análisis probabilístico de estabilidad de taludes en el...

Universidad de Costa Rica

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Civil

Análisis probabilístico de estabilidad de taludes en el relleno

sanitario Parque Ecoindustrial Miramar

Trabajo Final de Graduación

Que para obtener el grado de Licenciatura en Ingeniería Civil

Presenta:

Liseth Hernández Cordero

Director de Proyecto de Graduación:

Ing. Rafael Baltodano Goulding, Ph.D.

Ciudad Universitaria Rodrigo Facio

Costa Rica Febrero, 2017

Comité Asesor

Director: Ing. Rafael Baltodano Goulding, Ph.D.

Estudiante: Liseth Hernández Cordero .J;ft-

Asesora: Ing. Paola Vidal Rivera ~~ \j; LJ {J_

Asesor: Ing. William Vargas Monge, Ph.D. r ~'/-¡¡

Señorita: Liseth Hernández Cordero 813198

Estimad estudiante:

ingenierí~ CIVI

20 de febrero de 2017 IC-154-2017

Según el artículo 39 del reglamento de Trabajos Finales de Graduación, la Escuela de Ingeniería Civil se complace en otorgarle la aprobación con distinción de su Trabajo Final de Graduación denominado "Análisis probabilístico de estabilidad de taludes en el Relleno Sanitario Parque Eco Industrial."

Por este motivo le manifestamos nuestras más sinceras felicitaciones por su dedicación y empeño.

Atentamente,

Ce: archivo Carolina Hemández

Úttt Jt@5ú· Ing. Antonio Sánchez

Director Escuela Ingeniería Civil

!rsf dad de Costa Rica 1ngenie~i~[

I CIVI~ rna~ltad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Civil: 2511-5510 / 2224-2408 · Fax: 2511-5813 ·Sitio web: h"h'tv.eic.ucr.ac.cr Programa sustancia/mente equivalente acreditado desde 1999 por el Canadian Enginuring Accreditation Board

iii

Fecha: 2017, febrero, 20 El suscrito, Liseth Hernández Cordero, cédula 2-0710-0543, estudiante de la carrera de Licenciatura en Ingeniería Civil de la Universidad de Costa Rica, con número de carné B13198, manifiesta que es autor del Proyecto Final de Graduación Análisis probabilístico de estabilidad de taludes en el relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, bajo la dirección del Ing. Rafael Baltodano Goulding, quien en consecuencia tiene derechos compartidos sobre los resultados de esta investigación.

Asimismo, hago traspaso de los derechos de utilización del presente trabajo a la Universidad de Costa Rica, para fines académicos: docencia, investigación, acción social y divulgación. Nota: De acuerdo con la Ley de Derechos de Autor y Derechos Conexos No 6683, Articulo 7 (versión

actualizada el 02 de julio de 2001); “no podrá suprimirse el nombre del autor en las publicaciones o reproducciones, ni hacer en ellas interpolaciones, sin una conveniente distinción entre el texto original

y las modificaciones o adiciones editoriales”. Además, el autor conserva el derecho moral sobre la obra, Articulo 13 de esta ley, por lo que es obligatorio citar la fuente de origen cuando se utilice

información contenida en esta obra.

iv

A mis padres,

Carlos y Maritza.

v

Agradecimientos

A mis padres, por su apoyo incondicional, por sus consejos y por impulsarme siempre a

seguir adelante. A Diana, Cali y Natalia, por acompañarme en este camino y alentarme

cuando las fuerzas se acababan. Gracias por ser mi pilar fundamental, a ustedes les debo

todo lo que soy y lo que he logrado.

A David, por llegar a mi vida, por iluminar mi camino y por tomar mi mano con fuerza en los

momentos más difíciles. Gracias por hacer esta aventura más amena y por enseñarme tanto.

A Cristian y Amado, por su ayuda y amistad todo este tiempo. Sin ustedes mi paso por la

universidad no habría sido igual. Gracias por las noches de palmada, las sonrisas, y en

general, por estar siempre.

A Mauricio, Yamileth y las niñas, por convertirse en mi segunda familia, por abrirme las

puertas de su hogar y por ayudarme siempre que lo necesité.

A los ingenieros Rafael Baltodano, William Vargas y Paola Vidal, por su apoyo en la

realización de este proyecto y por los consejos brindados para culminar con éxito este trabajo

de graduación.

A los profesores de cada uno de los cursos de carrera, gracias por el conocimiento adquirido

y por su ayuda en todo momento.

A Alejandra, Adriana y demás personal de la empresa Manejo Integral Tecnoambiente S.A.,

por su gran anuencia y colaboración para la ejecución de este trabajo, por su buen trato y

por toda la información y conocimientos facilitados.

Por último, un agradecimiento especial al ingeniero Alonso Poveda del Laboratorio CIVCO del

TEC, a Heiner, Juan Carlos y demás técnicos de laboratorio CIVCO y del Lanamme-UCR por la

amabilidad con la que me recibieron y por su gran ayuda en este proceso.

De corazón, ¡Muchas Gracias!

vi

Hernández Cordero, Liseth Análisis probabilístico de estabilidad de taludes en el relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar Proyecto de Graduación – Ingeniería Civil – San José. C.R.: L. Hernández C., 2017 v, 228, [33]h; ils. col. – 78 refs.

Resumen

Los residuos sólidos que son ingresados a un relleno sanitario tienen características diferentes

entre sí, las cuales son variables en el tiempo y dependen de aspectos económicos, sociales y

culturales de la población, lo cual lo convierte en un material sumamente heterogéneo y cuyas

propiedades mecánicas y resistentes son desconocidas en la mayoría de los rellenos sanitarios.

Debido a lo anterior, el presente trabajo contiene una caracterización del relleno Sanitario Parque

Ecoindustrial Miramar, la cual incluye una recopilación del diseño y métodos de trabajo de dicho

centro y su relación con lo estipulado en la normativa nacional, con el fin de corroborar el

cumplimiento de los lineamientos que tienen injerencia directa sobre la estabilidad de los taludes

de las celdas de disposición. Asimismo, se presentan los resultados de los ensayos de

caracterización del material suelo basura, en el cual se efectuaron análisis geotécnicos y

ambientales para obtener parámetros resistentes de este material.

Se realizó un análisis probabilístico de los taludes de cada una de las celdas de disposición, para

el cual se hizo uso de la simulación de Montecarlo, por medio de la cual se generaron los

parámetros de cohesión y ángulo de fricción de la basura utilizados en los modelos, y se

obtuvieron los valores de factor de seguridad y probabilidad de falla asociados. En este análisis se

determinó la sensibilidad de los taludes ante la presencia de agua y lixiviado en el interior de las

celdas de disposición, fuerzas sísmicas aplicadas y cambio del ángulo de inclinación, a fin de

determinar la geometría óptima posible de acuerdo a las características del material previamente

obtenidas.

Por último, se presentan algunas recomendaciones sobre métodos de estabilización de taludes

que pueden ser utilizados en el relleno sanitario a fin de mejorar su construcción, de forma tal

que sea posible obtener taludes de mayor elevación y se aproveche mejor el espacio destinado a

este tipo de actividad.

ESTABILIDAD DE TALUDES; CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS SUELO-BASURA; ANÁLISIS PROBABILÍSTICO; MÉTODOS DE ESTABILIZACIÓN; MEJORAMIENTO DE TALUDES.

Ing. Rafael Baltodano Goulding, Ph.D. Escuela de Ingeniería Civil

vii

Contenido

CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN ............................................................................... 22

1.1. Justificación .............................................................................................. 22

1.1.1. Problema Específico ................................................................................... 22

1.1.2. Importancia .............................................................................................. 24

1.1.3. Antecedentes teóricos y prácticos del problema ........................................... 25

1.2. Objetivos .................................................................................................. 26

1.2.1. Objetivo general ........................................................................................ 26

1.2.2. Objetivos específicos.................................................................................. 27

1.3. Delimitación del problema ........................................................................ 27

1.3.1. Alcance ..................................................................................................... 27

1.3.2. Limitaciones .............................................................................................. 28

CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO Y METODOLÓGICO ............................................... 29

2.1. Generalidades de los rellenos sanitarios .................................................. 29

2.1.1. Parámetros de operación y diseño establecidos por la normativa nacional ...... 31

2.1.2. Propiedades de los residuos sólidos ............................................................. 32

2.1.2.1. Composición porcentual de los residuos sólidos ................................................. 32

2.1.2.2. Contenido de humedad de los residuos sólidos .................................................. 33

2.1.2.3. Densidad de los residuos sólidos ...................................................................... 33

2.1.2.4. Parámetros resistentes .................................................................................... 34

2.2. Ensayos para la determinación de las características mecánicas del suelo-

basura ................................................................................................................ 35

2.2.1. Ensayos Geotécnicos ................................................................................. 36

2.2.1.1. Análisis Granulométrico ................................................................................... 36

2.2.1.2. Límites de Atterberg ........................................................................................ 37

2.2.1.3. Densidad en sitio y contenido de humedad ....................................................... 39

2.2.1.4. Gravedad específica de los sólidos .................................................................... 39

2.2.1.5. Parámetros de resistencia al corte .................................................................... 40

2.2.1.6. Determinación del ángulo de fricción crítico y ángulo de reposo ......................... 46

2.2.2. Ensayos Ambientales ................................................................................. 47

2.2.2.1. Sólidos totales, volátiles y fijos ......................................................................... 47

viii

2.2.2.2. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) .............................................................. 48

2.2.2.3. Demanda Química de Oxígeno (DQO) ............................................................... 49

2.2.2.4. Potencial de Hidrógeno (pH) ............................................................................ 50

2.2.2.5. Metales pesados .............................................................................................. 50

2.3. Métodos para el análisis de la estabilidad de taludes ............................... 51

2.3.1. Métodos para el cálculo del Factor de Seguridad .......................................... 52

2.3.1.1. Método de la masa total .................................................................................. 52

2.3.1.2. Método Ordinario de Fellenius .......................................................................... 53

2.3.1.3. Método de Bishop Simplificado ......................................................................... 54

2.3.1.4. Método de Janbu Simplificado .......................................................................... 55

2.3.1.5. Método de Spencer ......................................................................................... 56

2.3.2. Análisis de susceptibilidad sísmica en la estabilidad de taludes ...................... 57

2.3.3. Métodos de análisis probabilístico ............................................................... 58

2.3.3.1. Método de estimación de puntos de Rosenblueth .............................................. 58

2.3.3.2. Método de Series de Taylor .............................................................................. 60

2.3.3.3. Simulación de Montecarlo ................................................................................ 60

2.3.4. Análisis de estabilidad de taludes de suelo-basura ........................................ 61

2.4. Metodología .............................................................................................. 63

2.4.1. Situación actual ......................................................................................... 65

2.4.1.1. Información básica y revisión bibliográfica ........................................................ 65

2.4.1.2. Visitas de campo ............................................................................................. 65

2.4.2. Caracterización del relleno sanitario ............................................................ 66

2.4.2.1. Realización de ensayos de campo ..................................................................... 66

2.4.3. Realización de ensayos de laboratorio ......................................................... 67

2.4.4. Elaboración del modelo de estabilidad de taludes ......................................... 67

2.4.5. Propuesta de soluciones y recomendaciones ................................................ 68

CAPÍTULO 3: CARACTERIZACIÓN DEL RELLENO SANITARIO PARQUE

ECOINDUSTRIAL MIRAMAR .................................................................................. 69

3.1. Diseño y construcción del Parque Ecoindustrial Miramar ......................... 69

3.1.1. Consideraciones preliminares ...................................................................... 69

3.1.2. Sistema de extracción y tratamiento de lixiviados ......................................... 71

3.1.3. Cimentación de las celdas .......................................................................... 75

ix

3.1.4. Construcción de las celdas .......................................................................... 80

3.2. Operación del relleno sanitario ................................................................. 82

3.2.1. Residuos sólidos aceptados ........................................................................ 82

3.2.2. Acomodo y compactación de los residuos .................................................... 84

3.2.3. Suelo de cobertura .................................................................................... 86

3.3. Resumen de resultados ............................................................................ 87

CAPÍTULO 4: CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DEL MATERIAL SUELO - BASURA .. 89

4.1. Ensayos de caracterización ambiental del suelo de cobertura.................. 89

4.1.1. Potencial de Hidrógeno (pH) ....................................................................... 89

4.1.2. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) ......................................................... 90

4.1.3. Demanda Química de Oxígeno (DQO) ......................................................... 91

4.1.4. Metales pesados ........................................................................................ 92

4.1.4.1. Hierro ............................................................................................................. 92

4.1.4.2. Cobre ............................................................................................................. 93

4.2. Ensayos de caracterización geotécnica del suelo de cobertura ................ 94

4.2.1. Análisis granulométrico .............................................................................. 94

4.2.2. Gravedad específica ................................................................................... 97

4.2.3. Límites de Atterberg .................................................................................. 97

4.2.4. Contenido de humedad .............................................................................. 98

4.2.5. Clasificación del suelo ................................................................................ 99

4.2.6. Parámetros de Resistencia al corte ............................................................ 100

4.2.6.1. Compresión Inconfinada ................................................................................ 100

4.2.6.2. Corte directo, consolidada- drenada ............................................................... 103

4.3. Ensayos de caracterización ambiental de la basura................................ 108

4.3.1. Contenido de Humedad ............................................................................ 108

4.3.2. Contenido de materia volátil y fija ............................................................. 109

4.3.3. Potencial de Hidrógeno (pH) ..................................................................... 110

4.3.4. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) ....................................................... 112

4.3.5. Demanda Química de Oxígeno (DQO) ....................................................... 113

4.3.6. Metales pesados ...................................................................................... 114

4.3.6.1. Hierro ........................................................................................................... 114

x

4.3.6.2. Cobre ........................................................................................................... 115

4.4. Parámetros de Resistencia al corte de la basura .................................... 116

4.4.1. Estimación de los parámetros de resistencia al corte mediante ensayos en

campo…. ............................................................................................................. 116

4.4.1.1. Prueba de Penetración Estándar ..................................................................... 116

4.4.1.2. Prueba de Penetración con Cono Sueco .......................................................... 120

4.4.1.3. Ángulo de fricción ......................................................................................... 125

4.4.2. Determinación de los parámetros de resistencia al corte mediante Simulación de

Montecarlo ........................................................................................................... 127

4.4.2.1. Cohesión y Ángulo de fricción ........................................................................ 127

4.4.2.2. Densidad in situ de los residuos sólidos .......................................................... 132

4.5. Análisis de resultados ............................................................................. 132

4.6. Resumen de resultados .......................................................................... 134

CAPÍTULO 5: ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES ...................................... 138

5.1. Modelos geotécnicos para evaluación de la ocurrencia de falla ............. 138

5.1.1. Caso 1 .................................................................................................... 139

5.1.2. Caso 2 .................................................................................................... 141

5.1.3. Caso 3 .................................................................................................... 143

5.1.4. Caso 4 .................................................................................................... 144

5.2. Consideraciones iniciales para el análisis de la estabilidad de taludes ... 146

5.3. Modelado de la estabilidad de taludes del relleno sanitario ................... 148

5.4. Análisis de estabilidad de taludes del Parque Ecoindustrial Miramar ..... 152

5.4.1. Taludes sin suelo intermedio (condición real) ............................................. 153

5.4.1.1. Caso 1: Basura en condición drenada, suelo en condición drenada, análisis estático

y pseudoestático.............................................................................................................. 153

5.4.1.2. Caso 2: Basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, análisis

estático y pseudoestático ................................................................................................. 171

5.4.1.3. Caso 3: Análisis determinístico con variación del ángulo de inclinación del talud

para diferentes valores de cohesión drenada y ángulo de fricción drenado .......................... 188

5.4.2. Taludes con suelo intermedio (condición del Reglamento sobre Rellenos

Sanitarios de Costa Rica) ....................................................................................... 192

xi

5.4.2.1. Caso 1: Basura en condición drenada, suelo en condición drenada ................... 192

5.4.2.2. Caso 2: Basura en condición drenada, suelo en condición no drenada .............. 195

5.4.2.3. Caso 3: Análisis determinístico con variación del ángulo de inclinación del talud

para diferentes valores de cohesión drenada y ángulo de fricción drenado .......................... 197

5.4.3. Geometría máxima posible de las celdas de disposición .............................. 199

5.5. Análisis de resultados ............................................................................. 204


CAPÍTULO 6: RECOMENDACIONES PARA LA MEJORA EN EL MANEJO DE LOS

TALUDES ............................................................................................................. 208

6.1. Mejoramiento de la geometría de los taludes del relleno sanitario ........ 208

6.2. Métodos de estabilización de taludes aplicables al relleno sanitario ...... 209

6.2.1. Disminución de la pendiente ..................................................................... 210

6.2.2. Banqueo o Escalonamiento ....................................................................... 211

6.2.3. Bermas ................................................................................................... 213

6.2.4. Uso de vegetación ................................................................................... 214

6.3. Recomendaciones a la normativa vigente .............................................. 215


CAPÍTULO 7: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................ 218

7.1. Conclusiones ........................................................................................... 218

7.2. Recomendaciones ................................................................................... 222

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 226

GLOSARIO ........................................................................................................... 234

ANEXO 1 .............................................................................................................. 238

ANEXO 2 .............................................................................................................. 247

ANEXO 3 .............................................................................................................. 249

ANEXO 4 .............................................................................................................. 252

xii

ANEXO 5 .............................................................................................................. 255

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 2-1. Densidades en función del grado de compactación......................................... 34

Cuadro 2-2. Gravedad específica de algunos suelos importantes ....................................... 40

Cuadro 2-3. Valores de resistencia a la compresión simple de acuerdo al número de golpes

del ensayo SPT para suelos finos .................................................................................... 43

Cuadro 2-4. Probabilidad de falla de un talud de acuerdo al índice de confiabilidad ............. 59

Cuadro 3-1. Parámetros de vertido obtenidos del muestreo de la planta de tratamiento de

lixiviado ........................................................................................................................ 74

Cuadro 3-2. Espesores de las unidades estratigráficas presentes en el Parque Ecoindustrial

Miramar ....................................................................................................................... 79

Cuadro 3-3. Densidad de desechos obtenida en marzo, abril y mayo en el Parque

Ecoindustrial Miramar .................................................................................................... 85

Cuadro 4-1. Resultados obtenidos del lavado del material ................................................. 94

Cuadro 4-2. Resultados obtenidos del tamizado para la Muestra 1 ..................................... 95

Cuadro 4-3. Resultados obtenidos del tamizado para la Muestra 2 ..................................... 95

Cuadro 4-4. Resultados obtenidos de la prueba de hidrómetro para la Muestra 1................ 95

Cuadro 4-5. Resultados obtenidos de la prueba de hidrómetro para la Muestra 2................ 96

Cuadro 4-6. Gravedad específica obtenida (corregida a T=20 °C) ...................................... 97

Cuadro 4-7. Resultados obtenidos del ensayo para la determinación de los límites de

consistencia .................................................................................................................. 98

Cuadro 4-8. Contenido de humedad obtenido para cada muestra analizada ....................... 98

Cuadro 4-9. Clasificación del Suelo, Muestra 1 ............................................................... 100

Cuadro 4-10. Clasificación del Suelo, Muestra 2 ............................................................. 100

Cuadro 4-11. Resumen de resultados de la prueba de compresión inconfinada ................. 103

Cuadro 4-12. Esfuerzos cortantes máximos obtenidos en cada uno de los ensayos y su

respectivo esfuerzo normal .......................................................................................... 106

Cuadro 4-13. Material volátil y fijo obtenido en cada una de las muestras analizadas ........ 109

Cuadro 4-14. Relación DQO/DBO para las muestras de residuos sólidos analizadas ........... 114

Cuadro 4-15. Número de golpes obtenido del ensayo SPT para la Celda Vieja (1B), cohesión y

ángulo de fricción asociados ......................................................................................... 117

xiii

Cuadro 4-16. Número de golpes obtenido del ensayo SPT para la Celda Vieja (1B), cohesión y

ángulo de fricción asociados, Prueba 2. ......................................................................... 118

Cuadro 4-17. Número de golpes obtenido del ensayo SPT para la Celda Nueva (1A), cohesión

y ángulo de fricción asociados ...................................................................................... 119

Cuadro 4-18. Número de golpes de SPT obtenidos del ensayo de cono sueco, Celda Vieja

(1B) ........................................................................................................................... 121

Cuadro 4-19. Número de golpes de SPT obtenidos del ensayo de cono sueco, Celda Nueva

(1A) ........................................................................................................................... 122

Cuadro 4-20. Ángulo de reposo obtenido para los residuos de la celda nueva (1A) ........... 126

Cuadro 4-21. Ángulo de reposo obtenido para los residuos de la celda vieja (1B) ............. 126

Cuadro 4-22. Valores obtenidos del análisis probabilístico con simulación de Montecarlo ... 128

Cuadro 4-23. Valores obtenidos del análisis probabilístico con simulación de Montecarlo,

datos de Latinoamérica ................................................................................................ 130

Cuadro 4-24. Comparación de los valores obtenidos mediante la Simulación de Montecarlo

para la cohesión efectiva ............................................................................................. 131


para el ángulo de fricción efectivo ................................................................................ 131

Cuadro 5-1. Parámetros utilizados en el primer caso de análisis. Condición drenada.......... 140

Cuadro 5-2. Parámetros utilizados en el segundo caso de análisis ................................... 141

Cuadro 5-3. Parámetros resistentes de la basura con el paso del tiempo .......................... 143

Cuadro 5-4. Parámetros utilizados en el tercer caso de análisis ....................................... 143

Cuadro 5-5. Parámetros utilizados en el cuarto caso de análisis. Suelo de cobertura en

condición de corto plazo (no drenada) .......................................................................... 145

Cuadro 5-6. Resumen de valores utilizados en los modelos de análisis de estabilidad ........ 150

Cuadro 5-7. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 1 ............................ 154

Cuadro 5-8. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 1 ............................ 154

Cuadro 5-9. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinación del talud 1A, Caso

1 ............................................................................................................................... 160

Cuadro 5-10. Niveles de la línea piezométrica para cada celda de disposición ................... 162

Cuadro 5-11. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinación del talud 1A,

Caso 1, con agua ........................................................................................................ 166

xiv


Caso 1, con lixiviado .................................................................................................... 171

Cuadro 5-13. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 2........................... 172

Cuadro 5-14. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 2 .......................... 173

Cuadro 5-15. Diferencia en el factor de seguridad obtenido para la celda vieja (1B) .......... 174

Cuadro 5-16. Diferencia en el factor de seguridad obtenido para la celda nueva (1A) ........ 174

Cuadro 5-17. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinacion del talud 1A,

Caso 2 ....................................................................................................................... 180


Caso 2, con agua ........................................................................................................ 183


Caso 2, con lixiviado .................................................................................................... 187

Cuadro 5-20. Factores de seguridad para la celda 1B, con suelo intermedio, Caso 1 ......... 193

Cuadro 5-21. Factores de seguridad para la celda 1A, con suelo intermedio, Caso 1 ......... 193

Cuadro 5-22. Factores de seguridad para la celda 1B, con suelo intermedio, Caso 2 ......... 195

Cuadro 5-23. Factores de seguridad para la celda 1A, con suelo intermedio, Caso 2 ......... 196

xv

Índice de figuras

Figura 1-1. Distribución en planta del Parque Ecoindustrial Miramar .................................. 23

Figura 2-1. Correlación entre el número de golpes y la resistencia a la compresión simple ... 43

Figura 2-2. Equipo para la realización de la prueba de penetración con cono sueco ............ 44

Figura 2-3. Fuerzas actuantes en la superficie de falla de un talud .................................... 52

Figura 2-4. Representación del Método de las dovelas ...................................................... 53

Figura 2-5. Fuerzas actuantes en cada dovela según método de Bishop ............................. 54

Figura 2-6. Fuerzas actuantes en cada dovela según método de Spencer ........................... 56

Figura 2-7. Inestabilidades en el cuerpo del relleno sanitario............................................. 62

Figura 2-8. Metodología propuesta para el Trabajo de Graduación ..................................... 64

Figura 3-1. Construcción de las celdas del relleno ............................................................ 70

Figura 3-2. Oficinas administrativas, caseta de seguridad, parqueos y caminos de acceso del

Parque Ecoindustrial Miramar ......................................................................................... 71

Figura 3-3. Red de evacuación de lixiviado ...................................................................... 72

Figura 3-4. Planta de tratamiento de lixiviados ................................................................. 73

Figura 3-5. Plano geológico del área del proyecto ............................................................ 76

Figura 3-6. Geofísica del área del proyecto ...................................................................... 77

Figura 3-7. Sondeos realizadas en el Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar .......... 78

Figura 3-8. Celda impermeabilizada con geomembranas ................................................... 80

Figura 3-9. Colocación de las capas de material granular .................................................. 81

Figura 3-10. Ingreso mensual de desechos al Parque Ecoindustrial Miramar en el periodo Julio

2015- Julio 2016 ........................................................................................................... 83

Figura 3-11. Residuos acomodados y compactados en la celda de disposición .................... 85

Figura 4-1. Mediciones de pH en el suelo de cobertura ..................................................... 90

Figura 4-2. Valores de DBO obtenidos para el suelo de cobertura ...................................... 91

Figura 4-3. Valores de DQO obtenidos para el suelo de cobertura ..................................... 91

Figura 4-4. Concentración de Hierro en el suelo de cobertura ........................................... 93

Figura 4-5. Concentración de cobre en el suelo de cobertura ............................................ 93

Figura 4-6. Curva granulométrica obtenida para las muestras analizadas ........................... 96

Figura 4-7. Ubicación de los límites de consistencia en la carta de plasticidad ..................... 99

Figura 4-8. Curva de esfuerzo- deformación para tres especímenes de la Muestra 1 ......... 101

Figura 4-9. Curva de esfuerzo- deformación para tres especímenes de la Muestra 2 ......... 101

xvi

Figura 4-10. Envolvente de falla obtenida para la Muestra 1 ........................................... 102

Figura 4-11. Envolvente de falla obtenida para la Muestra 2 ........................................... 102

Figura 4-12. Curva esfuerzo-deformación para las pastillas analizadas de la Muestra 1 ...... 104

Figura 4-13. Curva esfuerzo-deformación para las pastillas analizadas de la Muestra 2 ...... 104

Figura 4-14. Curva de deformación axial contra deformación lateral, Muestra 1 ................ 105

Figura 4-15. Curva de deformación axial contra deformación lateral, Muestra 2 ................ 105

Figura 4-16. Envolvente de resistencia máxima de la Muestra 1 ...................................... 106

Figura 4-17. Envolvente de resistencia máxima de la Muestra 2 ...................................... 106

Figura 4-18. Círculos de Mohr y envolvente de falla para la Muestra 1 ............................. 107

Figura 4-19. Círculos de Mohr y envolvente de falla para la Muestra 2 ............................. 107

Figura 4-20. Humedad obtenida para cada una de las muestras analizadas ...................... 108

Figura 4-21. Porcentaje de sólidos volátiles y fijos por muestra ....................................... 109

Figura 4-22. Valores obtenidos de pH ........................................................................... 111

Figura 4-23. Valores de DBO obtenido de las muestras analizadas ................................... 112

Figura 4-24. Valores de DQO obtenido de las muestras analizadas .................................. 113

Figura 4-25. Concentración de Hierro en las muestras analizadas .................................... 114

Figura 4-26. Concentración de Cobre en las muestras analizadas .................................... 115

Figura 4-27. Número de golpes con la profundidad obtenidos para cada una de las celdas 123

Figura 4-28. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de cohesión

efectiva ...................................................................................................................... 129

Figura 4-29. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de ángulo de

fricción efectivo ........................................................................................................... 129

Figura 4-30. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de cohesión

efectiva con datos de América Latina ............................................................................ 130

Figura 4-31. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de ángulo de

fricción efectivo con datos de América Latina ................................................................. 130

Figura 5-1. Geometría utilizada en el análisis ................................................................. 139

Figura 5-2. Superficie de falla obtenida, Caso 1 (falla drenada) ....................................... 140

Figura 5-3. Superficie de falla obtenida, Caso 2 ............................................................. 142



Figura 5-6. Perfiles de las celdas del relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar .......... 148

xvii

Figura 5-7. Geometría de la Celda 1A utilizada en el análisis de estabilidad ...................... 149

Figura 5-8. Geometría de la Celda 1B utilizada en el análisis de estabilidad ...................... 149

Figura 5-9. Geometría de la Celda 1A con suelo intermedio ............................................. 151

Figura 5-10. Geometría de la Celda 1B con suelo intermedio ........................................... 151

Figura 5-11. Diferentes posiciones de la línea piezométrica en el talud 1A. ....................... 152

Figura 5-12. Salida del modelo del talud 1B mediante el método de Fellenius, Caso 1,

condición estática ........................................................................................................ 155

Figura 5-13. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 1, condición estática 157

Figura 5-14. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 1, condición estática 157

Figura 5-15. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 1, condición

pseudoestática ............................................................................................................ 159

Figura 5-16. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 1, condición

pseudoestática ............................................................................................................ 159

Figura 5-17. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 1, con agua ............. 162

Figura 5-18. Valores de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad

obtenidos del modelo 1B para 26° de ángulo de inclinación, con agua ............................. 163

Figura 5-19. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 1, con agua............. 164


obtenidos del modelo 1A para 26° de ángulo de inclinación, con agua ............................. 165

Figura 5-21. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 1, con lixiviado ........ 167


obtenidos del modelo 1B para 26° de ángulo de inclinación, con lixiviado ........................ 168

Figura 5-23. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 1, con lixiviado ........ 169


obtenidos del modelo 1A para 26° de ángulo de inclinación, con lixiviado ........................ 170

Figura 5-25. Salida del modelo del talud 1B mediante el método de Bishop simplificado, Caso

2, condición estática .................................................................................................... 172

Figura 5-26. Salida del modelo del talud 1A mediante el método de Bishop simplificado, Caso

2, condición estática. ................................................................................................... 173

Figura 5-27. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 2, condición estática 176

Figura 5-28. Ubicación de la superficie de falla, factor de seguridad y probabilidad de falla

para el talud 1B con ángulo de inclinación de 26°, caso estático con Bishop simplificado ... 176

xviii

Figura 5-29. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 2, condición estática 177


pseudoestática ............................................................................................................ 178


para el talud 1B con ángulo de inclinación de 26°, caso pseudoestático con Bishop

simplificado ................................................................................................................ 179


pseudoestática ............................................................................................................ 180

Figura 5-33. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 2, con agua ............. 182

Figura 5-34. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 2, con agua............. 183

Figura 5-35. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 2, con lixiviado ........ 185

Figura 5-36. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 2, con lixiviado ........ 185


obtenidos del modelo 1B para 26° de ángulo de inclinación, Caso 2, con lixiviado ............. 186

Figura 5-38. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1B, sin

suelo intermedio, condición estática .............................................................................. 189

Figura 5-39. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1A, sin

suelo intermedio, condición estática .............................................................................. 189

Figura 5-40. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1B, sin

suelo intermedio, condición pseudoestática ................................................................... 190

Figura 5-41. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1A, sin

suelo intermedio, condición pseudoestática ................................................................... 191


1, condición estática (modelo con suelo intermedio)....................................................... 193







Figura 5-46. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1B,

con suelo intermedio, condición pseudoestática ............................................................. 198

xix

Figura 5-47. Factor de seguridad para talud de 25 m de elevación, con 30° de inclinación,

caso estático ............................................................................................................... 200

Figura 5-48. Factor de seguridad para talud de 25 m de elevación, 30° de inclinación, caso

pseudoestático ............................................................................................................ 200

Figura 5-49. Factor de seguridad para talud de 23 m con 30° de inclinación, caso estático 201

Figura 5-50. Factor de seguridad para talud de 23 m con 30° de inclinación, caso

pseudoestático ............................................................................................................ 201

Figura 5-51. Factor de seguridad para talud de 28 m con 24° de inclinación, caso estático 203


pseudoestático ............................................................................................................ 203

Figura 6-1. Aumento de la estabilidad mediante la disminución del ángulo de inclinación del

talud .......................................................................................................................... 211

Figura 6-2. Estabilización de taludes mediante escalonamiento ....................................... 212

Figura 6-3. Sistema de estabilización con bermas ........................................................... 213

xx

Índice de abreviaturas

°: Grados

°C: Grados centígrados.

ø: Ángulo de fricción

c: Cohesión

cm: Centímetros

DBO: Demanda biológica de oxígeno

DQO: Demanda química de oxígeno

FS: Factor de seguridad

g/m2: Gramos por metro cuadrado

IP: Índice de plasticidad

kg: Kilogramos

kg/cm2: Kilogramos por centímetro cuadrado.

km: Kilómetros.

LL: Límite líquido

LP: Límite plástico

m: Metros.

m/s: Metros por segundo.

m/s2: Metros por segundos al cuadrado.

mg/l: Miligramos por litro

mm: Milímetros

RS: Relleno Sanitario

RSU: Residuos sólidos urbanos

ton/m3: toneladas por metro cúbico.

22

Capítulo 1: Introducción

1.1. Justificación

A través de los años, ha surgido la necesidad de crear sitios de deposición de los residuos

generados por los seres humanos, especialmente con el fin de garantizar el mejoramiento de

las ciudades y de salud de sus habitantes. No obstante, con el aumento incesante de la

población y el consecuente incremento en la producción de residuos sólidos, aunado a la

contaminación ambiental provocada por las prácticas habituales de disposición y tratamiento

final de los mismos, ha sido necesario no solo implementar nuevas medidas para el

tratamiento de dicho material, sino también garantizar que estas sean efectivas en lo que a

protección del ambiente se refiere.

En este sentido, el país ha modificado sus regulaciones para la disposición y tratamiento final

de residuos prohibiendo la construcción de botaderos, los cuales constituían una práctica

convencional hace algunas décadas, e impulsando la implementación de rellenos sanitarios.

Lo anterior está normado por el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, el cual

establece que “la adecuada disposición final de los desechos sólidos en el país, así como su

recolección y acarreo es un serio problema que atenta severamente contra la salud pública,

la vida y un ambiente sano y ecológicamente equilibrado” (Ministerio de Salud, 1998), razón

por la cual determina que la creación de rellenos sanitarios es la técnica más conveniente de

disposición.

Este Reglamento establece dentro de sus estatutos las pautas a seguir para la construcción

de rellenos sanitarios, de forma tal que no atenten contra la salud humana ni el ambiente en

general. Lo anterior incluye aspectos ingenieriles como el estudio de la estabilidad de los

taludes que lo conforman, de manera que se minimice el riesgo de deslizamientos tanto en

su etapa de operación como posterior a su cierre.

1.1.1. Problema Específico

El relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, ubicado en Miramar de Montes de Oro,

Puntarenas, constituye un terreno con capacidad para el tratamiento de 2,5 millones de m3

de residuos, diseñado para una vida útil aproximada de 10 años y con una altura promedio

de residuos de 20 a 25 metros (STC Grupo, 2011).

23

Este se construyó con la más alta tecnología y estándares de calidad (siendo el primero en

nuestro país diseñado bajo lo estipulado en el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios), lo cual

lo perfila como uno de los proyectos de este tipo más novedosos de la región. Incluye dentro

de su diseño un sistema de extracción de biogás y quemadores, así como una planta de

tratamiento de lixiviados de 648 m3/día, asegurando de esta forma el menor impacto

ambiental posible. En la Figura 1-1 se presenta la distribución en planta del proyecto.

Figura 1-1. Distribución en planta del Parque Ecoindustrial Miramar

Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente, 2011.

24

No obstante, uno de los principales problemas con los que cuenta este relleno sanitario (al

igual que todos los de su tipo), es la escasa información que se tiene del material que lo

conforma. En este sentido, es importante mencionar que la mezcla suelo-basura es un

material con características diferentes a las de los materiales que le dan origen, las que a su

vez están en constante cambio, debido principalmente a la descomposición de la materia

orgánica. Esta representa aproximadamente el 50 % de la totalidad de los residuos sólidos,

según estudios realizados por Rivera (2012).

Debido a que la producción de residuos no es homogénea y constante, sino que varía

dependiendo de la zona y de las condiciones económicas, sociales y culturales de la

población, es factible contar con material de distinta composición y comportamiento incluso a

pocos metros de distancia dentro del mismo relleno sanitario. En otras palabras, el suelo-

basura es un material sumamente heterogéneo y su comportamiento está liderado

mayoritariamente por los residuos sólidos que lo conforman.

Aunado a lo anterior, es posible que debido a la heterogeneidad propia del suelo-basura, sea

difícil prever su comportamiento ante distintas cargas y eventos (sismos, lluvias, cambios de

temperatura), situación que constituye un problema durante las fases de diseño, ejecución y

cierre del relleno sanitario, principalmente porque no se conoce con exactitud las

características del material y con ello los factores de seguridad asociados a la estabilidad del

talud. Debido a que estas características podrían variar de un lugar a otro dependiendo de los

residuos sólidos que conformen el material, el enfoque probabilístico del análisis de los

taludes formados por el suelo-basura del relleno sanitario es más útil para el diseño y toma

de decisiones.

1.1.2. Importancia

Como ya ha sido mencionado, el suelo-basura constituye un material sumamente

heterogéneo, en el cual varían sus propiedades dependiendo de los materiales

(principalmente residuos sólidos) que lo conforman. Por lo tanto es necesaria la realización

de ensayos de laboratorio y otros estudios que contribuyan a determinar no solo las

características mecánicas de los suelos utilizados para conformar las celdas del relleno

sanitario, sino también que permitan conocer las propiedades de los residuos sólidos y

principalmente del comportamiento del material suelo-basura como un todo.

25

Considerando lo mencionado en los párrafos anteriores es que se vuelve una necesidad

realizar un análisis probabilístico de la estabilidad de los taludes del relleno sanitario Parque

Ecoindustrial Miramar, a fin de colaborar en la verificación del cumplimiento de la

reglamentación nacional por parte de la empresa propietaria del relleno, de manera tal que

no se presenten riesgos de falla que puedan afectar la integridad física de trabajadores ni

que atenten contra la seguridad de la obra, así como la determinación de la óptima

geometría de los taludes que garantice la estabilidad. De esta forma, la realización de análisis

y modelos probabilísticos ayudará a prever el comportamiento de los taludes que conforman

el relleno sanitario, considerando a su vez la incertidumbre con la que se cuenta (debido al

desconocimiento del comportamiento del material) e introduciendo una modificación al factor

de seguridad debido a esta condición.

Por lo anterior es que esta investigación es de gran importancia para la ingeniería técnica

ambiental nacional, ya que mediante la realización de esta evaluación se pueden identificar

las principales deficiencias del relleno en cuanto a la estabilidad de taludes; a la vez que se

pretende idear soluciones y recomendaciones que ayuden a determinar la mejor geometría

de las celdas de disposición. De esta forma, se contribuye a garantizar la seguridad a los

involucrados y a la obra en general, así como hacer recomendaciones para el mejoramiento

de la gestión y reglamentación de rellenos sanitarios.

1.1.3. Antecedentes teóricos y prácticos del problema

El Parque Ecoindustrial Miramar constituye el primer relleno sanitario en el país diseñado bajo

lo establecido en la normativa vigente. Fue construido a finales del año 2010 y entró en

operación en agosto del 2011 (STC Grupo, 2011). Debido a lo anterior, es muy poca la

información que se ha generado en torno al diagnóstico de la estabilidad de taludes en este

tipo de proyectos.

No obstante, algunos autores han desarrollado estudios similares en nuestro país,

principalmente en la evaluación de las condiciones presentes en el Relleno Sanitario Río Azul.

En este sentido, sobresale la tesis de Adrián Ramiro Cárdenas Sibaja, titulada “Análisis de

estabilidad de Taludes en el Relleno Sanitario Río Azul” (2013), misma que estudia la

estabilidad de los taludes en dicho relleno mediante la realización de pruebas para la

caracterización del material, así como la implementación de un modelo que ayude a

determinar el factor de seguridad asociado a los taludes en estudio.

26

De igual forma, destaca el Trabajo Final de graduación de Irene Rivera Vásquez,

“Determinación del Asentamiento Teórico en Rellenos Sanitarios” (2012), el cual en conjunto

con la tesis anteriormente descrita, se encargó del estudio de las propiedades del suelo-

basura presente en el Relleno Sanitario Río Azul, a la vez que estudió los factores influyentes

en los asentamientos producidos en los rellenos sanitarios, para a partir de esto, diseñar un

modelo de predicción de dichos asentamientos.

Otros trabajos incluyen el estudio de la estabilidad de taludes mediante el uso de software y

análisis probabilístico, entre los que destacan las tesis “Análisis de estabilidad del

deslizamiento en el Bajo Cacao de Atenas” (2015) de Jorge Antonio Campos, y “Análisis

probabilístico de estabilidad de taludes cuantificando la incertidumbre asociada a los cambios

en el grado de saturación del suelo, aplicado a suelos de Alajuela y Heredia” (2012) de

Kenneth Chaves, las cuales incluyen una aproximación al modelado de la estabilidad de

taludes, mediante el análisis probabilístico y la caracterización topográfica y geotécnica del

talud, así como el posterior uso de software para el análisis de su estabilidad.

A nivel internacional, múltiples trabajos se han desarrollado en torno a la estabilidad de

taludes en rellenos sanitarios. Destacan el trabajo de Palma, Espinace y Valenzuela titulado

“Análisis de la Estabilidad de Rellenos Sanitarios” (1995) en el cual se considera el estudio del

material y el posterior modelado para prever el comportamiento del talud ante distintas

eventualidades, realizado en un relleno sanitario en Chile. Asimismo, Luis Alfredo Moreno en

su trabajo “Metodología de Diseño de Estabilidad de Taludes para Rellenos Sanitarios de

Residuos Sólidos Urbanos” (2013), da un acercamiento de la metodología a emplear para el

diseño de taludes en rellenos sanitarios de Chile, la cual se basa en la previa caracterización

del material y posteriormente el modelado del mismo, para a partir de ello obtener los

factores de seguridad a implementar en el diseño.

1.2. Objetivos

1.2.1. Objetivo general

Analizar el riesgo de deslizamiento de los taludes del Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial

Miramar mediante el uso de software de estabilidad de taludes, para a partir de los

resultados recomendar mejoras de acuerdo a su comparación con lo establecido en el

Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica.

27

1.2.2. Objetivos específicos

- Caracterizar el diseño y funcionamiento del Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial

Miramar y verificar que cumpla con lo estipulado en el Reglamento sobre Rellenos

Sanitarios de Costa Rica.

- Determinar las características mecánicas del material suelo-basura presente en el

Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, desde el punto de vista geotécnico y

ambiental, mediante la realización de ensayos de caracterización.

- Elaborar un modelo geotécnico para evaluar la estabilidad de los taludes del Relleno

Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, mediante el análisis probabilístico y el uso de

software especializado.

- Proveer recomendaciones para la mejora en el manejo de los taludes del relleno

sanitario en cuestión, basadas en los resultados obtenidos y su comparación con los

valores esperados de acuerdo al reglamento nacional.

1.3. Delimitación del problema

1.3.1. Alcance

Se realizaron un total cinco visitas al relleno sanitario (en el periodo comprendido entre

agosto y noviembre del año 2016), las cuales tuvieron como finalidad la obtención de la

información requerida para la caracterización del sitio, la realización de ensayos de

campo y la recolección de muestras, tanto de residuos sólidos como de suelo de

cobertura, para la posterior realización de las pruebas de laboratorio pertinentes.

Las pruebas de caracterización ambiental del material que compone el relleno sanitario

en estudio se efectuaron en el Laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Escuela de

Ingeniería Civil de la Universidad de Costa Rica, mientras que las de caracterización

geotécnica se llevaron a cabo en el Centro de Investigaciones en Vivienda y

Construcción (Lab. CIVCO) de la Escuela de Ingeniería en Construcción del Instituto

Tecnológico de Costa Rica.

Se realizaron únicamente los ensayos de análisis granulométrico, humedad natural,

límites de Atterberg, gravedad específica, resistencia al corte (compresión inconfinada y

corte directo), SPT, ensayo con cono sueco, sólidos totales, volátiles y fijos, DBO, DQO,

pH y metales pesados (hierro y cobre).

28

El modelo para analizar el comportamiento del talud se adaptó a los parámetros usados

en el software de estabilidad de taludes. Estos parámetros fueron obtenidos mediante

revisión bibliográfica y datos de los ensayos de campo realizados.

No se incluye el análisis de los asentamientos producidos, aunque estos puedan afectar

la estabilidad de los taludes. Asimismo, no se consideraron las variaciones en la

estabilidad de los taludes producidas por el flujo presente en el interior de las celdas,

esto pues se considera que el sistema de drenaje y evacuación de lixiviados y gases es

tal que evita que se dé dicha condición. No obstante, es importante aclarar que estos

temas serán analizados en trabajos futuros.

No se realizaron mediciones topográficas a las celdas para la elaboración del modelo de

estabilidad de taludes, por tanto este se diseñó basado en la información topográfica

suministrada por la empresa administradora del relleno sanitario.

1.3.2. Limitaciones

A nivel nacional la información disponible relacionada al estudio de suelo-basura es

escasa, condición que limita la comparación de los valores obtenidos en las pruebas con

datos reales para este tipo de material.

Debido a la situación anterior, fue necesario tomar los resultados obtenidos en pruebas

realizadas a nivel internacional, esto a pesar de que la composición del suelo-basura es

sumamente variante de un lugar a otro. En estos casos se analizó la sensibilidad de los

resultados a la variación del parámetro supuesto.

Para la caracterización del diseño y operación del relleno sanitario se hizo uso de la

información suministrada por la empresa administradora del mismo y por lo recopilado

en las visitas de campo.

No se tomaron en consideración las implicaciones en el comportamiento del suelo-

basura de otras características fuera de las determinadas por medio de los ensayos ya

mencionados, tales como compactación, flujo, asentamientos, temperatura y lluvia,

aunque estos puedan tener afectación directa sobre los resultados obtenidos.

A partir de los resultados generados, se facilitan únicamente recomendaciones para el

mejoramiento de la estabilidad de los taludes del relleno. No se incluye el diseño de

ninguna estructura ni método de estabilización.

29

Capítulo 2: Marco teórico y metodológico

De acuerdo al Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica (1998), se define como

residuos sólidos aquellas “sustancias u objetos muebles, sin uso directo, cuyo propietario

requiere deshacerse de ellos o es obligado según las leyes nacionales”, los cuales a su vez

pueden ser clasificados como ordinarios o especiales según su contenido, manejo y vigilancia

desde su producción hasta su disposición final.

Para el manejo de estos residuos, inicialmente se hizo uso de los botaderos convencionales,

en los cuales no se le daba ningún tratamiento especial a los residuos; no obstante, debido al

impacto ambiental negativo provocado por los mismos, se han realizado múltiples esfuerzos

con miras a mejorar la forma como son tratados los residuos sólidos, implementando técnicas

a través de las cuales sea posible disminuir la contaminación ambiental producida por esta

actividad. De esta forma, se determinó que “la disposición final de desechos mediante

rellenos sanitarios, es técnicamente la alternativa más conveniente de disposición” (Ministerio

de Salud, 1998), razón por la cual es la más ampliamente utilizada en nuestro país en los

últimos años.

2.1. Generalidades de los rellenos sanitarios

Se entiende por relleno sanitario aquella “técnica mediante la cual diariamente los desechos

sólidos se depositan, esparcen, acomodan, compactan y cubren empleando maquinaria. Su

fin es prevenir y evitar daños a la salud y al ambiente, especialmente por la contaminación de

los cuerpos de agua, de los suelos, de la atmósfera y a la población al impedir la propagación

de artrópodos y roedores” (Ministerio de Salud, 1998). Tal y como fue mencionado en la

definición anterior, los rellenos sanitarios consisten en una actividad diaria de acomodo y

compactación de los residuos sólidos, para posteriormente cubrirlos con capas delgadas de

suelo, formando un material conocido como suelo-basura, con propiedades mecánicas

diferentes a las de cada uno de los materiales que le dan origen.

Los rellenos sanitarios se clasifican de acuerdo al mecanismo de disposición final y más

específicamente al tipo de compactación de residuos sólidos que se emplee. De esta forma,

de acuerdo a la Guía para la Implementación, Operación y Cierre de Rellenos Sanitarios

publicada por el Ministerio de Medio Ambiente y Agua de Bolivia (2010), sobresalen tres tipos

básicos de rellenos sanitarios, a saber:

30

- Relleno sanitario manual: para poblaciones que generan menos de 15 ton/día de

residuos sólidos y no utilizan maquinaria de ningún tipo, únicamente herramientas.

- Relleno sanitario semimecanizado: para poblaciones que generan hasta 40 ton/día y

utilizan maquinaria y herramientas adaptadas para el trabajo de relleno sanitario.

- Relleno sanitario mecanizado: para poblaciones que generan más de 40 ton/día de

residuos sólidos y utilizan maquinaria especializada para el manejo de la disposición

final y métodos constructivos.

Los rellenos sanitarios más utilizados en nuestro país son los del tipo mecanizado, siendo uno

de los más modernos el Parque Ecoindustrial Miramar.

En general, los rellenos sanitarios tienen la ventaja de que se puede depositar gran cantidad

de residuos diariamente sin necesidad de mucha maquinaria o personal capacitado, no deja

residuos al final del proceso y cuando el proyecto cumple su vida útil, el terreno puede ser

utilizado para cualquier otra actividad, siempre que esta no esté relacionada directamente

con la construcción de obras pesadas. No obstante, presentan algunas desventajas como la

necesidad de mantenimiento continuo, así como de ser construido en un lugar alejado de los

centros poblacionales (debido a la emisión de malos olores), pero donde la distancia por viaje

sea tal que no incremente considerablemente los costos de acarreo.

Es importante destacar que a los rellenos sanitarios ingresan diferentes tipos de material,

donde sobresalen los del tipo ordinario, los cuales según el Reglamento sobre Rellenos

Sanitarios de Costa Rica, son aquellos “sólidos, gases, líquidos fluidos y pastosos que no

requieren de tratamiento especial antes de ser dispuestos” (Ministerio de Salud, 1998), por

tanto incluyen los desechos domésticos, comerciales y similares, “que por su naturaleza,

composición, tamaño y volumen, son incorporados en la recolección que efectúa la entidad

de aseo urbano” (Ministerio de Salud, 1998), así como escombros provenientes de

construcciones y lodos resultantes del tratamiento de aguas residuales. Asimismo destacan

los residuos especiales o peligrosos, mismos que corresponden a “sólidos, gases, líquidos

fluidos y pastosos contenidos en recipientes, que por su actividad química, característica

tóxica, explosiva, corrosiva, radiactiva u otro, o por su cantidad, causan daños a la salud o al

ambiente” (Ministerio de Salud, 1998), razón por la cual requieren de un tratamiento especial

una vez dispuestos en el relleno sanitario.

31

2.1.1. Parámetros de operación y diseño establecidos por la normativa

nacional

En Costa Rica, el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios (creado en 1998), es la normativa

vigente que establece los parámetros a considerar en el diseño, construcción, operación y

cierre de rellenos sanitarios y que dicta las medidas a seguir para el buen desempeño de

estos proyectos.

Según el Artículo 14 de este Reglamento, para el otorgamiento del permiso de

funcionamiento de un relleno sanitario, se deben cumplir una serie de disposiciones técnicas,

entre las que destacan:

- Garantía de estabilidad del terreno y del relleno contra deslizamientos.

- Preparación del terreno con una base impermeable, con pendientes hacia las líneas de

drenaje.

- Drenajes para los líquidos lixiviados y chimeneas para gases y humos.

- Instalaciones para captar y tratar o recircular sobre el relleno, los líquidos lixiviados.

- Cobertura diaria de los desechos con material inerte con espesor mínimo de 15 cm.

- Cobertura final del relleno con una capa de material de 60 cm de espesor, con una

capa adicional de 20 cm de espesor capaz de sostener vegetación y con la suficiente

inclinación para impedir el ingreso de aguas pluviales a los desechos.

Específicamente para el caso de rellenos sanitarios mecanizados, que corresponde al objeto

de estudio, el Capítulo V del Reglamento establece una serie de requisitos mínimos, entre los

que se pueden destacar:

- Taludes finales con una inclinación no mayor de 30 % (16,7°).

- Acondicionar el terreno con una base de suelo impermeable, con un coeficiente de

penetración no superior a los 10-8 m/s, de un espesor mínimo de 50 cm, excepto que

se demuestre técnicamente que un espesor menor obtiene el mismo coeficiente de

penetración y compactación al 95 % del Proctor Estándar y con pendiente mínima del

3 % hacia las líneas de los tubos de drenaje.

- Disposición de los desechos en capas de 60 cm de espesor para compactación.

- Compactación de cada capa mediante un mínimo de cuatro pasadas con maquinaria

pesada, de manera que se obtenga una densidad mínima de 800 Kg/m3.

32

Los aspectos mencionados anteriormente corresponden a características directamente ligadas

a las propiedades mecánicas del material suelo-basura con el que se cuenta en el relleno

sanitario, el cual depende a su vez de los residuos sólidos que en éste se depositan y del

suelo que se utiliza para la cobertura final, así como del proceso de acomodo y compactación

de los mismos. De ahí la importancia del estudio de estos materiales para determinar la

estabilidad de los taludes en el relleno sanitario y el estado general del proyecto en cuestión.

Es importante mencionar que el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica no

establece lineamientos sobre los coeficientes pseudoestáticos a utilizar en el análisis de las

celdas de disposición, por tanto estos se deben tomar de los establecido en el Código Sísmico

y el Código de Taludes de Costa Rica (bajo las suposiciones del caso). Asimismo, no se

especifica un valor mínimo de factor de seguridad deseado para las celdas de disposición, por

tanto estos deben ser tomados de experiencias internacionales.

2.1.2. Propiedades de los residuos sólidos

Como ya ha sido mencionado, el material suelo-basura posee propiedades físicas y mecánicas

considerablemente diferentes a las de los componentes que le dan origen, razón por la cual

es importante considerar el estudio de esas características a fin de prever el comportamiento

del material en sus distintas etapas en el relleno sanitario.

En este sentido, es relevante conocer aspectos como la composición porcentual de los

residuos sólidos, su humedad y densidad, con el objetivo de determinar su impacto sobre el

material suelo-basura, especialmente en cuanto a la afectación de la resistencia y la

respuesta final del mismo ante cargas y eventos de distinta índole.

2.1.2.1. Composición porcentual de los residuos sólidos

La composición porcentual de los residuos sólidos dispuestos en un relleno sanitario no

constituye un dato exacto y homogéneo, dado que este depende de la producción de

residuos en las diferentes regiones y con esto, del desarrollo social y económico de cada una

de ellas. Según Moreno (2013), el porcentaje de materia orgánica está directamente

vinculada con el contenido de humedad, permeabilidad y densidad, características que

influyen directamente en el comportamiento mecánico del material. De acuerdo a lo anterior,

conocer la composición física de los residuos sólidos que componen las celdas de disposición

33

es importante pues contribuye a determinar las características mecánicas del suelo-basura y

con ello, el comportamiento del relleno sanitario.

De acuerdo al Plan de residuos sólidos de Costa Rica (PRESOL), los residuos sólidos

ordinarios de dicho país están compuestos por un 58 % de contenido orgánico, 21 % de

papel y cartón, 11 % plástico, 2 % metales, 1 % vidrio y 7 % catalogado como inútil, de lo

cual puede observarse que hay una cantidad considerable de materia orgánica que puede

afectar directamente las características mecánicas del material que conforma las celdas de

disposición en los rellenos sanitarios.

2.1.2.2. Contenido de humedad de los residuos sólidos

El contenido de humedad de los residuos sólidos juega un papel importante en la

determinación de los parámetros de resistencia del suelo-basura. No obstante, constituye un

parámetro de difícil medición debido a las múltiples variaciones que pueden darse

dependiendo de las condiciones del relleno.

De acuerdo con Palma et al (1995), la humedad de los residuos sólidos depende de factores

vinculados entre sí, como la composición inicial de los residuos, condiciones climáticas

locales, procedimiento de trabajo (tipo y uso de cobertura diaria), eficacia del sistema de

manejo de líquidos lixiviados, grado de humedad producido por los procesos biológicos que

ocurren dentro del relleno y cantidad de humedad eliminada con los gases generados.

Asimismo, Moreno (2013) agrega otros factores como la tasa de descomposición biológica y

el sistema de recubrimiento, los cuales también tienen afectación directa sobre la humedad

final de los residuos sólidos.

