administración que valoran finalmente estos trabajos en el marco de sus competencias .

1 Según la EPA Americana (1991), los compuestos con presiones de vapores (Pv) superiores a 0,5 mm Hg se volatilizarán de manera significativa; según el mismo documento, la extracción de vapores es efectiva para constantes de Henry (KH) superiores a 0,01 (adimensional) .Para los hidrocarburos del petróleo y tomando como referencia la composición descrita por Paul C . Johnson (EPA 1991), la gasolina es un producto particularmente adecuado para la extracción de vapores (Pv=300-350 mm Hg por 15-20 °C, respectivamente), pero la eficiencia será más limitada para el gasóleo (Pv = 3-4 mm Hg por 15-20 °C) .

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2.1 Fundamento: la extracción de vapores como método de detección de afección del subsuelo por compues-tos volátiles

Los ensayos de vacío son una herramien-ta complementaria de gran utilidad para la valoración de la calidad del suelo en las estaciones de servicio .

Las técnicas convencionales de muestreo no permiten acceder, en general, a las zo-nas potencialmente contaminadas de la instalación (bajo tuberías, tanques, etc .) . Por ello, a menudo los resultados obteni-dos en las muestras de suelos cumplen con los criterios de calidad de la normativa vi-gente2 en estaciones de servicio afectadas, tal y como se observa en numerosos casos en los que sí se comprueba la afección a través del agua subterránea .

Por otra parte, la extracción de vapores es una técnica sobradamente utilizada para la restauración de suelos contaminados con compuestos volátiles (COV), y en particular los hidrocarburos de las estaciones de servicio . La extracción de vapores se funda-menta en la aplicación de vacío en captadores o piezómetros para extraer el aire

2 Los niveles genéricos de referencia (NGR) establecidos en el RD 9/2005 para BTEX y HAP y la concentración para los HTP de 50 mg/kg .

M E T O D O L O G Í A D E L O S E N S A Y O S D E V A C Í O2

9



del subsuelo junto con los vapores procedentes de la afección por compuestos volátiles . Si la extracción de vapores del aire del subsuelo permite eliminar, es decir, movilizar la afección por volátiles del tramo no saturado, esta misma técnica, en forma de ensayo, se puede utilizar también para identificar tal afección .

El objetivo es detectar fugas o, lo que es lo mismo, la afección que han generado, mediante el control de la calidad del aire extraído de un volumen significativo de aire del suelo .

La técnica se fundamenta en la aplicación de un vacío en un punto del subsuelo con la consiguiente movilización del aire y de los vapores generados por los hi-drocarburos presentes en su alrededor, en un sector de radio predeterminado y controlado3 .

2.2 Características constructivas de los captadores de vapores

Para la realización de un buen ensayo de vacío es fundamental que el captador de vapor esté bien construido, por lo que se recomienda tener en cuenta los siguientes aspectos:

� Los captadores se tienen que situar lo más cerca posible de los focos potencia-les de contaminación (tanques, tuberías, surtidores, zona de descarga, separa-dor de hidrocarburos, etc .); se recomiendan distancias menores a los 10 m .

� La profundidad de perforación y de instalación tiene que ser como mínimo 1 m por debajo de la base de los tanques o de la cubeta de los tanques4 .

� En la instalación se puede utilizar tubería de PVC, PEAD, etc ., hay que evitar el uso de colas5 y se recomienda tubo roscado o con roblones . El diámetro inte-rior de la tubería es generalmente de 2”, aunque se recomienda un diámetro mayor6 para poder utilizar el captador como punto de extracción de vapores, en caso necesario .

3 El hecho de poder movilizar el aire de un sector escogido permite solucionar gran parte de los inconvenientes de los captadores pasivos (variabilidad en los resultados, incertidumbres en el alcance del control, etc .) y, cuando menos, reducir el número de puntos de control necesarios .

4 Según la EPA, los captadores deben tener la profundidad mínima de los tanques y preferiblemente 50 cm más (EPA/530/UST-89/012 y otros) .

5 Las colas pueden provocar medidas altas de volátiles al extraer aire (ensayo de vacío) .

6 Aumentar el diámetro de instalación de 50 mm a 110 mm supone, según la ecuación de Johnson (EPA, 1991), un aumento de caudal en la extracción de vapores del orden del 15% .

10



� El tubo ranurado, en general, se instalará desde el sello hasta la profundidad total del captador o piezómetro, teniendo en cuenta que las oscilaciones del nivel freático7 no obturen el paso de agua, aire y/o hidrocarburo hasta la rejilla8 .

� Se tiene que sellar el anular9 hasta la profundidad del filtro para evitar la en-trada de aire o de líquidos desde la superficie10; se recomienda un mínimo de 50 cm y un máximo de 2 m . El sello se tiene que construir adecuadamente; por ejemplo, con series de 10-20 cm de bentonita en pellets o en polvo con-veniente mojado11 .

� En el caso de tramos de materiales con permeabilidades muy diferenciadas (como es el relleno antrópico superficial habitual en las estaciones de servi-cio), se pueden plantear diferentes captadores para los diferentes tramos de suelo a controlar, por lo que el tubo ranurado y el sello se tendrán que instalar en función de estos tramos .

� Los captadores se tienen que finalizar con tapón y arqueta superficial que no permita la entrada de agua y/o hidrocarburo desde la superficie (estanco) y que pueda cerrarse para impedir el acceso .

� Hay que documentar adecuadamente la ubicación y los detalles tanto lito-lógicos como constructivos de los captadores (o piezómetros) construidos, identificándolos inequívocamente, así como las observaciones organolépti-cas y las lecturas de COV en las muestras de suelo y los resultados analíticos de su muestreo .

Estas pautas generales no descartan que, en un caso concreto, se justifiquen ca-racterísticas constructivas diferentes .

7 No se puede definir una profundidad mínima del nivel del agua subterránea para poder realizar e interpretar adecuadamente un ensayo de vacío . En medios permeables, el vacío puede ser pequeño (y en consecuencia el ascenso provocado en el agua subterránea en el captador o piezómetro) por lo que se pueden realizar los ensayos con niveles muy superficiales de agua; no obstante, en medios poco permeables, donde el vacío a aplicar será más alto, la profundidad del agua es más crítica . En cualquier caso, en instalaciones en agua subterránea superficial, la calidad de esta indicará si se han producido escapes, es decir, si hay afección del subsuelo .

8 Las dimensiones de las ranuras (entre 0,2 y 6 mm), realizadas mecánicamente de fábrica, se seleccionará en función del filtro de grava y de la granulometría del suelo .

9 Espacio entre las paredes de la perforación y el exterior del tubo del captador o piezómetro .

10 El sello tiene que ser: – suficiente para evitar la contaminación desde la superficie o desde la zona de relleno y la entrada de aire atmos-

férico en la extracción de vapores, y – mínimo para evitar que el potencial nivel de agua se sitúe por encima del tramo de filtro y convierta el dispositivo

en inoperativo, tanto para la detección de vapores como para la fase libre .

11 Un tramo de de bentonita en pellets o en polvo que no se moje adecuadamente hará la función de sello .

11



2.3 Realización del ensayo

2.3.1 Equipos para el ensayo y equipos de medida de parámetros

2.3.1.1 Equipos para el ensayo

Los equipos necesarios para la realización del ensayo de vacío son:

a) Cabezal

• El cabezal tiene que permitir conectar la unidad de vacío con el piezóme-tro de forma estanca, a fin de evitar la captación de aire atmosférico con la aplicación de vacío . Es muy impor-tante garantizar la estanqueidad de la conexión entre la unidad de vacío y el piezómetro, puesto que, de no ser así, se verán afectados los parámetros de operación (depresión y caudal de ex-tracción) y de calidad del aire extraído (volátiles, oxígeno, etc .), con resulta-dos erróneos .

Cabezal de extracción conectado a la bomba de muestreo y de medidas

Esquema instalación recomendada (no a escala)

Cabezal

PPIDLIEO2T

PIDLIEO2T

v(Q)

v(Q)

P

Separador de gotas

Depresor

Chimenea antillama

Filtro carbón activo

CaptadorPunto evacuación condensados

Filtro �no y válvula limitadora presión

Sensor T

Sensor LIE

Sondanivel

L > 2 a 8 x Di(L > 10xDi rotámetro) L > 5 x Di

L > 2 a 8 x Di(L > 10xDi rotámetro) L > 5 x Di

Dilución

12



• El cabezal estará equipado con un punto de medida de la depresión aplica-da al captador o piezómetro12 e, idealmente, con un punto de medida de la calidad del aire extraído (temperatura13, volátiles, explosividad, etc .) .

b) Bomba de vacío / depresor

• La bomba de vacío que se utilice debe ser la más adecuada en función del medio a ensayar . Las más versátiles son las que disponen de una curva conti-nua de funcionamiento desde las máximas depresiones (a caudal nulo) hasta el máximo caudal (en depresión nula) .

• En medios poco permeables, la unidad tiene que ofrecer el suficiente vacío para extraer un caudal razonable de aire del subsuelo . Además, se tendrá que tener cuidado de que durante el ensayo se trabaje dentro de la curva de la unidad para evitar quemarla; solo en caso necesario se aportará un caudal controlado de aire atmosférico a tal efecto14 .

• En medios permeables, el caudal no debe ser excesivamente alto para evitar efectos de dilu-ción, por lo que se puede jugar con la válvula de regulación de caudal y/o el variador de fre-cuencia .

• La unidad de vacío dispondrá de las medidas de seguridad adecuadas para trabajar en atmósfe-ras potencialmente explosivas que se pueden dar con la presencia de elevadas concentracio-nes de volátiles . Por otra parte, es aconsejable que disponga de válvula limitadora de vacío y filtro de partículas para garantizar las adecuadas condiciones de trabajo del equipo .

12 La medida de la depresión tiene que estar en el cabezal para su correcta interpretación . Un punto más alejado incorporará pérdidas de carga asociadas a la valvuleria, la tubería, etc .

13 La medida de la temperatura del aire extraído también se tiene que hacer en el cabezal para evitar la influencia de la temperatura del aire ambiente o el calentamiento por roce del aire con la tubería .

14 En caso de necesitar el aporte de aire atmosférico para trabajar en condiciones de la curva de la unidad de vacío, se tiene que considerar que los puntos de medida del aire extraído del subsuelo (tanto calidad como cantidad) se tendrán que situar antes de este punto de dilución

Depresor

0

100

200

300

0 20 40 60 80 100 120Depresión (mbar)

Cau

dal (

m3 /h

)

DepresorMedio 1Medio 2

Punto de funcionamiento para el medio 1

Medio 2 menos permeable:trabajo fuera de la curva

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c) Separador de gotas

• Para evitar la entrada de agua a la unidad de vacío es aconsejable disponer de un separador de gotas .

• En general, el separador de gotas está dotado de un dispositivo para el control del nivel de líquido acu-mulado (ya sea un visor o bien una sonda de tipo electromagnético), así como de un punto de purga de condensados para la descarga manual o automá-tica de los líquidos acumulados . Estos líquidos se tie-nen que gestionar correctamente como residuo .

• Durante la realización del ensayo de vacío, el punto de purga de condensados estará cerrado con el fin de evitar la captación de aire atmosférico a través de este punto .

d) Filtro de carbón activo

• La instalación tiene que disponer de un filtro de carbón activo para el tratamiento del aire extraído del subsuelo; en general, un filtro con una capaci-dad de 25 kg de carbón activo será suficiente en la mayoría de los casos . El carbón activo agotado se tendrá que gestionar correctamente como residuo .

• Finalmente, la chimenea después del filtro de car-bón activo tiene que ser anti-llama y de altura su-ficiente para permitir una adecuada dispersión .

e) Puntos de medida en la instalación

• Tal como ya se ha comentado, en el cabezal se recomienda disponer de un punto de medida de depresión y calidad, mediante un conector rápido .

• Para la medida de caudal, en el caso de velocímetro, se recomienda un pun-to de medida en el tramo de aspiración, siempre antes de cualquier dilución o aporte de aire atmosférico . En el caso de rotámetro, la medida debe hacerse en vertical . En ambos casos, en las condiciones adecuadas que permitan la lectura en un flujo de aire en régimen laminar (ver capítulo siguiente) . El diámetro del tramo de medida dependerá tanto del caudal a medir como de la sensibilidad del aparato que se utilize; por ejemplo, en el caso de realizar medidas con un

Filtro de carbón activo

Separador de gotas

14



anemómetro de 0,5 a 40 m/s, con una precisión del 2%, el diámetro de tubo más adecuado sería de unos 45 mm, ya que permite realizar medidas de caudal entre 2,9 y 231 m3/h y detectar variaciones de 0,06 m3/h (sensibilidad de 0,01 m/s) .

• Justo antes de la unidad de vacío, también es recomendable disponer de un punto de medida de la depresión para garantizar que la unidad de vacío trabaja en el rango de presiones de la curva del equipo .

• Finalmente, la chimenea tiene que disponer también de un punto de me-dida de calidad del aire emitido para evaluar el agotamiento del carbón activo del filtro .

• A fin de minimizar las pérdidas de volátiles en el aire extraído por adsorción en los materiales utilizados, se recomienda, para las conexiones y tuberías, el uso de plásticos como el PVC, el PE o el Teflón®, de hierro fundido o de acero inoxidable . En cambio, se desaconseja el uso de materiales plásticos como la silicona, la goma o el EPDM .

• En cuanto a temas de seguridad, hay que contemplar los siguientes aspec-tos en la instalación:

– El cuadro eléctrico tiene que disponer de las protecciones necesarias . Debe tener toma de tierra y de todos los equipos eléctricos, con estric-to cumplimiento de la reglamentación electrotécnica aplicable . Además, todos los depósitos que vehiculen fluidos con potencial presencia de at-mósferas explosivas dispondrán de conexión efectiva a tierra .

