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PROPUESTA PARA EL CONTROL Y MANEJO ADECUADO DE LOS LODOS
PRODUCTO DE EXCAVACIONES Y PERFORACIONES DE CIMENTACIN EN
LAS ZONAS DE ARCILLAS BLANDAS DE BOGOT D.C. CON EL SISTEMA
DEWATERING (Visita Tcnica Internacional)
DUVN JOS DAZ CERCHAR-Cod.503862
YESICA LORENA OLAYA NEISA- Cod.504278
UNIVERSIDAD CATOLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
BOGOT D.C
2016
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PROPUESTA PARA EL CONTROL Y MANEJO ADECUADO DE LOS LODOS
PRODUCTO DE EXCAVACIONES Y PERFORACIONES DE CIMENTACIN EN
LAS ZONAS DE ARCILLAS BLANDAS DE BOGOT D.C. CON EL SISTEMA
DEWATERING (Visita Tcnica Internacional a Panam)
DUVN JOS DAZ CERCHAR-Cod.503862
YESICA LORENA OLAYA NEISA- Cod.504278
MONOGRAFA PARA ADQUIRIR EL GRADO DE INGENIERO E INGENIERA
CIVIL
JUAN CARLOS RUGE CRDENAS
INGENIERO CIVIL DE LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
MAGSTER EN INGENIERIA CIVIL (GEOTECNIA) DE LA UNIVERSIDAD DE LOS
ANDES
DOCTOR EN GEOTECNIA DE LA UNIVERSIDAD DE BRASILIA
UNIVERSIDAD CATOLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
BOGOT D.C
2016
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Nota de Aceptacin
Presidente del Jurado
Jurado
Jurado
Ciudad y Fecha (da, mes, ao) (Fecha de entrega)
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AGRADECIMIENTOS
Damos gracias como buenos creyentes primordialmente a Dios, por darnos la vida,
la inteligencia, la sabidura, la paciencia, el entendimiento y la capacidad para
ejercer este proyecto. A nuestros padres por todo su apoyo, comprensin y
confianza. A cada integrante del trabajo de grado por el compromiso y empeo que
le pusimos cada uno de nosotros para sacar adelante y ejercer este proyecto. A la
ingenieras Marisol Nemocn Ruiz y Mara Fernanda Acero por su acompaamiento
en Panam, al ingeniero Javier Valencia por su constante ayuda y gua en el
proyecto, al ingeniero Juan Carlos Ruge quien fue nuestro tutor. Y en especial a la
ingeniera Ingrid Silva que nos ayud mucho aportndonos su conocimiento acerca
de la temtica. De igual manera damos gracias a la Autoridad del Canal de Panam
por permitirnos acceder a algunas de sus instalaciones y conocer su infraestructura.
Tambin a los Ingenieros Marcos Villareal, Carlos Patterson y Johnny Wong por la
disposicin y el tiempo prestado ya que sin ello, este trabajo no se hubiese podido
realizar.
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CONTENIDO
Pg.
1. INTRODUCCIN ...................................................................................................... 19
2. ANTECEDENTES .................................................................................................... 20
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...................................................................... 23
3.1. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA .................................................................... 23
3.2. FORMULACIN DEL PROBLEMA .................................................................. 23
4. OBJETIVOS ............................................................................................................. 24
4.1. OBJETIVO GENERAL ...................................................................................... 24
4.2. OBJETIVOS ESPECFICOS ............................................................................. 24
5. JUSTIFICACIN ...................................................................................................... 25
6. DELIMITACIN ........................................................................................................... 26
6.1. ESPACIO ....................................................................................................... 26
6.2. TIEMPO ......................................................................................................... 26
6.3. ALCANCE ..................................................................................................... 26
7. MARCO REFERENCIAL .......................................................................................... 27
7.1. EL CANAL DE PANAM Y SU AMPLIACIN. ................................................ 27
7.2. LA AMPLIACIN EN NMEROS. .................................................................... 28
7.3. FLUIDO DE PERFORACIN. ........................................................................... 31
7.3.1. Composicin de fluidos de perforacin. ...................................................... 31
7.3.2. Sistemas de fluidos de perforacin. ............................................................ 32
7.3.3. El ciclo de vida de los fluidos de perforacin. ............................................. 33
7.4. DESHIDRATACIN DEL SUELO. .................................................................... 34
7.5. ARCILLA, COMPOSICIN Y TIPOS ................................................................ 34
7.5.1. Composicin ............................................................................................... 35
7.5.2. Tipos .......................................................................................................... 35
7.6. DEWATERING Y TRATAMIENTO DE LOS LODOS ........................................ 37
7.6.1. Solucin de sustancias de lodo .................................................................. 37
7.6.2. Partculas en suspensin ............................................................................ 37
7.6.3. Tiempo de sedimentacin de partculas ..................................................... 37
7.6.4. Coagulacin ............................................................................................... 39
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7.6.5. Floculacin ................................................................................................. 39
7.6.6. Beneficios del Dewatering .......................................................................... 40
7.6.7. Variables del proceso Dewatering .............................................................. 41
7.6.8. Floculantes y coagulantes tpicos ............................................................... 41
7.6.9. Eficiencia de los polmeros ......................................................................... 41
7.6.10. Tipos de carga de los polmeros ............................................................. 42
7.6.11. Preparacin de los soluciones de polmeros ........................................... 42
7.6.12. Seleccin del floculante y coagulante .................................................... 43
7.6.13. Factores que afectan el Dewatering ........................................................ 44
7.6.14. Sistemas Dewatering .............................................................................. 44
7.7. LEGISLACIN .................................................................................................. 46
8. METODOLOGA ...................................................................................................... 52
8.1. TIPO DE ESTUDIO ........................................................................................... 52
8.2. FUENTES DE INFORMACIN ......................................................................... 52
9. DISEO METODOLGICO ..................................................................................... 54
10. DESARROLLO DEL PROYECTO ........................................................................ 55
10.1. INFORME DE VISITA TCNICA A PANAM ............................................... 55
10.2. MATERIAL ENCONTRADO EN EL SUBSUELO DURANTE EL PROCESO
DE AMPLIACIN. ....................................................................................................... 56
10.3. CIMENTACIN DEL TERCER JUEGO DE ESCLUSAS ............................... 57
10.4. LA INNOVACIN EN EL MANEJO DE LAS AGUAS Y MATERIAL
EXCAVADO ................................................................................................................. 59
10.4.1. Material excavado ................................................................................... 60
10.4.2. Aguas ..................................................................................................... 60
10.5. LAS ARCILLAS BLANDAS DE BOGOT ................................................... 61
10.6. AUTORIDADES AMBIENTALES DE BOGOT ............................................ 63
10.6.1. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo territorial .......................... 63
10.6.2. Corporaciones Autnomas Regional de Cundinamarca .......................... 63
10.6.3. Unidades de gestin ambientales urbanas .............................................. 63
10.6.4. Secretara distrital de Ambiente .............................................................. 64
10.7. NORMATIVIDAD APLICABLE DEL ORDEN DISTRITAL ............................. 64
10.8. NORMATIVIDAD APLICABLE A LOS RESIDUOS SOLIDOS ...................... 65
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10.9. NORMATIVIDAD APLICABLE A RESIDUOS LQUIDOS ............................. 66
10.9.1. Categorizacin de las aguas segn la ley ............................................... 66
10.9.2. Normatividad aplicable a Recurso Hdrico ............................................... 67
10.10. MANEJO ACTUAL DE LOS LODOS PRODUCTO DE LAS EXCAVACIONES
Y LAS PERFORACIONES PARA LA CIMENTACIN EN LAS ZONAS DE ARCILLAS
BLANDAS DE BOGOT ............................................................................................. 67
11. ANLISIS DE RESULTADOS .............................................................................. 70
11.1. ENCUESTA ................................................................................................... 70
11.2. REA Y PORCENTAJE DE ARCILLAS BLANDAS EN EL SUELO DE
BOGOT D.C. ............................................................................................................. 73
12. PROPUESTA PARA EL CONTROL Y MANEJO ADECUADO DE LOS LODOS
PRODUCTO DE EXCAVACIONES Y PERFORACIONES DE CIMENTACIN EN LAS
ZONAS DE ARCILLAS BLANDAS DE BOGOT D.C. CON EL SISTEMA DEWATERING
74
12.1. ETAPAS DEL PLAN DE MANEJO ................................................................ 75
12.1.1. Identificacin de la zona en la que se va a realizar la obra en el mapa de
zonificacin geotcnica de Bogot ............................................................................ 75
12.1.2. Anlisis de los estudios de suelo del predio ............................................ 75
12.1.3. Inventario de residuos ............................................................................. 76
12.1.4. Clasificacin y segregacin ..................................................................... 76
12.1.5. Tratamiento con Dewatering ................................................................... 77
12.1.6. Disposicin final ...................................................................................... 86
13. CONCLUSIONES ................................................................................................. 88
14. RECOMENDACIONES ......................................................................................... 89
BIBLIOGRAFA ............................................................................................................... 90
ANEXOS ......................................................................................................................... 92
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1.Tiempos que tarda una partcula en sedimentarse, segn su dimetro o tamao 38
Tabla 2. Velocidad de sedimentacin de acuerdo al dimetro de una partcula de peso
especfico de 2,65 kg/dm3 a una temperatura de 10C ..................................................... 38
Tabla 3. Algunos Coagulantes y Floculantes usados para el Dewatering ........................ 41
Tabla 4. Propiedades tpicas de las arcillas blandas ........................................................ 62
Tabla 5. reas y porcentaje de las arcillas blandas en el suelo de Bogot D.C. .............. 74
Tabla 6. Formato para registrar los lodos que se producen en la obra de cimentacin .... 76
Tabla 7. Clasificacin y segregacin segn la incidencia, si son o no son aprovechables 77