Es importante considerar además que “cuanto mayor es el porcentaje de materia orgánica en

el interior de la masa de residuos, mayores son los contenidos de humedad observados”

(Landva & Clark, 1990), razón por la cual este parámetro está íntimamente relacionado con

la composición porcentual de los residuos sólidos.

2.1.2.3. Densidad de los residuos sólidos

Uno de los parámetros más importantes a la hora de determinar las propiedades resistentes

del material suelo-basura es la densidad de los residuos que lo componen. Según Palma et al

(1995), este parámetro es de suma importancia “para estimar la capacidad de rellenos y para

estudios de estabilidad. Se puede asumir que los valores bajos corresponden a rellenos con

34

deficiente o nula compactación de los residuos. Los valores altos se pueden asignar a

residuos antiguos bajo sobrecargas relativamente altas o rellenos modernos”.

Según diversos autores (citados por Palma et al, 1995), los valores de densidad de los

residuos se pueden ubicar en un rango entre 0,30 ton/m3 a 1,5 ton/m3, siendo 0,80 ton/m3 el

mínimo aceptable para Costa Rica, de acuerdo al Reglamento sobre Rellenos Sanitarios. No

obstante, una mayor aproximación de los valores de densidad, en la cual se ha ordenado

este parámetro en cuanto a la energía de compactación, se presenta en el Cuadro 2-1.

Cuadro 2-1. Densidades en función del grado de compactación

Fuente: Palma, 1995.

De acuerdo con Ramos & Gorraiz (2013), algunas dificultades para evaluar la densidad de los

residuos sólidos están dadas por la separación de los residuos por la capa de cobertura

diaria, la dificultad para calcular los cambios de densidad con el tiempo y la profundidad, la

determinación del contenido de humedad de los residuos sólidos urbanos, la composición de

los residuos sólidos incluyendo caracterización del suelo de cobertura y contenido de

humedad, el método de construcción del relleno y el grado de compactación de los residuos,

así como la profundidad a la que se registró la densidad y la edad del relleno sanitario.

2.1.2.4. Parámetros resistentes

Dado que una importante porción del material suelo-basura está compuesta por residuos

sólidos, es importante conocer los parámetros resistentes de estos últimos. En este sentido,

algunos autores como Howland y Landva (1992), citado en Palma et al (1995), señalan que

la basura se comporta como un material en condición drenada, no obstante, es posible que

debido al proceso de compactación al cual son sometidos, se produzca cierta unión entre sus

partículas que contribuya directamente a la resistencia de los residuos sólidos urbanos.

En este sentido, puede considerarse que “los materiales fibrosos (como plásticos y textiles)

presentes en la composición de los residuos, serían capaces de crear fuerzas de tracción que

dependerán del vínculo de las fibras con la masa de residuos en función de la tensión normal

35

actuante. De este modo, la resistencia al corte dependerá de dos etapas: la primera,

referente a las fuerzas de fricción en el plano de corte y, la segunda, con respecto a las

fuerzas de tracción de las fibras o cohesión de las fibras” (Kolsch, 1995).

Aunado a lo anterior, Ramos & Gorraiz (2013) afirman que “el peso específico de los residuos

sólidos urbanos (RSU) tiende a aumentar con la profundidad en los vertederos (rellenos

sanitarios) más antiguos, aunque los incrementos dejan de ser significativos a una

determinada profundidad”. Lo anterior se basa en el criterio de bioconsolidación de los

residuos, en el cual según Rivera (2012), se da una reducción directa de sólidos que aumenta

la tasa de asentamiento y que está a su vez ligado con la compresión debida a la sobrecarga

impuesta por las capas superiores. Sin embargo, esta afirmación puede no ser

completamente certera, debido a que la experiencia en campo indica que los parámetros

resistentes de los residuos pueden disminuir conforme aumenta su tiempo de disposición, tal

como puede notarse en los valores presentados en el Anexo 3, correspondientes a

mediciones realizadas en rellenos sanitarios alrededor del mundo.

Según Palma et al (1995), entre los factores que afectan las propiedades resistentes de los

residuos están el contenido de materia orgánica y fibras, la edad y el grado de

descomposición de los residuos sólidos, tipo y cantidad de suelo de cobertura y la época en

que se construyó el relleno sanitario, aspectos que definen el esfuerzo de compactación y la

cantidad de suelo de cobertura.

Debido a que las características de los residuos sólidos son de difícil medición, es que se hace

necesario el estudio de las propiedades mecánicas del material suelo-basura, razón por la

cual es indispensable la elaboración de ensayos de laboratorio para determinar parámetros

como la resistencia del material y su peso volumétrico unitario.

2.2. Ensayos para la determinación de las características mecánicas

del suelo-basura

A continuación se presentan los ensayos geotécnicos y ambientales más utilizados para la

determinación de las características mecánicas del material suelo-basura. Estos fueron

realizados con el fin de determinar los parámetros resistentes de los residuos sólidos y del

suelo de cobertura que contribuyan a elaborar un modelo que prediga su comportamiento en

36

la formación de las celdas de disposición de un relleno sanitario, así como para estudiar la

injerencia de las características ambientales de este material en la estabilidad.

2.2.1. Ensayos Geotécnicos

2.2.1.1. Análisis Granulométrico

Es importante considerar que “los suelos están compuestos por partículas de varias formas,

tamaños y cantidades” (Vargas, 2014), lo cual indica que dentro del mismo suelo existe una

distribución de tamaños, no necesariamente por capas, en las cuales los vacíos de las

partículas más grandes han sido rellenados, hasta cierto grado, por partículas más pequeñas.

La combinación de los diferentes tamaños de partículas determina el comportamiento y

clasificación de los suelos.

Con el fin de conocer el porcentaje de partículas de cada uno de los tamaños y la posterior

clasificación del suelo en estudio, se debe realizar la prueba de análisis granulométrico, la

cual está normada por la ASTM D-4221, y consiste en la determinación del porcentaje de

masa o peso de material que corresponde a cada tamaño o intervalo de tamaños, mediante

las ecuaciones (2-1), (2-2) y (2-3).

% 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 =𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜

𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎∙ 100 (2-1)

% 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 = ∑ % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜ℎ𝑎𝑠𝑡𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 (2-2)

% 𝑝𝑎𝑠𝑎𝑛𝑑𝑜 = 100 − % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 (2-3)

Este método es aplicable para partículas de mayor tamaño, no obstante, no es significativo si

se desean estudiar suelos más finos. Según Cordero (sf), para estos casos es conveniente

hacer un análisis por medio de hidrómetro, el cual se basa en la Ley de Stokes y toma como

suposición que al inicio de la prueba la suspensión es uniforme y de concentración baja, por

tanto hay poca interferencia de las partículas entre sí para sedimentarse. Para ello, ASTM

(2007) indica lo expuesto en la Ecuación (2-4) para obtener el tamaño de las partículas.

𝐷 = 𝐾 √𝐿

𝑇

2

(2-4)

37

Donde K es una constante que depende de la temperatura y del peso unitario, L es la

profundidad efectiva, la cual depende de la lectura corregida por menisco y T es el tiempo en

minutos de la lectura. Asimismo, la expresión para conocer el porcentaje más fino de las

partículas se tiene como establece la Ecuación (2-5).

% 𝑚á𝑠 𝑓𝑖𝑛𝑜 = (𝑅𝑐 ∙ 𝑎

𝑊𝑠) ∗ 100 (2-5)

Donde 𝑎 es el coeficiente de corrección en función del peso específico del suelo, 𝑊𝑠 es el

peso total de suelo utilizado en la prueba y 𝑅𝑐 la lectura corregida por cero y defloculante.

De esta forma, la curva granulométrica del suelo es la gráfica del tamaño de partícula en el

eje horizontal (en escala logarítmica) y el porcentaje pasando en el eje vertical (en escala

natural). La curva granulométrica permite determinar si se trata de un suelo de grano grueso

o fino. Esta es utilizada para clasificar los suelos arenosos o gravosos en tres tipos

principales: uniforme, bien graduado y mal graduado. Para ello se calcula el coeficiente de

uniformidad (Cu) y el coeficiente de curvatura (Cc), como se presenta en las ecuaciones (2-6)

y (2-7).

𝐶𝑢 =𝐷60

𝐷10 (2-6)

𝐶𝑐 =𝐷30

2

𝐷10 ∗ 𝐷60 (2-7)

Donde 𝐷10, 𝐷30 y 𝐷60 corresponden a los diámetros de partícula relacionados por medio de la

curva granulométrica a cada uno de los porcentajes (10 %, 30 % o 60 %) de material

“pasando” o más fino.

Si se trata de suelos limosos o arcillosos (partículas de menor tamaño), se hace uso

adicionalmente de los límites de Atterberg para su clasificación.

2.2.1.2. Límites de Atterberg

Para un análisis más cuidadoso en el estudio de los suelos que contienen finos,

específicamente limos y arcillas, es necesario hacer uso de los límites de Atterberg. En este

sentido, es importante considerar la forma como afecta la presencia de agua las propiedades

del suelo, principalmente en lo relacionado a su plasticidad.

38

Se dice que un suelo es plástico si sus propiedades mecánicas varían con el contenido de

humedad. De esta forma, para cada tipo de suelo la cantidad de humedad necesaria para

pasar de un estado a otro varía con sus propiedades. A esta humedad necesaria se le conoce

como límites de consistencia o límites de Atterberg.

Estos límites se pueden obtener mediante el procedimiento normado en la ASTM D-4318, la

cual determina que “el límite líquido (LL) se define como el contenido de humedad por

debajo del cual el suelo se comporta como un material plástico” (American Society of Testing

Materials, 2000). Por su parte, el límite plástico (LP) se define como “el contenido de

humedad por debajo del cual se puede considerar el suelo como material no plástico”

(American Society of Testing Materials, 2000). Dentro de estos parámetros, destaca también

el índice de plasticidad (IP), mismo que está comprendido entre los límites de humedad LP y

LL y que permite estimar la presencia de algunos minerales en el suelo.

Para la determinación de los límites de Atterberg, se grafica el porcentaje de humedad (que

se obtiene mediante la Ecuación (2-8)) respecto al número de golpes, obteniendo una

relación lineal donde la ordenada correspondiente a los 25 golpes indica el límite líquido.

Asimismo, para la obtención del límite plástico se procede a crear cilindros de 3 mm de

diámetro de apariencia quebradiza, los cuales se introducen al horno por un periodo de 24

horas con el fin de obtener su humedad, la cual indica dicho parámetro. Luego, a partir de

datos conocidos de los ensayos, es posible determinar el índice de plasticidad, tal como lo

establece la Ecuación (2-9).

% ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 𝑀ℎú𝑚𝑒𝑑𝑎 − 𝑀𝑠𝑒𝑐𝑜

𝑀 𝑠𝑒𝑐𝑜∗ 100 (2-8)

𝐼𝑃 = 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃 (2-9)

A partir de los resultados obtenidos en las pruebas de análisis granulométrico y Límites de

Atterberg, es posible clasificar los suelos. Para ello, existen múltiples sistemas de

clasificación, siendo los más utilizados el ASTM, AASHTO, SUCS y MIT. Estos métodos

clasifican el suelo de acuerdo a su contenido por tamaño de partículas, así como por los

límites de Atterberg de acuerdo a lo establecido en la carta de plasticidad.

39

2.2.1.3. Densidad en sitio y contenido de humedad

El ensayo para la determinación de la densidad in situ es de suma importancia para la

comprobación del grado de compactación del suelo-basura, el cual tiene a su vez relación con

el contenido de humedad del material. Para la obtención de la densidad en sitio es común

utilizar el método del cono de arena o el del balón de caucho; en donde el uso de uno u otro

método estará regido por el tamaño del material, especialmente.

Es importante destacar que este parámetro no fue medido en campo para esta investigación,

sino que fue utilizado un valor facilitado por los administradores del relleno sanitario en

estudio. No obstante, para obtener la densidad del suelo se tiene la Ecuación (2-10), donde

el peso húmedo y volumen de la muestra dependen del método utilizado para su medición.

𝛾ℎ𝑢𝑚 =𝑃𝑒𝑠𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 (2-10)

En cuanto al contenido de humedad, constituye un parámetro determinante en el

comportamiento del suelo. Para su medición, se procede a obtener el contenido de humedad

de una muestra específica mediante su diferencia por peso antes y después del secado al

horno de la misma. La diferencia de peso obtenida en ambos instantes determina justamente

la cantidad de agua contenida en la muestra y que ha sido sustraída durante el proceso de

secado.

2.2.1.4. Gravedad específica de los sólidos

La gravedad específica corresponde a “la relación entre la masa de un cierto volumen de

sólido a una temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua destilada y libre de gas

a la misma temperatura” (UCA, sf). Es importante tener presente que es una cantidad

adimensional y que sirve como parámetro para determinar otras propiedades de los suelos.

Esta depende totalmente de los minerales que componen el suelo, por lo que es de suma

importancia en estudios geoambientales en los que se desee estimar el grado de

contaminación del material. Se obtiene a partir de la Ecuación (2-11).

𝐺𝑠 =𝛾𝑠

𝛾𝑤=

𝑊𝑠

𝑉𝑠 ∗ 𝛾𝑤 (2-11)

Los valores típicos de gravedad específica oscilan entre los 2,6 y los 2,8. Algunos de los

valores obtenidos para los suelos más importantes se presentan en el Cuadro 2-2.

40

Cuadro 2-2. Gravedad específica de algunos suelos importantes

Tipo de suelo Gravedad específica (G)

Inorgánico

Grava 2,65

Arena gruesa a media 2,65

Loess, polvo de piedra y limo arenoso 2,67

Inorgánico

Arena algo arenosa 2,65

Limo arenoso 2,66

Limo 2,67 - 2,70

Limo arcillo arenoso 2,67

Arcilla arenosa 2,70

Arcilla limosa 2,75

Arcilla 2,72 - 2,80

Orgánico

Limos con trazos de materia orgánica 2,30

Lodos aluviales orgánicos 2,13 - 2,60

Turba 1,50 - 2,15

Otros Suelo contaminado 2,45 - 2,95 Fuente: Das, 2013. Modificado por: Hernández, 2016

De acuerdo a los datos anteriores podría esperarse que el material suelo-basura presente una

gravedad específica similar a un suelo contaminado o a un material orgánico, no obstante,

habría que realizar una cantidad de ensayos representativa para afirmar lo anterior.

2.2.1.5. Parámetros de resistencia al corte

2.3.1.5.1. Ensayos de laboratorio

Para estudiar la resistencia al corte de un suelo, pueden realizarse múltiples ensayos de

laboratorio, siendo algunos de los más representativos el de compresión inconfinada, triaxial

y el de corte directo. Con estos ensayos es posible utilizar la teoría de Mohr- Coulomb, donde

es factible obtener una relación lineal que representa la envolvente de falla del material en

estudio, la cual está dada por la Ecuación (2-12.a) para condición drenada.

𝜏𝑓 = 𝑐′ + 𝜎′𝑓 ∗ 𝑡𝑎𝑛∅′ (2-12.a)

Donde c’ representa la cohesión efectiva del material, ∅′ su ángulo de fricción efectivo

interno, 𝜎′𝑓 el esfuerzo normal en la falla y 𝜏𝑓 la resistencia cortante del material. Para

condición no drenada, la resistencia se asume invariante y la ecuación se simplifica a la

cohesión no drenada, como puede observarse en la Ecuación (2-12.b).

𝜏𝑓 = 𝑐 = 𝑆𝑢 ; ∅ = 0 (2-12.b)

41

En este sentido, “los puntos que quedan dentro de la envolvente representan estados de

esfuerzos para los que el suelo no falla y los que están por encima de la envolvente son

puntos que no representan un estado de esfuerzos posible, debido a que el suelo ya ha

fallado” (Cárdenas, 2013). Destacan dentro de estos ensayos, la prueba de corte directo para

resistencia drenada o no drenada y la de compresión inconfinada, para resistencia no

drenada.

En cuanto a la prueba de compresión inconfinada, es importante mencionar que no posee

confinamiento lateral (σ3=0), por tanto, según Cordero (sf), solo puede llevarse a cabo sobre

suelos con contenido fino (saturados), dado que de otro modo en ausencia de confinamiento,

la probeta se desmoronaría aún antes de la aplicación de cargas, debido a que el material

carecería de succión considerable para mantener su consistencia. Otro punto a considerar es

la rapidez con que se lleva a cabo el ensayo, razón por la que puede considerarse que no se

da disipación de la sobrepresión de poro. De acuerdo con Cárdenas (2013), el esfuerzo

principal menor es nulo y la resistencia a la compresión simple (qu) es el esfuerzo desviador

en la falla. El radio del círculo de Mohr será la resistencia al corte sin drenaje Cu.

Por su parte, el ensayo de corte directo consiste en una prueba de esfuerzo controlado o

deformación controlada dependiendo del equipo con el que se cuente, en la cual se provoca

una superficie de falla específica al material (a partir de un esfuerzo normal constante y una

fuerza aplicada), y se mide su deformación axial y lateral. A partir de esta información se

obtiene una curva esfuerzo cortante contra dilatación lateral con la que es posible obtener el

esfuerzo de falla máximo.

Es importante destacar que “en esta prueba no se permite que el suelo falle a lo largo del

plano más débil porque se ve obligado a fallar a lo largo del plano de división de la caja de

corte. Además, la distribución del esfuerzo cortante sobre el plano de falla de la muestra no

es uniforme” (Das, 2013, p. 237), lo cual constituye una de las principales desventajas de

este ensayo.

2.3.1.5.2. Ensayos de campo

Penetración Estándar (SPT)

El ensayo de penetración estándar (SPT) está normado por la ASTM D-1586 y consiste en

una prueba de campo la cual determina “el número de golpes (N) que se necesitan para

introducir dentro de un estrato de suelo un toma muestras (cuchara partida hueca y

42

cilíndrica) de 30 cm de largo (u otro valor dependiendo del equipo), diámetro exterior de

51mm e interior 35 mm, que permite realizar tomas de muestra naturalmente alterada en su

interior, a diferentes profundidades” (Núñez, 2012), por lo tanto es un ensayo muy utilizado

para estimar características geotécnicas importantes del suelo, incluidas la cohesión no

drenada de suelos finos y el ángulo de fricción efectivo de suelos de grano grueso.

El ensayo normado consiste en un martillo de 63,5 Kg, el cual se deja caer a una altura de

76,2 cm. No obstante, según Collazos et al (2006), este tiene muchas variantes y fuentes de

diferencia, entre las que destacan los equipos producidos por diferentes fabricantes, las

diferentes configuraciones del martillo de hinca, la forma de control de la altura de caída

(manual o con manila en la polea), la longitud de la varilla desde el sitio de golpe y el aparato

toma muestras, el diámetro de la perforación y la presión de confinamiento efectiva al toma

muestras.

Como ya ha sido mencionado, el parámetro a medir en este procedimiento es el número de

golpes, a partir del cual existen correlaciones con las que se puede estimar el parámetro

deseado. En este sentido, según Núñez (2012), para obtener el número de golpes del ensayo

“se deja caer el martillo sobre el cabezote de la tubería de perforación y se contabiliza el

número de golpes aplicado con la altura de caída especificada, para cada uno de los

segmentos de 15 cm marcados”. Sin embargo, no se deben considerar los golpes para el

primer segmento, ya que estos determinan únicamente la penetración inicial del terreno, por

tanto el valor de N está dado por la suma de los golpes aplicados para que penetre el tubo

en el segundo y tercer segmento. Es importante destacar que “si por algún motivo el número

de golpes necesarios para hincar cualquier intervalo de 15 cm es superior a 50, entonces el

resultado del ensayo deja de ser la suma que se indica anteriormente para convertirse en

rechazo, teniéndose que anotar la longitud hincada en el tramo en el cuál se han alcanzado

los 50 golpes” (Collazos et al, 2006), por tanto el ensayo se da por finalizado si se alcanza

dicho valor.

Según Núñez (2012), algunas de las correlaciones para obtener el ángulo de fricción de un

suelo a partir del número de golpes del ensayo de penetración estándar se presentan a

continuación.

𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 (𝐽𝑎𝑝ó𝑛): ∅ = √𝑁𝑆𝑃𝑇 + 15° (2-13)

43

𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑒𝑟𝑟𝑜𝑐𝑎𝑟𝑟𝑖𝑙𝑒𝑠 (𝐽𝑎𝑝ó𝑛): ∅ = 0,3 ∗ 𝑁𝑆𝑃𝑇 + 20° (2-14)

Donde 𝑁𝑆𝑃𝑇 indica el número de golpes contabilizado por medio de la realización del ensayo

de penetración estándar. Por su parte, para obtener el valor de cohesión no drenada del

suelo analizado, se tiene lo presentado en el Cuadro 2-3 y en la Figura 2-1.

Cuadro 2-3. Valores de resistencia a la compresión simple de acuerdo al número de golpes

del ensayo SPT para suelos finos

Fuente: Núñez, 2012.

Figura 2-1. Correlación entre el número de golpes y la resistencia a la compresión simple

Fuente: Núñez, 2012.

De esta forma, por medio de las correlaciones anteriormente presentadas, es posible

determinar los parámetros resistentes de un suelo, los cuales son determinantes en el

comportamiento del material.

44

Prueba de Penetración con Cono Sueco

La prueba de penetración con cono sueco es un ensayo de investigación de campo que

permite “obtener información preliminar del perfil estratigráfico, o registrar la variación de la

resistencia hasta una determinada profundidad” (Castro, 2012). Por lo tanto, es una prueba

de suma utilidad para conocer las características mecánicas del material analizado.

Es importante mencionar que esta prueba es aplicable a suelos blandos y muy blandos,

(limosos y arcillosos), por lo que para otros tipos de material puede resultar imprescindible la

elaboración de otros ensayos como SPT, por ejemplo. Asimismo, cabe recalcar que para los

suelos anteriormente mencionados, “la resistencia medida con este ensayo puede

correlacionarse fácilmente con la capacidad de soporte de la capa de suelo penetrada,

mientras que a partir de correlaciones se puede determinar el valor equivalente de N de la

prueba de penetración estándar (SPT)” (Castro, 2012). En la Figura 2-2 se presenta el equipo

utilizado en este ensayo.

Figura 2-2. Equipo para la realización de la prueba de penetración con cono sueco

Fuente: Castro, 2012.

Como puede observarse, este equipo está compuesto por una punta atornillada que se

introduce en el estrato de suelo en estudio mediante el accionar de una manija giratoria, por

45

tanto, como dato preliminar del ensayo se tiene el número de medias vueltas necesarias para

introducir la punta atornillada en el estrato analizado, bajo un peso determinado.

Específicamente, el ensayo consiste en la colocación de la punta atornillada en contacto con

el suelo, presionándola hasta que penetre la superficie. Posteriormente, “se colocan las pesas

hasta que la punta comience a girar por sí misma y a penetrar en el suelo. Se mide y registra

la penetración que se alcanza con cada adición de peso hasta que se han colocado los

100 kgf” (Castro, 2012). Es importante destacar que esta medición se realiza a partir del nivel

superior de la placa guía.

Según Castro (2012), si no se produce el autogiro, se aplica torque a todo el sistema

mediante la manivela, en forma manual o con el empleo de alguna palanca, registrando el

número de medias vueltas (NSW) necesarias para alcanzar un incremento en la penetración de

10 cm. Una vez con este dato, se procede a descargar las pesas y remover la manivela,

repitiendo lo anterior hasta llegar a capas de mayor resistencia. Con los datos de número de

medias vueltas de la manivela (NSW) registrados durante el ensayo, es posible estimar el

número de golpes de la prueba de SPT, para lo cual se usan las correlaciones presentadas en

las ecuaciones (2-15) y (2-16).

𝑁𝑆𝑃𝑇(83%) = 𝑁𝑆𝑊 ∙ 0,05 + 𝑊𝑆𝑊 ∙ 0,003 (2-15)

𝑁𝑆𝑃𝑇(70%) = 𝑁𝑆𝑃𝑇(83%)𝑁𝑆𝑊 ∙ 1,186 (2-16)

Donde 𝑁𝑆𝑃𝑇(83%) es el N de SPT para una eficiencia energética de un 83% (Estándar

Japonés), 𝑁𝑆𝑃𝑇(70%) es el N de SPT para una eficiencia energética de un 70% (Estándar

Estadounidense), 𝑊𝑆𝑊 indica el peso total aplicado en Newtons y 𝑁𝑆𝑊 el número de medias

vueltas equivalentes necesarias para una penetración de 1 m. Otras correlaciones

mencionadas por Peckley, Uchimura y Towhata se presentan a continuación.

Para suelos arenosos:

𝑁 = 2 + 0,067𝑁𝑠𝑤 (Inada, M., 1960) (2-17)

𝑁 = 0.02𝑊𝑠𝑤 (Inada, M., 1960) (2-18)

46

𝑁 = (√𝑒𝑚á𝑥−𝑒𝑚í𝑛

10) ∙ (𝑁𝑠𝑤 + 40) (Tsukamoto 2006)

(2-19)

Donde 𝑁 es el número equivalente de golpes del SPT, 𝑁𝑠𝑤 es el número de medias vueltas

equivalentes necesarias para una penetración de 1 metro, 𝑊𝑠𝑤 el peso en Kgf y 𝑒𝑚á𝑥, 𝑒𝑚í𝑛 la

razón de vacíos máxima y mínima, respectivamente.

Para suelos arcillosos:

𝑁 = 3 + 0,050𝑁𝑠𝑤 (Inada, M., 1960) (2-20)

𝑁 = 0,03 𝑊𝑠𝑤 (Inada, M., 1960) (2-21)

Donde 𝑁 equivale al número de golpes del SPT, 𝑁𝑠𝑤 es el número de medias vueltas

equivalentes necesarias para una penetración de 1 metro y 𝑊𝑠𝑤 el peso en Kgf. Según Inada,

mencionado por Castro (2012), estas correlaciones dependen del tipo de suelo y otros

factores, por tanto la incertidumbre asociada a los resultados obtenidos para el valor de N a

partir de las mismas es de ±1,5 a ±4 para suelos arenosos y de ±3 para materiales

arcillosos.

2.2.1.6. Determinación del ángulo de fricción crítico y ángulo de reposo

Se entiende como ángulo de fricción crítico aquel que brinda “una relación de los esfuerzos

principales en el estado crítico y es importante para los modelos constitutivos, ya que define

el estado crítico o último propio de cada material” (Solaque y Lizcano, 2008), lo anterior pues

una vez alcanzado no varía durante el proceso de deformación. Por su parte, el ángulo de

reposo es aquel a partir del cual, una vez que el material es sometido a cierta inclinación,

deja su estado de reposo e inicia el movimiento de sus partículas.

En suelos granulares (saturados o secos), es posible afirmar que el ángulo de fricción crítico

(φc) es igual que el ángulo de reposo (φrep), por lo tanto, “φc es remplazado por φrep dado lo

dispendioso y complejo de los ensayos necesarios para determinar φc comparados con los

métodos para obtener φrep y la similitud de los resultados obtenidos” (Solaque y Lizcano,

2008). Si se considera que los residuos sólidos fallan en condición drenada, este supuesto

puede significar una primera aproximación para determinar el ángulo de fricción interna del

material, principalmente por la dificultad de obtener dicho valor directamente.

47

Para la obtención de este parámetro existen múltiples ensayos, entre los que destacan la

creación de una pila construida por medio de un embudo, a partir de la cual se deja fluir el

material y se mide su ángulo de inclinación; así como por medio de una caja rectangular

llena del material a estudiar, la cual “se levanta lentamente desde una de las esquinas hasta

que el material empieza a deslizarse” (Solaque y Lizcano, 2008), por tanto el ángulo que

forma la superficie del material con la horizontal constituye el ángulo de reposo. Otros

métodos incluyen la colocación de material sobre una superficie lisa, sea una tabla de madera

o un vidrio, a partir de la cual se mide el ángulo que la superficie forma con la horizontal una

vez que el material inicia el movimiento; o mediante el método planteado por Santamarina y

Cho (2001), el cual según Solaque y Lizcano (2008) consiste en verter el suelo en un cilindro

graduado (1000 mL) lleno de agua. Se inclina el cilindro a más de 60° y se devuelve

lentamente a la posición vertical, de manera que se obtiene un talud con cierto grado de

inclinación del material. Posteriormente el ángulo de reposo se determina al medir la

inclinación a la mitad del talud obtenido dentro del cilindro.

Al realizar dichos ensayos, uno de los parámetros más influyentes sobre los resultados

arrojados es la rugosidad de la superficie sobre la que se realice la prueba; no obstante, es

importante destacar que “la rugosidad de la base afecta más el ángulo de reposo para

partículas gruesas. Cuando el porcentaje de finos es mayor o igual al 70% de la masa de la

mezcla (predomina fracción fina), la rugosidad de la base no influye” (Solaque y Lizcano,

2008), por tanto es importante realizar el ensayo con diferentes superficies para considerar

dicha variación.

2.2.2. Ensayos Ambientales

2.2.2.1. Sólidos totales, volátiles y fijos

Los sólidos totales se refieren a la cantidad total de sólidos con que cuenta una muestra

específica. Estos a su vez pueden subdividirse en filtrables y no filtrables, volátiles y fijos, los

cuales dependen del tamaño y composición de sus partículas.

En este sentido, se entiende por sólidos filtrables aquellos que “tienen un tamaño

considerablemente pequeño y pueden clasificarse en coloides y sólidos disueltos, estos

últimos conformados por aquellos con concentraciones entre 20 mg/l y 1000 mg/l” (Vidal,

2015). Por su parte, los sólidos no filtrables (o suspendidos), se clasifican en sedimentables y

48

no sedimentables, cuya condición depende de la densidad de las partículas en relación con la

densidad del agua. Según Vidal (2015), los sólidos sedimentables son aquellos que

sedimentan debido a la influencia de la gravedad en un tiempo determinado para un volumen

dado, pues tienen una densidad mayor que la del medio acuoso, mientras que los no

sedimentables están representados por la parte que no es capaz de irse al fondo, debido a

que poseen una densidad menor que la del agua, por lo que tienden a “flotar”, evitando su

sedimentación.

Por último, se encuentran los sólidos volátiles y fijos, los cuales constituyen una parte

significativa de los sólidos totales y por tanto, es importante su estudio. Se entiende por

sólidos volátiles aquellos que indican la presencia de materia orgánica en la composición del

material de interés. Para su análisis “es necesario un control de la temperatura a fin de

prevenir la descomposición y volatilización de las sustancias inorgánicas conforme se

completa la oxidación de la materia orgánica” (Vidal, 2015). Por su parte, los sólidos fijos son

“el residuo de los sólidos totales, disueltos o suspendidos, después de llevar la muestra a

sequedad durante un tiempo determinado a 550 °C” (Eumed, 2012), por lo cual, una vez

llevados los sólidos a esta temperatura, se pierde el peso de los volátiles producto de la

descomposición de la materia orgánica, quedando únicamente el contenido correspondiente a

los sólidos fijos.

Debido a que este ensayo está orientado a análisis de agua, es necesario realizar una serie

de modificaciones para su estudio en residuos sólidos. De esta forma, para este material se

realizan únicamente los ensayos para la determinación del contenido de volátiles y fijos, en

donde la determinación de la masa de cada uno de los tipos de sólidos anteriormente

mencionados, se hace mediante diferencia por peso, a partir de los datos arrojados por cada

uno de los ensayos.

2.2.2.2. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)

Se entiende por demanda biológica de oxígeno la “cantidad de oxígeno requerido por los

microorganismos, principalmente bacterias (aerobias o anaerobias facultativas), mientras

estabilizan materia orgánica biodegradable bajo condiciones aeróbicas” (Vidal 2015). Debido

a lo anterior, una mayor cantidad de materia orgánica, necesitará de más microorganismos

que la degraden. También puede definirse como “la cantidad de oxígeno usado por los

microorganismos no fotosintéticos a una temperatura de 20 ºC, para metabolizar los

49

compuestos orgánicos degradables biológicamente” (Cisterna y Peña, sf); por tanto, este

parámetro está únicamente relacionado con la materia biodegradable presente en el material

de estudio.

En este sentido, la demanda biológica de oxígeno “expresa la cantidad de miligramos de

oxígeno disuelto por cada litro de agua, que se utiliza conforme se consumen los desechos

orgánicos por la acción de las bacterias en el agua” (Santambrosio, sf). Se expresa en partes

por millón (ppm) de oxígeno.

La prueba consiste en una serie de “bioensayos que involucra la medición del consumo de

oxígeno por parte de los organismos vivos, mientras utilizan la materia orgánica presente en

los desechos, en condiciones similares a las que ocurren en la naturaleza” (Vidal, 2015), por

lo que es necesario proteger las muestras del aire al momento de realizar la prueba, para así

prevenir la reaireación conforme los niveles de oxígeno disuelto disminuyen. El ensayo debe

ser realizado a temperaturas cercanas a los 20 °C (± 2 °C) y se realiza por un periodo no

menor a 5 días.

Debido a que este ensayo está orientado al estudio de agua y no de material sólido, es

necesaria la realización de una serie de modificaciones a la prueba para poderlo aplicar al

estudio de residuos sólidos. De esta forma, se procede a lavar el material en agua destilada,

de manera que se obtiene una especie de lixiviado del mismo, a partir del cual se sigue con

el procedimiento habitual para la obtención del parámetro requerido.

No obstante, hay ocasiones en las cuales la concentración de material en la muestra es muy

alta en comparación con el alcance de medición del equipo, para lo cual es necesario realizar

una disolución del lixiviado generado en una proporción conocida, a partir de la cual una vez

obtenido el valor de DBO de la muestra disuelta se procede a multiplicarlo por el factor que

represente la concentración real de la muestra.

2.2.2.3. Demanda Química de Oxígeno (DQO)

La demanda Química de Oxígeno (DQO) se define como una “medida cuantitativa de la

cantidad de oxígeno requerida para oxidar químicamente la materia orgánica (biodegradable

y no biodegradable)” (Vidal, 2015), por tanto puede observarse que, a diferencia de la

demanda Biológica de Oxígeno, incluye también el oxígeno consumido en los procesos de

oxidación de la materia no biodegradable.

50

Este parámetro depende directamente de condiciones como el agente oxidante, la

temperatura y el tiempo de oxidación. Para la elaboración del ensayo se colocan las muestras

en un digestor a 150 °C y se dejan reposar durante 120 minutos, por lo que constituye un

ensayo mucho más rápido que el de DBO.

Al igual que en el caso del DBO, este ensayo está orientado al estudio de agua, por lo que se

debe lavar el material en agua destilada, a fin de obtener una especie de lixiviado del mismo,

a partir del cual es posible seguir el procedimiento anteriormente descrito. De igual manera,

para aquellos casos en los que la concentración de material en la muestra es muy alta en

comparación con el alcance de medición del equipo, se debe preparar una disolución del

lixiviado que permita obtener el parámetro deseado, a partir del cual se procede a

multiplicarlo por el factor de disolución utilizado y con ello determinar la concentración real

de DQO en el material.

2.2.2.4. Potencial de Hidrógeno (pH)

Se entiende por potencial de hidrógeno (pH) la medida de acidez o alcalinidad de una

sustancia, el cual “está determinado por el número de iones libres de hidrógeno (H+) en una

sustancia” (Lenntech, sf).

El estudio de la acidez del agua o un material específico es de suma importancia para

comprobar la calidad del mismo, dado que sirve como indicador para determinar cuáles iones

son más solubles en agua. La escala de pH varía para una disolución acuosa entre 0 y 14

puntos, donde los más bajos (menores a 7) corresponden a los ácidos y los mayores a 7, son

básicos.

Este ensayo es de muy fácil aplicación y consiste básicamente en el uso de un sensor

conocido como pH-metro, el cual determina en pocos segundos el pH presente en la muestra

al sumergirlo en ella. No obstante, debido a que su aplicación está orientada al estudio de

agua, para utilizarlo en el análisis de residuos sólidos es necesaria la elaboración previa de

una especie de lixiviado a partir del lavado del material, pues el equipo únicamente funciona

en disoluciones acuosas.

2.2.2.5. Metales pesados

Es de relevancia conocer la cantidad de cadmio, plomo, hierro y cobre presentes en las

muestras de material, pues estos tienen propiedades que podrían contaminar el ambiente,

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/h.htm

51

principalmente suelos y aguas subterráneas, así como proporcionar ciertas modificaciones en

los parámetros de resistencia del material suelo-basura.

En este sentido, es importante mencionar que una de las principales fuentes antropogénicas

de metales pesados en el suelo son los residuos domésticos, donde “aproximadamente el

10% de la basura está compuesta por metales. Su enterramiento puede contaminar las

aguas subterráneas, mientras que la incineración puede contaminar la atmósfera al liberar

metales volátiles y como consecuencia contaminar los suelos” (Galán y Romero, 2010).

En todos los casos, las pruebas para la determinación de la presencia de cualquiera de estos

metales consiste en la comparación de la muestra con algún reactivo disuelto (el cual

depende del metal específico que se desee estudiar) contra una muestra patrón, para a partir

de ello, comprobar la presencia o no de la sustancia estudiada. En la mayoría de los ensayos

la concentración de la sustancia se determina mediante un patrón de color.

2.3. Métodos para el análisis de la estabilidad de taludes

En vista de que la presencia de residuos sólidos provoca una importante modificación en el

comportamiento del suelo-basura en relación con la mecánica de suelos convencional, se

hace necesario aplicar metodologías para el cálculo del factor de seguridad en taludes que

consideren las particularidades propias del material. En este sentido, según Shafer (2003),

citado por Palma et al (1995), una de las metodologías para el análisis de estabilidad de

taludes más utilizadas es la del equilibrio límite, debido principalmente a que las

consideraciones de deformación tienen una pequeña consecuencia en los resultados, por

tanto las deformaciones que puede sufrir el material a causa de la descomposición de la

materia orgánica presente en los residuos sólidos no afecta considerablemente el resultado

final obtenido.

En este método se cuenta con una condición de equilibrio para determinar el factor de

seguridad del talud a partir de la relación entre los esfuerzos reales y los esfuerzos máximos

en la superficie de falla potencial o deslizamiento, la cual está dada por la Ecuación (2-22).

𝐹𝑆 =∫ 𝜏𝑅𝑑𝑠

∫ 𝜏𝑑𝑠 (2-22)

Donde 𝜏𝑅 es la resistencia al corte máxima que se puede movilizar a lo largo de la superficie

potencial de deslizamiento, 𝜏 es la resistencia al corte movilizado a lo largo de la superficie

52

potencial de deslizamiento y 𝑑𝑠 es el diferencial de longitud a lo largo de dicha superficie.

Para que un talud se pueda considerar estable, el resultado de la ecuación anterior debe

arrojar un valor mayor a uno. Un valor menor a la unidad indica que el talud tiene

potenciales de falla, mientras que un valor igual a uno indica falla inminente.

2.3.1. Métodos para el cálculo del Factor de Seguridad

A continuación se presentan los principales métodos para el cálculo del factor de seguridad,

aplicables para el análisis de estabilidad de taludes.

2.3.1.1. Método de la masa total

Este método es utilizado en aquellos casos en los cuales la altura de talud es conocida pero

no existe una superficie de falla bien definida, por tanto, utilizar superficies de falla circulares

en dos dimensiones es posible. En este sentido, se “considera la masa desplazada como un

bloque cuyo movimiento es uniforme. Las fuerzas que actúan sobre la superficie de falla son

el propio peso de la masa, W; la presión distribuida a lo largo de la superficie de falla, T [cd

en el caso de la Figura 2-3]; y la tensión normal, N. Todas las fuerzas se consideran

puntales” (Cárdenas, 2013). En la Figura 2-3 se muestra un esquema de las fuerzas

consideradas en este método.

Figura 2-3. Fuerzas actuantes en la superficie de falla de un talud

Fuente: Navarro, 2008

Como ya fue mencionado, el método de la masa total considera el movimiento de la masa

deslizante como un todo, por tanto no es el más ampliamente utilizado en la actualidad,

debido a que han surgido métodos cuyos resultados son más exactos.

53

2.3.1.2. Método Ordinario de Fellenius

A diferencia del método de la masa total, este permite aproximar de una manera más

detallada los resultados de las fuerzas que intervienen en el factor de seguridad del talud en

estudio. Consiste en dividir la masa deslizante en rebanadas o dovelas, de forma tal que se

puedan analizar las fuerzas que actúan sobre cada una de ellas por separado, tal como se

muestra en la Figura 2-4.

Figura 2-4. Representación del Método de las dovelas

Fuente: Das, 2013. Modificado por: Hernández, 2016

De acuerdo con las fuerzas que actúan en cada una de las dovelas (las cuales se presentaron

en la Figura 2-4), se obtiene la expresión para el cálculo del factor de seguridad que se

presenta en la Ecuación (2-23).

𝐹𝑆 =∑ (𝑐∆𝐿𝑛 + 𝑊𝑛 cos(𝛼) tan (∅)

𝑛=𝑝𝑛=1

∑ 𝑊𝑛𝑛=𝑝𝑛=1 sen(𝛼)

(2-23)

Donde c corresponde a la cohesión no drenada, 𝑊𝑛 al peso de cada dovela, ∆𝐿𝑛 la longitud

de la base de cada dovela, 𝛼 el ángulo que forma la base de la dovela con la horizontal y ∅ el

ángulo de fricción no drenada del suelo. En el caso de usar la ecuación anterior para la

condición drenada, se debe usar el valor de c’ y ∅′ en dicha condición y se debe restar el

peso de agua al peso de cada dovela (𝑊𝑛).

Según Cárdenas (2013), “este método consigue una mejor aproximación de la distribución de

tensiones normales a lo largo de la superficie de falla […]. Permite además un análisis más

simplificado en terrenos cuyo suelo no es homogéneo ya que solo se necesita definir las

54

dovelas acorde a la distribución del suelo”. Es importante mencionar además que el método

de Fellenius “supone que la resultante de la normal y cortante a los lados de la dovela son

iguales en magnitud y colineales” (Baltodano, sf), de ahí que no aparezcan en la fórmula

presentada anteriormente. Aunado a lo anterior, se considera que la base de cada dovela es

rectilínea y que además, se encuentra apoyada sobre un único tipo de material.

2.3.1.3. Método de Bishop Simplificado

Al igual que el método anterior, el método de Bishop Simplificado se basa en el concepto de

las dovelas para la obtención del factor de seguridad, por lo que también toma

consideraciones respecto a la base rectilínea de cada dovela y que además, estas se

encuentran apoyadas sobre un único tipo de material. Asimismo, considera una superficie de

ruptura circular, por tanto “el equilibrio de momentos de las fuerzas sobre cada dovela se

determina con respecto al centro del círculo de falla, partiendo del equilibrio de fuerzas

verticales de cada dovela” (Cárdenas, 2013).

Es importante mencionar además que este método “supone que las fuerzas cortantes a los

lados son iguales y las fuerzas normales son colineales pero no necesariamente iguales”

(Baltodano, sf), por tanto se ignora el efecto cortante que cada dovela ejerce sobre su

adyacente. En este sentido, este método cumple con el equilibrio de momentos, pero no así

con el de fuerzas horizontales. La representación gráfica de las fuerzas que se consideran en

este método se expone en la Figura 2-5.

Figura 2-5. Fuerzas actuantes en cada dovela según método de Bishop

Fuente: Cárdenas, 2013

55

Considerando las fuerzas presentadas en la Figura 2-5, se obtiene el factor de seguridad

propuesto por Bishop, el cual está dado ecuaciones (2-24) y (2-25).

𝐹𝑆 =∑

∆𝐿𝑛 𝑐′ + (𝑊 − 𝑈𝑚)tan (ø′)𝜑

∑(𝑊𝑠𝑒𝑛𝛼)

(2-24)

𝜓 = 𝑐𝑜𝑠𝛼 +𝑠𝑒𝑛|𝛼|𝑡𝑎𝑛 (ø′)

𝐹𝑆 (2-25)

Donde ∆𝐿𝑛 es el ancho de la base de la dovela, m es el área de cada dovela ,c’ es la

cohesión efectiva, W es el peso de la dovela, ∅′ es el ángulo de fricción efectiva, U es la

presión de poro de agua y 𝛼 es el ángulo que forma la base de la dovela con la horizontal.

Como puede observarse, este método consiste en un procedimiento iterativo, donde se busca

que el valor converja al factor de seguridad buscado. Es importante recalcar que “los errores

de este método están dentro de unos cuantos porcientos (menor al 5 %), así que es un

método recomendado sobre el de Fellenius” (Baltodano, sf).

2.3.1.4. Método de Janbu Simplificado

Este método consiste en una modificación al método de Bishop Simplificado, donde las

fuerzas que actúan sobre cada dovela son las mismas que en el caso anterior, representadas

en la Figura 2-5. No obstante, es importante mencionar que este método se diferencia

respecto al de Bishop Simplificado en que sí cumple con el equilibrio de fuerzas horizontales,

pero no el de momentos; además de que es apto para el análisis de superficies de falla no

circulares.

Debido a que este método cumple con el equilibrio de fuerzas horizontales, se debe incluir un

factor de corrección (fo) que garantice ese equilibrio, aun sin considerar las fuerzas entre los

elementos. La fórmula general para el cálculo del factor de seguridad por este método se

presenta en la Ecuación (2-26).

𝐹𝑆 =𝑓0 ∑[𝑐′∆𝐿𝑛 + (𝑊 − 𝑈∆𝐿𝑛 )𝑡𝑎𝑛 (ø′)] ∗

1𝑚 ∗ 𝛼 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝛼

∑ 𝑊𝑡𝑎𝑛𝛼 (2-26)

Donde 𝑓0 es un factor de corrección, 𝑐′ es la cohesión efectiva, W es el peso de la dovela, ∅′

es el ángulo de fricción efectiva, 𝛼 es el ángulo que forma la base de la dovela con la

56

horizontal, U es la presión de agua en cada dovela, m es el área de cada dovela y ∆𝐿𝑛 es el

ancho de la base de la dovela.

2.3.1.5. Método de Spencer

A diferencia de los métodos presentados con anterioridad, este método sí considera todas las

fuerzas actuantes sobre cada dovela (tanto horizontales como verticales) para el cálculo del

factor de seguridad, tal como puede observarse en la Figura 2-6.

Figura 2-6. Fuerzas actuantes en cada dovela según método de Spencer

Fuente: Cárdenas, 2013.

En este método se supone que las fuerzas entre dovelas tienen una inclinación constante (𝜃)

tal que se cumpla lo siguiente.

𝑋

𝐸= tan 𝜃 (2-27)

En la Ecuación (2-27), X corresponde a las fuerzas verticales, E a las horizontales, y 𝜃

representa la inclinación de las fuerzas. La fuerza normal en la base de la dovela está dada

por las ecuaciones (2-28) y (2-29).

𝐹𝑆 =[𝑊(𝐸𝑅 − 𝐸𝐿) tan 𝜃 −

1𝐹𝑆

(𝑐′ ∗ ∆𝐿𝑛 sen 𝛼 − 𝑈 ∗ ∆𝐿𝑛 tan(ø′) sen 𝛼)]

𝑚𝛼 (2-28)

𝑚𝛼 = cos 𝛼 (1 + tan 𝛼tan(ø)

𝐹𝑆) (2-29)

57

Donde ER y EL son los fuerzas horizontales derecha e izquierda, W el peso, U es la presión de

poro en la superficie de falla, ∆𝐿𝑛 es la longitud de la base de la dovela, 𝛼 la inclinación de la

base del elemento, c’ la cohesión efectiva y ø′ el ángulo de fricción efectiva en la superficie

de falla.

Según Cárdenas (2013), suponiendo que el ángulo θ es constante para cada una de las

dovelas, se pueden hacer ambos equilibrios, el global de momentos y el de fuerzas, de

manera que se encuentran dos valores del Factor de Seguridad, el del equilibrio de fuerzas

(Ff) y el de momentos (Fm). Se puede encontrar un valor de θ tal que ambos factores de

seguridad sean iguales.

Otros métodos de importancia son el método de Morgenstern-Price, del cual el método de

Spencer es un caso particular, el de Sarma y el de Janbu Generalizado; los cuales pueden ser

aplicados a superficies de falla circulares o no circulares y que también utilizan el principio de

las dovelas como la base para sus expresiones en el cálculo de factor de seguridad.

2.3.2. Análisis de susceptibilidad sísmica en la estabilidad de taludes

Debido a que los movimientos sísmicos pueden constituir la base para la generación de una

potencial superficie de falla, su estudio es de suma importancia en la determinación de la

estabilidad de taludes. Para su análisis, uno de los métodos empleados es el pseudoestático,

el cual, según Cárdenas (2013), establece que la fuerza sísmica es el producto de un

coeficiente sísmico y del peso de la masa de suelo analizada, tal como se presenta en la

Ecuación (2-30).

𝑃 = 𝑘ℎ𝑊 =𝑎ℎ

𝑔𝑊 (2-30)

Donde kh es el coeficiente sísmico, ah es la aceleración máxima horizontal, W el peso y g es la

aceleración de gravedad. De esta forma, según Obando (2009) el factor de seguridad para

condiciones de equilibrio límite está dado por la Ecuación (2-31).

𝐹𝑆 =𝐿𝑆𝑅

𝑊𝐸+ 𝑘ℎ𝑊𝐷 (2-31)

Donde L es la longitud de la superficie de falla, S es la resistencia al corte por unidad de

área, R es el radio del círculo de deslizamiento o distancia con respecto al momento

resistente; E y D la distancia con respecto al momento deslizante debidas al peso y a la

58

fuerza sísmica, y W es el peso por unidad de longitud en sentido perpendicular al plano de la

sección analizada.

Para este estudio, el análisis estático y pseudoestático de las celdas de disposición se realizó

por medio del programa Slide® en su versión 5.0, por medio del cual fue posible realizar

además un análisis probabilístico de la estabilidad de los taludes. Este programa permite

resolver el problema de iteraciones presente en algunas de las ecuaciones planteadas por los

métodos anteriores, a la vez que permite obtener una adecuada representación geométrica

de cada una de las unidades de disposición. Asimismo, es posible colocar cargas sísmicas,

niveles piezométricos, y modificar parámetros geométricos y resistentes de las celdas y de los

residuos sólidos, respectivamente; a partir de lo cual se pueden realizar múltiples análisis

para determinar la estabilidad de los taludes ante distintos escenarios.

2.3.3. Métodos de análisis probabilístico

Debido a que en el estudio de los parámetros que intervienen en el factor de seguridad para

la estabilidad de taludes se cuenta con cierta incertidumbre, es necesario tomar en

consideración un análisis probabilístico que involucre las incertidumbres asociadas a esos

parámetros del suelo-basura, con el fin de obtener la probabilidad de falla relacionada a la

estabilidad del talud analizado.

En este sentido, es importante considerar que aspectos como el nivel freático, la topografía y

estratigrafía del material, sus propiedades ingenieriles, condiciones ambientales y sísmicas

futuras y su comportamiento en general, constituyen fuentes de incertidumbre asociadas al

análisis de estabilidad del talud y dado que estas no están implícitas en los métodos para el

cálculo del factor de seguridad expuestos anteriormente, se hace necesario incluirlas en un

modelo de análisis probabilístico a fin de incrementar el nivel de seguridad del análisis.

Algunos de los principales métodos de análisis probabilístico se presentan a continuación.

2.3.3.1. Método de estimación de puntos de Rosenblueth

En este método “las PDF [funciones de densidad de probabilidad] de las variables aleatorias

son simuladas como masas de puntos localizadas a más/menos una desviación estándar a

partir de los valores medios” (Baltodano, sf). Para hacer el método efectivo, deben tenerse

los valores esperados de las variables, así como las desviaciones estándar y sus coeficientes

de correlación.

59

El método necesita de 2n ecuaciones, donde n corresponde a la cantidad de variables

aleatorias. Este es posible para dos o más variables, donde las siguientes ecuaciones pueden

adaptarse según la cantidad de variables que se tengan. De esta forma, el factor de

seguridad para dos variables aleatorias está dado por la Ecuación (2-32).

𝐹𝑆 = 𝑔(𝑋, 𝑌) (2-32)

Donde X, Y corresponden a las variables de interés. Posteriormente, se tienen las posibles

combinaciones para las variables aleatorias, las cuales se presentan en las ecuaciones (2-33)

y (2-34).

𝑃++ = 𝑃−− =1

2𝑁(1 + 𝜌𝑋𝑌) (2-33)

𝑃+− = 𝑃−+ =1

2𝑁(1 − 𝜌𝑋𝑌) (2-34)

Donde N corresponde al número total de variables de interés. De esta forma, el factor de

seguridad esperado para dos variables aleatorias está dado por la Ecuación (2-35).

𝐸[𝐹] = 𝜇𝐹 = 𝑃++𝐹++ + 𝑃+−𝐹+− + 𝑃−+𝐹−+ + 𝑃−−𝐹−− (2-35)

Por último, la varianza del factor de seguridad está dada por la Ecuación (2-36).

𝑉𝑎𝑟[𝐹] = [𝐹𝑆2] − (𝜇𝐹)2 (2-36)

A partir de las ecuaciones anteriores es posible obtener el índice de confiabilidad asociado,

el cual se deriva de las ecuaciones (2-37) y (2-38) presentadas más adelante. De acuerdo

al valor arrojado se determina la probabilidad del talud a la falla, tal y como se presenta en

el Cuadro 2-4.

Cuadro 2-4. Probabilidad de falla de un talud de acuerdo al índice de confiabilidad

Nivel de desempeño Índice de confiabilidad Probabilidad de falla

Alto 5,0 2,871x10-7

Bueno 4,0 3,169x10-5

Superior al promedio 3,0 0,00135

Inferior al promedio 2,5 0,00621

Pobre 2,0 0,02275

Insatisfactorio 1,5 0,06681

Peligroso 1,0 0,15866

Fuente: Baltodano, sf. Modificado por: Hernández, 2016

60

2.3.3.2. Método de Series de Taylor

Este método se basa “en la expansión de la función de desempeño alrededor de los valores

esperados utilizando series de Taylor” (Cárdenas, 2013). Para calcular el índice de confianza

se pueden utilizar cualquiera de las siguientes expresiones (2-37 y 2-38).

𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 log 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙: 𝛽 =|𝑙𝑛𝐹𝑆 − 𝜇𝑁|

𝜎𝑁 (2-37)

𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙: 𝛽 =|𝐹𝑆 − 𝜇𝐹|

𝜎𝐹 (2-38)

Donde 𝐹𝑆 es el factor de seguridad obtenido por cualquiera de los métodos mencionados en

la sección anterior, 𝜇𝑁 y 𝜇𝐹 son el promedio para distribución log-normal y normal

respectivamente, y 𝜎𝑁 y 𝜎𝐹 son la desviación estándar para distribución log-normal y normal

respectivamente.

Es importante considerar que “para este método se tiene que evaluar el talud con los valores

esperados y después 2n veces otra vez, donde n es el número de variables aleatorias para un

total de 2n+1 ecuaciones” (Cárdenas, 2013). Al final del método se debe haber sumado y

restado una desviación estándar al valor esperado de cada variable, de forma tal que se

considere la variación en cada uno de ellos.

De acuerdo con Barakat et al. (2015), para el caso del estudio del material suelo basura es

primordial utilizar distribución del tipo log normal en el análisis de variables como la cohesión

y el ángulo de fricción, mientras que para la densidad in situ es conveniente el uso de una

distribución del tipo normal, pues presenta un comportamiento más apegado a esta.

2.3.3.3. Simulación de Montecarlo

La Simulación de Montecarlo es un método estadístico numérico que tiene como base la

generación de números aleatorios para simular el comportamiento de una variable. Se trata

de “una técnica que combina conceptos estadísticos (muestreo aleatorio) con la capacidad

que tienen los ordenadores para generar números pseudo-aleatorios y automatizar cálculos”

(Faulín, sf), siendo de gran utilidad cuando se cuenta con pocos datos en el estudio de una

variable.

Para recurrir al análisis mediante este método de cálculo es necesario contar con un registro

de datos de la variable a estudiar, pues es a partir de ellos que la simulación genera los

61

números aleatorios asociados a esa variable. Asimismo, se necesita conocer la distribución

probabilística a la que se ajustan los parámetros que se desean analizar, con el fin de

generar números aleatorios que concuerden con dicha distribución.

