Taller de Suelos

Elaborado por:

Juan Diego Arias Meléndez - 1103306

Harrison Fagua Rey - 1103301
Valentina Calvo Culman - 1103350

Asignatura:
Ingeniería Ambiental

Bogotá, Abril 4 de 2021

República de Colombia
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
 Índice

Ejercicio: 2

Área Afectada 2

Características de la zona afectada 2

Características de los contaminantes y tipos 3

Butano 3
Fenol 3
Naftaleno 4
Antraceno 4

Solución 4
Muestreo 4
Cantidad de muestra 4
Tipo de análisis 5
Alternativa propuesta 6
Seguimiento para saber si fue o no efectivo el proceso 7

Bibliografía 8

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Ejercicio:
Ustedes trabajan para ECOPETROL S.A, el transporte del crudo hacia la refinería pasa por una
zona donde hay ecosistemas de humedal. Debido a ataques terroristas ocurridos en los pasados
días donde hicieron que los carro tanques derramaran su contenido sobre el ecosistema se
generó un problema ambiental que requiere atención de forma inmediata. Lo único que se sabe
es que la mezcla de lo que se transportaba contenía Butano, Fenol, Naftaleno, y Antraceno, se
afectó alrededor de una hectárea y parece que está ocurriendo procesos de lixiviación pues en
el río aledaño casi a más de cinco kilómetro de donde ocurrió el atentado se están observando
manchas aceitosas que no son normales en la zona.Ustedes deben proponer una alternativa
sustentable para la recuperación del área. Debe mencionar desde cómo realiza el muestreo,
cantidad de muestra, tipo de análisis, alternativa propuesta, seguimiento para saber si fue o no
efectivo el proceso.

Para determinar los tratamientos de los suelos contaminantes se debe tener en cuenta los
aspectos de determinar el área afectada, las propiedades del suelo, al igual que determinar
los tipos de contaminantes existentes en el sitio de estudio, aspectos que se evidencian a
continuación:

Área Afectada
De acuerdo a la información presentada se determina que debido al transporte del crudo por
una zona compuesta por ecosistema de humedales se vio afectada alrededor de una
hectárea de esta.

Características de la zona afectada

Como se especifica, la zona que mayor impacto y afectación por el derrame del crudo
corresponde a un humedal, por lo cual se especifican sus características para tener un
mayor conocimiento de la zona que se debe descontaminar:

- Los humedales son considerados áreas de transición entre los sistemas acuáticos y
terrestres, es decir, ecosistemas mixtos.
- Constituyen zonas de inundación de manera que pueden ser temporales o
permanentes.
- Las aguas de los humedales pueden ser aguas estancadas, corrientes, agua dulce,
salobre o salada, incluyendo aquellas áreas marinas cuya profundidad en marea
baja es menor de seis metros.
- El límite de cualquier humedal queda determinado por el tipo de vegetación hidrófila
que aparece en el terreno, de manera que al cambiar el tipo de vegetación por otra
no hidrófila.
- La importancia de los humedales reside en el hecho de que funcionan como filtros
de agua, ya que atrapan los contaminantes y neutralizan las bacterias nocivas.
También son significativos elementos que ayudan a controlar las inundaciones
gracias a su capacidad de absorción del agua, y permiten la vida de especies
valiosas para el mantenimiento de las cadenas alimentarias.

(América, 2018).

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Características de los contaminantes y tipos
- Butano

Es un hidrocarburo saturado, parafínico, inflamable, gaseoso, formado por cuatro átomos de

carbono y por diez de hidrógeno, cuya fórmula química es C4H10. Es un gas incoloro e
inodoro.

El butano comercial es un gas licuado, obtenido por destilación del petróleo, compuesto
principalmente por butano normal (60%), propano (9%), isobutano (30%) y etano (1%).

Propiedades fisico-quimicas
● Aspecto y color: incoloro.
● Olor: Olor característico, inodoro cuando es puro.
● Densidad relativa de vapor (aire=1): 2.1
● Solubilidad en agua: 3.25 ml/100 ml a 20º C
● Punto de ebullición: -1º C
● Punto de fusión: -138º C
● Peso molecular: 58.1
(Química.es, 2021)

- Fenol

El fenol es un sólido cristalino conocido también como ácido fénico que de color
blanco-incoloro a temperatura ambiente. Su fórmula química es C6H6O.

Propiedades físicas
Densidad 1070 kg/m³; 1,07 g/cm³
Masa molar 94.11 g/mol
Punto de fusión 40,5 °C (314 K)
Punto de ebullición 181,7 °C (455 K)

Propiedades químicas
Acidez 9.88 pKa
Solubilidad en agua 8.3 g/100 ml (20 °C)
Momento dipolar 1.7 D

(EcuRed, 2018)

- Naftaleno

El naftaleno, C10H8, es una de las sustancias que se obtienen del alquitrán de hulla en
mayor cantidad. Se encuentra también en pequeñas cantidades en el petróleo de diversas
procedencias.Es un sólido blanco que cristaliza en placas brillantes de temperatura de
fusión 80.27 °C; temperatura de ebullición 218 °C. Su presión de vapor es apreciable a
temperatura ambiente y destila fácilmente en corriente de vapor. Se purifica habitualmente
por sublimación. (EcuRed, 2018)

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 - Antraceno

Es un hidrocarburo aromático policíclico. A temperatura ambiente se trata de un sólido

incoloro que sublima fácilmente, es incoloro.