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LISTA DE GRFICAS
Grfica 1. Eficiencia Relativa vs Dosaje del Polmero ..................................................... 42
Grfica 2. Carta de Plasticidad de Casagrande Arcilla Bogot (A. Espinosa, 1999) ......... 62
Grfica 3. Resultados de la primera pregunta de la encuesta realizada a 200 personas del
rea de la ingeniera. ....................................................................................................... 70
Grfica 4. Resultados de la segunda pregunta de la encuesta realizada a 200 personas
del rea de la ingeniera. ................................................................................................. 71
Grfica 5. Resultados de la tercera pregunta de la encuesta realizada a 200 personas del
rea de la ingeniera. ....................................................................................................... 71
Grfica 6. Resultados de la cuarta pregunta a la encuesta realizada a 200 personas del
rea de la ingeniera. ....................................................................................................... 72
Grfica 7. Resultados de la quinta y ltima pregunta de la encuesta realizada a 200
personas del rea de la ingeniera. .................................................................................. 73
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LISTA DE FIGURAS Y FOTOGRAFAS
Figura 1. Proceso de coagulacin a nivel atmico de las partculas en suspensin ......... 39
Figura 2. Proceso de floculacin a nivel atmico de las partculas en suspensin ........... 40
Figura 3. Proceso de coagulacin y floculacin ............................................................... 40
Figura 4. Proceso Dewatering.......................................................................................... 41
Figura 5. Ejemplo de Sistema automtico de preparacin de la solucin de los
polmeros ......................................................................................................................... 43
Figura 6. Diseo Bsico de un Sistema de Lodo Liviano ................................................. 44
Figura 7. Diseo de un Sistema de Lodo Pesado, con Filtro de Cartucho ....................... 45
Figura 8. Diseo Tpico de un Sistema de Clima Fro ...................................................... 45
Figura 9. Diseo Tpico de un Sistema de Invierno Fuerte ............................................... 46
Fotografa 1. Esclusa clsica y nueva de Agua Clara en el lado Atlntico. 27
Fotografa 2. Paso por las nuevas esclusas de Aguas Claras de un barco Neopanamax
cargado con gas licuado .................................................................................................. 29
Fotografa 3. Compuerta recin instalada ....................................................................... 30
Fotografa 4. Compuertas faltando 32% para su total retraccin para permitir el paso del
barco Neopanamx ........................................................................................................... 30
Fotografa 5. De izquierda a derecha: Ing. Mara F. Acero, Ing. Jonny Wong, Ing. Yesica
L. Olaya y Sr. Ricardo Losada S. ..................................................................................... 53
Fotografa 6. Delegacin de la Universidad Catlica de Colombia a las afueras del
aeropuerto internacional Tocumen en Ciudad de Panam .............................................. 55
Fotografa 7. Muestra de arcilla hallada en las excavaciones de las Esclusas de Mira
Flores .............................................................................................................................. 56
Fotografa 8. Muestra de Roca Basltica del lado pacifico de Panam ........................... 57
Fotografa 9. Excavaciones del lado Pacifico en zona de Miraflores ............................... 57
Fotografa 10. Cimentacin del lado Atlntico ................................................................ 58
Fotografa 11. Esclusa en etapa de construccin ............................................................ 59
Fotografa 12. Entrega al Lago Gatn de las aguas filtradas por el sistema Dewatering en
el proceso de construccin del tercer juego de esclusas ................................................. 60
Fotografa 13. Emposamiento de lodo en una obra en Bogot ....................................... 68
Fotografa 14. Lodo sin ninguna clase de control en el sitio de cimentacin ................... 69
Fotografa 15. Momento de fundicin de un pilote .......................................................... 69
Fotografa 16. Barrena siguiendo una hilera de perforacin de pre filtros ....................... 78
Fotografa 17. Salida de la barrena del hoyo de perforacin ........................................... 78
Fotografa 18. Penetracin de una barrena por medio de una gua ................................ 79
Fotografa 19. Material granular de slice filtrante ........................................................... 80
Fotografa 20. Tubera filtro y pre filtro de rido graduado slice ..................................... 80
Fotografa 21. Kit de control de caudal ........................................................................... 81
Fotografa 22. Kit de control de caudal ........................................................................... 81
Fotografa 23. Tubera de enlace rpido conectando a colector ...................................... 82
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Fotografa 24.Tubera polietileno con enlace de unin rpido ......................................... 82
Fotografa 25. Unidad de Dewatering ............................................................................. 83
Fotografa 26. Efluentes Slidos ..................................................................................... 84
Fotografa 27. Agua con menos del 1% de slidos en suspensin ................................. 84
Fotografa 28. Unidad Dewatering sencilla...................................................................... 85
Fotografa 29. Disposicin del material solido en sacos .................................................. 86
Fotografa 30. Manipulacin de los sacos cargados con los solidos ............................... 87
Fotografa 31. Almacenaje temporal de los solidos ......................................................... 87
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LISTA DE ANEXOS
ANEXO A. Agenda Panam.xlsx ..................................................................................... 92
ANEXO B. Informe Visita Tcnica Canal de Panam.pdf ................................................. 92
ANEXO C. Mapa_Zonifica_Geotecnica.pdf...................................................................... 92
ANEXO D. MANUAL DE MANEJO DE RESIDUOS DE.pdf ............................................. 92
ANEXO E. Ficha tcnica de Encuesta.pdf ....................................................................... 92
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GLOSARIO
ACP: autoridad del canal de panam.
AGREGADO: material granular relativamente inerte, como arena, grava, roca
triturada utilizado en la industria de la construccin, agregado fino es el material que
pasa por el tamiz de 4.75 mm (#4) el agregado grueso queda retenido en el tamiz
de 4.75 mm (#4).
AMPLIACIN: adaptacin que se realiza a cualquier obra civil con el fin de aumentar
su tamao, ya sea al sistema o a un elemento de este.
ARCILLA: es una partcula coloidal muy pequea (dimetro inferior a 0,002mm)
compuesta de silicatos de aluminio producto de la descomposicin de rocas que
contienen feldespato.
BABOR: lado izquierdo de una embarcacin.
BALASTO: capa de grava o piedra triturada que sirve de base en las carreteras y
vas frreas.
CALADO: es la profundidad que alcanza en el agua la parte sumergida de una
embarcacin con respecto a la parte inferior de esta.
CANAL: es una va de transporte artificial que tiene como objetivo permitir el paso
entre dos puntos de navegacin de navos.
COMPUERTA: Es un dispositivo destinado a regular el paso del agua en las
esclusas.
CONCRETO: es una mezcla de diversos elementos utilizado en la construccin,
como lo es el agua, agregados, cemento y en ocasiones con o sin aditivos.
DRAGADO: este es un proceso u actividad, mediante la cual se realiza una
extraccin por debajo de un espejo de agua, con el fin de limpiar zonas de material,
sedimentario y rocas, para poder lograr un mejor calado y as mejorar las
condiciones de navegabilidad del cuerpo de agua.
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EDAFOFAUNA: se llama edafn a la biota especfica del suelo. La palabra aplica al
suelo (edaphos) el modelo de la palabra plancton, mientras que la fauna
ESCLUSA: es una obra hidrulica que permite vencer desnivele concentrados en
canales navegables, elevando o descendiendo los navos que se encuentran en
ellas.
ESLORA: Longitud medida desde proa a popa de una embarcacin.
ESTRIBOR: lado derecho de una embarcacin.
EXCAVACIN: es el retiro o extraccin de un volumen de suelo calculado y
planificado, que puede ser manual o mecanizado con el objetivo de realizar las
primeras obras de una construccin como la cimentacin.
FERROCARRIL: es un tipo de transporte masivo guiados por medio de unas lneas
frreas, muy til para llevar volmenes grandes de mercancas y personas.
ISTMO: es un accidente geogrfico que une a travs del mar, dos reas mayores
de tierra en general con orillas a ambos lados.
LODO: es la mescla de dos ms materiales que pueden ser limo y arcilla con gran
cantidad de agua que tambin pueden contener materiales orgnicos.
MANGA: es la anchura del barco medida desde estribor a babor, que en ocasiones
no es uniforme en algunas embarcaciones.
NEWPANAMAX: son aquellos barcos diseados para ajustarse a las dimensiones
mximas permitidas para el trnsito por las nuevas esclusas del canal de Panam.
PANAMAX: son aquellos barcos diseados para ajustarse a las dimensiones
mximas permitidas para el trnsito por las antiguas esclusas del canal de Panam.
PROA: parte delantera de una embarcacin.
POPA: parte trasera de una embarcacin.
SUELO: es el sustrato fsico sobre el que se realizan las obras, del que importan las
propiedades fsico-qumicas, especialmente las propiedades mecnicas, que
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permiten identificar la capacidad y el posible comportamiento al momento de
someterlo a una carga.
TRATAMIENTO: Conjunto de operaciones por las que se alteran las propiedades
fsicas o qumicas de los Residuos.
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RESUMEN
Luego de la visita tcnica internacional a la cuidad de panam especficamente a
las instalaciones del canal de panam, y gracias a la Autoridad del Canal de
Panam-ACP quienes nos atendieron en sus instalaciones y nos dieron a conocer
su funcionamiento de cmo fue la construccin de la ampliacin del canal de
panam, en donde nos mencionaron el sistema DEWATERING que gener
atencin ya que fue un sistema que ayudo a minimizar los costos y tiempos de la
excavacin, ayudo a mitigar el impacto ambiental y a la conservacin de la fauna en
la ampliacin del canal por lo cual se decide buscar informacin e indagar del tema
para sugerir la implementacin de este sistema en Colombia, especficamente en
Bogot D.C. y con una encuesta realizada a 200 personas se pudo analizar si las
personas conocen el DEWATERING y cul sera su inters de usarlo.
Ya de regreso en la cuidad de Bogot D.C. se busc y se complement la
informacin obtenida del sistema DEWATERING lo que se busco fue implementar
el sistema en los suelos de arcillas blandas de Bogot especficamente, debido a
que en Bogot la mayor parte de su composicin son suelos de arcillas blandas, por
la cual se decide optar por las arcillas blandas ya que son suelos de la mala calidad
y no son reutilizables como lo fueron los suelos excavados en la ampliacin del
canal de panam, debido a que ellos reutilizaron los materiales excavados por sus
buenas propiedades como lo es basalto luego de excavarlo lo trituraron y lo
utilizaron para la construccin de las cimentaciones del canal , lo que se busca con
los suelos de arcillas baldas de Bogot es aplicar un sistema de reutilizacin para
contribuir con la contaminacin que hasta el momento se genera debido a que no
es claro lo que se hace con la disposicin final de los lodos en Bogot.