De esta forma, la simulación de Montecarlo consiste en “un modelo matemático del sistema,

proceso o actividad que se quiere analizar, identificando aquellas variables cuyo

comportamiento aleatorio determina el comportamiento global del sistema” (Faulín, sf), para

lo cual se hace uso de la estadística y la creación de modelos matemáticos para simular el

comportamiento aleatorio de las variables.

Según Chaves (2012), para la ejecución de la simulación de Montecarlo se selecciona el

número mínimo de ensayos, se calculan los valores aleatorios correspondientes y con ello, los

respectivos factores de seguridad. Finalmente, la probabilidad de falla obtenida por este

método se obtiene como se presenta en la Ecuación (2-39).

𝑃(𝐹 < 𝐹𝑐) =𝑛𝑐

𝑛𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (2-39)

Donde 𝑛𝑐 corresponde al número de factores de seguridad menores al factor de seguridad de

falla y 𝑛𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 , el total de ensayos que realizó la simulación de Montecarlo.

Los resultados obtenidos mediante esta simulación se presentan en un histograma, el cual

representa la función de densidad de probabilidad de los datos calculados a partir de los

números aleatorios generados.

2.3.4. Análisis de estabilidad de taludes de suelo-basura

Debido a que no hay un método dirigido exclusivamente al estudio de la estabilidad de

cuerpos conformados por suelo-basura, es que se hace necesaria la utilización de los

métodos anteriormente expuestos (aunque hayan sido concebidos para suelos únicamente),

para conocer las características de este material. De acuerdo a lo anterior, es posible utilizar

métodos de dovelas o cuñas, en los cuales se determina el factor de seguridad mediante un

análisis de fuerzas desviadoras y fuerzas resistivas. En este sentido, es importante mencionar

que “de acuerdo a la práctica actual, factores de seguridad entre 1,3 y 1,5 son considerados

aceptables […] sin embargo, es incierto si los métodos convencionales de equilibrio límite son

aplicables a los rellenos sólidos municipales” (Cárdenas, 2013).

62

Según Palma et al (1995), en la masa de residuos se puede producir un aumento de

solicitaciones por el incremento del peso propio de los materiales a causa de alturas o

pendiente excesivas de los taludes o saturación del relleno. También puede disminuir la

resistencia al corte de los residuos en los procesos de descomposición, el cual se ve afectado

a su vez por cambios de temperatura (y los consecuentes procesos químicos y biológicos, así

como la modificación de las presiones de poro), y pueden provocar una redistribución de

esfuerzos cortantes en el relleno, que pueden llegar a ser excesivos para la resistencia

intrínseca del material suelo basura y ocasionar deslizamientos en las celdas de disposición.

La situación expuesta podría generar planos de rotura y fisuras en el material suelo-basura,

que facilitan la filtración de agua y con ello, un potencial deslizamiento.

Figura 2-7. Inestabilidades en el cuerpo del relleno sanitario

Fuente: Palma et al, 1995

De acuerdo con la Figura 2-7, Palma et al (1995) establece que las principales causas de

inestabilidad de taludes en rellenos sanitarios son las que se mencionan a continuación.

1. Fracturas en el subsuelo. Estas pueden causarse por diferencias de asentamientos en

el subsuelo de fundación o porque la capacidad soportante de éste se ve excedida.

2. Fracturas del talud. Estas podrían ocurrir cuando la inclinación de los taludes es

demasiado alta (excesiva).

3. Colapso de los muros de partida, debido a una acumulación de lixiviado en el interior

de las celdas o cuando no son capaces de sostener la presión de los residuos.

4. Reptación. Pequeños esfuerzos de corte, causados, por ejemplo, por un excedente de

agua que podría llevar a las capas de residuos a fluir bajo el talud.

63

5. El suelo se deforma plásticamente bajo las capas de residuos, debido por ejemplo a

una insuficiente compactación o a la acumulación de lixiviado.

6. Deslizamientos de residuos a lo largo de fracturas en el cuerpo del relleno, al existir

asentamientos diferenciales que fracturarían zonas del relleno.

7. Inestabilidad de ciertas zonas construidas en el cuerpo del relleno. Ruptura de

cañerías de drenaje u otras partes del relleno que podrían originar diferencias en

asentamientos, llevándolos a la inestabilidad.

8. Inestabilidad en zonas de interfaces. Un sistema de sello generalmente consiste en

capas de uno o más suelos y/o materiales geosintéticos. La resistencia al corte de

estos materiales y la fricción de cada interfaz como suelo/geosintético,

suelos/residuos y geosintéticos/geosintéticos determinan que tan susceptible es a

fallar en respuesta a las fuerzas generadas por el peso de los residuos sólidos.

En relación a lo anterior es importante mencionar que según Palma et al. (1995), uno de los

motivos principales de la baja estabilidad de los taludes de residuos sólidos es que los

lixiviados generados en el relleno si no son drenados adecuadamente, se acumulan, y junto

con el biogás, elevan las presiones intersticiales causando una disminución con el tiempo de

los parámetros de resistencia cortante (ángulo de rozamiento y cohesión) del relleno. Por esa

razón, disminuyen las fuerzas resistentes sobre las potenciales superficies de falla y aumenta

el peso de la cuña deslizante de basura, aumentando el riesgo de inestabilidad de la masa.

Debido a que estos casos específicos no están considerados en los métodos de análisis de

taludes convencionales, es que se puede inferir que utilizar estos métodos en el análisis de

taludes de suelo-basura no es del todo preciso.

2.4. Metodología

La metodología seguida para la realización de este proyecto se muestra en la Figura 2-8. Se

explica a continuación.

Figura 2-8. Metodología propuesta para el Trabajo de Graduación

65

2.4.1. Situación actual

2.4.1.1. Información básica y revisión bibliográfica

Como primera etapa para la realización de este proyecto, se procedió a recopilar la

información disponible relativa a la estabilidad de taludes en rellenos sanitarios. Para ello se

consultaron otros trabajos de investigación relacionados con el aquí propuesto, tanto a nivel

nacional como internacional. Fue necesario consultar bibliografía de otros países

principalmente porque el estudio de suelo-basura no se ha desarrollado completamente en

Costa Rica, razón por la cual no se cuenta con suficiente información relacionada al tema.

Paralelo a esta investigación bibliográfica, se realizó una recopilación y análisis de las

principales normas y reglamentos que rigen la construcción, operación y mantenimiento de

Rellenos Sanitarios en el país.

Aunado a lo anterior, se efectuaron cuatro reuniones con los administradores del Relleno

Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar para solicitar información acerca del mismo,

especialmente aquella relacionada con la construcción de las celdas de disposición de los

residuos, así como de los parámetros geotécnicos y ambientales del material suelo-basura

que las conforma. Asimismo, se recopiló información relacionada con el diseño y

mantenimiento del relleno sanitario en cuestión, con el fin de verificar que cumple con lo

dispuesto en el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica y otras normas afines.

Esta información consideró procedimientos de diseño, acomodo y compactación de los

residuos, así como datos sobre el suelo utilizado para la creación de las celdas en el relleno.

2.4.1.2. Visitas de campo

Se realizó una visita previa de reconocimiento del sitio, en donde se recopiló información

acerca de la forma de trabajo diaria del relleno sanitario (principalmente en cuanto al

acomodo y compactación de los residuos), así como la distribución general del mismo. Esta

información fue utilizada como complemento de aquella suministrada por los administradores

del relleno.

Asimismo, se realizaron cuatro visitas posteriores para la obtención de las muestras de

material suelo-basura para los ensayos correspondientes. En estas visitas se efectuaron

además algunos ensayos de campo, a fin de determinar las características mecánicas del

material en estudio.

66

Es importante destacar que para la obtención de las muestras de suelo se procedió a tomar

especímenes provenientes de dos taludes con características diferentes, a fin de determinar

las principales variaciones, especialmente en las características resistentes, entre un suelo y

otro. Asimismo, para los residuos sólidos se tomaron muestras de distintos puntos de la celda

1A (con aproximadamente una semana de haber ingresado al relleno), así como de la

muestra 1B, con varios años de haber sido dispuesta en el sitio, a fin de determinar las

diferencias en las características del material con el paso del tiempo.

2.4.2. Caracterización del relleno sanitario

A partir de las visitas de campo previamente realizadas y con la información suministrada por

los administradores del sitio, se elaboró una caracterización del diseño y funcionamiento del

Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar.

Específicamente, se realizó una recopilación de los procedimientos considerados para la

creación de las celdas que conforman el relleno, así como una comparación con lo estipulado

en el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios. De esta forma, se elaboraron las observaciones

correspondientes para garantizar la optimización en la construcción de los taludes del relleno,

así como aquellas que fueran necesarias para mejorar su operación. Asimismo, se

determinaron las disposiciones de la normativa nacional que podrían ser mejoradas de

acuerdo a lo observado en el relleno sanitario en cuestión.

2.4.2.1. Realización de ensayos de campo

Durante las visitas al relleno sanitario se efectuaron algunos ensayos de campo, entre los que

destacan la prueba de penetración con cono sueco, el ensayo SPT y el de determinación del

ángulo de reposo en la basura.

De esta forma, para la realización de la prueba de penetración con cono sueco y la prueba de

penetración estándar se eligieron dos puntos aleatorios del relleno sanitario (uno de cada una

de las celdas de disposición estudiadas), a fin de determinar, mediante el uso de

correlaciones, los parámetros resistentes de los residuos sólidos. Asimismo, para la

realización del ensayo para la determinación del ángulo de reposo en la basura se tomaron

muestras provenientes de ambos taludes, las cuales se hicieron pasar por dos superficies

lisas diferentes con el objetivo de obtener su ángulo de reposo y la variación de este

parámetro de acuerdo a la rugosidad de la superficie utilizada en el estudio.

67

Una vez obtenidos los valores de los parámetros estudiados, compararon los resultados con

los valores provenientes de la literatura, especialmente de rellenos sanitarios de América

Latina.

2.4.3. Realización de ensayos de laboratorio

A partir de las muestras obtenidas, se realizaron las pruebas necesarias para determinar las

características mecánicas del material suelo-basura, con el fin de utilizarlas en la elaboración

del modelo de estabilidad de taludes. Las pruebas realizadas incluyen ensayos geotécnicos

tales como granulometría, humedad natural, Límites de Atterberg, gravedad específica,

resistencia al corte (corte directo y compresión inconfinada) y clasificación del suelo; así

como ensayos ambientales entre los que pueden mencionarse sólidos totales, volátiles y fijos,

pH, DBO, DQO, humedad natural y metales pesados (hierro y cobre).

Los ensayos geotécnicos se llevaron a cabo en el Centro de Investigaciones en Vivienda y

Construcción del Instituto Tecnológico de Costa Rica (Laboratorio CIVCO); mientras que los

ensayos ambientales se efectuaron en el Laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Escuela

de Ingeniería Civil de la Universidad de Costa Rica.

Una vez obtenidos los valores de los parámetros de interés, se procedió a compararlos con

aquellos disponibles para el mismo tipo de suelo y de residuos, según corresponda, tanto a

nivel nacional como internacional. Los mismos sirvieron de base para la elaboración del

modelo de estabilidad de taludes.

2.4.4. Elaboración del modelo de estabilidad de taludes

Se procedió a elaborar un modelo que prevea el comportamiento de los taludes del relleno

sanitario Parque Ecoindustrial Miramar ante distintos escenarios, el cual se adaptó al uso de

un software de estabilidad de taludes con métodos de equilibrio límite, específicamente el

programa Slide® en su versión 5.0.

Aunado a lo anterior, se realizó un análisis probabilístico que complementa el modelo ya

mencionado, de forma tal que se consideraron las incertidumbres asociadas al material en

estudio y su injerencia sobre el comportamiento de los taludes del relleno sanitario. Para

hacer el análisis de la incertidumbre se usaron datos existentes en la literatura, provenientes

de mediciones realizadas en el exterior, específicamente de países cuya composición

porcentual de residuos fuera similar a la de Costa Rica.

68

2.4.5. Propuesta de soluciones y recomendaciones

A partir de los resultados obtenidos del modelo y el análisis probabilístico, se determinaron

soluciones y recomendaciones para el mejoramiento geométrico de los taludes del relleno

sanitario en estudio, de forma tal que se garantice la adecuada estabilización y seguridad de

las celdas de disposición construidas y las que están por construirse.

Estas recomendaciones se realizaron basadas en lo establecido en el Reglamento sobre

Rellenos Sanitarios de Costa Rica, con el objetivo de garantizar que se salvaguarde la vida de

las personas involucradas en el proyecto y la estabilidad de la obra en cuestión.

En el caso de que los taludes del relleno sanitario cumplieran con los factores de seguridad

deseados, las recomendaciones se orientaron a mejoras para la optimización del manejo y

construcción de los mismos. Asimismo, en los casos en los que el relleno cumple con todas

las disposiciones de la normativa nacional y aun así la geometría no es la mejor que podría

utilizarse, las recomendaciones se dirigen al mejoramiento de lo dispuesto en el reglamento,

especialmente en lo que a desempeño de taludes se refiere.

69

Capítulo 3: Caracterización del Relleno Sanitario Parque

Ecoindustrial Miramar

3.1. Diseño y construcción del Parque Ecoindustrial Miramar

El Parque Ecoindustrial Miramar consiste en un relleno sanitario con una extensión

aproximada de 168 hectáreas, el cual se localiza en Miramar de Montes de Oro, en la

provincia de Puntarenas. Se ubica en las coordenadas geográficas 10°03'58.34'' N y

84°45'48.52'' O.

Inicialmente, la propiedad donde se ubica en la actualidad el relleno sanitario correspondía a

un potrero, por tanto contaba con vías de acceso y caminos adecuados para la entrada de

camiones al sitio. De esta forma, durante el diseño del proyecto, se procuró mantener los

caminos ya existentes, mejorando o ampliando únicamente los que fueran estrictamente

necesarios. Asimismo, se cumplió con los retiros normados por ley respecto a las quebradas y

ríos que atraviesan la finca; y debido al tamaño de la misma, fue posible dejar intactas o con

la menor alteración posible ciertas zonas boscosas presentes en el terreno. Es importante

destacar que el diseño de este proyecto estuvo a cargo de la empresa STC Grupo

Empresarial, y actualmente se encuentra bajo la operación de la empresa Manejo Integral

Tecnoambiente S.A.

3.1.1. Consideraciones preliminares

Como una de las consideraciones iniciales para el diseño del Parque Ecoindustrial Miramar, se

debió buscar un terreno apto de acuerdo a lo establecido en el Reglamento sobre Rellenos

Sanitarios de Costa Rica, de forma tal que no afectara poblaciones vecinas y que contara con

un acceso fácil y rápido en cualquier época del año. De esta forma, se planteó la construcción

del Parque Ecoindustrial Miramar en un terreno cuyo acceso principal de los camiones

recolectores de residuos es a través de la Carretera Interamericana Norte, garantizando que

esté en buenas condiciones y sea accesible para los camiones y maquinaria en general

durante todo el año. Asimismo, esta finca se ubica a aproximadamente 4,5 Km (en línea

recta) respecto al centro urbano más cercano, por tanto se infiere que no habrá repercusión

alguna del relleno sobre la calidad de vida de la población.

70

De acuerdo con STC Grupo (2011), el relleno se diseñó bajo el criterio de que cuenta con

capacidad para 2,5 millones m3 de residuos, por tanto tendría una vida útil aproximada de

diez años, con celdas de 20 a 25 m de altura. No obstante, una vez que se ha entrado en

operación y de acuerdo a los resultados obtenidos mediante el análisis de las dos celdas

construidas a la fecha, se calcula que la vida útil actualizada del relleno sanitario ronda los

26,6 años; lo cual se debe principalmente al volumen actual de residuos que se están

disponiendo y al proceso de acomodo y compactación de los mismos. Debido a lo anterior, se

cumple con lo establecido en el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, mismo

que establece que los rellenos sanitarios de tipo mecanizado deben tener una vida útil

superior a diez años.

Tal y como puede observarse en la Figura 1-1, correspondiente a la distribución en planta del

proyecto, este cuenta con planta de tratamiento de lixiviados, área de las celdas conformadas

por los residuos que ingresan al relleno, oficinas administrativas y parqueos, áreas de

separación de desechos, lavado de camiones, área para pesaje de los camiones recolectores,

vivero, caseta de guarda de seguridad, área de taller y parqueo de camiones, para un total

de aproximadamente 210 000 m2 de construcción, según STC Grupo (2011). En la Figura 3-1

y en la Figura 3-2 se presentan algunas de las zonas anteriormente mencionadas.

Figura 3-1. Construcción de las celdas del relleno


71

Figura 3-2. Oficinas administrativas, caseta de seguridad, parqueos y caminos de acceso

del Parque Ecoindustrial Miramar

3.1.2. Sistema de extracción y tratamiento de lixiviados

El diseño del relleno sanitario en cuestión contempla “un sistema de extracción de biogás y

quemadores, así como una planta de tratamiento de lixiviados de 648 m3/día” (STC Grupo,

2011), de forma tal que se cumpla con lo establecido por la normativa nacional en cuanto al

manejo adecuado de estas sustancias y la minimización del impacto ambiental provocado.

Según la empresa Manejo Integral Tecnoambiente S.A. (2016), el relleno sanitario Parque

Ecoindustrial Miramar inició sus operaciones en agosto del 2011, y paralelo a ello, se dio

inicio de los trabajos en la planta de tratamiento. El sistema para el tratamiento de lixiviados

consta de un subsistema de evacuación, tratamiento y monitoreo, los cuales se encargan de

llevar este líquido desde su sitio de producción (en las celdas de disposición de residuos),

hasta su tratamiento final.

De esta forma, “el lixiviado producido en la celda de disposición se filtra a través de un

sistema de drenaje que consta de una capa de piedra dispuesta sobre toda la superficie de la

72

fosa impermeabilizada con geomembranas y es dirigido por gravedad hasta una de las

esquinas de la celda” (Manejo Integral Tecnoambiente, 2016), sitio en el cual se ubica un

mecanismo capaz de captar los líquidos y dejar los sólidos sedimentables en el fondo de la

misma. Una vez que el lixiviado se encuentra en ese punto, se cuenta con el sistema de

evacuación, el cual consta de una red de tuberías que “captan y dirigen el lixiviado generado

en la celda hasta la planta de tratamiento de aguas residuales” (Manejo Integral

Tecnoambiente, 2016). Durante este recorrido, se dispone de una caja de registro principal y

algunas secundarias a través de toda la tubería de conducción, las cuales contribuyen a

regular el caudal del lixiviado antes de su entrada a la planta de tratamiento, así como para

monitorear el fluido y tomar muestras para su respectivo análisis de laboratorio. En la Figura

3-3 se ilustra el sistema de evacuación del lixiviado expuesto.

Figura 3-3. Red de evacuación de lixiviado


Modificado por Hernández, 2016

Por su parte, la planta de tratamiento de lixiviados “está compuesta por dos tanques y dos

lagunas en las que se da un tratamiento físico-químico inicial, una laguna de aireación como

tratamiento biológico, un sedimentador, y cinco humedales artificiales como tratamiento

73

terciario. Adicionalmente, el sistema cuenta con unidades para el tratamiento y

deshidratación de los lodos, cajas de registro y sistema de medición de caudal” (Manejo

Integral Tecnoambiente, 2016). Todas estas unidades contribuyen al tratamiento de los

lixiviados de forma tal que se cumpla con los parámetros establecidos por el Reglamento

sobre Vertido y Reuso de Aguas Residuales, antes de la disposición de los mismos a la

quebrada Matamoros. En la Figura 3-4 se ilustra la planta de tratamiento del Parque

Ecoindustrial Miramar.

Figura 3-4. Planta de tratamiento de lixiviados


Modificado por Hernández, 2016

Por último, en lo que respecta al sistema de monitoreo, “cada unidad del sistema de

tratamiento de lixiviado cuenta con una caja de registro tanto en la entrada como en la

salida, para monitoreo y toma de muestras” (Manejo Integral Tecnoambiente, 2016). Estas

muestras son analizadas en el laboratorio de forma trimestral y además de medir la eficiencia

de remoción de contaminantes de cada una de las unidades de la planta de tratamiento,

permiten verificar que se cumpla con lo dispuesto en el Reglamento sobre Vertido y Reuso de

Aguas Residuales, tal y como lo determina el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa

Rica.

En esta normativa se establece que se deben realizar mediciones diarias a los parámetros de

temperatura, pH, sólidos sedimentables y caudal, así como mediciones trimestrales de DBO,

74

DQO, grasas y aceites, sólidos suspendidos totales y metales pesados (Cr, Ni, Pb, Hg, Cd). En

el Cuadro 3-1 se presentan los valores obtenidos para cada uno de estos parámetros en

Febrero y Mayo del 2016.

Cuadro 3-1. Parámetros de vertido obtenidos del muestreo de la planta de tratamiento de

lixiviado


Cumplir con estos parámetros es de suma importancia desde el punto de vista ambiental,

pues garantiza que no se está contaminando el cuerpo receptor con las aguas residuales

producidas. Asimismo, contar con un sistema de tratamiento de lixiviados adecuado es vital

para la buena operación de un relleno sanitario, ya que además de evitar o al menos

disminuir la contaminación del suelo o la posible infiltración de contaminantes a las aguas

subterráneas, contribuye a garantizar la estabilidad de los taludes de las celdas que lo

conforman, pues evita la acumulación de lixiviados en el interior de las celdas, los cuales

causan una disminución con el tiempo de los parámetros de resistencia cortante de los

residuos.

Asimismo, el relleno sanitario en estudio cuenta con un sistema de extracción del biogás

generado en cada una de las unidades de disposición, el cual cosiste en tuberías que se

encargan de captar el gas generado y transportarlo hasta los quemadores ubicados en

distintos puntos de cada una de las celdas. De esta forma, se evita la acumulación de gas en

75

el interior de las mismas, el cual contribuye al aumento de las presiones intersticiales y con

ello a la inestabilidad de los taludes de las unidades.

3.1.3. Cimentación de las celdas

Según el Código de Cimentaciones de Costa Rica (2009), el material mayoritariamente

presente en Miramar y alrededores está conformado por suelos residuales rojizos, el cual

tiene dentro de sus principales características la susceptibilidad a inestabilidad de taludes,

principalmente por reptación y deslizamientos.

Un estudio hidrogeológico más detallado, realizado por Losilla (2008) en el relleno sanitario

en cuestión, indica que el área de las celdas abarca tres unidades geológicas con diferentes

características, entre las que destacan la unidad de lavas Monteverde, que corona la cima de

los cerros, con espesores de hasta 11 m; la unidad de Lavas Arcillificadas del Grupo Tilarán,

que consiste en material arcilloso de baja permeabilidad, con espesores entre 12 m y 8 m; y

la unidad de Lavas Sanas del Grupo Tilarán, con características de semiconfinamiento y

permeabilidad baja a media. En la Figura 3-5 se muestra el plano geológico obtenido en el

estudio realizado, mientras que en la Figura 3-6 se muestra la geofísica del área del proyecto.

Asimismo, en el Cuadro 3-2 se presentan los espesores de las unidades estratigráficas

obtenidas del estudio geofísico, así como la profundidad del nivel freático en la zona, la cual

varía desde los 1,5 m hasta los 16 m según la ubicación analizada.

En la misma línea de investigación, fue determinado que el suelo presente en el sitio y sobre

el cual se cimentarían las celdas de disposición consiste principalmente en limos de mediana

a alta plasticidad, color café, de consistencia variable entre media, semidura y dura; con

cohesiones que varían entre 0,31 y 3,03 kg/cm2 (Castro de la Torre, 2006). En la Figura 3-7

se presenta una de las perforaciones realizadas en el sitio durante su análisis, la cual muestra

la estratigrafía presente en el mismo hasta una profundidad de estudio de 10,35 m.

76

Figura 3-5. Plano geológico del área del proyecto

Fuente: Losilla, 2008.

77

Figura 3-6. Geofísica del área del proyecto

Fuente: Ingeotica, 2009.

78

Figura 3-7. Sondeos realizadas en el Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar

Fuente: Castro y De la Torre, 2006 (provistas por el relleno sanitario).

79

Para la cimentación de las celdas de disposición se procede a realizar un proceso de

excavación para formar las gavetas de depósito de los desechos. Este proceso debe

realizarse de forma tal que se dejen “2 m de espesor sobre las unidades de roca, de manera

que esta capa y los sellos de fondo del relleno actúen como aislante hidráulico entre el

relleno y las unidades de roca fracturada infrayacentes” (Manejo Integral Tecnoambiente,

2016); de manera que se evite la contaminación de aguas subterráneas, utilizando para ello

las características de los limos sobre los que se cimenta la estructura.

Cuadro 3-2. Espesores de las unidades estratigráficas presentes en el Parque Ecoindustrial

Miramar

Id Unidades

Estratigráficas Interpretadas

Espesor o profundidad (m) de cada unidad por celda

2a 2b 2c 2d 3b 4b 5b

1 Suelos o Coluvios 1,5- 3 1 - 8 2,5 - 7 1,5 - 4 1,5- 3 1,5 - 6 2 - 7,5

2 Lavas muy

meteorizadas 3,5 - 6 0 - 4 --- 4 - 8,5 0 - 6 --- 0 - 4,5

3

Lavas poco meteorizadas

6,5 - 8 6 - 15 15 - 20 15 - 20 13,5 - 20 11 - 21 11,5 - 17,5

4 Lavas Sanas 11,5 - 17 10 - 22 22- 24 25 - 30 17 - 24 15 - 25 18 - 21

5

Profundidad nivel freático inferido

13- 15 13 - 16 4,5 - 16 8 - 11 3,5 - 9 3,5 - 5 1,5 - 7


Modificado por: Hernández, 2016

En este sentido, la excavación a realizar está determinada principalmente por el espesor de la

capa de limos sobre la que se apoya cada celda individual, misma que puede variar de una

celda a otra, y que por tanto, puede afectar el diseño original de cada una de las unidades.

Es importante mencionar además que debido al suelo presente en el sitio, para conformar

taludes lo más estables posibles en corte, se realiza un proceso de excavación tal que “se

adecúan los suelos del sitio a un gradiente del orden de los 1,5:1,0 (Horizontal: Vertical);

debiendo evitar por completo el escurrimiento e infiltración de aguas pluviales o servidas”

(Castro y De la Torre, 2006). Además es de suma importancia el adecuado drenaje de esas

aguas, de forma que se evite la erosión y deslizamientos de estos taludes.

Debido a las condiciones de diseño, no fue necesario reforzar la cimentación de cada una de

las celdas. De esta forma, bastó con el proceso de excavación y compactación anteriormente

80

mencionado para a partir de allí iniciar con el acomodo de los residuos, sin que este se vea

afectado por el material sobre el que se apoya la estructura.

3.1.4. Construcción de las celdas

Cada una de las celdas que conforman el relleno sanitario en estudio tiene un tamaño

aproximado de dos hectáreas. Según Araya (2016), para la construcción de estas unidades se

cuenta con un diseño preliminar, el cual fue necesario presentar al momento de solicitud de

los permisos de construcción del proyecto. No obstante, conforme se construye cada celda se

deben considerar casos particulares del suelo del sitio para los cuales se hace un análisis

específico según las condiciones del terreno.

Por su parte, para cumplir con la normativa nacional, especialmente en lo que a infiltración

de contaminantes se refiere, se ha previsto la utilización de una barrera de protección contra

derrames, misma que “utiliza una capa de arcilla compactada de 0,3 m de espesor, por

encima de la cual se utiliza una geomembrana de polietileno de alta densidad de 1,8 mm;

seguidamente se encuentra una capa de 0,35 m de piedra de río donde se ubica un sistema

de evacuación de lixiviados, y posterior a esta capa se utiliza un geotextil no tejido de

400 g/m2 de densidad” (STC Grupo, 2011). Así se da un adecuado manejo a los lixiviados,

para que disminuya al máximo el riesgo de contaminación del suelo o cuerpos de agua

superficiales. En la Figura 3-8 y la Figura 3-9 se ilustra el proceso anteriormente mencionado.

Figura 3-8. Celda impermeabilizada con geomembranas


81

Figura 3-9. Colocación de las capas de material granular


Tal y como fue mencionado en la sección anterior, debido a las características del suelo

presente en el sitio no es necesaria la realización de algún tipo de cimentación previa a la

construcción de las celdas, basta con la excavación respectiva para cada unidad (la cual

depende de la geofísica) y su posterior compactación, luego de lo cual se continúa con el

proceso de impermeabilización anteriormente descrito. Una vez impermeabilizado el fondo,

se inicia la colocación de los residuos y su debida compactación, conformando las celdas de

disposición tal y como se observan en la Figura 3-1. Estas unidades se trabajan con un

ángulo de inclinación inicial de los taludes de 30° con respecto a la horizontal; no obstante,

de acuerdo al proceso de degradación de los residuos, este va disminuyendo con el tiempo,

alcanzando valores hasta de 20° o menos.

Para controlar que el ángulo sea el indicado, se realizan mediciones de campo, las cuales

buscan garantizar la seguridad y estabilidad de los taludes construidos. Asimismo, el

Ministerio de Salud puede realizar inspecciones periódicas para medir este parámetro de la

geometría y asegurar que cumpla con la normativa establecida.

Una vez que se finaliza la disposición de residuos en la celda (ya sea porque se alcanza su

geometría de diseño o por cierre temporal de las obras en esa unidad en específico), se

82

procede a la colocación de una capa de suelo de cobertura de acuerdo a lo establecido en el

Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, dando de esta forma finalización a la

construcción de cada una de las celdas que conforman el relleno sanitario.

3.2. Operación del relleno sanitario

La operación del Relleno Sanitario está a cargo de la empresa Manejo Integral

Tecnoambiente S.A., quienes se encargan de vender sus servicios a diferentes

Municipalidades e instituciones tanto públicas como privadas del país. En lo que respecta a la

operación del relleno como tal, se encuentran dentro de sus funciones el acomodo,

compactación y manejo adecuado de los residuos, de forma que se cumpla con la normativa

en todos los aspectos (geometría de los taludes, manejo de contaminantes líquidos y

gaseosos, tratamiento de los residuos sólidos).

Es importante recalcar que actualmente se han construido únicamente dos celdas para la

disposición de residuos (llamadas 1A y 1B), donde la primera celda (código 1B) se operó de

agosto del 2011 hasta abril del 2014 y la segunda celda (código 1A) inició sus operaciones a

partir del mes de abril del 2014; adicionalmente en febrero del 2016 se realizó una

ampliación de la segunda celda cuya operación inició en mayo del 2016. Por lo tanto es

esperable que características como la densidad y compactación de los residuos sean

diferentes entre una y otra celda, debido principalmente al proceso de descomposición de la

materia orgánica y el tiempo de consolidación de cada una de ellas.

3.2.1. Residuos sólidos aceptados

Según la empresa Manejo Integral Tecnoambiente (2016), desde su apertura en agosto del

2011 hasta julio del 2016, el relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar ha tratado un

total de 411 205,69 toneladas de desechos, donde se manejan datos de ingreso promedio de

15 000 toneladas/mes, 3 752 toneladas/semanal y 570 toneladas/día, aproximadamente. En

la Figura 3-10 se observa el ingreso mensual de desechos en el periodo comprendido entre el

mes de Julio del 2015 y Julio del 2016.

83

Figura 3-10. Ingreso mensual de desechos al Parque Ecoindustrial Miramar en el periodo

Julio 2015- Julio 2016


El Parque Ecoindustrial Miramar recibe los residuos de diferentes municipalidades del país,

entre las que destacan “Montes de Oro, Nandayure, Abangares, Esparza, Lepanto, Colorado,

Monteverde, Puntarenas, Upala, Cañas, Pérez Zeledón, Golfito, LUBERA y LUMAR (empresas

que transportan principalmente residuos municipales provenientes de la Municipalidad de

Heredia, Poas, Grecia, Quepos, Palmares y Liberia)” (Manejo Integral Tecnoambiente, 2016).

Asimismo, brindan servicio a diferentes entidades públicas y privadas, tales como la Caja

Costarricense del Seguro Social, Compañía Nacional de Fuerza y Luz, Coca Cola de Costa Rica

Femsa S.A., Fábrica de Harinas de Centroamérica S.A., Corporación Pipasa SRL y Vidriera

Centroamericana S.A..

Como ya se mencionó, los residuos que han ingresado desde la apertura del relleno sanitario

hasta la fecha, han sido dispuestos en dos celdas, donde “el llenado de la celda 1A y 1B se

ha hecho de forma continua alcanzando un porcentaje de uso de 50,1% (lectura hecha hasta

el 30 de Julio 2016). A partir del 01 de mayo se inició la disposición de residuos en el área

ampliada de la celda 1A” (Manejo Integral Tecnoambiente, 2016).

Es importante destacar que en el Parque Ecoindustrial Miramar se reciben únicamente

residuos sólidos ordinarios, razón por la cual no se construyeron celdas especiales para la

adecuada disposición y tratamiento de residuos peligrosos. Debido a lo anterior, no se realiza

un control estricto sobre el material que diariamente entra al sitio, lo cual da posibilidad a

84

que puedan entrar materiales infectocontagiosos o de otra índole que los conviertan en

peligrosos, y que por no venir clasificados, no reciban una adecuada disposición. Asimismo,

materiales como llantas y grandes cantidades de residuos de jardín, no deberían ingresar al

relleno sanitario por no tratarse de un residuo ordinario; no obstante, al no darse un control

sobre los residuos que ingresan, estos pueden encontrarse en las celdas de disposición,

afectando la compactación de los residuos e interviniendo directamente sobre la estabilidad

de los taludes que conforman las celdas del relleno sanitario.

3.2.2. Acomodo y compactación de los residuos

El proceso de acomodo y compactación de los residuos en un relleno sanitario es de suma

importancia para garantizar la estabilidad de los taludes de las celdas que lo conforman. Esto

debido a que una mejor compactación garantiza una mayor unión entre los residuos a la vez

que aumenta la resistencia del material, haciéndolo menos susceptible a la falla.

Para el caso específico del relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, el proceso de

acomodo y compactación es realizado por medio de maquinaria pesada, específicamente

mediante el uso de tractores para el acarreo del material y equipo “pata de cabro” para su

compactación, los cuales garantizan el acomodo óptimo del material y con ello, que la

posterior compactación se dé de la forma adecuada, cumpliendo con lo estipulado en la

normativa nacional.

De esta forma, para el proceso de acomodo, los residuos se colocan en capas con un espesor

aproximado de 40 cm, con el fin de obtener una mejor compactación por medio del equipo

utilizado (pata de cabro). Es importante recalcar que durante este proceso de acomodo no se

lleva a cabo la rotura de las bolsas de desechos, sino que se colocan tal y como vienen de los

hogares, lo cual según Rivera (2012), puede crear cámaras aisladas con tiempos de

descomposición de los residuos diferentes, que repercuten a su vez en los asentamientos del

talud y en el cambio en el ángulo de inclinación. La situación anterior puede observarse en la

Figura 3-11.

Una vez finalizado el proceso de acomodo de los residuos, se lleva a cabo la compactación de

los mismos, para lo cual se cumple con la cantidad de pasadas establecidas en el Reglamento

sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, dada por un mínimo de cuatro.

85

Figura 3-11. Residuos acomodados y compactados en la celda de disposición


Para garantizar que el proceso de compactación sea el adecuado, se realizan estudios

topográficos mensuales, así como estudios de densidad, de manera que se cumpla con el

mínimo de 800 kg/m3 (0,8 ton/m3) establecido en la normativa. En el Cuadro 3-3 se

presentan las densidades obtenidas mediante los estudios realizados en los meses de marzo,

abril y mayo del 2016.

Cuadro 3-3. Densidad de desechos obtenida en marzo, abril y mayo en el Parque

Ecoindustrial Miramar


Es importante mencionar que estos valores de densidad provienen del promedio de ambas

celdas, no obstante es esperable que de manera independiente, la celda 1B posea una mayor

densidad en comparación con la celda 1A, debido principalmente a que tiene residuos con un

mayor periodo de disposición en el relleno sanitario. Asimismo, cabe destacar que “el valor

de masa de residuos se ve afectado por cuatro materiales que podrían ser introducidos a la

celda y que aumenta el peso de los desechos: piedra de protección de la geomembrana,

86

cobertura, lastre y tierra lastre” (Manejo Integral Tecnoambiente, 2016), razón por la cual

estos materiales son tomados en consideración a la hora de realizar el cálculo de densidad,

pues afectan considerablemente su valor final.

3.2.3. Suelo de cobertura

Tal y como fue mencionado en el marco teórico de este trabajo, el Reglamento sobre

Rellenos Sanitarios de Costa Rica indica que se debe cumplir con una cobertura diaria de

desechos con un espesor mínimo de 15 cm y además, colocar 60 cm de material adicional

una vez finalizado el proceso de construcción de cada una de las unidades. Para el caso

específico del Parque Ecoindustrial Miramar, es importante destacar que la cobertura diaria

de desechos no se realiza con suelo, excepto en aquellos casos en los que una zona de

disposición se deja de usar por un período determinado de tiempo, generalmente cuando se

cambia la posición del frente de trabajo, en cuyo caso, se utiliza la cobertura tradicional,

constituida por el suelo presente en el sitio (que representa aproximadamente un uso

promedio de 1500 ton/mes, de acuerdo al control realizado).

De esta forma, en la mayoría de los casos se trabaja con una cobertura alternativa aprobada

por el Ministerio de Salud, la cual está compuesta principalmente por cal, agua y papel (sin

ninguna dosificación establecida). Esta cobertura cumple la función de crear una capa

impermeable sobre los residuos diarios que evita la infiltración de agua en las celdas y la

formación de lloraderos (aunque en menor medida que la colocación de suelo), al tiempo que

disminuye el volumen ocupado, pues su espesor es despreciable, y con ello aumenta la vida

útil en lo que a disposición de residuos se refiere. Además, tiene la ventaja de que es más

fácil y rápida de aplicar, lo que disminuye los tiempos de operación; no requiere

compactación y es más conveniente para usarse en época lluviosa que la aplicación de suelo,

debido principalmente a la dificultad de la maquinaria para colocar la capa de suelo cuando

las lluvias son muy pronunciadas.

No obstante, debe considerarse que a pesar de cumplir con la normativa en cuanto a la no

propagación de malos olores, cabe la posibilidad de que perjudique la estabilidad del talud

tanto a corto como a largo plazo, debido principalmente a que se están sustituyendo capas

de suelo intermedias que cumplirían la función de amarre del material.

En cuanto a la cobertura final de las celdas, esta se hace con el suelo presente en el sitio,

cuya clasificación puede observarse en el Capítulo 4 de este documento, con un espesor igual

87

o superior a 80 cm y debidamente compactada tal y como lo establece el Reglamento sobre

Rellenos Sanitarios de Costa Rica.

3.3. Resumen de resultados

A modo general, puede inferirse de acuerdo a la información suministrada por el personal del

Parque Ecoindustrial Miramar y a lo observado durante las visitas al sitio, que el relleno

sanitario cumple con todos los aspectos básicos de diseño establecidos en el Reglamento

sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, lo cual se ve reflejado en los resultados obtenidos a

la fecha, donde no se han presentado problemas de estabilidad en los taludes de las celdas

de disposición ni en los procesos de evacuación de gases o lixiviados.

En este sentido, destaca el trabajo realizado por la planta de tratamiento de lixiviados, la cual

permite obtener parámetros de descarga menores a los establecidos en el Reglamento sobre

Vertido y Reuso de Aguas Residuales, garantizando la no contaminación del cuerpo receptor.

De la misma forma, el buen funcionamiento de este sistema contribuye a la disminución de

las presiones en el interior de las celdas, debido a que el lixiviado no queda atrapado dentro

de las mismas sino que circula hacia la planta de tratamiento a través de los sistemas de

drenaje y evacuación, lo cual favorece la estabilidad de los taludes de las unidades.

En cuanto a la compactación, cabe recalcar que esta se ha llevado a cabo de la forma

adecuada, obteniendo resultados de densidad muy por encima de los recomendados en la

normativa. Este aumento en la densidad puede deberse al espesor de las capas al ser

compactadas, ya que la normativa establece que estas deben ser de máximo 60 cm, no

obstante, en el relleno se realiza la compactación en capas con espesor aproximado de 40

cm, contribuyendo a que para un mismo número de pasadas con la maquinaria adecuada, se

alcance una mayor compactación y con ello, una mayor estabilidad de los taludes que

conforman las celdas de disposición.

Por su parte, el ángulo de inclinación de los taludes no cumple con el reglamentario en su

fase de construcción. No obstante, con el paso del tiempo este disminuye, debido

principalmente a la descomposición de la materia orgánica, llegando a alcanzar valores

similares al máximo permitido, que corresponde a una pendiente máxima del 30%.

El único aspecto con el que no se está cumpliendo con la normativa es el espesor mínimo de

cobertura diaria, pues se está haciendo uso de una cobertura alternativa (aprobada por el

88

ente fiscalizador), por tanto habría que determinar las repercusiones que este punto pueda

tener a largo plazo sobre la estabilidad del talud y la regeneración del suelo en el relleno

sanitario. Debido a que la empresa está interesada en la revisión de estos parámetros, es que

esta investigación se torna importante para el mejoramiento de la geometría de los taludes

de las celdas de disposición de dicho relleno, así como de la normativa vigente.

89

Capítulo 4: Características mecánicas del material suelo - basura

Con el fin de determinar las características del material suelo- basura que conforma el relleno

sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, se procedió a tomar muestras tanto de suelo como de

los residuos sólidos ubicados en diferentes puntos del relleno. Específicamente, para el caso

de la basura se analizaron muestras tomadas tanto de la celda 1B (correspondiente a aquella

que cuenta con residuos con más años de ser dispuestos en el relleno y por tanto, con un

mayor grado de compactación), así como de la celda 1A, que contiene desechos más

recientes.

Por su parte, para el análisis de las características mecánicas del suelo de cobertura, se

tomaron muestras alteradas e inalteradas de dos taludes diferentes, correspondientes a

aquellos que al momento de la visita al relleno sanitario, estaban siendo usados como

material de cobertura de la celda de disposición respectiva. Asimismo, se tomó una muestra

de suelo de cobertura adicional, la cual fue obtenida del material colocado en la celda 1B, con

el fin de analizar parámetros ambientales y de esta forma determinar su grado de

contaminación.

4.1. Ensayos de caracterización ambiental del suelo de cobertura

Para la caracterización ambiental del suelo de cobertura usado en el relleno sanitario, se

tomó una muestra del material colocado en la celda 1B.

Esta se tomó de dicho sitio, pues al estar temporalmente fuera de operación, es la única

celda que contiene suelo de cobertura, dado que para el trabajo diario de las celdas de

disposición se utiliza cobertura alternativa, como fue explicado en el capítulo anterior.

4.1.1. Potencial de Hidrógeno (pH)

El potencial de hidrógeno es una medida de la acidez o alcalinidad de una sustancia, por

tanto su medición en el suelo de cobertura de una celda de disposición puede indicar la

contaminación que este haya sufrido producto de los residuos sólidos bajo el mismo.

Mediante las muestras analizadas, se obtuvo que el pH del suelo de cobertura oscila entre

6,76 (para la Muestra 1) y 6,85 (para la Muestra 2). En la Figura 4-1 se presentan los

resultados obtenidos.

90

Figura 4-1. Mediciones de pH en el suelo de cobertura

Como puede inferirse a partir de la Figura 4-1, los valores de pH se encuentran en la zona

neutra tendiendo hacia la ácida. No obstante, los resultados obtenidos pueden no representar

el comportamiento global de la celda, sino solamente de las muestras analizadas.

En general, podría afirmarse que el suelo de cobertura de la celda en su totalidad se

encuentra en un rango neutro y que por tanto, no se ve afectado en forma considerable por

los residuos sólidos bajo el mismo. No obstante, los procesos por los que atraviesan los

residuos, tales como descomposición de la materia orgánica y lixiviación, contribuyeron a

obtener valores de pH ácidos en un material que se espera esté bajo condiciones de pH

neutro en ausencia de contacto con residuos sólidos.

4.1.2. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)

La demanda biológica de oxígeno indica la cantidad de oxígeno que necesitan los

microorganismos para estabilizar la materia biodegradable bajo condiciones aeróbicas, razón

por la cual el ensayo se realiza por un periodo de cinco días a 20 °C, de modo que se dé un

ambiente adecuado para la degradación de la materia presente en la muestra.

Para la realización de este ensayo se procedió a analizar dos muestras del suelo de

cobertura, para los cuales se realizó un lavado del material estudiado, a partir del que se

obtuvo una especie de lixiviado con el que se realizaron los ensayos correspondientes, cuyos

resultados se presentan en la Figura 4-2.

91

Figura 4-2. Valores de DBO obtenidos para el suelo de cobertura

Como puede observarse, los valores de DBO obtenidos para ambas muestras son

relativamente bajos, lo cual implica que en el suelo de cobertura no existe una cantidad

considerable de materia orgánica biodegradable, esto a pesar de estar en contacto con los

residuos sólidos de la celda 1B. Lo anterior puede deberse a que al tener los residuos de

dicha celda varios años de haber sido dispuestos en el relleno sanitario, la materia orgánica

de los mismos ha ido degradándose con el tiempo, situación que provoca que el suelo de

cobertura con el que está en contacto se encuentre poco contaminado.

4.1.3. Demanda Química de Oxígeno (DQO)

La demanda química de oxígeno indica la cantidad de oxígeno requerido para oxidar

químicamente la materia orgánica, tanto biodegradable como no biodegradable. Para su

determinación en el suelo de cobertura se procedió a analizar dos muestras de una disolución

acuosa de este material, a partir de la que se obtuvo una especie de lixiviado, el cual fue la

base del análisis. Los resultados obtenidos se presentan en la Figura 4-3.

Figura 4-3. Valores de DQO obtenidos para el suelo de cobertura

33

34

35

36

37

38

39

40

Muestra 1 Muestra 2

DB

O (

mg/

l)

Muestras

0

5

10

15

20

25

Muestra 1 Muestra 2

DQ

O (

mg/

l)

Muestras

92

De acuerdo a los resultados presentados en la Figura 4-3 (18 mg/l para la Muestra 1 y 23

mg/l para la muestra 2), puede inferirse que el suelo de cobertura no presenta gran cantidad

de materia orgánica (tanto biodegradable como no biodegradable), de ahí que los valores de

oxígeno requeridos para degradar este material sean bajos. Lo anterior se debe a que, como

ya fue mencionado, los residuos contenidos bajo dicho material cuentan con varios años de

haber sido dispuestos en el relleno sanitario, razón por la cual han tenido un proceso de

degradación de la materia orgánica considerable, de forma que el suelo de cobertura esté

poco contaminado.

Con los valores de DBO y DQO arrojados, es posible determinar la relación DQO/DBO, la cual

indica una estimación de la degradabilidad del material en estudio. De esta forma, para las

muestras analizadas se obtiene un valor de la relación DQO/DBO de 0,51 para el caso de la

Muestra 1 y de 0,59 para la Muestra 2.

Según Ronzano y Dapena (sf), para una materia orgánica completamente degradable, la

relación entre DQO/DBO es de 1,14. Lo anterior implica que, contrario a lo obtenido en los

ensayos realizados, los valores de DQO deberían ser mayores que los de DBO, esto

principalmente porque la DQO incluye la materia biodegradable y no biodegradable, mientras

que la DBO solamente la materia biodegradable.

4.1.4. Metales pesados

Se procedió a estudiar la concentración de hierro y cobre de cada una de las muestras de

suelo de cobertura analizadas, a fin de determinar su grado de contaminación debido a los

residuos sólidos que cubre.

4.1.4.1. Hierro

Para la determinación del contenido de hierro en las muestras analizadas, se procede a

realizar una solución acuosa del material, a partir de la cual se obtiene una especie de

lixiviado que contiene las características propias de la muestra en estudio.

Una vez con este lixiviado, se prosigue a disolverlo con un reactivo y por medio de un

colorímetro se comparan los niveles de hierro obtenidos de la muestra estudiada respecto a

una muestra patrón. Los resultados arrojados para dos muestras de suelo de cobertura

analizadas se presentan en la Figura 4-4.

93

Figura 4-4. Concentración de Hierro en el suelo de cobertura

Como puede observarse, la concentración de hierro obtenida en el suelo de cobertura es

considerable, y se debe principalmente a los residuos sólidos con los que está en contacto.

Debido a que las muestras de material de cobertura analizadas provienen de la celda 1B,

cuyos residuos tienen hasta cinco años de haber sido dispuestos en el sitio, es posible que los

procesos de degradación y oxidación de la materia sean mayores con la edad de los residuos,

lo cual provoca la contaminación del suelo de cobertura que está en contacto con ellos.

Como ya ha sido mencionado, es posible que los valores obtenidos no reflejen el

comportamiento global de la celda de disposición, debido principalmente a la heterogeneidad

de los residuos sólidos.

4.1.4.2. Cobre

Al igual que en el caso anterior, para la determinación de la concentración de cobre de las

muestras analizadas se procedió a realizar una disolución acuosa del material obtenido en el

relleno sanitario. Esta disolución fue mezclada con un reactivo y comparada con una muestra

patrón, obteniéndose los resultados que se presentan en la Figura 4-5.

Figura 4-5. Concentración de cobre en el suelo de cobertura

2.5602.5802.6002.6202.6402.6602.6802.700

Muestra 1 Muestra 2

Co

nce

ntr

ació

n H

ierr

o

(mg/

l)

Muestras

2.800

3.000

3.200

3.400

3.600

3.800

Muestra 1 Muestra 2

Co

nce

ntr

ació

n C

ob

re

(mg/

l)

Muestras

94

Se observa que la concentración de cobre de las muestras estudiadas es incluso mayor que la

obtenida del análisis de hierro, lo cual se debe, al igual que en el caso anterior, a la

contaminación que sufre el suelo al estar en contacto con la basura y principalmente, a los

procesos químicos de degradación de los residuos sólidos que cubre.

4.2. Ensayos de caracterización geotécnica del suelo de cobertura

Para la determinación de las características mecánicas del suelo de cobertura se procedió a la

obtención de dos muestras, ubicadas en taludes diferentes del relleno sanitario en estudio,

tal como fue especificado anteriormente.

En adelante se llamará Muestra 1 a la que dentro de sus características presentaba una

coloración grisácea, así como Muestra 2 a la de apariencia café amarillenta.

4.2.1. Análisis granulométrico

Para el análisis granulométrico se siguió el procedimiento normado por la ASTM D-4221, por

lo que primero se procedió al lavado de material para determinar la cantidad de finos

presente en cada muestra. Los resultados obtenidos de este estudio se muestran en el

Cuadro 4-1, donde puede observarse la gran cantidad de finos contenidos en las muestras

analizadas, motivo por el cual fue necesario realizar la prueba de hidrómetro para determinar

la curva granulométrica de cada uno de los materiales.

Cuadro 4-1. Resultados obtenidos del lavado del material

Pesos Muestra 1 Muestra 2

Suelo húmedo (g) 402,97 350,37

Suelo seco (g) 364,38 311,26

Suelo lavado seco (g) 50,37 42,08

Finos (g) 314,01 269,18

% finos 86,18% 86,48%

Una vez con este procedimiento, se evalúa el tamaño de las partículas mediante la prueba de

hidrómetro (para los granos finos) y el tamizado por mallas (para la parte gruesa del

material). Los resultados obtenidos del análisis de la Muestra 1 se presentan en el Cuadro 4-2

y en el Cuadro 4-4; mientras que para la Muestra 2, en el Cuadro 4-3 y Cuadro 4-5.

95

Cuadro 4-2. Resultados obtenidos del tamizado para la Muestra 1

Tamiz Peso retenido (g) % retenido % retenido acumulado

% pasando

3/4" 0,000 0,000% 0,000% 100,000%

No. 4 1,786 0,490% 0,490% 99,510%

No. 10 5,816 1,596% 2,086% 97,914%

No. 40 8,054 2,210% 4,297% 95,703%

No. 100 11,324 3,108% 7,404% 92,596%

No. 200 23,061 6,329% 13,733% 86,267%

Charola 0,229 0,063% 86,267% ---

Cuadro 4-3. Resultados obtenidos del tamizado para la Muestra 2

Tamiz Peso retenido (g) % retenido % retenido acumulado

% pasando

3/4" 0,000 0,000% 0,000% 100,000%

No, 4 0,193 0,053% 0,053% 99,947%

No, 10 8,462 2,322% 2,375% 97,625%

No, 40 20,050 5,502% 7,878% 92,122%

No, 100 6,005 1,648% 9,526% 90,474%

No, 200 7,024 1,928% 11,453% 88,547%

Charola 0,223 0,061% 88,547% ---

Cuadro 4-4. Resultados obtenidos de la prueba de hidrómetro para la Muestra 1

Tiempo transcurrido

Lectura real

Temperatura (°C)

Lectura corregida

(Rc)

% más fino

Hidrómetro corregido solo por menisco

(Rm)

L L/T K D

(mm)

15 s 43 22,7 27,61 55,352 42 9,4 37,600 0,01343 0,082

30 s 41 22,7 25,61 51,342 40 9,7 19,400 0,01343 0,059

60 s 40 22,7 24,61 49,337 39 9,9 9,900 0,01343 0,042

2 min 38 22,7 22,61 45,328 37 10,2 5,100 0,01343 0,030

5 min 36 22,7 20,61 41,318 35 10,5 2,100 0,01343 0,019

15 min 33 22,7 17,61 35,304 32 11,1 0,740 0,01343 0,012

30 min 31 22,8 15,64 31,355 30 11,4 0,380 0,01342 0,008

60 min 29 22,9 13,67 27,405 28 11,7 0,195 0,01341 0,006

4 horas 24 23,5 8,85 17,742 23 12,5 0,052 0,01330 0,003

24 horas 20 22,3 4,49 9,001 19 13 0,009 0,01347 0,001

48 horas 20 22,4 4,52 9,062 19 13 0,005 0,01346 0,001

96

Cuadro 4-5. Resultados obtenidos de la prueba de hidrómetro para la Muestra 2

Tiempo transcurrido

Lectura real

Temperatura (°C)

Lectura corregida

(Rc)

% más fino

Hidrómetro corregido solo por menisco

(Rm)

L L/T K D

(mm)

15 s 40 22,5 24,55 40,648 39 9,9 39,600 0,01330 0,084

30 s 38 22,5 22,55 37,337 37 10,2 20,400 0,01330 0,060

60 s 37 22,5 21,55 35,681 36 10,4 10,400 0,01330 0,043

2 min 35,5 22,5 20,05 33,198 34,5 10,6 5,300 0,01330 0,031

5 min 33 22,5 17,55 29,058 32 11,1 2,220 0,01330 0,020

15 min 30 22,5 14,55 24,091 29 11,5 0,767 0,01330 0,012

30 min 29 22,6 13,58 22,485 28 11,7 0,390 0,01344 0,008

60 min 24 22,9 8,67 14,355 23 12,5 0,208 0,01341 0,006

4 horas 23,5 23,4 8,32 13,776 22,5 12,6 0,053 0,01332 0,003

24 horas 22 21,8 6,36 10,530 21 12,9 0,009 0,01354 0,001

48 horas 20 22,0 4,40 7,285 19 13,2 0,005 0,01350 0,001

Obtenidos estos datos, es posible determinar la curva granulométrica de cada uno de los

materiales analizados, en la cual se grafica el tamaño de las partículas en el eje de las

abscisas y el porcentaje pasando del material en el eje de las ordenadas. Los resultados

conseguidos para cada muestra se presentan en la Figura 4-6.

Figura 4-6. Curva granulométrica obtenida para las muestras analizadas

Con la determinación de la granulometría de los suelos analizados y otras propiedades que se

presentarán más adelante, es posible obtener la clasificación de los suelos mediante

cualquiera de los métodos mencionados en el Marco Teórico de este proyecto.

0

20

40

60

80

100

120

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

Po

rcen

taje

pas

and

o (

%)

Tamáño de partícula (mm)

Curva granulométrica

Muestra 1 Muestra 2

97

4.2.2. Gravedad específica

Para la determinación de la gravedad específica de los materiales analizados se evalúa el

procedimiento de la norma ASTM D-854.

Para ello, se procede a secar el suelo y pasarlo por la malla #10, obteniendo de esta forma la

muestra a analizar. Posteriormente, se introduce en un picnómetro donde se le deja saturar

por espacio de 24 horas, para a partir de ahí, iniciar el proceso de extracción de burbujas, de

forma tal que se elimine el contenido de aire de la muestra analizada. Una vez terminado

este proceso, se pone la muestra a secar, de manera que al final del mismo se tiene el suelo

únicamente en su parte sólida, pues ya el aire contenido en los vacíos se habría extraído.

