Barrera geotécnica.

Una barrera geotécnica, en donde la barrera incluye:

una primera capa de barrera (18,

58);

una segunda capa de barrera (24, 56) situada sobre la primera capa de barrera (18,58) y separada de lamisma por un espacio; y

un medio espaciador para separar la primera capa de barrera de la segunda capa de barrera, en donde elmedio espaciador comprende una capa de drenaje (20, 22),

caracterizada por que las primera y segunda capas de barrera definen, al menos en parte, una vía de pasode fluidos (52) que tiene una entrada (32) y una salida (34), y por que la barrera incluye, adicionalmente, un mediode desplazamiento de fluidos (50) conectado con la salida (34), que está adaptado para proporcionar una presiónnegativa en la salida (34) con respecto a la presión en la entrada (32), destinada a desplazar el fluido a través dedicha vía de paso de fluidos (52) desde la entrada (32) hasta la salida (34).

Barrera geotécnica Esta invención se refiere a una barrera geotécnica y a un método para construir y operar una barrera de este tipo. De manera particular, pero no exclusiva, la invención se refiere a una barrera geotécnica para ser usada en vertederos, basureros y sitios similares.

Los sistemas de barrera a gran escala, que consisten en múltiples capas de materiales geotécnicos o geosintéticos, cada uno de los cuales posee características variables de permeabilidad para líquidos y gases, son bien conocidos. Típicamente, estos sistemas de barrera se utilizan para prevenir o, al menos, inhibir la contaminación de un sustrato subyacente y, en consecuencia, de las aguas subterráneas en la zona del vertedero y sitios similares con productos de desecho tóxicos o peligrosos que se almacenan en el vertedero o son generados por el material depositado en el vertedero.

En muchos casos, se utilizan revestimientos geosintéticos de arcilla (“GCL”, por sus siglas en inglés) junto con otros materiales de origen no sintético o sintético para formar la barrera. Habitualmente, en el revestimiento de arcilla se usa bentonita, en tanto que los restantes materiales son de naturaleza no sintética o sintética. Estos materiales de barrera sintéticos incluyen geomembranas flexibles de polietileno o polipropileno u otros materiales plásticos. La instalación de una barrera geotécnica de baja permeabilidad o semi-impermeable implica normalmente depositar una capa inferior de permeabilidad relativamente baja tal como una tierra arcillosa, o una geomembrana, sobre un sustrato preparado. (Se debe entender que el término “inferior”, cuando se usa en esta especificación en relación con una membrana o capa que forma parte de una barrera, hace referencia a la membrana o capa más alejada del vertedero o del material potencialmente contaminante, en tanto que el término “superior” se refiere a la membrana o capa más próxima al vertedero o material potencialmente contaminante. Además, al término “capa” se da una interpretación amplia para incluir una capa compuesta que comprende una serie de sub-capas o componentes, así como a una única capa de un material homogéneo) . A continuación, esta capa inferior se cubre con un material que facilita el drenaje tal como piedras o un agregado o un geoespaciador de material sintético. Un espaciador de este tipo, que comprende una membrana equipada con puntas, se describe en la Solicitud de Patente Sudafricana Nº 20036398A de la solicitante. La capa de drenaje se distingue por tener una alta permeabilidad. A continuación, la capa de drenaje se cubre con un GCL que, a su vez, se cubre con una capa superior de permeabilidad relativamente baja que, típicamente, también es una tierra arcillosa o una geomembrana.

Para utilizar esta barrera de baja permeabilidad o semi-impermeable a su máximo rendimiento, la bentonita o arcilla presente en el GCL debe estar hidratada. Esto potencia la impermeabilidad del sistema de barrera impermeable y es especialmente importante cuando el GCL puede estar expuesto a un lixiviado o sales, como sucede cuando la barrera se usa en un vertedero. De manera convencional, la hidratación del GCL se lleva a cabo antes de colocar la geomembrana o capa superior. Cuando se utiliza una geomembrana, es necesario fijar su posición tras la colocación. Las geomembranas inferior y superior pueden fijarse de muchas formas diferentes, dependiendo de la geomembrana que se use. En esta especificación no se describirán los diferentes métodos de fijación. La colocación de la geomembrana o capa superior después de haber hidratado el GCL puede provocar daños en el GCL. Además, a menudo la bentonita se elimina a presión del GCL debido a las cargas ejercidas durante la colocación (y la soldadura) de la geomembrana superior. Por este motivo, en muchas instalaciones el GCL no está hidratado, lo que tiene como consecuencia una reducción de la fiabilidad y del rendimiento del GCL. Las dificultades de hidratación del GCL aumentan cuando el GCL está situado en pendiente. En resumen, en las barreras geotécnicas convencionales que usan GCL existe el problema de la hidratación del GCL. Adicionalmente, el rendimiento de la barrera mejora si el GCL se puede rehidratar, ya sea de forma continua o a intervalos apropiados.