La implementacin del sistema DEWATERING permitira el manejo adecuado de
los lodos y la mejora mecnica de los suelos de arcillas blandas de Bogot D.C. ya
que genera menos retrasos menos costos y ayuda a contribuir con el medio
ambiente.
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PALABRAS CLAVES
Contaminacin, Ingeniera civil, Legislacin ambiental, Mecnica de los suelos.
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1. INTRODUCCIN
La necesidad cada vez ms grande de recortar caminos y de estar a la vanguardia
en el intercambio de bienes y servicios, ha hecho que la sociedad ponga a prueba
sus conocimientos y el emprendimiento de esta misma, para dar soluciones a las
dificultades que puedan impedir sus actividades. En la actualidad la globalizacin
ha sido un generador de desafos no solo en aspectos econmicos y sociales, sino
tambin en todo el mbito de la ingeniera. Ejemplo de ello es la ampliacin canal
de panam que ha impactado al mundo de diferentes maneras, pero la ms
importante es lograr nuevamente la conexin de los ocanos pacfico y atlntico, lo
que ha contribuido con el desarrollo de las economas al facilitar el intercambio de
mercancas a travs de una ruta martima ms rpida, eficiente y segura utilizando
las enormes embarcaciones llamadas en su honor Neopanamx.
Debido a tan importante obra de ingeniera civil, nace la inquietud de cmo fue su
realizacin, porque no es un secreto para nadie que le deparaban grandes retos, no
ms grandes que la construccin del canal clsico, pero que tendran toda la
atencin de la comunidad internacional y an ms importante, la atencin de todo
el pueblo panameo ya que el canal desde el ao 2.000 es propiedad de Panam.
Tcnicamente desde el punto de vista de la ingeniera civil los retos ms grandes a
los que se vio enfrentado el equipo de ingenieros encargados de la expansin iban
a ser las excavaciones, el manejo de las aguas y el control de los suelos. Por todo
esto se realiz una visita tcnica a varias de las esclusas que conforman el canal
de panam (nuevo y clsico) para la recoleccin de informacin que ayudara a
analizar los procesos de excavacin.
En el presente trabajo se desarrollarn aspectos que giran en torno al sistema
Dewatering implementado en la cimentacin del tercer juego de esclusas en el
Canal de Panam. La informacin concerniente se obtuvo de las visitas que se
realizaron a las instalaciones del canal y entrevistando a algunas personas que
tuvieron en algn momento incidencia en las obras o toma de decisiones y
complementando con otras fuentes de informacin secundarias como la revista y la
pgina de la ACP. Sin embargo, tambin contara con el punto de vista personal de
los integrantes del grupo de trabajo, para dar a conocer una mejorar alternativa para
el tratamiento de los lodos en zonas de presencia arcillosa en la capital colombiana.
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2. ANTECEDENTES
Desde tiempos remotos la tcnica de Dewatering (deshidratacin), desde el punto de vista del manejo del agua ya existe por sus evidencias encontradas en la cultura Egipcia y Babilnica en lo que tiene que ver con sus obras picas como lo son, sus acueductos y tneles. Se tiene constancia de los antiguos drenajes de suelos para transformar suelos inundados en frtiles cultivables1 y dems lugares en los que de forma emprica terminaron de aplicar un tratamiento a los suelos para mejorar sus propiedades, ya sean mecnicas o fsicas para su aprovechamiento.
Es destacable que fue Darcy, en 1856 quien estableci, a partir de la observacin, el comportamiento de flujo a travs de un medio poroso. Robert Stephenson, constructor britnico del proyecto Kilsby Tunnel of London and Birmingham present sus conclusiones, tras conseguir estabilizar un suelo de arenas saturadas (arenas movedizas), mediante 13 pozos con un caudal de bombeo total de 6,800 l/min (113 l/s); Este tnel fue una de las primeras obras en las que se implant un sistema de pre-drenaje que permitira ejecutar dicha obra en condiciones de seguridad aceptables. El pre-drenaje con pozos sigui durante los aos siguientes, probablemente no de forma eficiente, pero s efectiva, mediante bombas sumergibles. El sistema de wellpoint fue utilizado con xito en Gary (Indiana), en 1901 y en aos sucesivos, en suelos similares, en Atlantic City, New Jersey. Derivado del xito de aquellos pre-drenajes, se han venido desarrollando diversas tcnicas de Dewatering, as como equipamiento (sistemas de bombeo, vlvulas, tuberas). Paralelamente, el arte del Dewatering requera de mayor ciencia, en la medida que era necesario predecir su aplicacin con xito y seguridad. Desde el punto de vista de la mecnica de suelos, en los aos 1930, plasmaron su contribucin los pioneros Terzaghi, Arthur y Leo Casagrande, Taylor, Peck El crecimiento econmico de los aos 1950 impuls el desarrollo de sistemas de riego e hidrogelogos como Muskat, Theis, Jacob, Hantush; desarrollaron tcnicas prcticas de pruebas de bombeo y su anlisis. Estos mtodos fueron posteriormente adaptados para solucionar problemas de Dewatering. Algunas soluciones analticas a las ecuaciones ser presentaron como verdaderos desafos.
1 FERRER GRANELL, Alejandro J. DEWATERING ARTE o CIENCIA. La Havana: Ponencia,
Mayo del 2016 p. 2.
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Con la aparicin de las computadoras y los desarrollos de mtodos numricos exprofeso (Software) en los aos 1980, es posible evaluar aproximaciones plausibles. 2
En panam este sistema fue empleado para mejorar las condiciones mecnicas del suelo y cumplir con la estricta normatividad ambiental para la construccin del tercer juego de esclusas del canal, aunque en la actualidad se sabe que pasan por problemas ambientales muy serios, el sistema dewatering es considerado como un xito.
FERRER, en colaboracin con TREVI GALANTE, ha participado en la ejecucin de las perforaciones inherentes a las inyecciones en los ncleos de las presas Borinquen 2E, 1W y 2W correspondientes a la parte del proyecto Pacific Acces Channel, siendo el Consorcio Grupo Unidos por el Canal (GUPC) el adjudicatario principal de las obras. El Consorcio GUPC, se encuentra constituido por las constructoras Sacyr, Impregilo, Jan De Nul y CUSA. El Consorcio GUPC, para los trabajos de excavacin y movimiento de tierras necesarios para la ejecucin de las presas, ha subcontratado al Consorcio Borinquen, S.A. (formado por la constructora costarricense MECO y la espaola EPSA). La construccin de las mencionadas presas se incluye en el proyecto Pacific Acces Channel, el cual proveer un sistema de trnsito para buques de mayor capacidad, comenzando y finalizando su recorrido a travs del nuevo complejo de esclusas (nuevas esclusas en el lado del Atlntico y nuevas esclusas en el lado del Pacfico).3
Estos trabajos permitieron tratar materiales arcillosos y granulares para su posterior uso en la misma mega obra. El material granular arenoso y rocoso fue empleado en la elaboracin del concreto, mientras que el material arcillolimoso lo utilizaron en la construccin de represas. En Bogot se sabe que un comn denominador en la composicin de los suelos es la Arcilla blanda, material considerado poco til. Ellas no presentan buena estabilidad mecnica dado que en Bogot D.C. los niveles freticos son muy altos. En el ao 1993, se public en convenio con el INGEOMINAS y la Universidad de los Andes un documento, denominado Microzonificacin ssmica de Santa Fe de Bogot, que sirvi de soporte para las posteriores investigaciones que se han estado realizando y que se han actualizado en el trascurso del tiempo, facilitando la creacin de otros mapas como el de la zonificacin geotcnica.
2 FERRER GRANELL, Alejandro J. DEWATERING ARTE o CIENCIA. La Havana: Ponencia, Mayo del 2016 p. 3. 3 FERRER. Proyectos]. Ciudad de Panam: Ferrer [18 de Octubre de 2016]. Disponible en Internet :
http://www.ferrersl.com/es/proyectos/pozos-y-perforaciones/pa40013-grupo-unidos-por-el-canal-gupc/http://www.ferrersl.com/es/proyectos/pozos-y-perforaciones/pa40013-grupo-unidos-por-el-canal-gupc/
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El ingeniero Luis Fernando4Orozco en su trabajo de Asentamientos de Fundaciones
en la Arcilla Bogot echo en el 2006, expone en que estas arcillas de la Formacin
Sabana presentan un reto de importancia para la cimentacin de edificaciones
livianas y pesadas.
En Colombia el sector empresarial petrolero ha empleado el sistema Dewaterig, siendo pionero en su uso, porque permite recuperar el agua con la que se hacen las exploraciones para poder ser tratadas, ya que una ves son utilizadas terminan siendo contaminadas por el petrleo. Mientras que en el sector de la construccin, Cartagena de Indias ha sido el lugar en el que por primera vez en una obra civil es empleado el sistema, el proyecto de la serrezuela en la ciudad amurallada la empresa Ferrer utiliza el Dewatering para mejorar las propiedades mecnicas del suelo y controlar el alto nivel fretico debido a la cercana al mar, que comenzaron en el ao 2015 y que se espera acabar en el ao 2018.
4 OROZCO, Luis Fernando. Asentamientos de Fundaciones en la Arcilla Bogot Bogot: IV
Encuentro Nacional de Ingenieros de suelos y estructuras, ao 2006. p.1 y 2.
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3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
3.1. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA
Cumpliendo con los objetivos de la visita tcnica realizada entre los das 31 de Julio
y 6 de Agosto del presente ao al Canal de Panam y las conversaciones realizadas
con diversos profesionales al servicio de la ACP (Autoridad del Canal de Panam)
y que ocupan algn cargo, se consider que no es mucha la diferencia entre la
ingeniera que se emple en la ampliacin del Canal de Panam y la ingeniera en
Colombia. No obstante, se evidencio que en Colombia an no se tiene una
reglamentacin clara en cuanto al manejo de los lodos producto de las labores de
excavaciones y perforaciones profundas de cimentacin en obras, esto se debe
superar, ya que estos lodos se considera un agente contaminante y se les debe de
realizar algn tratamiento antes de darles una disposicin final, como lo son los
afluentes naturales.