Los resultados obtenidos para cada una de las muestras se presentan en el Cuadro 4-6. En el

Anexo 1 se presenta la totalidad de los resultados de laboratorio para cada material.

Cuadro 4-6. Gravedad específica obtenida (corregida a T=20 °C)

Muestra A B Promedio

Muestra 1 2,595 2,606 2,600

Muestra 2 2,601 2,607 2,604

De acuerdo a lo observado en el Cuadro 2-2 y su comparación con los datos obtenidos

mediante este análisis, se puede inferir como primera aproximación que el suelo analizado se

trata de un limo o arcilla, no obstante, se requiere de más información para determinar

específicamente el tipo de material estudiado.

4.2.3. Límites de Atterberg

La obtención de los límites de consistencia o límites de Atterberg está establecida por la

norma ASTM D-4318, en la cual se especifica el procedimiento a considerar para la

determinación del límite líquido, el límite plástico y el índice de plasticidad.

Los resultados obtenidos de este ensayo para cada una de las muestras analizadas se

presentan en el Cuadro A1- 3 y en el Cuadro A1- 4, así como en la Figura A1- 1 y en la Figura

A1- 2, correspondiente a la obtención del límite líquido. De la misma forma, en el Cuadro A1-

5 se presentan los resultados obtenidos de la determinación del límite plástico.

98

Siendo determinado el límite líquido y el límite plástico, puede obtenerse el índice de

plasticidad, el cual corresponde a la diferencia entre ambos. En el Cuadro 4-7 se presenta un

resumen de los resultados obtenidos para cada muestra.

Cuadro 4-7. Resultados obtenidos del ensayo para la determinación de los límites de

consistencia

Muestra 1

Límite Líquido 85

Límite Plástico 56

Índice de Plasticidad 29

Muestra 2

Límite Líquido 67

Límite Plástico 51

Índice de Plasticidad 16

Estos límites serán usados posteriormente en la clasificación del suelo en estudio, para lo cual

se hace uso de la carta de plasticidad que se presenta en el Anexo 2.

4.2.4. Contenido de humedad

Para determinar el contenido de humedad se procede a secar la muestra al aire por espacio

de 24 horas, luego de las cuales se determina la masa del material (en estado húmedo), y se

introduce al horno para su posterior secado, tal como lo indica la norma ASTM D-2974. La

totalidad de los resultados arrojados para la Muestra 1 se presentan en el Cuadro A1- 6 y

para la Muestra 2 en el Cuadro A1- 7. En el Cuadro 4-8 se muestra un resumen de los datos

obtenidos.

Cuadro 4-8. Contenido de humedad obtenido para cada muestra analizada

Pastilla Humedad muestra 1 Humedad muestra 2

A 54,9 % 47,1 %

B 53,4 % 45,4 %

C 51,0 % 47,2 %

D 50,9 % 50,0 %

E 53,5 % 46,2 %

Puede observarse que para todas las pastillas analizadas de ambas muestras, los porcentajes

de humedad obtenidos son mayores a 40 %, lo cual indica que para ambos tipos de suelo se

tiene una razón de vacíos (e) mayor a la unidad. Es importante destacar que esta propiedad

física de los suelos influye directamente en el comportamiento y la resistencia del material

analizado, por tanto su estudio es trascendental en la determinación de la aplicabilidad como

suelo de cobertura en rellenos sanitarios.

99

4.2.5. Clasificación del suelo

Para la clasificación de las muestras analizadas, se procedió a utilizar lo establecido por el

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), cuyos lineamientos pueden observarse

en el Anexo 2. Este sistema se basa en lo obtenido en el ensayo de análisis granulométrico

para hacer una primera clasificación del suelo, separándolo en dos grandes grupos: suelos de

partículas finas o suelos de partículas gruesas. Una vez hecha esta clasificación, se utilizan

otros parámetros como el contenido de partículas finas (para el caso de arenas o gravas) o

los límites de consistencia (para aquellos suelos con una primera clasificación como limos o

arcillas).

De esta forma, como puede observarse de los resultados mostrados en el Cuadro 4-2 y

Cuadro 4-3, para las muestras analizadas más de la mitad del material pasa la malla #200,

por tanto, como primera clasificación se tiene que ambas muestras representan suelos con

partículas finas. Asimismo, de acuerdo a la información suministrada por el Cuadro 4-7,

puede observarse que el límite líquido para ambas muestras analizadas es mayor que 50, por

lo que tanto la Muestra 1 como la Muestra 2 clasifican como limos y arcillas de alta

compresibilidad.

Reproduciendo la carta de plasticidad y ubicando los valores obtenidos de límite líquido e

índice de plasticidad para cada una de las muestras estudiadas, se obtiene lo representado

en la Figura 4-7.

Figura 4-7. Ubicación de los límites de consistencia en la carta de plasticidad

De acuerdo a la ubicación en la carta de plasticidad, la clasificación del suelo obtenida, tanto

para la Muestra 1 como para la Muestra 2, corresponde al tipo MH (limos inorgánicos, limos

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Índ

ice

de

Pla

stic

idad

Límite Líquido

Línea B Línea U Línea A Muestra 1 Muestra 2

100

micáceos o diatomáceos, limos elásticos). A manera de resumen, se presentan los resultados

obtenidos en el Cuadro 4-9 y en el Cuadro 4-10.

Cuadro 4-9. Clasificación del Suelo, Muestra 1

Criterio Condición Valor Resultado

Más del 50% del material pasa la malla 200 Sí 86,267% Suelo fino

Límite Líquido mayor que 50 Sí 85,435 Limos/ Arcillas alta compresibilidad

Índice de plasticidad -- 29,304 --

Clasificación: MH (Limos inorgánicos, limos micáceos o diatomáceos, limos

elásticos)

Cuadro 4-10. Clasificación del Suelo, Muestra 2

Criterio Condición Valor Resultado

Más del 50% del material pasa la malla 200 Sí 88,547% Suelo fino

Límite Líquido mayor que 50 Sí 66,896 Limos/ Arcillas alta compresibilidad

Índice de plasticidad -- 16,382 --

Clasificación: MH (Limos inorgánicos, limos micáceos o diatomáceos, limos

elásticos)

Basados en los datos suministrados por la empresa Manejo Integral Tecnoambiente S.A., el

suelo presente en el relleno sanitario corresponde a un limo de mediana a alta plasticidad, de

consistencia variable entre media, semidura y dura; por tanto la clasificación obtenida para

ambas muestras de suelo analizado es correcta, donde lo que cambia entre una y otra

muestra es la plasticidad obtenida. A modo general, se podría deducir que las muestras

analizadas son suficientes para determinar las características del material presente en el sitio,

donde lo que podría variar respecto a otras muestras sería únicamente sus parámetros

resistentes.

4.2.6. Parámetros de Resistencia al corte

4.2.6.1. Compresión Inconfinada

Se obtuvieron los valores de resistencia a la compresión inconfinada de tres muestras

remoldeadas según las especificaciones de la norma ASTM D-2166. La totalidad de los

resultados obtenidos se presentan en el Anexo 1.

Con base en los datos presentados en el Cuadro A1- 8 al Cuadro A1- 13, correspondientes al

análisis de tres especímenes de cada material, es posible crear gráficas de esfuerzo-

deformación y con ello, observar el comportamiento del material ante las cargas aplicadas.

101

Los resultados obtenidos pueden observarse en la Figura 4-8 para el caso de los especímenes

ensayados de la Muestra 1 y en la Figura 4-9, para la Muestra 2.

Figura 4-8. Curva de esfuerzo- deformación para tres especímenes de la Muestra 1

Figura 4-9. Curva de esfuerzo- deformación para tres especímenes de la Muestra 2

Como puede observarse a partir de la Figura 4-8 y la Figura 4-9, la forma adoptada por la

gráfica esfuerzo-deformación para cada una de las muestras analizadas coincide con la

esperada para especímenes remoldeados, lo anterior pues al ser una muestra compactada

debe comportarse como un material firme. De esta forma, puede observarse que en todos los

casos se da un aumento del esfuerzo desviador hasta un valor máximo a partir del cual

tiende a disminuir ligeramente, lo cual indica la falla del material estudiado y se relaciona a

materiales compactos, principalmente.

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10%Esfu

erz

o d

esv

iad

or

(kg/

cm2)

Deformación (%)

Espécimen 1 Espécimen 2 Espécimen 3

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10%Esfu

erz

o d

esv

iad

or

(kg/

cm2 )

Deformación (%)


102

Una vez con estos datos es posible obtener los círculos de Mohr y la envolvente de falla de

cada material, cuyos resultados se presentan en la Figura 4-10 para los especímenes

ensayados de la Muestra 1 y en la Figura 4-11 para los de la Muestra 2.

Figura 4-10. Envolvente de falla obtenida para la Muestra 1

Figura 4-11. Envolvente de falla obtenida para la Muestra 2

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700

Esfu

erz

o C

ort

ante

(kg

/cm

2 )

Esfuerzo Axial (kg/cm2)

Especimen 1 Especimen 2 Especimen 3 Envolvente

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

Esfu

erz

o C

ort

ante

(kg

/cm

2)

Esfuerzo Axial (kg/cm2)

Espécimen 1 Espécimen 2 Espécimen 3 Envolvente

103

Según Das (2013), para una resistencia a la compresión simple (qu) con valores menores a

2,44 kg/cm2, los suelos clasifican como muy suave, que es el caso obtenido para cada una de

las muestras analizadas. En el Cuadro 4-11 se presenta un resumen de los resultados

alcanzados.

Cuadro 4-11. Resumen de resultados de la prueba de compresión inconfinada

Muestra 1 (densidad: 1,64 g/cm3)

Muestra 2 (densidad: 1,71 g/cm3)

Parámetro Espécimen

1 Espécimen

2 Espécimen

3 Espécimen

1 Espécimen

2 Espécimen

3

qu (kg/cm2) 0,588 0,584 0,586 2,085 2,177 1,994

c (kg/cm2) 0,294 0,292 0,293 1,043 1,088 0,997

cprom (kg/cm2) 0,293 1,043

Desviación Estándar (kg/cm2)

0,001 0,046

Como puede observarse a partir de los valores obtenidos, la Muestra 2 posee una cohesión

mucho mayor que la Muestra 1, razón por la cual el tipo de suelo representado por la

Muestra 2 es el mayoritariamente utilizado como suelo de cobertura en las celdas de

disposición.

4.2.6.2. Corte directo, consolidada- drenada

Para la obtención de los parámetros de resistencia de las muestras de suelo analizadas

(específicamente el ángulo de fricción efectivo y la cohesión efectiva), se siguió el

procedimiento especificado en la norma ASTM D-3080, bajo la condición consolidada-

drenada. Los resultados obtenidos se presentan en el Anexo 1.

Con la información suministrada en el Cuadro A1- 14 para los especímenes ensayados de la

Muestra 1 y en el Cuadro A1- 15 para la Muestra 2, es posible determinar la relación

esfuerzo- deformación de cada una de las pastillas estudiadas (tres por muestra de suelo),

las cuales fueron previamente consolidadas con cargas de 6,025 kg; 11,9 kg y 23,9 kg,

respectivamente y ensayadas con una velocidad de carga de la prueba de 0,007 cm/s. Los

resultados obtenidos se presentan en la Figura 4-12 y en la Figura 4-13.

104

Figura 4-12. Curva esfuerzo-deformación para las pastillas analizadas de la Muestra 1

Figura 4-13. Curva esfuerzo-deformación para las pastillas analizadas de la Muestra 2

Como puede observarse a partir de la Figura 4-12 y la Figura 4-13, a mayor carga aplicada el

espécimen ensayado experimenta un esfuerzo cortante mayor para un mismo

desplazamiento horizontal. De acuerdo a la teoría de Mohr- Coulomb, lo anterior permite

obtener los círculos de los cuales se desprende la envolvente de falla del material, a partir de

la que es posible determinar la cohesión del suelo (que representa la intersección de la

envolvente con la vertical) y el ángulo de fricción interna.

Asimismo, se obtuvo el grafico de deformación vertical contra deformación horizontal para

ambos tipos de material. Los resultados se presentan en la Figura 4-14 para la Muestra 1 y

en la Figura 4-15 para la Muestra 2, de donde puede observarse que ambos se podrían

105

clasificar como un material firme, con dilatancia positiva tal que a medida que aumenta el

desplazamiento vertical producto de la fuerza aplicada, la deformación horizontal incrementa.

Figura 4-14. Curva de deformación axial contra deformación lateral, Muestra 1

Figura 4-15. Curva de deformación axial contra deformación lateral, Muestra 2

De esta forma, de la información presentada en el Cuadro A1- 14 y en el Cuadro A1- 15 es

posible obtener los esfuerzos cortantes máximos experimentados por cada una de las

pastillas durante la ejecución del ensayo y asignarla al esfuerzo normal aplicado en ese

instante. Los resultados de lo anterior se presentan en el Cuadro 4-12.

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000De

spla

zam

ien

to v

ert

ical

(m

m)

Desplazamiento horizontal (mm)


-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000

De

spla

zam

ien

to v

ert

ical

(m

m)

Desplazamiento horizontal (mm)


106

Cuadro 4-12. Esfuerzos cortantes máximos obtenidos en cada uno de los ensayos y su

respectivo esfuerzo normal

Ensayo Carga (kg) σn (kg/cm2) Ƭmáx, Muestra 1

(kg/cm²) Ƭmáx, Muestra 2

(kg/cm²)

Pastilla 1 6,025 0,311 0,410 0,489

Pastilla 2 11,900 0,613 0,583 0,631

Pastilla 3 23,900 1,232 0,767 0,772

Una vez con los datos mostrados en el Cuadro 4-12, es posible obtener la envolvente de

resistencia máxima de cada uno de los materiales. De esta forma, en la Figura 4-16 se

presenta la envolvente de la Muestra 1 y en la Figura 4-17, la envolvente de la Muestra 2.

Figura 4-16. Envolvente de resistencia máxima de la Muestra 1

Figura 4-17. Envolvente de resistencia máxima de la Muestra 2

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400

Esfu

erz

o c

ort

ante

Ƭm

ax (

kg/c

m²)

Esfuerzo normal σn (kg/cm²)

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400

Esfu

erz

o c

ort

ante

Ƭm

ax (

kg/c

m²)

Esfuerzo normal σn (kg/cm²)

c'=0,42 kg/cm2, ø'=17°

c’= 0,32 kg/cm2, ø’=22°

107

De la Figura 4-16 y la Figura 4-17 puede observarse que para la Muestra 1 se tiene una

cohesión de 0,32 kg/cm2, así como un ángulo de fricción de 22°. Asimismo, el suelo

representado por la Muestra 2 posee una cohesión de 0,42 kg/cm2 y un ángulo de fricción de

17°. En la Figura 4-18 y en la Figura 4-19 se presenta un esquema de los parámetros

resistentes obtenidos para cada tipo de suelo analizado.

Figura 4-18. Círculos de Mohr y envolvente de falla para la Muestra 1

Figura 4-19. Círculos de Mohr y envolvente de falla para la Muestra 2

108

4.3. Ensayos de caracterización ambiental de la basura

Para la caracterización ambiental de la basura se procedió a tomar distintas muestras tanto

de la celda nueva (1A), como de la celda vieja (1B), de forma que se pueda considerar la

variación que estos parámetros puedan presentar con el paso del tiempo.

4.3.1. Contenido de Humedad

Para la determinación del contenido de humedad se procedió a tomar las muestras de

residuos sólidos e introducirlas al horno a 100 °C por un periodo de 24 horas. Los resultados

obtenidos se presentan en la Figura 4-20.

Figura 4-20. Humedad obtenida para cada una de las muestras analizadas

A partir de los datos presentados en la Figura 4-20 se visualiza que para las muestras

analizadas de la Celda Nueva (1A) los porcentajes de humedad oscilan entre 90 % y 97 %,

mientras que la Celda Vieja (1B) presenta valores más bajos, los cuales se encuentran en el

rango de 62 % a 74 %. La diferencia anterior se debe principalmente a que los residuos

sólidos de la Celda 1B poseen una menor cantidad de materia orgánica, la cual provee de

humedad al material. Asimismo, los residuos de dicha celda se encuentran protegidos de la

intemperie por el suelo de cobertura, el cual constituye una capa impermeable que impide o

al menos reduce el paso de agua de lluvia hacia el interior de las celdas.

Debido a lo anterior, y considerando que la humedad es un parámetro determinante en el

comportamiento mecánico de un material, se puede inferir que la cobertura diaria de los

residuos con suelo puede constituir una buena práctica, a fin de garantizar la menor

infiltración posible de agua al interior de las celdas, y con ello, disminuir las presiones

intersticiales que pueden llevar a la falla de los taludes.

0%20%40%60%80%

100%120%

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3

Celda nueva (1A) Celda vieja (1B)

Hu

me

dad

(%

)

Muestras

109

4.3.2. Contenido de materia volátil y fija

Para la medición de los sólidos totales se procedió a introducir las muestras al horno por un

periodo de 24 horas, de modo que una vez que se extrae su humedad (cuyos valores

obtenidos se presentaron anteriormente), es posible determinar la cantidad total de sólidos

contenidos en la muestra. Por su parte, para la determinación de la materia volátil y fija, se

procede a introducir las muestras al horno por un periodo de tres horas a 500 °C, de forma

que bajo esta temperatura todo el material orgánico presente en la muestra se volatiliza,

quedando únicamente los sólidos fijos. Una vez con este dato, los sólidos volátiles se

obtienen por diferencia entre los sólidos totales (es decir, el material seco) y los fijos. Los

resultados obtenidos se muestran en el Cuadro 4-13.

Cuadro 4-13. Material volátil y fijo obtenido en cada una de las muestras analizadas

Parámetro Celda nueva (1A) Celda vieja (1B)

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 1 Muestra 2

Sólidos Totales (g) 6,419 4,290 2,579 6,071 5,231

Sólidos fijos (g) 3,102 0,513 0,153 3,463 2,288

Sólidos volátiles 3,317 3,777 2,426 2,608 2,943

En todas las muestras hay una participación considerable de sólidos volátiles, por tanto

podría inferirse que al relleno sanitario ingresa gran cantidad de materia orgánica que puede

descomponerse con el paso del tiempo, dando lugar a asentamientos o variaciones en la

densidad que pueden afectar directamente la estabilidad de los taludes de las celdas de

disposición. En la Figura 4-21 se presenta el porcentaje de material volátil y fijo contenido en

las muestras analizadas.

Figura 4-21. Porcentaje de sólidos volátiles y fijos por muestra

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Muestra 3

Muestra 2

Muestra 1

Muestra 2

Muestra 1

Ce

lda

nu

eva

(1A

)C

eld

avi

eja

(1B

)

Sólidos volátiles y fijos (%)

Sólidos fijos

Sólidos volátiles

110

En la totalidad de las muestras existe un porcentaje notable de sólidos volátiles

(correspondiente a la materia orgánica presente) respecto a los sólidos fijos (que concierne a

la materia inorgánica). Sin embargo, se confirma que la celda vieja presenta porcentajes

mayores de materia fija, pues con el paso del tiempo parte de la materia orgánica contenida

se ha degradado. No obstante, puede observarse que en la Muestra 1 de la Celda Nueva (1A)

hay un porcentaje considerable de materia fija respecto a las otras muestras de la misma

celda.

Puede inferirse de lo anterior que dada la composición de los residuos sólidos muy

heterogénea y cambiante, es posible que algunos sectores de las celdas de disposición

nuevas contengan más materia orgánica y sólidos volátiles en general respecto a otros

sectores, los cuales tiendan a degradarse con el paso del tiempo, pudiendo realizar cambios

en los parámetros resistentes de los residuos y producir inestabilidades en los taludes de

dichas celdas. En este sentido, la Muestra 2 y Muestra 3 analizadas de la Celda Nueva (1A)

presentan el comportamiento esperado, en el cual se tiene una mayor cantidad de materia

volátil producto de la materia orgánica presente.

Esta situación tiene relación directa con la apariencia de las muestras analizadas, donde se

presentaba una mayor cantidad de papel y materia orgánica en los especímenes obtenidos

de la celda 1A en comparación con la celda 1B, así como en su densidad y compactación, la

cual era mayor para las muestras analizadas de la celda 1B.

4.3.3. Potencial de Hidrógeno (pH)

Para la determinación del potencial de hidrógeno en los residuos sólidos se procedió a

realizar un lavado de las muestras obtenidas, de forma que se genera un lixiviado con las

características del material a analizar. Los resultados de las pruebas se presentan en la Figura

4-22.

111

Figura 4-22. Valores obtenidos de pH

La mayoría de las muestras analizadas tienden hacia valores de pH básico, no obstante, los

resultados obtenidos para todas las muestras oscilan en el rango entre 6,08 y 8,16; por tanto

podría inferirse que estas se encuentran dentro del rango neutro. Según Cárdenas (2013), el

pH es uno de los factores influyentes en la actividad enzimática de las bacterias, por tanto

para cada enzima hay un pH que le permite mayor productividad, siendo el rango adecuado

para el crecimiento aquel comprendido entre 6 y 8 (cercano al rango de neutralidad). En este

sentido y observando los valores anteriormente presentados, puede inferirse que para ambas

celdas de disposición, el ambiente es el adecuado para el crecimiento de las bacterias y con

ello, la oxidación del material presente en las mismas.

En vista de que los residuos sólidos son sumamente heterogéneos, también lo son las

características de los mismos de un punto a otro en el relleno sanitario. De esta forma,

parámetros como el pH podrían ser muy variantes, dependiendo de los materiales que

contenga la muestra analizada y del material de cobertura utilizado (el cual contiene cal). No

obstante, todos los resultados se encuentran en un rango de potencial de hidrógeno bastante

similar, a pesar de haber sido obtenidos de muestras provenientes de celdas distintas, con

composición y tiempos de disposición diferentes, por tanto podría inferirse que el pH global

de ambas celdas se encuentra dentro de la zona neutral. Sin embargo, es posible que

conforme aumenta la profundidad de los residuos (y con ello su tiempo de disposición), se

112

presenten valores diferentes a los aquí determinados, principalmente por los procesos de

descomposición de la materia orgánica y de lixiviación.

4.3.4. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)

La demanda biológica de oxígeno indica la cantidad de oxígeno requerida para degradar la

materia orgánica biodegradable, por tanto implica que una mayor cantidad de materia

orgánica, necesitará de más microorganismos que la degraden. Para su determinación, se

introdujeron las muestras (en disolución acuosa) en un digestor por un periodo de cinco días

a 20 °C. En la Figura 4-23 se presentan los valores de DBO(5,20) obtenidos del análisis de tres

muestras de material proveniente de la Celda Nueva (1A) y de la misma cantidad de

muestras de la Celda Vieja (1B).

Figura 4-23. Valores de DBO obtenido de las muestras analizadas

De los valores obtenidos podría concluirse, como es esperable, que el material proveniente

de la Celda 1A contiene una cantidad mayor de materia orgánica biodegradable en

comparación con las muestras analizadas de la Celda 1B. Lo anterior se debe a que los

residuos de la Celda 1B tienen varios años de haber sido dispuestos en el relleno sanitario,

razón por la cual la materia orgánica se ha degradado con el tiempo, situación que se vio

reflejada mediante el estudio de los sólidos totales, volátiles y fijos presentes en las muestras

analizadas.

Contrario a lo anterior, los residuos provenientes de la Celda 1A tienen escasos días de haber

ingresado al relleno y por tanto, no ha iniciado su proceso de degradación de la materia

orgánica presente.

0

200

400

600

800

1000

1200



DB

O5

,20

(mg/

l)

Muestras

113

4.3.5. Demanda Química de Oxígeno (DQO)

La demanda química de oxígeno representa la cantidad de oxígeno requerido por las

bacterias para degradar la materia orgánica, biodegradable y no biodegradable; por tanto, es

un buen parámetro, en conjunto con la demanda biológica de oxígeno, para determinar la

cantidad de materia orgánica presente en las celdas de disposición, y con ello, la relación que

esta podría tener con los cambios de densidad de los residuos sólidos o la inestabilidad de los

taludes de las mismas.

Para determinar este parámetro se realizó una disolución acuosa de cada una de las

muestras analizadas, la cual se introdujo en un digestor por espacio de tres horas a 150 °C,

para posteriormente ser comparadas en un colorímetro respecto a una muestra patrón. Los

resultados obtenidos se presentan en la Figura 4-24.

Figura 4-24. Valores de DQO obtenido de las muestras analizadas

Puede observarse que los resultados para las muestras estudiadas de la Celda Nueva (1A)

son mayores a los arrojados para la Celda Vieja (1B). Al igual que en el caso del análisis de

DBO(5,20), esta situación se debe principalmente a que los residuos sólidos de la Celda 1A

tienen escasos días de haber sido dispuestos en el relleno sanitario (de dos a tres días

dependiendo del sitio del que fue tomada la muestra), mientras que los de la Celda 1B tienen

hasta cinco años de estar en el sitio. Debido a esta condición, la materia orgánica presente

en los residuos sólidos de la Celda 1B se ha degradado con el tiempo, lo cual se ve reflejado

en los resultados obtenidos en la prueba.

0

100

200

300

400

500

600



DQ

O (

mg/

l)

Muestras

114

Tal y como se mencionó en el estudio de estos parámetros para el suelo de cobertura, con

los valores de DBO y DQO es posible determinar una estimación de la degradabilidad del

material en estudio. Los valores alcanzados se presentan en el Cuadro 4-14.

Cuadro 4-14. Relación DQO/DBO para las muestras de residuos sólidos analizadas



DQO/DBO 0.237 0.524 0.298 1.444 0.727 1.399

Como puede observarse, los valores obtenidos son mayores para las muestras analizadas de

la Celda 1B, lo cual implica que estos residuos presentan una mayor degradabilidad respecto

a los de la Celda 1A. No obstante, es importante destacar que esta relación debería ser en

todos los casos mayor a 1, esto debido a que los valores obtenidos del ensayo de DBO (que

solo considera materia orgánica) deberían ser menores que los de DQO (que considera tanto

la materia orgánica como inorgánica).

4.3.6. Metales pesados

4.3.6.1. Hierro

Al igual que en el caso para la determinación de la concentración de hierro en el suelo de

cobertura, para el estudio de este parámetro en las muestras de basura se procedió a realizar

una disolución de cada una de ellas en agua destilada, obteniéndose una especie de lixiviado

del material. Los valores conseguidos se presentan en la Figura 4-25.

Figura 4-25. Concentración de Hierro en las muestras analizadas

Los resultados arrojados por este ensayo son bastante altos, lo cual implica que si se

considera la celda de residuos como un cuerpo con características homogéneas, la

0.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000


Celda nueva (1A) Celda vieja (1B)Co

nce

ntr

ació

n H

ierr

o (

mg/

l)

Muestras

115

concentración de hierro en los residuos sólidos dispuestos en el relleno sanitario es

considerable. No obstante, puede inferirse a partir de los resultados mostrados en la Figura

4-25 que este parámetro es variable en el tiempo, siendo mayores los valores obtenidos para

las muestras con mayor periodo de disposición en el relleno sanitario.

Lo anterior se debe a que con el pasar del tiempo aumentan las reacciones de oxidación y

reducción de la materia, dando como resultado una mayor concentración de hierro en el

lixiviado generado por los residuos sólidos dispuestos. De acuerdo a lo expuesto, el estudio

realizado se comporta de acuerdo a lo esperable, con valores de concentración más altos

para los residuos sólidos con mayor tiempo de disposición.

4.3.6.2. Cobre

Para la determinación del contenido de cobre en las muestras de basura obtenidas del relleno

sanitario, se realizó un proceso similar al descrito anteriormente para el caso del hierro. Los

resultados obtenidos de este ensayo se presentan en la Figura 4-26.

Figura 4-26. Concentración de Cobre en las muestras analizadas

De acuerdo a lo mostrado en la Figura 4-26, la concentración de cobre obtenida en cada una

de las muestras analizadas es aún mayor que para el caso del hierro, no obstante, puede

observarse que siguen la misma línea, siendo mayores los resultados para las muestras

obtenidas de la Celda 1B. Lo anterior se debe, al igual que en el caso del hierro, a los

procesos de oxidación de la materia orgánica, los cuales dependen del estado actual de los

residuos de cada una de las celdas de disposición.

0.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000



Co

nce

ntr

ació

n C

ob

re (

mg/

l)

Muestras

116

Puede inferirse de acuerdo al estudio de ambos parámetros, que la concentración de hierro y

cobre en el relleno sanitario es bastante alta, lo cual se debe a los residuos que son

dispuestos en las celdas, por lo que se recomienda el estudio de otros metales pesados en

las unidades de disposición. De esta forma, el papel que juega la planta de tratamiento en la

depuración de los lixiviados es de suma importancia, a fin de que el efluente producido

cumpla con el Reglamento sobre Vertido y Reuso de Aguas Residuales.

4.4. Parámetros de Resistencia al corte de la basura

4.4.1. Estimación de los parámetros de resistencia al corte mediante

ensayos en campo

Se presentan a continuación los resultados obtenidos de las pruebas de campo realizadas,

específicamente de la prueba de penetración estándar (SPT) y el ensayo de cono sueco, a

partir de los cuales se determinó la cohesión y el ángulo de fricción de los residuos sólidos

del relleno sanitario en estudio.

4.4.1.1. Prueba de Penetración Estándar

La prueba de penetración estándar consiste en un ensayo de campo a partir del cual es

posible estimar características del suelo en estudio mediante el uso de correlaciones. Entre

estos parámetros destacan la capacidad soportante del material, la cohesión no drenada y el

ángulo de fricción efectivo.

Para ello, se utiliza un equipo conformado por una pesa de 63,5 kg, la cual se deja caer a

una altura de 76,2 cm sobre una barra metálica, haciendo que esta se introduzca en el

terreno. El resultado de ello es el número de golpes necesario para penetrar en cada estrato

una distancia de 15 cm. Es importante mencionar que este ensayo se hace en intervalos de

45 cm, donde los primeros 15 cm no se contabilizan para los cálculos posteriores, pues

corresponden únicamente al número de golpes necesario para introducir la barra en el

material de estudio. De esta forma, para obtener el parámetro de interés, solamente se

consideran los golpes alcanzados en el segundo y tercer tramo, correspondientes a una

profundidad de 30 cm por intervalo.

Este ensayo se realizó para un punto de cada una de las celdas de disposición del relleno

sanitario en estudio. Debido a que se desconoce si la falla de los residuos sólidos se da en

117

condición drenada o no drenada, se realizó el cálculo para la obtención de la cohesión no

drenada (partiendo del supuesto de que la falla se da en condición no drenada) y el ángulo

de fricción efectivo (en caso de que la falla se dé en condición drenada), para posteriormente

comparar los resultados con los de la literatura. Los valores obtenidos para la celda 1B se

presentan en el Cuadro 4-15.

Cuadro 4-15. Número de golpes obtenido del ensayo SPT para la Celda Vieja (1B),

cohesión y ángulo de fricción asociados

Profundidad de penetración (cm)

Número de golpes

Número de golpes contabilizables

Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción

(°)

0-15 4

8 6 20 15-30 4

30-45 4

45-60 6 Rebote @ 1m No se considera No se considera

60-75 76

Debido a la heterogeneidad propia de los residuos sólidos, es posible que el ensayo se

encontrara con algún material como caucho o plástico grueso a partir del cual no se pudo

continuar la prueba, situación que se denota por la poca profundidad a la cual se tuvo que

suspender la misma.

Se puede destacar que para el primer intervalo, correspondiente a 45 cm, el número de

golpes fue bajo; no obstante, si se comparan los valores de cohesión y ángulo de fricción

alcanzados con los presentados en el Anexo 3 para rellenos sanitarios alrededor del mundo,

puede notarse que hay una discrepancia considerable en el valor de cohesión alcanzado, de

lo cual se podría deducir como primera aproximación que la falla de los residuos sólidos se da

en condición drenada. Situación contraria sucede con el ángulo de fricción, donde el valor

obtenido se asemeja a los medidos en otros rellenos sanitarios, lo cual refuerza lo

anteriormente expuesto.

Es importante mencionar que la prueba se detuvo cuando se alcanzaron más de 50 golpes en

un mismo tramo (15 cm), lo cual es una de las recomendaciones del ensayo. Asimismo, los

valores de cohesión y ángulo de fricción fueron obtenidos a partir de las correlaciones

presentadas en el Marco Teórico de este trabajo, cada uno bajo los supuestos de falla de los

residuos anteriormente mencionados. De esta forma, el valor de cohesión se determinó a

partir de lo presentado en el Cuadro 2-3. Valores de resistencia a la compresión simple de

118

acuerdo al número de golpes del ensayo SPT para suelos finos; así como de

recomendaciones de profesionales en la materia, mientras que el valor de ángulo de fricción

se calculó como el promedio de lo establecido en las ecuaciones (2-13) y (2-14).

Debido a la poca profundidad alcanzada en esta prueba, se procedió a analizar un segundo

punto dentro de la misma celda de disposición, los resultados se presentan en el Cuadro

4-16.

Cuadro 4-16. Número de golpes obtenido del ensayo SPT para la Celda Vieja (1B),

cohesión y ángulo de fricción asociados, Prueba 2.


Número de golpes



(°)

0-15 2

4 1,25 - 2,50 19,10 15-30 1

30-45 3

45-60 7

32 >20,00 25,13 60-75 7

75-90 25

90-105 27

Rebote No se considera No se considera 105-120 30

120-135 50

Para este caso se obtuvo una profundidad mayor que la anterior, no obstante, esta no es tan

significativa en comparación con la altura total de la celda de disposición. La situación

anterior puede deberse al tipo de material sobre el que se realiza la prueba, dado que esta

fue diseñada para practicarse en suelo, por lo que es posible que el equipo (especialmente la

punta lisa que se utilizó en el ensayo), no sea el adecuado para atravesar residuos sólidos.

De los resultados obtenidos se visualiza que hay un incremento considerable en el número de

golpes entre un intervalo y otro, lo cual puede deberse a la heterogeneidad de los residuos

sólidos y recae sobre los parámetros resistentes alcanzados. En este sentido, se observa que,

tal como se obtuvo del análisis anterior, los valores de ángulo de fricción determinados

mediante las correlaciones son muy similares a los medidos en otros rellenos sanitarios,

presentados en el Anexo 3. Sin embargo, las cohesiones alcanzadas en cada uno de los

tramos son muy variables entre sí, con diferencias considerables respecto a los valores de

rellenos de América Latina, especialmente en la profundidad comprendida entre los 45 cm y

90 cm, lo cual refuerza la hipótesis de que los residuos sólidos fallan en condición drenada.

119

Un análisis similar al anterior se realizó para la Celda 1A, que contiene residuos con un menor

tiempo de haber sido dispuestos en el relleno sanitario. Al igual que para el caso de la celda

anterior, se obtuvo el valor para la cohesión no drenada (partiendo del supuesto de que la

falla de los residuos sólidos se da en condición no drenada) y el ángulo de fricción efectivo

(en caso de que se dé en condición drenada). Los resultados obtenidos se presentan en el

Cuadro 4-17.

Cuadro 4-17. Número de golpes obtenido del ensayo SPT para la Celda Nueva (1A),

cohesión y ángulo de fricción asociados


Número de golpes



(°)

0-15 18

20 10,00 - 20,00 22,74 15-30 14

30-45 6

45-60 8

21 10,00 - 20,00 22,94 60-75 9

75-90 12

90-105 8

9 5,00- 10,00 20,35 105-120 5

120-135 4

135-150 13

Rebote No se considera No se considera 150-165 32

165-180 56

En comparación con la celda anterior, para este caso fue posible obtener una profundidad

mayor, lo cual puede deberse al poco tiempo de consolidación de esta celda

(aproximadamente 15 días) respecto a la Celda 1B, que contiene residuos con varios años de

haber sido dispuestos en el relleno sanitario.

De lo mostrado puede inferirse que con el paso del tiempo y la consecuente descomposición

de la materia degradable presente en los residuos sólidos, las celdas aumentan su

resistencia. No obstante, se ha comprobado a través de estudios que esta situación no

siempre contribuye en la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición, pues se

estima que los parámetros resistentes de las mismas disminuyen con el tiempo, producto de

la degradación de la materia orgánica y la presencia de vacíos en el interior de las unidades.

De esta forma, gracias a los procesos de descomposición se tendría una mayor resistencia

debido a la presencia de materiales como madera, plásticos o caucho que contribuyen a

120

tener picos en el parámetro medido, pero que no necesariamente reproducen el

comportamiento de otros materiales como bolsas plásticas, más abundantes en las celdas de

disposición.

En cuanto a los valores de cohesión no drenada y ángulo de fricción drenado obtenidos para

esta celda mediante el uso de correlaciones, puede notarse que nuevamente hay una

diferencia marcada en los valores de cohesión alcanzados en comparación con los datos

presentados en el Anexo 3, siendo estos mucho mayores a los esperados. Sin embargo, los

valores de ángulo de fricción se mantienen muy cercanos a los medidos en otros rellenos

sanitarios, de lo cual se podría deducir nuevamente que la falla de los residuos sólidos se da

en condición drenada.

De acuerdo a lo expresado, se infiere que las correlaciones existentes para obtener el ángulo

de fricción en suelos pueden ser aplicables a residuos sólidos; caso contrario sucede en la

determinación del valor de cohesión, ya que los valores calculados difieren

considerablemente del valor esperado. La situación anterior puede deberse a que las

correlaciones aplicadas para determinar el valor de cohesión fueron diseñadas para suelos

finos en condición no drenada, mientras que los residuos sólidos se presume que fallan en

condición drenada, por lo que se deduce que estas no tienen validez. En todo caso, debe

realizarse una mayor cantidad de ensayos, con el fin de determinar la aplicabilidad de las

correlaciones existentes en el análisis de residuos sólidos, o bien, crear nuevas correlaciones

que se ajusten al comportamiento de este material.

4.4.1.2. Prueba de Penetración con Cono Sueco

Por medio de la aplicación de la prueba de penetración con cono sueco se puede obtener el

número de golpes del ensayo SPT. A la fecha no existen correlaciones entre estas dos

pruebas para los residuos sólidos, por tanto se pretende determinar si el uso de correlaciones

existentes para suelos arenosos y/o arcillosos es aplicable para este tipo de material.

Para ello, se procedió a realizar el ensayo en cada una de las celdas de disposición del relleno

sanitario en estudio, con el fin de observar la variabilidad del material de un lugar a otro. En

su ejecución se utilizó un peso máximo de 100 kg, a partir del cual se contó el número de

medias vueltas necesarias para penetrar 10 cm en el material. El ensayo se finalizó una vez

que se alcanzó 50 medias vueltas sin lograr penetrar la distancia especificada, para lo cual se

121

considera que hay rebote, tal y como se hace con el ensayo de SPT cuando el número de

golpes sobrepasa el límite.

Los resultados obtenidos para cada una de las celdas de disposición se presentan en el

Cuadro 4-18 y en el Cuadro 4-19.

Cuadro 4-18. Número de golpes de SPT obtenidos del ensayo de cono sueco, Celda Vieja

(1B)

Peso Wsw

No. de medias vueltas

Profundidad de penetración

Profundidad total


por metro

Valor de N de SPT (Suelo Arcilloso)

N=3+0,050 Nsw

Valor de N de SPT (Suelo Arenoso)

N=2+0,067 Nsw

KN Na L (cm) D (m) Nsw SPT-N SPT-N

0,98 12 20 0,2 60 6 6

0,98 14,5 10 0,3 145 10 12

0,98 4 10 0,4 40 5 5

0,98 11 10 0,5 110 9 9

0,98 11 10 0,6 110 9 9

0,98 4 10 0,7 40 5 5

0,98 3,5 10 0,8 35 5 4

0,98 4 10 0,9 40 5 5

0,98 2 10 1 20 4 3

0,98 16 10 1,1 160 11 13

0,98 3 10 1,2 30 5 4

0,98 3,5 10 1,3 35 5 4

0,98 3,5 10 1,4 35 5 4

0,98 3 10 1,5 30 5 4

0,98 3,5 10 1,6 35 5 4

0,98 2,5 10 1,7 25 4 4

0,98 4 10 1,8 40 5 5

0,98 7 10 1,9 70 7 7

0,98 9,5 10 2 95 8 8

0,98 6 10 2,1 60 6 6

0,98 6 10 2,2 60 6 6

0,98 8 10 2,3 80 7 7

0,98 14 10 2,4 140 10 11

0,98 50 5 2,45 1000 53 69

122

Cuadro 4-19. Número de golpes de SPT obtenidos del ensayo de cono sueco, Celda Nueva

(1A)

Peso Wsw


Profundidad de penetración

Profundidad total


por metro

Valor de N de SPT (Suelo Arcilloso)

N=3+0,050 Nsw

Valor de N de SPT (Suelo Arenoso)

N=2+0,067 Nsw

KN Na L (cm) D (m) Nsw SPT-N SPT-N

0,98 2,5 10 0,10 25 4 4

0,98 6 10 0,20 60 6 6

0,98 5 10 0,30 50 6 5

0,98 2 10 0,40 20 4 3

0,98 4 10 0,50 40 5 5

0,98 2,5 10 0,60 25 4 4

0,98 2 10 0,70 20 4 3

0,98 3 10 0,80 30 5 4

0,98 4,5 10 0,90 45 5 5

0,98 5 10 1,00 50 6 5

0,98 4 10 1,10 40 5 5

0,98 2 10 1,20 20 4 3

0,98 3,5 10 1,30 35 5 4

0,98 4 10 1,40 40 5 5

0,98 5 10 1,50 50 6 5

0,98 6 10 1,60 60 6 6

0,98 7 10 1,70 70 7 7

0,98 4 10 1,80 40 5 5

0,98 5 10 1,90 50 6 5

0,98 7 10 2,00 70 7 7

0,98 7 10 2,10 70 7 7

0,98 4 10 2,20 40 5 5

0,98 5 10 2,30 50 6 5

0,98 5 10 2,40 50 6 5

0,98 5 10 2,50 50 6 5

0,98 5 10 2,60 50 6 5

0,98 5 10 2,70 50 6 5

0,98 7 10 2,80 70 7 7

0,98 14,5 10 2,90 145 10 12

0,98 7 10 3,00 70 7 7

0,98 6 10 3,10 60 6 6

0,98 8 10 3,20 80 7 7

0,98 50 5 3,25 1000 53 69

123

Como puede observarse a partir de los resultados presentados en el Cuadro 4-18 y en el

Cuadro 4-19, el número de medias vueltas obtenido es sumamente variable en distancias

muy cortas (de 10 cm), lo cual deja al descubierto que a pesar de que se supone que a gran

escala los residuos sólidos se comportan como un todo homogéneo, este material es

sumamente heterogéneo, con características resistentes cambiantes de un sitio a otro.

Si se comparan los resultados obtenidos entre una celda y otra, se observa que la celda 1A

necesitó una menor cantidad de medias vueltas para superar cada 10 cm de penetración

respecto a la celda 1B, lo cual implica que esta última presenta una mayor resistencia. Lo

anterior se muestra con detalle en la Figura 4-27.

Figura 4-27. Número de golpes con la profundidad obtenidos para cada una de las celdas

El número de vueltas en ambos gráficos muestra una uniformidad relativa aunque es posible

observar bandas intermedias de 10 cm de espesor con valores menores al promedio y a los

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

1 10 100 1000

No. de medias vueltas por metro para las celdasNsw

124

vecinos (anterior y posterior). Esta variación en pequeños espesores muestra la

heterogeneidad de las propiedades y la disminución podría estar asociada con capas que

tuvieron un menor esfuerzo de compactación en el proceso constructivo de las celdas. Esto

se observa mejor en el caso de la celda 1A, más reciente.

Según Rivera (2012), esta situación puede deberse además al proceso de bioconsolidación de

la materia con el tiempo, el cual ha sido mayor en el caso de la celda 1B (por tener un mayor

tiempo de disposición y por tanto una mayor descomposición de la materia orgánica).

Asimismo, puede observarse que el ensayo llegó hasta una profundidad máxima de 2,45 m

para el caso de la celda 1B, no obstante, para la celda 1A rebotó hasta los 3,25 m, situación

de la que se infiere que efectivamente el material existente en la celda 1B (más antiguo) es

más resistente. Sin embargo, cabe la posibilidad de que al ser los residuos sólidos tan

cambiantes, el ensayo se haya visto alterado por la presencia de materiales más resistentes

como llantas o latas, lo cual tiene influencia directa sobre el número de medias vueltas

alcanzado por el ensayo, pues la punta pudo quedarse atascada en ese material.

Equiparando los resultados obtenidos por este ensayo con los arrojados por el SPT, los cuales

se presentan en el Cuadro 4-15 y en el Cuadro 4-16 para la Celda 1B, así como en el Cuadro

4-17 para la Celda 1A, puede notarse que en todos los casos y especialmente para el estudio

de la Celda 1A, el número de golpes obtenido del ensayo SPT difiere considerablemente del

arrojado mediante las correlaciones del ensayo de cono sueco, siendo mucho mayores para

el primer caso, situación de la que se infiere, como primera aproximación, que las

correlaciones existentes para suelos arenosos o arcillosos no son aplicables a residuos sólidos

urbanos; no obstante, es necesaria la realización de una mayor cantidad de ensayos para

afirmar lo anterior.

Asimismo, de los resultados obtenidos para las celdas en cada uno de los ensayos realizados,

puede observarse que se alcanzó una mayor profundidad por medio de la prueba de

penetración con cono sueco que mediante el SPT, lo cual se debe específicamente al equipo

utilizado en cada una de las pruebas. En este sentido, es importante destacar que para el

cono sueco se contó con una punta metálica atornillada, la cual tiene una mayor capacidad

de penetración en los residuos respecto al equipo utilizado en el SPT, razón por la cual fue

posible alcanzar estratos de residuos sólidos más profundos.

125

Si se comparan los resultados entre una celda y otra, es posible observar que tanto para el

ensayo de cono sueco como de SPT se obtuvo un mayor número de golpes y una menor

profundidad alcanzada en la celda 1B que en la unidad 1A, lo cual indica que a pesar de que

las correlaciones existentes no se ajustan al material en estudio, se mantiene la constante de

una mayor resistencia en la celda 1B en comparación con la celda 1A.

De los resultados alcanzados a partir de los ensayos se puede concluir que es mejor aplicar

pruebas de penetración con cono sueco en residuos sólidos, pues es posible alcanzar

mayores profundidades. Sin embargo, se deben mejorar las correlaciones mediante un

estudio más detallado que incluya la realización de una cantidad de ensayos representativa

que permita correlacionar ambas pruebas para su uso en el análisis de basura. Debido a que

a partir de los ensayos realizados no fue posible obtener valores de cohesión confiables (pues

estos representan una condición no drenada del material), no es recomendable utilizar estos

datos en el estudio de la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición, por lo que

más adelante se presentan los resultados arrojados de una simulación de Montecarlo, a partir

de la cual se determinaron los parámetros a utilizar en los análisis posteriores.

4.4.1.3. Ángulo de fricción

Para la obtención del ángulo de fricción interno se toma como suposición inicial que los

residuos sólidos se comportan como un suelo friccionante, de forma que sea aplicable el

ensayo para la determinación del ángulo de reposo en este tipo de materiales. Debido a lo

anterior, es posible afirmar que el ángulo de fricción crítico es igual al ángulo de reposo,

como fue mencionado en el marco teórico del presente trabajo.

Para la realización del ensayo para la determinación del ángulo de fricción crítico, se procedió

a usar dos superficies con coeficientes de fricción diferentes entre sí, con el fin de determinar

el impacto que este parámetro tiene sobre los resultados obtenidos. De esta forma, se usó

una tabla de madera debidamente lijada y barnizada, con un largo de 77,7 cm; así como una

superficie de vidrio de 53,4 cm de largo. Se utilizaron materiales lo más lisos posibles para

garantizar que durante el proceso no se genera ninguna fuerza de fricción entre el material y

la base utilizada.

Para ambas superficies fueron analizadas muestras obtenidas tanto de la celda 1A (con

material de aproximadamente un día de haber ingresado al relleno), como de la celda 1B,

126

conformada por residuos con varios años de haber sido dispuestos en el sitio. Los resultados

obtenidos se muestran en el Cuadro 4-20 para los residuos de la celda 1A, y en el Cuadro

4-21 para los de la celda 1B.

Cuadro 4-20. Ángulo de reposo obtenido para los residuos de la celda nueva (1A)

Madera Vidrio

Altura (cm) Ángulo (°) Altura (cm) Ángulo (°)

Celda Nueva

28,0 21,1 15,0 16,3

29,0 21,9 18,0 19,7

27,0 20,3 20,0 22,0

26,5 19,9 19,0 20,8

Promedio 27,6 21° 18,0 20°

Cuadro 4-21. Ángulo de reposo obtenido para los residuos de la celda vieja (1B)

Madera Vidrio

Altura (cm) Ángulo (°) Altura (cm) Ángulo (°)

Celda Vieja

34,0 25,9 23,0 25,5

32,0 24,3 23,0 25,5

32,0 24,3 24,0 26,7

29,0 21,9 22,0 24,3

Promedio 31,8 24° 23,0 25°

De acuerdo a los datos anteriores, puede inferirse que el ángulo de fricción interna para los

residuos sólidos estudiados tiene una variación muy baja respecto a los coeficientes de

fricción de cada uno de los materiales analizados (de 1,1° para el caso de los residuos de la

celda nueva y de 1,4° para los de la celda vieja), cumpliéndose el supuesto de que para

suelos granulares “el ángulo de reposo varía aproximadamente 5° dependiendo del

coeficiente de fricción de la base” (Solaque y Lizcano, 2008), por tanto, existe la posibilidad

de que el material se comporta como un suelo en condición drenada.

Asimismo, si se comparan los resultados obtenidos con los que se muestran en el Anexo 3

para el caso de rellenos sanitarios alrededor del mundo, puede observarse que los valores

arrojados mediante esta prueba se asemejan a los alcanzados por medio de ensayos como

corte directo o triaxial en el estudio de rellenos sanitarios de Chile o Brasil, cuya composición

y características de los residuos son muy similares a los de Costa Rica, y donde según la

descripción presentada, representan el comportamiento de rellenos sanitarios con una

adecuada compactación, así como un sistema adecuado de drenaje de biogás y lixiviados

(condición drenada).

127

A partir de los datos obtenidos mediante los ensayos analizados, se nota un aumento del

ángulo de fricción con el tiempo (los valores obtenidos para la celda 1B son

aproximadamente 5° mayores que los de la celda 1A). No obstante, esta variación puede

deberse a que al momento de obtención de las muestras de la celda 1A, el material estaba

en proceso de compactación, por tanto no contaba con la densidad óptima establecida por el

Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica; o al incremento de resistencia debido a

un proceso mayor de bioconsolidación.

En este sentido, de acuerdo a los datos que se muestran en el Anexo 3, puede observarse

que, contrario a lo obtenido mediante el estudio de los residuos sólidos presentes en el

Parque Ecoindustrial Miramar, las características resistentes de la basura tienden a disminuir

con el tiempo, lo cual repercute directamente sobre la estabilidad de los taludes de las celdas

de disposición. En resumen, de los resultados obtenidos se puede concluir que el ángulo de

fricción global de los residuos sólidos del relleno sanitario en estudio es de 22,50° (20,25°

para la celda 1A y 24,80° para la 1B); valor que está íntimamente relacionado con el proceso

de compactación y la composición porcentual del material, por lo tanto puede ser variable en

el tiempo.

4.4.2. Determinación de los parámetros de resistencia al corte mediante

Simulación de Montecarlo

4.4.2.1. Cohesión y Ángulo de fricción

Con el fin de aplicar un análisis probabilístico al modelo de estabilidad de taludes del relleno

sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, es necesario obtener cierta información de los

parámetros resistentes de la basura. Específicamente, se requiere conocer el promedio y la

desviación estándar de los valores de cohesión y ángulo de fricción utilizados, para lo cual se

hizo uso del método de Simulación de Montecarlo.

Para poder realizar esta simulación exitosamente, es necesario contar con un registro de

datos previos, por tanto se usaron valores resistentes de la basura, obtenidos de la literatura,

los cuales fueron recopilados de varios rellenos de América del Sur, Europa y Estados Unidos,

principalmente. Los valores utilizados pueden observarse en el Anexo 3.

Como fue mencionado en el Marco Teórico de este trabajo, la simulación de Montecarlo parte

del supuesto de que se conoce la distribución de cada una de las variables analizadas, con lo

128

cual crea una serie de valores aleatorios basados en esa distribución estadística. De esta

forma, de acuerdo con Barakat et al (2015), para los valores de cohesión y ángulo de fricción

se puede suponer una distribución de tipo log-normal, la cual fue utilizada para este análisis.

Una vez que se conoce la distribución estadística de cada variable y se tiene un registro de

datos significativo, es posible generar la cantidad de datos deseados del parámetro en

estudio, para lo cual se hizo uso del programa Excel®. En este, se creó un condicional con el

cual se generara un valor aleatorio que estuviera dentro de los rangos definidos para cada

variable, determinados a partir de los datos presentados en el Anexo 3. De esta forma, fue

posible generar diez mil valores aleatorios para cada una de las variables anteriormente

especificadas. A partir del grupo de datos generado, se obtuvo la desviación estándar, el

promedio, la media y el coeficiente de variación tanto para la cohesión de los residuos sólidos

como para su ángulo de fricción, cuyos valores se presentan en el Cuadro 4-22.

Cuadro 4-22. Valores obtenidos del análisis probabilístico con simulación de Montecarlo

Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°)

Parámetro Valor obtenido Parámetro Valor obtenido

Promedio 2,504 Promedio 28,10

Desviación 1,775 Desviación 9,371

Coeficiente de Variación 0,709 Coeficiente de Variación 0,333

Mediana 2,200 Mediana 25,700

Amplitud 0,046 Amplitud 0,241

Intervalo [2,458-2,550] Intervalo [27,862-28,345]

Como ya fue mencionado, se puede suponer que estas variables siguen una distribución

probabilística del tipo log-normal. Para verificar que los valores obtenidos se ajustan a dicha

distribución, se generaron los histogramas correspondientes, cuyos resultados pueden

observase en la Figura 4-28 y la Figura 4-29, para la cohesión y el ángulo de fricción de los

residuos, respectivamente.

Es importante recalcar que fueron generados un total de diez mil datos pues esta era la

mínima cantidad que permitía ajustarse adecuadamente a la distribución deseada. Un valor

menor a este producía datos con variaciones muy notables, mientras que para más de diez

mil datos, el cambio en las frecuencias y la distribución asociada no era significativo en

comparación con la presentada en la Figura 4-28 y Figura 4-29.

129

Figura 4-28. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de

cohesión efectiva

Figura 4-29. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de ángulo

de fricción efectivo

Debido a que, tal y como puede observarse en el Anexo 3, los valores utilizados en el análisis

anterior provienen de distintas partes del mundo, con características y composición

porcentual de los residuos sólidos muy diferentes a los presentes en Costa Rica, se procedió

a hacer una nueva simulación, de forma que únicamente se consideraran los valores

obtenidos en rellenos sanitarios de América Latina, cuyas características son similares a las

aquí presentes. Los resultados obtenidos se muestran en el Cuadro 4-23 y en la Figura 4-30 y

Figura 4-31 para la cohesión efectiva y el ángulo de fricción efectivo, respectivamente.