– Todos los motores eléctricos (fundamentalmente la bomba de vacío y, si es el caso, la bomba de purga de condensados), así como otros equipos electromagnéticos (sonda de nivel, cabalímetros o contadores totaliza-dores) tienen que cumplir la normativa ATEX, dado que se trabajará en el sector más sensible de una estación de servicio .

– En caso de necesitar iluminación en las proximidades de los equipos, esta tendrá que ser antideflagrante .

– Si los equipos se encuentran en alguna instalación más o menos cerrada (como un contenedor), la dependencia debe estar suficientemente venti-lada, ya sea de forma natural o mejor forzada (ventilador) y disponer de un sensor de explosividad de control continuo con alarma15 y pulsador de parada de emergencia accesible y bien señalizado .

• Finalmente, cabe recordar que, cuando se realiza un ensayo de vacío, de-ben adoptarse todas las medidas de seguridad y salud establecidas para la

15 Generalmente la alarma en aire ambiente se establece en un 10%LIE para el n-hexano, sea interior o exterior .

15



estación de servicio . Debe incidirse, además, en la necesidad de disponer de un espacio de trabajo convenientemente señalizado (vallas y/o conos, carteles de señalización de riesgos, etc .) con un extintor adecuado . Se re-comienda no realizar ensayos en el momento de descarga de combustible .

2.3.1.2 Equipos de medida

Los equipos de medida habituales son:

a) Velocímetro o rotámetro (caudal)

• El caudal de aire extraído en un captador se puede medir mediante diferen-tes dispositivos, como pueden ser velocidad con anemómetro, depresión con un tubo pitot o bien directamente con un rotámetro o un contador totalizador .

• Es muy importante disponer de una medida fiable de la cantidad de aire extraí-do del subsuelo a lo largo del tiempo: las medidas se tienen que realizar en las condiciones adecuadas para cada dispositivo de medida . Con el fin de garan-tizar que el flujo de aire es en régimen laminar, el punto de medida tiene que estar situado en un tramo recto, sin cambios de secciones y de una longitud mínima equivalente a 2 veces el diámetro interno del tramo de medida e, ideal-mente, de 8 veces este diámetro . En el caso de la determinación de caudal di-rectamente con un rotámetro, este se instalará en vertical, en un tramo recto de longitud 10 veces el diámetro a la entrada y de 5 veces el diámetro en la salida .

• La selección del equipo de medida se realizará en función del rango de me-dida previsto . Así, en el caso de velocidades bajas (entre 0 y 5 m/s) se reco-mienda el uso de sondas térmicas, mientras que las sondas de molinillo son las más adecuadas para ve-locidades entre 5 y 40 m/s . Para velocidades superio-res (40 a 100 m/s) se reco-mienda el uso de tubos de Pitot .

• El rango de medida de-penderá del caudal a ex-traer (según las caracterís-ticas del medio y la unidad de vacío) y, en el caso de medidas de velocidad, de

Rotámetro en tramo de impulsión y medida de velocidad (caudal) en tramo de aspiración.

16



la sección del punto de medida16 . Además, los equipos de medida deben tener una sensibilidad adecuada, idealmente para detectar variaciones de caudal17 de 1-5 m3/h .

• Finalmente, ha de tenerse en cuenta que el perfil de velocidad en el interior de un tubo en régimen laminar describe la forma de una parábola, de manera que la velocidad me-dia se obtiene realizando la medida en 1/3 (o 2/3) de la sección del tubo o considerando la mitad de la velocidad máxima, en el centro del tubo .

b) Manómetro / Vacuómetro

• Para la medida de la depresión generada tanto en el captador de vapor desde el que se lleva a cabo la ex-tracción activa de vapores como en los puntos de con-trol, se utilizará un manómetro o bien un vacuómetro . El equipo debe tener sensibilidad suficiente (0,1 mbar), sobre todo para las medidas en los puntos de control .

• En el caso del uso de manómetros de presión diferen-cial, como la lectura del aparato indica la diferencia de presión existente entre el punto de medida y la presión atmosférica en aquel momento, es necesario hacer un cero en cada lectura .

• En el caso de uso de manómetros de presión absoluta, habrá que anotar en cada medida realizada la diferencia de presión existente entre la lectura de presión ambiente (presión atmosférica) y la lectura de presión en el capta-dor de vapor o punto de control .

c) Termómetro

• La medida de la temperatura del aire extraído se tiene que realizar mediante un termómetro en el cabezal del punto de extracción para minimizar el efecto de calentamiento o enfriamiento debido a la influencia del aire ambiente exterior o del propio roce del aire en movimiento .

16 El cálculo del caudal a partir de la velocidad se realiza multiplicando la velocidad por la sección de paso del aire .

17 Algunos rotámetros no permiten esta sensibilidad .

Medida de depresiónen el cabezal del captador ensayado

Medida de temperatura en el cabezal



• En cualquier caso, la lectura se realizará en el punto donde se realice la me-dida del contenido de volátiles y servirá para realizar la corrección de la temperatura en la conversión de la concentración de volatiles en el aire ex-traído expresado en ppmv respecto de la concentración expresada en mg/m3 a partir de la ecuación de gases ideales o de la densidad (ver capítulo más adelante) .

d) Fotoionitzador (PID)

• En general, para la medida de la calidad del aire extraído (concentración en volátiles, COV) se utili-za un PID portátil, aunque otros equipos también son aplicables (FID, cromatógrafo, tubos colorimé-tricos, etc .)18 .

• El PID es un detector muy sensible para los vapo-res habituales en el subsuelo de las estaciones de servicio y permite una lectura aproximada de la concentración total de estos vapores en el aire19, pero no es un detector selectivo y no diferenciará el tipo de vapores detec-tados (gasolina o gasóleo), aspecto que se puede valorar mediante obser-vaciones organolépticas .

• El límite de detección general de estos equipos es adecuado para los en-sayos de vacío en estaciones de servicio . El rango de medida del PID más habitual y económico es entre 0 (0,1-0,5) y 2 .000 ppmv .

18 La detección se puede hacer mediante cualquier método que permita la identificación y cuantificación relativa de compuestos orgánicos volátiles identificativos del producto almacenado . Por ejemplo, se pueden utilizar dispositivos de campo comunes como los detectores por fotoionización (PID), por ionización de llama (FID), sensores catalíticos y de resistividad, etc . En la selección del sensor o detector de vapores es importante evaluar:

– La especificidad en la detección de las sustancias particulares almacenadas, que puede ser de forma global o bien detectando compuestos individuales (como, por ejemplo, los más volátiles/móviles) o bien trazadores añadidos al producto para su control medioambiental .

– La sensibilidad del sensor, principalmente su límite de detección y rango de detección, que siempre tendrá que ser superior al nivel de fondo .

19 El PID mide la concentración equivalente al gas patrón, generalmente isobutileno .

17

Fotoionizador (PID)

18



e) Explosímetro

• El explosímetro mide el límite inferior de explosividad (LIE) . Aunque su magnitud da también una idea de la concentración en vapores de hidrocarburos, esta medi-da se tiene que utilizar fundamentalmente para lo que está pensada, es decir, para temas de seguridad20 .

f) Otros: parámetros respirométricos21

• Habitualmente, las concentraciones de oxígeno se reali-zan con un oxímetro con un rango de medida de entre 0% y 25% y con una sensibilidad del 0,1% . El oxígeno es el parámetro más utilizado22 .

• Las concentraciones de dióxido de carbono, sulfuro de hi-drógeno y metano habitualmente se realizan con equipos multi-paramétricos pensados para la medida de la calidad del biogás, con unos rangos habituales de medida de 0 al 100% para el dióxido de carbono y el metano y de hasta 5 .000 ppmv para el sulfuro de hidrógeno .

g) Bomba de muestreo

• Para la toma de muestras de aire y para las medidas en el cabezal y/o en el tramo de aspiración, es recomendable utilizar una bomba adecuada cons-truida con materiales inertes (tipo Teflón®) e, idealmente, equipada con fil-tros para eliminar partículas finas y humedad .

20 En general, un mayor nivel de explosividad equivale a una mayor concentración en hidrocarburos pero, en ciertas circunstancias (niveles bajos de oxígeno) y para ciertas concentraciones, no se ha observado esta linealidad . De todas maneras, un explosímetro no tiene suficiente sensibilidad para sustituir la función de un PID .

21 Los parámetros respirométricos pueden ser indicadores de procesos de biodegradación de los hidrocarburos potencialmente presentes en el subsuelo . A tal efecto generalmente se controla la reducción de las concentraciones de oxígeno (O2) y el incremento de las concentraciones de dióxido de carbono (CO2), sulfuro de hidrógeno (H2S) o metano (CH4) . De todas maneras, hay que tener siempre presente que bajas concentraciones de oxígeno y la presencia de gases de descomposición de materia orgánica no necesariamente son indicativas de la presencia de hidrocarburos en el subsuelo, sino que pueden provenir de procesos intrínsecos de degradación de materia orgánica presente de forma natural en el suelo (presencia de abundante materia orgánica en el subsuelo en zonas de pantanales, etc .) .

22 Teniendo en cuenta que las concentraciones de dióxido de carbono en suelos alcalinos se pueden ver alteradas por su absorción en la matriz sólida del suelo, las variaciones en las concentraciones de oxígeno respecto de las condiciones atmosféricas son un parámetro más indicativo . Las concentraciones de oxígeno en la atmósfera (utilizadas como referencia) varían entre un 20,9% y un 21,4%, tomándose como valor habitual un 20,9% .

Equipo multi-paramétrico (CH4, CO2 i O2).

Medida explosividad (LIE)

19



• La bomba tiene que ser capaz de superar la de-presión generada por la unidad de vacío con el fin de garantizar la representatividad de las medidas efectuadas en condiciones dinámicas en el cabezal o en el tramo de aspiración . Ideal-mente, con la bomba se tiene que poder regular un caudal en la salida de la misma similar al ne-cesario para los equipos de medida .

• Según cuente o no con una bomba interna de aspiración, el equipo de medida se conectará en un extremo u otro de la “T” de muestreo en la salida de la bomba .

• Finalmente, para la toma de muestras de aire que se analizarán en labora-torio es necesario disponer de un dispositivo de medida en continuo del caudal de muestreo (idealmente, un rotámetro, con una precisión mínima de 0,5 l/min), así como de una válvula de regulación del caudal de aire a muestrear .

• Aunque es preferible el muestreo en dinámico (unidad de vacío en mar-cha), también es aceptable el muestreo realizado a través de bombas de bajo caudal pensadas para la toma de muestras en ambientes laborales, así como de bombas de fuelle manuales, siempre que se garantice un volumen conocido de la muestra tomada .

2.3.2 Consideraciones previas a la realización del ensayo de vacío

Antes de llevar a cabo un ensayo de vacío, hay que revisar la información disponible sobre el emplazamiento y sobre el dispositivo de control exis-tente23 .

En cuanto a los captadores de vapor, se tiene que evaluar si sus características cons-tructivas son adecuadas para la realización de los ensayos . Fundamentalmente que haya un sello superficial adecuado (estanqueidad) y que haya tramo de filtro por donde pueda circular el aire del tramo no saturado de suelo .

Antes de iniciar los trabajos de campo y, sobre todo, si no se han hecho pre-viamente ensayos de vacío en una estación de servicio, se pueden hacer unas

23 Hay que disponer, como mínimo, de un plano a escala de las instalaciones petroleras en el que se ubique el dispositivo de control y las características de los captadores a ensayar (materiales atravesados, datos constructivos, etc .) .

Muestreo mediante bomba de caudal constante, regulable, y cartucho de carbón activo

20



primeras aproximaciones teóricas24 del caudal que se extraerá en cada captador mediante los datos básicos del captador y del medio, así como de las caracterís-ticas de la bomba de vacío que se prevé utilizar .

Con estos primeros datos y el plano de la estación de servicio, se podrán plani-ficar los trabajos a realizar: seleccionar los captadores que hay que ensayar para cubrir todas las instalaciones, estimar la duración mínima de cada ensayo para alcanzar el radio de control necesario u optar, por ejemplo, por seleccionar una unidad de vacío más adecuada al caso .

No obstante, hay que considerar que, para reducir el tiempo del ensayo, aumen-tar el caudal de extracción en formaciones permeables no es la mejor estrategia, ya que una de las limitaciones principales de los ensayos de vacío es la potencial dilución de las concentraciones25 .

Para evitar la dilución, los captadores tienen que estar situados lo más cerca po-sible de los puntos potenciales de fuga . Pero, además, el caudal de extracción de aire tiene que ser el mínimo para asegurar la detección de los hidrocarburos, aunque teniendo en cuenta también que debe ser el suficiente para que el ensa-yo se pueda realizar en un tiempo razonable según el radio de control necesario .

24 Se puede hacer una primera aproximación del caudal extraíble a partir de la ecuación desarrollada por Johnson para la SHELL (Hyperventilate) y recomendado por la EPA americana (1991) en el campo de la extracción de vapores . El modelo es un apoyo de gran valor en el prediseño de dispositivos de control de vapores, pues permite simular el comportamiento del ensayo de vacío en un captador, según sus características constructivas, para diferentes parámetros y condiciones del medio .

QP = HP π (k/ µ) PP [(1-(PAtm / PP)2] / ln (RP / RI) y QS = (PP / PAtm) QP

Con QP: caudal de extracción (cm3/s), QS: caudal estandarizado (cm3/s), HP: tramo ranurado o tramo permeable al flujo de aire (cm), k: permeabilidad del medio (cm2), µ: viscosidad del aire (1,8x10-4 g/cm .s), PAtm: presión atmosférica (~ 1,01 x 106 g/cm .s2), PP: presión en el captador (g/cm .s2), RP: radio de perforación o radio de instalación del captador de vapor (cm) y RI: radio de captación o de influencia (cm) .Las primeras valoraciones se pueden hacer suponiendo un radio de influencia (o de captación) habitual de unos 15 m .El caudal máximo teórico finalmente extraíble se obtendrá cruzando la curva Q-P estimada por el captador con la ecuación de Johnson y la curva de la unidad de vacío .Incluso, estas simulaciones pueden incluir una modelización previa de la respuesta que se podría obtener ante una potencial afección .