Mientras que en Bogot se sabe que las arcillas son un gran problema al que
constantemente se ve enfrentada la ingeniera civil por las diversas dificultades que
est genera en presencia del agua, en Panam se emple un sistema que permiti
tratar los lodos de las excavaciones de la ampliacin del canal adems de aumentar
las capacidades mecnicas del suelo.
3.2. FORMULACIN DEL PROBLEMA
Presentar el sistema Dewatering como una opcin para el control y manejo
de los lodos que se generan durante las obras de cimentacin en zonas de
arcillas blandas en Bogot.
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4. OBJETIVOS
4.1. OBJETIVO GENERAL
Proponer un mtodo que permita tratar los lodos producidos en actividades de
excavacin y perforaciones para la cimentacin de las obras civiles de ingeniera en
Bogot D.C, teniendo como referente lo realizado en las obras de ampliacin del
Canal de Panam
4.2. OBJETIVOS ESPECFICOS
Revisar la documentacin que trate sobre el control y tratamiento de los
lodos producidos en actividades de excavacin y perforaciones para la
cimentacin de las obras civiles en Bogot D.C. y el sistema Dewatering.
Estudiar la aplicacin del sistema Dewatering en obras de cimentacin
con presencia de arcillas blandas en Bogot D.C.
Describir el tratamiento que se les debe dar a los lodos de en las obras
de suelo arcilloso a nivel Bogot D.C.
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5. JUSTIFICACIN
Este documento plantea un sistema, procedimiento o tecnologa que permita
disminuir el impacto ambiental y la contaminacin de los suelos por culpa de los
lodos al momento de realizar labores de excavacin y cimentacin de obras civiles
en Bogot D.C., ya que la recuperacin de las aguas y la separacin de los slidos
de esta mitiga estos impactos y permitir un desarrollo mucho ms sustentable en
las operaciones de excavacin, cimentacin y contencin de los suelos en obras
civiles, tambin as contribuimos a la preservacin del preciado lquido que hoy en
da est siendo tan escaso y generando problemas sociales y ambientales. En las
obras de ampliacin del canal se implement el sistema DEWATERING con gran
xito, este permiti la ejecucin de las obras de una forma ms segura, eficaz y con
mayor rapidez. De igual forma se logr as una mitigacin del impacto ambiental y
la reutilizacin de los suelos para el uso propio en diferentes actividades como lo
fue la preparacin del concreto y la construccin de represas, lo que en pocas
palabras logro que esta obra fuera sostenible y an ms importante, que la relacin
costo/beneficio fue ms provechosa.
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6. DELIMITACIN
6.1. ESPACIO
El trabajo estar referido a las reas en las que hay presencia de arcillas blandas
en Bogot que para mayor facilidad pueden considerare como lacustres segn la
zonificacin geotcnica de la ciudad de Bogot.
6.2. TIEMPO
Este trabajo se realiz en un periodo comprendido desde el da que se cumpli la
visita tcnica a Panam y el transcurrir del tiempo durante el segundo semestre del
presente ao, lo que seran dos meses y medio correspondientes a lapso entre los
das 31 de julio y 20 de octubre del ao 2016.
6.3. ALCANCE
La propuesta abarca nicamente a las obras de cimentacin que se hacen en
Bogot y que pueden tener problemas con las arcillas blandas. Se dar a conocer
el sistema Dewatering de forma general y los beneficios que este puede dar en estas
obras.
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7. MARCO REFERENCIAL
7.1. EL CANAL DE PANAM Y SU AMPLIACIN.
Panam es un importante eslabn de la cadena de suministro mundial debido
a que su posicin geogrfica con el Canal ha acortado distancias y ha servido
como centro de redistribucin de mercancas a diversos pases de la regin.
Luego de profundos estudios y anlisis, Panam tom la decisin de ampliar
esta ruta aadindole un tercer carril de trnsito para duplicar su capacidad. La
ampliacin del Canal de Panam consiste en la construccin de dos complejos
de esclusas de tres niveles cada una con tres tinas de reutilizacin de agua por
nivel, una en el lado Pacfico y otra en el lado Atlntico. Este programa conlleva
tambin el ensanche y profundizacin de los cauces de navegacin existentes
del Lago Gatn y de las entradas del mar del Pacfico y del Atlntico, as como
la profundizacin del Corte Culebra. Las nuevas esclusas del Canal de Panam
permitirn el paso de entre 10 y 12 buques Neopanamx, para un aproximado
de 40 trnsitos diarios por el Canal de Panam, dependiendo de la mezcla de
buques5.
Fotografa 1. Esclusa clsica y nueva de Agua Clara en el lado Atlntico.
Fuente: Autores
5 CANAL DE PANAM. Programa de Ampliacin del Canal de Panam [en linea]. Ciudad
de Panam: All right reserved 2016 Canal de Panam [29, Agosto 2016]. Disponible en
Internet : < URL:https://micanaldepanama.com/ampliacion/ >
https://micanaldepanama.com/ampliacion/
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7.2. LA AMPLIACIN EN NMEROS.
La ampliacin duplicar su actual capacidad, que pasar de 330 a 600 millones
de toneladas al ao, permitir el paso de buques Post Panamx, de 366 metros
de eslora, y emplear un sistema de tinas que son capaces de volver a utilizar
hasta el 60 % del agua necesaria en una maniobra.
El volumen de hormign fabricado para las esclusas asciende a 4,5 millones de
metros cbicos, el equivalente a 2,2 pirmides de Keops o a 450 edificios de 20
pisos. El acero utilizado, cerca de 220.000 toneladas, equivale al que hubiese
sido necesario para construir 22 torres Eiffel.
Adems, se ha salvado un desnivel de 27 metros. El canal utiliza la huella del
excavado parcial hecho por EE.UU. entre 1939 y 1942 y abandonado durante la
II Guerra Mundial. En cada lado se han construido nueve tinas, tres por cada
cmara, y el tiempo de esclusaje (llenado/vaciado) es de 17 minutos y ahorra el
7 % de consumo de agua.
La construccin de las ocho compuertas se realiz en Italia y trabajaron en ellas
cinco talleres de la compaa Cimolai durante 36 meses. Todas han sido
transportadas desde Trieste, a 11.000 kilmetros de distancia.
Las ms grandes, con 33 metros de alto, 55 metros de largo y 4.300 toneladas,
se sitan en el lado del Pacfico por su mayor riesgo ssmico y sus fuertes
mareas. Hay cerca de 152 vlvulas instaladas que gestionan la entrada de agua
y que han sido fabricadas en Corea del Sur por la empresa Hyundai y cuentan
con un sistema que gestiona la operacin de las compuertas y en el que ha
participado la espaola Indra.
Ha sido necesario enfriar los ridos con hielo o chorros de agua fra, se ha
levantado un campamento para 900 trabajadores y se han dispuesto 170
autobuses con 60 rutas al servicio de los empleados.
Durante los trabajos se han rescatado ms de 4.200 animales -381 de ellos
cocodrilos- y se han reforestado ms de 2.800 hectreas. El canal aporta el 6 %
del PIB anual del pas, genera 13.100 trabajos directos, logr 2.610 millones de
facturacin y registr ms de 12.300 trnsitos.
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29
Estados Unidos es el principal usuario del canal por carga transportada, seguido
de China, Japn, Colombia, Corea del Sur, Per, Mxico, Ecuador, Canad y
Panam. El canal controla cerca del 5 % del comercio mundial6.
Fotografa 2. Paso por las nuevas esclusas de Aguas Claras de un barco Neopanamax cargado con gas licuado
Fuente: Autores
6 PORTAFOLIO. Vea estas sorprendentes cifras de la ampliacin del Canal de Panam [en linea]. Bogot: COPYRIGHT 2016 CEET. [29, Agosto 2016]. Disponible en Internet: < URL: http://www.portafolio.co/internacional/cifras-ampliacion-canal-panama-496309 >
http://www.portafolio.co/internacional/cifras-ampliacion-canal-panama-496309
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30
Fotografa 3. Compuerta recin instalada
Fuente: Autores
Fotografa 4. Compuertas faltando 32% para su total retraccin para permitir el paso del barco Neopanamx
Fuente: Autores
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7.3. FLUIDO DE PERFORACIN.
Controlan las presiones de formacin, remueven los recortes del pozo, sellan las
formaciones permeables encontradas durante la perforacin, enfran y lubrican
la barrena, transmiten la energa hidrulica a las herramientas de fondo de pozo
y a la barrena y, quizs lo ms importante, mantienen la estabilidad y el control
del pozo. Aludido a menudo como lodo, el fluido de perforacin fue introducido
por primera vez alrededor del ao 1913 para el control de la presin del sub-
suelo. Las dcadas de 1920 y 1930 fueron testigo del surgimiento de las primeras
compaas estadounidenses especializadas en la distribucin, desarrollo e
ingeniera de los fluidos y componentes de perforacin. En las dcadas
siguientes, las compaas de fluidos de perforacin introdujeron desarrollos en
materia de qumica, mediciones e ingeniera de procesos, que produjeron
mejoras significativas en la eficiencia de la perforacin y la productividad de los
pozos7.
7.3.1. Composicin de fluidos de perforacin.
Las composiciones de los fluidos de perforacin varan segn las exigencias del
pozo, las capacidades de los equipos de perforacin y los asuntos ambientales. Los
ingenieros disean los fluidos de perforacin para controlar las presiones del
subsuelo, el dao de la formacin, la posibilidad de prdida de circulacin, controlar
la erosin del pozo y optimizar los parmetros de perforacin, tales como la
velocidad de penetracin y la limpieza del pozo. Adems, dado que un gran
porcentaje de los pozos modernos est representado por pozos altamente
desviados, los sistemas de fluidos de perforacin deben ayudar a manejar los
problemas de limpieza y estabilidad especficos de estos pozos8. Esta mescla densa
normalmente contiene agua, bentonita, aditivos y barita.