0

50

100

150

200

250

Fre

cue

nci

a

Valor de cohesión (ton/m2)

Ajuste Log-normal

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Fre

cue

nci

a

Valor de ángulo de fricción (°)

Ajuste Log-normal

130

Cuadro 4-23. Valores obtenidos del análisis probabilístico con simulación de Montecarlo,

datos de Latinoamérica

Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°)

Parámetro Valor obtenido Parámetro Valor obtenido

Promedio 1,502 Promedio 22,433

Desviación 0,839 Desviación 3,556

Coeficiente de Variación 0,558 Coeficiente de Variación 0,159

Mediana 1,570 Mediana 22,000

Amplitud 0,022 Amplitud 0,092

Intervalo [1,481-1,524] Intervalo [22,342-22,525]

Figura 4-30. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de

cohesión efectiva con datos de América Latina

Figura 4-31. Distribución log-normal obtenida a partir de los valores generados de ángulo

de fricción efectivo con datos de América Latina

Con los datos generados en ambos análisis, se muestra que las variables estudiadas siguen

efectivamente una distribución del tipo log-normal. No obstante, existe una importante

0

50

100

150

200

250

300

350

Fre

cue

nci

a

Valor de cohesión (ton/m2)

Ajuste Log-normal

-50

50

150

250

350

450

Fre

cue

nci

a

Valor de ángulo de fricción (°)

131

variación en los parámetros obtenidos. En el Cuadro 4-24 y en el Cuadro 4-25 se muestra

una comparación entre ambos estudios realizados.


para la cohesión efectiva

Parámetro Todos los datos Latinoamérica Diferencia porcentual

Promedio 2,504 1,502 40,016%

Desviación 1,775 0,839 52,732%

Coeficiente de Variación 0,709 0,558 21,298%

Mediana 2,200 1,570 28,636%


para el ángulo de fricción efectivo

Parámetro Todos los datos Latinoamérica Diferencia porcentual

Promedio 28,104 22,433 20,179%

Desviación 9,371 3,556 62,053%

Coeficiente de Variación 0,333 0,159 52,252%

Mediana 25,700 22,000 14,397%

Como puede observarse a partir de los resultados de los cuadros anteriores, la diferencia

porcentual (o error) obtenido entre ambos análisis es considerable, lo cual puede deberse a

factores como las tecnologías de compactación, el clima y la composición porcentual de los

residuos entre un lugar y otro. Lo anterior se comprobó mediante un análisis probabilístico

con el método T-Student, y se obtuvo que, tanto para la cohesión efectiva como para el

ángulo de fricción efectivo, existe evidencia de que son estadísticamente diferentes, con un

nivel de confianza de 95 %.

En este sentido, es importante mencionar que las propiedades resistentes de los residuos

sólidos, especialmente la cohesión efectiva y el ángulo de fricción efectivo, están muy

relacionados con la matriz principal que los conforma, fundamentalmente con su contenido

orgánico. De esta forma, según los datos obtenidos, las variaciones entre los parámetros

resistentes de un país como Brasil, Colombia o Chile (los cuales, según Sáenz y Urdaneta,

(2014) producen una cantidad de materia orgánica superior al 50%, como es el caso de

Costa Rica) respecto a los de Estados Unidos o Europa, son tan representativas como para

provocar una diferencia considerable en los resultados de la simulación realizada.

132

Debido a lo anterior, se concluye que por su semejanza con los valores que podrían

presentarse en Costa Rica, es preferible utilizar en el análisis probabilístico los datos

obtenidos mediante el estudio de los parámetros presentes en rellenos sanitarios de

Latinoamérica, únicamente.

4.4.2.2. Densidad in situ de los residuos sólidos

Según el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, el valor de densidad en sitio

debe ser igual o mayor a 0,8 ton/m3, siendo el obtenido en el relleno sanitario (mediante los

estudios realizados por la empresa administradora), de 0,95 ton/m3, aproximadamente.

Para determinar la desviación estándar que podría presentar este parámetro y utilizarla en el

análisis probabilístico correspondiente, se efectuó un estudio similar al anterior. De esta

forma, se utilizaron datos de densidad recopilados de diferentes rellenos sanitarios, cuyos

valores se presentan en el Cuadro A3- 2 del Anexo 3. A partir de la simulación por el método

de Montecarlo, se obtuvo un promedio de 0,831 ton/m3, una desviación estándar de 0,316

ton/m3, una media de 0,700 ton/m3 y un coeficiente de variación de 0,501.

4.5. Análisis de resultados

A partir de los ensayos de campo y de laboratorio realizados, fue posible obtener una

caracterización preliminar del material suelo-basura presente en el relleno sanitario Parque

Ecoindustrial Miramar.

En este sentido, del estudio del suelo de fundación y de cobertura se determinó que se

cuenta en el sitio con material del tipo MH, siendo el representado por la Muestra 2 el más

apto para ser utilizado como suelo de cobertura, debido principalmente a que presenta un

valor mayor de cohesión, tanto en condición drenada como no drenada.

En cuanto al análisis ambiental del suelo de cobertura de la celda 1B, se obtuvo que a pesar

de que este se halla en contacto con residuos sólidos, no se encuentra altamente

contaminado, situación que se desprende de los bajos valores de DBO, DQO y metales

pesados presentados, así como a su valor de pH, el cual se encuentra en el rango neutro.

Por su parte, del análisis de los residuos sólidos se infiere que es la celda 1B la que presenta

mayor resistencia, lo cual se debe a sus tiempos de descomposición mayores, mismos que

han llevado a que la materia orgánica se degrade y el material de la celda se consolide. En

133

este sentido, si se comparan los valores del número de golpes de la prueba de SPT, se puede

deducir que estos tienen relación aparente con la cantidad de sólidos volátiles, DBO, DQO y

metales pesados presentes en las celdas de disposición.

A una profundidad de 1,20 metros se encuentra una diferencia de 20 golpes de la celda 1B

en comparación con la celda 1A (excluyendo los golpes obtenidos en los primeros 15 cm de

cada intervalo), que se puede asociar con una disminución en el valor de sólidos volátiles

presentes de hasta 36 %, de lo cual se deduce que la presencia en grandes cantidades de

materia orgánica contribuye a la reducción de la capacidad soportante y resistencia de los

residuos sólidos.

Lo anterior también tiene relación aparente con los valores de DBO y DQO alcanzados, donde

se tiene que esta diferencia de 20 golpes adicionales en la celda 1B (que corresponde a un

incremento de 43 % en la resistencia del material), se traduce en una disminución de hasta

73 % en los valores de DQO y de 92 % en los de DBO. Esto permite suponer que conforme

aumenta el tiempo de disposición, la reducción de estos parámetros contribuye al incremento

de la resistencia y consolidación de las celdas, pero no necesariamente al mejoramiento de la

estabilidad de los taludes de las mismas, aspecto que depende de otros factores como el

drenaje de las celdas, la humedad de los residuos y la compactación. Eso se debe a que a

pesar de que la materia orgánica se reduce, quedando únicamente los residuos que proveen

mayor resistencia al material, la degradación de estas sustancias provoca asentamientos

diferenciales y vacíos en las celdas de disposición, los cuales pueden dar origen a potenciales

superficies de falla e inducir el colapso de los taludes.

De igual manera, si se comparan los valores de SPT arrojados en ambas celdas con los

determinados mediante el análisis de metales pesados, puede observarse que la obtención de

20 golpes adicionales en el caso de la Celda 1B se puede asociar con una variación de 47 %

en los porcentajes de hierro y de 67 % en la presencia de cobre.

No obstante, es importante recalcar que los valores de cohesión determinados mediante

correlaciones con el N de SPT no son del todo confiables, especialmente si se comparan con

los valores arrojados por la simulación de Montecarlo, donde pueden observarse diferencias

significativas. Esto se debe principalmente a que los resultados de la prueba pudieron ser

modificados por la presencia de materiales como botellas plásticas, llantas u otros, a partir de

los cuales se midió un aumento mayor en el número de golpes.

134

En cuanto a la realización del ensayo con cono sueco, aunque se determinó que las

correlaciones de dicho ensayo y el SPT para arcillas y arenas no son aplicables a los residuos

sólidos del suelo-basura, las diferencias observadas en los valores de NSPT también se

observaron en el ensayo de cono sueco. Estos confirmaron que la resistencia de residuos

sólidos más antiguos (2011-2014) en la celda 1B es mayor que la de los residuos recientes de

la celda 1A.

De esta forma, se concluye que se deben realizar una mayor cantidad de pruebas de ambos

ensayos, con el fin de conseguir una muestra representativa que permita obtener una mejor

aproximación de la variabilidad de la resistencia entre una celda y otra, y su relación con los

parámetros ambientales medidos.


Para la caracterización del suelo de cobertura y los residuos sólidos dispuestos en el relleno

sanitario en estudio, se procedió a tomar distintas muestras de suelo (proveniente de dos

taludes diferentes dentro del sitio), así como de las dos celdas de disposición construidas.

De acuerdo a los resultados obtenidos del análisis geotécnico del material, se concluye que el

suelo presente en el sitio corresponde al tipo MH (limos inorgánicos, limos arcillosos). En este

sentido, es importante recalcar que mediante la realización de los ensayos de compresión

inconfinada (no consolidada- no drenada) se obtuvieron valores de cohesión de 0,293 kg/cm2

y 1,043 kg/cm2 para la Muestra 1 y Muestra 2, respectivamente; mientras que mediante la

realización de la prueba de corte directo (consolidado- drenado), se tienen valores de

cohesión de 0,32 kg/cm2 y 0,42 kg/cm2, así como ángulos de fricción de 22° y 17°, para la

Muestra 1 y Muestra 2.

Asimismo, se realizó un estudio de los parámetros ambientales en el suelo de cobertura, a fin

de determinar el grado de contaminación de este, producto del contacto con los residuos

sólidos dispuestos en el relleno sanitario. Del análisis se obtuvo que los valores de DBO y

DQO son relativamente bajos en comparación con los obtenidos en el análisis de los residuos

sólidos, lo cual implica que el suelo de cobertura no está contaminado con materia orgánica.

Esta situación puede deberse a los residuos sólidos que cubre, los cuales tienen varios años

de haber sido dispuestos en el relleno, razón por la cual la materia orgánica de los mismos ha

ido degradándose con el tiempo.

135

Por su parte, los valores obtenidos de hierro y cobre en el suelo de cobertura son

considerables, situación que, al igual que en el caso anterior, se debe a los residuos sólidos

con los que está en contacto. En este sentido, al ser material con varios años de haber sido

dispuesto en el relleno, aumentan los procesos de oxidación de la materia, lo cual provoca la

contaminación del suelo de cobertura que está en contacto con ellos.

Aunado a lo anterior, se realizó un análisis de los parámetros ambientales de los residuos

sólidos dispuestos en el relleno sanitario, para lo cual se procedió a estudiar el pH, DBO,

DQO, contenido de humedad, material volátil y fijo, así como hierro y cobre, tanto para

muestras provenientes de la celda 1A, como de la celda vieja 1B. De los resultados obtenidos

cabe destacar las variaciones observadas en los contenidos de humedad, los cuales siempre

fueron mayores en las muestras provenientes de la celda 1A y cuyo origen puede deberse al

contenido de materia orgánica presente (que es mayor para residuos con menor tiempo de

haber sido dispuestos en el relleno sanitario), así como a la existencia de suelo de cobertura

en la celda 1B, el cual constituye una capa impermeable que reduce el paso de humedad

hacia el interior de las celdas.

En cuanto al estudio del material volátil y fijo, se determinó que en la totalidad de las

muestras existe un porcentaje notable de sólidos volátiles respecto a los sólidos fijos, lo cual

implica que en ambas celdas hay una cantidad considerable de materia orgánica que puede

descomponerse con el tiempo y producir inestabilidades en los taludes que las conforman. En

este sentido, es importante destacar que si se comparan los valores obtenidos en cada uno

de los ensayos, los porcentajes de material volátil son menores para las muestras

provenientes de la celda 1B, lo que implica que con el paso del tiempo parte de la materia

orgánica contenida se ha degradado.

Lo anterior también se relaciona con los valores arrojados por los ensayos de DBO y DQO,

donde se obtuvo que el material proveniente de la celda 1A contiene una cantidad mayor de

materia orgánica, tanto biodegradable como no biodegradable, en comparación con las

muestras analizadas de la celda 1B, lo cual se debe al tiempo de disposición de los residuos

de cada una de las muestras y sus respectivos procesos de degradación de la materia

orgánica.

Por su parte, del análisis para la determinación de la concentración de hierro y cobre en las

muestras analizadas, es posible afirmar que ambos parámetros son variables en el tiempo,

136

siendo mayores los valores arrojados para las muestras con mayor periodo de disposición en

el relleno sanitario. La situación anterior se debe a que con el pasar del tiempo aumentan las

reacciones de oxidación y reducción de la materia, dando como resultado un incremento en

la concentración de metales pesados en la basura.

Aunado a lo anterior, se realizó el estudio de los parámetros resistentes de los residuos

sólidos, específicamente del ángulo de fricción interna y la cohesión. De esta forma, de la

realización de las pruebas de cono sueco y SPT se concluyó a partir de los resultados

obtenidos que las correlaciones existentes para suelos no son aplicables a residuos sólidos,

principalmente en la determinación de los valores de cohesión, donde los datos arrojados del

estudio difieren considerablemente respecto a los esperados por tratarse de correlaciones

para suelos finos usadas en material con falla en condición drenada.

Asimismo, se concluye mediante la comparación entre los resultados de una prueba y otra

que las correlaciones para convertir a número de golpes del SPT los valores obtenidos de la

prueba de cono sueco no son confiables, esto dado que los resultados obtenidos fueron muy

diferentes. No obstante, se determinó que el ensayo de cono sueco representa la mejor

alternativa para ser aplicado en residuos sólidos, debido principalmente al equipo utilizado, el

cual permite alcanzar mayores profundidades, sin embargo, necesita de correlaciones

ajustadas a residuos sólidos.

De los datos obtenidos en campo se determinaron valores muy variables para cada uno de

los parámetros de interés, dados por una cohesión en el rango de 1,25 ton/m2 a 27 ton/m2

para la celda 1B, así como de 5 ton/m2 a 20 ton/m2 para la celda 1A. En cuanto al ángulo de

fricción efectivo se tienen valores de 19,10° a 25,13° para la celda 1B, así como de 20,35° a

22,74° para la celda 1A. Dado que estos valores, específicamente los de cohesión, son tan

distintos en comparación con los esperados, se concluye que su uso en el modelo para el

análisis de estabilidad de taludes no es confiable.

En cuanto a la determinación del ángulo de fricción interna, se tomó como consideración

inicial que los residuos sólidos se comportan como un material en condición drenada, de

manera que puede inferirse que el ángulo de reposo es igual al ángulo de fricción interna del

material. Realizando el ensayo para la obtención del ángulo de reposo con diferentes

superficies lisas, se determinó que el ángulo de fricción para los residuos de la celda 1A es de

137

aproximadamente 20,25°; mientras que para el material de la celda 1B es de 24,80°,

obteniéndose un promedio global de 22,50°.

Por último, con el fin de generar los parámetros resistentes a utilizar en los modelos de los

taludes que se presentan en el siguiente capítulo, se realizó una simulación de Montecarlo,

por medio de la que se obtuvo los valores de cohesión efectiva, ángulo de fricción efectivo y

peso unitario total. De esta forma, se tiene a partir de valores de literatura provenientes de

América Latina y mediante la simulación de diez mil valores, una cohesión de 1,5 ton/m2 con

una desviación estándar de 0,839 ton/m2, así como un ángulo de fricción de 22,40° (muy

similar al promedio global de 22,50° obtenido mediante el ensayo de campo realizado), con

su respectiva desviación estándar de 3,556°. Por su parte, para la densidad se obtuvo un

promedio de 0,83 ton/m3, con una desviación estándar de 0,316 ton/m3.

138

Capítulo 5: Análisis de estabilidad de taludes

La inestabilidad en los taludes que conforman un relleno sanitario puede deberse a múltiples

causas, entre las cuales destacan las presentadas en la Figura 2-7, relacionadas a fracturas

en el subsuelo, fracturas en el talud por inclinación excesiva, capas de residuos que fluyen

bajo el talud, deslizamientos de residuos a lo largo de fracturas en el cuerpo del relleno,

ruptura de cañerías de drenaje u otras partes del relleno que podrían originar diferencias en

asentamientos, presión de agua intersticial (o de lixiviado), cargas externas, inestabilidad en

zonas de interfaces, entre otras.

En este capítulo se estudiará la estabilidad de las celdas de disposición que conforman el

relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, mediante la elaboración de un modelo de

estabilidad que analice algunos de los factores anteriormente mencionados, especialmente

los vinculados con la inclinación del talud y la presión intersticial generada por la presencia de

agua y lixiviado en el interior de las unidades.

5.1. Modelos geotécnicos para evaluación de la ocurrencia de falla

Por medio de la elaboración de un modelo geotécnico simplificado, es posible evaluar la

estabilidad de los taludes de las celdas del relleno sanitario ante la falla en forma

determinística. Para ello se procedió al estudio de cuatro casos, modificando las propiedades

de resistencia tanto del suelo de cobertura como de los residuos que conforman la celda.

Como parte de las simplificaciones que se consideran para la creación del modelo, destaca el

uso de una geometría básica para una primera evaluación de la ocurrencia de falla del talud,

en lugar de la utilización de la geometría real de las celdas. En este sentido, se construyó un

modelo con una altura de celda de 20 m (basado en la altura de diseño del relleno sanitario

en cuestión), con un ángulo de inclinación de taludes de 30° y con 10 m de excavación de la

capa sobre la que se cimenta la celda (suponiendo que dicha capa es de 12 m de espesor),

de manera que se respeten los 2 m de espesor sobre las capas de roca considerados

durante el proceso de diseño y construcción de las unidades. En la Figura 5-1 se presenta la

geometría de las celdas de disposición utilizada en este estudio.

139

Figura 5-1. Geometría utilizada en el análisis

Asimismo, se supone que el relleno sanitario en estudio cuenta con un adecuado sistema de

evacuación de las aguas pluviales y de los lixiviados generados por los residuos, de forma

que no existe nivel piezométrico en las celdas que interfiera en la estabilidad de los taludes.

Una vez con la geometría de la celda, se procede a modificar los parámetros de resistencia

del suelo y los residuos que la conforman, de manera que se pueda estudiar la influencia en

el mejoramiento de las características del suelo de cobertura frente a las de los residuos y

con ello determinar el material que controla la ocurrencia de falla.

Este estudio se realizó mediante el uso del programa Slide® en su versión 5.0, por medio de

la metodología de Bishop Simplificado. El mismo se llevó a cabo únicamente para la

condición estática, con el método determinístico. A continuación se presentan los casos

estudiados.

5.1.1. Caso 1

En el primer caso de análisis se procede a estudiar la estabilidad de taludes bajo las

condiciones óptimas de operación de un relleno sanitario. Para ello, se utilizaron los datos de

peso unitario, cohesión drenada y ángulo de fricción drenado del suelo obtenidos de los

estudios realizados por Castro de la Torre (2006) para el relleno Sanitario Parque

Ecoindustrial Miramar, y cuyos valores se observan en el Cuadro 5-1.

En cuanto a los parámetros de la basura, se utilizaron los datos obtenidos por SIGA (2012),

citados por Moreno (2013), en el estudio del Relleno Valdivia, ubicado en Chile. Dichos datos

corresponden a aquellos presentes en un relleno sanitario con una adecuada compactación,

óptimo sistema de control de agua de lluvia y lixiviados, así como una buena tasa de drenaje

vertical. Cabe destacar que según Sáenz y Urdaneta (2014), la composición porcentual de la

140

basura de países como Chile, Colombia y Brasil es muy similar a la que se presenta en Costa

Rica (con un contenido orgánico mayor al 50 %), razón por la cual utilizar parámetros de

rellenos sanitarios de estos sitios puede ofrecer una primera aproximación a las condiciones

presentes en los rellenos sanitarios de Costa Rica

Es importante mencionar que estos valores son los obtenidos de análisis de rellenos

sanitarios en los que todos los sistemas de evacuación de fluidos funcionan a la perfección,

por tanto, no hay influencia de estos en el comportamiento mecánico de las celdas. De esta

forma, se trata de parámetros “ideales” dadas todas las condiciones anteriormente descritas,

y cuyos valores se presentan en el Cuadro 5-1.

Cuadro 5-1. Parámetros utilizados en el primer caso de análisis. Condición drenada

Estrato Peso unitario (ton/m3) Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°)

Suelo de fundación* 1,44 8,5 20

Suelo de cobertura* 1,44 8,5 20

Residuos sólidos** 0,93 2,24 25,7 Fuente: *Castro de la Torre (2006); **SIGA (2012), Citado por Moreno (2013)


Es importante mencionar que para este caso se supuso que el suelo de fundación y el de

cobertura poseen los mismos parámetros resistentes, esto partiendo del hecho de que el

suelo de cobertura utilizado en las celdas es el mismo que se excava para crear cada una de

ellas. Asimismo, para la geometría de la celda analizada en el Caso 1, además de las

características anteriormente mencionadas, se utilizó un espesor de suelo de cobertura de 80

cm, tal y como lo establece el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica. Los

resultados obtenidos se presentan en la Figura 5-2.

Figura 5-2. Superficie de falla obtenida, Caso 1 (falla drenada)

141

Tal y como puede observarse a partir de la Figura 5-2, la superficie de falla principal en este

caso está ubicada en el suelo de cobertura, lo cual se debe principalmente a los altos valores

de los parámetros de resistencia cortante de los residuos utilizados en el modelo. No

obstante, es importante recalcar nuevamente que los valores de resistencia utilizados para la

basura corresponden a una condición ideal, por tanto, pueden no reproducir el

comportamiento real del relleno sanitario analizado.

Asimismo, se tiene que para esta condición el factor de seguridad es mayor a la unidad, por

lo que puede inferirse que hay estabilidad. Sin embargo, se da la presencia de superficies de

falla potencial en la capa de residuos, lo cual indica que en presencia de valores de

resistencia menores (y más apegados a la realidad), es posible que este material gobierne la

falla.

5.1.2. Caso 2

Para el segundo caso de análisis se procede a utilizar los mismos datos del suelo de

fundación que en el caso anterior y se modifican las propiedades resistentes de los residuos

sólidos a un caso crítico. Dicho caso corresponde a aquel en el cual se considera que la

basura se comporta como un suelo con falla en condición drenada, con cierta unión entre sus

partículas debido al proceso de compactación al que es sometida.

Los datos utilizados para este análisis (Cuadro 5-2) fueron los obtenidos por EIA (2012),

citado por Moreno (2013), para el caso de un Relleno Sanitario ubicado en Cartagena, Chile;

y que presenta dentro de sus características una adecuada compactación, así como un

sistema adecuado de drenaje de biogás y lixiviados.

Cuadro 5-2. Parámetros utilizados en el segundo caso de análisis

Estrato Peso unitario (ton/m3) Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°)



Residuos sólidos** 0,33 0 25 Fuente: *Castro de la Torre (2006); **EIA (2012), Citado por Moreno (2013)


Al igual que en el Caso 1, se utilizó un espesor de suelo de cobertura de 80 cm, según lo

especifica el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica. Los resultados obtenidos se

presentan en la Figura 5-3.

142

Figura 5-3. Superficie de falla obtenida, Caso 2

Se puede inferir a partir de los resultados obtenidos que al modificarse las propiedades

resistentes de los residuos a un caso crítico (el cual representa el caso de un material en

condición drenada y mal compactado), la falla ocurre en ese material y no en el suelo de

cobertura, como en el caso anterior. Asimismo, se visualiza que con dichas modificaciones el

factor de seguridad es menor a uno y por tanto hay un riesgo inminente de falla, siendo el

residuo sólido el material que la controla.

De lo anterior se concluye que dado que se tiene residuos en condición drenada, el ángulo de

fricción efectivo de este material (que se puede suponer como el ángulo de reposo)

corresponde a su vez al ángulo de inclinación máximo que puede tener un talud para

garantizar la estabilidad. Por lo tanto, si el ángulo del talud es superior al ángulo de reposo

de la basura (como es este caso), se requerirá de un valor significativo de cohesión efectiva

para alcanzar la estabilidad. De esta forma, para obtener un valor de factor de seguridad

mayor a la unidad, se requiere un ángulo de inclinación de los taludes máximo de 25°, que

corresponde al ángulo de fricción drenado del material suelo-basura en este análisis.

En este sentido, es importante destacar que según Kockel (1995), citado por Moreno (2013),

la estructura física de los residuos está constituida por una matriz básica, compuesta

principalmente por material orgánico; y una matriz reforzada, caracterizada por la acción de

componentes fibrosos (como plásticos, cueros y textiles) resistentes a la tracción, por lo que

podría ser posible que el material sí presente un valor de cohesión drenada, misma que

143

puede ir disminuyendo con el paso del tiempo, al darse el proceso de descomposición de la

materia orgánica. Debido a lo anterior, el caso analizado puede ser relativamente

conservador en el sentido de que los residuos sólidos sí pueden presentar un valor de

cohesión drenada diferente de cero, el cual se daría por el proceso de compactación al que

son sometidos y que contribuye a la estabilidad de los taludes que conforman.

5.1.3. Caso 3

Para este caso se toma como ejemplo para el análisis los datos obtenidos por Turczynki

(1988), los cuales se muestran en el Cuadro 5-3. Este autor señala que los residuos sólidos

presentan un valor de cohesión drenada (diferente de cero); no obstante, hay una

disminución de los parámetros de resistencia cortante con el tiempo, lo cual se puede atribuir

a la descomposición de la materia orgánica presente.

Cuadro 5-3. Parámetros resistentes de la basura con el paso del tiempo

Fuente: Turczynki (1988), Citado por Moreno (2013)

Debido a que es deseable que el relleno sanitario conserve su estabilidad durante toda su

vida útil, el pronóstico más crítico es a largo plazo, donde la resistencia cortante ha

disminuido. El resumen de los valores utilizados para el Caso 3 se presenta en el Cuadro 5-4.

Al igual que en los casos anteriores, se utiliza un espesor de suelo cobertura de 80 cm. En la

Figura 5-4 se muestra el resultado obtenido del modelo.

Cuadro 5-4. Parámetros utilizados en el tercer caso de análisis

Estrato Peso unitario

(ton/m3) Cohesión (ton/m2)

Ángulo de fricción (°)



Residuos sólidos** 0,93 1 26

Fuente: *Castro de la Torre (2006); **Turczynki (1988), Citado por Moreno (2013)


144


De la Figura 5-4 se deduce que el material que controla la falla es nuevamente la basura,

aun cuando esta presenta un valor de cohesión diferente de cero. En cuanto al factor de

seguridad obtenido, se estima que “para rotura dentro de los residuos se considera un FS de

1,5 como condición final mínima aceptable” (Ramos y Gorraiz, 2013), por tanto, a pesar de

que la condición presentada no es tan crítica como en el caso anterior (debido a que se

cuenta con un factor de seguridad mayor a la unidad), esta no cumple con el valor mínimo

aceptable para rellenos sanitarios.

De lo anterior podría deducirse que con el paso del tiempo, conforme la materia orgánica se

descompone y los parámetros resistentes de los residuos van disminuyendo, la potencial

superficie de falla pasa de presentarse en el suelo de cobertura (como lo observado en el

Caso 1, para las condiciones ideales), a los residuos, a la vez que el factor de seguridad va

disminuyendo. De esta forma, se concluye que con el paso de los años el relleno puede

volverse más inestable, conforme sus valores de cohesión y ángulo de fricción se reducen.

5.1.4. Caso 4

Como último caso se procede a analizar aquel en el cual se aumentan los parámetros

resistentes del suelo de cobertura, a fin de determinar la influencia que pueda tener este

cambio sobre la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición de residuos. Para ello,

se procede a aumentar el espesor de suelo de cobertura a 1,5 m (70 cm adicionales a lo

establecido en la normativa nacional) y se incrementa el valor de resistencia no drenada de

este material, mientras que los parámetros de la basura se mantienen constantes respecto al

caso anterior. Los valores utilizados se presentan en el Cuadro 5-5.

145

Cuadro 5-5. Parámetros utilizados en el cuarto caso de análisis. Suelo de cobertura en

condición de corto plazo (no drenada)

Estrato Peso unitario

(ton/m3) Cohesión (ton/m2)



Suelo de cobertura 1,77 50 0

Residuos sólidos** 0,93 1 26 Fuente: *Castro de la Torre (2006); **Turczynki (1988), Citado por Moreno (2013)



Nuevamente el material que controla la falla es la basura, aun cuando está cubierta por una

capa de suelo de cobertura de mayor espesor. Si se compara lo presentado en la Figura 5-5

con lo representado en la Figura 5-4, se observa que el factor de seguridad obtenido para la

condición expuesta en el Caso 4 es mayor, no obstante la diferencia no es tan grande

respecto al Caso 3 y su costo de implementación sería mucho mayor.

De los análisis anteriores se infiere que la superficie de falla correspondiente al factor de

seguridad mínimo se ubica en la mayoría de los casos en los residuos sólidos, lo cual

depende de los parámetros resistentes de estos más que de los que pueda presentar el suelo

de cobertura. De esta forma, se debe aumentar la resistencia de corte de la basura,

específicamente la cohesión drenada, para garantizar la estabilidad y alcanzar un factor de

seguridad mínimo de 1,5; lo cual se puede lograr y mantener con el paso del tiempo

únicamente mediante un proceso adecuado de compactación.

146

5.2. Consideraciones iniciales para el análisis de la estabilidad de

taludes

Para la elaboración de un modelo que reproduzca las condiciones de los taludes en el relleno

sanitario en estudio, es imprescindible tomar en consideración ciertos aspectos, los cuales

son de suma importancia en la estabilidad de los mismos. Entre estos destacan la geometría

de los taludes, la resistencia al corte del material, las presiones intersticiales y la condición de

carga.

En lo que a la geometría se refiere, es importante considerar la altura de las celdas y el

ángulo de inclinación de los taludes, aspectos claves en la estabilidad de los mismos. A esto

se suma la resistencia al corte de los materiales que conforman la celda, especialmente de

los residuos sólidos (pues son los que representan un mayor volumen dentro de las unidades

de disposición), y cuyas características fueron presentadas en el Capítulo 4.

En conjunto con lo anterior, las presiones intersticiales toman un papel importante en la

estabilidad de los taludes de un relleno sanitario, pues una excesiva presión intersticial puede

significar una disminución en la resistencia al corte de los materiales que conforman la celda

de disposición. En este sentido, según Moreno (2013), una alta resistencia al corte del

relleno, con una baja presión intersticial, disminuye la generación de superficies de

deslizamiento en sus taludes, lo cual se traduce en la estabilidad de los mismos. No obstante,

a partir de lo expuesto en la sección anterior, se determinó que esta situación puede variar

en el tiempo conforme los parámetros resistentes de los residuos sólidos disminuyen.

Por su parte, los asentamientos son otro aspecto a considerar en la estabilidad de los taludes

de un relleno sanitario, pues “…estos pueden estabilizar, o agregar factores desestabilizantes

en el RS [relleno sanitario]. Los asentamientos localizados y los puntos bajos facilitan la

infiltración del agua superficial en el relleno, lo cual incrementa la presión intersticial y el nivel

piezométrico en la masa de residuos” (Moreno, 2013). No obstante, este aspecto queda fuera

de los alcances de este trabajo y por tanto no fue considerado en el modelo realizado.

En lo que respecta al modelo de estabilidad de taludes del Parque Ecoindustrial Miramar, es

importante mencionar que este se realizó para dos secciones distintas, correspondientes a las

dos celdas de disposición actualmente desarrolladas. De esta forma, es posible estudiar la

147

influencia que tiene la geometría de cada celda, específicamente la altura y el ángulo de

inclinación de sus taludes, en la estabilidad.

Como consideraciones iniciales para la elaboración del modelo destaca la suposición de que el

material que conforma la celda es homogéneo, de forma que presenta las mismas

características resistentes y comportamiento general en todas sus partes; no obstante esto

debe ser verificado en campo en próximos estudios. En este sentido, es importante destacar

que según Moreno (2013), aun cuando un relleno puede ser muy heterogéneo, los resultados

de los ensayos de penetración alcanzados en distintos puntos del mismo arrojan resultados

coherentes entre sí, lo que permite deducir que incluso cuando a pequeña escala el material

es heterogéneo, se comporta a gran escala como un todo homogéneo, de forma que este

supuesto puede ser válido.

Asimismo, se supone que no hay influencia del flujo en el interior de las celdas ni presiones

intersticiales debidas a la presencia de lixiviados y biogás, esto partiendo del hecho de que en

el relleno sanitario se tiene un sistema de extracción de fluidos adecuado que garantice esta

condición. De igual manera, se supone que el nivel freático se encuentra muy por debajo de

la capa de suelo sobre la que se cimentan las celdas de disposición (esto partiendo de la

información geofísica suministrada por la empresa administradora), y por tanto, no influye

sobre la estabilidad de los taludes que las conforman.

Del análisis realizado anteriormente se concluyó que los planos de rotura más críticos se

encuentran al interior de la masa de residuos del relleno, los cuales podrían generar

agrietamientos en la masa de suelo de cobertura y dejar al descubierto las capas más

externas de residuos, permitiendo la introducción de agua superficial a las celdas de

disposición. En este sentido, se considera que el sistema de evacuación de aguas pluviales es

suficientemente eficiente para evitar este tipo de problemas y que además, el material de

cobertura es lo bastante impermeable como para restringir la infiltración de agua a la parte

interior de las celdas.

En cuanto a las características resistentes de los residuos sólidos, se supone que estas

dependen únicamente del peso unitario total y que los parámetros de resistencia están

relacionados mediante el criterio de falla de Mohr-Coulomb, como si se tratara de suelo. De

igual manera, se toma como supuesto que estos parámetros se mantienen constantes con la

148

profundidad y con el paso del tiempo, aunque este último aspecto debe ser estudiado más a

fondo en próximas investigaciones.

Además, se toma como hipótesis para el análisis que los residuos sólidos fallan en condición

drenada, mientras que el suelo de fundación y de cobertura (en el caso de la celda 1B),

puede fallar tanto en condición drenada como en condición no drenada.

Por último, se supone que todo el material presente en las celdas está debidamente

compactado y con la misma densidad, de forma tal que, como se mencionó anteriormente,

las características resistentes son las mismas a cualquier profundidad.

5.3. Modelado de la estabilidad de taludes del relleno sanitario

Para el análisis de la estabilidad de los taludes del relleno sanitario Parque Ecoindustrial

Miramar se elaboraron dos modelos, los cuales representan uno de los taludes de cada una

de las celdas de disposición construidas a la fecha.

Estos modelos fueron diseñados en el programa Slide® en su versión 5.0, y se tomó como

base para su confección la información topográfica suministrada por la empresa Manejo

Integral Tecnoambiente S.A., misma que puede observarse en el Anexo 4. En la Figura 5-6 se

presenta el perfil obtenido a partir de las curvas de nivel facilitadas por los administradores

del relleno sanitario en estudio.

Figura 5-6. Perfiles de las celdas del relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar

Es importante mencionar que la celda vieja (1B) posee un ángulo de inclinación del talud de

aproximadamente 21°; mientras que la celda nueva (1A) tiene un ángulo de inclinación del

talud de 29° en la parte baja y de 21° en la parte alta, aproximadamente. En las Figura 5-7 y

149

en la Figura 5-8 se presenta el modelo realizado para cada una de las celdas en el programa

Slide® V 5.0.

Figura 5-7. Geometría de la Celda 1A utilizada en el análisis de estabilidad

Figura 5-8. Geometría de la Celda 1B utilizada en el análisis de estabilidad

Para el análisis de cada uno de los modelos, se usaron datos obtenidos mediante los ensayos

de laboratorio realizados, así como los suministrados por la empresa encargada del relleno

sanitario y los arrojados por las simulaciones efectuadas. De esta forma, para los residuos

sólidos se utilizó un peso unitario total de 0,95 ton/m3 (valor suministrado por la empresa

Manejo Integral Tecnoambiente S.A., a partir de los estudios mensuales realizados).

Asimismo, se supuso que este material falla en condición drenada, para lo cual se utilizaron

150

los datos obtenidos de la simulación de Montecarlo. Por su parte, para el suelo de cobertura

y de fundación se asume tanto condición drenada como no drenada, por lo que se usaron los

datos de los ensayos de corte directo y compresión inconfinada realizados. Se eligieron los

valores alcanzados para la Muestra 2, pues esta es la que presentaba características físicas

más similares a las observadas en el suelo de cobertura colocado en la celda 1B. En el

Cuadro 5-6 se presenta un resumen de los valores utilizados para los modelos.

Cuadro 5-6. Resumen de valores utilizados en los modelos de análisis de estabilidad

Material Parámetro Valor utilizado

Residuos sólidos

Cohesión drenada 1,5 ton/m2

Ángulo de fricción drenado 22,4°

Peso Unitario 0,95 ton/m3

Suelo de cobertura y fundación condición drenada

Cohesión drenada 4,2 ton/m2

Ángulo de fricción drenado 17,0°

Suelo de cobertura y fundación condición no drenada

Cohesión no drenada 10,43 ton/m2

Ángulo de fricción no drenado 0,0°

Asimismo, se realizaron distintos análisis en los cuales se cambia el valor de cohesión y

ángulo de fricción obtenidos en campo, por valores medidos en otros rellenos de América

Latina (presentados en el Anexo 3), esto con el fin de determinar el impacto que tiene la

modificación de estos parámetros sobre la estabilidad de los taludes de las celdas de

disposición. De igual manera, se realizó un análisis modificando el ángulo de inclinación de

los taludes de las celdas, con el objetivo de establecer la pendiente máxima a la que es

posible construir taludes estables.

Además, se elaboraron modelos con suelo de cobertura intermedia, con el fin de verificar la

influencia que este material pueda tener sobre el factor de seguridad de los taludes de las

celdas de disposición. Es importante mencionar que estos modelos conservan la geometría de

los originales (el mismo ángulo de inclinación y altura de los taludes), donde el único

parámetro que cambia es la colocación de suelo de cubertura de 15 cm de espesor entre

capas de 1 m de residuos sólidos, aproximadamente. En la Figura 5-9 y en el Figura 5-10 se

presentan los modelos efectuados bajo esta condición, para la celda 1A y 1B,

respectivamente.

151

Figura 5-9. Geometría de la Celda 1A con suelo intermedio

Figura 5-10. Geometría de la Celda 1B con suelo intermedio

Por último, se estudió la influencia que puede tener la presencia de agua o lixiviado a cierta

profundidad en la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición, para lo cual se

colocó un nivel piezométrico a alturas baja, media y alta (a partir del nivel excavado), bajo el

que la masa de los residuos se supone totalmente saturada. Según Moreno (2013), la

situación anteriormente mencionada es conservadora, puesto que se supone que un relleno

sanitario cuenta con un adecuado sistema de extracción y circulación de lixiviado y biogás

que evita dicha condición. En la Figura 5-11 se observa el modelo realizado para cada nivel

de línea piezométrica, para la celda 1A. El análisis efectuado para la celda 1B es igual al que

se presenta en dicha figura.

152

Figura 5-11. Diferentes posiciones de la línea piezométrica en el talud 1A.

5.4. Análisis de estabilidad de taludes del Parque Ecoindustrial

Miramar

Para el análisis de la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición del Relleno

Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, se procedió a hacer el estudio de los taludes sin suelo

intermedio, lo cual representa la condición del sitio, así como con suelo de cobertura entre

capas de residuos, caso que atiende a lo especificado en el Reglamento sobre Rellenos

153

Sanitarios de Costa Rica. Cada uno de estos modelos fue analizado bajo el supuesto de que

la basura se encuentra en condición drenada y que el suelo de cobertura y de fundación,

pueden encontrarse tanto en condición drenada como en condición no drenada.

El estudio se efectuó en el programa Slide® V5.0, tanto mediante análisis determinístico

como probabilístico (para este último se utilizó la metodología de Montecarlo). En ambos

casos se obtuvo el factor de seguridad asociado a la condición específica, mediante los

métodos de Fellenius, Bishop Simplificado, Janbu y Morgenstern-Price. En los análisis en los

que no se especifica el método utilizado en el estudio, cabe indicar que este se realizó

mediante la metodología de Bishop Simplificado. Asimismo, entiéndase en los casos que lo

amerite A.D. como análisis determinístico y A.P. como análisis probabilístico. Los resultados

completos de los análisis para cada una de las condiciones que se presentan a continuación

se incluyen en el Anexo A5.

5.4.1. Taludes sin suelo intermedio (condición real)

5.4.1.1. Caso 1: Basura en condición drenada, suelo en condición

drenada, análisis estático y pseudoestático

Como fue mencionado en el apartado anterior, para este caso se supone que los residuos

sólidos se encuentran en condición drenada. De esta forma, se utilizó en el modelo un peso

unitario total de 0,95 ton/m3, así como un valor de cohesión drenada de 1,50 ton/m2 y

ángulo de fricción drenado de 22,4°. Para esos parámetros se utilizaron valores de desviación

estándar de 0,316 ton/m3, 0,839 ton/m2 y 3,556°, respectivamente; los cuales fueron

obtenidos de la simulación de Montecarlo presentada en el capítulo anterior.

Por su parte, para este análisis se supone que el suelo se encuentra en condición drenada,

por tanto se utilizaron valores de peso unitario total de 1,77 ton/m3, cohesión drenada de

4,20 ton/m2 y ángulo de fricción drenado de 17°. Los valores de desviación estándar

correspondientes son de 0,03 ton/m3, 3,94 ton/m2 y 4,02°; los cuales se obtuvieron del

trabajo de Brizuela (2016) para suelos de Miramar.

a) Análisis del modelo con geometría presente en el sitio

Se procedió a analizar cada uno de los perfiles de las celdas 1A y 1B tal y como se

encuentran en el sitio, para lo cual se hizo uso de la información topográfica suministrada por

la empresa Manejo Integral Tecnoambiente S.A. De esta forma, cada uno de los modelos

154

realizados (uno para cada celda de las anteriormente mencionadas), conservan su altura e

inclinación del talud de campo.

El estudio se efectuó bajo la condición estática y pseudoestática, mediante un análisis

determinístico y probabilístico, a fin de determinar el comportamiento de los taludes

analizados bajo cada una de las condiciones descritas. En el Cuadro 5-7 y en el Cuadro 5-8 se

presenta la información obtenida para los taludes en estudio. En la Figura 5-12 se muestra

un ejemplo de salida del modelo con el método de Fellenius, para la celda 1B.

Cuadro 5-7. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 1

Observaciones Fellenius Bishop Simplificado Janbu

Morgenstern- Price

A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.

Estático 3,221 3,827 3,265 3,780 3,202 3,793 3,263 3,950

Pseudoestático 1,685 1,956 1,722 1,993 1,650 1,901 1,721 1,997

Probabilidad de falla

Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0%

Índice de Confianza

8,730 4,520 8,850 4,670 8,770 4,380 9,040 4,700

*A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico

Cuadro 5-8. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 1


Morgenstern- Price


Estático 2,370 2,850 2,470 2,970 2,300 2,750 2,460 2,940

Pseudoestático 1,162 1,396 1,191 1,408 1,123 1,315 1,186 1,394


Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

~0,0% 0,8% ~0,0% 0,4% ~0,0% 2,7% ~0,0% 0,4%


6,160 2,790 6,380 3,000 6,010 2,540 6,360 2,930


Como puede observarse a partir de la información suministrada en el Cuadro 5-7, todos los

factores de seguridad obtenidos para el caso de la celda 1B son mayores a 1,5 (que es el

factor de seguridad mínimo aceptable para condición estática) y a 1,2 (que según Ramos y

Gorraiz (2013) corresponde al factor de seguridad mínimo para condición pseudoestática),

por tanto podría inferirse que bajo el escenario actual, este talud modelado es estable.

155

También puede notarse que la probabilidad de falla en el talud 1B para todos los casos es un

valor aproximado a cero (tal como puede observarse en la Figura 5-12), de modo que podría

concluirse que la condición de dicho talud es segura. El índice de confiabilidad en todos los

casos es mayor a 8 para la condición estática y mayor a 4 para la condición pseudoestática,

lo cual, según lo especificado en el Cuadro 2-4, clasifica el talud modelado como uno con

desempeño alto y bueno, respectivamente.

Figura 5-12. Salida del modelo del talud 1B mediante el método de Fellenius, Caso 1,

condición estática

No obstante, de la información suministrada por el Cuadro 5-8, correspondiente a la celda de

disposición 1A, se tiene que algunos valores de factor de seguridad, principalmente los

arrojados mediante el análisis determinístico, no cumplen con el mínimo deseado,

específicamente para la condición pseudoestática. Esta situación recae sobre la probabilidad

de falla, misma que para dicho caso varía entre 0,4 % y 2,7 %, dependiendo del método de

análisis utilizado.

Teniendo presente que la celda 1B tiene una altura de aproximadamente 9,80 m, con un

ángulo de inclinación del talud de 21°, y que la celda 1A posee 14,7 m de elevación para un

ángulo de inclinación del talud de 29° en la parte baja y de 21° en la parte alta, podría

deducirse que a mayor elevación y mayor ángulo de inclinación, la probabilidad de falla

aumenta, a medida que el factor de seguridad del talud disminuye (siempre y cuando el

material analizado sea homogéneo).

156

Es importante mencionar, de acuerdo a la información suministrada en el Cuadro 2-4, que

para una probabilidad de falla mayor que 0,00135 (0,135 %) y menor que 0,02275

(2,275%), el desempeño del modelo se considera por debajo del promedio, lo cual indica que

se deben optimizar ciertos aspectos, principalmente geométricos, para mejorar su

estabilidad. De igual manera, si se observa el índice de confiabilidad para el caso

pseudoestático, se tiene que en todos los casos es menor o igual a 3, lo que arroja un nivel

de desempeño inferior al promedio.

Respecto al análisis estático, cabe destacar que los factores de seguridad alcanzados para

ambas celdas están muy por encima del mínimo aceptable, por lo que podría inferirse que

aún a una mayor altura, pueden no presentarse problemas de inestabilidad bajo esta

condición.

b) Análisis con variación del ángulo de inclinación del talud

Para este análisis se procedió a modificar el ángulo de inclinación del talud desde 16° hasta

45° (con variaciones de 2°), manteniendo constante la elevación de la celda de disposición

en cada uno de los casos, siendo de 9,8 m para la celda 1B y de 14,7 m para la celda 1A.

Con esto, se pretende estudiar el valor máximo de ángulo de inclinación que pueda tener un

talud, sin que esta modificación en su geometría afecte el factor de seguridad y la

probabilidad de falla asociada.

Es importante mencionar que para este caso y los subsecuentes, es la celda 1A la que posee

suelo de cubertura y no la 1B, a fin de determinar si para una mayor altura de las celdas de

disposición, el suelo de cobertura final (de 80 cm, de acuerdo a lo especificado en el

Reglamento sobre Rellenos Sanitarios) contribuye en la estabilidad.

Al igual que en el caso anterior, el estudio se realizó para las condiciones estática y

pseudoestática, tanto mediante análisis determinístico como probabilístico. En el Cuadro A5-

1 se presentan los factores de seguridad obtenidos para la celda 1B y en el Cuadro A5- 2

para el talud de la celda 1A, ambos para la condición estática. En la Figura 5-13 y en la

Figura 5-14 se ilustran gráficamente los resultados obtenidos por cada uno de los métodos de

análisis.

157

Figura 5-13. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 1, condición estática

Figura 5-14. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 1, condición estática

Tanto el talud 1A como el talud 1B presentan factores de seguridad mayores al mínimo

aceptable para la condición estática, dado por 1,5. Lo anterior se cumple para todos los

ángulos de inclinación propuestos en el caso 1B, donde se cuenta con bastante holgura en

los factores de seguridad arrojados respecto al mínimo aceptable. No obstante, para el caso

del talud 1A, puede observarse de la Figura 5-14 que a partir del ángulo de inclinación de 40°

1.01.52.02.53.03.54.04.55.0

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad

Ángulo de inclinación del talud (°)

Determinístico, Bishop Probabilístico, Bishop

Determinístico, Janbu Probabilístico, Janbu

Determinístico, Morgenstern-Price Probabilístico, Morgenstern-Price

FS mínimo

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad




Determinístico, Morgenstern- Price Probabilístico, Morgenstern- Price

FS mínimo

158

los factores de seguridad tienden a ser menores al mínimo aceptable, específicamente para el

caso determinístico por el método de Janbu y Morgenstern-Price.

Es importante destacar que de acuerdo a los análisis realizados, la probabilidad de falla

obtenida en ambos taludes para cualquiera de los ángulos de inclinación propuestos fue de

aproximadamente cero. No obstante, es notable que conforme aumenta la altura del talud y

el ángulo de inclinación, disminuye el factor de seguridad, por tanto podría esperarse que el

talud 1A presente mayor riesgo de deslizamientos que el talud 1B.

Lo anterior se comprueba mediante el índice de confiabilidad, el cual disminuye conforme

aumenta la inclinación del talud. De esta forma, si se comparan los datos obtenidos en este

análisis con los expuestos por el Cuadro 2-4, puede observarse del Cuadro A5- 1 que el talud

1B presenta valores mayores a 5 en el índice de confiabilidad por cualquiera de los métodos,

lo que clasifica al modelo como uno con desempeño alto. No obstante, si se observa el

Cuadro A5- 2 puede inferirse que para el caso del talud 1A, inclinaciones por debajo de los

30° clasifican al modelo como de alto desempeño, de 30° a 40° lo clasifican como bueno, y

mayor a 40° presentan un nivel de desempeño superior al promedio.

Del estudio efectuado es claro que sin importar la altura del talud (es decir, manteniendo

este parámetro constante), el factor de seguridad del mismo disminuye a medida que su

ángulo de inclinación aumenta. Esto es de esperarse si se considera que a mayor inclinación

del talud la superficie de falla está más expuesta, de ahí que el Reglamento sobre Rellenos

Sanitarios de Costa Rica indique una inclinación máxima de 30 %, que corresponde

aproximadamente a 16,7°.

Es menester aclarar que tal como puede observarse en el Cuadro A5- 1 y en el Cuadro A5- 2,

los valores de factor de seguridad obtenidos mediante el método de Morgenstern-Price y

Bishop para el análisis determinístico son casi idénticos, por tanto en la Figura 5-13 y en la

Figura 5-14 puede notarse como su comportamiento es igual. Asimismo, en todos los casos el

análisis probabilístico arrojó valores de factor de seguridad mayores que el determinístico, y

para ambos casos (tanto determinístico como probabilístico), los factores de seguridad más

bajos se obtuvieron por el método de Janbu.

Realizando un análisis similar al anterior bajo la condición pseudoestática, se obtienen los

resultados que se presentan en el Cuadro A5- 3 para el talud 1B y en el Cuadro A5- 4 para el

159

talud 1A. En la Figura 5-15 y en la Figura 5-16 se presentan gráficamente los resultados

arrojados por el modelo.


pseudoestática


pseudoestática

Puede notarse a partir de la Figura 5-15 y la Figura 5-16 que tal como en el caso anterior,

para ambos taludes el factor de seguridad disminuye a medida que el ángulo de inclinación

del talud aumenta, siendo menores los valores obtenidos mediante el método determinístico

1.01.21.41.61.82.02.22.4

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad





FS mínimo

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad





FS mínimo

160

que por el método probabilístico. Sin embargo, es importante mencionar que los valores de

factor de seguridad alcanzados disminuyen considerablemente respecto a la condición

estática (con diferencias de hasta 30 %), lo cual indica el peligro que puede significar un

sismo en la estabilidad de un talud de residuos sólidos.

De los resultados presentados puede deducirse que la condición con sismo afecta en mayor

medida al talud 1A, esto debido principalmente a que para un mismo ángulo de inclinación,

su altura es mayor en comparación con el talud 1B. En este sentido, puede observarse que

para el talud 1B ningún ángulo de inclinación arrojó valores de factor de seguridad menores a

1,2; que es el mínimo aceptable para condición pseudoestática en basura. Asimismo, este

talud en todos los casos mantuvo la condición de probabilidad de falla de aproximadamente

cero, tal como el análisis estático. En cuanto a los índices de confiabilidad (Cuadro A5- 3), se

tienen para el talud 1B valores mayores que 4 para ángulos de inclinación de 26° o menores,

lo que cataloga al modelo como uno de buen desempeño, de 26° a 42° presenta valores de

índice de confiabilidad mayores que 3, por tanto es catalogado como un modelo con

desempeño superior al promedio, y para ángulos mayores a 42° presenta valores de índice

de confiabilidad menores a 3, lo que lo clasifica como un modelo con desempeño inferior al

promedio.

Por su parte, para el caso del talud 1A puede observarse a partir de la Figura 5-16 que

comienza a tener problemas en su factor de seguridad a partir de los 22° de inclinación

mediante el método determinístico de Janbu (que corresponde al ángulo de reposo de la

basura y por tanto al valor máximo de ángulo de inclinación del talud que garantiza la

estabilidad), y a partir de los 30° con el método probabilístico de Janbu y el determinístico de

Morgenstern-Price. En el Cuadro 5-9 se presentan los valores de probabilidad de falla

obtenidos para el talud 1A.


Caso 1

Ángulo del talud (°)

Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45

Bishop simplificado ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 0,2 0,4 0,8 1,2 2,8 6,4 7,5 11,6 11,8

Janbu ~0 ~0 ~0 0,5 0,9 1,5 3,6 5,0 7,6 9,2 12,8 19,3 22,6 28,1 29,3

Morgenstern- Price ~0 ~0 ~0 ~0 0,2 0,3 0,4 0,7 1,4 3,1 4,5 8,2 9,8 13,4 15,0

161

Se tiene que a partir de los 22° de inclinación, el talud 1A presenta una probabilidad de falla

diferente de cero, específicamente por el método de Janbu. No obstante, es a partir de los

28° que presenta probabilidad de falla por los tres métodos, con un desempeño sobre el

promedio para el caso de análisis por Bishop Simplificado, pobre por Janbu y sobre el

promedio por el método de Morgenstern- Price. En cuanto al índice de confiabilidad (Cuadro

A5- 4), se tienen valores mayores a 2 para ángulos menores o iguales a 30°, lo que lo

cataloga como un modelo con desempeño pobre por cualquiera de los métodos y para

ángulos mayores a los 30° presenta valores de índice de confiabilidad menores a 2, lo que lo

clasifica como un modelo con desempeño insatisfactorio o peligroso dependiendo del método

de análisis utilizado.

De acuerdo a la probabilidad de falla, para un ángulo de inclinación de 30° se obtienen

desempeños sobre el promedio, pobre y por debajo del promedio, para los métodos de

Bishop Simplificado, Janbu y Morgenstern- Price, respectivamente. Por tanto, puede

concluirse que bajo estas condiciones, un ángulo de 30° podría garantizar la estabilidad de

los taludes de las celdas de disposición. Sin embargo, esta afirmación debe ser comprobada

para alturas de celda mayores a las aquí analizadas.

c) Análisis estático con variación del ángulo de inclinación del talud para diferentes

posiciones de la línea piezométrica, con agua

Puesto que en el relleno sanitario en estudio se utiliza cobertura alternativa, la cual tiene un

espesor menor a 2 cm, es de esperar que esta no constituya una barrera impermeable que

evite la entrada de agua pluvial a la celda, por tanto, de no contarse con un sistema de

evacuación adecuado, existe la posibilidad de que se generen presiones intersticiales en el

interior de las mismas, producto de un aumento en el nivel de la línea piezométrica.

Debido a la situación expuesta, se realizará un análisis similar al anterior, en el cual se varía

el ángulo de inclinación del talud para la condición estática, pero además, se agrega un nivel

piezométrico a la celda de disposición, tal y como se presentó en la Figura 5-11, con el fin de

determinar la injerencia que puede tener un aumento de las presiones intersticiales en el

interior de las celdas de disposición y con ello, la importancia que tiene un adecuado drenaje

en relación a la estabilidad de los taludes.

162

Cabe destacar que este análisis es conservador en el sentido de que se supone que todo el

material debajo de la línea piezométrica planteada se encuentra saturado, lo cual podría no

ser representativo de la realidad, pues los sistemas de evacuación de agua y lixiviado se

encargan de que no se dé dicha condición. Los niveles piezométricos utilizados para cada

celda de disposición se presentan en el Cuadro 5-10, siendo el nivel excavado

aproximadamente 5 m bajo la línea del terreno.

Cuadro 5-10. Niveles de la línea piezométrica para cada celda de disposición

Talud Nivel de la línea piezométrica (a partir del nivel excavado)

Baja Media Alta

Celda vieja (1B) 4 m 9 m 15 m

Celda nueva (1A) 4 m 12 m 20 m

De esta forma, se obtuvieron los valores de factor de seguridad que se presentan en el

Cuadro A5- 5 y en la Figura 5-17 para el talud de la celda 1B, como se muestra a

continuación.