25 La concentración de vapores que se detectará en el ensayo será menor a la concentración de equilibrio de los hidrocarburos presentes en el suelo debido a efectos de dilución (comparación del área de influencia o captación con el área contaminada) y, en ciertos casos, de difusión (flujo paralelo y no a través de la zona contaminada) .

21



2.3.3 Medida de parámetros de interés durante el ensayo

Antes del inicio de los ensayos, hay que inspeccionar el estado de cada captador (arqueta, tubo y sello superficial) y hacer medidas iniciales de:

• La profundidad total del captador y, en caso aplicable, profundidad del ni-vel del agua y de fase libre mediante sonda bifásica o interfásica .

• Calidad del aire en el espacio de cabeza del captador (COV, LIE y paráme-tros respirométricos) . Se recomienda hacer las medidas a una cierta profun-didad (por ejemplo a 2 metros, mediante bomba de muestreo y tubo de Teflón®) o bien realizar la medida utilizando un cabezal estanco para evitar interferencias con el aire atmosférico .

• Comprobación de la estanquidad del sello superficial (por ejemplo, aña-diendo agua y comprobando que se mantiene) .

El ensayo de vacío se inicia con la puesta en marcha de la unidad de vacío, conve-nientemente conectada con el captador (punto de extracción) . Una vez iniciado el ensayo, habrá que medir periódicamente:

• El caudal y la depresión aplicados en el captador (punto de extracción) . • La depresión en los puntos de control (otros puntos del dispositivo de control) . • La calidad del aire extraído, fundamentalmente olor, volátiles (generalmen-

te con PID), explosividad, temperatura e, idealmente, parámetros respiro-métricos (oxígeno, dióxido de carbono, metano, etc .) .

El ensayo se puede dar por finalizado cuando se ha alcanzado el radio de control necesario, siempre que los parámetros de calidad en el aire extraído estén esta-bilizados .

i) Caudal y depresión en el captador

• Es imprescindible medir el caudal extraído del captador (con anemómetro, tubo Pitot o rotámetro) . No es aceptable estimar el caudal en función de las caracterís-ticas de la unidad de vacío (caudal nominal o máximo o curva del equipo) .

• Para evaluar el funcionamiento del captador, la depresión aplicada hay que medirla en el cabezal del captador, no en la entrada de la instalación o de la unidad de vacío, donde la lectura será diferente debido a las pérdidas de carga de la tubería de conexión u otros equipos intermedios (separador de gotas, etc .) .

22



• Las medidas de caudal extraído y depresión aplicada en un captador en ge-neral no variarán sustancialmente a lo largo del ensayo26 pero hay que ase-gurar la detección de cualquier cambio en los parámetros de la extracción de vapores para interpretar el motivo . Por ello, deben realizarse medidas periódicas: se recomienda, como máximo, cada 15-20 minutos .

ii) Calidad del aire extraído

• Se recomienda tomar las medidas de calidad del aire extraído en el cabezal del captador, por lo que será necesario una bomba de muestreo previa para asegurar el caudal y la depresión adecuados para cada equipo de medida27 .

• Las medidas de calidad en el aire extraído se tienen que hacer periódica-mente durante el ensayo . Es recomendable hacer medidas bastante fre-cuentes al inicio (como mínimo, cada 5 minutos al principio y cada 10 mi-nutos durante la primera hora, sobre todo para el caso de las lecturas de PID) . Después pueden ser más espaciadas (cada 15 minutos, por ejemplo) .

• Siempre que sea posible, se tiene que proseguir con el ensayo de vacío has-ta la estabilización de los valores de calidad en el aire extraído, fundamen-talmente la lectura de PID (COV) .

iii) Depresión en los puntos de control

• Las medidas de depresión en los puntos de control se pueden hacer con menor frecuencia que para otros parámetros . Se recomienda un mínimo de 3 campañas de medidas por ensayo .

• Ante cualquier cambio sustancial en las condiciones de trabajo (depresión aplicada, caudal de extracción), habrá que hacer una nueva campaña de medidas de depresión en los puntos de control .

26 La experiencia muestra que la depresión aplicada en el captador puede ir disminuyendo ligeramente a lo largo del ensayo . Esta evolución no se considera un cambio de los parámetros de funcionamiento y está posiblemente relacionada con el secado del suelo en torno al captador (a menor humedad, mayor es la permeabilidad del suelo en el aire) .

27 Se pueden hacer medidas en el tramo de aspiración o el de impulsión, pero la experiencia muestra una variabilidad más importante en los datos obtenidos . Es el caso, sobre todo, del tramo de impulsión: el aumento de temperatura después de la unidad de vacío y la presión de impulsión pueden provocar lectu-ras erróneas o, en todo caso, la necesidad de conversión de los datos obtenidos . Además, en el tramo de impulsión, las condiciones del aire son muy diferentes a las del medio (sobre todo en cuanto a temperatura), por lo que se recomienda estandarizar las medidas (corrección de la lectura según P y T en función de la ecuación de gases ideales) .

23



2.3.4 Muestreo del aire extraído en el ensayo y análisis en laboratorio

El muestreo del aire extraído para su análisis en laboratorio (hidrocarburos) se puede hacer mediante cartuchos de un solo uso de vidrio con material absor-bente (carbón activo o polímero, en función de los compuestos a analizar28), cartuchos de acero inoxidable reutilizables o bolsas Tedlar® . Los primeros son los más habituales para evitar contaminaciones cruzadas, para minimizar la ad-sorción de contaminantes, por su facilidad en la manipulación y el transporte, así como por un menor coste comparado con el resto de sistemas de muestreo .

Durante el muestreo a través de cartuchos con material absorbente, se tiene que asegurar que circule un volumen suficiente y controlado de aire .

• Hay que utilizar una bomba de muestreo de caudal constante y conocido . Si la bomba no tiene rotámetro, para corroborar el caudal durante el muestreo, hay que calibrar la bomba frecuentemente para asegurar el caudal nominal de muestreo, ya sea con un rotámetro o bien un caudalímetro de burbuja .

• El caudal vendrá determinado por las características del método de mues-treo . Así, si se utiliza el carbón activo como medio absorbente, el caudal de muestreo tiene que estar entre 0,1 y 1 l/min, mientras que, en el caso de polímeros tipos XAD2, el caudal máximo de muestreo puede ser de hasta 2 l/min .

• Hay que utilizar un primer cartucho de muestreo y un segundo cartucho de testigo, en serie, para evaluar la saturación del primero, en caso necesario .

• Para las concentraciones habituales (<500 ppmv) se recomienda muestrear un volumen mínimo de 5 litros, idealmente 10 litros (<250 ppmv) . No obs-tante, si se prevé que la concentración en vapores será alta (lecturas de PID elevadas y olor) se recomienda un volumen menor (2-3 litros) para evitar la saturación del cartucho de muestreo y que los resultados obtenidos infra-valoren la concentración real de vapores .

Durante el muestreo es necesario que el interior del tren de muestreo esté lo más seco posible, ya que el agua puede modificar los resultados al sobresatu-rar, por ejemplo, el material absorbente y disminuir su capacidad de adsorción de volátiles . Además, entre muestreo y muestreo es necesario purgar el tren de muestreo haciendo circular aire ambiente con ausencia de volátiles para evitar contaminaciones cruzadas .

28 Hay que consultar con el laboratorio que hará el análisis el tipo de soporte a utilizar .

24



En cuanto al momento de realizar el muestreo, lo ideal sería tomar la muestra de aire en el momento del ensayo en el que se detectan las lecturas máximas de COV . Sin embargo, puesto que no se puede conocer si la evolución será al alza o no, en general la muestra de aire se toma al finalizar el ensayo, generalmente cuando la lectura de COV se ha estabilizado .

Igual que en las muestras de suelo o de agua subterránea, las muestras de aire se tendrán que identificar adecuada e inequívocamente . Se recomienda una de-nominación que incluya, como mínimo, la identificación del proyecto y del cap-tador .

En el laboratorio habrá que determinar, como mínimo, el contenido en HTP volá-tiles correspondiente a la fracción de hidrocarburos C6 en C16 (se recomieda la discriminación de cadenas), BTEX y aditivos oxigenados (MTBE y ETBE) . Según el caso, también puede ser interesante la determinación de los HAP más volátiles, aunque no se hace habitualmente por su coste .

Finalmente, hay que tener en cuenta que los resultados reportados por el labo-ratorio hacen referencia habitualmente a una masa de hidrocarburo adsorbida, de manera que para obtener la concentración habrá que dividir la masa por el volumen de aire de la muestra .

2.3.5 Otros ensayos: bombeo escalonado y recuperación de la depresión

Al finalizar el ensayo de vacío se pueden hacer otros ensayos que permitirán va-lorar la permeabilidad del medio en el captador: el ensayo de bombeo escalona-do y la medida de la recuperación de la depresión .

El ensayo de bombeo escalonado consiste fundamentalmente en aplicar dife-rentes depresiones (vacío) al captador y medir el caudal extraído para cada de-presión; con los datos obtenidos se podrá establecer la relación depresión–cau-dal o la curva del medio de cada captador .

El ensayo de recuperación de la depresión consiste en medir la depresión en el cabezal del captador a lo largo del tiempo, desde el momento en que se para la unidad de vacío y hasta alcanzar una depresión relativa nula . El ensayo se hará idealmente desde las condiciones de máximo caudal extraído en aquel punto, que son generalmente las condiciones del ensayo .

25



2.3.6 Problemas que pueden surgir en la realización de los ensayos

i) Falta de estanquidad del captador

• La falta de estanquidad en un captador lo inhabilita para la realización de un ensayo de vacío ya que, con la aplicación de la depresión, se producirá el cortocircuito con el aire atmosférico a través del anular del propio captador . Tal como se ha descrito en un capítulo anterior, es fundamental construir un buen sello superficial para evitar este problema .

• En cualquier caso, durante el ensayo es importante valorar si hay algún problema de estanquidad y, en caso afirmativo, solucionarlo . Una relación caudal–depresión (permeabilidad) poco coherente con el medio en el que nos encontramos o unos parámetros respirométricos muy similares al aire atmosférico pueden ser indicadores de problemas de estanquidad .

ii) Lecturas poco coherentes del PID

• En los ensayos nos podemos encontrar con lecturas poco coherentes de vo-látiles, por ejemplo si se comparan con el olor del aire extraído del subsuelo durante el ensayo .

• Es fundamental un buen uso y un buen mantenimiento del PID29 . Se re-comiendan revisiones internas periódicas y una revisión externa con una frecuencia mínima anual .

• Antes de una campaña de medidas, como puede ser un ensayo de vacío, hay que calibrar adecuadamente el PID con el gas patrón según las instruc-ciones del fabricante: La calibración se tiene que hacer idealmente a una concentración similar a la que se puede esperar en las posteriores medidas durante el ensayo .

• De todas maneras, a pesar de un buen mantenimiento del PID, nos pode-mos encontrar con problemas en las lecturas:

– Por concentraciones muy altas (miles de ppmv), cuando la respues-ta del PID puede ser muy menor a la real debido a efectos de bloqueo (self-quenching) . Para tener una lectura adecuada, se tendría que calibrar

29 Los filtros y la sonda de aspiración tienen que estar limpios y en buen estado de funcionamiento: se tienen que cambiar frecuentemente en función de su uso . Hay que tener en cuenta que se debe utilizar el filtro en la calibración para que las condiciones de flujo y presión sean similares en su aplicación en campo . Además, la lámpara se tiene que limpiar periódicamente, así como el armazón que la contiene .

26



el PID a concentraciones similares a las que se medirán30 . La lectura del PID no será lineal en relación a la concentración real de volátiles para va-lores superiores a la concentración del patrón de calibración (general-mente 100 ppmv de isobutileno) .

– Por la humedad del aire, ya que un alto contenido en vapor de agua puede reducir y mucho la respuesta del PID por efecto de bloqueo de las molécu-las no ionizables, como son las del agua . Hay que utilizar filtros de membra-na para eliminar la humedad del aire . Este fenómeno puede pasar también en el caso de presencia de concentraciones apreciables de metano .

– Por efecto de la temperatura del aire, que ya afecta a la densidad del gas y su concentración en el aire . Idealmente se tendría que calibrar el PID a la temperatura prevista del muestreo: lo mejor sería que todo esté a temperatura ambiente . El PID tendría que estar a una temperatura pare-cida o superior a la del aire que se mide, para evitar la condensación de humedad y las consecuentes lecturas erróneas por bloqueo . Es por eso que, como norma general, se recomienda realizar la medida en el tramo de aspiración, idealmente en el cabezal del captador .

– Por las condiciones de presión del aire, que afecta a la lectura del PID al alterar la concentración y las características del bombeo del propio PID . Idealmente la medida se tiene que hacer a presión atmosférica, que es aproximadamente la misma que en la calibración, hecho que no se pro-duce en los ensayos de vacío: a presiones altas (tramo de impulsión) se puede estropear la bomba del PID y una situación de vacío (tramo de aspiración) puede dar lecturas bajas por escapes en el tren de muestreo del equipo . Hay que considerar que la respuesta del PID es esencialmente independiente del caudal de aire, siempre y cuando se cubran las necesi-dades de la propia bomba del PID (generalmente en torno a 0,6 l/min) . Es por todo eso que se recomienda la medida en el cabezal del captador (o en el tramo de aspiración) así como el uso de una bomba de muestreo de caudal constante y similar al del propio PID para la medida de volátiles .

iii) Condiciones de trabajo no adecuadas para la bomba de vacío

• Recordemos que en medios poco permeables, en general, la depresión apli-cada será elevada y/o el caudal de extracción será muy bajo, posiblemente fuera del rango de trabajo de la curva de la bomba utilizada .

