Aparición de Inguru Ingeniería y Gestión Ambiental en Retema: Técnicas habituales de muestreo de suelos contaminados.

1. Técnicas habituales de muestreo de
suelos contaminados
TÉCNICAS HABITUALES DE fase de investigación que vaya a
MUESTREO DE SUELOS Rafael Bernal Gato desarrollarse, exploratoria o deta-
CONTAMINADOS Responsable del Área de llada, la estrategia de muestreo de-
Calidad del Suelo be basarse en el modelo concep-
C
uando ha de caracteri- tual preliminar de riesgos o bien en
zarse un volumen de INGURU Ingeniería y la adaptación del mismo.
suelo, es generalmente Gestión Ambiental En el primero de los casos, el mo-
imposible examinar la to- delo se define tras la recopilación y
talidad del mismo y es por tanto ne- análisis de toda la información co-
cesario tomar muestras representa- de la forma más precisa posible la rrespondiente a las actividades reali-
tivas. Los métodos habitualmente estrategia de investigación a seguir. zadas en el emplazamiento, así co-
empleados para el muestreo permi- La estrategia de muestreo es un mo su distribución espacial y
ten además un reconocimiento del elemento clave en la caracteriza- temporal y todo lo relacionado con el
perfil del terreno atravesado, así co- ción y evaluación de los riesgos medio físico en el que se sitúa. En
mo la obtención de otra serie de da- asociados a la contaminación. De- base a estos datos se desarrolla una
tos útiles para la investigación (geo- be ser acorde con los objetivos de hipótesis sobre las substancias po-
lógicas, hidrogeológicas...etc.). El la misma y con las características tencialmente presentes en el empla-
éxito de la investigación radica en la del emplazamiento, y constituye un zamiento, su distribución espacial,
calidad de la caracterización de los elemento esencial para optimizar las posibles rutas y vías de migra-
suelos que se realice. Antes de ini- los recursos asignados a la investi- ción y las vías de exposición de los
ciar cualquier trabajo de investiga- gación en relación con los resulta- potenciales receptores. Esta hipóte-
ción de campo, es necesario definir dos de la misma. En función de la sis nos sirve para definir el riesgo
asociado al emplazamiento, distin-
guiendo los distintos componentes
que configuran la cadena de riesgo
(foco, vía y receptor).
En el segundo caso, se realiza
una adaptación en función de los
resultados obtenidos en la investi-
gación exploratoria, modificando
y/o incorporando aquellos aspectos
que se consideren oportunos.
La estrategia de muestreo debe
incluir, entre otros aspectos:
- Una delimitación de subáreas o
estratos a investigar.
- La identificación de los medios
a muestrear.
- La localización y número de
puntos de muestreo necesarios
por cada unidad de investigación
identificada.
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2. Técnicas habituales de muestreo de suelos contaminados
- La profundidad de muestreo.
Pero unos de los puntos clave
para alcanzar los objetivos pro-
puestos es la técnica de muestreo
que se va a emplear. Existen un
conjunto de factores que influyen y
condicionan la selección del méto-
do mas adecuado.
LAS TÉCNICAS HABITUALES EN
EL ESTADO
A continuación se realiza una
descripción general de los diferen-
tes métodos de muestreo que se
utilizan habitualmente en el mues-
treo de los suelos:
Muestreo manual: Consiste en
la obtención de una muestra de
suelo sin el empleo de medios me- de la granulometría se pude produ- fuerza motriz manual con profundi-
cánicos en los primeros centíme- cir rechazo por presencia de gravas dades de muestreo reales (según la
tros de una superficie. centimétricas. experiencia en investigaciones)
Calicatas: Las calicatas son ex- Sondeos mecánicos: Es un menores a 1 m.
cavaciones de investigación efectua- método de perforación empleado En la siguiente tabla se muestran
das en el terreno por medios mecáni- para todo tipo de materiales y que los principales sistemas de toma de
cos con retroexcavadora o similar, puede alcanzar profundidades su- muestras, en la que se resumen las
que pueden llegar hasta 5 - 7 m de periores a los centenares de me- principales ventajas e inconvenien-
profundidad en todo tipo de suelos. tros. El método de perforación más tes de cada uno, así como su apli-
Sondeos ligeros: Son sondeos desarrollado es el de rotación con cabilidad.