7 CULLUM,Darly; ESPEY, Sony; HOUSTO; PREBENSEN,Ole Lacob; SANDNES;
NORUEGA. Fundamentos de los fluidos de perforacin. Volumen 25 no.1. Schlumberger.
Flint, Michigan: Don Williamson, 2013. P.67
8 CULLUM,Darly; ESPEY, Sony; HOUSTO; PREBENSEN,Ole Lacob; SANDNES;
NORUEGA. Fundamentos de los fluidos de perforacin. Volumen 25 no.1. Schlumberger.
Flint, Michigan: Don Williamson, 2013. P.67
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32
7.3.2. Sistemas de fluidos de perforacin.
Los sistemas de fluidos de perforacin poseen una fase continua, que es lquida, y
una fase discontinua compuesta por slidos. En ocasiones, tambin exhiben una
fase gaseosa; ya sea por diseo o como resultado del arrastre de gas de formacin.
La fase continua puede ser utilizada para clasificar los tipos de fluidos de perforacin
en gaseosos, fluidos acuosos o sistemas no acuosos. Estos fluidos son una mezcla
de componentes lquidos y slidos, cada uno de los cuales est diseado para
modificar una propiedad especifica del fluido de perforacin, tal como su viscosidad
y su densidad.
Los fluidos de perforacin acuosos, a los que se alude generalmente como lodos a
base de agua, son los ms comunes y los ms variados de los tres tipos de fluidos
de perforacin (arriba, a la derecha). Su composicin vara entre mezclas simples
de agua y arcilla, y sistemas complejos de fluidos de perforacin inhibidores, o
estabilizadores de arcillas, que incluyen muchos componentes. En los ltimos aos,
los ingenieros y cientficos se han concentrado en el mejoramiento del rendimiento
inhibidor y trmico de los sistemas a base de agua en sus esfuerzos para competir
con los fluidos no acuosos utilizados habitualmente en los ambientes de perforacin
desafiantes.
En los fluidos de perforacin no acuosos, a los que se alude generalmente como
lodos a base de sintticos, la fase continua puede consistir en aceites minerales,
steres biodegradables, olefinas u otras variantes. Aunque por lo general ms
costosos que los fluidos de perforacin acuosos, estos sistemas tienden a
proporcionar un excelente control del pozo, estabilidad trmica, lubricidad y
velocidades de penetracin, lo que puede ayudar a reducir el costo total para el
operador.
En rocas fracturadas o en ambientes en los que el pozo no podra sustentar una
columna de agua sin una prdida significativa de fluido en la formacin, los
perforadores utilizan sistemas de aire, bruma o espuma para ayudar a remover los
recortes del pozo y mantener la integridad del mismo.9
9 Ibid.,P.68
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33
7.3.3. El ciclo de vida de los fluidos de perforacin.
El diseo y mantenimiento de los fluidos de perforacin son procesos iterativos
afectados por las condiciones de superficie y de fondo de pozo. Estas condiciones
cambian a medida que el pozo se perfora a travs de formaciones ms profundas y
encuentra incrementos graduales de temperatura y presin, y el lodo experimenta
alteraciones en la qumica generadas por los diferentes tipos de rocas y fluidos de
formacin. Los especialistas en fluidos que trabajan en sitio y los ingenieros de
planta utilizan la ingeniera de procesos continuos para ajustar el fluido de
perforacin en respuesta a las condiciones variables de pozo y luego evalan el
rendimiento de los fluidos y modifican sus propiedades en un ciclo continuo.
7.3.3.1. Diseo inicial
En la fase de planeacin, los especialistas en fluidos seleccionan diferentes tipos y
diseos de sistemas de lodo para cada seccin del pozo. Los sistemas estn
diseados para cumplir con diversas especificaciones, incluidos los requerimientos
de densidad, la estabilidad del pozo, los gradientes trmicos, los aspectos logsticos
y los asuntos ambientales. La perforacin puede comenzar con un sistema de
fluidos simples. A menudo, el agua es el primer fluido utilizado para perforar hasta
la profundidad de entubacin inicial. A medida que el pozo se profundiza, el
incremento de la presin de formacin, el aumento de la temperatura y la presencia
de formaciones ms complejas requieren niveles ms altos de control mecnico y
capacidad de limpieza del pozo. Los sistemas de fluidos simples pueden ser
desplazados o convertidos en un lodo inhibidor espesado, a base de agua, seguido
por fluidos de perforacin no acuosos a mayores profundidades10.
7.3.3.2. Circulacin
El carcter del fluido de perforacin evoluciona constantemente. En un ciclo de
circulacin, el fluido consume energa, levanta los recortes, enfra la barrena y el
pozo, y luego descarga los residuos en la superficie. Esto exige que los ingenieros
y especialistas en fluidos evalen y recarguen continuamente e1 sistema con fluidos
nuevos y otros aditivos11.
10 Ibid.,P.69 11 Ibid., P.67
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34
7.3.3.3. Medicin y rediseo
El especialista en fluidos de perforacin mide ciertas propiedades del lodo de
retomo. Por lo general, las propiedades especficas medidas son una funcin del
tipo de fluido que se utiliza, pero habitualmente incluyen la densidad, la geologa, la
tasa de filtracin, las relaciones y el contenido de la fase continua, y el contenido y
la clasificacin de slidos. El fluido es analizado posteriormente para la estimacin
del pH, la dureza, la alcalinidad, los cloruros, el contenido de gas cido y otros
parmetros especficos de ciertos tipos de fluidos. Luego, el especialista disea un
programa de tratamiento para las 12-24 horas siguientes. El perforador, e1
enganchador y el especialista en fluidos monitorean constantemente las
condiciones del pozo y las caractersticas del fluido de retorno y luego efectan en
el lodo los ajustes que imponen las condiciones de pozo y de perforacin12.
7.4. DESHIDRATACIN DEL SUELO.
La deshidratacin del suelo es un proceso el cual se realiza para lograr mejorar las
propiedades mecnicas de este, ya que logra disminuir el nmero de vacos y
permite una mejor estabilidad de las perforaciones y excavaciones que se hacen en
las obras de ingeniera civil.
Segn la empresa Holandesa CeTeau, especializada en tecnologas de mejora del
suelo y tcnicas ambientales con geosintticos especializados, este tipo de
procedimiento es una buena opcin para los ingenieros porque:
Permite el cambio rpido en la densidad de los suelos
Idneo para suelos altamente cohesivos, lo que disminuye la posibilidad de
desestabilizacin en excavaciones y perforaciones
Es una tcnica de mejoramiento del suelo a largo plazo
7.5. ARCILLA, COMPOSICIN Y TIPOS13
12 CULLUM; HOUSTO; ESPEY; PREBENSEN; SANDNES, Op.cit, P.68
13 UNAD. Unidad 3. PRODUCTOS INDUSTRIALES ACABADOS. Bogot D.C: 13 de septiembre del 2016 Disponible en Internet: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/401548/CONTENIDO_EN_LINEA/leccin_38_arcilla_composicin_y_tipos.html
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/401548/CONTENIDO_EN_LINEA/leccin_38_arcilla_composicin_y_tipos.htmlhttp://datateca.unad.edu.co/contenidos/401548/CONTENIDO_EN_LINEA/leccin_38_arcilla_composicin_y_tipos.html
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La arcilla est constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratado,
procedente de la descomposicin de minerales de aluminio. Presenta
diversas coloraciones segn las impurezas que contiene, siendo blanca
cuando es pura. Surge de la descomposicin de rocas que contienen
feldespato, originada en un proceso natural que dura decenas de miles de
aos.
7.5.1. Composicin
Fsicamente se considera un coloide, de partculas extremadamente
pequeas y superficie lisa. El dimetro de las partculas de la arcilla es inferior
a 0,002mm. En la fraccin textural arcilla puede haber partculas no
minerales, los fitolitos. Qumicamente es un silicato hidratado de almina,
cuya frmula es: Al2O3 2SiO2 H2O.
7.5.2. Tipos
En general al primer tipo (las que se utilizan en construccin) se las
denomina arcillas cermicas, arcillas para la construccin o arcillas
comunes. Al segundo tipo se las denomina arcillas especiales.
7.5.2.1. Arcillas cermicas
Son arcillas compuestas por dos o ms minerales de la arcilla,
generalmente ilita y esmectita, con importantes cantidades de otros
minerales que no son filosilicatos (carbonatos, cuarzo). Se utilizan para la
fabricacin de materiales de construccin y agregados.
7.5.2.2. Arcillas especiales
Son arcillas constituidas fundamentalmente por un slo tipo de mineral de
la arcilla, y sus propiedades dependen esencialmente de las
caractersticas de ese mineral. Estas, a pesar de ser mucho menos
importantes en volumen, suponen ms del 70 % del valor de las arcillas
comerciales, y son objeto de comercio internacional.
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36
Las arcillas especiales se pueden dividir en caolines y arcillas caolinferas, y
bentonitas, sepiolita y paligorskita.
Caolines (Caolinita: Al4[Si4O10](OH)2) y arcillas caolinferas: un caoln es
una roca que contiene una cierta proporcin de minerales del grupo caoln,
que puede ser extrada y concentrada. Es generalmente una arcosa o
arena caolnifera, granito o gneis caolinitizado, que es necesario para
enriquecer en minerales del grupo caoln. Se trata de una arcilla
compuesta, fundamentalmente, de minerales del grupo del caoln. Esta no
se procesa, se usa tal cual, e inicialmente los porcentajes en minerales del
grupo del caoln son ms altos que en el caoln (>50%). Cuando el caoln
se usa para cermica blanca recibe la denominacin de China Clay.
Bentonitas: (Alumino silicato sdico) roca compuesta por minerales del
grupo de las esmectitas. Los criterios de clasificacin utilizados por la
industria se basan en su comportamiento y propiedades fisico-qumicas;
as la clasificacin industrial ms aceptada establece tipos de bentonitas
en funcin de su capacidad de hinchamiento en agua:
1. Bentonitas altamente hinchables o sdicas
2. Bentonitas poco hinchables o clcicas
3. Bentonitas moderadamente hinchables o intermedias
Paligorskita-Sepiolita : (Mg4 ((OH)2 / Si6O15).2H2O) son arcillas con un
contenido de minerales superior al 50 %. Son minerales con hbito fibroso.