30 En general la calibración con patrones a más altas concentraciones (≥1 .000 ppmv) no es factible en campo, dado que las botellas son muy grandes y no se pueden transportar sin un permiso específico

27



• Tal como se ha comentado en un capítulo anterior, en estos casos se puede optar o bien por utilizar una unidad de vacío que se adecue mejor a las con-diciones del medio o bien aportar a la unidad aire ambiente para disminuir la depresión y aumentar el caudal de trabajo de la bomba, hasta situarse en condiciones adecuadas . En este caso, los puntos de medida se tendrán que situar antes del punto de entrada de aire (o dilución) y deberá observarse una disminución tanto de depresión aplicada el captador como de caudal extraído del subsuelo .

• Por otra parte, en casos con poco tramo de filtro en el tramo no saturado del suelo31 es posible que el ascenso del nivel del agua provocado por el vacío inhabilite el captador para extraer vapores32 . Habrá que probar diferentes condiciones de depresión–caudal para verificar cuáles son las condiciones adecuadas de trabajo .

31 En casos con un nivel de agua relativamente superficial, hay que instalar suficiente tramo de filtro para que se pueda realizar un ensayo de vacío .

32 Recordar que 1 mbar de depresión equivale aproximadamente a un ascenso del nivel de aproximada-mente 1 cm .

28



La interpretación de los datos obtenidos en los ensayos de vacío en una estación de servicio tiene que permitir, fundamentalmente, valorar:

a) La cobertura o control de toda el área de interés (focos potenciales de conta-minación) . Han de superponerse en el plano de las instalaciones los radios de control alcanzados en cada ensayo y comprobarse, previamente, que estos radios de control son inferiores a los de captación o de influencia de cada punto .

b) La calidad del aire del subsuelo a partir de la calidad del aire extraído, tanto en relación con su contenido en volátiles (lectura de campo y resultados de laboratorio) como con la tasa de movilización o eliminación . Esta valoración incluirá, según el caso, la identificación de puntos potenciales de escape o de-rrame (zonas afectadas) o la evolución de la calidad en campañas periódicas en el tiempo .

En resumen, en este capítulo se describe, en primer lugar, la metodología para calcular los principales parámetros de interés (radio de captación o de influencia, radio de control, concentración de volátiles en base a lecturas de PID y tasa de movilización) para describir posteriormente las valoraciones de detalle que hay que hacer con los datos obtenidos en el ensayo . Finalmente, se incluyen los cri-terios fundamentales para el diseño del programa de seguimiento y control de la calidad del subsuelo en estaciones de servicio mediante captadores activos y se detalla la documentación que hay que presentar . Se adjunta un ejemplo completo en el Anexo 2 .

I N T E R P R E T A C I Ó N D E L O S D A T O S O B T E N I D O S E N L O S E N S A Y O S D E V A C Í O3

29



3.1 Estimación de parámetros de interés

3.1.1 Radio de captación y radio de control

El radio de captación o radio de influencia que se provoca con la extracción de vapores tiene que ser superior o igual al radio de control necesario para cada captador (rcaptación ≥ rcontrol) .

i) Radio de captación (o ra-dio de influencia)

El radio de captación es la dis-tancia medida desde el punto de extracción a partir de la cual ya no se mide depresión relati-va, es decir, que no se observa influencia del vacío aplicado .

El radio de captación depende del medio, de la presencia de estructuras ente-rradas y de las condiciones del ensayo de vacío (caudal y depresión aplicada) . El radio aumenta con un aumento de caudal y, según las condiciones del medio, con el tiempo . En bibliografía y según experiencias en este tipo de ensayos, el radio de captación habitual en medios lo bastante permeables es de unos 15 m .

Para estimar el radio de captación, habrá que medir la depresión provocada por el ensayo de vacío en los puntos de control33 existentes en la estación de servicio, gene-ralmente ubicados a diferentes distancias . Por ello, es necesario disponer siempre de más de un captador . La sensibilidad del manómetro para las medidas en los puntos de control es clave para no infravalorar este parámetro: un equipo con un umbral de 1 mbar puede dar valoraciones de radios de captación erróneos o mucho menores, en cualquier caso, que con un equipo con una sensibilidad de 0,1 mbar .

33 La depresión se tiene que medir en el cabezal de los captadores, de manera que se puedan despreciar las pérdidas de carga ocasionadas por la tubería hasta el tramo de filtro, incluso en el punto de extracción donde el caudal bombeado es, en general, pequeño respecto del diámetro de la tubería del captador .

CASETABocas carga desplazadas

Surtidores

Surtidores

Hidrocarburadas

Hidrocarburadas

Surtidores

Radio de captación

Distancia

Radio decaptación

Dep

resi

ón (m

bar)

30



De forma similar a la hidráulica subterránea, el radio de captación se puede valo-rar a partir de una gráfica semilogarítmica de depresiones y distancias, siempre que se consideren medios homogéneos .

Para esta estimación, sería necesario un mínimo de 3 puntos para ajustar una recta . Pero hay que tener en cuenta que la depresión en el propio punto de extracción puede ser muy superior debido a su pérdida de eficiencia . Si no se dispone de suficientes datos para hacer esta extrapolación, se puede valorar un radio mínimo con los datos obtenidos . Por ejemplo, si a una distancia de 20 m hay un punto de control y se detecta depresión, el radio es superior a los 20 m (rcaptación ≥ 20 m) .

Idealmente, el radio de captación se tendría que valorar con una prueba escal onada de extracción de aire, es decir, para diferentes condiciones de caudal–de-presión en el punto de extracción .

El radio de captación también se puede valorar de forma numérica . Según el au-tor de la fórmula siguiente (Johnson, ver EPA 1991), el valor del radio de influen-cia o captación derivado teóricamente es, sin embargo, menor al real .

RI = RP / exp [ln (r/ RP) (1-(PAtm / PP )2) / ((Pr / PP )2 -1))]

Donde RI radio de influencia o de captación (cm) RP radio de perforación o de entubado del captador (cm) r distancia (cm) PP presión en el captador (g/cm·s2) Pr presión a una distancia r (g/cm·s2) PAtm presión atmosférica (~ 1,01 x 106 g/cm·s2)

Finalmente, el radio de captación asegura, como dice el nombre, la captación del aire y de los vapores en el aire del subsuelo hasta esta distancia, pero no da ninguna idea del tiempo necesario para alcanzarla .

ii) Radio de control

El radio de control teórico a alcanzar en un captador se define en función de las instalaciones a controlar y de los radios de control de los otros captadores en los que se realizarán también ensayos de vacío . El radio de control que finalmente se alcanza en un ensayo de vacío sería la distancia equivalente al volumen de aire del suelo extraído en el ensayo . Es decir, el radio de control depende del caudal de aire extraído, la duración del ensayo (o tiempo de control), el tramo del suelo por donde circula el aire y su porosidad .

31



El radio de control se puede simplificar considerando que, con el ensayo, se está bombeando un volumen cilíndrico34 de suelo centrado en el captador y con una altura equivalente al tramo por donde circula el aire .

rcontrol = [tcontrol x Q / (p x bsuelo x nsuelo)] ½; ; tcontrol = p x r2control x bsuelo x nsuelo / Q

Donde rcontrol radio de control (m) tcontrol tiempo de control (h) Q caudal de aire extraído (m3/h) bsuelo grueso del tramo por donde circula el aire (m) nsuelo porosidad efectiva del suelo (-)

Es decir, el tiempo y el radio no tienen una relación lineal sino cuadrática: al principio del ensayo, a incrementos cortos de tiempo se alcanzan incrementos de distancia mayores que posteriormente, cuando con iguales incrementos de tiempo el aumento del radio será muy menor .

34 Esta geometría cilíndrica es una aproximación práctica y simplificada que permite interpretar los datos obtenidos más fácilmente . La afección del vacío (isobares) tendrá, en un medio homogéneo y sin estructuras antrópicas enterradas, una afección más elipsoidal con el eje mayor orientado según la dirección preferente en el proceso de sedimentación del suelo (o flujo del agua) . La geometría será todavía más complicada si se considera la heterogeneidad y anisotropía del medio o las propias estructuras enterradas . Por otra parte, en esta simplificación tampoco se considera el retraso de los vapores del aire extraído .

Tubbus

Hidrocarburadas

Radio

contr

ol Cv1

Radio control Cv2

Surtidores

Surtidores

Bocas carga desplazadas

Hidrocarburadas

Radio control Cv3

A colectormunicipal

Separadorhidrocarburos

Ventilación

Tubo buzo

32



De estos parámetros, hay que hacer una consideración especial al grosor y la porosidad del tramo por donde circula el aire .

Por un lado, hay que considerar el grosor de suelo por el que circula el aire, que no siempre coincide con la profundidad total del captador o con la longitud del tramo de filtro . Por ejemplo, en el caso de existir tramos de permeabilidad clara-mente diferente, el grosor por donde circula el aire se puede reducir al del tramo más permeable35 . En este contexto, se debe ir con cuidado con la interpretación de los ensayos en captadores en medios poco permeables puesto que, por sus características constructivas, pueden aspirar aire del tramo más superficial de relleno permeable, habitual en estaciones de servicio .

La porosidad se tendría que determinar mediante un test específico de inyección y extracción con un gas trazador . Pero, en la práctica, se puede estimar según los datos bibliográficos para el tipo de suelo por donde circula el aire36 y, si no, se recomienda utilizar un valor entre 0,1 y 0,2 .

35 Para identificar el tramo por donde circula el aire habría que hacer un registro en vertical de velocidades . De todas maneras, el valor de permeabilidad en un captador (según los datos de depresión y caudal del ensayo) puede dar una idea de cuál es el tramo por donde circula el aire .

36 Porosidad efectiva de diversos materiales geológicos (EPA de McWorther i Sunada, 1977) .

Material Rango Mediana Material Rango Mediana

Areniscas (fina) 0.02 - 0.40 0.21 Grava fina 0.13 - 0.40 0.28

Areniscas (media) 0.12 - 0.41 0.27 Grava media 0.17 - 0.44 0.24

Limolita 0.01 - 0.33 0.12 Grava gruesa 0.13 - 0.25 0.21

Arena fina 0.01 - 0.46 0.33 Limos 0.01 - 0.39 0.20

Arena media 0.16 - 0.46 0.32 Arcillas 0.01 - 0.18 0.06

Arena gruesa 0.18 - 0.43 0.30 Caliza 0.00 - 0.36 0.14

Surtidores

Surtidores

Bocas cargasdesplazadas

Hidrocarburadas

Hidrocarburadas

Ventilación

A colectormunicipal

Tubo buzo


Radio a tiempo t4

Radio a tiempo t3

Radio a tiempo t2

Radio a tiempo t1

Radio a tiempo t4

Radio a tiempo t3

Radio a

tiempo

t2

Radio

a tiem

po t1

33



Finalmente, recordar que el caudal de aire extraído va en función tanto del medio por donde circula el aire como de la unidad de vacío utilizada . Es importante que el equipo de vacío sea suficientemente potente como para permitir alcanzar el ra-dio de control con un tiempo razonable en medios poco permeables, pero no tan potente como para extraer caudales demasiado elevados que puedan enmascarar los resultados por efectos de dilución en el caso de medios permeables .

3.1.2 Coherencia entre medidas de campo (PID) y concentraciones de laboratorio

Tal como se describe en el capítulo 2 .3 .6, la medida del contenido en volátiles mediante PID presenta a veces problemas debidos, entre otros, a la diferente temperatura del aire y del equipo o a la presencia de humedad en el aire . Es por eso que hace falta comparar las medidas de campo con los resultados obtenidos en laboratorio para evaluar su coherencia y, en caso necesario, calibrar la curva de calidad del aire extraído en el tiempo y la distancia (ver capítulo 3 .2 .3) .

Hormigón

Caudaldespreciable

Relleno antrópico

Limos y arenas

Grava

Arena

Hormigón

Relleno antrópico

Limos y arenas

Caudalbajo

Caudalalto

34



La traducción de la medida de PID a un valor de concentración de volátiles en el aire se puede estimar de dos maneras:

i) Según los datos específicos de cada equipo y de los volátiles que se están midiendo:

PIDcomp = FC x PID y Ccomp = PIDcomp x PMcomp / VM

Donde PID lectura de PID para el patrón37 (ppmv) PIDcomp lectura de PID para el compuesto o compuestos (ppmv) FC factor de corrección38 (-) Ccomp concentración del compuesto o compuestos (mg/m3) PMcomp peso molecular del compuesto (gr/mol) VM volumen molar del gas39 (l/mol)

Además de valoraciones globales40, también se puede comparar la respuesta del PID con la respuesta teórica según la concentración detectada para cada com-puesto (BTEX, MTBE, etc .) en función de su FC particular41 .

ii) Según la densidad del gas a la temperatura del mismo:

PIDcomp = FC x PID y Ccomp = PIDcomp x 10-6 x ρcomp

Donde PID lectura de PID para el patrón (ppmv)

PIDcomp lectura de PID para el compuesto o compuestos (ppmv)

FC factor de corrección (-)

Ccomp concentración del compuesto o compuestos (mg/m3)

ρcomp densidad del compuesto gas, a la temperatura y presión de la medida (mg/m3)

37 Generalmente referido al isobutileno .

38 Cuando sabemos qué compuesto estamos midiendo, se puede utilizar un factor de corrección (FC) o factor de respuesta para aproximar la concentración de este compuesto . Este factor es una medida de la sensibilidad del PID a un volátil en particular: cuanto más pequeño sea el factor de corrección para un compuesto, mayor es la respuesta del PID para una misma concentración . El FC a utilizar lo suministra el fabricante para cada equipo en concreto en función de la potencia de la lámpara del PID (habitualmente de 10,6 eV) .