semimecánicos a percusión me- coronas de perforación. Las calicatas permiten un rápido
diante el empleo de un martillo per- Existen otros métodos menos muestreo de los primeros metros
cusor con motor de gasolina que habituales que son, por ejemplo, del suelo independientemente de la
aporta la fuente motriz. En condi- los sondeos manuales, donde el granulometría del mismo. Tiene
ciones óptimas la profundidad má- avance de la perforación es por ro- unos costes de muestreo relativa-
xima es de hasta 10 m. En función tación del tomamuestras mediante mente bajos. Es útil para el mues-
treo de grandes superficies. Su
Conjunto de factores que han de considerarse en la selección de la técnica de principal desventaja es que es una
muestreo
técnica invasiva que altera el suelo
Los medios que van a ser muestreados (suelo,
El análisis químico programado en base
y puede generar contaminación
aguas subterránea, agua superficial, gas cruzada en un mismo punto de
a la información preliminar disponible
intersticial...)
muestreo, o incluso entre diferentes
La naturaleza de la posible puntos. No es adecuada para el
Las características de los materiales a perforar
contaminación
muestreo de compuestos orgánicos
El número y profundidad de los puntos de
muestreo
La disponibilidad de equipos volátiles (COV). Esta técnica debe
ser empleada como una técnica
Las condiciones del emplazamiento
El volumen de muestreo necesario
(soleras, cimentaciones, servicios...)
complementaria, sobretodo en las
fases preliminares iniciales de la in-
Los datos que se quieren obtener (litología,
granulometría, estratigrafía, permeabilidad...)
La seguridad del personal vestigación. En presencia de sole-
ras de hormigón es necesario la uti-
El acceso a los puntos de muestreo La viabilidad económica y técnica
lización de martillo hidráulico, lo
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3. Técnicas habituales de muestreo de suelos contaminados
que aumenta costes y tiempo. Otra se realiza sin el uso de fluidos de
de las limitaciones es la posibilidad perforación (agua). El equipo y las
de acceso al punto de muestreo. sondas pueden ser manipulados
En los sondeos ligeros se tra- por los técnicos de suelos contami-
baja con equipos versátiles que nados responsables del muestreo.
pueden acceder a zonas donde el La principal y limitante desventaja
resto de técnicas no pueden. Son de la técnica, es que no se puede
equipos que no requieren de perso- desarrollar en cualquier tipo de gra-
nal técnico cualificado. Su principal nulometría. En presencia de gravas
ventaja es que permiten un mues- centimétricas se puede producir re-
treo de los primeros metros del sue- chazo, es decir, la sonda no puede
lo. La técnica consiste en un avan- continuar con la perforación. Este
ce de la perforación por percusión. factor influye en la estrategia de
Los tomamuetras empleados muestreo ya que, en la mayoría de
permiten obtener testigos con bajo los casos, hasta no iniciar lo trabajos
grado de alteración. Existen sondas de muestreo no se conoce el tipo de
que en sus interior disponen de ca- material presente. En emplazamien-
misas de materiales sintéticos tos industriales es común la presen-
(PVC) trasparentes, lo que facilita cia de una capa de relleno bajo la
la inspección visual del testigo. Es- solera. En algunos casos esta capa
tas sondas son adecuadas para el esta constituida por zahorra, y en el
muestreo de suelo para el análisis resto de los casos por materiales de
de COV. Permiten incluso el envío préstamo o de la propia obra. Ante
del testigo directamente al laborato- esta situación, el conocimiento de la
rio para su análisis. La perforación zona de muestreo, la experiencia del
Principales sistemas de perforación y toma de muestras de suelo
Sistema Aplicabilidad Ventajas Limitaciones Observaciones
Profundidad
Costes Utilizada como
(hasta 4-5 m),
Todo tipo de reducidos, herramienta
Calicatas representativida
suelos rapidez de previa o
d de las
investigación complementaria
muestras
Presentan
Facilidad de
multitud de
Sondeos Suelos manejo, Profundidad
diseños ante
Manuales superficiales reducido peso, (hasta 1 m)
distintos suelos
costes bajas
a muestrear
Costes medios, En condiciones
Excepto en
posibilidad de óptimas
suelos con
Sondeos acceso a zonas profundidad Diferentes
alto contenido
ligeros dificiles para hasta 10 m. tomamuestras
en gravas
equipos Posible rechazo
decimétricas
mecánicos en el muestreo
Grandes
Agrupa
profundidades,
Costes numerosas
versatilidad,
Todo tipo de asociados, técnicas de
Sondeos diámetros,
suelos y dificultad en perforación
mecánicos variables de
profundidades lugares de dificil diferentes, en
perforación,
acceso continua
instalación de
evolución
pozos de control
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4. Técnicas habituales de muestreo de suelos contaminados
responsable del muestreo o los da-
tos previos recopilados, son las he-
rramientas que permiten poder al-
canzar los objetivos. El volumen de
muestra obtenido puede ser insufi-
ciente en función de las característi-
cas del suelo. En suelos gravosos
puede que no se pueda obtener el
volumen de muestra deseado. Si no
se alcanzan los objetivos de profun-
didad, es necesario aplicar otra téc-
nica, como son los sondeos mecáni-
cos convencionales.