Figura 5-17. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 1, con agua

Como puede observarse a partir de la Figura 5-17, para la celda 1B los factores de seguridad

alcanzados bajo las condiciones con línea piezométrica abajo y en medio (tanto para el caso

determinístico como probabilístico), son muy similares, con valores prácticamente iguales a

partir de los 26° de inclinación del talud. Eso se debe a que para estos casos, la superficie de

falla se encuentra por encima del límite donde se ubica la línea piezométrica, razón por la

1.01.52.02.53.03.54.04.55.0

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad


Determinístico, Abajo Probabilístico, Abajo Determinístico, Medio

Probabilístico, Medio Determinístico, Arriba Probabilístico, Arriba

FS mínimo

163

cual el factor de seguridad no se ve afectado debido a dicha condición. Lo anterior se ve

representando en la Figura 5-18 para el caso de ángulo de inclinación de 26°.


obtenidos del modelo 1B para 26° de ángulo de inclinación, con agua

164

Lo anterior también se puede observar si se comparan los factores seguridad aquí expuestos

(Cuadro A5- 5) con los alcanzados en el análisis anterior bajo la condición estática (Cuadro

A5- 1), donde se obtuvieron valores prácticamente iguales en todos los casos y en especial,

para ángulos de inclinación mayores a 32°. Solamente la condición con línea piezométrica

alta (a los 15 m respecto al nivel excavado) cambia drásticamente los valores de factor de

seguridad, con disminución de hasta un 59% en los mismos respecto al caso sin nivel

piezométrico, situación que se debe a las grandes presiones intersticiales que se generan en

el interior de la celda, lo cual hace que el talud sea más inestable.

No obstante, es importante mencionar que aún bajo la condición en la cual todo el talud

tuviese presiones en su interior, la probabilidad de falla para el talud 1B sigue siendo de

aproximadamente cero en todos los casos, lo cual arroja que el principal determinante en la

estabilidad de un talud conformado por residuos sólidos es su altura, por encima del ángulo

de inclinación o las presiones que este pueda sufrir en su interior. De la misma forma, si se

observa el índice de confiabilidad se tiene que para todos los casos con línea piezométrica

baja y media este valor es mayor a 5, lo cual perfila al modelo como de alto desempeño,

mientras que para el análisis con línea piezométrica alta se tienen valores menores a 3 para

cualquier ángulo de inclinación, lo que lo cataloga en el rango de superior al promedio o

pobre dependiendo de la pendiente del talud.

Un análisis similar al anterior se efectuó para el talud de la celda de disposición 1A. Los

resultados se presentan en el Cuadro A5- 6 y en la Figura 5-19.

Figura 5-19. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 1, con agua

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad




FS mínimo

165

Puede visualizarse a partir de la Figura 5-19 que el talud 1A presenta condiciones críticas

para los casos con nivel piezométrico medio y alto, con valores de factor de seguridad por

debajo del mínimo aceptable. Lo anterior se debe a que para estos casos, la superficie de

falla se ubica por debajo de la línea piezométrica (tal como puede observarse en la Figura

5-20), razón por la cual el factor de seguridad se ve influenciado por esta condición.


obtenidos del modelo 1A para 26° de ángulo de inclinación, con agua

166

Si se comparan los valores de factor de seguridad obtenidos del análisis para la condición

estática sin nivel piezométrico (Cuadro A5- 2) con los arrojados por este análisis (Cuadro A5-

6), se infiere que en todos los casos hubo un cambio considerable en el factor de seguridad,

con diferencias de hasta 54,5 % para el caso de nivel piezométrico medio y de hasta 73,6 %

para el nivel piezométrico en la parte alta del talud. De la misma manera, al disminuir los

valores de factor de seguridad, aumenta la probabilidad de falla asociada. En el Cuadro 5-11

se presentan los valores de probabilidad de falla obtenidos en cada caso.


Caso 1, con agua

Ángulo 16° 18° 20° 22° 24° 26° 28° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 42° 45°

Baja (4 m)

~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0

Medio (12 m)

~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 0,6 3,2

Alta (20 m )

47,6 51,3 66,0 66,7 67,5 64,3 71,4 71,4 77,2 77,3 80,2 80,4 82,3 86,5 88,4

Como puede deducirse a partir de la información suministrada en el Cuadro 5-11, las

condiciones con nivel piezométrico bajo y medio de la celda de disposición, si bien no son

adecuadas, son aceptables desde el punto de vista de la estabilidad de los taludes. No

obstante, cuando la línea piezométrica se ubica dentro de la zona de falla del talud en todos

los casos se dan probabilidad de falla altas, mayores a 45 %, lo cual perfila al talud como

peligroso independientemente del ángulo de inclinación. En cuanto al índice de confiabilidad

(Cuadro A5- 6), para el nivel alto de línea piezométrica se obtuvieron valores menores a la

unidad, lo que cataloga el modelo como uno con un nivel de desempeño peligroso, mientras

que para los niveles bajo y medio se tienen valores entre 7 y 3 para el primer caso y entre 3

y 1 para el segundo caso, dependiendo del ángulo de inclinación, de forma que a mayor

ángulo disminuye el índice de confiabilidad y con ello, el nivel de desempeño del modelo.

Si se compara esta situación con la de la celda 1B, se tiene que la única diferencia entre una

y la otra para un mismo ángulo de inclinación del talud es la altura de la celda de disposición,

de ahí la importancia de controlar ese parámetro a fin de garantizar taludes estables. En este

sentido, una adecuada combinación de altura y ángulo de inclinación o la aplicación de

métodos para estabilización como los que se presentarán más adelante, podrían asegurar

que los taludes se mantengan seguros a elevaciones mayores a las presentes a la fecha.

167

En todo caso, debe evitarse la condición con niveles piezométricos que abarquen la totalidad

de las celdas de disposición, pues esto provocaría una mayor inestabilidad conforme aumenta

la altura del talud. Lo anterior se logra mediante un sistema de evacuación de aguas pluviales

adecuado y además, mediante la colocación de material impermeable para proteger los

residuos sólidos que conforman las celdas de disposición, de ahí la importancia de realizar un

estudio de balance hídrico en el interior de las unidades.

d) Análisis estático con variación del ángulo de inclinación del talud para diferentes

posiciones de la línea piezométrica, con lixiviado

Se procederá a hacer un análisis similar al anterior, cambiando únicamente el peso específico

del fluido, pasando de ser agua a lixiviado. En este sentido, según Vadillo et al (1998), la

densidad del lixiviado es aproximadamente 1,2 % la densidad del agua, por tanto, sabiendo

que la densidad del agua es de 1000 kg/m3, se tendría que la densidad del lixiviado es de

1012 kg/m3 y por tanto, su peso específico sería de 9,93 KN/m3.

En el Cuadro A5- 7 y en la Figura 5-21 se presentan los valores obtenidos del análisis del

talud de la celda de disposición 1B, mientras que en el Cuadro A5- 8 y en la Figura 5-23 se

presentan los valores para el caso del talud 1A. Es importante destacar que los niveles de la

línea piezométrica para las ubicaciones baja, media y alta son las mismas que las expresadas

para el caso con agua en el interior de las unidades, dadas en el Cuadro 5-10.

Figura 5-21. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 1, con lixiviado

1.01.52.02.53.03.54.04.55.0

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad




FS mínimo

168

De acuerdo a lo presentado en la Figura 5-21, el talud 1B mantiene el mismo

comportamiento observado del análisis con agua, donde todos los factores de seguridad

mediante el método probabilístico cumplen y en el determinístico lo hacen todos excepto el

que posee presiones intersticiales en la totalidad de la celda de disposición. En este sentido,

es importante destacar que si se comparan los datos presentados en el Cuadro A5- 5,

correspondiente al análisis con agua, con los presentados en el Cuadro A5- 7, del estudio con

lixiviado, se obtiene que las diferencias en los valores de factor de seguridad alcanzados para

las posiciones baja y media de la línea piezométrica son nulas entre ambas condiciones. Lo

anterior se debe a que la superficie de falla se ubica por encima del nivel piezométrico (como

puede observarse en la Figura 5-22), razón por la cual el factor de seguridad no se ve

afectado por su presencia.


obtenidos del modelo 1B para 26° de ángulo de inclinación, con lixiviado

169

No obstante, para el análisis del nivel piezométrico en la parte alta del talud, los factores de

seguridad sí varían, lo cual se debe al cambio en el peso específico del fluido presente y

probablemente a la temperatura del mismo. En este caso, se observaron diferencias en el

factor de seguridad de máximo 2,6 %, lo cual no es tan considerable y se debe

principalmente a la poca diferencia entre la densidad del agua y del lixiviado.

Es importante mencionar que al igual que en los casos anteriores, la probabilidad de falla

obtenida para el talud 1B es de aproximadamente cero, condición que se desprende de los

factores de seguridad alcanzados, los cuales en todos los casos de análisis probabilístico son

mayores al mínimo aceptable. Asimismo, los valores de índice de confiabilidad alcanzados por

el modelo (Cuadro A5- 7) son mayores a 5 para las posiciones baja y media de la línea

piezométrica, lo cual lo cataloga como uno de alto desempeño, mientras que para el nivel

piezométrico alto presenta valores entre 2,8 y 1,6 que lo clasifican como inferior al promedio

hasta insatisfactorio conforme aumenta la inclinación del talud.

Situación contraria a lo anterior sucede en el análisis del talud de la celda 1A, donde puede

observarse a partir de la Figura 5-23 que todos los factores de seguridad para las posiciones

de línea piezométrica media y alta, tanto mediante el análisis determinístico como

probabilístico, son menores al factor de seguridad mínimo de 1,5.

Figura 5-23. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 1, con lixiviado

Lo anterior concuerda con lo arrojado mediante el análisis anterior con agua, donde se

obtuvo que únicamente la condición con nivel piezométrico bajo es estable. En este sentido,

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad




FS mínimo

170

si se comparan los valores presentados en el Cuadro A5- 6 del análisis con agua con los del

Cuadro A5- 8 del estudio con lixiviado, puede observarse que en los casos de línea

piezométrica media y alta hay variaciones importantes en el factor de seguridad obtenido. De

esta forma, para el caso del nivel piezométrico en altura media los factores de seguridad se

reducen hasta un 11,2 %, mientras que al colocar el nivel piezométrico con lixiviado en la

parte alta del talud se produce una baja del factor de seguridad de hasta 17,9 %.

Esta situación se debe a que en dichos casos la superficie de falla del talud 1A es bastante

profunda, llegando hasta el nivel piezométrico colocado (Figura 5-24). Debido a la situación

anterior, la existencia de lixiviado en la celda de disposición tiene influencia directa sobre el

factor de seguridad generado, produciendo una disminución del mismo.


obtenidos del modelo 1A para 26° de ángulo de inclinación, con lixiviado

171

Al darse un cambio en el factor de seguridad, también lo hace la probabilidad de falla

asociada. En el Cuadro 5-12 se presentan los valores obtenidos bajo esta condición.


Caso 1, con lixiviado

Ángulo 16° 18° 20° 22° 24° 26° 28° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 42° 45°

Baja (4 m)

~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0

Medio (12 m)

~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 1,2 5,1

Alta (20 m )

55,9 59,6 67,2 68,4 69,9 67,2 73,5 73,7 78,6 78,8 81,5 86,0 87,6 89,1 89,4

Como puede observarse, la probabilidad de falla tiende a aumentar respecto al análisis con

agua, siendo mayor el incremento para los ángulos de inclinación del talud menores.

Asimismo, en todos los casos el desempeño del talud bajo la condición con nivel piezométrico

arriba sería peligroso para cada uno de los ángulos de inclinación analizados. Por su parte, si

se observa el índice de confiabilidad dado por el Cuadro A5- 8, puede deducirse que para

todos los casos con línea piezométrica alta el desempeño del modelo es peligroso (pues

arrojó valores menores que la unidad), mientras que para los niveles medio y bajo de línea

piezométrica, el índice de confiabilidad disminuye conforme aumenta la altura del lixiviado y

el ángulo de inclinación, con desempeños desde alto hasta pobre dependiendo del caso.

Al igual que en el análisis con agua, la existencia de lixiviado en el interior de las celdas de

disposición puede ser nocivo para la estabilidad de los taludes que las conforman, de modo

que se debe evitar al máximo su presencia.

5.4.1.2. Caso 2: Basura en condición drenada, suelo en condición no

drenada, análisis estático y pseudoestático

Para este estudio, tal como el Caso 1 analizado anteriormente, se utilizaron para los residuos

valores de peso específico de 0,95 ton/m3, cohesión drenada de 1,50 ton/m2 y ángulo de

fricción drenado de 22,4°; con sus respectivas desviaciones estándar de 0,316 ton/m3, 0,839

ton/m2 y 3,556°. No obstante, se supone que el suelo se encuentra en condición no drenada,

para verificar la influencia que tiene este parámetro sobre la estabilidad de los taludes. De

172

esta forma, se utilizaron valores de peso específico de 1,77 ton/m3 y cohesión no drenada de

10,43 ton/m2, con desviaciones estándar de 0,03 ton/m3 y 3,94 ton/m2, respectivamente.


Al igual que el caso anterior para el estudio con suelo en condición drenada, se procedió a

hacer un análisis de los taludes de las celdas 1A y 1B bajo las condiciones en las que se

encuentran en sitio, es decir, con su altura y ángulo de inclinación reales. Este análisis se

efectuó bajo la condición estática y pseudoestática, cuyos resultados se presentan en el

Cuadro 5-13 para el talud 1B y en el Cuadro 5-14 para el talud 1A. Asimismo, en la Figura

5-25 y en la Figura 5-26 se presentan, a modo de ejemplo, las salidas de cada modelo

mediante el método estático por Bishop simplificado.

Cuadro 5-13. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 2


Morgenstern- Price


Estático 3,834 4,419 3,914 4,493 3,872 4,430 3,872 4,43

Pseudoestático 1,370 1,394 1,449 1,473 1,299 1,324 1,452 1,424


Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0%


11,26 15,51 11,52 13,89 11,53 8,46 11,97 10,66


Figura 5-25. Salida del modelo del talud 1B mediante el método de Bishop simplificado,

Caso 2, condición estática

173

Cuadro 5-14. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 2


Morgenstern- Price


Estático 2,370 2,850 2,470 2,970 2,300 2,750 2,460 2,940

Pseudoestático 1,162 1,396 1,191 1,408 1,123 1,315 1,186 1,394


Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

~0,0% 0,8% ~0,0% 0,4% ~0,0% 2,7% ~0,0% 0,4%


6,160 2,790 6,380 3,030 6,010 2,540 6,360 2,930


Figura 5-26. Salida del modelo del talud 1A mediante el método de Bishop simplificado,

Caso 2, condición estática.

Tanto el talud de la celda 1A como el de la celda 1B son estables para la condición estática,

pues se obtuvieron valores de factor de seguridad mayores a 1,5 mediante todos los

métodos. No obstante, en la condición pseudoestática el talud 1A no cumple con el factor de

seguridad mínimo, especialmente en el análisis determinístico, donde se tienen valores

menores a 1,2.

Debido a lo anterior y observando las probabilidades de falla obtenidas en cada caso, se

concluye que bajo estas condiciones de los residuos y del suelo de cobertura y de fundación,

el talud 1B es estable, con un desempeño alto; mientras que el talud 1A presenta un

desempeño entre pobre y por debajo del promedio. En cuanto al índice de confiabilidad

174

alcanzado, se deduce que el talud 1B clasifica como uno con desempeño alto mediante el

análisis estático y pseudoestático, mientras que el talud 1A cataloga como uno con

desempeño alto por el método estático e inferior al promedio por el método pseudoestático.

Asimismo, en todos los casos puede observarse que, al igual que en los análisis anteriores,

los factores de seguridad obtenidos para el talud analizado de la celda 1B son mayores que

los de la celda 1A, lo cual refuerza la teoría de que de los aspectos geométricos de las celdas

de disposición y las características mecánicas del material, uno de los parámetros que tiene

mayor influencia en el comportamiento del talud es su elevación.

Si se comparan los resultados de este análisis con los arrojados mediante la condición de

basura drenada y suelo drenado (presentados en el Cuadro 5-7 y en el Cuadro 5-8), se

obtienen las diferencias en el factor de seguridad que se muestran en el Cuadro 5-15 y en el

Cuadro 5-16. Es importante mencionar que este análisis se hizo restando los factores de

seguridad de la condición basura drenada y suelo no drenado a los del análisis con basura

drenada y suelo drenado.

Cuadro 5-15. Diferencia en el factor de seguridad obtenido para la celda vieja (1B)

Diferencia Fellenius Bishop Simplificado Janbu Morgenstern- Price


Estática 0.613 0.592 0.649 0.713 0.670 0.637 0.609 0.483

Pseudoestática -0.315 -0.562 -0.273 -0.520 -0.351 -0.577 -0.269 -0.573 *A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico

Cuadro 5-16. Diferencia en el factor de seguridad obtenido para la celda nueva (1A)

Diferencia Fellenius Bishop Simplificado Janbu Morgenstern- Price


Estática 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Pseudoestática 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 *A.D.: Análisis determinístico, **A.P.: Análisis probabilístico

Como puede visualizarse a partir de los resultados presentados, para la celda 1A los valores

de la condición estática y pseudoestática se mantienen igual al análisis anterior, lo cual se

debe a que a los residuos sólidos no se le cambiaron sus parámetros resistentes y puesto que

esta celda no posee suelo de cobertura y la superficie de falla no llega hasta el suelo de

fundación (caso del ejemplo de la Figura 5-26), el estado en que se encuentre el suelo es

intrascendente en la determinación del factor de seguridad.

175

Del análisis de la celda 1B cabe destacar que en ambos casos hubo una diferencia en el

factor de seguridad bajo la condición de suelo no drenado respecto a los obtenidos con suelo

drenado. En este sentido, puede observarse que para la condición estática, el factor de

seguridad aumentó con el suelo no drenado, lo cual se debe principalmente a que al existir

suelo de cobertura en esta celda, las características de este material influyen directamente en

el resultado del factor de seguridad, aumentando su valor, pues se tiene una resistencia

mayor. Caso contrario sucede en el análisis pseudoestático, donde la superficie de falla logra

llegar hasta el suelo de fundación, y dado que este posee ángulo de fricción igual a cero en

este análisis, el factor de seguridad disminuyó, lo cual podría significar que para este tipo de

material de fundación contribuye más en la estabilidad el ángulo de fricción que una mayor

cohesión.

En cuanto a la probabilidad de falla, puede observarse que para ambos taludes se mantiene

constante respecto al caso de basura en condición drenada y suelo en condición drenada,

siendo aproximadamente cero para el talud 1B y entre 0,4 % y 2,7 % para el talud 1A.

b) Análisis con variación del ángulo de inclinación del talud

Se evaluará el efecto que tiene la variación del ángulo de inclinación en la estabilidad de los

taludes de las celdas de disposición, a fin de determinar la máxima inclinación posible que

garantice la estabilidad de los mismos. Este estudio se realizó para la condición de basura

drenada y suelo no drenado, tanto mediante análisis determinístico como probabilístico para

los casos estático y pseudoestático.

Al igual que en el análisis con suelo en condición drenada, para este caso y los subsecuentes

es la celda 1A la que posee suelo de cubertura y no la 1B, a fin de determinar si para una

mayor altura de las celdas de disposición, el suelo de cobertura final contribuye en la

estabilidad. En la Figura 5-27 y en la Figura 5-29 se presentan los resultados obtenidos para

los taludes 1B y 1A en el análisis estático. La totalidad de los resultados de este estudio se

presenta en el Cuadro A5- 9 y en el Cuadro A5- 10.

176

Figura 5-27. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1B, Caso 2, condición estática


para el talud 1B con ángulo de inclinación de 26°, caso estático con Bishop simplificado

Para el caso del talud 1B, los resultados arrojan factores de seguridad mayores al mínimo

aceptable para la condición estática, lo cual asegura que dicho talud es estable para todos los

ángulos de inclinación propuestos. Lo anterior se comprueba mediante la probabilidad de

falla obtenida, la cual fue de aproximadamente cero en todos los casos, garantizando un

desempeño alto del talud, y que por tanto, es difícil que este falle. Asimismo, si se observa el

índice de confiabilidad dado en el Cuadro A5- 9, puede inferirse que para todos los casos el

modelo clasifica como uno de desempeño alto, pues se tienen valores mayores a 5.

1.01.52.02.53.03.54.04.55.0

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad




Determinístico, Morgenstern-Price Probabilístico, Morgenstern-Price

FS mínimo

177

Si se comparan los resultados presentados en el Cuadro A5- 1, correspondiente al análisis

bajo condición de suelo drenada, con los mostrados en el Cuadro A5- 9, para el suelo en

condición no drenada, se observa que los datos obtenidos son idénticos en todos los casos, lo

cual se debe a que la celda 1B no posee suelo de cubertura en este análisis y la superficie de

falla se localiza en todos los casos en los residuos sólidos (como el caso de la Figura 5-28),

por lo que un cambio en los parámetros del suelo de fundación no tiene injerencia sobre los

resultados del factor de seguridad.

Respecto al análisis del talud 1A (Figura 5-29), se obtuvo la misma condición anterior, donde

todos los valores de factor de seguridad son mayores a 1,5; no obstante, los resultados

arrojados por el modelo son menores a los determinados para la celda 1B, condición que se

debe a la diferencia de altura de las celdas de disposición.

Figura 5-29. Factores de seguridad obtenidos para el talud 1A, Caso 2, condición estática

Al igual que en el caso anterior, la probabilidad de falla obtenida para todos los ángulos de

inclinación del talud 1A fue de aproximadamente cero, lo cual indica que en la condición

estática los taludes son seguros. Si se observa el índice de confiabilidad mostrado en el

Cuadro A5- 10, puede inferirse que el modelo presenta para todos los casos un alto

desempeño, con valores mayores a 5.

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad





FS mínimo

178

En este sentido, comparando los datos obtenidos mediante este estudio (Cuadro A5- 10) con

los arrojados por el análisis de suelo en condición drenada (Cuadro A5- 2), se infiere que en

todos los casos hay un incremento del factor de seguridad, situación que se debe a la

presencia de suelo de cobertura, el cual, al contar con una resistencia mayor, contribuye en

la estabilidad. Esta diferencia en el factor de seguridad alcanzado se da en forma gradual,

siendo mayor conforme aumenta la inclinación del talud, hasta llegar a un valor de diferencia

máximo a los 30°. Para ángulos de inclinación mayores a 30° la diferencia entre un método y

otro no es tan significativa, lo cual podría implicar que para ángulos mayores a este, el talud

tendrá factores de seguridad menores independientemente de la condición en la que se

encuentre el suelo de cobertura.

Para la condición pseudoestática se obtuvieron los resultados que se presentan en la Figura

5-30 y en la Figura 5-32.


pseudoestática

Como puede observarse a partir de la Figura 5-30, el talud 1B presenta para esta condición

un comportamiento diferente al que han presentado ambos taludes en cada uno de los casos

de análisis anteriormente efectuados. En este caso, el factor de seguridad aumenta conforme

incrementa el ángulo de inclinación del talud, situación que se debe a que la superficie de

falla para cada una de las corridas del modelo se ubica en el suelo de fundación, tal como se

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad





FS mínimo

179

presenta en la Figura 5-31, (excepto aquellos con ángulo de inclinación mayor o igual a 38°),

razón por la cual, no importa la inclinación del talud sino el peso de la masa deslizante,

mismo que es menor conforme más inclinado sea el talud, haciendo que el factor de

seguridad aumente. Se puede ver cómo a partir de 38° de inclinación, vuelve a bajar el valor

del factor de seguridad, porque ahora la superficie de falla sí se encuentra en el talud,

específicamente en los residuos sólidos, haciendo que para estos casos se vuelva a presentar

el comportamiento observado en los análisis anteriores.


para el talud 1B con ángulo de inclinación de 26°, caso pseudoestático con Bishop

simplificado

Respecto a la probabilidad de falla, cabe destacar que para el talud 1B se sigue conservando

en aproximadamente cero, lo cual indica que se mantiene estable para todos los casos de

ángulo de inclinación analizados. No obstante, es importante destacar que se presentó una

disminución en el factor de seguridad respecto a la condición con suelo drenado (de acuerdo

a lo expuesto en el Cuadro A5- 3 y en el Cuadro A5- 11), por tanto, podría inferirse que para

superficies de falla en el suelo de fundación, es la condición con suelo drenado la que provee

mayor estabilidad. Asimismo, del índice de confiabilidad dado en el Cuadro A5- 11 puede

deducirse que para ángulos iguales o menores a 38° el desempeño del modelo es alto,

mientras que para ángulos de inclinación mayores, puede llegar a ser inferior al promedio.

Similar a lo anterior, pueden observarse en la Figura 5-32 los resultados obtenidos para el

talud 1A, donde se nota claramente una disminución del factor de seguridad conforme

aumenta el ángulo de inclinación del talud, hasta llegar a valores críticos (alrededor de los

36°), en los cuales el factor de seguridad obtenido no cumple con el mínimo aceptable.

180


pseudoestática

Equiparando los resultados alcanzados para la condición de suelo drenada (Cuadro A5- 4)

con los obtenidos para el suelo en condición no drenada (Cuadro A5- 12), se visualiza que el

factor de seguridad aumenta considerablemente para este último caso (con diferencias de

hasta 0,25 puntos), por tanto podría inferirse que los taludes son más estables bajo esta

condición de suelo de cobertura, pues se tiene una resistencia mayor. Lo anterior también se

ve reflejado en la probabilidad de falla obtenida, donde se pueden observar valores mucho

más bajos por este estudio que los obtenidos bajo el análisis del suelo en condición drenada.

Cuadro 5-17. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de inclinacion del talud 1A,

Caso 2

Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45

Bishop simplificado ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 0,4 0,3 0,7 0,9

Janbu ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 0,4 0,4 0,8 0,9 1,9 2,4

Morgenstern- Price ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 ~0 0,2 0,2 0,4 0,5

De esta forma, se tiene que el máximo valor de probabilidad de falla alcanzado en este

análisis es de 2,4 % mediante el método de Janbu para 45° de inclinación del talud, lo cual lo

clasifica como uno de desempeño pobre. En contraposición con lo anterior, del Cuadro 5-9

puede observarse que bajo el análisis con suelo en condición drenada, se obtuvo una

probabilidad de falla de 29,3 % para las mismas condiciones, perfilando el talud como uno

con desempeño peligroso.

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48Fact

or

de

Se

guri

dad





FS mínimo

181

Igualmente, para este caso de análisis el talud empieza a presentar valores de probabilidad

de falla por los tres métodos utilizados a partir de los 38° de ángulo de inclinación (con

probabilidades entre 0,2 % y 0,8 % que lo clasifican como un talud con desempeño sobre el

promedio o por debajo del promedio, según sea el caso), mientras que por el análisis con

suelo en condición drenada, se obtiene que es a partir de los 30° de inclinación que el talud

puede tener problemas de estabilidad, con probabilidades de falla entre 0,4 % y 5,0 %, que

corresponden a una condición de desempeño por debajo del promedio o pobre, según el

caso.

En cuanto al índice de confiabilidad para este modelo, se muestra en el Cuadro A5- 12 como

para ángulos de 36° y menores se obtuvieron valores entre 2,5 y 4, lo que perfila el modelo

como uno de desempeño desde bueno hasta inferior al promedio conforme aumenta el

ángulo de inclinación; mientras que para ángulos de inclinación mayores a 36° se tiene un

desempeño insatisfactorio.

Del análisis efectuado puede concluirse que, dado que la condición más crítica es la

presentada por el talud 1A (por poseer mayor altura), un ángulo de 30° es el recomendable a

fin de garantizar la estabilidad de las celdas de disposición, esto basándose en el supuesto de

que no se conoce la condición del suelo de cobertura a la hora de colocarlo sobre los residuos

sólidos, por tanto es la condición drenada del suelo la que controla el método de construcción

a seguir, por arrojar valores de factor de seguridad más críticos que la condición no drenada.

c) Análisis estático con variación del ángulo de inclinación del talud para diferentes

posiciones de la línea piezométrica, con agua

Se realizó un análisis similar al anterior, variando el ángulo de inclinación y la posición de la

línea piezométrica, pero ahora con el suelo en condición no drenada. Al igual que en el caso

para suelo en condición drenada, se colocó un nivel piezométrico a alturas baja, media y alta

de la celda de disposición, tal como se presenta en el Cuadro 5-10, a fin de determinar la

influencia que puede tener la presencia de agua en el interior de las mismas. Asimismo, se

colocó suelo de cobertura final sobre la celda 1A y no sobre la celda 1B, tal como se ha

hecho en los análisis anteriores. Los resultados arrojados para el talud de la celda 1B se

presentan en Cuadro A5- 13 y en la Figura 5-33, mientras que para el talud 1A se muestran

en el Cuadro A5- 14 y en la Figura 5-34.

182

Figura 5-33. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 2, con agua

Para la celda 1B, los factores de seguridad para cada uno de los casos (determinístico y

probabilístico) cumplen con el mínimo establecido, excepto el análisis determinístico con nivel

piezométrico arriba; siguiendo la tendencia a bajar el factor de seguridad conforme aumenta

el ángulo de inclinación (lo cual se puede asegurar bajo el supuesto de que el material es

homogéneo).

Lo anterior concuerda con el caso para suelo en condición drenada, donde se obtuvieron los

mismos resultados. En este sentido, si se comparan los valores alcanzados por este análisis,

presentados en el Cuadro A5- 13, con los obtenidos para suelo en condición drenada (Cuadro

A5- 5), puede observarse que los factores de seguridad obtenidos son exactamente iguales,

condición que se debe a que la superficie de falla se ubica en los residuos, por tanto una vez

más, un cambio en los parámetros del suelo de fundación (pues esta celda no posee suelo de

cobertura en este análisis), no afecta los resultados arrojados.

Asimismo, al igual que en el caso del análisis con suelo en condición drenada, las

probabilidades de falla para cualquier ángulo de inclinación son de aproximadamente cero,

por tanto el desempeño del talud es alto para todos los casos. En cuanto al índice de

confiabilidad (Cuadro A5- 13), se tienen valores mayores a 5 para los casos con línea

piezométrica baja y media, lo cual perfila al talud modelado como uno con desempeño alto,

mientras que para el caso con línea piezométrica alta los valores de índice de confiabilidad

van desde 2,9 hasta 1,6; clasificando el modelo como uno con desempeño desde inferior al

promedio hasta insatisfactorio, dependiendo del ángulo de inclinación del talud.

1.01.52.02.53.03.54.04.55.0

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad




FS mínimo

183

Contrario a lo anterior, el talud 1A no cumple para las condiciones con nivel piezométrico en

las posiciones media y alta, tal como puede observarse en la Figura 5-34, situación que se

debe a la altura del talud y las altas presiones intersticiales producidas.

Figura 5-34. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 2, con agua

Comparando los resultados generados mediante este análisis (Cuadro A5- 14) con los

obtenidos por medio del estudio con suelo en condición drenada (Cuadro A5- 6), se deduce

que el factor de seguridad aumentó hasta 0,45 puntos respecto a los valores arrojados por la

condición anterior. Esta situación tiene relación directa con la probabilidad de falla del talud,

la cual para este análisis disminuyó en todos los casos, como puede observarse en el Cuadro

5-18.


Caso 2, con agua

Ángulo 16° 18° 20° 22° 24° 26° 28° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 42° 45°

Baja (4 m)

~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0

Medio (12 m)

~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0

Alta (20 m )

36,1 44,4 52,4 54,2 54,9 55,7 56,2 56,6 60,8 61,2 61,5 73,6 75,5 76,4 77,8

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad




FS mínimo

184

Aunque para todos los casos de análisis el desempeño del talud sigue siendo peligroso, los

valores de probabilidad de falla disminuyeron considerablemente respecto a la información

suministrada en el Cuadro 5-11. Probabilidad de falla (%) para distintos ángulos de

inclinación del talud 1A, Caso 1, con agua; con diferencias que van desde 6,8% hasta 18,7%.

En cuanto al índice de confiabilidad, puede inferirse del Cuadro A5- 14 que para el nivel

piezométrico bajo el desempeño del modelo es alto (con valores mayores a 5 hasta los 40°

de inclinación), mientras que para el nivel piezométrico medio el desempeño del talud

modelado clasifica como bueno o pobre dependiendo del ángulo de inclinación. Por su parte,

el nivel piezométrico alto brinda valores de índice de confiabilidad menores a la unidad, lo

que cataloga el modelo como peligroso.

De acuerdo a lo anterior se concluye que bajo ninguna de las condiciones estudiadas es

seguro que los taludes presenten niveles piezométricos que abarquen la totalidad de las

celdas de disposición, pues su falla por cualquiera de los métodos analizados es inminente.

Debido a esta situación, es sumamente importante contar con sistemas de evacuación de

aguas pluviales adecuados, a fin de garantizar al máximo que no se dé esta condición.

d) Análisis estático con variación del ángulo de inclinación del talud para diferentes

posiciones de la línea piezométrica, con lixiviado

Al igual que el análisis anterior, se procedió a hacer un estudio de la influencia que tiene en

la estabilidad de los taludes la presencia de fluidos en el interior de las celdas de disposición,

en este caso con lixiviado. Para este, se utilizó un valor de peso específico del lixiviado de

9,93 KN/m3, tal y como fue mencionado.

De igual manera, se supuso que es la celda 1A la que posee suelo de cobertura final y no la

celda 1B. Asimismo, se utilizaron las alturas de nivel piezométrico que se presentan en el

Cuadro 5-10.

Los resultados obtenidos se presentan en el Cuadro A5- 15 para el caso del talud analizado

de la celda de disposición 1B y en el Cuadro A5- 16 para el talud analizado de la celda 1A, así

como en la Figura 5-35 y Figura 5-36, para los taludes de las celdas 1B y 1A,

respectivamente.

185

Figura 5-35. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1B, Caso 2, con lixiviado

Figura 5-36. Factores de seguridad obtenidos para la celda 1A, Caso 2, con lixiviado

Para el talud 1B, cuyos resultados se presentan en la Figura 5-35, los valores del factor de

seguridad cumplen en los casos de análisis con nivel piezométrico bajo y medio, mas no para

el caso en el que se ubica la línea piezométrica en la parte alta del talud, específicamente en

su análisis determinístico, lo cual indica que para esta condición, el talud podría presentar

problemas en su estabilidad.

Asimismo, puede notarse que los valores de factor de seguridad obtenidos para los casos con

nivel piezométrico bajo y medio son prácticamente iguales entre sí, tanto en los resultados

1.01.52.02.53.03.54.04.55.0

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad




FS mínimo

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Fact

or

de

Se

guri

dad




FS mínimo

186

arrojados por el método determinístico como por el probabilístico, lo cual se debe a que en

todos los casos la superficie de falla se ubicaba por encima de la línea piezométrica colocada

(Figura 5-37), por lo que esta no interfiere en los valores del modelo.


obtenidos del modelo 1B para 26° de ángulo de inclinación, Caso 2, con lixiviado

Comparando los resultados del estudio con agua (Cuadro A5- 13) con los arrojados por este

análisis (Cuadro A5- 15), se infiere que las diferencias entre ambos factores de seguridad son

nulas para los casos con nivel piezométrico medio y bajo, pues como ya se mencionó, este

no tiene injerencia sobre el factor de seguridad. Por su parte, para el análisis con nivel alto,

las diferencias en el factor de seguridad son bajas, máximo 0,04 puntos (siendo menores los

factores de seguridad obtenidos mediante el análisis con lixiviado), lo cual se puede deber al

aumento en el peso específico del lixiviado respecto al del agua, así como a su temperatura.

Asimismo, si se comparan los resultados de este análisis con los obtenidos para el caso de

187

suelo en condición drenada (Cuadro A5- 7), se deduce que todos los factores de seguridad

arrojados fueron iguales, situación que se debe a que la celda 1B no posee suelo de

cobertura en este análisis, por tanto el cambio en los parámetros del suelo de fundación no

influye en los resultados del factor de seguridad.

De lo anterior se desprende que, al igual que para el estudio con suelo en condición drenada,

las probabilidades de falla para este talud fueron de aproximadamente cero en todos los

casos de análisis, por lo que su desempeño es alto. Si se observa el índice de confiabilidad

presentado en el Cuadro A5- 15, puede inferirse que el modelo posee un alto desempeño

para los niveles piezométricos bajo y medio, mientras que para el nivel piezométrico alto el

desempeño va de superior al promedio hasta insatisfactorio, disminuyendo conforme

aumenta el ángulo de inclinación.

Por su parte, para el talud 1A (Figura 5-36) se tienen problemas en el cumplimiento del

factor de seguridad mínimo a partir del nivel piezométrico en altura media, situación que

puede deberse a la altura de este talud (la cual es aproximadamente 5 m mayor que la del

talud 1B).

Contrastando los resultados de este análisis (Cuadro A5- 16) con los arrojados por el caso del

talud 1A con agua (Cuadro A5- 14), se obtiene que los factores de seguridad disminuyen

para las condiciones media y alta, con diferencias máximas de 0,15 y 0,05 puntos,

respectivamente. De la misma forma, si se compara este caso de estudio con el análisis para

suelo en condición drenada (Cuadro A5- 8), puede notarse que hay un aumento en los

valores del factor de seguridad alcanzados cuando el suelo se encuentra en condición no

drenada, con diferencias máximas de 0,33; 0,30 y 0,21 para los niveles bajo, medio y alto,

respectivamente. En cuanto a la probabilidad de falla obtenida, se tienen los datos que se

presentan en el Cuadro 5-19.


Caso 2, con lixiviado

Ángulo 16° 18° 20° 22° 24° 26° 28° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 42° 45°

Baja (4 m)

~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0

Medio (12 m)

~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0 ~0,0

Alta (20 m )

41,4 44,9 54,4 56,6 58,5 59,1 61,1 61,3 63,2 63,8 64,1 74,1 75,4 77,9 78,7

188

De acuerdo a los resultados arrojados, las condiciones con nivel piezométrico bajo y medio

son aceptables, con taludes estables y con desempeño alto. No obstante, para la condición

con nivel piezométrico alto, las probabilidades de falla son sumamente importantes, lo cual

convierte al talud en peligroso. De la misma forma, el índice de confiabilidad presentado en el

Cuadro A5- 16 arroja desempeños del talud alto para el nivel piezométrico bajo, entre inferior

al promedio y pobre para el nivel medio (dependiendo del ángulo de inclinación) y peligroso

para el nivel piezométrico alto.

Si se equiparan estos resultados con los determinados para el caso de análisis con suelo en

condición drenada (Cuadro 5-12), puede notarse que se tiene una disminución considerable

en la probabilidad de falla arrojada por el modelo, sin embargo, esta no es suficiente para

garantizar que bajo la condición estudiada los taludes sean seguros.

5.4.1.3. Caso 3: Análisis determinístico con variación del ángulo de

inclinación del talud para diferentes valores de cohesión

drenada y ángulo de fricción drenado

Para este caso se usaron datos de los residuos sólidos obtenidos de la literatura,

provenientes de diferentes rellenos de América Latina (Anexo 3), pues estos presentan una

composición porcentual de los residuos similar a la de Costa Rica, por tanto podrían tener

valores de los parámetros resistentes de los residuos similares a los obtenidos para rellenos

sanitarios de nuestro país; mientras que los datos de suelo utilizados fueron los facilitados

por la empresa Manejo Integral Tecnoambiente S.A. Es importante mencionar que este

análisis se realizó únicamente para el suelo de cobertura en condición drenada, y basura en

condición drenada.

Asimismo, se realizó el estudio solamente mediante análisis determinístico, lo anterior debido

a que no se contaba con la desviación estándar para cada uno de los valores de cohesión y

ángulo de fricción utilizados. Por su parte, todos los análisis se realizaron con un valor de

densidad de 0,95 ton/m3, que es el que se tiene en el relleno sanitario en estudio. En la

Figura 5-38 y en la Figura 5-39 se muestran los resultados obtenidos para el análisis estático

realizado. En el Anexo 5, Cuadro A5- 17 y Cuadro A5- 18, se presenta la totalidad de los

valores arrojados por ambos modelos para este caso.

189


sin suelo intermedio, condición estática

Figura 5-39. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1A,

sin suelo intermedio, condición estática

Los factores de seguridad arrojados por el modelo del talud 1B son en todos los casos

mayores que los obtenidos para el talud 1A. No obstante, ambos taludes presentan el mismo

comportamiento para cada uno de los pares de cohesión drenada y ángulo de fricción

drenado analizados.

0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Fact

or

de

Se

guri

dad


c=0 ton/m2, ø=20° c=0,5 ton/m2, ø=17° c=1,0 ton/m2, ø=30°

c=1,5 ton/m2, ø=35° c=1,8 ton/m2, ø=22° c=2,0 ton/m2, ø=22°

c=2,24 ton/m2, ø=25,7° c=2,5 ton/m2, ø=20° FS mínimo

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Fact

or

de

Se

guri

dad





190

En este sentido, es importante recalcar que para valores de cohesión menores a 1 ton/m2, se

tienen factores de seguridad por debajo del mínimo aceptable, dado por 1,5 para la condición

estática. La situación anterior se presentó en cada uno de los ángulos de inclinación

analizados en la celda 1A (que es la de mayor altura), lo cual indica que bajo esta condición,

los taludes de mayor elevación presentarían un riesgo inminente de falla, de ahí la

importancia de una adecuada compactación de los residuos sólidos.

Es importante mencionar que de acuerdo a los resultados obtenidos para ambas celdas, un

mayor ángulo de fricción de los residuos sólidos provee un incremento mayor en el factor de

seguridad que un valor mayor de cohesión. Lo anterior se visualiza en la Figura 5-38 y en la

Figura 5-39 si se compara el caso de cohesión de 1,5 ton/m2 y ángulo de fricción de 35° con

el de cohesión de 2 ton/m2 y ángulo de fricción de 22°, por ejemplo, donde puede

observarse que los valores de factor de seguridad son mucho mayores en el primer caso.

El análisis se realizó también para el caso pseudoestático, y los resultados se presentan en el

Cuadro A5- 19 y en el Cuadro A5- 20, así como en la Figura 5-40 y en la Figura 5-41.


sin suelo intermedio, condición pseudoestática

0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.6

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Fact

or

de

Se

guri

dad





191

Figura 5-41. Factores de seguridad para diferentes valores de c y ø de la basura, talud 1A,

sin suelo intermedio, condición pseudoestática

Para la condición pseudoestática los valores de factor de seguridad alcanzados disminuyeron

respecto a la condición estática, como era de esperar, pero se sigue manteniendo el mismo

comportamiento de las variables analizadas en cada talud.

De esta forma, puede observarse que al igual que en el caso anterior, valores de cohesión

menores a 1 ton/m2 presentan problemas para cualquier ángulo de inclinación. Además, se

sigue cumpliendo que son los valores de ángulo de fricción mayores los que proveen los

factores de seguridad más elevados para cualquier pendiente del talud. Debido a la situación

anterior, es sumamente importante garantizar una adecuada compactación de los residuos

sólidos de las celdas de disposición, a fin de alcanzar parámetros resistentes mayores.

Finalmente, es importante destacar que mediante el análisis pseudoestático del talud 1A se

desprende que a partir de los 32° empieza a haber problemas en el cumplimiento del factor

de seguridad independientemente de sus valores de cohesión y ángulo de fricción, por tanto

podría deducirse que, dado que no siempre se conocen los parámetros resistentes de los

residuos sólidos, se puede utilizar un valor máximo de inclinación de 32° en la construcción

de los taludes de las celdas de disposición, a modo de garantizar su estabilidad. No obstante,

debe verificarse que esta condición se cumpla para taludes de mayor altura.

0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.4

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Fact

or

de

Se

guri

dad





192

En conclusión, puede afirmarse que en el supuesto de que se desconozca el valor de

cohesión y ángulo de fricción presente en cada una de las celdas de disposición, 32°

constituye un ángulo de inclinación que garantiza la estabilidad bajo las condiciones actuales

del relleno sanitario; sin embargo, este valor puede disminuir conforme aumenta la altura de

la celda de disposición.

5.4.2. Taludes con suelo intermedio (condición del Reglamento sobre

Rellenos Sanitarios de Costa Rica)

Como ya ha sido mencionado, en el relleno sanitario en estudio no se utiliza suelo de

cobertura entre capas de residuos, sino que se coloca diariamente una cobertura alternativa

aprobada por el Ministerio de Salud, que cumple con la función del suelo de cobertura desde

el punto de vista ambiental. No obstante, se desconoce si usar suelo de cobertura pueda

producir una mayor estabilidad de las celdas de disposición, pues de no ser el caso, es

económicamente más rentable el uso de cobertura alternativa, principalmente porque ocupa

menos volumen (lo que a largo plazo aumenta la vida útil de cada celda), y además, es más

fácil y rápido de colocar.

Debido a lo anterior, se desea conocer la injerencia que pueda tener este material sobre el

factor de seguridad de los taludes de las celdas de disposición, para lo cual se procedió a

hacer un análisis a dichas celdas bajo el supuesto de que la basura se encuentra en condición

drenada y el suelo podría estar tanto en condición drenada como en condición no drenada.

Para este caso específico sólo se hizo el análisis con la geometría real del talud (sin cambiar

el ángulo de inclinación), pues esta es la que representa la condición en sitio y es a partir de

dicho estado que se puede concluir si es necesario el uso de suelo de cobertura intermedio.

5.4.2.1. Caso 1: Basura en condición drenada, suelo en condición

drenada


Se procedió a hacer el análisis de uno de los taludes de las celdas 1A y 1B, bajo el supuesto

de que tanto la basura como el suelo de cobertura fallan en condición drenada. El estudio se

hizo para la condición estática y pseudoestática, tanto mediante análisis determinístico como

probabilístico. Los resultados obtenidos se presentan en el Cuadro 5-20 y en el Cuadro 5-21,

para el talud 1B y 1A, respectivamente. Asimismo, en la Figura 5-42 y en la Figura 5-43 se

193

presenta un ejemplo de salida del modelo para el caso estático mediante el método de

análisis de Bishop Simplificado.

Cuadro 5-20. Factores de seguridad para la celda 1B, con suelo intermedio, Caso 1

Observaciones Fellenius Bishop Simplificado Janbu Morgenstern- Price


Estático 3,551 4,286 3,592 4,326 3,517 4,240 3,591 4,416

Pseudoestático 1,829 2,182 1,856 2,208 1,787 2,040 1,855 2,226


Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

Está- tico

Pseudo-estático

Está- tico

Pseudo-estático

~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0%


8,980 4,950 9,090 5,050 8.950 5,050 9,200 5,100



Caso 1, condición estática (modelo con suelo intermedio)

Cuadro 5-21. Factores de seguridad para la celda 1A, con suelo intermedio, Caso 1



Estático 2,295 2,693 2,443 2,838 2,219 2,602 2,442 2,779

Pseudoestático 1,301 1,506 1,402 1,603 1,244 1,432 1,406 1,529


Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

Está- tico

Pseudo-estático

Está- tico

Pseudo-estático

~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0%


6,140 2,570 6,610 3,000 5,930 2,260 6,390 2,690


194



Tanto el talud 1A como el talud 1B presentan valores de factor de seguridad mayores a 1,5

para el análisis estático y a 1,2 para el análisis pseudoestático, por tanto podría inferirse que

son taludes estables. Lo anterior se comprueba si se observa la probabilidad de falla, la cual

es de aproximadamente cero para ambos taludes, tanto para la condición estática como

pseudoestática, lo cual perfila el modelo como uno de alto desempeño.

No obstante, si se observa el índice de confiabilidad puede inferirse que el valor arrojado

disminuye considerablemente para el caso pseudoestático, lo que a su vez disminuye el nivel

de desempeño del modelo, especialmente para el talud 1A. En este sentido, el talud 1B

conserva valores superiores a 5 en el índice de confiabilidad para ambos casos de análisis, lo

cual lo perfila como un modelo con alto desempeño; por su parte, el talud 1A presenta

valores mayores a 5 para el caso estático, para el cual cataloga como un modelo de alto

desempeño, mientras que para el caso pseudoestático presenta valores entre 2,26 y 3;

clasificando como un talud entre pobre e inferior al promedio dependiendo del método de

análisis utilizado.

Comparando los resultados de este análisis con los obtenidos mediante el estudio del talud

bajo las condiciones en campo (es decir, sin suelo intermedio), los cuales se presentan en el

Cuadro 5-7 y en el Cuadro 5-8 para el talud 1B y 1A, puede visualizarse un leve aumento en

el factor de seguridad para los casos en los que se cuenta con suelo de cobertura diario. En

este sentido, destaca un aumento de 0,55 puntos en el factor de seguridad del talud 1B bajo

la condición estática, así como un aumento de 0,23 puntos para la condición pseudoestática,

195

manteniéndose para ambos casos una probabilidad de falla de aproximadamente cero, tal y

como se obtuvo mediante el análisis sin suelo intermedio. En cuanto al talud 1A, se observan

valores de factor de seguridad mayores, con incrementos de hasta 0,49 puntos para la

condición estática y de hasta 0,21 puntos para la condición pseudoestática, lo cual implica

que a mayor altura, el suelo intermedio contribuye en menor medida a la estabilidad.

No obstante, en este talud destaca que bajo la condición con suelo de cobertura diaria la

probabilidad de falla es de aproximadamente cero, mientras que para el caso sin suelo

intermedio se presentan valores de probabilidad de falla que oscilan entre 0,4 % y 2,7 %,

por lo que puede deducirse que los cambios observados en el factor de seguridad

contribuyeron directamente a alcanzar taludes con desempeños mejores.

5.4.2.2. Caso 2: Basura en condición drenada, suelo en condición no

drenada


Se realizó el análisis de los taludes 1A y 1B, pero ahora bajo el supuesto de que el suelo de

cobertura falla en condición no drenada. Los resultados obtenidos, tanto para el caso estático

como pseudoestático, se muestran en el Cuadro 5-22 y en el Cuadro 5-23, para el talud 1B y

1A, respectivamente. Asimismo, en la Figura 5-44 y en la Figura 5-45 se presenta un ejemplo

de salida de cada uno de los modelos, específicamente para el caso estático mediante la

metodología de Bishop Simplificado.

Cuadro 5-22. Factores de seguridad para la celda 1B, con suelo intermedio, Caso 2



Estático 4,053 4,780 4,109 4,840 4,036 4,754 4,100 4,952

Pseudoestático 1,320 1,346 1,396 1,418 1,248 1,272 1,400 1,370


Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

Está- tico

Pseudo-estático

Está- tico

Pseudo-estático

~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0%


10,81 11,84 11,00 13,44 10,88 7,58 11,17 9,900


196

Cuadro 5-23. Factores de seguridad para la celda 1A, con suelo intermedio, Caso 2



Estático 2,295 2,693 2,443 2,838 2,219 2,602 2,441 2,779

Pseudoestático 1,301 1,506 1,402 1,603 1,244 1,432 1,406 1,529


Está-tico

Pseudo-estático

Está-tico

Pseudo-estático

Está- tico

Pseudo-estático

Está- tico

Pseudo-estático

~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0% ~0,0%


6,140 2,570 6,610 3,000 5,930 2,260 6,390 2,690






197

Para ambos taludes se obtuvieron factores de seguridad mayores a los mínimos establecidos

para las condiciones estática y pseudoestática. Asimismo, en ambos casos la probabilidad de

falla arrojada por cualquiera de los métodos de análisis es de aproximadamente cero, por

tanto los taludes son estables, con un alto desempeño. De igual forma, puede observarse

que el índice de confiabilidad para el talud 1B se mantiene con valores mayores a 5 para la

condición estática y pseudoestática, lo cual perfila el modelo como uno con alto desempeño

por cualquiera de los métodos de análisis utilizados. Por su parte, el talud 1A presenta

valores superiores a 5 para el caso estático, por tanto clasifica como un modelo con un alto

desempeño, mientras que para el caso pseudoestático arrojó valores entre 2,26 y 3, que lo

clasifican como un talud entre pobre e inferior al promedio.

Si se comparan los resultados de este análisis con los obtenidos para el caso sin suelo

intermedio (Cuadro 5-13 y Cuadro 5-14 para el talud 1B y 1A, respectivamente), se visualiza

que en ambos se dio un aumento en el factor de seguridad para las condiciones estática y

pseudoestática.

Del análisis anterior puede inferirse que si bien es cierto la colocación de suelo intermedio

aumenta los valores de factor de seguridad obtenidos, este cambio no es tan considerable en

comparación con la inversión que debería hacerse para su colocación, principalmente por la

dificultad de acarrear diariamente gran cantidad de material. No obstante, habría que

estudiar las repercusiones que puede presentar el flujo en el interior de las celdas, y cómo

ayudaría la presencia de suelo de cobertura intermedio a mantener taludes estables bajo

dicha condición. De igual manera, no colocar suelo intermedio supone un ahorro de un

porcentaje considerable del volumen de las celdas de disposición, por tanto debe estudiarse

más a fondo si la colocación de este material puede ayudar en la estabilidad conforme se

aumenta la altura de los taludes.

5.4.2.3. Caso 3: Análisis determinístico con variación del ángulo de

inclinación del talud para diferentes valores de cohesión

drenada y ángulo de fricción drenado

Se realizó un estudio análogo al efectuado para la condición sin suelo de cobertura

intermedio, en el cual se obtuvo un comportamiento muy similar al observado en dicho

198

análisis, arrojando que no se cumple con el factor de seguridad para aquellos casos en los

que se tiene un valor de cohesión menor que 1 ton/m2. Los resultados se muestran en el

Anexo 5, del Cuadro A5- 21 al Cuadro A5- 24, tanto para la condición estática como

pseudoestática de ambas celdas de disposición.

Del análisis realizado para la condición pseudoestática en el talud 1A, se dedujo de acuerdo a

lo mostrado en la Figura 5-41, que sin importar el valor de ángulo de fricción y de cohesión

(siempre que esta sea mayor que 1 ton/m2), un ángulo de inclinación de 32° podría

garantizar la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición bajo la altura que poseen

actualmente, lo anterior suponiendo que el material que conforma las celdas es homogéneo.

Realizando ese mismo análisis con suelo de cobertura intermedio se obtienen los resultados

que se presentan en el Cuadro A5- 24 y que se ilustran la Figura 5-46.


con suelo intermedio, condición pseudoestática

Como puede observarse, para el caso en el cual se coloca suelo intermedio es también a

partir de los 32° cuando los valores de factor de seguridad comienzan a disminuir, por tanto

podría concluirse que en el supuesto de que se desconozcan los parámetros resistentes de

los residuos de las celdas de disposición, 32° constituye un ángulo de inclinación que

garantiza la estabilidad bajo las condiciones actuales del relleno sanitario, de lo que se puede

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Fact

or

de

Se

guri

dad





199

inferir que utilizar suelo de cobertura no aporta de forma considerable a la estabilidad de los

taludes.

5.4.3. Geometría máxima posible de las celdas de disposición

Se realizó un estudio para determinar la máxima altura y ángulo de inclinación que pueden

presentar las celdas de disposición a fin de garantizar la estabilidad de los taludes que las

conforman.

En este sentido, se conoce de acuerdo a la información suministrada por la empresa Manejo

Integral Tecnoambiente S.A., que en el relleno sanitario en estudio se pretenden construir

celdas de disposición de hasta 25 metros de altura, con un ángulo de inclinación máximo de

30°. Estudiando dicha condición, tanto mediante análisis estático como pseudoestático, se

obtuvieron los resultados que se presentan en la Figura 5-47 y en la Figura 5-48.

Es importante mencionar que para este análisis se utilizó un coeficiente pseudoestático de

0,15; basado en algunas suposiciones a lo estipulado en el Código de Taludes de Costa Rica

y su referencia al Código Sísmico de Costa Rica, específicamente en cuanto a la importancia

de la estructura, la zona sísmica, el tipo de sitio de cimentación y asumiendo que la celda de

disposición tiene un comportamiento similar al de una edificación ante una carga sísmica. De

acuerdo a lo anterior, se debe corroborar el valor de coeficiente sísmico utilizado, con el

objetivo de obtener un análisis más detallado para la condición pseudoestática de los taludes

de las celdas de disposición.

Para este análisis se supuso que el suelo falla en condición drenada, por tanto se utilizaron

valores de peso específico de 1,77 ton/m3, cohesión de 4,20 ton/m2 y ángulo de fricción de

17°; con valores de desviación estándar de 0,03 ton/m3, 3,94 ton/m2 y 4,02°,

respectivamente. Asimismo, se supone que los residuos sólidos se encuentran en condición

drenada, con valores de peso específico de 0,95 ton/m3, cohesión de 1,50 ton/m2 y ángulo

de fricción de 22,43°. Para esos parámetros, se utilizaron valores de desviación estándar de

0,32 ton/m3, 0,84 ton/m2 y 3,56°.