39 El volumen molar de un gas es 22,4 l/mol en condiciones estándar (1 atm, 25°C) .

40 En el caso de las estaciones de servicio, los factores que habitualmente se utilizarán serán para la gasolina FC = 0,9-1,0 con un PM = 72-93 gr/mol y para el gasóleo FC = 0,9 con un PM = 216-226 gr/mol .

41 También se puede calcular el FC para una mezcla de vapores: FCmezcla = 1/ [Σ (Xi/FCi)] donde Xi es la fracción molar del vapor .

35



3.1.3 Tasa de movilización

La tasa de movilización se calcula generalmente mediante las concentraciones obtenidas en laboratorio, aunque también se puede hacer orientativamente en función de las lecturas de PID según la conversión descrita en el capítulo anterior .

T = Q x Ccomp x 24 x 10-6

Donde T tasa de movilización del compuesto o compuestos (kg/día)42

Q caudal de aire extraído (m3/h) Ccomp concentración del compuesto o compuestos (mg/m3)

3.1.4 Permeabilidad del medio

Hay numerosos métodos a la bibliografía que permiten estimar la permeabilidad del medio .

En general la permeabilidad intrínseca43 se calcula de forma aproximada en base a los parámetros de funcionamiento del ensayo de vacío en el punto de extrac-ción, según la ecuación de Johnson (1991)44 .

42 Se recomienda expresar la tasa en kg/día a fin de poder compararla con los criterios establecidos en el capítulo 5 de la Guía de prevención de la contaminación del suelo para las actividades potencialmente conta-minantes del suelo bajo el epígrafe CCAE 50500: venta al detalle de carburantes de la automoción .

43 El concepto de permeabilidad intrínseca permite separar las propiedades del medio poroso al cual hace referencia de las propiedades del fluido que circula (agua, aire, etc .) . La permeabilidad intrínseca se expresa en Darcy (D), en m2, o en cm2 . La relación de la permeabilidad del medio para un fluido (agua, aire, etc .) con la permeabilidad intrínseca es:

Kf = k g ρf / µf

Con Kf: conductividad para un fluido (m/s), k: permeabilidad intrínseca (m2), g: gravedad (m/s2), ρf: densidad del fluido (kg/m3) y µf: viscosidad del fluido (kg/m .s)

Para los fluidos habituales (agua para la conductividad hidráulica y aire para la permeabilidad neumática) se pueden considerar las siguientes propiedades (Fuente: Krishnayya et al 1988) .

Temp. (°C)Viscosidad dinámica (kg/m.s) Densidad (kg/m3)

Agua Aire Agua Aire

10 1.31 x 10-3 1.77 x 10-5 999.73 1.25

20 1.00 x 10-3 1.83 x 10-5 999.23 1.20

30 0.80 x 10-3 1.86 x 10-5 999.68 1.16

40 0.65 x 10-3 1.90 x 10-5 999.25 1.12

44 La formulación de Jonhson es una derivación de la formulación de Thiem para acuíferos cautivos en régimen permanente aplicada para el aire en lugar del agua .

36



k = [Q µ ln (RP / RI)] / [H π PP (1-(PAtm / PP)2)]

Donde k permeabilidad intrínseca (cm2) Q caudal de aire (cm3/s) µ viscosidad del aire (1,8 x 10-4 g/cm·s) RP radio de entubado del captador (cm) RI radio de captación o de influencia (cm) H grueso del tramo de filtro en suelo no saturado enfrentado al tramo permeable por donde

circula el aire45 (cm) PP presión en el punto de extracción (g/cm·s2) PAtm presión atmosférica (~1,01 106 g/cm·s2)

Vistas las pérdidas de carga en el propio captador (pérdida de eficiencia), se re-comienda estimar la permeabilidad para diferentes condiciones de operación (depresión–caudal) en cada captador con los datos obtenidos en un ensayo es-calonado de bombeo de aire46 y considerar el valor medio . Tener en cuenta que, para cada escalón de depresión–caudal, el radio de captación puede variar .

De todas maneras, según la bibliografía, la permeabilidad intrínseca se tendría que calcular en base a la evolución en el tiempo de la depresión en un punto de control . No obstante, la transmisión del vacío es casi instantánea47 por lo que, con los equipos utilizados habitualmente, no se puede medir esta evolución .

k = [Q µ / (A π 4 H)] donde A es la pendiente de la recta P - ln t (s)

Donde k permeabilidad intrínseca (cm2) Q caudal de aire (cm3/s) µ viscosidad del aire (1,8 x 10-4 g/cm·s) H el menor grosor entre el tramo de filtro en tramo no saturado y la capa permeable por

donde circula el aire (cm)

45 El grosor a considerar en las valoraciones de permeabilidad es el del tramo por el que circula el aire que queda enfrentado con el tramo de filtro del captador . Puede haber casos en los que el tramo de filtro sea más pequeño que el tramo por donde circula el aire y al revés, en los que el tramo de filtro sea claramente superior al tramo de suelo por donde circulará preferentemente el aire . Hay que ir con cuidado en el caso de haber un nivel de agua en el captador porque, con la aplicación de vacío en el captador, se genera un ascenso del nivel y disminuye el tramo .

46 Con un ensayo escalonado de caudal se puede obtener la curva del medio en un captador, es decir, la relación depresión–caudal del punto de ensayo . Esta curva permite también corroborar la permeabilidad y facilita el diseño de una potencial recuperación mediante la extracción de vapores, es decir, la selección de la unidad de vacío en función de las pérdidas de carga previstas y la curva del medio de cada captador que se conectará .

47 La extracción de vapores del subsuelo es equiparable al bombeo de agua en un acuífero confinado, comportamiento que se comprueba cuando, al cabo de pocos segundos del inicio de la extracción de vapores, se mide depresión en un punto de control situado a 10-15 m .

37



Esta evolución de la depresión sí se puede medir en el propio captador, por lo que se puede aplicar este mé-todo de cálculo en base a la pen-diente del gráfico que se obtiene con los datos del test de recupera-ción de la depresión en el punto de extracción .

3.2 Valoración del ensayo

3.2.1 Valoración del alcance de los trabajos: control de las áreas de interés

Para cada ensayo se tiene que valorar la evolución en el tiempo de los datos de caudal de aire extraído y de depresión aplicada para identificar e interpretar cualquier cambio en los parámetros de funcionamiento del ensayo .

La mejor manera de analizar estos parámetros es con gráficos en función del tiem-po y también de la distancia (que es equivalente a este tiempo, ver capítulo 3 .1 .1)48 .

Una variación más o menos repentina de la relación caudal–depresión puede indicar, por ejemplo, la presencia de un talud o de una estructura antrópica (ca-ñerías de alcantarillado, la propia cubeta de los tanques, etc .) . En algunos casos estas variaciones también se traducen en pequeños cambios en la depresión en los puntos de control y/o en los parámetros respirométricos del aire extraído .

Y es que hay que tener en cuenta que una entrada preferente de aire atmosférico (como, por ejemplo de un talud), es decir, una captación preferente en este sen-tido, puede distorsionar el control del área de interés, tanto por el propio radio de control (geometría de la captación) como por la calidad final del aire extraído de este sector .

Finalmente, para cada captador habrá que estimar el radio de control que real-mente se ha alcanzado en el ensayo según el caudal aplicado y el tiempo del ensayo .

48 Recordamos que la distancia y el tiempo tienen una relación cuadrática si se supone que el efecto del bombeo del aire tiene una geometría aproximadamente cilíndrica: d1 = [t1 x Q / (p x bsòl x nsòl)] ½

Recuperación de la depresión

0,01

0,10

1,00

10,00

100,00

0 5 10 15 20 25 30Tiempo (s)

Dep

resi

ón (m

bar)

38



Si se superponen los radios de control reales para todos los captadores ensaya-dos, se podrá valorar la superficie total cubierta con la extracción de vapores y se podrá mostrar si esta superficie incluye o no todos los focos potenciales de contaminación de la estación de servicio49 . Ver figura en el capítulo 3 .1 .1 .

3.2.2 Valoración de la calidad del aire extraído

Para cada ensayo se tiene que valorar tanto la concentración detectada en el aire extraído (lectura del PID y concentraciones según el análisis en laboratorio) como la tasa de movilización de hidrocarburo50 .

En general, se valoran los datos estabilizados al final del ensayo, pero hay que valorar también el máximo detectado, tanto volátiles como tasa, y su represen-tatividad en el ensayo (ver capítulo 3 .2 .3) .

Tal como se especifica en el capítulo 5 de la Guía de prevención de la contamina-ción del suelo para las actividades potencialmente contaminantes del suelo bajo el epígrafe CCAE 50500: venta al detalle de carburantes de la automoción:

� Una concentración superior a los 1 .000 ppmv o una tasa superior a 3 kg/día indican en general la afección del medio, que deberá ser atendida antes de nada .

49 Tanques, zona de descarga, surtidores y pistas de suministro, tuberías de descarga y suministro de combustible, red de aguas hidrocarburadas y separador de hidrocarburos .

50 La concentración de los vapores en el aire extraído no es, por sí sola, un criterio suficiente para valorar una posible afección del medio . Teniendo en cuenta que los caudales de extracción pueden ser muy variables en diferentes casos, parece más adecuado conjugar dos parámetros: la concentración de vapores en el aire extraído y la tasa de movilización de hidrocarburo .

Q (m

3 /h) -

P (m

bar)

Tiempo (h:m)

39



� Por debajo de estos valores, se tendrá que valorar si se trata de nivel de fondo y si los valores pueden interferir en la eficiencia del dispositivo:

� Si la concentración es inferior a 500 ppmv y la tasa de movilización inferior a 1 kg/día, se puede proseguir con el programa de control establecido .

� En los casos que quedan en medio, se tendrá que prever un plan de control más exhaustivo o más frecuente con el objetivo de demostrar que no hay afección, o bien reducir las concentraciones hasta estar en una situación adecuada .

La aplicabilidad de estos criterios de calidad es más limitada para el caso del ga-sóleo, sobre todo si es viejo o degradado . El propio tipo de contaminante es me-nos volátil y, además, los sistemas de detección son, en general, menos sensibles, detección que se tendrá que confirmar con el análisis en laboratorio .

Un bajo nivel de oxígeno y un alto contenido en dióxido de carbono en el aire extraído durante el ensayo también pueden ser indicadores de la afección del subsuelo por hidrocarburos, ya sea gasolina o gasóleo51 . En este caso hay que considerar, sin embargo, que hay suelos naturales con abundante materia orgá-nica que pueden dar datos similares a casos de afección por hidrocarburos .

En caso de que la afección se sitúe fundamentalmente en tramos de suelo poco permeables o en la franja de fluctuación del nivel freático, con presencia o no de fase libre, el ensayo de vacío también permitirá su detección52: los vapores se acumularán con el tiempo en los tramos más permeables del suelo, por donde circula el aire, por el equilibrio con los tramos menos permeables o con la fase libre . De todas formas, sí hay que considerar que la descontaminación de estos tramos afectados se verá limitada por procesos de difusión .

51 Para evaluar la potencial afección del suelo a partir del oxígeno y el dióxido de carbono, se recomienda hacer un test respirométrico más que un ensayo de vacío .

52 En el ensayo de vacío no se podrá diferenciar el origen de los vapores detectados, sin una simulación matemática o bien los datos de un registro vertical de concentraciones . En cualquier caso, el aporte de vapores desde un tramo permeable afectado será más importante que el que provendrá de la fase libre y, por orden, que el que proviene de tramos poco permeables . Para la simulación de la respuesta para los diferentes casos se puede consultar, entre otros, el documento de Johnson en el apéndice E del documento de la EPA Soil Vapor Extraction Technology, Reference Handbok (1991) .

40



3.2.3 Valoración de la calidad del subsuelo e identificación de foco o zonas de afección

Para cada ensayo se tiene que valorar no sólo la magnitud de los datos de calidad en el aire extraído sino, sobre todo, su evolución . La mejor manera de analizar estos parámetros es con gráficos en función del tiempo y de la distancia .

Distancia (m)

Distancia (m) Distancia (m)

> 20 kg/día< 3 kg/día

5-10 kg/día

Zonaprobable de escape

T (k

g/dí

a)

T (k

g/dí

a)

T (k

g/dí

a)

Foco a tiempo t y distancia d

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

0 5 10 15Distancia (m)

CO

V (p

pmv)

Foco muy cercano o generalizadoy dilución posterior

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600


CO

V (p

pmv)

Nivel de fondo

0

100

200

300

400

500


CO

V (p

pmv)

41



La evolución de los datos de calidad pueden indicar, por ejemplo, el vaciado de valores de fondo de mayor o menor relevancia en el sector controlado, la identi-ficación de un punto de escape o de una zona de afección del suelo y la dilución posterior a medida que prosigue el ensayo y aumenta el radio, la entrada de aire atmosférico por vías preferenciales, etc .

Cruzando los datos obtenidos en los diferentes captadores y plasmándolos en un plano, puede identificarse la zona o zonas más afectadas (potenciales puntos de escape o derrames) y valorar finalmente la calidad del aire del tramo no satu-rado en toda la zona de control .

Finalmente, en las valoraciones de los datos de los ensayos, también se tie-nen que tener en cuenta otras observaciones y resultados de trabajos ante-riores (por ejemplo, los indicios organolépticos de afección durante la per-foración o los resultados analíticos de muestras de suelo o de agua) y otros datos en campo durante el propio ensayo como pueden ser los parámetros respirométricos .

3.2.4 Valoración de la idoneidad del dispositivo de control y de los ensayos como sistema de control de la calidad del suelo no saturado

Con las interpretaciones y valoraciones obtenidas para todos los ensayos y descritas hasta el momento, se puede evaluar globalmente si el dispositivo de control existente es adecuado para cubrir todos los focos potenciales de con-taminación de la estación de servicio y si lo puede hacer con una sensibilidad adecuada .