Su peculiar estructura les confiere una serie de propiedades, entre ellas las de formar suspensiones poco afectadas por la concentracin inica y una enorme capacidad sorcitiva, por lo que son poderosos decolorantes y absorbentes. Tambin tienen propiedades reolgicas, son capaces de formar geles y suspensiones estables de alta viscosidad a bajas concentraciones de slido. Al igual que las esmectitas, son susceptibles de ser activadas mediante tratamientos trmicos y cidos.
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7.6. DEWATERING Y TRATAMIENTO DE LOS LODOS
Es la separacin fsico/qumica de las fases slida y liquida de un fluido de
desecho14.
Su principal aplicacin est en el tratamiento de volmenes de lodo en
exceso.
Remueve la mayora de los slidos coloidales de los fluidos de perforacin y
cualquier otro que sea transmitido a la unidad.
7.6.1. Solucin de sustancias de lodo
Mezcla de 2 o ms sustancias que no reaccionan entre s. El tamao de las
partculas es atmico. Las sustancias en solucin no pueden ser separadas por los
procesos de coagulacin y/o floculacin. Ejemplo: Soluciones salinas (NaCl, KCl,
etc).15
7.6.2. Partculas en suspensin
Mezcla homognea de partculas desde tamao molecular hasta tamaos visibles.
Generalmente una suspensin tiene aspecto turbio. Las suspensiones pueden ser
separadas por los procesos de coagulacin y/o floculacin, Ejemplo: lodo de
perforacin.
7.6.3. Tiempo de sedimentacin de partculas
La sedimentacin es el proceso natural por el cual las partculas ms pesadas y que
son ms densas que el agua, en suspensin, son separadas por la accin de la
gravedad, dando una sensacin de mescla heterognea.
14 MiSWACO. (s.f.). DEWATERING. DEWATERING Y TRATAMIENTO DE AGUAS, 46. Schlumberger. Pgina 2, (2013). 15 MiSWACO. (s.f.). DEWATERING. DEWATERING Y TRATAMIENTO DE AGUAS, 46. Schlumberger. Pgina 2, (2013).
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Tabla 1.Tiempos que tarda una partcula en sedimentarse, segn su dimetro o tamao
DIAMETRO TIEMPO PARA CAER EN UN METRO DE AGUA
ARENA 10 segundos
ARENA FINA 2 minutos
LIMO 2 horas
PARTICULAS COLOIDALES
0.001 mm 4 das
0.1 micrn 2 aos
0.01 micrn 10 aos
Fuente: MiSWACO
El Ingeniero Luis E. Prez Farrs en su TEORA DE LA SEDIMENTACIN (Farrs,
2005), se apoya en un cuadro en el que se presenta a ttulo ilustrativo valores de la
"velocidad de sedimentacin" correspondiente a partculas de peso especfico 2,65
kg/dm3 y a una temperatura del agua de 10C, teniendo en cuenta distintos
dimetros y los tiempos necesarios para sedimentar 0,3 m
Tabla 2. Velocidad de sedimentacin de acuerdo al dimetro de una partcula de peso especfico de 2,65 kg/dm3 a una temperatura de 10C
D
(mm)
Clasificacin
Velocidad de Sedimentacin
(mm/s)
Tiempo para sedimentar 0,3m.
10,0 Grava 1000,0 0,3 seg.
1,0 Grava 100,00 3,0 seg.
0,1 Arena Gruesa 8,00 38 seg.
0,01 Arena Fina 0,154 33 min.
0,001 Bacterias 0,00154 35 horas
0,001 Coloides 0,0000154 230 das
0,0001 Coloides 0,00000154 63 aos
Fuente: INSTITUTO DE INGENIERA SANITARIA Y AMBIENTAL, AREA DE
HIDRULICA CTEDRA DE HIDRULICA APLICADA A LA INGENIERA
SANITARIA, TEORA DE LA SEDIMENTACIN- Ing. Luis E. Prez Farrs/Agosto
2005
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7.6.4. Coagulacin
Desestabilizacin de las partculas en suspensin debido a la reduccin de las
cargas electroestticas, lo cual permite que estas se muevan ms cerca y ms
juntas.16
Figura 1. Proceso de coagulacin a nivel atmico de las partculas en suspensin
Fuente: www.elaguapotable.com
7.6.5. Floculacin
Puenteo fsico de dos o ms partculas, la cual aglomera estas partculas, las
aglomeraciones son fuertes y resistentes a fuerzas mecnicas, por lo general es
irreversible.17
16 Ibid., P.45-46 17 Ibid., P. 46
http://www.elaguapotable.com/
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40
Figura 2. Proceso de floculacin a nivel atmico de las partculas en suspensin
Fuente: www.kiralyquinteroaguas.blogspot.com.co
Figura 3. Proceso de coagulacin y floculacin
Fuente: http://www.tratamientodelagua.com.mx
7.6.6. Beneficios del Dewatering
Costo efectivo Vs transporte y opcin de disposicin.
Mejora la reologa del lodo.
Reduce el volumen de desechos lquidos y costos de disposicin.
Reduce el consumo de agua y el impacto ambiental.
Altamente efectivo en perforacin con lodo bentonitico.
http://www.kiralyquinteroaguas.blogspot.com.co/http://www.tratamientodelagua.com.mx/
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41
7.6.7. Variables del proceso Dewatering
Figura 4. Proceso Dewatering
Fuente: (MiSWACO, pg. 8)
7.6.8. Floculantes y coagulantes tpicos
Tabla 3. Algunos Coagulantes y Floculantes usados para el Dewatering
COAGULANTES FLOCULANTES
Sales Inorgnicas Polmeros Sintticos
Sulfato Frrico Poliacrilamidas
Cloruro Frrico Polietileno
Cloruro de Hierro Oxido de Polietileno
Sulfato de Calcio Polmeros Naturales
Sulfato de Aluminio Almidones
Cloruro de Calcio Gomas
Sales Inorgnicas
Fuente: (MiSWACO, pg. 9)
7.6.9. Eficiencia de los polmeros
La eficiencia depende de los siguientes factores:
Concentracin de la solucin
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Cantidad de agua de dilucin posterior
Tiempo de mezclado
Intensidad de mezclado
Tiempo de aejamiento
Caractersticas del agua de solucin
Grfica 1. Eficiencia Relativa vs Dosaje del Polmero
Fuente: (MiSWACO, pg. 12)
7.6.10. Tipos de carga de los polmeros
Los fabricantes de los polmeros producen tres tipos de estos, dependiendo del tipo
de carga que se desee, esto son los siguientes:
Anicnicos: que son los que estn cargados negativamente
Catinicos: son los cargados positivamente
No inicos: estos son considerados neutros o sin carga
7.6.11. Preparacin de los soluciones de polmeros
La preparacin de los polmeros es crucial para el xito de todo el proceso
Dewatering, puesto que de ello depende en gran medida la separacin del agua y
las partculas en suspensin. Esta preparacin debe tener en cuenta lo siguiente:
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Se debe pre hidratar las partculas antes de aadir al tanque mediante un
aductor, para que estas se vayan activando
La concentracin recomendada es de 0.1 a 1% del peso por cada unidad de
volumen del material
Emplear baja intensidad de mezclado de 60 a 80rpm en el agitador
Deje aejar la solucin por lo menos 30 minutos
Caractersticas del agua de dilucin
Figura 5. Ejemplo de Sistema automtico de preparacin de la solucin de los polmeros
Fuente: (MiSWACO, pg. 15)
7.6.12. Seleccin del floculante y coagulante 18
El programa de tratamiento se determina por medio de pruebas de laboratorio,
llamado pruebas de jarras, proceso que se realiza tambin en las plantas de
tratamiento de agua potable:
Preparar soluciones de coagulantes de 1% a 2%(p/v) y de floculantes de
0.1% a 0.3% (p/v)
Ensayar el coagulante a distintas concentraciones el fluido a tratar
Ensayar el floculante a distintas concentraciones sobre el fluido con el
coagulante seleccionado
18 Ibid., P. 21
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Ensayar el floculante a distintas concentraciones sobre el fluido con el
coagulante seleccionado pero diluyendo el fluido
Ensayar el floculante a distintas concentraciones sobre el fluido con el
coagulante seleccionado no diluido con ajuste de pH 6-7
Ensayar el floculante a distintas concentracin es sobre el fluido con el
coagulante seleccionado y ajuste de pH pero a distintas diluciones
Repetir todo con diferente coagulantes y floculantes
7.6.13. Factores que afectan el Dewatering
pH puede afectar los costos del Dewatering
Los dispersantes hacen que el proceso sea difcil (generalmente es muy
costoso)
Los coagulantes pueden ser usados para reforzar las reacciones qumicas
Los polmeros lquidos generalmente tienen mayor costo que los secos. El
tiempo deshidratacin es crtico en los polmeros secos
7.6.14. Sistemas Dewatering
El escoger el tipo de sistema para trabajar depende de del tipo de lodo que se va a
procesar y de la magnitud de la obra.
Figura 6. Diseo Bsico de un Sistema de Lodo Liviano
Fuente: (MiSWACO, pg. 22)
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45
Figura 7. Diseo de un Sistema de Lodo Pesado, con Filtro de Cartucho
Fuente: (MiSWACO, pg. 23)
Figura 8. Diseo Tpico de un Sistema de Clima Fro
Fuente: (MiSWACO, pg. 25)
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Figura 9. Diseo Tpico de un Sistema de Invierno Fuerte
Fuente: (MiSWACO, pg. 26)
7.7. LEGISLACIN
El gobierno nacional mediante la RESOLUCION 0170 DE 2009, por la cual se
declara en Colombia el ao 2009 como ao de los suelos y el 17 de junio como Da
Nacional de los Suelos y se adoptan medidas para la conservacin y proteccin de
los suelos en el territorio nacional seria la reglamentacin aplicable al objeto de
esta proposicin para el manejo de los lodos.