200

Figura 5-47. Factor de seguridad para talud de 25 m de elevación, con 30° de inclinación,

caso estático

Figura 5-48. Factor de seguridad para talud de 25 m de elevación, 30° de inclinación, caso

pseudoestático

De acuerdo a los datos presentados en la Figura 5-47, para la condición estática el factor de

seguridad obtenido mediante el análisis probabilístico es mayor al mínimo de 1,5; por tanto

se deduce que bajo esta condición, un talud de 25 metros de altura con un ángulo de

inclinación de 30° se mantiene estable. Lo anterior se comprueba con la probabilidad de falla,

la cual está dada por aproximadamente cero para este caso y por el índice de confiabilidad,

el cual, al ser mayor que 3, clasifica al modelo como uno con desempeño superior al

promedio.

No obstante, de acuerdo a lo expresado en la Figura 5-48, la estabilidad del talud es un poco

más crítica en la condición pseudoestática, donde se obtuvo un factor de seguridad de 1,11

mediante el análisis determinístico (el cual no cumple con el mínimo de 1,2 para sismo) y de

1,27 por medio del análisis probabilístico. En este caso, puede observarse además que la

201

probabilidad de falla es de 5,4 %, lo cual cataloga el desempeño del talud como pobre, muy

cerca de ser insatisfactorio, mientras que el índice de confiabilidad es de 1,49, lo que clasifica

al modelo del talud como uno de desempeño insatisfactorio.

Si bien es cierto, bajo la condición anterior se podría decir que el talud conserva su

estabilidad, es deseable contar con probabilidades de falla menores e índices de confiabilidad

mayores, a fin de garantizar la seguridad de los taludes y la obra en general. En este sentido,

se probaron otras elevaciones de las celdas de disposición, obteniéndose un valor de factor

de seguridad deseable a la altura de 23 metros, tal como puede observarse en la Figura 5-49

y en la Figura 5-50 para el caso estático y pseudoestático, respectivamente.

Figura 5-49. Factor de seguridad para talud de 23 m con 30° de inclinación, caso estático


pseudoestático

202

Como puede deducirse a partir de la Figura 5-49, para el caso estático se cumple con el

factor de seguridad mínimo tanto mediante el análisis determinístico como probabilístico, a la

vez que se mantiene la probabilidad de falla en aproximadamente cero, por tanto el

desempeño del talud es alto. De igual forma, el índice de confiabilidad es mayor a 3, lo que

perfila al modelo del talud como superior al promedio. Asimismo, de la Figura 5-50,

correspondiente al caso de análisis pseudoestático, se tiene un factor de seguridad mayor a

1,2 para el análisis probabilístico; no obstante, se presenta una probabilidad de falla de 3,3%

que lo clasifica como de desempeño pobre y un índice de confiabilidad 1,67 para el cual el

modelo se puede catalogar como insatisfactorio.

De acuerdo a lo anterior, se infiere que aun cuando se aumentó el factor de seguridad

respecto al análisis preliminar, la probabilidad de falla y el índice de confiabilidad no

mejoraron de forma considerable como para cambiar la clasificación de desempeño del talud.

Se puede concluir que no es económicamente rentable disminuir dos metros la altura del

talud si las condiciones de desempeño se mantienen constantes, máxime que en el análisis

con altura del talud de 25 m se obtuvo que el factor de seguridad para la condición

probabilística cumple con el mínimo establecido.

Sin embargo, es conocido de acuerdo a la información suministrada anteriormente, que en el

relleno sanitario no se utiliza el ángulo de inclinación máximo de 30°, sino que se ha usado

ángulos de inclinación menores, los cuales oscilan entre los 20° y los 28°. De esta forma,

suponiendo un ángulo de inclinación promedio de 24°, con el cual cumplen las celdas de

disposición actuales y que podría ser utilizado en el relleno sanitario para la construcción de

las celdas futuras, se obtiene una altura máxima de 28 m, para los cuales se arroja el factor

de seguridad que se presenta en la Figura 5-51 y en la Figura 5-52.

Así, se tienen para el caso estático factores de seguridad mayores a 1,5; con probabilidades

de falla de aproximadamente cero, lo cual perfila al talud como estable, con alto desempeño,

mientras que para el caso pseudoestático se presenta un factor de seguridad mayor al

mínimo (dado por 1,2), con una probabilidad de falla de 1,1%, lo que perfila al talud

modelado como uno con desempeño por debajo del promedio, lo cual es aceptable. En

cuanto al índice de confiabilidad, el talud para el caso estático puede ser catalogado como

uno con buen desempeño, mientras que para el caso pseudoestático es pobre, mejorando su

clasificación respecto a los análisis preliminares.

203

Figura 5-51. Factor de seguridad para talud de 28 m con 24° de inclinación, caso estático


pseudoestático

De acuerdo a los estudios anteriores, puede inferirse que un ángulo de inclinación menor

provee de estabilidad a taludes de mayor altura, por lo que una combinación de altura y

ángulo de inclinación adecuados podría garantizar la estabilidad de las celdas de disposición.

En este sentido, se concluye que bajo el método de construcción actual, con ángulos de 21°

para el caso de la celda 1B y de 29° a 21° en la celda 1A, se garantiza la estabilidad hasta

alturas de 20 a 25 metros, que son las consideradas en el diseño, pudiendo ser estas aún

mayores.

204

Así, una altura de 28 m con ángulo de inclinación de los taludes de 24° es una combinación

buena desde el punto de vista económico y de vida útil del relleno sanitario, pues garantiza la

estabilidad para una mayor pendiente de los taludes que la actualmente utilizada y con una

altura superior a la estipulada en el diseño.

Es importante destacar que este análisis se hizo bajo el supuesto de que no se da la

presencia de agua ni lixiviado en el interior de las celdas de disposición, por tanto, para llegar

a las alturas de celda expuestas, es necesario contar con un adecuado sistema de evacuación

de aguas pluviales y lixiviados que garantice dicha condición, así como realizar un análisis

exhaustivo de las condiciones de flujo en el interior de las celdas y de los parámetros

mecánicos de los residuos sólidos que verifiquen lo aquí supuesto.

5.5. Análisis de resultados

De acuerdo al estudio de la estabilidad de los taludes del Parque Ecoindustrial Miramar

anteriormente realizado, puede deducirse que bajo la geometría actual de las celdas de

disposición, se cuenta con taludes estables; no obstante, esta condición se ve mayormente

afectada conforme aumenta la altura del talud, principalmente para el caso pseudoestático.

En este sentido, es importante recalcar nuevamente que una combinación de altura y ángulo

de inclinación adecuado puede garantizar la estabilidad incluso para celdas de disposición de

elevación considerable (mayor a los 20 metros).

De esta forma, se obtuvo del análisis efectuado que bajo la condición de altura presente en

las celdas de disposición a la fecha, un ángulo de inclinación de 30° puede garantizar la

estabilidad de los taludes (con un desempeño sobre el promedio), sin embargo, este tiende a

disminuir conforme aumenta la altura del talud y depende directamente de la condición bajo

la que se encuentre el mismo, donde tienen un peso considerable la presencia de carga

sísmica o presiones intersticiales elevadas en el interior de las celdas de disposición.

Es importante recalcar que del análisis con nivel piezométrico en el interior de las celdas de

disposición, tanto mediante la presencia de agua como de lixiviado, se determinó que

conforme aumenta la altura del talud, este se ve más afectado por las presiones

intersticiales, con probabilidades de falla críticas y desempeño de los taludes peligroso

cuando el nivel supera la mitad de la altura de la celda de disposición. Debido a lo anterior,

debe evitarse el almacenamiento de fluidos en el interior de las celdas, pues las presiones

205

generadas por estos son tales que podrían provocar la falla del talud incluso para ángulos de

inclinación de 16° o menores.

Otro aspecto importante a considerar es la influencia que tiene la condición en la que se

encuentre el suelo de cobertura y de fundación sobre el factor de seguridad y la probabilidad

de falla asociada. En este sentido, pudo observarse que los factores de seguridad críticos se

obtuvieron mediante el estudio del talud con suelo de cobertura en condición drenada,

siempre que la superficie de falla se mantuviera en los residuos sólidos, lo cual indica que

para este caso, contribuye en mayor medida para la estabilidad la cohesión que el ángulo de

fricción del suelo presente. No obstante, para los casos en los cuales la superficie de falla

alcanzaba el suelo de fundación, se visualizó que el caso crítico lo presenta el suelo en

condición no drenada, lo que implica que al darse esta situación, es el ángulo de fricción del

suelo quien favorece la estabilidad.

Por su parte, de los análisis efectuados se infiere que para mantener la estabilidad de los

taludes conformados por residuos sólidos, es importante contar con valores de cohesión

drenada mayores a 1 ton/m2, pues un valor menor a este no garantiza la seguridad de la

estructura incluso para ángulos de inclinación de los taludes menores a los 16° (o en su

defecto, a 22° que constituye el ángulo de reposo de los residuos sólidos). No obstante, una

vez que se tiene un valor de cohesión mayor a 1 ton/m2, se observó que un mayor ángulo de

fricción de los residuos sólidos provee un incremento mayor en el factor de seguridad que un

valor mayor de cohesión. Debido a la situación anterior, una adecuada compactación

contribuye significativamente a la estabilidad de las celdas de disposición.

Del análisis anterior se visualizó que sin importar los valores de ángulo de fricción drenado y

cohesión drenada de los residuos (siempre que esta sea mayor a 1 ton/m2), bajo las alturas

actuales de las celdas de disposición se mantiene la estabilidad cuando se presentan ángulos

de inclinación de 32° o menores, por tanto se puede concluir que para taludes de altura

media (de 10 a 15 m), un ángulo de inclinación de 32° garantiza la seguridad de la obra aun

cuando se desconozcan los parámetros resistentes de los residuos sólidos que la conforman,

siempre y cuando se garantice un proceso de compactación adecuado.

Aunado a lo anterior, se realizó un estudio para determinar la influencia que tiene el suelo de

cobertura intermedia en la estabilidad de las celdas de disposición, del cual pudo observarse

que este no contribuye significativamente en el resultado final del factor de seguridad, por

206

tanto podría concluirse que su uso no es necesario en las celdas para propósitos geotécnicos,

especialmente porque puede utilizarse cobertura alternativa que cumple con la función de

evitar malos olores y propagación de plagas y enfermedades, a la vez que disminuye el

volumen de ocupación de la cobertura diaria.

Por último, se efectuó un análisis para determinar la geometría máxima posible que garantice

la estabilidad de las celdas de disposición, de donde se obtuvo que un ángulo de inclinación

del talud de 24° (el cual es mayor a los utilizados a la fecha en el relleno sanitario en

estudio), provee estabilidad para taludes de hasta 28 m de altura, con un desempeño por

debajo del promedio, lo cual es aceptable. Asimismo, se concluye que un ángulo de

inclinación de 30° pudiera no garantizar la estabilidad para taludes con elevación mayor a los

25 m, principalmente si se considera el análisis pseudoestático en los estudios, de ahí la

importancia de tomar en cuenta la presencia de sismo en este tipo de estructuras.


Como un primer análisis a la estabilidad de taludes en rellenos sanitarios se realizó una

evaluación de la ocurrencia de falla, a partir de la cual se determinó que para taludes de

25 m de altura, con diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción, la superficie de falla

se encuentra en los residuos sólidos, por tanto es este material el que debe ser estudiado a

fin de garantizar la estabilidad de los taludes de las celdas de disposición.

En cuanto al estudio de la estabilidad de los taludes del relleno sanitario Parque Ecoindustrial

Miramar, se realizó el análisis para dos modelos, correspondientes a un talud de cada una de

las celdas de disposición construidas a la fecha. Como consideraciones preliminares para el

análisis se supone que el material es homogéneo, por tanto sus parámetros resistentes son

constantes en toda la celda, incluso a mayor profundidad. Asimismo, se supone que no hay

nivel freático ni presiones intersticiales producidas por la presencia de agua y lixiviados en el

interior de las celdas, pues se cuenta con un sistema de evacuación adecuado que evita que

se dé dicha condición. Por último, se excluyen del análisis la influencia que puede tener en la

estabilidad de los taludes el flujo en el interior de las celdas o los asentamientos producidos

por la degradación del material, pues estos aspectos quedan fuera del alcance de esta

investigación.

207

Para cada uno de los modelos anteriormente mencionados se utilizaron los datos de cohesión

drenada y ángulo de fricción drenado de los residuos sólidos obtenidos de la simulación de

Montecarlo efectuada en el capítulo precedente, mientras que para el suelo de cobertura y de

fundación se hizo uso de los valores obtenidos de los ensayos de laboratorio realizados. Es

importante mencionar que los análisis efectuados se realizaron bajo el supuesto de que la

basura falla en condición drenada, mientras que el suelo de cobertura y de fundación pueden

encontrarse tanto en condición drenada como no drenada.

De los estudios realizados se obtuvo que bajo la condición actual de las celdas de disposición,

ambas cumplen con los factores de seguridad mínimos tanto para la condición estática como

pseudoestática mediante el análisis probabilístico, con probabilidades de falla mayores

conforme aumenta la altura de la celda de disposición, pero que hasta la fecha son

aceptables y garantizan la estabilidad. Asimismo, se observó que la presencia de lixiviados o

agua en el interior de las celdas de disposición representa la condición más crítica que se

puede tener en cuanto a estabilidad, misma que se agrava conforme se aumenta la altura del

talud y la elevación del nivel piezométrico, pudiendo llegar a convertir los taludes en

peligrosos cuando más de la mitad de la celda de disposición se encuentra bajo esta

condición.

Por su parte, se puede concluir a partir de los estudios realizados que la presencia de suelo

de cobertura intermedio en las celdas de disposición no contribuye significativamente en la

estabilidad, pues los incrementos observados en el factor de seguridad no fueron

representativos. En este sentido, se infiere que desde el punto de vista de la estabilidad, no

hay problema en utilizar cobertura alternativa, aunque esta no cumpla con el mínimo de

15 cm establecido por el reglamento, pues estos no contribuyen en la seguridad de las

celdas.

Por último, se determinó que es posible construir celdas de disposición con alturas de 25 m

con los ángulos de inclinación de los taludes con los cuales se trabaja en el relleno sanitario

actualmente, tal y como fueron diseñados, siendo posible alcanzar hasta 28 m con ángulos

de inclinación de 24° como geometría recomendada.

208

Capítulo 6: Recomendaciones para la mejora en el manejo de los

taludes

6.1. Mejoramiento de la geometría de los taludes del relleno

sanitario

A partir del análisis del capítulo anterior se dedujo que bajo las condiciones actuales de las

celdas de disposición construidas a la fecha, los taludes mantienen su estabilidad, tanto para

la condición estática como pseudoestática.

Asimismo, los ángulos de inclinación utilizados en la construcción de dichas celdas son

mayores al especificado en el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, no

obstante, de acuerdo a los estudios efectuados, se comprobó que con estos ángulos es

factible lograr alcanzar alturas de celda de 25 metros, tal y como está estipulado en el diseño

de las mismas. De esta forma, se obtuvo que la geometría se puede optimizar de acuerdo a

la presente en el sitio actualmente, de modo que sea posible disponer una mayor cantidad de

residuos sólidos y con ello, aumentar la vida útil del relleno sanitario.

En este sentido, se tiene que al utilizar un ángulo de inclinación del talud de 24° es posible

obtener celdas estables hasta los 28 metros de altura, lo cual se traduce en el ingreso de una

mayor cantidad de metros cúbicos de residuos al relleno sanitario y su consecuente aumento

del periodo de operación. No obstante, la situación anterior debe ser comprobada mediante

un estudio más detallado de las características geomecánicas del material suelo-basura, y

principalmente, del análisis de otros factores como los asentamientos y el flujo en el interior

de las celdas, el cual tiene una gran influencia sobre el factor de seguridad alcanzado.

Es importante detallar que de acuerdo al estudio realizado, la condición crítica en todo talud

se presenta cuando más de la mitad de su altura total está ocupada por agua o lixiviado,

pues las presiones intersticiales que se producen aumentan considerablemente la

probabilidad de falla del talud, por tanto, una de las principales consideraciones que se deben

tener a la hora de iniciar la construcción de celdas de alturas mayores a los diez metros es la

implementación de sistemas de drenaje y extracción de biogás, lixiviado y agua pluvial

adecuados, de modo que no se dé la acumulación de fluidos en el interior de las celdas que

pongan en riesgo su estabilidad.

209

De igual manera, idear una cobertura alternativa más impermeable puede resultar una

solución frente a la infiltración de aguas pluviales al interior de las celdas, pues es posible

que la que se está usando actualmente no cumpla con esta función (aunque no se tiene

claramente evidenciado), principalmente por su espesor despreciable, el cual representa

cuando mucho, una capa de tres centímetros.

Es importante mencionar además que, dado que la basura tiene componentes que se

degradan en el tiempo, sus características mecánicas cambian de un momento a otro, donde

se espera una disminución de los parámetros resistentes con el paso de los años. En este

sentido, garantizar una adecuada compactación es sumamente importante, a fin de proveer

de un mayor estado de esfuerzo al material (lo cual aumenta su resistencia), y evitar que se

generen asentamientos muy pronunciados, los cuales pueden provocar superficies de falla o

propiciar la entrada de agua superficial al interior de las unidades.

De lo anterior se desprende que dado que los residuos sólidos se consolidan en el tiempo, es

posible que el ángulo de inclinación de los taludes disminuya, por tanto es factible utilizar en

los primeros metros de altura de las celdas un ángulo de inclinación mayor, tal como el caso

presente en la celda 1A, donde pudo observarse un ángulo de 28° en la parte baja del talud

y un ángulo menor (22° aproximadamente) en la parte alta. Asimismo, es posible utilizar

métodos como los que se presentarán en la siguiente sección, los cuales pueden garantizar

taludes estables a mayores alturas mediante la construcción de estructuras que contribuyan a

su seguridad.

6.2. Métodos de estabilización de taludes aplicables al relleno

sanitario

Actualmente, el Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar cuenta únicamente con dos

celdas construidas, las cuales a la fecha no alcanzan la altura máxima concebida en su

diseño. No obstante, se comprobó mediante el análisis efectuado en el capítulo anterior que

conforme las celdas de disposición aumentan su altura y disminuyen los parámetros

resistentes de los residuos sólidos, tiende a disminuir el factor de seguridad de los taludes

que las conforman. Debido a lo anterior, es necesario considerar ciertos métodos de

estabilización de taludes que contribuyan a la seguridad de las celdas de disposición

construidas a la fecha, y en especial, a las que están por construirse.

210

Es importante recalcar que el objetivo de los métodos de estabilización es disminuir las

fuerzas de empuje o aumentar las fuerzas resistivas, de forma que se disminuya la

probabilidad de falla del talud. En este sentido, Cárdenas (2013) expone que las fuerzas de

empuje pueden ser reducidas utilizando drenajes para disminuir la presión de poro que actúa

sobre la zona inestable o excavando la parte del talud que pueda generar problemas de

estabilidad; mientras que las fuerzas resistivas pueden aumentarse mediante la eliminación

de estratos débiles y estructuras de retención.

Sin embargo, no todos los métodos de estabilización son aplicables a rellenos sanitarios,

principalmente por las características particulares del material que conforma las celdas de

disposición. Se presentan a continuación algunos de los principales métodos de estabilización

que puedan ser usados en el relleno sanitario en estudio.

6.2.1. Disminución de la pendiente

Es conocido que a medida que se aumenta la pendiente de un talud, este tiende a volverse

inestable, razón por la cual, el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica establece

una pendiente máxima de 30 % para los taludes de las celdas de disposición. Además, se

obtuvo del análisis efectuado en el capítulo anterior que conforme aumenta la altura del

talud, los factores se seguridad arrojados son menores, situación que se ve agravada

conforme el ángulo de inclinación del talud aumenta.

Debido a las consideraciones anteriores, se deduce que para tener un talud estable, se

necesita una combinación de altura y ángulo de inclinación adecuado, de manera que

conforme aumenta la altura del talud, disminuya su pendiente asociada. Dado que en el

Relleno Sanitario Parque Ecoindustrial Miramar se cuenta con una altura de diseño de 20 m a

25 m, es recomendable disminuir el ángulo de inclinación de los taludes a fin de evitar la falla

de los mismos.

Según Cárdenas (2013), este método de estabilización es uno de los más ampliamente

utilizados, debido principalmente a su bajo costo. No obstante, no constituye un método

universal y por tanto, la efectividad en su uso puede variar de un caso a otro, dependiendo

de las condiciones del relleno sanitario en el que se aplique.

De acuerdo con Abrahamson et al (2002), una de las principales ventajas de este método es

la disminución de las fuerzas desestabilizadoras, a la vez que fuerza a que la superficie de

211

falla sea más profunda, lo que contribuye notablemente a asegurar la estabilidad del talud,

pues disminuye su probabilidad de falla. En la Figura 6-1 se presenta un ejemplo de lo

anterior.

Figura 6-1. Aumento de la estabilidad mediante la disminución del ángulo de inclinación

del talud

Fuente: Cárdenas, 2013.

Efectivamente, puede observarse que conforme aumenta la pendiente del talud, la superficie

de falla se ubica más externamente, pues su radio es menor. No obstante, este

comportamiento se reproduce únicamente en materiales homogéneos, por tanto sería

necesario comprobar que los residuos sólidos dispuestos en una celda de disposición se

comportan como un todo homogéneo, a fin de que este método de estabilización tenga los

efectos esperados.

De acuerdo a lo analizado, este método no es necesario de aplicar a ninguno de los taludes

presentes en el relleno, dadas las alturas que poseen actualmente, pero puede ser de gran

utilidad conforme se aumenta la elevación de las celdas de disposición. En este sentido, se

torna útil iniciar con ángulos de inclinación mayores e irlos disminuyendo conforme se

aumenta la altura del talud, a fin de garantizar su estabilidad.

6.2.2. Banqueo o Escalonamiento

La técnica de banqueo consiste en “transformar el talud en una combinación de varios otros

de altura menor” (Alva, sf), de forma tal que se puede cambiar el comportamiento de un

212

único talud de alta pendiente en varios taludes menos elevados con la misma pendiente,

cumpliendo el principio de que para mantener la estabilidad, debe haber una relación

adecuada entre la altura del talud y su ángulo de inclinación.

El método anteriormente descrito es muy utilizado en taludes de pendientes pronunciadas,

donde se debe considerar que “los escalones deberán tener huella suficientemente ancha

para que puedan funcionar prácticamente como dos taludes independientes” (Navarro,

2008). De esta forma, cada uno de los taludes queda definido por el ancho de los escalones,

la distancia vertical entre ellos y por el ángulo de los taludes intermedios. En la Figura 6-2 se

presenta una ilustración del método anteriormente mencionado.

Figura 6-2. Estabilización de taludes mediante escalonamiento

Fuente: Alva, sf.

Según Navarro (2008), “el que los taludes de los respectivos escalones sean paralelos o se

construyan con inclinación variable dependerá mucho de la condición del material constitutivo

del corte”, razón por la cual debe hacerse un estudio exhaustivo de los parámetros

resistentes de los residuos sólidos antes de hacer el diseño correspondiente.

Cabe destacar que este método puede cumplir funciones como la protección del talud contra

la erosión producto del agua superficial, para lo cual “es preciso que los escalones estén

adecuadamente conformados; la mayor parte de las veces basta con que el escalón tenga

una ligera inclinación hacia el corte, pero en terrenos muy erosionables pudiera llegar a

convenir que se invirtiera su inclinación, haciéndola hacia la parte interna, que garantice la

213

rápida eliminación de las aguas” (Navarro, 2008), por lo cual puede constituir un método

adecuado para impedir la infiltración de agua de lluvia hacia el interior de las celdas.

Al igual que en el caso anterior, con la altura actual de las celdas de disposición no es

necesario este método de estabilización; no obstante, puede ser útil para alturas mayores,

principalmente porque el banqueo tiene la particularidad de servir para detener pequeños

derrumbes y caídas de material sin que esto afecte la totalidad del talud de las unidades.

6.2.3. Bermas

El método de estabilización mediante bermas es muy similar al método de escalonamiento,

anteriormente presentado. Se conoce como bermas a “masas generalmente del mismo

material del propio talud o de uno similar que se adosan al mismo, para darle estabilidad”

(Navarro, 2008), por tanto constituye un método efectivo para disminuir la probabilidad de

falla del talud, mediante la colocación de material que incremente las fuerzas estabilizadoras.

En la Figura 6-3 se presenta un ejemplo de aplicación de este método.

Figura 6-3. Sistema de estabilización con bermas

Fuente: Alva, sf.

La colocación de bermas tiende a hacer que la superficie de falla se desarrolle en mayor

longitud y más profunda, lo que reduce la probabilidad de falla del talud. Asimismo, “el peso

del material que se coloque podrá aumentar la resistencia al esfuerzo cortante del terreno de

214

cimentación” (Navarro, 2008), lo que influye en el incremento del factor de seguridad

asociado y la estabilidad general.

Según el Código Geotécnico de Taludes y Laderas de Costa Rica (2015), la inclusión de

bermas tiene como objetivos principales restringir la extensión de fallas del talud a una zona

específica y permitir el mantenimiento del talud. No obstante, es importante destacar que

según el Código de Taludes anteriormente mencionado, la inclusión de bermas puede

resultar perjudicial para estabilización de taludes conformados por materiales que poseen una

alta susceptibilidad a la degradación a lo largo del tiempo, por lo que antes de recurrir a este

método en el relleno sanitario, debe estudiarse la degradabilidad del material y los

asentamientos producidos en las celdas de disposición, a fin de verificar la aplicabilidad del

mismo.

6.2.4. Uso de vegetación

El uso de vegetación constituye una buena práctica para todas las celdas de disposición del

relleno sanitario una vez que hayan alcanzado su altura de diseño y se haya dispuesto sobre

los residuos la capa de suelo de cobertura establecida por el Reglamento sobre Rellenos

Sanitarios de Costa Rica.

Una de las principales ventajas de este método es que constituye una barrera contra la

erosión, lo cual contribuye a su vez a evitar el ingreso de agua pluvial al interior de las celdas

y con ello, a impedir el aumento de las presiones intersticiales en el interior de las mismas,

aspecto que constituye una de las principales causas de inestabilidad en los taludes. El uso

de vegetación para evitar la erosión va desde la colocación de zacate hasta la plantación de

árboles con raíces más profundas, los cuales además contribuyen a la estabilidad de los

taludes de las celdas de disposición.

Según Cárdenas (2013), “la vegetación puede afectar el balance de los esfuerzos de un talud

debido al refuerzo mecánico que brinda su sistema de raíces, a la sobrecarga por el peso del

árbol, modificación de la humedad del suelo, reducción en las presiones de poro por

intercepción y transpiración del follaje”, lo cual se traduce en un aumento en el factor de

seguridad de los taludes sobre los que se utilice.

Una de las plantas más ampliamente utilizadas en la actualidad para este propósito son las

del tipo Vetiver, debido principalmente a la profundidad que pueden alcanzar sus raíces y a la

215

resistencia que aportan. De acuerdo con Cárdenas (2013), la raíz de esta planta se comporta

como un soporte vertical, con profundidades de hasta 4 m y resistencia promedio de 75 MPa,

lo cual puede contribuir significativamente a mejorar la estabilidad de los taludes de las

celdas de disposición.

6.3. Recomendaciones a la normativa vigente

De los análisis de estabilidad de taludes efectuados en el capítulo precedente, fue posible

determinar una serie de factores que deben ser considerados en el Reglamento sobre

Rellenos Sanitarios de Costa Rica, a fin de mejorar sus estatutos y con ello, garantizar la

seguridad y buen manejo de las obras que rigen.

Destaca como aspecto importante que de acuerdo a los estudios efectuados se determinó

que no es necesaria la colocación de cobertura diaria en capas de 15 cm de espesor, pues

estas no ayudan significativamente en la estabilidad; no obstante, esto debe ser verificado en

un futuro análisis considerando el flujo en el interior de las unidades, a fin de estimar el

impacto que tiene la colocación de este material intermedio en dicho proceso.

En este sentido, es importante mencionar que no se realizó un análisis de la implicación que

pueda traer la no colocación de una capa de tal espesor en relación a la infiltración de aguas

pluviales al interior de las unidades, en cuyo caso se recomienda introducir a la normativa

vigente algunos tipos comunes de cobertura alternativa que puedan ser utilizados, los cuales

sean impermeables y garanticen la seguridad de las celdas de disposición.

Asimismo, se determinó que una de las condiciones más críticas que puede presentar una

celda de disposición está dada por la presencia de agua o lixiviado hasta un nivel igual o

mayor a la mitad de su altura, por tanto, si bien es cierto en el reglamento se describe

explícitamente que se debe tener un sistema adecuado de extracción de biogás y lixiviado, es

necesario dejar claro los peligros que puede traer consigo la no implementación de estas

unidades de forma correcta.

En cuanto a la geometría de los taludes, se obtuvo que es posible alcanzar como dimensiones

óptimas una altura de 28 m para un ángulo de inclinación de 24°, lo cual se traduce en una

pendiente de los taludes de 45 %. Asimismo, se determinó que el ángulo de fricción de los

residuos puede ser igual al ángulo de reposo del material, de lo que se deduce que un ángulo

de inclinación de los taludes de 22° garantiza la estabilidad de las celdas de disposición.

216

De acuerdo a lo anterior, el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica establece

que los taludes finales no deben tener una pendiente superior a 30 % (correspondiente a un

ángulo de inclinación de 16,7°, aproximadamente). Sin embargo, basados en el análisis

realizado, se comprobó que es posible utilizar ángulos de inclinación mayores a los aquí

especificados, siempre y cuando no se cuente con escenarios críticos como la presencia de

agua o lixiviado en la totalidad de las celdas de disposición.

Se puede inferir a partir del análisis anterior que el reglamento puede ser modificado en este

apartado, a fin de permitir el uso de un mayor grado de inclinación de taludes que garantice

la seguridad de los mismos. No obstante, debe corroborarse el impacto que tienen el flujo de

lixiviado en el interior de las celdas o los asentamientos en la estabilidad, a fin de determinar

si bajo estas condiciones sigue siendo factible aumentar el ángulo de inclinación normado.

En este sentido, puede ser útil la modificación de la pendiente aceptable de acuerdo a la

altura de la celda de disposición, lo anterior pues se obtuvo que a mayor altura disminuye la

estabilidad de un talud bajo la misma inclinación, por tanto, un talud de menor altura puede

mantener la estabilidad con ángulos más pronunciados que un talud más elevado.

De esta forma, el reglamento podría introducir un cuadro con rangos de valores para los

cuales son permitidas cada una de las pendientes del talud propuestas, a fin de optimizar la

construcción de las celdas de disposición, así como la inclusión de parámetros probabilísticos

que contribuyan a un análisis más detallado de este tipo de estructuras. Por su parte, se

recomienda incluir valores de factor de seguridad normados que deban cumplirse tanto para

la condición estática como pseudoestática, pues estos no están claramente definidos en el

reglamento vigente.


Se determinó a partir de los resultados del capítulo anterior que es posible mejorar la

geometría de los taludes, a fin de aprovechar de una mejor manera el espacio e incrementar

la vida útil del relleno sanitario. Lo anterior es factible mediante la construcción de celdas de

disposición de hasta 28 metros de altura con un ángulo de inclinación de 24°, las cuales

mantendrían su estabilidad bajo las condiciones estática y pseudoestática.

Asimismo, se plantearon algunas técnicas de estabilización aplicables al relleno sanitario,

entre las cuales destacan la disminución de la pendiente del talud, el banqueo o

217

escalonamiento, el uso de vegetación y bermas, mismas que contribuyen a la estabilidad

mediante la disminución de las fuerzas de empuje y el aumento de las fuerzas resistivas.

Estos métodos tienen dentro de sus funciones principales provocar una superficie de falla

más profunda, lo cual disminuye la probabilidad de falla asociada; permitir que taludes de

gran altura se comporten como unidades independientes mediante la construcción de

escalones intermedios; aumentar la resistencia al esfuerzo cortante del terreno de

cimentación por medio de la colocación de material en la base; o constituir barreras contra la

erosión o el ingreso de aguas pluviales al interior de las celdas de disposición, lo cual ayuda

considerablemente en la estabilidad.

En cuanto a las recomendaciones a la normativa vigente, cabe destacar que desde el punto

de vista de estabilidad y de acuerdo a los estudios realizados, no es necesaria la colocación

de suelo de cobertura diaria de 15 cm de espesor, pues esta no contribuye de manera

considerable en la seguridad del talud. En este sentido, podría modificarse la normativa, de

manera que se exija un tipo de cobertura alternativa que impida el ingreso de aguas pluviales

al interior de las celdas de disposición, función que posiblemente sí cumpliría la colocación de

suelo intermedio en capas del espesor planteado.

Por su parte, se concluye a partir de los estudios realizados que es posible obtener de

manera segura pendientes de talud de hasta 45 %, siempre que las celdas no sobrepasen los

30 metros de elevación. De acuerdo al Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica,

se permite una pendiente máxima de 30 % en taludes de cualquier altura, por tanto, dado

que se determinó que es factible llegar a pendientes mayores para ciertas alturas estudiadas,

sería conveniente incluir en la normativa ciertos rangos de valores de elevación para los

cuales es posible usar una pendiente del talud u otra, esto con el fin de garantizar la

estabilidad de todas las celdas de disposición, independientemente de su altura y a la vez,

optimizar su construcción.

218

Capítulo 7: Conclusiones y recomendaciones

A continuación se presentan las conclusiones obtenidas a partir del análisis realizado a lo

largo de la presente investigación. Asimismo, se dan una serie de recomendaciones con el fin

de dar seguimiento a los resultados de este trabajo y profundizar en los análisis que

requieran más nivel de detalle, tanto para el mejoramiento de la geometría de las celdas de

disposición, como de la normativa nacional vigente.

7.1. Conclusiones

En cuanto a la caracterización del relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar, se dedujo

mediante el análisis efectuado que este cumple con todas las especificaciones del

Reglamento sobre Rellenos Sanitarios de Costa Rica, tanto en aspectos relacionados a su

diseño como a su operación. En este sentido, es importante recalcar que el único aspecto con

el que no se cumple en el sitio en cuestión es la colocación de capas de cobertura intermedia

con espesor de 15 cm; no obstante, se obtuvo del análisis realizado que esta no contribuye

de forma considerable en la estabilidad.

Por su parte, se determinó mediante la caracterización geomecánica del material suelo-

basura que ciertos parámetros, especialmente de los residuos sólidos, son cambiantes con el

tiempo. En este sentido, destacan principalmente los parámetros ambientales, donde se

obtuvo una marcada diferencia en los valores obtenidos de las mediciones de DBO, DQO y

metales pesados (hierro y cobre) entre una celda y otra, de lo que puede concluirse que las

características del material cambian con el tiempo y esto repercute directamente sobre la

estabilidad de las celdas de disposición, pues dichas variaciones se deben principalmente a la

descomposición de la materia con el paso de los años.

Mediante la realización de ensayos geotécnicos para la determinación de las características

mecánicas de los residuos sólidos, se obtuvo que las correlaciones existentes para determinar

los valores de cohesión a partir del número de golpes del ensayo SPT pueden no ser

aplicables en el estudio de residuos sólidos, esto porque se dedujo que la basura falla en

condición drenada, mientras que las correlaciones permiten obtener únicamente la cohesión

no drenada del material. No obstante, las correlaciones para obtener el ángulo de fricción

219

efectivo sí se ajustan a dicho material, lo cual refuerza que los residuos sólidos fallan en

condición drenada.

De igual manera, las correlaciones existentes para convertir los datos obtenidos de la prueba

de penetración con cono sueco a número de golpes del ensayo SPT pueden no ser válidas

para residuos sólidos, pues los valores obtenidos mediante las correlaciones no concordaron

con los medidos en campo. De esta forma, se concluye que deben realizarse una mayor

cantidad de pruebas con el fin de determinar la aplicabilidad de dichas correlaciones en el

análisis de basura.

Asimismo, de acuerdo a los resultados arrojados se infiere que la prueba de penetración con

cono sueco representa la mejor alternativa para el estudio de residuos sólidos,

principalmente porque la punta con la que cuenta el equipo permitió alcanzar profundidades

mayores. No obstante, debería efectuarse el ensayo de SPT con otro tipo de punta, a fin de

determinar con mayor evidencia cuál de los dos ensayos es el más efectivo para este tipo de

material.

De los ensayos para la determinación del ángulo de reposo de los residuos sólidos, se tiene

que estos presentan un comportamiento análogo al de un suelo granular, y por tanto, puede

deducirse que el valor obtenido es similar al ángulo de fricción interna del material.

Comparando los resultados de la prueba de campo realizada (de 22,5°) con los obtenidos

mediante la simulación de Montecarlo a partir de datos de literatura (de 22,4°), se concluye

que el ángulo de fricción alcanzado mediante este método es aceptable, con valores muy

similares a los arrojados en otros rellenos sanitarios de la región.

Por su parte, de las simulaciones de Montecarlo efectuadas se determinó que los parámetros

resistentes de la basura son sumamente variables de un lugar a otro, aspecto que se debe

principalmente a la diferencia en la composición de los residuos sólidos, lo cual depende

directamente de las condiciones sociales, económicas y culturales de la población; así como a

los procedimientos utilizados en el manejo de los residuos, su compactación y el clima de la

zona. En este sentido, se concluye que dado que la composición porcentual de los residuos

en Costa Rica es similar a la de países como Chile, Brasil o Colombia, es con estos países con

los que debe realizarse la base para la generación de datos y no con valores provenientes de

Estados Unidos o Europa, principalmente.

220

En lo que al análisis de la estabilidad de los taludes se refiere, se tiene que bajo las

condiciones actuales del relleno sanitario ambas celdas de disposición son estables. No

obstante, se observó que conforme aumenta la altura del talud disminuye su factor de

seguridad e incrementa la probabilidad de falla asociada, por tanto se deben tener

precauciones respecto a la elevación máxima a la cual se construirán las celdas de

disposición.

Aunado a lo anterior, se determinó que uno de los factores que afectan de forma más

abrupta la estabilidad de los taludes es la presencia de agua o lixiviado en el interior de las

celdas de disposición, especialmente para taludes por encima de los 12 metros de elevación

que concentran fluidos hasta la mitad o más de su altura total. Lo anterior se debe a las

grandes presiones intersticiales que se generan en el interior de las celdas de disposición,

mismas que incrementan el peso de la masa deslizante y por tanto, disminuyen el factor de

seguridad asociado, a la vez que aumentan la probabilidad de falla del talud.

De esta forma, uno de los procedimientos más importantes a fin de garantizar la estabilidad

de los taludes de las celdas de disposición es la implementación de sistemas eficientes de

evacuación de aguas superficiales y lixiviados, los cuales contribuyen a impedir la

acumulación de fluidos en el interior de las unidades.

Asimismo, de los análisis efectuados se dedujo que una adecuada compactación es la clave

para garantizar la estabilidad de las celdas de disposición, por tanto, se concluye que un

valor de densidad de 0,8 ton/m3, tal y como lo establece la normativa nacional, provee a los

residuos sólidos la suficiente unión como para ser caracterizados bajo una condición firme y

presentar cierto valor de cohesión, aun cuando se observó mediante los análisis y pruebas

realizadas que este material falla en condición drenada.

En este sentido, se infiere a partir de los resultados obtenidos que es necesario cumplir con

un valor de cohesión efectiva de los residuos mayor a 1 ton/m2, pues un valor inferior a este

no garantiza la estabilidad incluso para ángulos de inclinación del talud menores a 16°. No

obstante, una vez que se alcanza dicho valor de cohesión, contribuye más en la seguridad de

los taludes un mayor ángulo de fricción interna del material que un incremento en el valor de

cohesión, lo cual arroja nuevamente que los residuos sólidos se comportan como un material

con falla en condición drenada.

221

Respecto al tema de la implementación de suelo de cobertura intermedia como material

influyente en la estabilidad de los taludes, se obtuvo con el análisis de los modelos

efectuados que pese a que este tiene injerencia directa sobre el factor de seguridad arrojado,

la diferencia respecto al análisis en taludes sin este material no es considerable; por tanto, su

uso no es necesario si en su lugar se utiliza cobertura alternativa que cumpla con los

requisitos establecidos en la normativa desde el punto de vista ambiental.

De esta manera, se concluye que si bien es cierto la colocación de suelo de cobertura no es

necesaria desde el punto de vista geotécnico, lo cual contribuye al incremento en la vida útil

de las celdas de disposición (pues requiere un menor volumen), sí es importante considerar

el uso de cobertura alternativa que garantice la impermeabilización de estas unidades, a fin

de evitar la entrada de aguas superficiales que contribuyan al aumento de su probabilidad de

falla; lo cual debe ser estudiado más a fondo en trabajos posteriores.

En cuanto a la geometría óptima de las celdas de disposición, se obtuvo a partir de los

resultados arrojados que es posible alcanzar alturas del talud de hasta 28 metros, con

ángulos de inclinación máximos de 24°, siempre y cuando la cohesión sea mayor a 1 ton/m2,

como ya fue mencionado. No obstante, es sabido a partir de los resultados obtenidos que un

ángulo de inclinación de máximo 22° puede garantizar la estabilidad de cualquier celda de

disposición, lo anterior partiendo del hecho de que el ángulo de inclinación del talud es igual

al ángulo de reposo de los residuos sólidos.

Es importante mencionar que el análisis para la determinación de la geometría óptima se

realizó tanto para la condición estática como pseudoestática, no obstante, para esta última se

utilizó un valor de coeficiente sísmico de 0,15, basado en algunas suposiciones al Código de

Taludes y al Código Sísmico de Costa Rica. Dado que estos códigos no incluyen el

comportamiento de estructuras construidas con residuos sólidos, es posible que el valor

utilizado no sea igual al real y por tanto, los factores de seguridad obtenidos no sean del todo

representativos. En consecuencia, se debe realizar una evaluación del comportamiento de las

celdas de disposición ante cargas sísmicas, a fin de considerar este factor en el diseño y

construcción de las unidades, pues la injerencia que tiene esta condición sobre la estabilidad

de los taludes es sumamente importante.

Del análisis de la geometría óptima de las celdas de disposición y su relación con lo

estipulado en la normativa nacional, se concluye que el Reglamento sobre Rellenos Sanitarios

222

de Costa Rica puede ser mejorado, a fin de garantizar el máximo aprovechamiento del

espacio en los rellenos sanitarios. Respecto a lo anterior, se tiene que actualmente la

normativa nacional cuenta con un único valor de pendiente de taludes recomendada, dado

por un 30 % de inclinación, el cual si bien garantiza la estabilidad para celdas de disposición

de cualquier altura, no proporciona la base para la construcción de celdas con la mejor

geometría posible. De esta forma, se podrían introducir cambios en la reglamentación que

incluyan diferentes valores de ángulo de inclinación respecto a la altura del talud, en pro de

garantizar la optimización de las celdas de disposición.

Por último, se tiene que hasta la fecha no es necesaria la implementación de técnicas de

estabilización de taludes para mejorar el desempeño de los mismos. No obstante, al

aumentarse la elevación de las celdas de disposición, estos pueden ser requeridos a fin de

garantizar taludes más estables. Entre estas técnicas destacan la construcción de bermas,

banqueo o el uso de vegetación para mejorar la seguridad de los taludes de mayor altura.

En todo caso, es importante recalcar que no todos los métodos de estabilización son

aplicables a cualquier talud, por tanto debe realizarse un adecuado estudio preliminar con el

fin de establecer el método más apto acorde a las características propias de la celda

específica, así como su costo monetario y de implementación.

7.2. Recomendaciones

Se puntualizan a continuación algunas recomendaciones que contribuyan a mejorar los

resultados de la presente investigación:

- Realizar un análisis detallado de los parámetros geomecánicos de los residuos sólidos,

mediante la elaboración de pruebas de campo y laboratorio (tales como corte directo,

triaxial y ensayos de penetración), para determinar los valores de cohesión, ángulo de

fricción y densidad de este material. Lo anterior incluye la medición de la variabilidad

de estos parámetros con el tiempo, especialmente del ángulo de fricción, con el fin de

estudiar la disminución de la resistencia al corte de los residuos en los procesos de

descomposición y cómo esto puede afectar la estabilidad de las celdas de disposición.

Asimismo, se deben realizar ensayos para determinar si efectivamente los residuos a

gran escala se comportan como un material homogéneo.

223

- Implementar un mayor número de ensayos de penetración estándar (SPT) y de

penetración con cono sueco, con el fin de corroborar si las correlaciones existentes a

la fecha son aplicables a residuos sólidos. En caso de obtenerse que no se ajustan a

dicho material, se recomienda realizar el número de pruebas necesarias que permitan

establecer las correlaciones adecuadas. Asimismo, se recomienda desarrollar

correlaciones directas para resistencia a partir del resultado de cono sueco.

- Determinar la geometría óptima de las celdas de disposición que garantice la

estabilidad, mediante el cumplimiento de los factores de seguridad para los casos

estático y pseudoestático, así como por medio de la obtención de probabilidades de

falla que no pongan en riesgo la seguridad de las celdas de disposición. Para esto,

deben considerarse aspectos como la injerencia de los asentamientos y el flujo en el

interior de las unidades, a fin de construir taludes estables bajo estas condiciones.

- De acuerdo a lo anterior, puede utilizarse un valor máximo de 22° de ángulo de

inclinación de los taludes, de forma que se garantice la estabilidad de celdas de

cualquier elevación. Lo anterior partiendo del hecho de que el ángulo de reposo es

igual al ángulo de fricción interna del material, no obstante, deben realizarse una

mayor cantidad de ensayos para afirmar lo anterior.

- En este sentido, se recomienda realizar un estudio exhaustivo de las implicaciones

que tienen los asentamientos diferenciales en la estabilidad de las celdas de

disposición, principalmente porque estos provocan la generación de posibles

superficies de falla del material. Asimismo, se debe analizar la forma como se

comporta el flujo en el interior de las unidades y cómo afecta la estabilidad, lo

anterior debido a que se determinó a partir de los estudios efectuados que la

concentración de fluidos en el interior de las mismas representa la condición más

crítica desde el punto de vista de seguridad de la obra.

- Se debe asegurar que el sistema de captación y evacuación de aguas superficiales,

biogás y lixiviados funcione de forma adecuada en todo momento, desde su etapa de

operación hasta la posterior a su cierre. De esta forma, se recomienda revisar

regularmente (cada mes, de ser posible) las tuberías y demás componentes del

sistema, a fin de eliminar posibles obstrucciones que puedan impedir la adecuada

evacuación de fluidos, provocando el almacenamiento de los mismos dentro de las

celdas de disposición y el consecuente aumento de las presiones intersticiales.

224

- Efectuar un análisis del comportamiento del material suelo-basura ante la presencia

de carga sísmica, para a partir de los resultados, obtener un coeficiente sísmico que

represente adecuadamente esta condición y pueda ser utilizado de forma satisfactoria

en el estudio pseudoestático de la estabilidad de los taludes de las celdas de

disposición.

- Con el fin de mantener un valor de cohesión mayor a 1 ton/m2, se recomienda

conservar los valores de densidad igual o mayores a los hasta aquí obtenidos. Para

ello, deben continuarse ejecutando las mismas prácticas de compactación realizadas a

la fecha y verificar que la cohesión obtenida se siga manteniendo con el paso del

tiempo, aspecto que se puede lograr mediante el estudio del material de celdas más

antiguas y su comparación de los resultados obtenidos de los ensayos en unidades de

disposición recientes.

- Realizar un análisis detallado del nivel de impermeabilización que provee la cobertura

alternativa utilizada en las celdas de disposición, a fin de determinar la necesidad de

cambiar de tipo de cobertura diaria o colocarla en un mayor espesor al usado a la

fecha, en aras de disminuir la infiltración de aguas superficiales a las celdas y con ello,

garantizar la seguridad de sus taludes.

- En relación con lo anterior, se determinó que la colocación de capas de suelo de

cobertura intermedia de 15 cm de espesor no es necesaria desde el punto de vista de

estabilidad; no obstante, se recomienda estudiar las implicaciones que pueda tener la

colocación de capas de cobertura alternativa de menor espesor, principalmente en

cuanto a la infiltración de aguas superficiales. De determinarse que no afecta en

ninguna medida, se recomienda la modificación de la normativa en ese aspecto.

- Con el objetivo de mejorar las disposiciones de la reglamentación nacional en lo que a

geometría de las celdas de disposición se refiere, se recomienda la inclusión de una

tabla de valores de pendientes de inclinación máxima respecto a ciertos rangos de

elevación de celdas, de manera que se optimice la construcción de cada una de las

unidades. De esta forma, se evita que celdas de poca altura tengan una inclinación

del talud menor a la que permita su máximo aprovechamiento, o que taludes de una

altura superior pongan en riesgo su estabilidad y seguridad mediante el uso de un

ángulo de inclinación mayor al que puedan soportar estas estructuras.

225

- Asimismo, se recomienda la inclusión en la reglamentación nacional de valores de

factor de seguridad mínimos que deban cumplirse en las celdas de disposición tanto

para el análisis estático como pseudoestático, pues a la fecha no se cuenta con dichos

valores normados. En este sentido, se recomienda la inclusión de coeficientes

sísmicos que sean aplicables a este material, los cuales puedan contribuir a mejorar

los análisis pseudoestáticos de las celdas de disposición.

- Por último, se recomiendan algunos métodos de estabilización para garantizar la

seguridad de taludes de altura superior a la alcanzada a la fecha en el relleno

sanitario, siendo algunos de los principales la construcción de bermas, escalonamiento

y uso de vegetación. En este sentido, se recomienda estudiar la necesidad de ejecutar

alguna de estas medidas conforme se aumenta la altura del talud, siendo una de las

más importantes el uso de vegetación, especialmente por su bajo costo económico y

de implementación. Debe estudiarse el tipo de vegetación de la zona que contribuya

de forma más significativa en la estabilidad.

226

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Glosario

Las definiciones que se presentan a continuación se tomaron del Reglamento sobre Rellenos

Sanitarios de Costa Rica y Código Geotécnico de Taludes y Laderas de Costa Rica, así como

de trabajos como los realizados por Moreno, Cárdenas, Amador, entre otros.

Acuífero: formación geológica capaz de almacenar y transmitir agua. Normalmente

corresponde a un estrato rocoso permeable a través del cual fluye el agua con facilidad.

Ángulo de fricción: Se refiere al ángulo de resistencia al rozamiento, se obtiene mediante

la tangente de la relación entre la fuerza que resiste el deslizamiento, a lo largo de un plano,

y la fuerza normal aplicada a dicho plano.

Biogás: Mezcla de gases generada por la descomposición anaeróbica de la materia orgánica

putrescible de los residuos que se depositan en un relleno sanitario y que consiste

mayoritariamente en metano, dióxido de carbono, vapor de agua y, en mucho menor

medida, de gases tales como sulfuro de hidrógeno e hidrógeno.

Celda: Conformación geométrica que se da a los desechos sólidos y a su material de

cobertura, debidamente compactados, como parte de la técnica de relleno sanitario.

Cobertura diaria: Capa de material inerte compactada de al menos 15 cm de espesor con

que se cubre la totalidad de los residuos dispuestos durante un día de operación en un

Relleno Sanitario y que tiene como objetivos evitar el contacto de los residuos con el medio

ambiente, alcanzar y mantener condiciones anaeróbicas en las celdas sanitarias, controlar la

proliferación de vectores sanitarios, el biogás, la emanación de olores, los riesgos de incendio

y el ingreso de agua de lluvia.

Cohesión: Tendencia de las partes de un cuerpo homogéneo a permanecer unidas, es

resultado de las fuerzas de atracción entre moléculas. Depende, entre otras cosas, del

número de puntos de contacto que cada partícula tiene con sus vecinas, razón por la cual es

mayor cuanto más finas son las partículas del suelo.

Compactación: Reducción del volumen de los residuos sólidos, con el consecuente aumento

de su densidad, que se logra a través del tránsito repetido de maquinaria pesada sobre éstos.

235

Densidad: cantidad de masa por unidad de volumen. Puede incluir la masa de agua en los

vacíos (densidad total) o solamente la masa de las partículas (densidad seca).

Desechos o residuos sólidos: Sustancias u objetos muebles, sin uso directo, cuyo

propietario requiere deshacerse de ellos o es obligado según las leyes nacionales.

Desechos o residuos sólidos especiales: son sólidos, gases, líquidos fluidos y pastosos

contenidos en recipientes, que por su reactividad química, característica tóxica, explosiva,

corrosiva, radiactiva u otro, o por su cantidad, causan daños a la salud o al ambiente.

Desechos o residuos sólidos ordinarios: son sólidos, gases, líquidos fluidos y pastosos

que no requieren de tratamiento especial antes de ser dispuestos.

Deslizamiento: rotura o desplazamiento del material situado debajo del talud que origina

un movimiento hacia abajo y afuera de la masa del material.

Disposición final: es la operación controlada y ambientalmente adecuada de depositar los

desechos en un relleno sanitario, según su naturaleza.

Estabilidad: seguridad de una masa de suelo u otro material contra la falla o movimiento.

Estrato: Nivel de roca o sedimento que se depositó en un intervalo de tiempo concreto y

que queda delimitado por superficies originadas por cambios o interrupciones sedimentarias.

Equilibrio límite: método para el cálculo de estabilidad de taludes. Establece que la rotura

del terreno se produce a través de una línea que representa la superficie de rotura, de forma

que la masa de terreno por encima de dicha línea se desplaza respecto a la masa inferior,

produciéndose así la rotura del terreno.

Factor de seguridad: relación de la resistencia al corte disponible (la capacidad) con la

resistencia al corte requerida para el equilibrio.

Geomembrana: revestimiento o barrera de líquidos y vapores, fabricadas por lo general a

partir de combinaciones de polímeros termoestables o termoplásticos. Su función principal es

ser una barrera impermeable, así como servir como aislante entre diferentes medios para

impedir que se presenten filtraciones no deseadas.

236

Impermeabilización: Técnica o método de aislamiento empleado para evitar el tránsito de

lixiviado y de gases hacia el exterior de un Relleno Sanitario, constituido por uno o más

revestimientos de materiales de baja permeabilidad.

Inestabilidad: Posibilidad de un elemento o estructura a colapsar o derrumbarse al ser

sometida a la acción de una carga.

Línea piezométrica: es la línea que une los puntos hasta los que el líquido podría ascender

si se insertan tubos piezométricos en distintos lugares a lo largo de la tubería, canal abierto o

estrato a estudiar. Es una medida de la altura de presión hidrostática disponible en dichos

puntos.

Lixiviado: Líquido que ha percolado o drenado desde y a través de los residuos sólidos y

que contiene componentes solubles y material en suspensión procedentes de los procesos de

degradación de los mismos.

Material de cobertura: Suelo utilizado para cubrir residuos sólidos depositados en un

Relleno Sanitario al terminar los trabajos en la celda de disposición.

Nivel freático: Superficie en la que la presión hidráulica es igual a la atmosférica. Separa la

parte del subsuelo saturada de agua de aquella que se encuentra seca.

Patógeno: Agente biológico, elemento o medio, que es capaz de producir algún tipo de

enfermedad o daño en el cuerpo de plantas y animales.

Percolación: Filtración de agua en el terreno, por gravedad, hasta capas profundas.

Permeabilidad: Capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que los atraviese

sin alterar su estructura interna.

Relleno sanitario: es la técnica mediante la cual diariamente los desechos sólidos se

depositan, esparcen, acomodan, compactan y cubren empleando maquinaria. Su fin es

prevenir y evitar daños a la salud y al ambiente, especialmente por la contaminación de los

cuerpos de agua, de los suelos, de la atmósfera y a la población al impedir la propagación de

artrópodos y roedores.

237

Relleno sanitario mecanizado: es aquel en que se requiere de equipo pesado

permanentemente en el sitio, así como de estrictos mecanismos de control y vigilancia de su

funcionamiento.

Residuos Sólidos Urbanos (RSU): son generados cuando los materiales utilizados por el

hombre cumplen con su vida útil. Estos residuos provienen de las diferentes actividades

realizadas en hogares, comercio, industrias y actividades institucionales (oficinas públicas,

escuelas, colegios y universidades).

Talud: cualquier superficie inclinada con respecto al plano horizontal, construida por el ser

humano (corte y relleno).