42



Es decir, un dispositivo de control es adecuado si, en las condiciones de los ensa-yos (caudal de aire extraído y tiempo de extracción) se ha cubierto toda la zona a controlar y se confirma que los radios de control son inferiores a los radios de captación o de influencia . Además, hay que valorar que los niveles de fondo sean suficientemente bajos53 para poder detectar un nuevo aporte de hidrocarburo en el medio (nuevo escape, nueva afección) con bastante sensibilidad . Se reco-mienda que, como criterio general, el valor máximo detectado no supere los 500 ppmv para la gasolina y 250 ppmv para el gasóleo, tanto en condiciones pasivas en el captador como durante todo el ensayo en el aire extraído .

3.2.5 Valoración de la evolución en el tiempo (comparación de diferentes campañas)

Finalmente, las mayores prestaciones de este tipo de ensayos en instalaciones como las estaciones de servicio es que pueden repetirse a lo largo del tiempo: al comparar los resultados obtenidos en diferentes campañas, realizadas por ejem-plo anualmente, se puede valorar si la calidad del medio es similar o, si por el contrario, se ha producido un escape o un derrame durante aquel periodo de tiempo y localizar aproximadamente la ubicación .

Para poder comparar los resultados, hay que hacer los ensayos aproximadamen-te en las mismas condiciones de operación (depresión, caudal y tiempo), incluida la toma y análisis de las muestras de aire del subsuelo .

Para estudiar la evolución de la calidad del medio, se recomienda hacer gráficos de los datos obtenidos en las diferentes campañas y comparar los resultados .

53 El nivel de fondo del contenido en vapores no tiene que interferir o no hacer insensible el ensayo de vacío a nuevos escapes .La Environmental Protection Agency (EPA) americana excluía en su propuesta inicial de normativa el uso de captadores de vapor en el caso de un nivel de fondo de 500 ppmv en el aire del suelo (valores pasivos), pero finalmente eliminó la restricción y se incluyó de forma genérica la ausencia de niveles elevados de fondo, ya que determinar si los niveles de fondo pueden hacer insensible el sistema depende de la resolución del sensor, la volatilidad del producto y otras condiciones del propio emplazamiento .Otro documento técnico (EPA/530/UST-89/012) corrobora que la contaminación de fondo puede fluctuar entre 0 y 500 ppmv y que el control de vapores no se recomienda en emplazamientos con concentraciones por encima las 1 .500 ppmv de gasolina .De todas maneras, el problema de la posible contaminación de fondo por vapores de hidrocarburo se puede resolver mediante su eliminación por métodos de extracción, tal como apuntan los documentos técnicos de la EPA consultados . Otra solución puede ser la adición de trazadores específicos en los combustibles para identificar los escapes actuales y discriminarlas de contaminaciones históricas .

43



3.3 Diseño del programa de seguimiento y control mediante captadores activos

En general, y según documentos internos aprobados por la ACA54, se recomien-da implantar el siguiente programa de vigilancia y control en una estación de servicio, en función del medio en lo que se encuentra .

Tipo de medio

Nivel freático

Tipo de control

Control Activo Pasivo N.º de puntos

Tipo I≤ 8 m SD y/o CV

HTP, BTEX y MTBE Semestral Trimestral

≥ 4 SD/CVFase Libre Trimestral Mensual

> 8 m CV Vapores Trimestral Mensual

Tipo II≤ 8 m SD y/o CV

HTP, BTEX y MTBE Anual Semestral

≤ 4 SD/CVFase Libre Trimestral Mensual

> 8 m CV Vapores Semestral Trimestral

Tipo III El estudio podrá proponer unos controles y periodicidad de muestreo adecuado para el lugar

– Tipo de medio: • Tipo I: Zonas donde existen:

• Acuíferos protegidos y clasificados. • Formaciones que en un radio < 500 m tengan o puedan tener aprovechamiento para uso de boca. • Depósitos aluviales y rocas fisurades. • Aguas superficiales (cursos y zonas húmedas) a distancias < 50 m • Entorno urbano.

• Tipo II: Todas las áreas no incluidas en medio tipo I o III. • Tipo III: Zonas donde no hay ni aguas subterráneas aprovechables ni aguas superficiales en un radio de 500 m.

– Tipo de control: • SD: Sondeos de detección de fase libre o disuelta: cualquier dispositivo que pueda detectar la presencia de fase libre (o disuelta) en las aguas subterráneas. • CV: Captadores de vapores: cualquier dispositivo que pueda medir la presencia o el contenido de vapores en el subsuelo.

– Control: HTP (concentración disuelta en el agua subterránea): hidrocarburos totales del petróleo, BTEX: benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos y MTBE (metilo tert-butil éter)

– Número de puntos: si las características del medio lo justifican, se podrá requerir la instalación de un número mayor a 4 puntos para los casos del tipo I y menor para los casos del tipo II.

– La medida del nivel freático es desde la superficie del terreno. – En ciertos casos puede resultar recomendable instalar dispositivos de control en continuo. En todo caso, se llevará un libro de registro en el que se anotarán las inciden-

cias que se hayan podido producir. – La situación de los puntos de control tiene que distar menos de 5 m del tanque más próximo (o del elemento de la instalación a controlar).

54 Criterios técnicos a tener en cuenta en el otorgamiento de autorizaciones de vertido en las estaciones de servicio y tanques de almacenamiento enterrados (TES), acordado por el Consejo de Administración de la ACA el 03/05/2001 .

44



El alcance de los trabajos de cada campaña de control se podrá diseñar con deta-lle después de los primeros ensayos de vacío de justificación de la idoneidad del dispositivo de control . Con los resultados obtenidos se podrá definir, para cada estación de servicio:

� los captadores que hay que ensayar y el radio de control que debe alcanzar en cada uno de ellos;

� el tiempo de control para cada captador en función de su caudal de extrac-ción de aire;

� la calidad de fondo en cada captador, tanto volátiles como tasa de moviliza-ción;

� los criterios de selección de las muestras de aire que hay que analizar55 .

Los criterios de valoración de los ensayos de vacío son los establecidos en el capítulo 5 de la Guía de prevención de la contaminación del suelo para las activida-des potencialmente contaminantes del suelo bajo el epígrafe CCAE 50500: venta al detalle de carburantes de la automoción .

Resultados Actuación

PID ≥ 1.000 ppmv o tasa ≥ 3 kg/día Reducir niveles (afección)

500 ≤ PID < 1.000 ppmv y/o1 ≤ tasa < 3 kg/dia

Modificación programa de control (aumento alcance o frecuencia) hasta interpretar resultados o reducir niveles. Si la analítica de agua és adecua-

da con NF < 10 m, proceder con programa de control.PID < 500 ppmv y tasa < 1 kg/dia Proceder con el programa de control (valores adecuados).

De todas maneras, en los programas periódicos de control, es especialmente im-portante comparar los resultados obtenidos en las diferentes campañas a lo lar-go del tiempo, para identificar cualquier aporte al medio y poder corregir el foco activo de contaminación a tiempo .

55 En los ensayos iniciales se recomienda analizar muestras de aire de todos los captadores ensayados . En el programa periódico de control, se podrán seleccionar aquellos ensayos con un contenido de volátiles o una tasa de movilización prevista más elevados . En el caso de desajustes entre el PID y la concentración en laboratorio en la muestra de aire finalmente analizada, habrá que considerar siempre el factor de conversión más restrictivo para el resto de ensayos en los que no se haya analizado ninguna muestra de aire .

45



Finalmente, hemos de recordar que los criterios de valoración de los resultados analíticos en el muestreo de agua subterránea son los definidos por la ACA56 .

3.4 Documentación a presentar

La documentación a presentar para un ensayo de vacío es, resumidamente, la siguiente:

� Descripción de la estación de servicio que incluya plano descriptivo de las instalaciones .

� Descripción de los puntos de control disponibles que incluya las fichas de perforación e instalación57 . Un plano de ubicación de los mismos junto con el de las instalaciones e, idealmente, un perfil hidrogeológico del subsuelo de la estación de servicio .

� Descripción de los equipos utilizados, tanto de ensayo como de medida de parámetros .

� Descripción y resultados de los trabajos realizados: � Inspección del dispositivo de control (estado) y medidas iniciales:

� Profundidad total del captador, del nivel de agua y de la fase libre . � Lecturas en pasivo de COV y LIE en el espacio de cabeza .

� Ensayo de vacío en cada captador: tabla de datos (tiempo, caudal, de-presión, COV, LIE, temperatura, etc .) y gráficos de evolución .

56 Protocolo de actuaciones de descontaminación de las aguas subterráneas en Estaciones de servicio en Cataluña .

Criterios de valoración

Red seguimiento Niveles de alerta Niveles de intervención Aplicación

Exterior HTP: 500 µg/l

BTEX: 100 µg/l

Benceno: 5 µg/l

MTBE: 500 µg/l

HTP: 5.000 µg/l

BTEX: 1.000 µg/l

Benceno: 50 µg/l

Cada uno de los puntos de control individualmente

Interior HTP: 2.500 µg/l

BTEX: 500 µg/l l

Benceno: 25 µg/l

No se definen Valor medio

de los puntos de control.

Nota. Si existe una captación o aprovechamiento de agua a menos de 100 m respecto de la red exterior de la estación de servicio, los valores aplicables serán la mitad de los especificados.

57 En las fichas habrá que incluir, como mínimo, la columna litológica atravesada durante la perforación del captador y las observaciones y medidas de campo (olor, PID, etc .), profundidad y resultados analíticos de muestras de suelo, si procede, las características constructivas del captador (tramo de filtro, sello, diámetro, etc .) y el nivel de agua y los resultados analíticos de las muestras de agua, si procede .

46



� Identificación de la muestra de aire analizada (incluido el caudal y tiempo de muestreo) y resultados analíticos (incluir informe de laboratorio) .

� En caso aplicable, muestreo y análisis del agua subterránea .

� Valoración de los resultados obtenidos: � Permeabilidad intrínseca, radios de captación y radios de control alcanza-

dos . � Interpretación en el tiempo y en el espacio de las concentraciones detecta-

das y las tasas de movilización . Idealmente se incluirá un plano comprensi-vo . Comparación con los criterios de valoración establecidos en el capítulo 5 de la Guía de prevención de la contaminación del suelo para las actividades potencialmente contaminantes del suelo bajo el epígrafe CCAE 50500: venta al detalle de carburantes de la automoción .

� Valoración de la idoneidad del dispositivo de control y de los ensayos como método de control de la calidad del suelo no saturado o, en caso aplicable, evolución de los datos de calidad respecto de controles anteriores .

� Recomendaciones que incluyan la descripción detallada del programa de tra-bajos para la siguiente campaña de control o del plan de actuaciones correc-tivas y plazos, según criterios de valoración .


Agència de Residus de Catalunya47

1Estación de servicio: Dirección: Número de expediente:

DATOS INICIALES

Id. sondeoProf. total

(m)Tramo filtro

(m)Nivel aigua

(m)Nivel fase

(m)Tramo circula-ción aire (m)

Porosidad efectiva (-)

Radio control (m) PID (ppmv)LIE (%)

Puntos de control(núm. y distancia)

T A B L A S D E P R E S E N T A C I Ó N D E R E S U LT A D O S

A N E X O



ENSAYO DE VACÍO

Día HoraQaire

(m3/h)P (mbar)

COV(ppmv)

LIE (%) O2 (%)TasaPID

(kg/díVaire (m3)

Distancia(m)

Comentarios (olor), otros parámetros (depresiones) y muestreo

Comentarios

Valoraciones



Estación de servicio: Dirección: Número de expediente:

INTERPRETACIONES

PuntoQaire

(m3/h)P (mbar)

COV(ppmv)

LIE (%)O2

(%)CLAB

(mg/l)TasaLAB

(kg/dia)Radio

captación (m)Radio control (m) K (cm2)

Comentarios, otrosparámetros y muestreo

Incluir, como mínimo:

� Para ensayo, gráficos de evolución en el tiempo de Q-P y gráficos de evolución en el tiempo y en la distancia de COV . � Para todos los ensayos, plano de las instalaciones petroleras con los captadores, los radios de control alcanzados en cada uno de ellos

y la calidad del aire en estos radios (COV y tasa) .

50



BREVE RESUMEN DEL CONTEXTO

� La instalación petrolera cuenta con 5 tanques enterrados de pared simple (3 de gasolina y 2 de gasóleo) de 15 años de antigüedad y 3 islas de surtidores, además de la zona de descarga y del separador de hidrocarburos .

� El subsuelo está constituido por una unidad de relleno antrópico de hasta 0,8 m de grosor seguido de un tramo de limos arcillosos con intercalaciones de tramos de arena con un grosor entre 5,5 y 7,0 m (según punto) y, finalmente, un sustrato rocoso de grosor desconocido, a unos 7 m de profundidad media . No se ha detectado ningún nivel de agua subterránea hasta la profundidad de prospección .

� La red de control58 incluye 4 captadores de vapores, instalados en 2” hasta 7-9 m de profundidad, con un sello superficial de 50 cm y el tramo de filtro a

58 Es necesario incorporar un plano de situación de los puntos de control sobre el plano de instalaciones petroleras así como las fichas constructivas de los captadores o cuadro resumen de características que incluya la descripción de los materiales atravesados, las observaciones de campo, las lecturas de COV, etc .

PuntoTramo�ltro(m)

Proftotal(m)

Litología(resumen)

Relleno:Limo:

Sustrato:Relleno:Limo:



Sustrato:

Surtidores

SurtidoresSurtidores

Bocas cargas desplazadas


Hidrocarburadas

Hidrocarburadas

E J E M P L OA N E X O2

51



partir de 1-2 m . Durante la perforación de los mismos no se detectaron indi-cios organolépticos de afección y los resultados analíticos de las muestras de suelos se situaron bajo límite de detección o bajo los NGR para suelo de uso industrial establecidos en el RD 9/2005 .