Propiedades físicas
Densidad 1280 kg/m³; 1,28 g/cm³
Masa molar 178,23 g/mol
Punto de fusión 488,8 K (216 °C)
Punto de ebullición 613 K (340 °C)

(EcuRed, 2018)

Solución

- Muestreo

Se puede utilizar el muestreo de Detalle (MD) el cual tiene por objetivo obtener muestras
representativas de suelo para determinar el área y volumen del suelo contaminado en las
áreas de interés determinadas a través de la fase de identificación, lo cual sirve para
delimitar y comprender la extensión de terreno que ha sido afectado, se debe realizar un
muestreo sistemático lo suficientemente detallado como para justificar la validez estadística
asociada al grado de definición de la alteración.

(Ministerio Ambiente, 2014)

- Cantidad de muestra

Para determinar la cantidad de muestra a estudiar se debe tener en cuenta el número de

punto de muestreo de detalle, el cual está basado en la representatividad del muestreo, ya
que para asegurar una calidad mínima de esta se requiere un número de puntos de
muestreo adicionales que se encuentren en torno a los puntos de muestreo que hayan
superado el estándar de calidad ambiental (ECA), por lo cual, en el caso que se realicen 10
puntos de muestreo y que 4 de ellos superen el ECA se deben realizar puntos adicionales
como lo indica la siguiente tabla, por lo cual corresponde a 9 puntos demás. El número
mínimo de puntos de muestreo representan el “mínimo de calidad” y por ello en la ejecución
de una caracterización deberán tomarse muestras de un número igual o mayor de puntos
de muestreo. Solo en casos particulares el mínimo es adecuado, por regla común se
requiere de un número mayor de puntos de muestreo.

(Ministerio Ambiente, 2014)

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Tabla 1. Número mínimo de puntos de muestreo en el Muestreo de Detalle. Fuente: Ministerio Ambiente, 2014

- Tipo de análisis

A continuación se realiza una diferenciación de los métodos y los impedimentos de su uso

en este caso:

● Atenuación natural: En este caso, cuando el petróleo alcanza a afectar zonas

como los humedales, no hay procesos naturales que ayuden a la
descontaminación, por lo que pueden durar años en poder degradar el
petróleo presente.
● Tecnologías Térmicas: Esta alternativa utiliza tecnologías que se realizan
off-site lo cual para el caso no es viable ya que es una área relativamente
extensa, además de que para este caso no es recomendable debido al tipo
de zona de humedales presentes impidiendo la incineración del suelo.
● Desorción Térmica: Esta técnica se basa en la generación de de vapores
dentro del suelo con combustiones lentas para que el contaminante no llegue
a la combustión, por lo cual en este caso no se puede llevar a cabo, ya que al
ser la zona afectada un humedal no se podría realizar una elevación de
temperatura del suelo.
● Lavado de suelo: Este tipo de solución además de utilizar mucha agua para
poder lavar el suelo no es viable ya que el tipo de suelo en este caso se
encuentra saturado y con la presencia de grandes cantidades de agua
debido a la zona de humedales presentes.
● Tratamiento electrocinético: Esta alternativa sólo permite eliminar metales
pesados del suelo, el cual no sería de utilidad ya que los agentes
contaminantes no hacen parte de estos, además cabe resaltar que este tipo
de técnica es demasiado costoso y es recomendable para áreas pequeñas.
(Bautista , 2021)