Por lo general, las capas de baja permeabilidad, tanto no sintéticas como sintéticas, que se usan en las barreras geotécnicas descritas son al menos parcialmente permeables, en particular para sustancias tales como compuestos orgánicos volátiles. Estos compuestos son especialmente perjudiciales y se debería evitar, en lo posible, que contaminen el medio ambiente donde está situado el vertedero. En barreras del tipo descrito anteriormente, los compuestos orgánicos volátiles, los líquidos tóxicos y otros contaminantes que penetran o permean o difunden a través de las membranas o capas superiores de la barrera se recolectarán en el espacio o vía de paso que forma la capa de drenaje. Si no se retiran, pueden llegar a permear la capa inferior. De este modo, esta vía de paso para fluidos actúa, en cierta medida, como depósito temporal de gases volátiles y líquidos tóxicos. Sería conveniente poder eliminar estos contaminantes de la vía de paso de fluidos ya sea de forma continua o a intervalos adecuados.

En esta especificación, la expresión “vía de paso” tiene un significado amplio y se aplicará a cualquier espacio que proporcione una vía de flujo para los fluidos, independientemente de su forma. La vía de paso incluirá también una zona de elevada permeabilidad/transmisibilidad para los fluidos, e incluirá un drenaje.

Además, las membranas geosintéticas que se usan en las barreras geotécnicas se deben instalar, en la medida que sea posible, sin pliegues, arrugas o roturas. Para lograrlo, a menudo es preciso cortar y soldar la membrana después de su colocación. Sería conveniente poder tratar la membrana de manera que tendiera a conformarse a la forma del sustrato asociado, sin una necesidad sustancial de cortes, soldaduras o tratamientos similares posteriores a su colocación.

Más aún, las membranas geosintéticas expuestas al sol durante la instalación pueden calentarse a altas temperaturas. Además, la descomposición de los materiales en los vertederos también puede generar temperaturas elevadas. Estas temperaturas altas pueden acortar la vida de la membrana o reducir su rendimiento geotécnico. Por lo tanto, la posibilidad de reducir o controlar la temperatura de funcionamiento de las membranas, durante la instalación o su uso, sería una ventaja adicional.

El documento US-A-4439062 describe un sistema de sellado para un depósito terrestre tal como un pozo, laguna, vertedero o similar para almacenar materiales de desecho. El sistema de sellado incluye una capa de sellado exterior, formada por la mezcla de una arcilla coloidal expandible con agua tal como una bentonita con la tierra del depósito. La capa media o intermedia se define como una capa de material de carga granular situada sobre la capa de sellado exterior. Se forma una capa de sellado interna mezclando arcilla coloidal expandible con agua tal como bentonita con la superficie superior de la capa de carga granular. Existe una fuente de líquido purificado a presión que está en comunicación con la capa de carga granular para desarrollar presión en el interior, con el fin de impedir fugas a través de la capa de sellado interior. Igualmente, se describe un aparato para detectar el nivel, dispuesto como sensor del nivel de desechos y de líquidos limpios, así como un aparato para detectar fugas.

El documento US-A-5215409 describe una barrera geotécnica que incluye una primera y una segunda capas de barrera que definen una vía de paso con una entrada y una salida. La barrera incluye, adicionalmente, un medio de desplazamiento de fluidos conectado con la salida, que proporciona una presión negativa con respecto a la entrada. Esto determina el desplazamiento del fluido desde la entrada hasta la salida a través de la vía de paso de fluidos.