Contenido de la resolucin 0170:
EL MINISTRO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL,
en ejercicio de sus facultades legales, en desarrollo de lo dispuesto en
los artculos 2 y 5, numerales 1 y 2 de la Ley 99 de 1993, la Ley 461 de
1998 y los artculos 1, 2 y 6 del Decreto ley 216 de 2003, y
CONSIDERANDO:
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Que conforme a los artculos 79 y 80 de la Constitucin Poltica, corresponde
al Estado proteger la diversidad e integridad del ambiente, conservar las reas
de especial importancia ecolgica y fomentar la educacin para el logro de esos
fines, Igualmente, tiene a su cargo planificar el manejo y aprovechamiento de
los recursos naturales, para garantizar su desarrollo sostenible, su
conservacin, restauracin o sustitucin. Adems, prevenir y controlar los
factores de deterioro ambiental;
Que conforme al artculo 8, literales a, b y c del Cdigo Nacional de los
Recursos Naturales Renovables y de Proteccin al Medio Ambiente - Decreto
ley 2811 de 1974-, "Se consideran factores que deterioran el ambiente entre
otros:
a) La contaminacin del aire, de las aguas, del suelo y de los dems recursos
naturales renovables. Se entiende por contaminacin la alteracin del ambiente
con sustancias o formas de energa puestas en l, por actividad humana o de
la naturaleza, en cantidades, concentraciones o niveles capaces de interferir el
bienestar y la salud de las personas, atentar contra la flora y la fauna, degradar
la calidad del ambiente de los recursos de la nacin o de los particulares. Se
entiende por contaminante cualquier elemento, combinacin de elementos, o
forma de energa que actual o potencialmente pueda producir alteracin
ambiental de las precedentemente descritas. La contaminacin puede ser
fsica, qumica o biolgica;
b) La degradacin, la erosin y el revenimiento de suelos y tierras;
c) Las alteraciones nocivas de la topografa;
()".
Que igualmente, el artculo 179 ibdem seala que "El aprovechamiento de
los suelos deber efectuarse en forma de mantener su integridad fsica y su
capacidad productora. En la utilizacin de los suelos se aplicarn normas
tcnicas de manejo para evitar su prdida o degradacin, lograr su
recuperacin y asegurar su conservacin".
Que as mismo, conforme al artculo 180 de la norma citada, "Es deber de
todos los habitantes de la Repblica colaborar con las autoridades en la
conservacin y en el manejo adecuado de los suelos. Las personas que
realicen actividades agrcolas, pecuarias, forestales o de infraestructura, que
afecten o puedan afectar los suelos, estn obligadas a llevar a cabo las
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prcticas de conservacin y recuperacin que se determinen de acuerdo con
las caractersticas regionales".
Que segn el artculo 181 del Cdigo Nacional de los Recursos Naturales
Renovables y de Proteccin al Medio Ambiente Decreto-ley 2811 de 1974
son facultades de la administracin:
a) Velar por la conservacin de los suelos para prevenir y controlar, entre otros
fenmenos, los de erosin, degradacin, salinizacin o revenimiento;
b) Promover la adopcin de medidas preventivas sobre el uso de la tierra,
concernientes a la conservacin del suelo, de las aguas edficas y de la
humedad y a la regulacin de los mtodos de cultivo, de manejo de la
vegetacin y de la fauna;
c) Coordinar los estudios, investigaciones y anlisis de suelos para lograr su
manejo racional;
d) Administrar y reglamentar la conveniente utilizacin de las sabanas y
playones comunales e islas de dominio pblico;
e) Intervenir en el uso y manejo de los suelos baldos o en terrenos de
propiedad privada cuando se presenten fenmenos de erosin, movimiento,
salinizacin y, en general, de degradacin del ambiente por manejo inadecuado
o por otras causas y adoptar las medidas de correccin, recuperacin o
conservacin;
f) Controlar el uso de sustancias que puedan ocasionar contaminacin de los
suelos.
Que el artculo 2 de la Ley 99 de 1993 dispuso la creacin del Ministerio del
Medio Ambiente, hoy Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial,
como organismo rector de la gestin del ambiente y los recursos naturales
renovables, encargado de definir las regulaciones a las que se sujetarn la
conservacin, proteccin, manejo, uso y aprovechamiento de los recursos
naturales renovables y el medio ambiente de la Nacin, a fin de asegurar el
desarrollo sostenible.
Que conforme al artculo 5 de la Ley 99 de 1993, son funciones del Ministerio
de
Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial:
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"1. Formular la poltica nacional en relacin con el medio ambiente y los
recursos naturales renovables, y establecer las reglas y criterios de
ordenamiento ambiental de uso del territorio y de los mares adyacentes, para
asegurar el aprovechamiento sostenible de los recursos naturales renovables
y del medio ambiente;
2. Regular las condiciones generales para el saneamiento del medio ambiente,
y el uso, manejo, aprovechamiento, conservacin, restauracin y recuperacin
de los recursos naturales, a fin de impedir, reprimir, eliminar o mitigar el impacto
de actividades contaminantes, deteriorantes o destructivas del entorno o del
patrimonio natural".
Que mediante Ley 461 de 2008, Colombia aprob la Convencin de las
Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificacin y la Sequa, la cual
establece en el artculo 1 que la desertificacin es la degradacin de las tierras
resultante de las variaciones climticas y las actividades humanas y que, en
este sentido, se deben adelantar acciones que propendan por la prevencin o
reduccin de la degradacin de las tierras, la rehabilitacin de tierras
parcialmente degradadas y la recuperacin de tierras desertificadas;
Que con la degradacin de las tierras hay reduccin o prdida de la
productividad biolgica o econmica del sistema bioproductivo terrestre que
comprende el suelo, la vegetacin, otros componentes de la biota y los
procesos ecolgicos e hidrolgicos que se desarrollan dentro del sistema;
Que muchas de las actividades humanas se adelantan de manera irracional, lo
que est ocasionando serios procesos de deterioro de los suelos y la
consecuente desertificacin, especialmente las que se relacionan con los
cambios climticos globales, la deforestacin, minera, ganadera intensiva y
extensiva, desarrollo urbano, extraccin y comercio de fauna y flora silvestres,
sistemas de produccin inadecuados, uso inadecuado de fuentes de agua
superficial y subterrnea, quemas indiscriminadas y cultivos ilcitos, entre otras;
Que la desertificacin es la ltima etapa del proceso de degradacin de la tierra
y el suelo debido a su mal manejo. Que la degradacin se inicia con la
reduccin de la productividad y termina con la prdida total del suelo; cuando
esto sucede, la desertificacin es prcticamente irreversible.
Que entre las manifestaciones de la desertificacin estn la acelerada erosin
de los suelos provocada por el agua y el viento, la creciente salinizacin de los
suelos y las aguas freticas cercanas a la superficie, la menor retencin de
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humedad, el aumento de los escurrimientos superficiales y la variabilidad de
los flujos de los cursos de agua, la disminucin de la diversidad de especies y
en la biomasa vegetal y el descenso en la productividad con el consecuente
empobrecimiento de las comunidades de base;
Que el suelo es un recurso natural renovable que cumple unas funciones dentro
del ecosistema como es servir de medio de soporte donde se reciclan los
nutrientes para mantener una cubierta vegetal natural especfica, y por lo tanto
una biomasa, una edafofauna y flora, y un microclima; donde se regula y
almacena el agua del ciclo hdrico y en donde en conjunto se establece una
dinmica de flujo de materia y energa que identifican un ecosistema;
Que desde el punto de vista socioeconmico y cultural, el suelo es un recurso
natural finito que ofrece bienes y servicios dentro de una dinmica
ecosistmica, escenario de diferentes actividades humanas y receptor de
vertimientos y residuos de dichas actividades;
Que es primordial adelantar una campaa nacional mediante la cual se
sensibilice y promueva la importancia, el conocimiento y el valor de los suelos
al tiempo que se impulsan acciones para su proteccin;
Que el gobierno colombiano, estima de vital importancia hacer un llamado al
pas para que se adelanten acciones tendientes a la conservacin y manejo
sostenible de los suelos, para lo cual se tiene como punto de partida, la
declaratoria del ao 2009 como ao de los suelos de Colombia y el da
diecisiete (17) de junio, como el da nacional de los suelos.
Que en mrito de lo expuesto, RESUELVE:
Artculo 1. Declaratoria. Declarar en Colombia el ao dos mil nueve (2009)
como ao de los suelos y el da diecisiete (17) de junio como da nacional de
los suelos. Lo anterior, de conformidad con lo expuesto en la parte
considerativa de la presente resolucin.
En virtud de lo anterior, en el ao y da citado, el Ministerio de Ambiente,
Vivienda y Desarrollo Territorial promover y adelantar acciones dirigidas a la
conservacin y proteccin de los suelos del territorio nacional.
Artculo 2. Medidas de conservacin. A fin de adelantar acciones tendientes
a la conservacin de los suelos, corresponde al Ministerio de Ambiente,
Vivienda y Desarrollo Territorial:
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2.1. Formular polticas y expedir normas, directrices e impulsar planes,
programas y proyectos dirigidos a la conservacin, proteccin, restauracin,
recuperacin y rehabilitacin de los suelos.
2.2. Impulsar procesos de divulgacin y capacitacin dirigidos a la
concienciacin ciudadana sobre la importancia de la conservacin y manejo
sostenible de los suelos.
2.5. Promover, conjuntamente con los institutos de investigacin y
universidades proyectos de investigacin cientfica sobre los suelos, a fin de
avanzar en procesos tendientes a su conservacin, proteccin, restauracin,
recuperacin y rehabilitacin.
2.6. Seguir liderando la implementacin del Plan de Accin Nacional de Lucha
Contra la Desertificacin y la Sequa en Colombia (PAN).
Artculo 3. Medidas complementarias. Adems de lo anterior, el Ministerio de
Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial y dems entidades del SINA,
debern promover e impulsar acciones tendientes a la reduccin que genera el
impacto de la actividades productivas sobre los suelos, a fin de luchar contra la
desertificacin y los efectos que esta causa a los recursos naturales, el medio
ambiente y a las comunidades de base.