Los sondeos mecánicos se re-
alizan con maquinaria que ha sido
diseñada fundamentalmente para
la prospección geológica e hidroge-
ológica. Es necesario disponer de
un equipo de profesionales espe-
cializados (sondistas). Existen di-
versos métodos de rotación que se
clasifican en función del tipo de útil
de corte, utilización o no de fluidos,
tipo de perforación, y el método de
circulación de fluidos. Permiten el
muestreo tanto de suelo como de
roca a cualquier profundidad.
El equipo de perforación más
empleado en suelos contaminados
es el de rotación con extracción
continua de testigo. Los diámetros
de perforación habituales son de
86, 101 o 116 mm. Las dimensio-
nes de la maquinaria, y sobre todo
la altura de la torre, condicionan el
acceso al punto de muestreo. El
fundamento de avance consiste en
la transmisión de un movimiento de
avance y giro a un útil de corte por
medio de un varillaje. En el extremo
de la batería de perforación va aco-
plada la corona de perforación que
es quien realiza el corte de los ma-
teriales. Estos son introducidos en
el hueco de la batería gracias al
avance de la perforación. Una vez
realizada la maniobra de perfora-
ción (1 metro aproximadamente) se
extrae la batería para poder realizar
el vaciado de la sonda. El hueco de
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5. Técnicas habituales de muestreo de suelos contaminados
El calentamiento de la tempera-
tura del testigo por la perforación en
seco puede provocar cambios en
las sustancias químicas, como son
reacciones o pérdida de vapores.
El muestreo de testigos con alto
grado de alteración limita la posibili-
dad de análisis de COV en suelos.
No se desarrollan procedimien-
tos de limpieza de las herramientas
y equipos utilizados.
El empleo de agua en la perfora-
ción puede incidir en los resultados
de la investigación.
LA EXPERIENCIA COMO
HERRAMIENTA DE CALIDAD
Actualmente el muestreo se rea-
liza con la combinación de las estas
sondeo puede protegerse con ca- tras de suelo salgan con una mayor técnicas habituales. Cada técnica
misas de revestimiento que impi- temperatura que la natural. tiene ventajas y desventajas, pero
den que las paredes de la perfora- El muestreo del suelo con sonde- son los sondeos ligeros y los son-
ción puedan caerse en el interior. os mecánicos tiene una serie de in- deos mecánicos los que mayor re-
Esto reduce el riesgo de contami- convenientes que repercuten direc- presentatividad pueden aportar al
nación cruzada entre niveles. tamente en la calidad y la muestreo. Las desventajas de las
La sonda con el testigo es única- representatividad de la muestra. calicatas hacen que esta técnica
mente manipulada por los sondistas. La manipulación del testigo por deba utilizarse en casos concretos,
El técnico de suelo debe esperar a la técnicos no especialistas conlleva pero tienen que ir, en general,
extracción del testigo y posterior co- riesgos de contaminación cruzada. acompañadas de otra técnica. Los
locación en una caja portatestigos
para poder realizar la inspección y el
muestreo. Esta extracción se realiza
por golpeo en el tomamuetras y/o
por la introducción de agua a pre-
sión. El testigo cae directamente a
un cubo y de éste, el sondista lo in-
troduce en la caja de portatestigos.