Breve resumen de los trabajos realizados

Después de la revisión de la documentación existente, se realizaron ensayos de vacío en todos los captadores existentes a fin de cubrir todas las áreas de interés (focos potenciales) .

El ensayo consiste básicamente en la extracción de aire del subsuelo mediante la aplicación de vacío en cada captador y la lectura periódica del vacío generado en el punto de extracción y los puntos de control (P), el caudal de aire extraído del subsuelo (Q) y su calidad: concentración en volátiles (COV), oxígeno (O2) y explosividad (%LIE) .

Durante el ensayo, se ha tomado una muestra del aire extraído del subsuelo para su análisis en laboratorio, donde se ha determinado TPH con discriminación, BTEX y aditivos (MTBE - ETBE) . La muestra se ha tomado con bomba de muestreo de caudal constante con 2 cartuchos en serie de carbón activo (el segundo para valorar la potencial saturación del primero) .

Antes de finalizar cada ensayo se ha realizado un ensayo escalonado de bombeo y se ha medido la recuperación de depresión para estimar la permeabilidad del medio no saturado .

Para la realización de los ensayos se han utilizado los siguientes equipos:

� sonda interfásica de nivel de agua y fase (0-30 m, con una precisión de ± 0,1 cm);

� fotoionizador (0-4 .000 ppmv, precisión de ± 5% lectura y ± 1 ppmv), previa-mente calibrado con isobutileno en 100 ppmv;

� explosímetro (0-100% LIE, precisión de ± 1% LIE) y oxímetro (0-30% O2, con una precisión de ± 0,1% O2), previamente calibrado con metano y con cero en campo;

� equipo portátil de ensayos de vacío, con depresor de 550 m3/h y -310 mbar de caudal y depresión máxima, respectivamente, equipado con tubo de mu-estreo y toma de datos, válvula de regulación de caudal y conexión en cabezal

52



estanco; con separador de gotas previo y filtro posterior de carbón activo de 25 kg de capacidad;

� bomba autónoma de muestreo de vapores y medidas a caudal constante, equipada con tubo de muestreo de Teflón®, sonda de muestreo de acero in-oxidable con filtro de partículas y rotámetro de 0 a 1 l/min con una precisión de ± 0,1 l/min;

� manómetro digital (0±350 mbar, precisión de ± 0,1 mbar), verificado antes de cada medida;

� anemómetro (0,5 - 40 m/s, precisión de ± 0,01 m/s), verificado al inicio del ensayo .

Datos obtenidos en campo y estimación de pará-metros

Inspección inicial

Durante la inspección inicial se ha verificado el correcto estado de todos los pun-tos de control .

Punto Prof. total(m)

Nivelagua(m)

Nivelfase(m)

COV(ppmv)

LIE (%)

O2 (%)Radio

control(m)

Porosidad(-)

Observaciones

CV1 9,0 No No 4,2 0 20,9 8 0,1 CorrectoCV2 8,0 No No 3,1 0 21,2 8 0,1 CorrectoCV3 7,0 No No 2,5 0 20,9 6 0,1 CorrectoCV4 8,0 No No 10,2 0 20,0 8 0,1 Correcto

Notas. Profundidad referida en cota 0 ES (pavimento). Medidas de volátiles (COV), oxígeno (O2) y explosividad (LIE) en el espacio de cabeza de cada punto, a 2 m de profundidad mediante tubo de muestreo de Teflón®.

No se detecta nivel ni acumulación de agua en cabeza de los captadores .

Las medidas iniciales en condiciones estáticas indican valores bajos de volátiles y la ausencia de explosividad . Además, las lecturas de oxígeno son en todos los puntos prácticamente atmosféricas, excepto el CV4, con un valor ligeramente menor .

53



Ensayo en CV1

En el punto CV1, entre la caseta y la primera línea de tanques (cerca del tanque T1, de gasolina 95), el aire circulará por el tramo de limos arcillosos con arena de 7,0 m de grosor . Para el cálculo de la permeabilidad, hay que considerar que el tramo de filtro enfrentado al tramo de aire es de 6,0 m .

Datos del ensayo de vacío

En el ensayo al punto CV1 se ha detectado la presencia de volátiles: se ha ob-servado olor en el aire extraído y las lecturas de COV con PID en el aire extraí-do superan los 3 .500 ppmv . Por otra parte, se ha detectado explosividad (hasta 69%LIE) y el contenido de oxígeno se ha mantenido bajo, de la orden del 17% . Ver datos en la tabla y gráficos adjuntos .

Medidas de campo

TasaPID Vaire Radio Comentarios, otros Hora P Qaire COV LIE O2 (kg/día)59 (m3) (m)60 parámetros y muestreo (mbar) (m3/h) (ppmv) (%) (%) 9.30 245 36,7 550 10% 17,7% 1,7 0 0,0 9.32 200 37,0 850 15% 17,7% 2,6 1 0,7 Olor 9.35 200 36,1 950 19% 17,2% 2,9 3 1,2 CV2: 0,10 mbar - CV3: 9.40 190 35,6 1.210 25% 17,4% 3,6 6 1,7 no - CV4: 0,15 mbar 9.45 187 34,8 2.220 37% 17,3% 6,5 9 2,0 9.50 180 34,0 2.780 42% 17,2% 7,9 12 2,3 10.05 170 32,8 3.100 60% 17,3% 8,5 20 3,0 CV2: 0,05 mbar - CV3: 10.20 170 32,1 3.200 62% 17,3% 8,6 28 3,6 no - CV4: 0,10 mbar 10.30 170 31,8 3.350 65% 17,2% 8,9 34 3,9 Olor intenso 10.40 170 32,0 3.450 65% 17,2% 9,2 39 4,2 10.55 170 32,0 3.550 65% 17,3% 9,5 47 4,6 CV2: 0,10 mbar - CV3: 11.10 170 32,0 3.600 67% 17,4% 9,6 55 5,0 no - CV4: 0,10 mbar 11.30 170 32,0 3.780 69% 17,5% 10,1 66 5,5 Olor intenso 11.50 170 32,0 3.650 66% 17,4% 9,8 76 5,9 12.10 170 31,9 3.600 65% 17,4% 9,6 87 6,3 12.30 170 31,7 3.670 67% 17,3% 9,7 98 6,7 Muestreo (V= 1l)

59 Según la formulación descrita en el capítulo 3 .1 .2 (conversión de la lectura de PID a concentración) y el capítulo 3 .1 .3 (cálculo de la tasa de movilización) .

60 Suponiendo una geometría cilíndrica del bombeo de aire y según la formulación descrita en el capítulo 3 .1 .1 (o nota a pie de página del capítulo 3 .2 .1) .

54



Los datos de calidad del aire extraí-do están estabilizados al finalizar el ensayo .

En las condiciones del ensayo, se de-tecta depresión en el punto CV2 (19,0 m) y CV4 (14,5 m), pero no en el pun-to CV3 (22,0 m), por lo que el radio de captación o de influencia se valora su-perior a 19 m e inferior a 22 m .

Según las condiciones del ensayo, se ha alcanzado un radio de control de 6-7 m considerando una porosidad del 10%, radio de control que es inferior al radio de captación o de influencia, y la tasa de movilización, según la lectura el PID y considerando que se trata de vapores de gasolina (FR=1 y PM= 78 g/mol), se estabiliza en prácticamente 9 kg/día .

Resultados analíticos

Los resultados analíticos61 de la muestra de aire indican la presencia de TPH, fun-damentalmente del rango de la gasolina, incluyendo BTEX, así como de MTBE (aditivo de la gasolina) . La concentración total de TPH es de 15 mg/l .

Parámetro Cartucho (µg) Concentración (mg/l)

TPH – suma <C10 (GRO) 1438015,16

TPH – suma nC10-nC28 (DRO) 780Benceno 1380 1,38Tolueno 4120 4,12

Etilbenceno 740 0,74Xilenos 1400 1,40MTBE 1520 1,52ETBE <1 <LD

Nota. Muestreo a 0,5 l/min x 2 minutos = 1 l/muestra

61 A pesar de haber analizado los TPH por rangos y cadenas, de cara a un potencial análisis de riesgo, en la tabla se presentan la suma de los rangos para la gasolina (GRO) y el gasóleo (DRO) . Hay que adjuntar informe de laboratorio .

Estación de servicio - CV1

0

50

100

150

200

0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30 3:00 3:30

Tiempo (h:m)

Q (m

3 /h) /

P (m

bar)

0

1.000

2.000

3.000

4.000

CO

V (p

pmv)

CaudalDepresiónCOV (PID)

55



Si se comparan los resultados analíticos de laboratorio con las lecturas de PID en campo62, considerando que se trata de gasolina, se observa que las lecturas de PID infravaloran la concentración total en hidrocarburos: los valores de laborato-rio son 1,3 veces superiores .

Si se considera la concentración de TPH detectada en laboratorio y el caudal del ensayo, la tasa de movilización de TPH es de 12 kg/día, valor estabilizado al final del ensayo en este punto .

Ensayo escalonado y recuperación de la depresión

Los datos indican una permeabilidad intrínseca63 de 1,2-1,5 x 10-8 cm2 (equiva-lente a una conductividad hidráulica de 1,0-1,3 m/día), datos coherentes con la litología del subsuelo .

P (mbar) Qaire (m3/h)

43 6,756 10,084 14,7

170 32,0

Ensayo en CV2

En el punto CV2, situado entre la caseta y la zona de descarga (cerca de los tanques de gasóleo T2 y T5 así como de la zona de descarga), el aire circulará por el tramo de limos arcillosos con arena de 6,0 m de grosor . Para el cálculo de la permeabilidad, hay que considerar que el tramo de filtro enfrentado al tramo de aire es de 5,5 m .


En el ensayo en el punto CV2 se ha detectado la presencia de volátiles: se ha identificado un ligero olor en el aire extraído y las lecturas de COV con PID en el aire extraído han aumentado hasta situarse entorno a 500-600 ppmv . Los valores no están del todo estabilizados . Por otra parte, la explosividad se ha man-tenido baja (<5%LIE) y el contenido de oxígeno se ha mantenido relativamente alto (18-20%) .

62 Según la formulación descrita en el capítulo 3 .1 .2 (conversión de la lectura de PID a concentración) .

63 Según la formulación descrita en el capítulo 3 .1 .4 .

t (s) 0 5 10 15 21 24 26P (mbar) 142,2 141,6 100 36 8 2,2 1,3

t (s) 28,5 30 31,5 33 37 46 69P (mbar) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

56



HoraP

(mbar)Qaire

(m3/h)COV

(ppmv)LIE(%)

O2

(%)TasaPID

(kg/día)Vaire

(m3)Radio

(m)Comentarios, otros

parámetros y muestreo13:02 322 39,3 50 0% 17,9% 0,2 0 0,0

13:04 210 28,2 55 0% 18,1% 0,1 1 0,8 Sin olor13:07 200 27,2 65 0% 18,0% 0,1 3 1,2 CV1: 0,10 mbar - CV3:

0,10 mbar - CV4: no13:09 200 26,8 75 0% 17,5% 0,2 3 1,3

13:11 195 26,2 80 0% 18,1% 0,2 4 1,5

13:18 190 22,8 100 0% 18,5% 0,2 7 1,9

13:36 180 22,5 150 0% 18,9% 0,3 14 2,7 CV1: 0,05 mbar - CV3: 0,05 mbar - CV4: no13:46 180 22,6 164 0% 19,3% 0,3 18 3,1

13:56 180 23,6 201 0% 19,2% 0,4 22 3,4 Ligero olor14:02 180 22,5 233 0% 19,7% 0,4 24 3,6

14:20 180 23,0 283 0% 19,7% 0,5 31 4,0 CV1: 0,05 mbar - CV3: 0,10 mbar - CV4: no14:45 180 23,5 307 0% 19,5% 0,6 40 4,6

15:00 180 23,2 350 0% 19,6% 0,7 46 5,0 Ligero olor15:30 180 21,6 395 0% 19,6% 0,7 57 5,5

16:00 180 21,2 410 1% 19,8% 0,7 68 6,0

16:30 180 20,1 470 2% 19,6% 0,8 78 6,5

17:00 180 20,7 530 2% 19,8% 0,9 89 6,9

17:30 180 20,6 540 2% 19,9% 0,9 99 7,2 Ligero olor18:00 180 20,8 550 3% 20,0% 1,0 109 7,6

18:30 180 20,8 570 3% 20,0% 1,0 120 8,0

19:00 180 20,1 580 3% 20,0% 1,0 130 8,3 Muestreo (V= 5 l)

Los datos de calidad del aire extraído van aumentando con el tiempo y están prácticamente estabilizadas al finalizar el ensayo .

En las condiciones del ensayo, se detecta depresión en el punto CV1 (19,0 m) y CV3 (13,0 m), pero no en el punto CV4 (25,0 m), por lo que el radio de captación se valora superior a 19 m e inferior a 25 m .

Según las condiciones del ensa-yo, se ha alcanzado un radio de control de 8-9 m y la tasa de mo-vilización, según la lectura el PID (considerando gasolina) no llega a 1 kg/día .

Estación de servicio - CV2

0

40

80

120

160

200

0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00Temps (h:m)

Q (m

3 /h) /

P (m

bar)

0

200

400

600

800

1.000

CO

V (p

pmv)


57




Los resultados analíticos indican la presencia de 1,8 mg/l de TPH del rango de la gasolina, incluyendo BTEX, así como de MTBE . Los resultados analíticos de labo-ratorio son coherentes con las lecturas de PID en campo .