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 - Alternativa propuesta

De acuerdo al contexto existente en el que se encuentra la problemática se debe

contemplar el área afectada y el tipo de zona en la que se encuentra, posteriormente a esto
se debe proceder a caracterizar los diversos contaminantes existentes, esto con el objetivo
de encontrar una adecuada solución para el tratamiento del suelo de acuerdo a las
propiedades físicas y químicas que estos contaminantes presenten, para este caso son
contaminantes provenientes del crudo.
Con base a lo anteriormente mencionado y a las diferentes alternativas existentes de
tratamiento de suelos se consideró que una adecuada solución es la biorremediación la cual
consiste en adicionar materiales al área afectada para generar una aceleración en los
procesos de biodegradación natural, esta alternativa se divide en tres técnicas las cuales
corresponden a la atenuación natural, bioestimulación y bioaumentación.
Cabe resaltar que se propone usar la técnica de bioaumentación ya que este tipo de
solución permite realizarse in situ, por lo cual ofrece las ventajas de ser no invasiva y
presentar bajos costos, este último beneficio es importante considerarse debido a que la
zona a tratar es una área relativamente extensa, ya que se expresa que es de
aproximadamente una hectárea, se debe considerar el costo de la ejecución de la solución
para la recuperación del suelo para que sea una alternativa viable económicamente.
a partir de lo anteriormente mencionado, el procedimiento a realizar es por medio de la
técnica de bioaumentación, la cual tiene como principio la implementación de
microorganismos altamente especializados para incrementar y mejorar la capacidad de
degradación de la población microbiana natural y así con esto poder tratar los agentes
contaminantes presentes, inoculando microorganismos vivos que han sido especialmente
aislados y seleccionados por su alta capacidad de degradar los contaminantes promoviendo su
degradación o su biotransformación, como lo es en este caso el petróleo en la zona afectada,
es importante destacar que este tipo de alternativa presenta una buena efectividad y un bajo
costo para reestablecer áreas impactadas por derrames de petróleos.
Como una segunda opción de la eliminación de los contaminantes sólidos es la
implementación del método de la extracción de solventes, ya que esta técnica consiste en el
tratamiento del suelo contaminado empleando un solvente para separar los contaminantes
orgánicos, esta es una buena alternativa ya que no destruye el contaminante sino que
permite la concentración de este, para luego lograr extraerlo del suelo, esta técnica consiste
en la preparación del suelo (clasificación del material contaminado), posteriormente pasa
por un extractor y se hace la separación de los contaminantes, para así realizar la remoción
del solvente residual y la recuperación de los contaminantes. (Bautista , 2021)
Se debe tener en consideración que esta técnica es más costosa pero se puede obtener
resultados en un menor tiempo, por lo cual influirá en la elección de la técnica a escoger, ya
que dependiendo si se necesitan los resultados de manera rápida o si se cuenta con menos
recursos para llevar a cabo el procedimiento.
Al igual, teniendo en cuenta que uno de los contaminantes es el hidrocarburo butano y
debido a que este presenta un punto de ebullición de -1°C, significa que a temperatura
ambiente se encuentra en forma de gas, por lo cual se debe llevar a cabo la técnica de
extracción de vapores, puesto que este consiste en el retiro de contaminantes que se
evapora con facilidad, por medio de un sistema de pozos subterráneos a través de vacíos
por los cuales el gas contaminante asciende en la superficies en forma de gas. Se debe
tener en consideración que para llevar a cabo esta técnica se debe realizar en las zonas en

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las que se hayan visto afectadas y en donde no se encuentre saturado el suelo o se debe
realizar por debajo del nivel freático del terreno. Para llevar a cabo este procedimiento es
necesario la perforación de pozos de extracción en el lugar que se encuentre contaminado,
estos perforan los suelos sin que se llega a aguas subterráneas, posteriormente se sitúa el
equipo necesario al lado de los pozos para que de este modo se logre crear el vacío que
permite la extracción del aire y los vapores a través del suelo hasta la superficie, si se
requiere una evaporación de los gases con mayor rapidez se pueden implementar pozos de
inyección de aire, ya que estos bombea aire al interior del suelo. Luego de realizar este
procedimiento se emplea un equipo para verificar y controlar la contaminación del aire, este
separa los vapores dañinos del aire no contaminado, después estos se pegan a los
materiales sólidos o se condensan formando líquidos, y luego estos sólidos o líquidos se
eliminan de forma segura. En este caso se puede realizar una aireación del terrenos, ya que
esta se emplea con los pozos que se ubican en la tierra saturada por debajo del nivel
freático, puesto que el aire que se bombea al interior de los pozos perturba las aguas
subterráneas, permitiendo sacar rápidamente los vapores.

(EPA, 2001)

- Seguimiento para saber si fue o no efectivo el proceso

Para este caso se puede utilizar el muestreo de comprobación de la remediación (MC) el

cual tiene como objetivo demostrar que las acciones de remediación implementadas en un
suelo contaminado, alcanzaron de forma estadísticamente demostrable, concentraciones
menores o iguales a los valores establecidos por la organización ambiental correspondiente.
Es recomendable que antes de la realización de un muestreo de comprobación de la
remediación (MC) se realice un muestreo preliminar, con la finalidad de tener un buen
margen de seguridad y comparación para que los resultados del MC sean exitosos y
verídicos.

(Ministerio Ambiente, 2014)

7
Bibliografía

Ambiente, M. d. (2014). Guía para el muestreo de suelos. Obtenido de

https://www.minam.gob.pe/wp-content/uploads/2014/04/GUIA-MUESTREO-SUE
LO_MINAM1.pdf

America, F. U. (2018). PROCESO DE BIODEGRADACIÓN PARA EL TRATAMIENTO

DE DERRAMES DE PETRÓLEO POR MEDIO DE PSEUDOMONAS. Bogotá:
FUA.

Bautista , P. (2021). Calidad de Suelo. Bogotá: UMNG.

EcuRed. (2018). Fenol. Obtenido de https://www.ecured.cu/Fenol

EcuRed. (2018). Naftaleno. Obtenido de https://www.ecured.cu/Naftaleno

EcuRed. (2019). Antraceno. Obtenido de https://www.ecured.cu/Antraceno

EPA. (2001). Guía del ciudadano para la extracción de vapor de los suelos y la
aireación. Washington.

Química.es. (2021). Butano. Obtenido de

https://www.quimica.es/enciclopedia/Butano.html