Vida útil del relleno sanitario: es el período de tiempo comprendido entre el inicio de

operaciones del relleno sanitario y su clausura.

238

Anexo 1

239

Cuadro A1- 1. Resultados obtenidos del ensayo de Gravedad Específica, Muestra 1

Pesos 1 2

Picnómetro (g) 98,5 102,94

Picnómetro + Suelo seco (g) 155,31 161,15

Picnómetro + Agua (g) 347,78 352,28

Picnómetro + Suelo seco + Agua (g) 383,98 389,36

Temperatura de la prueba (°C) 23 23

Cápsula (g) 436,43 418,42

Cápsula + suelo seco (g) 494,93 478,19

Gravedad específica corregida (T=20°C) 2,59 2,61

Cuadro A1- 2. Resultados obtenidos del ensayo de Gravedad Específica, Muestra 2

Pesos 1 2

Picnómetro (g) 98,45 103,17

Picnómetro + Suelo seco (g) 159,31 164,35

Picnómetro + Agua (g) 347,73 352,5

Picnómetro + Suelo seco + Agua (g) 386,17 391,01

Temperatura de la prueba (°C) 23,5 22,5

Cápsula (g) 431,4 436,47

Cápsula + suelo seco (g) 493,4 498,66

Gravedad específica corregida (T=20°C) 2,6 2,61

Cuadro A1- 3. Resultados obtenidos para Límite Líquido, Muestra 1

Determinación 1 2 3

Suelo Seco (g) 10,142 4,639 5,866

% humedad 70,272% 87,885% 92,533%

Número de golpes 37 29 15

Cuadro A1- 4. Resultados obtenidos para Límite Líquido, Muestra 2

Determinación 1 2 3 4

Suelo Seco (g) 3,702 9,196 7,913 7,023

% humedad 60,778% 61,005% 66,549% 75,068%

Número de golpes 31 30 26 17

240

Figura A1-1. Determinación del Límite Líquido, Muestra 1

Figura A1-2. Determinación del Límite Líquido, Muestra 2

Cuadro A1- 5. Determinación del límite plástico

Determinación 1 2

Muestra 1


Suelo Seco (g) 1,709 1,528 Promedio

% humedad 56,70% 55,56% 56%

Muestra 2


Suelo Seco (g) 1,757 2,095 Promedio

% humedad 51,05% 49,98% 51%

Cuadro A1- 6. Determinación del contenido de humedad para la Muestra 1

Pesos A B C D E

Material Húmedo (g) 45,302 39,689 40,235 45,221 42,504

Material Seco (g) 29,25 25,875 26,639 29,97 27,683

Humedad (g) 16,052 13,814 13,596 15,251 14,821

%wn 54,879% 53,387% 51,038% 50,888% 53,538%

y = -0,935x + 108,81R² = 0,786

50

60

70

80

90

100

1 10 100po

rce

nta

je d

e h

um

ed

ad (

%)

Log (# de golpes)

Límite líquido

Lineal (Límite líquido)

y = -1,0467x + 93,064R² = 0,9927

50.00

55.00

60.00

65.00

70.00

75.00

80.00

1 10 100po

rce

nta

je d

e h

um

ed

ad (

%)

Log (# de golpes)

Límite líquido

Lineal (Límite líquido)

241

Cuadro A1- 7. Determinación del contenido de humedad para la Muestra 2

Pesos A B C D E

Material Húmedo (g) 38,302 34,756 39,954 38,807 41,033

Material Seco (g) 26,045 23,898 27,145 25,878 28,065

Humedad (g) 12,257 10,858 12,809 12,929 12,968

%wn 47,061% 45,435% 47,187% 49,961% 46,207%

Cuadro A1- 8. Resultados obtenidos de prueba de compresión inconfinada, Muestra 1,

ensayo 1

Deformación (0.001")

Deformación (mm)

Deformación Unitaria

(mm/mm)

Área corregida (cm2)

Carga (0.0001")

Carga (kg) Esfuerzo

Desviador (Kgf/cm2)

0 0 0,00000 8,65697 0 1,0829 0,125

10 0,254 0,00360 8,68828 3 2,3138 0,266

20 0,508 0,00721 8,71980 5,5 3,33955 0,383

30 0,762 0,01081 8,75156 8,5 4,57045 0,522

40 1,016 0,01441 8,78356 9,5 4,98075 0,567

50 1,27 0,01801 8,81578 10 5,1859 0,588

60 1,524 0,02162 8,84825 10 5,1859 0,586

70 1,778 0,02522 8,88095 10 5,1859 0,584

80 2,032 0,02882 8,91390 9,5 4,98075 0,559

90 2,286 0,03243 8,94709 9 4,7756 0,534


ensayo 2


Deformación (mm)


(mm/mm)


Carga (0.0001")

Carga (kg) Esfuerzo

Desviador (Kgf/cm2)

0 0 0,00000 8,65697 0 1,0829 0,125

10 0,254 0,00360 8,68828 2 1,9035 0,219

20 0,508 0,00721 8,71980 4 2,7241 0,312

30 0,762 0,01081 8,75156 6 3,5447 0,405

40 1,016 0,01441 8,78356 7 3,955 0,450

50 1,27 0,01801 8,81578 8,5 4,57045 0,518

60 1,524 0,02162 8,84825 9 4,7756 0,540

70 1,778 0,02522 8,88095 10 5,1859 0,584

80 2,032 0,02882 8,91390 10 5,1859 0,582

90 2,286 0,03243 8,94709 9 4,7756 0,534

100 2,54 0,03603 8,98053 7 3,955 0,440

242


ensayo 3


Deformación (mm)


(mm/mm)


Carga (0.0001")

Carga (kg) Esfuerzo

Desviador (Kgf/cm2)

0 0 0,00000 8,65697 0 1,0829 0,125

10 0,254 0,00360 8,68828 3 2,3138 0,266

20 0,508 0,00721 8,71980 6 3,5447 0,407

30 0,762 0,01081 8,75156 7 3,955 0,452

40 1,016 0,01441 8,78356 8,5 4,57045 0,520

50 1,27 0,01801 8,81578 9 4,7756 0,542

60 1,524 0,02162 8,84825 10 5,1859 0,586

70 1,778 0,02522 8,88095 9,5 4,98075 0,561

80 2,032 0,02882 8,91390 8,5 4,57045 0,513

90 2,286 0,03243 8,94709 8 4,3653 0,488


ensayo 1


Deformación (mm)


(mm/mm)


Carga (0.0001")

Carga (kg) Esfuerzo

Desviador (Kgf/cm2)

0 0 0,00000 8,65697 0 1,0829 0,125

10 0,254 0,00360 8,68828 8 4,3653 0,502

20 0,508 0,00721 8,71980 14 6,8271 0,783

30 0,762 0,01081 8,75156 23 10,5198 1,202

40 1,016 0,01441 8,78356 28 12,5713 1,431

50 1,27 0,01801 8,81578 31,5 14,00735 1,589

60 1,524 0,02162 8,84825 35,5 15,64855 1,769

70 1,778 0,02522 8,88095 38 16,6743 1,878

80 2,032 0,02882 8,91390 40,5 17,70005 1,986

90 2,286 0,03243 8,94709 41,5 18,11035 2,024

100 2,54 0,03603 8,98053 43 18,7258 2,085

110 2,794 0,03963 9,01422 40 17,4949 1,941

120 3,048 0,04323 9,04816 40 17,4949 1,934

130 3,302 0,04684 9,08236 38 16,6743 1,836

243


ensayo 2


Deformación (mm)


(mm/mm)


Carga (0.0001")

Carga (kg) Esfuerzo

Desviador (Kgf/cm2)

0 0 0,00000 8,65697 0 1,0829 0,125

10 0,254 0,00360 8,68828 5,5 3,33955 0,384

20 0,508 0,00721 8,71980 14 6,8271 0,783

30 0,762 0,01081 8,75156 23,5 10,72495 1,225

40 1,016 0,01441 8,78356 28,5 12,77645 1,455

50 1,27 0,01801 8,81578 33 14,6228 1,659

60 1,524 0,02162 8,84825 37 16,264 1,838

70 1,778 0,02522 8,88095 40 17,4949 1,970

80 2,032 0,02882 8,91390 42 18,3155 2,055

90 2,286 0,03243 8,94709 44 19,1361 2,139

100 2,54 0,03603 8,98053 45 19,5464 2,177

110 2,794 0,03963 9,01422 44 19,1361 2,123

120 3,048 0,04323 9,04816 42 18,3155 2,024


ensayo 3


Deformación (mm)


(mm/mm)


Carga (0.0001")

Carga (kg) Esfuerzo

Desviador (Kgf/cm2)

0 0 0,00000 8,65697 0 1,0829 0,125

10 0,254 0,00360 8,68828 6 3,5447 0,408

20 0,508 0,00721 8,71980 12 6,0065 0,689

30 0,762 0,01081 8,75156 17,5 8,26315 0,944

40 1,016 0,01441 8,78356 24,5 11,13525 1,268

50 1,27 0,01801 8,81578 29,5 13,18675 1,496

60 1,524 0,02162 8,84825 33 14,6228 1,653

70 1,778 0,02522 8,88095 36 15,8537 1,785

80 2,032 0,02882 8,91390 38 16,6743 1,871

90 2,286 0,03243 8,94709 40 17,4949 1,955

100 2,54 0,03603 8,98053 41 17,9052 1,994

110 2,794 0,03963 9,01422 39,5 17,28975 1,918

120 3,048 0,04323 9,04816 37 16,264 1,797

244

Cuadro A1- 14. Resultados obtenidos de la prueba de Corte Directo, Muestra 1

Desplazamiento Horizontal (mm)

Pastilla 1 Pastilla 2 Pastilla 3

Carga (KN) Ƭ (kg/cm²) Carga (KN) Ƭ (kg/cm²) Carga (KN) Ƭ (kg/cm²)

0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

0,125 0,028 0,147 0,064 0,336 0,072 0,378

0,250 0,049 0,257 0,073 0,384 0,101 0,531

0,375 0,056 0,294 0,089 0,468 0,118 0,620

0,500 0,062 0,326 0,093 0,489 0,129 0,678

0,625 0,065 0,342 0,099 0,520 0,138 0,725

0,750 0,067 0,352 0,107 0,562 0,145 0,762

0,875 0,071 0,373 0,111 0,583 0,146 0,767

1,000 0,078 0,410 0,105 0,552 0,145 0,762

1,125 0,069 0,363 0,101 0,531 0,140 0,736

1,250 0,065 0,342 0,098 0,515 0,132 0,694

1,500 0,063 0,331 0,097 0,510 0,118 0,620

1,750 0,058 0,305 0,096 0,504 0,112 0,588

2,000 0,060 0,315 0,090 0,473 0,111 0,583

2,250 0,059 0,310 0,086 0,452 0,108 0,567

2,500 0,060 0,315 0,087 0,457 0,105 0,552

3,000 0,057 0,300 0,080 0,420 0,098 0,515

3,500 0,048 0,252 0,075 0,394 0,095 0,499

4,000 0,047 0,247 0,073 0,384 0,089 0,468

4,500 0,041 0,215 0,065 0,342 0,088 0,462

5,000 0,040 0,210 0,064 0,336 0,084 0,441

6,250 0,036 0,189 0,056 0,294 0,078 0,410

7,500 0,032 0,168 0,052 0,273 0,070 0,368

8,750 0,027 0,142 0,046 0,242 0,067 0,352

245

Cuadro A1- 15. Resultados obtenidos de la prueba de Corte Directo, Muestra 2

Desplazamiento Horizontal

(mm)

Pastilla 1 Pastilla 2 Pastilla 3

Carga (KN) Ƭ (kg/cm²) Carga (KN) Ƭ (kg/cm²) Carga (KN) Ƭ

(kg/cm²)

0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

0,125 0,026 0,137 0,081 0,426 0,088 0,462

0,250 0,040 0,210 0,100 0,525 0,101 0,531

0,375 0,060 0,315 0,120 0,631 0,120 0,631

0,500 0,076 0,399 0,115 0,604 0,125 0,657

0,625 0,087 0,457 0,109 0,573 0,128 0,673

0,750 0,093 0,489 0,100 0,525 0,134 0,704

0,875 0,082 0,431 0,095 0,499 0,137 0,720

1,000 0,063 0,331 0,091 0,478 0,143 0,751

1,125 0,058 0,305 0,090 0,473 0,146 0,767

1,250 0,053 0,278 0,088 0,462 0,146 0,767

1,500 0,047 0,247 0,084 0,441 0,144 0,757

1,750 0,044 0,231 0,082 0,431 0,147 0,772

2,000 0,038 0,200 0,078 0,410 0,146 0,767

2,250 0,035 0,184 0,075 0,394 0,143 0,751

2,500 0,033 0,173 0,072 0,378 0,139 0,730

3,000 0,031 0,163 0,070 0,368 0,130 0,683

3,500 0,029 0,152 0,065 0,342 0,126 0,662

4,000 0,027 0,142 0,062 0,326 0,123 0,646

4,500 0,024 0,126 0,060 0,315 0,117 0,615

5,000 0,024 0,126 0,059 0,310 0,118 0,620

6,250 0,022 0,116 0,058 0,305 0,114 0,599

7,500 0,023 0,121 0,057 0,300 0,111 0,583

8,750 0,029 0,152 0,053 0,278 0,107 0,562

10,000 0,031 0,163 0,058 0,305 0,109 0,573

246

Cuadro A1- 16. Número de golpes del ensayo SPT obtenidos para el suelo de fundación,

cohesión y ángulo de fricción asociado


Número de golpes



(°)

0-15 4

14 5,00 - 10,00 21,47 15-30 5

30-45 9

45-60 7

32 >20,00 25,13 60-75 13

75-90 19

90-105 20

38 >20,00 26,28 105-120 18

120-135 20

135-150 8

21 10,00 - 20,00 22,94 150-165 9

165-180 12

180-195 11

25 10,00 - 20,00 23,75 195-210 12

210-225 13

225-240 12

24 10,00 - 20,00 23,55 240-255 12

255-270 12

270-285 11

23 10,00 - 20,00 23,35 285-300 11

300-315 12

247

Anexo 2

248

Cuadro A2- 1. Sistema Unificado de Clasificación de Suelos

Fuente: Vargas, 2014.

249

Anexo 3

250

Cuadro A3- 1. Valores de cohesión y ángulo de fricción en diferentes rellenos sanitarios

Fuente Cohesión (ton/m2)


Ensayo Observaciones Lugar

Landva y Clark, 1986 1,6-1,9 38-42 Corte directo Basura vieja No se detalla

Landva y Clark, 1986 1,6/2,3 33/24 Corte directo Más de un año/ basura fresca No se detalla

Saarela, 1987 6,7 20 Ensayo Triaxial Citado por Botero (1999) Relleno ciudad de Helsinki, Finlandia

Turczynki, 1988 4,0-5,0 38-40 Corte directo RSU Frescos No se detalla

Turczynki, 1988 1,5/1,2/1,0 35/32/26 Corte directo 3 años/ 5 años/ 14 años No se detalla

Landva y Clark, 1990 1,6-2,3 24-39 Corte directo σn= 480 kPa, caja de 434*287 mm, tensión normal y corte gatos hidráulicos Vertedero de Edmonton, Canadá

Siegel et al., 1990 0,0 39-53 Corte directo Caja circular (d=130 mm, h= 76 a 102 mm), 10% de desplazamiento de corte Vertedero de Monterey Par, California

Benvenuto & Cunha, 1991 1,35 22 Back analysis Ineficiente sistema de extracción de lixiviado y biogás Vertedero Bandeirante, Sao Paulo, Brasil

Grisolia et al., 1991 1,0/2,2 17/42 Ensayo Triaxial 20% deformación/ 35% deformación No se detalla

Richardson y Reynolds, 1991 1,0 18-42 Corte directo, in situ Caja de sección 1,5x1,5 m, carga normal 14 y 38 kPa Maine, USA

Benson & Othman, 1992 2,0 61 Corte directo Presencia de plástico, caucho y alambres influyeron en los resultados No se detalla

Jessberger y Kockel, 1993 2,2 17 Ensayo Triaxial Consolidado drenado, 300 mm x 600 mm (diámetro x altura),20% deformación Alemania

Del Greco y Oggen, 1994 1,57/2,4 21/22 Corte directo Fardo de residuo de 400x500x600 mm de baja densidad No se detalla

Gabr y Valero, 1995 0-2,75 20,5-39 Corte directo y compresión Triaxial Residuos con un alto grado de degradación (15-30 años de deposición) Vertedero de Pioneer Crossing, Pensilvania

Withiam et al., 1995 1,0 30 Corte directo in situ Muestras ensayadas de 1,5x1,5x1,5 m Vertedero de Dekorte Park, New Jersey, EEUU.

Gotteland et al., 1995 1,0 25 Corte directo, in situ Sección de corte (1x1 m), muestras inalteradas, desplazamiento máximo 35% No se detalla

Kolsch, 1995 1,5-1,8 15-22 Corte directo Para residuos de menor y mayor edad respectivamente, caja sección 2x1 m No se detalla

Edincliler et al., 1996 2,4 41 Corte directo Muestras de distintas edades y lugares del relleno Wisconsin, EEUU

Carvalho, 1999 4,2-5,5 27 Ensayo Triaxial Consolidado drenado, 150 mm x 300 mm (diámetro x altura),20% deformación Vertedero Bandeirante, Sao Paulo, Brasil

Carvalho, 1999 4,5-6,0 21 Ensayo Triaxial Consolidado drenado, 200 mm x 400 mm (diámetro x altura),20% deformación Vertedero Bandeirante, Sao Paulo, Brasil

Mazzucato et al, 1999 2,2-2,4 17-18 Corte directo, in situ Caja cilíndrica (d=810 mm, h=440 mm), densidad del material de 0,7 t/m3 No se detalla

Kavasanjian, 1999 4,3 31 Corte directo Caja de corte cilíndrica (d=46 cm), 1,9 % deformación de corte Relleno en California

Caicedo et al.,2002 2,6 24 Corte directo Muestras obtenidas de vertedero Doña Juana, equipo de corte 300x300x200 mm Vertedero Doña Juana, Bogotá, Colombia

Fucale, 2005 2,97/3,0 42,5/46 Corte directo Matriz básica, 20% de deformación 3% adición de fibras a matriz básica Vertederos de Ihlenberg y Buchen, Alemania

Grupo Geotecnia PUCV 5,0 18 No hay detalle RS Cumple con todas las medidas exigidas por DS N°189 RS Loma los Colorados, Chile

Nascimento, 2007 0,46-2,58 27-35 Ensayo Triaxial Consolidado drenado, residuos de diferentes edades, deformación axial 20% Vertedero Metropolitano Centro en Salvador

Reddy et al., 2008 3,1-6,4 26-30 Corte directo Corte directo drenado, con diferentes contenidos de humedad RS de Orchard e Illinois, EEUU.

Grupo Geotecnia PUCV 0,5 17 Experiencia del grupo Sin compactación, ni sistema de manejo de lixiviados y biogás Vertedero Viñales, Constitución, Chile

Geotecnia Ambiental Ltda. 2,0 22 Experiencia, ensayos in situ. Parámetros mal escogidos, cumplen condición estática pero no dinámica RS Santa Marta, Chile

Geotecnia Ambiental Ltda. 2,5 20 Experiencia, ensayos in situ. Parámetros mal escogidos, cumplen condición estática pero no dinámica RS Santa Marta, Chile

Geotecnia Ambiental Ltda. 8,0 19 Back analysis Back analysis luego terremoto 2010 RS Santa Marta, Chile

SIGA, 2012 2,24 25,7 Análisis estadístico de los datos Adecuada compactación, sistema de control de aguas lluvias, buena conductividad hidráulica vertical, y una buena tasa de drenaje vertical.

Relleno, Valdivia, Chile

Anexo de EIA, 2012 0 20 Estudios en proyectos similares Adecuada compactación, sistema adecuado de drenaje de biogás y lixiviados. RS, Cartagena, Chile

Anexo de EIA, 2012 1,5 35 Basura fresca, corte directo Adecuada compactación, sistema adecuado de drenaje de biogás y lixiviados. RS, Cartagena, Chile

Anexo de EIA, 2012 1,8 22 Basura descompuesta, corte directo Adecuada compactación, sistema adecuado de drenaje de biogás y lixiviados. RS, Cartagena, Chile Fuente: Moreno, 2013. Modificado por Hernández, 2016

251

Cuadro A3- 2. Valores de densidad obtenidos del estudio de diferentes rellenos sanitarios

Fuente Densidad (ton/m3) Observaciones

Sowers, 1971 0,12 Sin compactar

Sowers, 1971 0,30 Sin compactar

Sowers, 1971 0,60 Compactados

Bruner y Keller, 1971 0,3-1,0 Según grado de compactación

Rao, 1974 0,15-0,2 Sin compactar

Rao, 1974 0,35-0,60 Compactación débil

Bratley et al, 1976 0,16 Sin compactar

Bratley et al, 1976 0,7-1,31 Según equipo de compactación

Watts & Charles, 1990 0,59-0,63 Compactados en capas de 2 m, sin y con material de cobertura respectivamente.

Watts & Charles, 1990 0,80 Compactados en capas de 0,6 m, incluyendo material de cobertura

Arroyo et al., 1990 1,00 Compactados

Oweiss y Khera, 1990 0,28-0,31 Sin compactar

Oweiss y Khera, 1990 0,47-0,63 Moderadamente compactado

Oweiss y Khera, 1990 0,86-0,93 Buena compactación

Manassero et al., 1990 0,5-1,0 Compactación común

Sánchez - Alciturri et al., 1993 0,20 Sin compactar

Sánchez - Alciturri et al., 1993 0,8-1,0 Compactados

Kavazanjian et al., 1995 0,86-1,02 Aunque mencionan que en la práctica los valores más utilizados están entre 0,29-0,75

Palma J.H., 1995 1,20 Cuerpo del Vertedero (RSU+ Cobertura)

Palma J.H., 1995 1,00 RSU. Vertedero Controlado

Kavazanjian et al., 2001 0,6-0,7 RSU frescos, después de la colocación inicial

Kavazanjian et al., 2001 1,4-2,0 RSU degradados con un alto % de suelo como material de cobertura

Gourc et al., 2001 0,70 Capa superiores RSU frescos (no degradado)

Grupo Geotecnia PUCV ,2002-2006 1,20 Compactados. Relleno Sanitario Loma Los Colorados, Chile

Grupo Geotecnia PUCV ,2002-2006 0,55 Sin compactación, ni sistema de manejo de lixiviados y biogás. Vertedero Viñales, Constitución, Chile

Geotecnia Ambiental LTDA., 2010 1,20 Compactados. Relleno Sanitario Santa Marta, Chile

SIGA, 2012 1,20 Compactados. Relleno Sanitario, Valdivia, Chile Fuente: Moreno, 2013. Modificado por Hernández, 2016

252

Anexo 4

253

Figura A4- 1. Topografía de suelo de fundación de las celdas del relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar

Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente S.A., 2016

254

Figura A4- 2. Topografía de los residuos sólidos de las celdas del relleno sanitario Parque Ecoindustrial Miramar

Fuente: Manejo Integral Tecnoambiente S.A., 2016

255

Anexo 5

Cuadro A5- 1. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, condición estática (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)

Factores de Seguridad para distintos ángulos de inclinación del talud

Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45

A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P. A.D. A.P.

Bishop simplificado

3,901 4,644 3,638 4,500 3,382 4,141 3,272 4,058 3,215 3,976 3,028 3,934 2,923 3,630 2,861 3,553 2,804 3,584 2,672 3,391 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864

Índice confiabilidad

9,280 8,260 8,010 7,930 7,290 7,090 6,990 6,950 6,420 6,510 6,300 6,060 6,000 5,520 5,310

Janbu 3,720 4,436 3,564 4,426 3,263 4,000 3,164 3,851 3,129 3,787 2,956 3,702 2,858 3,554 2,802 3,446 2,757 3,525 2,632 3,342 2,545 3,212 2,485 3,122 2,441 3,052 2,355 3,028 2,232 2,847


8,960 8,030 7,780 7,710 7,720 6,950 6,850 6,810 6,320 6,420 6,210 5,980 5,930 5,460 5,270

Morgenstern- Price

3,900 4,677 3,637 4,549 3,381 4,195 3,271 4,037 3,218 4,121 3,031 3,854 2,923 3,630 2,861 3,607 2,805 3,646 2,673 3,456 2,578 3,321 2,516 3,227 2,466 3,155 2,381 3,113 2,249 2,927


9,280 8,290 8,050 7,980 7,350 7,160 7,070 7,040 6,490 6,600 6,390 6,160 6,110 5,600 5,410


Cuadro A5- 2. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, condición estática (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Bishop simplificado

2,855 3,234 2,647 3,013 2,447 2,808 2,314 2,668 2,205 2,550 2,109 2,412 2,025 2,351 1,931 2,221 1,840 2,157 1,778 2,048 1,721 2,009 1,619 1,922 1,583 1,874 1,520 1,811 1,507 1,780


7,980 7,460 6,870 6,520 6,220 6,210 5,710 5,590 4,980 4,970 4,580 4,160 4,050 3,650 3,200

Janbu 2,616 2,934 2,420 2,737 2,239 2,557 2,122 2,438 2,026 2,340 1,955 2,230 1,874 2,180 1,808 2,074 1,721 2,023 1,687 1,945 1,625 1,915 1,547 1,835 1,519 1,800 1,472 1,750 1,461 1,740


7,390 6,870 6,300 5,950 5,660 5,650 5,170 5,160 4,540 4,510 4,190 3,900 3,790 3,480 3,240

Morgenstern- Price

2,853 3,176 2,643 2,961 2,447 2,808 2,314 2,668 2,201 2,504 2,101 2,386 2,023 2,326 1,923 2,215 1,832 2,154 1,770 2,074 1,711 2,035 1,613 1,954 1,577 1,923 1,516 1,864 1,503 1,853


7,870 7,350 6,790 6,430 6,130 6,120 5,620 5,600 5,130 4,970 4,620 4,300 4,190 3,840 3,600


257

Cuadro A5- 3. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, condición pseudoestática (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Bishop simplificado

1,828 2,139 1,799 2,091 1,743 2,101 1,689 2,020 1,662 1,975 1,649 1,977 1,614 1,951 1,577 1,920 1,553 1,881 1,537 1,853 1,509 1,830 1,470 1,822 1,440 1,776 1,418 1,741 1,379 1,741


4,730 4,650 4,310 4,150 4,080 4,050 3,790 3,680 3,610 3,760 3,450 3,220 3,120 3,050 2,830

Janbu 1,717 2,014 1,686 1,964 1,663 2,008 1,608 1,929 1,580 1,882 1,556 1,909 1,553 1,857 1,520 1,853 1,495 1,814 1,479 1,786 1,466 1,764 1,430 1,775 1,400 1,730 1,378 1,695 1,351 1,708


4,330 4,230 4,020 3,850 3,770 3,720 3,580 3,460 3,380 3,520 3,430 3,060 2,960 2,880 2,710

Morgenstern- Price

1,831 2,123 1,802 2,071 1,739 2,105 1,688 2,021 1,663 1,973 1,650 1,946 1,613 1,987 1,579 1,929 1,552 1,888 1,537 1,859 1,505 1,849 1,469 1,835 1,442 1,789 1,420 1,753 1,375 1,755


4,660 4,560 4,300 4,140 4,050 4,010 3,800 3,690 3,620 3,760 3,470 3,250 3,150 3,070 2,850


Cuadro A5- 4. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, condición pseudoestática (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Bishop simplificado

1,478 1,652 1,427 1,602 1,370 1,549 1,332 1,512 1,298 1,477 1,269 1,429 1,236 1,413 1,202 1,360 1,161 1,338 1,139 1,295 1,112 1,283 1,061 1,244 1,045 1,221 1,014 1,191 1,015 1,182


3,430 3,210 2,940 2,770 2,620 2,540 2,330 2,170 1,910 1,800 1,640 1,350 1,340 1,060 0,830

Janbu 1,356 1,503 1,305 1,456 1,251 1,408 1,215 1,375 1,183 1,335 1,159 1,298 1,126 1,280 1,100 1,241 1,061 1,219 1,048 1,189 1,018 1,175 0,980 1,147 0,960 1,130 0,940 1,108 0,948 1,106


2,780 2,560 2,290 2,130 1,940 1,830 1,650 1,500 1,270 1,180 1,030 0,820 0,800 0,590 0,470

Morgenstern- Price

1,475 1,607 1,427 1,557 1,369 1,505 1,329 1,468 1,297 1,435 1,269 1,392 1,232 1,374 1,200 1,328 1,156 1,306 1,135 1,270 1,107 1,255 1,055 1,219 1,040 1,201 1,012 1,177 1,010 1,173


3,250 3,030 2,750 2,580 2,430 2,350 2,130 2,000 1,740 1,660 1,470 1,220 1,200 0,960 0,830


258

Cuadro A5- 5. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, variando la línea piezométrica, con agua (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Abajo 3,901 4,644 3,648 4,500 3,382 4,141 3,272 3,976 3,125 4,058 3,028 3,788 2,923 3,560 2,861 3,584 2,804 3,533 2,672 3,391 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864


9,280 8,260 8,010 7,930 7,290 7,090 6,990 6,950 6,510 6,420 6,300 6,060 6,000 5,520 5,310

Medio 3,472 4,218 3,451 4,158 3,303 4,062 3,204 3,908 3,171 3,843 3,028 3,788 2,923 3,560 2,861 3,533 2,804 3,533 2,672 3,391 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864


8,270 8,160 7,810 7,750 7,180 7,090 6,990 6,950 6,510 6,420 6,300 6,060 6,000 5,520 5,310

Arriba 1,563 2,323 1,477 2,190 1,414 2,101 1,386 2,062 1,363 2,037 1,346 2,007 1,317 1,967 1,299 1,942 1,288 1,927 1,269 1,905 1,233 1,854 1,209 1,819 1,188 1,789 1,160 1,760 1,100 1,674


2,900 2,700 2,610 2,470 2,440 2,360 2,280 2,230 2,200 2,140 2,020 1,990 1,900 1,820 1,630


Cuadro A5- 6. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, variando la línea piezométrica, con agua (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Abajo 2,558 2,891 2,489 2,805 2,392 2,717 2,315 2,668 2,205 2,550 2,109 2,412 2,025 2,351 1,931 2,221 1,840 2,157 1,778 2,048 1,721 2,009 1,619 1,923 1,583 1,882 1,520 1,811 1,435 1,741


7,180 7,000 6,710 6,520 6,220 6,210 5,710 5,590 4,980 4,970 4,580 4,160 4,050 3,650 3,200

Medio 1,299 1,646 1,277 1,613 1,269 1,602 1,248 1,600 1,241 1,569 1,210 1,510 1,334 1,615 1,143 1,447 1,114 1,412 1,310 1,582 1,164 1,449 1,100 1,388 1,076 1,369 1,050 1,329 1,016 1,309


3,100 2,630 2,620 2,350 2,320 2,210 2,640 2,580 2,430 2,140 2,130 1,910 1,550 1,350 1,080

Arriba 0,753 1,067 0,791 1,085 0,683 0,966 0,681 0,959 0,678 0,953 0,720 0,980 0,663 0,926 0,685 0,931 0,610 0,865 0,641 0,877 0,588 0,835 0,560 0,825 0,582 0,815 0,519 0,761 0,490 0,728


0,130 -0,070 -0,260 -0,290 -0,320 -0,210 -0,430 -0,440 -0,700 -0,680 -0,830 -1,060 -1,170 -1,260 -1,300


259

Cuadro A5- 7. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, variando la línea piezométrica, con lixiviado (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Abajo 3,901 4,644 3,638 4,500 3,382 4,141 3,272 3,976 3,125 4,058 3,028 3,788 2,923 3,630 2,861 3,584 2,804 3,533 2,672 3,395 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864


9,280 8,260 8,010 7,930 7,290 7,090 6,990 6,950 6,510 6,420 6,300 6,060 6,000 5,520 5,310

Medio 3,466 4,213 3,446 4,153 3,302 4,061 3,203 3,907 3,170 3,843 3,028 3,788 2,923 3,630 2,861 3,584 2,804 3,533 2,672 3,395 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864


8,260 8,250 7,800 7,750 7,780 7,090 6,990 6,950 6,510 6,420 6,300 6,060 6,000 5,520 5,310

Arriba 1,523 2,283 1,448 2,162 1,385 2,072 1,356 2,032 1,350 2,027 1,346 2,021 1,294 1,944 1,275 1,918 1,263 1,903 1,251 1,873 1,214 1,835 1,189 1,800 1,168 1,770 1,145 1,745 1,084 1,658


2,790 2,620 2,520 2,440 2,400 2,360 2,210 2,150 2,120 2,080 1,960 1,930 1,840 1,770 1,580


Cuadro A5- 8. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, variando la línea piezométrica, con lixiviado (basura en condición drenada, suelo en condición drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Abajo 2,558 2,891 2,489 2,805 2,392 2,717 2,315 2,668 2,205 2,550 2,109 2,412 2,025 2,351 1,931 2,221 1,840 2,157 1,778 2,048 1,721 2,009 1,619 1,923 1,583 1,882 1,520 1,811 1,435 1,741


7,180 7,000 6,710 6,520 6,220 6,210 5,710 5,590 4,980 4,970 4,580 4,160 4,050 3,650 3,200

Medio 1,324 1,672 1,217 1,569 1,215 1,579 1,212 1,574 1,214 1,572 1,190 1,480 1,204 1,549 1,201 1,533 1,196 1,524 1,190 1,474 1,155 1,440 1,092 1,380 1,087 1,376 1,082 1,374 0,902 1,205


2,960 2,700 2,630 2,500 2,550 2,140 2,600 2,530 2,390 2,100 2,090 1,880 1,500 1,320 1,050

Arriba 0,726 1,039 0,714 1,009 0,659 0,943 0,658 0,935 0,657 0,930 0,700 0,960 0,658 0,912 0,644 0,906 0,594 0,847 0,526 0,841 0,514 0,818 0,512 0,760 0,506 0,741 0,478 0,715 0,427 0,684


0,020 -0,180 -0,360 -0,390 -0,410 -0,300 -0,520 -0,610 -0,770 -0,850 -0,910 -1,110 -1,220 -1,310 -1,440


260

Cuadro A5- 9. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, condición estática (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Bishop simplificado

3,901 4,644 3,638 4,500 3,382 4,141 3,272 4,058 3,215 3,976 3,028 3,934 2,923 3,630 2,861 3,553 2,804 3,584 2,672 3,391 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864


9,280 8,260 8,010 7,930 7,290 7,090 6,990 6,950 6,510 6,420 6,300 6,060 6,000 5,520 5,310

Janbu 3,720 4,436 3,503 4,338 3,263 4,000 3,164 3,851 3,129 3,787 2,956 3,702 2,858 3,554 2,802 3,446 2,757 3,525 2,632 3,342 2,545 3,212 2,485 3,122 2,441 3,052 2,355 3,028 2,232 2,847


8,960 8,030 7,780 7,710 7,720 6,950 6,850 6,810 6,420 6,320 6,210 5,980 5,930 5,460 5,270

Morgenstern- Price

3,900 4,677 3,637 4,549 3,381 4,195 3,271 4,037 3,218 4,121 3,031 3,854 2,923 3,630 2,861 3,607 2,805 3,646 2,673 3,456 2,578 3,321 2,516 3,227 2,466 3,155 2,381 3,113 2,249 2,927


9,280 8,290 8,050 7,980 7,350 7,160 7,070 7,040 6,600 6,490 6,390 6,160 6,110 5,600 5,410


Cuadro A5- 10. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, condición estática (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Bishop simplificado

3,015 3,392 2,815 3,180 2,603 2,963 2,490 2,823 2,439 2,717 2,404 2,729 2,275 2,541 2,264 2,562 2,131 2,386 2,061 2,350 1,975 2,248 1,818 2,096 1,807 2,076 1,735 1,999 1,718 1,918


8,720 8,280 7,960 7,770 7,640 7,260 6,970 6,910 6,210 6,110 6,050 5,190 5,170 4,910 4,340

Janbu 2,769 3,089 2,594 2,909 2,415 2,730 2,328 2,640 2,350 2,608 2,256 2,547 2,237 2,485 2,146 2,428 2,139 2,378 1,998 2,275 1,937 2,202 1,821 2,096 1,816 2,081 1,762 2,023 1,677 2,015


8,160 7,780 7,760 7,350 7,250 6,930 6,740 6,730 6,180 6,150 6,070 5,420 5,350 5,210 5,060

Morgenstern- Price

3,012 3,318 2,811 3,123 2,598 2,927 2,485 2,827 2,436 2,790 2,396 2,748 2,273 2,651 2,260 2,598 2,137 2,529 2,058 2,425 1,968 2,347 1,824 2,220 1,817 2,205 1,763 2,147 1,709 2,106


8,670 8,280 8,180 7,960 7,730 7,480 7,250 7,120 6,640 6,620 6,570 5,820 6,210 5,640 5,360


261

Cuadro A5- 11. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, condición pseudoestática (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Bishop simplificado

1,403 1,428 1,414 1,439 1,425 1,450 1,435 1,460 1,444 1,469 1,430 1,453 1,461 1,486 1,468 1,494 1,488 1,513 1,483 1,512 1,490 1,515 1,470 1,522 1,440 1,476 1,418 1,441 1,379 1,441


13,470 13,560 13,690 13,790 13,760 13,230 13,960 13,970 13,980 14,320 14,650 13,220 3,120 3,050 2,830

Janbu 1,255 1,282 1,265 1,293 1,275 1,303 1,285 1,313 1,294 1,322 1,302 1,330 1,311 1,339 1,318 1,346 1,336 1,364 1,333 1,364 1,340 1,367 1,346 1,374 1,351 1,359 1,347 1,334 1,351 1,308


7,710 7,870 8,050 8,200 8,140 7,910 8,560 8,760 8,820 9,120 9,350 8,970 4,140 4,020 2,710

Morgenstern- Price

1,406 1,381 1,412 1,392 1,424 1,402 1,433 1,412 1,445 1,421 1,449 1,430 1,462 1,438 1,470 1,446 1,489 1,465 1,485 1,465 1,492 1,469 1,469 1,516 1,442 1,489 1,420 1,453 1,375 1,445


10,350 10,430 10,540 10,630 10,510 10,250 10,830 10,870 10,910 11,230 11,500 10,990 3,150 3,070 2,850


Cuadro A5- 12. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, condición pseudoestática (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Bishop simplificado

1,552 1,715 1,510 1,674 1,450 1,618 1,425 1,594 1,407 1,575 1,401 1,557 1,401 1,546 1,371 1,531 1,350 1,492 1,295 1,455 1,267 1,423 1,187 1,352 1,188 1,349 1,153 1,312 1,123 1,304


3,840 3,770 3,700 3,410 3,310 3,730 3,540 3,530 3,270 2,750 2,650 2,320 2,140 1,940 1,630

Janbu 1,425 1,562 1,384 1,525 1,332 1,478 1,310 1,459 1,294 1,436 1,284 1,413 1,277 1,409 1,264 1,407 1,286 1,411 1,207 1,353 1,188 1,331 1,133 1,283 1,134 1,282 1,110 1,256 1,076 1,217


3,170 3,250 3,300 2,800 2,650 3,210 3,160 3,030 2,880 2,260 2,180 1,980 1,820 1,680 1,640

Morgenstern- Price

1,554 1,672 1,509 1,632 1,449 1,581 1,423 1,559 1,404 1,542 1,383 1,523 1,376 1,511 1,365 1,503 1,338 1,503 1,289 1,447 1,258 1,419 1,183 1,360 1,180 1,357 1,146 1,331 1,133 1,290


3,670 3,610 3,540 3,290 3,190 3,730 3,070 3,600 3,430 2,770 2,680 2,430 2,250 2,110 2,020


262

Cuadro A5- 13. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, variando la línea piezométrica, con agua (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Abajo 3,901 4,644 3,648 4,500 3,382 4,141 3,272 3,976 3,125 4,058 3,028 3,788 2,923 3,630 2,861 3,584 2,804 3,533 2,672 3,391 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864


9,280 8,260 8,010 7,930 7,410 7,090 7,010 6,950 6,770 6,510 6,330 6,060 6,000 5,520 5,310

Medio 3,472 4,218 3,451 4,158 3,303 4,062 3,204 3,908 3,171 3,843 3,028 3,788 2,923 3,360 2,861 3,533 2,804 3,533 2,672 3,391 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864


8,270 8,360 7,810 7,750 7,320 7,090 7,010 6,950 6,770 6,510 6,330 6,060 6,000 5,520 5,310

Arriba 1,563 2,323 1,477 2,190 1,414 2,101 1,386 2,062 1,363 2,037 1,346 2,007 1,317 1,967 1,299 1,942 1,288 1,927 1,269 1,905 1,233 1,854 1,209 1,819 1,188 1,789 1,160 1,760 1,100 1,674


2,900 2,720 2,500 2,420 2,390 2,360 2,310 2,230 2,280 2,360 2,220 2,190 1,900 1,820 1,630


Cuadro A5- 14. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, variando la línea piezométrica, con agua (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Abajo 2,663 2,996 2,593 2,909 2,494 2,806 2,456 2,763 2,439 2,717 2,404 2,729 2,275 2,562 2,264 2,541 2,131 2,386 2,061 2,350 1,975 2,248 1,818 2,096 1,807 2,085 1,798 2,067 1,735 1,999


7,690 7,520 7,330 6,920 6,900 7,260 7,560 6,970 7,110 6,550 6,050 5,770 5,540 4,910 4,340

Medio 1,442 1,772 1,411 1,757 1,391 1,725 1,400 1,714 1,511 1,819 1,483 1,760 1,460 1,751 1,591 1,857 1,424 1,709 1,415 1,667 1,413 1,659 1,289 1,562 1,184 1,450 1,176 1,445 1,136 1,114


3,620 3,540 3,070 2,620 3,360 3,230 3,180 4,510 4,180 4,390 3,740 3,550 3,160 2,910 2,140

Arriba 0,843 1,160 0,802 1,102 0,753 1,041 0,763 1,044 0,777 1,054 0,723 1,038 0,714 1,026 0,716 1,013 0,744 1,003 0,700 0,998 0,674 0,997 0,666 0,912 0,661 0,916 0,652 0,888 0,442 0,675


0,520 0,300 0,220 0,180 0,170 0,150 0,130 0,060 0,110 -0,130 -0,290 -0,350 -0,540 -0,630 -0,710


263

Cuadro A5- 15. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1B, variando la línea piezométrica, con lixiviado (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Abajo 3,901 4,644 3,648 4,500 3,382 4,141 3,272 3,976 3,125 4,058 3,028 3,788 2,923 3,630 2,861 3,584 2,804 3,533 2,672 3,395 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864


9,280 8,260 8,010 7,930 7,410 7,090 7,010 6,950 6,770 6,510 6,330 6,060 6,000 5,520 5,310

Medio 3,466 4,213 3,446 4,153 3,302 4,061 3,203 3,907 3,170 3,843 3,028 3,788 2,923 3,630 2,861 3,533 2,804 3,533 2,672 3,395 2,579 3,253 2,515 3,156 2,467 3,081 2,377 3,055 2,247 2,864


8,260 8,350 7,800 7,750 7,510 7,090 7,010 6,950 6,770 6,510 6,330 6,060 6,000 5,520 5,310

Arriba 1,523 2,283 1,448 2,162 1,385 2,072 1,356 2,032 1,346 2,021 1,323 1,984 1,294 1,944 1,275 1,918 1,263 1,903 1,251 1,873 1,214 1,835 1,189 1,800 1,168 1,770 1,145 1,745 1,084 1,658


2,790 2,630 2,410 2,330 2,300 2,290 2,220 2,150 2,220 2,300 2,180 2,130 1,840 1,770 1,580


Cuadro A5- 16. Factores de seguridad obtenidos para el Talud 1A, variando la línea piezométrica, con lixiviado (basura en condición drenada, suelo en condición no drenada, talud sin suelo intermedio)


Método 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45


Abajo 2.663 2.996 2.593 2.909 2.494 2.806 2.456 2.763 2.439 2.717 2.404 2.729 2.275 2.562 2.264 2.541 2.131 2.386 2.061 2.350 1.975 2.248 1.818 2.096 1.807 2.085 1.798 2.067 1.735 1.999


7.690 7.520 7.330 6.920 6.900 7.260 7.560 6.970 7.110 6.550 6.050 5.770 5.540 4.910 4.340

Medio 1.468 1.814 1.468 1.798 1.354 1.669 1.286 1.606 1.515 1.792 1.436 1.745 1.447 1.738 1.495 1.780 1.443 1.728 1.456 1.709 1.400 1.667 1.258 1.531 1.245 1.527 1.238 1.521 0.983 1.311


2.670 3.440 3.060 2.550 2.800 3.290 4.020 4.010 3.770 3.950 3.700 2.860 2.770 2.540 2.010

Arriba 0.815 1.131 0.797 1.098 0.754 1.031 0.739 1.019 0.727 1.014 0.725 1.009 0.724 1.004 0.727 0.998 0.715 0.985 0.738 0.986 0.713 0.956 0.651 0.897 0.666 0.890 0.638 0.874 0.614 0.855


0.390 0.180 0.070 0.030 0.010 -0.070 -0.110 -0.390 -0.040 -0.030 -0.180 -0.410 -0.570 -0.690 -0.770


264

Cuadro A5- 17. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1B, celda sin suelo intermedio, condición estática

Cohesión (ton/m2) Ángulo de fricción (°) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 45

0 20 1,386 1,223 1,092 0,984 0,893 0,816 0,748 0,689 0,637 0,591 0,549 0,511 0,477 0,453 0,447

0,5 17 2,090 1,866 1,774 1,695 1,572 1,513 1,484 1,392 1,329 1,289 1,264 1,199 1,147 1,111 1,069

1 30 4,038 3,600 3,418 3,287 3,043 2,924 2,866 2,707 2,579 2,498 2,447 2,335 2,231 2,158 2,081

1,5 35 5,362 4,754 4,487 4,239 4,069 3,888 3,794 3,672 3,477 3,353 3,271 3,193 3,034 2,922 2,801

1,8 22 4,205 4,007 3,703 3,567 3,510 3,357 3,226 3,148 3,101 2,986 2,874 2,793 2,732 2,676 2,518

2 22 4,440 4,277 3,942 3,789 3,722 3,595 3,448 3,359 3,304 3,211 3,086 2,993 2,924 2,873 2,711

2,24 25,7 5,121 4,903 4,526 4,356 4,283 4,114 3,950 3,852 3,791 3,665 3,526 3,424 3,347 3,290 3,092

2,5 20 4,818 4,698 4,384 4,187 4,092 4,053 3,882 3,763 3,686 3,635 3,518 3,398 3,307 3,238 3,126

Cuadro A5- 18. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1A, celda sin suelo intermedio, condición estática


0 20 1,272 1,121 1,001 0,902 0,819 0,747 0,686 0,632 0,585 0,541 0,503 0,468 0,437 0,407 0,368

0,5 17 1,634 1,489 1,371 1,273 1,189 1,118 1,056 1,001 0,952 0,908 0,868 0,831 0,797 0,766 0,737

1 30 3,131 2,855 2,631 2,445 2,287 2,152 2,033 1,928 1,834 1,749 1,672 1,603 1,539 1,479 1,424

1,5 35 4,026 3,679 3,403 3,173 2,975 2,804 2,656 2,525 2,408 2,301 2,206 2,117 2,036 1,960 1,893

1,8 22 2,970 2,754 2,578 2,432 2,305 2,194 2,095 2,008 1,930 1,859 1,793 1,732 1,677 1,623 1,590

2 22 3,102 2,882 2,704 2,551 2,420 2,308 2,208 2,119 2,039 1,966 1,899 1,836 1,778 1,724 1,691

2,24 25,7 3,602 3,342 3,132 2,956 2,801 2,668 2,551 2,446 2,352 2,266 2,186 2,113 2,046 1,982 1,944

2,5 20 3,228 3,019 2,849 2,707 2,581 2,471 2,354 2,286 2,207 2,134 2,068 2,005 1,947 1,892 1,869

265

Cuadro A5- 19. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1B, celda sin suelo intermedio, condición pseudoestática


0 20 0,746 0,689 0,637 0,592 0,551 0,513 0,480 0,449 0,419 0,392 0,368 0,345 0,321 0,306 0,302

0,5 17 1,048 0,983 0,946 0,931 0,892 0,862 0,846 0,833 0,799 0,776 0,761 0,749 0,719 0,698 0,675

1 30 2,011 1,892 1,817 1,787 1,723 1,662 1,630 1,612 1,546 1,500 1,470 1,449 1,396 1,352 1,305

1,5 35 2,329 2,351 2,318 2,308 2,285 2,192 2,140 2,111 2,069 1,998 1,949 1,915 1,887 1,820 1,746

1,8 22 1,952 1,913 1,892 1,825 1,789 1,772 1,764 1,721 1,690 1,669 1,654 1,621 1,584 1,555 1,521

2 22 2,050 2,006 1,980 1,929 1,888 1,867 1,857 1,829 1,793 1,768 1,750 1,732 1,689 1,656 1,618

2,24 25,7 2,252 2,232 2,224 2,210 2,180 2,157 2,146 2,103 2,063 2,036 2,016 1,984 1,937 1,901 1,859

2,5 20 2,136 2,131 2,093 2,081 2,047 2,015 1,997 1,987 1,976 1,941 1,914 1,895 1,880 1,847 1,795

Cuadro A5- 20. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1A, celda sin suelo intermedio, condición pseudoestática


0 20 0,894 0,849 0,786 0,784 0,762 0,746 0,733 0,715 0,680 0,639 0,619 0,547 0,542 0,535 0,506

0,5 17 0,931 0,894 0,844 0,822 0,818 0,803 0,772 0,770 0,726 0,708 0,683 0,624 0,622 0,617 0,595

1 30 1,710 1,634 1,550 1,495 1,447 1,420 1,362 1,330 1,260 1,246 1,196 1,125 1,107 1,065 1,059

1,5 35 2,150 2,055 1,958 1,887 1,824 1,763 1,711 1,649 1,591 1,548 1,505 1,435 1,407 1,359 1,347

1,8 22 1,540 1,490 1,436 1,399 1,365 1,329 1,304 1,262 1,230 1,199 1,178 1,132 1,115 1,085 1,082

2 22 1,593 1,545 1,493 1,455 1,421 1,379 1,357 1,312 1,285 1,248 1,232 1,187 1,168 1,138 1,134

2,24 25,7 1,850 1,791 1,729 1,682 1,640 1,582 1,561 1,501 1,476 1,427 1,411 1,364 1,340 1,305 1,293

2,5 20 1,620 1,581 1,537 1,504 1,476 1,426 1,417 1,364 1,352 1,306 1,300 1,263 1,244 1,216 1,210

266

Cuadro A5- 21. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1B, celda con suelo intermedio, condición estática


0 20 1,386 1,223 1,092 0,984 0,893 0,816 0,795 0,778 0,736 0,682 0,635 0,579 0,558 0,525 0,461

0,5 17 2,456 2,331 2,257 2,162 2,107 1,970 1,932 1,918 1,881 1,817 1,773 1,742 1,692 1,626 1,553

1 30 4,185 3,912 3,833 3,695 3,465 3,281 3,223 3,185 3,013 2,916 2,850 2,805 2,673 2,575 2,469

1,5 35 5,233 4,853 4,798 4,722 4,407 4,166 4,081 4,045 3,814 3,682 3,590 3,528 3,384 3,253 3,110

1,8 22 4,450 4,066 3,998 3,908 3,879 3,661 3,544 3,482 3,434 3,343 3,227 3,142 3,077 3,026 2,852

2 22 4,679 4,263 4,201 4,100 4,065 3,878 3,748 3,678 3,623 3,544 3,417 3,323 3,251 3,196 3,024

2,24 25,7 5,249 4,783 4,734 4,630 4,585 4,356 4,214 4,138 4,078 3,953 3,814 3,712 3,634 3,574 3,366

2,5 20 4,993 4,610 4,560 4,430 4,375 4,309 4,146 4,054 3,978 3,936 3,805 3,668 3,597 3,527 3,387

Cuadro A5- 22. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1A, celda con suelo intermedio, condición estática


0 20 1,271 1,121 1,001 0,902 0,819 0,783 0,686 0,661 0,612 0,541 0,503 0,468 0,437 0,407 0,392

0,5 17 1,643 1,469 1,346 1,254 1,192 1,128 1,077 1,039 1,023 1,065 1,061 0,984 0,929 0,925 0,917

1 30 3,140 2,821 2,582 2,405 2,315 2,286 2,115 2,066 2,030 1,868 1,807 1,697 1,681 1,640 1,627

1,5 35 3,934 3,604 3,335 3,103 2,953 2,918 2,671 2,645 2,561 2,311 2,257 2,169 2,097 2,052 2,027

1,8 22 2,914 2,725 2,551 2,395 2,312 2,251 2,144 2,043 2,032 1,895 1,854 1,716 1,709 1,719 1,688

2 22 3,037 2,846 2,675 2,517 2,430 2,364 2,243 2,145 2,136 1,988 1,944 1,808 1,800 1,795 1,770

2,24 25,7 3,531 3,276 3,099 2,899 2,784 2,736 2,550 2,482 2,447 2,239 2,197 2,071 2,054 2,038 1,997

2,5 20 3,154 2,949 2,803 2,659 2,584 2,527 2,385 2,289 2,298 2,107 2,065 1,959 1,951 1,924 1,903

267

Cuadro A5- 23. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1B, celda con suelo intermedio, condición pseudoestática


0 20 0,746 0,689 0,637 0,592 0,551 0,542 0,514 0,495 0,474 0,445 0,418 0,385 0,372 0,354 0,312

0,5 17 1,207 1,159 1,158 1,148 1,142 1,081 1,058 1,047 1,039 1,035 1,030 1,011 0,997 0,986 0,950

1 30 2,076 1,988 1,967 1,945 1,913 1,816 1,781 1,764 1,751 1,709 1,670 1,642 1,620 1,586 1,521

1,5 35 2,360 2,338 2,322 2,294 2,293 2,263 2,244 2,218 2,197 2,149 2,094 2,055 2,025 1,996 1,909

1,8 22 2,004 1,983 1,981 1,942 1,935 1,910 1,897 1,858 1,824 1,803 1,788 1,777 1,749 1,717 1,680

2 22 2,082 2,076 2,055 2,024 2,023 2,000 1,994 1,956 1,918 1,894 1,876 1,864 1,842 1,807 1,766

2,24 25,7 2,281 2,257 2,249 2,255 2,232 2,207 2,185 2,179 2,165 2,139 2,121 2,108 2,064 2,026 1,981

2,5 20 2,161 2,159 2,148 2,134 2,127 2,121 2,117 2,097 2,083 2,050 2,026 2,008 1,994 1,977 1,924

Cuadro A5- 24. Factores de seguridad obtenidos para diferentes valores de cohesión y ángulo de fricción para el Talud 1A, celda con suelo intermedio, condición pseudoestática


0 20 0,706 0,650 0,599 0,555 0,515 0,497 0,447 0,432 0,404 0,363 0,340 0,316 0,296 0,264 0,277

0,5 17 0,873 0,823 0,779 0,749 0,752 0,727 0,723 0,700 0,637 0,723 0,707 0,678 0,673 0,670 0,665

1 30 1,669 1,573 1,490 1,432 1,407 1,393 1,339 1,331 1,298 1,220 1,192 1,161 1,132 1,117 1,103

1,5 35 2,000 1,985 1,893 1,809 1,779 1,759 1,671 1,663 1,624 1,503 1,480 1,440 1,402 1,387 1,366

1,8 22 1,495 1,464 1,408 1,372 1,339 1,322 1,311 1,252 1,238 1,209 1,186 1,138 1,137 1,131 1,115

2 22 1,551 1,515 1,474 1,426 1,400 1,379 1,368 1,309 1,345 1,262 1,237 1,195 1,187 1,183 1,164

2,24 25,7 1,808 1,752 1,698 1,646 1,625 1,595 1,562 1,519 1,506 1,422 1,404 1,372 1,345 1,339 1,317

2,5 20 1,593 1,551 1,522 1,470 1,465 1,445 1,427 1,378 1,401 1,318 1,299 1,279 1,254 1,251 1,235

análisis probabilístico de estabilidad de taludes en el...

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