Parámetro Cartucho (µg) Concentración (mg/l)TPH – suma <C10 (GRO) 8760

1,76TPH – suma nC10-nC28 (DRO) 15

Benceno 150 0,03Tolueno 2200 0,44



Si se considera la concentración de TPH detectada en laboratorio y el caudal del en-sayo, la tasa de movilización de TPH es de la orden de 1 kg/día al finalizar el ensayo .


Los datos indican una permeabilidad intrínseca de 0,8-1,0 x 10-8 cm2 (equivalente a una conductividad hidráulica de 0,7-0,9 m/día), datos coherentes con la litolo-gía del subsuelo .

P (mbar) Qaire (m3/h)

50 5,1100 11,3152 18,5180 21,6

Ensayo en CV3

En el punto CV3, situado entre un surtidor y el tanque de T4 de gasolina 95, el aire circulará por el tramo de limos arcillosos con arena de 5,5 m de grosor . Para el cálculo de la permeabilidad, hay que considerar un grosor de 5,3 m .

t (s) 0 3 8 12 15 18 22P (mbar) 152,7 141,2 110 43 20,8 11,9 7,3

t (s) 23 25 30 35 40 46 52P (mbar) 6,2 3,5 2 1,4 1 0,7 0,5

58




En el ensayo al punto CV3 no se ha detectado la presencia significativa de voláti-les: no se ha identificado olor en el aire extraído y las lecturas de COV con PID en el aire extraído se sitúan durante todo el ensayo por debajo de 100 ppmv . Por otra parte, no se mide explosividad y el contenido de oxígeno se ha mantenido en niveles atmosférico .

HoraP

(mbar)Qaire

(m3/h)COV

(ppmv)LIE(%)

O2

(%)TasaPID

(kg/dia)Vaire

(m3)Radio


parámetros y muestreo9:00 250 39,8 20,0 0% 19,7% 0,07 0 0,0

9:05 190 30,5 18,4 0% 19,7% 0,05 3 1,3 Sin olor9:10 185 30,3 17,6 0% 19,5% 0,04 5 1,8 CV1: no - CV2: 0,10

mbar - CV4: 0,10 mbar9:15 185 29,8 16,3 0% 19,6% 0,04 8 2,1

9:30 180 29,4 18,3 0% 19,6% 0,04 15 3,0

9:45 180 29,2 20,7 0% 19,8% 0,05 23 3,6

10:00 180 29,2 22,6 0% 19,6% 0,06 30 4,2 CV1: no - CV2: 0,10 mbar - CV4: 0,10 mbar10:20 178 29,5 28,9 0% 19,8% 0,07 40 4,8

10:40 175 29,5 33,4 0% 19,9% 0,08 50 5,4 Sin olor11:00 175 30,0 39,5 0% 20,0% 0,10 60 5,9

11:30 175 30,3 47,3 0% 20,0% 0,12 75 6,6

12:00 175 30,7 55,1 0% 20,0% 0,14 90 7,2 Muestreo (V= 10 l)

En las condiciones del ensayo se de-tecta depresión en el punto CV2 (13,0 m) y CV4 (18,0 m), pero no en el pun-to CV1 (22,0 m), por lo que el radio de captación se valora superior a 18 m e inferior a 22 m .

Según las condiciones del ensayo, se ha alcanzado un radio de control de 7-8 m y la tasa de movilización, según la lectura el PID (considerando gasolina), no supera los 0,2 kg/día .

Estación de Servicio - CV3

0

60

120

180

240

300

0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30 3:00 3:30Temps (h:m)

Q (m

3 /h) /

P (m

bar)

0

100

200

300

400

500

COV

(ppm

v)

CaudalDepresiónPID (COV)

59




Los resultados analíticos de la muestra de aire indican la presencia de bajas con-centraciones de TPH del rango de la gasolina . Los resultados son coherentes con las lecturas de PID .

Parámeto Cartucho (µg) Concentración (mg/l)TPH – suma <C10 (GRO) 1670

0,167TPH – suma nC10-nC28 (DRO) <10

Benceno <1 <LDTolueno 10 0,001

Etilbenceno 110 0,011Xilenos 30 0,003MTBE <1 <LDETBE <1 <LD


Si se considera la concentración de TPH detectada en laboratorio y el caudal del ensayo, la tasa de movilización de TPH es de la orden de 0,1 kg/día .


Los datos indican una permeabilidad intrínseca de 1,3-1,9 x 10-8 cm2 (equivalen a una conductividad hidráulica de 1,1-1,6 m/dia), datos coherentes con la litología del subsuelo .

P (mbar) Qaire (m3/h) t (s) 0 3 6 17 19 22 25

38 7,7 P (mbar) 172,8 111,2 6 0,6 0,5 0,4 0,3

52 10,8

121 21,6 t (s) 30 38 53

175 30,3 P (mbar) 0,2 0,1 0

Ensayo en CV4

En el punto CV4, entre un surtidor, el tanque T3 de gasolina 97 y el separador de hidrocarburos de la red de aguas hidrocarburadas, el aire circulará por el tramo de limos arcillosos con arena de 6,5 m de grosor . Para el cálculo de la permeabi-lidad, hay que considerar este mismo grosor .

60




En el ensayo en el punto CV4 se ha detectado la presencia de volátiles: se ha identificado ligero olor, y en aumento, en el aire extraído y las lecturas de COV con PID en el aire extraído aumentan hasta llegar a un máximo de casi 1 .000 ppmv para volver a disminuir . Por otra parte, se miden valores de explosividad de hasta el 60%LIE y el contenido de oxígeno se ha mantenido bajo, entre 16,0% y 17,5% .

HoraP

(mbar)Qaire

(m3/h)COV

(ppmv)LIE(%)

O2

(%)TaxaPID

(kg/dia)Vaire

(m3)Radio


parámetros y muestreo13:00 200 49,2 40 10% 16,0% 0,2 0 0,0

13:05 195 47,2 50 15% 16,2% 0,2 4 1,4 Sin olor13:10 190 45,5 35 15% 16,5% 0,1 8 2,0 CV1: 0,15 mbar - CV2:

no - CV3: 0,10 mbar13:15 190 44,3 80 12% 16,4% 0,3 12 2,4

13:20 190 44,5 120 15% 16,6% 0,4 15 2,7 Ligero olor13:30 185 43,7 220 20% 16,5% 0,8 23 3,3

13:45 182 43,4 270 25% 16,8% 1,0 34 4,1 CV1: 0,15 mbar - CV2: no - CV3: 0,10 mbar14:00 181 43,0 360 23% 17,3% 1,3 44 4,7

14:15 180 42,6 610 23% 17,3% 2,2 55 5,2 Ligero olor14:30 180 42,5 710 50% 17,4% 2,5 66 5,7

14:45 178 41,9 950 52% 17,4% 3,3 76 6,1

15:00 178 41,7 990 60% 17,4% 3,5 87 6,5

15:30 180 43,3 980 55% 17,5% 3,5 108 7,3

16:00 180 43,2 920 60% 17,5% 3,3 130 8,0

16:30 180 44,4 810 60% 17,5% 3,0 151 8,6 Muestreo (V= 5 l)

En las condiciones del ensayo se de-tecta depresión en el punto CV1 (14,5 m) y CV3 (18,0 m), pero no en el pun-to CV2 (25,0 m), por lo que el radio de captación se valora superior a 18 m e inferior a 25 m .

Según las condiciones del ensayo, se ha alcanzado un radio de control de 8-9 m y la tasa de movilización, según la lectura el PID (considerando gasolina), llega a poco más de 3 kg/día .

Estación de Servicio - CV4

0

60

120

180

240

300

0:00 1:00 2:00 3:00 4:00

Tiempo (h:m)

Q (m

3 /h) /

P (m

bar)

0

200

400

600

800

1.000

COV

(ppm

v)


61




Los resultados analíticos de la muestra de aire indican la presencia de 2,8 mg/l de TPH, fundamentalmente gasolina, incluyendo BTEX y MTBE .

Parámetro Cartucho (µg) Concentración (mg/l)TPH – suma <C10 (GRO) 14050

2,83TPH – suma nC10-nC28 (DRO) 105

Benceno 810 0,16Tolueno 3100 0,62



Si se comparan los resultados analíticos de laboratorio con las lecturas de PID en campo, considerando que se trata de gasolina, se observa que las lecturas de PID infravaloran ligeramente la concentración total en hidrocarburos: los valores de laboratorio son 1,1 veces superiores .

Si se considera la concentración de TPH detectada en laboratorio y el caudal del ensayo, la tasa de movilización de TPH es de la orden de 3 kg/día .


Los datos indican una permeabilidad intrínseca de 1,6-1,9 x 10-8 cm2 (equivalen a una conductividad hidráulica de 1,3-1,6 m/día), datos coherentes con la litología del subsuelo .

P (mbar) Qaire (m3/h) t (s) 0 3 9 12 18 23 26

51 11,8 P (mbar) 124,8 71 11,7 1,7 1 0,9 0,8

88 21,8

125 32,5 t (s) 30 49 77

180 44,3 P (mbar) 0,8 0,7 0

62



Valoraciones y conclusiones

Los datos obtenidos en los ensayos de vacío son, resumidamente, los siguientes:

Pun-to

Dura-ción

Qaire

(m3/h)P

(mbar)PID

(ppmv)LIE(%)

O2

(%)CLAB

(mg/l)TLAB

(kg/día)Rcaptación

(m)Rcontrol

(m)K

(10-8 cm2)

CV1 3.00 33 181 3.600 65 17 15,16 12 >19 6-7 1,2-1,5CV2 6.00 24 191 500-600 3 19 1,76 1,0 >19 8-9 0,8-1,0CV3 3.00 31 186 <100 0 20 0,17 0,1 >18 7-8 1,3-1,9CV4 3.30 44 185 900 60 17 2,83 3,0 >18 8-9 1,6-1,9

Nota. Valores medios de caudal y depresión durante todo el ensayo. PID representativo del ensayo, en general el valor estabilizado al finalizar lo mismo.

Según estos datos se puede concluir que, con los ensayos realizados, se ha con-seguido cubrir toda el área de interés (focos potenciales de contaminación) . Ver figura adjunta donde se incluyen los radios de control alcanzados, siempre infe-riores a los radios de captación o de influencia calculados .

Se demuestra, pues, que el dispositivo de control es adecuado a las caracterís-ticas del caso y que, en las condiciones de trabajo utilizadas, los ensayos son un método adecuado para el control de la calidad del suelo no saturado .

En cuanto a la calidad del subsuelo, se identifica un área afectada en las inmedia-ciones del punto CV1, donde se han detectado valores altos de volátiles (>3 .600 ppmv), que corresponden a una concentración de 15 mg/l de TPH del rango de la gasolina . Con el caudal extraído se estima una tasa de movilización del orden de 12 kg/día . El pico de COV está a una distancia de 2-3 m del punto CV1 .

Los perfiles de COV en los ensayos de los puntos CV2 y CV4 también corroboran este hecho: en el punto CV4 se observa un incremento repentino alrededor de 7 m de distancia (hasta 1 .000 ppmv y 3,5 kg/día) y una posterior disminución por dilución, mientras que en el punto CV2 se observa un incremento con el tiempo (hasta 500-600 ppmv y 1,3 kg/día) . Cabe indicar que en el punto CV2 no se ha detectado la presencia significativa de gasóleo, por lo que se descartan fugas recientes de los tanques próximos de este combustible .

Los resultados obtenidos en el punto CV3, más lejano, corresponden a valores de fondo habituales en estaciones de servicio .

63



La interpretación de los datos obtenidos en superficie indican, pues, una poten-cial fuga entorno al tanque T1 de gasolina 95, próximo al punto CV1 . Ver gráficos de evolución adjuntos y figura interpretativa .

La evolución del oxígeno en el aire extraído también es coherente con esta inter-pretación: los valores más bajos corresponden a los puntos CV1 y CV4, indicado-res de procesos de biodegradación en el medio, mientras que el oxígeno aumen-ta rápidamente en el punto CV2 y es prácticamente atmosférico en el punto CV3 .

Finalmente, los resultados obtenidos superan los criterios establecidos en el ca-pítulo 5 de la Guía de prevención de la contaminación del suelo para las actividades potencialmente contaminantes del suelo bajo el epígrafe CCAE 50500: venta al de-talle de carburantes de la automoción, por l que hará falta verificar la estanquidad de las instalaciones petroleras y proceder a implementar actuaciones de restau-ración del subsuelo para eliminar la afección del suelo no saturado y disminuir los niveles de vapores, fundamentalmente en torno al punto CV1 .

SurtidoresSurtidores

SeparadorHidrocarburos

Hidrocarburadas

Bocas carga desplazadas

Hidrocarburadas

Zonaprobable de

escape

día

64



0

1.000

2.000

3.000

4.000

0 2 4 6 8 10

Distancia (m)

CO

V (p

pmv) CV1

CV2CV3CV4

15%

16%

17%

18%

19%

20%

21%

0 2 4 6 8 10Distancia (m)

CV1CV2CV3CV4

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2 4 6 8 10

Distancia (m)

Tasa

cor

regi

da (k

g/dí

a)

CV1CV2CV3CV4

Estación de servicio

Estación de servicio

Estación de servicia

O2 (%

)

65



ACRÓNIMOS

ACA Agencia Catalana del AguaARC Agencia de Residuos de CataluñaBTEX Benceno, tolueno, etilbenceno y xilenoCOV Compuestos orgánics volátilesCV Captadores de vaporesETBE Etil tert-butil éter FID Detector de ionizació de LlamaHAP Hidrocarburos aromáticos policíclicosHTP Hidrocarburos totales del petroleoLIE Límite inferior de explosividadMTBE Metil tert-butil éterPID FotoionizadorSD Sondeo de detección de fase libre y disuelta (piezómetro)

A C R Ó N I M O S B I B L I O G R A F Í A

A N E X O3

66



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