Un objeto de esta invención es proporcionar una barrera geotécnica y un método para construir y operar una barrera de este tipo, capaz de reducir, al menos parcialmente, los inconvenientes mencionados anteriormente y de ofrecer las ventajas descritas más arriba.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona una barrera geotécnica, en donde la barrera incluye: una primera capa de barrera; una segunda capa de barrera situada sobre la primera capa de barrera y con una separación entre ambas; y un medio espaciador para separar la primera capa de barrera de la segunda capa de barrera, en donde el medio espaciador comprende una capa de drenaje, en donde... [Seguir leyendo]

1. Una barrera geotécnica, en donde la barrera incluye:

una primera capa de barrera (18, 58) ;

una segunda capa de barrera (24, 56) situada sobre la primera capa de barrera (18, 58) y separada de la misma por un espacio; y

un medio espaciador para separar la primera capa de barrera de la segunda capa de barrera, en donde el medio espaciador comprende una capa de drenaje (20, 22) ,

caracterizada por que las primera y segunda capas de barrera definen, al menos en parte, una vía de paso de fluidos (52) que tiene una entrada (32) y una salida (34) , y por que la barrera incluye, adicionalmente, un medio de desplazamiento de fluidos (50) conectado con la salida (34) , que está adaptado para proporcionar una presión negativa en la salida (34) con respecto a la presión en la entrada (32) , destinada a desplazar el fluido a través de dicha vía de paso de fluidos (52) desde la entrada (32) hasta la salida (34) .

2. Una barrera geotécnica según la reivindicación 1, en la que el medio de desplazamiento de fluidos (50) está adaptado para generar de forma continua una presión negativa en la salida (34) con respecto a la presión en la entrada (32) , para de este modo desplazar continuamente el fluido a través de dicha vía de paso de fluidos (52) desde la entrada (32) hacia la salida (34) .

3. Una barrera geotécnica según la reivindicación 1, en la que el medio espaciador comprende una capa de drenaje (20, 22) de al menos un material no sintético.

4. Una barrera geotécnica según la reivindicación 1, en la que el medio espaciador es de material geosintético.

5. Una barrera geotécnica según la reivindicación 4, en la que el medio espaciador comprende una membrana provista de puntas de material plástico.

6. Una barrera geotécnica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos una de las primera (18, 58) y segunda (24, 56) capas de barrera comprende materiales geotécnicos no sintéticos.

7. Una barrera geotécnica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que las primera (18, 58) y segunda (24, 56) capas de barrera comprenden materiales geosintéticos.

8. Una barrera geotécnica según la reivindicación 7, en la que al menos una de las primera y segunda capas de barrera es una capa de barrera de un geocompuesto (24) .

9. Una barrera geotécnica según la reivindicación 8, en la que la capa de geocompuesto comprende un revestimiento de geocompuesto de arcilla (24) , cuya capa de arcilla está en comunicación fluida con la vía de paso de fluidos (52) .

10. Una barrera geotécnica según la reivindicación 9, en la que la primera capa de barrera comprende una primera membrana geosintética (18) y el revestimiento de geocompuesto de arcilla (24) comprende una segunda membrana geosintética (26) y un revestimiento de arcilla, en donde el revestimiento de arcilla (24) está situado en posición intermedia entre las primera y segunda membranas geosintéticas (16, 26) , y el medio espaciador (20) está situado en posición intermedia entre la primera membrana (18) y el revestimiento de arcilla (24) para separar dichas membranas (18, 26) , definiendo de este modo la vía de paso de fluidos entre la primera membrana (18) y el revestimiento de arcilla (24) .

11. Una barrera geotécnica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el fluido comprende aire.

12. Una barrera geotécnica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que incluye un medio de arrastre

(44) conectado en la entrada (32) de la vía de paso de fluidos (52) para arrastrar una sustancia hacia una corriente de aire generada en la entrada (32) , para producir el desplazamiento de un fluido a través de la vía de paso de fluidos (52) , que comprende una mezcla de aire y la citada sustancia.

13. Una barrera geotécnica según la reivindicación 12, en la que la sustancia es agua.

14. Una barrera geotécnica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye un medio de control de temperatura (42) para controlar la temperatura del fluido que se introduce en la entrada (32) de la vía de paso de fluidos (52) .

15. Una barrera geotécnica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la salida (48) está conectada a un medio de eliminación para desechar el fluido y cualquier contaminante que ha sido arrastrado con él, que se extrae en la salida (48) .