Artculo 4. Vigencia. La presente resolucin rige a partir de la fecha de su
publicacin en el Diario Oficial y deroga las disposiciones que le sean
contrarias19.
19 COLOMBIA. MINISTRO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL.
Resolucin 0170 (4, Febrero, 2009). Por la cual se declara en Colombia el ao 2009 como
ao de los suelos y el 17 de junio como Da Nacional de los Suelos y se adoptan medidas
para la conservacin y proteccin de los suelos en el territorio nacional. Bogot: El
Ministerio, 2009. 3 p.
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8. METODOLOGA
Este punto se refiere a los aspectos relacionados con la metodologa empleada en
la construccin de este trabajo; cuya finalidad fundamental, proponer un control y
manejo adecuado de los lodos producto de excavaciones y perforaciones de
cimentacin en obras de ingeniera civil en Colombia con base a la visitas tcnicas
que se realizaron en distintos puntos de Panam, entre el 31 de Julio y el 6 de
Agosto del ao 2016.
La metodologa encierra de forma general el tipo de estudio y las fuentes de informacin.
8.1. TIPO DE ESTUDIO
Este estudio obedece a un tipo de investigacin evaluativa, porque se hace la recoleccin del material para hacer juicio de acerca del problema en cuestin, para poder hacer comparaciones y proponer soluciones. El diseo de esta monografa es no experimental, porque no se manipulan las variables, sino que se observan tal y como son en su contexto natural para ser analizadas. Y es transversal descriptivo, porque se recolectan los datos en un solo momento con el propsito de describir variables y analizarlas.
8.2. FUENTES DE INFORMACIN
Para la recoleccin de los datos se usaron fuentes de datos secundarios que permitieron la elaboracin de los antecedentes, marco terico, revisin de literatura y sustentar la propuesta. La informacin que se recolecto en Panam fue de boca por parte de los empleados del Canal de Panam como lo fue el ingeniero Jonny Wong. En Cartagena-Colombia se obtuvo informacin del XXVI CONGRESO NACIONAL Y XV CONGRESO INTERNACIONAL DE ESTUDIANTES Y PROFESORES DE INGENIERA CIVIL, y se tuvo una entrevista con un representante de la firma FERRER, la cual participo en la ampliacin del canal. Se hizo una bsqueda exhaustiva de informacin bibliogrfica y del estado del arte para tener un fundamento a la hora de realizar la propuesta.
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Fotografa 5. De izquierda a derecha: Ing. Mara F. Acero, Ing. Jonny Wong, Ing. Yesica L. Olaya y Sr. Ricardo Losada S.
Fuente: Autores
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9. DISEO METODOLGICO
Al regreso de Panam se junt la informacin recolectada y se procedi a examinar la reglamentacin actual que tiene que ver con la conservacin y el cuidado de los suelos en Colombia, haciendo uso del mtodo evaluativo, permitiendo conocer el problema de investigacin y elaborar el proyecto: planteamiento del problema que incluye el tema, los objetivos, las preguntas, la justificacin y los antecedentes, as como la formulacin del problema. Posteriormente, se realiz una investigacin, lo cual permiti la redaccin de un documento, para as formular la temtica a tratar en el trabajo complementndolo con una encuesta que permitira conocer que tan familiarizadas estn algunas personas relacionadas con las Ingenieras a Fines a la temtica.
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10. DESARROLLO DEL PROYECTO
10.1. INFORME DE VISITA TCNICA A PANAM
En el marco del desarrollo de las actividades y dando cumplimiento a la agenda del viaje (ver Anexo. A) correspondiente a la VISITA TCNICA INTERNACIONAL CANAL DE PANAM impulsada por la Facultad de ingeniera de la Universidad Catlica de Colombia, se lleva a cabo en el pas hermano de Panam las visitas a diferentes esclusas del Canal, lugares culturales y emblemticos de ese pas. De esta manera un grupo integrado por Yesica Lorena Olaya Neisa y Duvn Jos Daz Cerchar, en compaa de una delegacin de 30 personas ms, el 31 de Julio de 2016 llega a la Ciudad Panam procedente de Bogot Colombia (ver Anexo A. y ver Anexo B.) Fotografa 6. Delegacin de la Universidad Catlica de Colombia a las afueras del aeropuerto internacional Tocumen en Ciudad de Panam
Fuente: Ing. Mara F. Acero
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10.2. MATERIAL ENCONTRADO EN EL SUBSUELO DURANTE EL PROCESO
DE AMPLIACIN.
De acuerdo a las indagaciones realizadas en el transcurso de las visitas tcnicas a
las esclusas de Mira Flores en cercanas a la Ciudad de Panam, se pudo saber de
boca del ingeniero Johnny Wong, que en trminos generales en el proceso de las
excavaciones y dragado, se encontr material como el basalto intrusivo con
depsitos de escombros deslizados, caracterizndose principalmente por arcillas
laminadas e intercalaciones de tufa, arenisca, conglomerado y arcillolitas. Lo que
hasta por ahora (dato para el da de inauguracin) ha generado un volumen de
excavacin y dragado de 47.6 millones de metros cbicos a falta de un 2% del
dragado calculado.
Fotografa 7. Muestra de arcilla hallada en las excavaciones de las Esclusas de Mira Flores
Fuente: Autores
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Fotografa 8. Muestra de Roca Basltica del lado pacifico de Panam 4re
ew
Fuente: Autores
10.3. CIMENTACIN DEL TERCER JUEGO DE ESCLUSAS
Fotografa 9. Excavaciones del lado Pacifico en zona de Miraflores
Fuente: Revista EL FARO, mes de Julio-UN DA PARA LA HISTORIA!-Pag.39
Como es de conocimiento, las nuevas esclusas del canal ampliado son muy
colosas, lo que genero un gran movimiento de tierras (como se puede ver en la
Fotografa 1. y 2.)para lograr realizar la cimentacin de la mega estructura;
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procedimiento muy simple pero que por su tamao fue tedioso para los contratistas.
Estos se decidieron por hacer una excavacin abierta hasta dar con la roca slida y
garantizar la altura o profundidad efectiva para poder realizar un tipo de cimentacin
superficial. Se decidi este tipo de cimentacin despus de realizar los estudios de
suelos correspondientes, que dieron a conocer que en el subsuelo del rea de
estudio se hallaba basalto, un tipo de roca muy conocida por sus capacidades
mecnicas al momento de someterla a diferentes tipos de carga. A esto se le suma
que el peso de la estructura iba a ser suficiente para garantizar el anclaje en el sitio.
Fotografa 10. Cimentacin del lado Atlntico
Fuente: Ingeniero Jaime Surez Daz
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Fotografa 11. Esclusa en etapa de construccin
Fuente: Autores
Este tipo de cimentacin es muy comn y aplicable a las cimentaciones superficiales
por losas en terrenos rocosos, arcillosos o conglomerados donde se mantienen
verticales los taludes de la excavacin, o con una pendiente suficiente que asegure
su estabilidad y su bajo costo de construccin.
10.4. LA INNOVACIN EN EL MANEJO DE LAS AGUAS Y MATERIAL
EXCAVADO
Las actividades de construccin parar dar cumplimiento al Programa de Ampliacin
del Canal de Panam se atuvieron a normas ambientales estrictas. La Autoridad de
Panam Nacional del Ambiente (ANAM) y la Autoridad de los Recursos Acuticos
(ARAP) junto a sus contratistas tuvieron que trabajar arduamente en el control y
mitigacin de los problemas de erosin, deforestacin, salinizacin, turbidez del
agua y algunos otros como lo es la proteccin animal.
Lo innovador de estos procesos en cuanto a los suelos y el agua est en la
implementacin de un sistema de deshidratacin del suelo o su nombre en ingls
DEWATERING, gracias a esta tcnica se puede extraer el agua del suelo para
facilitar las cimentaciones, ya que se puedo tener:
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Ahorros de tiempos, costos directos e indirectos.
Mayor seguridad del personal de construccin y sobre la propia obra durante
su construccin.
Aseguramiento del cumplimiento de plazos cronograma constructivo.
Mejora de acabados y puesta en obra del concreto y sus sistemas de
impermeabilizacin, por ausencia de agua en la excavacin.
Filtracin del agua.
Reutilizacin de material.
10.4.1. Material excavado
La excavacin fue una de las actividades que ms demando tiempo y recursos, pero necesaria para la remocin y extraccin de materiales del suelo o terreno, de esta forma se logr alcanzar el nivel de desplante de una cimentacin, el procedimiento de excavacin estuvo en funcin de las caractersticas del terreno y de los materiales por extraer o remover, as como el empleo de herramienta especial ya que por el tamao de la obra se utiliz maquinaria pesada y material explosivo para facilitar las excavaciones. El material que fue extrado se utiliz nuevamente, en la elaboracin de los concretos que se iban a implementar en algunas estructuras. Lo que permiti disminuir costos, tiempos y la deforestacin y contaminacin del aire.
10.4.2. Aguas
El drenaje y el tratamiento de las aguas de las excavaciones fueron elementos
imprescindibles para el desarrollo del proyecto de ampliacin del canal. Son muchas
las ocasiones en las que una insuficiente gestin de las aguas freticas y
superficiales impide el progreso de las obras, pero gracias al sistema de Dewatering,
especficamente adaptados al proyecto para extraer y evacuar el agua del suelo.
En Panam, el agua que se gener o ms bien que se sustrajo de los lodos en el
proyecto de construccin producto de la deshidratacin del suelo, fueron devueltas
al Lago Gatn (como se puede ver en la Fotografa 12.), pero sin antes de ser
analizada y debidamente tratada debido a las exigencias de las administraciones
como la ACP, ANAM y la ARAP, mientras que los slidos en suspensin tambin
fueron utilizados medianamente en otras actividades constructivas.
Fotografa 12. Entrega al Lago Gatn de las aguas filtradas por el sistema Dewatering en el proceso de construccin del tercer juego de esclusas