16. Un método para construir y operar una barrera geotécnica, en donde el método incluye:

proporcionar una primera capa de barrera (18, 58) ;

proporcionar una segunda capa de barrera (24, 56) que se superpone a la primera capa de barrera (18, 58) y que está separada de la misma por un espacio; y

proporcionar un medio espaciador para separar la primera capa de barrera de la segunda capa de barrera, en donde el medio espaciador comprende una capa de drenaje (20, 22) ,

caracterizado por que las primera y segunda capas de barrera definen, al menos en parte, una vía de paso de fluidos (52) que tiene una entrada (32) y una salida (48) , y por que el método incluye, además, proporcionar una presión negativa en la salida (48) con respecto a la entrada (32) , desplazando de este modo un fluido a través de dicha vía de paso de fluidos (52) , desde la entrada (32) hasta la salida (48) .

17. Un método según la reivindicación 16, en el que el método comprende proporcionar, de manera continua, una presión negativa en la salida (48) con respecto a la entrada (32) , desplazando de este modo, continuamente, un fluido a través de dicha vía de paso de fluidos (52) desde la entrada (32) hasta la salida (48) .

18. Un método según la reivindicación 16, en el que el medio espaciador comprende una capa de drenaje (20, 22) de al menos un material no sintético.

19. Un método según la reivindicación 16, en el que el medio espaciador es de un material geosintético.

20. Un método según la reivindicación 19, en el que el medio espaciador comprende una membrana provista de puntas de material plástico.

21. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 20, en el que al menos una de las primera (18, 58) y segunda (24, 56) capas de barrera comprende materiales geotécnicos no sintéticos.

22. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 20, en el que las primera (18, 58) y segunda (24, 56) capas de barrera comprenden materiales geosintéticos.

23. Un método según la reivindicación 22, en el que al menos una de las primera (18, 58) y segunda (24, 56) capas de barrera es una capa de barrera de geocompuesto (24) .

24. Un método según la reivindicación 23, en el que la capa de barrera de geocompuesto comprende un revestimiento de geocompuesto de arcilla (24) , cuya capa de arcilla está en comunicación fluida con la vía de paso de fluidos (52) .

25. Un método según la reivindicación 24, en el que la primera capa de barrera comprende una primera membrana geosintética (18) y el revestimiento de geocompuesto de arcilla (24) comprende una segunda membrana geosintética (26) y un revestimiento de arcilla, en donde el revestimiento de arcilla (24) está en posición intermedia entre las primera y segunda membranas geosintéticas (18, 26) , y el medio espaciador (20) está en posición intermedia entre la primera membrana (18) y el revestimiento de arcilla (24) para separar dichas membranas (18, 26) , definiendo de esta forma la vía de paso de fluidos entre la primera membrana (18) y el revestimiento de arcilla (24) .

26. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 25, en el que el fluido comprende aire.

27. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 26, que incluye el arrastre de una sustancia hacia una corriente de aire que se genera en la entrada (32) , para proporcionar el desplazamiento de un fluido a través de la vía de paso de fluidos (52) , que comprende una mezcla de aire y la citada sustancia.

28. Un método según la reivindicación 27, en el que la sustancia es agua.

29. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 28, que incluye controlar la temperatura del fluido que se introduce en la entrada (32) de la vía de paso de fluidos (52) .

30. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 29, que incluye la etapa de desechar el fluido y cualquier contaminante que éste haya arrastrado, que se extrae en la salida (34) .

31. Una barrera geotécnica según la reivindicación 1, caracterizada por que las primera y segunda capas de barrera están selladas periféricamente por sus bordes (28) para ofrecer un espacio cerrado (3) , con la entrada (32) definida en su borde sellado y la salida (34) definida en una porción opuesta de su borde sellado (28) , proporcionando de esta forma la vía de paso de fluidos (52) .

32. Una barrera geotécnica según la reivindicación 1, en la que la primera capa de barrera es una membrana inferior (18, 58) , y la capa de drenaje (20) está situada sobre la membrana inferior, y la barrera geotécnica comprende, además

una membrana superior (26) situada sobre la segunda capa de barrera, caracterizada por que las membranas inferior y superior están selladas periféricamente por sus bordes (28) para ofrecer un espacio cerrado (3) , con la entrada (32) definida en su borde sellado, y la salida (34) definida en una porción opuesta de su borde sellado (28) , proporcionando de esta forma la vía de paso de fluidos (52) .