En función de los materiales la
recuperación del testigo puede ser
completa o parcial. En el caso de
suelos arcillosos se recupera un
testigo continuo casi inalterado, pe-
ro en materiales con mayor conteni-
do en fracción gravosa o arenosa,
el porcentaje de recuperación es
menor y la muestra puede salir con
un alto grado de alteración.
La no utilización de agua para la
refrigeración provoca que las mues-
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6. Técnicas habituales de muestreo de suelos contaminados
sondeos ligeros son óptimos para Para la determinación de las puestos, y las temperaturas que
realizar el muestreo superficial de concentraciones en suelo de com- pueden alcanzar los testigos en los
los primeros metros en suelos con puestos orgánicos volátiles, la téc- sondeos mecánicos pueden provo-
escasa presencia de gravas centi- nica de muestreo empleada puede car el cambio de estado de los com-
métricas o bolos. Los sondeos me- restar representatividad a la mues- puestos. En los sondeos ligeros, la
cánicos pueden ser la única técnica tra. Aunque existen técnicas espe- técnica de percusión elimina los
que alcance la profundidad de cíficas para el muestreo de gas in- factores de incremento de tempera-
muestreo requerida, por ejemplo, tersticial, en los análisis tura y de necesidad de fluidos de
para la instalación de un piezóme- cuantitativos de riesgos es habitual perforación. Con tomamuetras es-
tro para control y muestreo de las trabajar con concentraciones en pecíficos se pueden obtener mues-
aguas subterráneas. suelo. Las calicatas no son adecua- tras inalteradas y aisladas del me-
Como se ha comentado, existen das para el muestreo de estos com- dio con camisas trasparentes de
diferencias en el grado de alteración
de las muestras según la técnica
empleada. En las calicatas el grado
es elevado, aunque en los primeros
80 cm puede tomarse una muestra
en las paredes de la excavación,
siempre y cuando se cumpla con las
normas de seguridad laboral. En los
sondeos mecánicos la extracción
del testigo por los sondistas puede
afectar directamente al grado de al-
teración. Es común que en presen-
cia de suelos gravosos, las mues-
tras tengan un grado de alteración
alto. Por otra parte, la utilización de
revestimiento en sistemas de rota-
ción convencional, hace necesaria
la perforación previa con la batería.
En el caso de los sondeos ligeros
pueden obtenerse muestras poco
alteradas, incluso en presencia de
materiales gravosos.
Desde el punto de vista del riesgo
de contaminación cruzada, son las
calicatas la técnica con mayor ries-
go. En los sondeos mecánicos la
manipulación del testigo por técni-
cos no cualificados es el principal
factor, junto con la no existencia de
procedimientos de limpieza de equi-
pos. Si la ejecución de los sondeos
ligeros es realizada por técnicos es-
pecialistas en suelos contaminados,
el riesgo de contaminación cruzada
es bajo, ya que éstos están familiari-
zados con los procedimientos de
muestreo y limpieza, y conocen los
objetivos del muestreo.
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7. Técnicas habituales de muestreo de suelos contaminados
PVC u otros compuestos. Estos to- han sido diseñadas específicamen- Estas técnicas se basan en la
mamuetras pueden permitir el te para el muestreo del suelo y tra- percusión o la hinca como sistema
muestreo de gas intersticial directa- tan de solucionar los problemas de avance de la perforación. Como
mente del testigo o incluso el envío técnicos de las técnicas habituales, ejemplo tenemos la Tecnología Di-
del testigo al laboratorio. como son: rect Push que lleva años de desa-
El desarrollo de los trabajos por - Los riesgos de contaminación rrollo en EEUU y otros países. Exis-
técnicos especialistas en suelos cruzada o migración de la conta- ten múltiples compañías que han
contaminados según procedimien- minación. desarrollado equipos de muestreo
tos de muestreo validados, reducen - El muestreo de COV en suelo. por percusión basados en el uso de
o minimizan las incertidumbres que - Las reacciones, diluciones y martillos hidráulicos y que pueden
pueden generar las técnicas de cambios de estado por tempera- ser utilizados en geotecnia como
muestreo. En la interpretación de los tura, o presencia de fluidos de penetrómetros.
resultados debe ser donde se eva- perforación. La clave de estos sistemas radica
lúe la representatividad de la mues- en los tomamuetras. Estos están di-
tra obtenida. En esta situación, la ca- señados para contener las muestras
lidad de las conclusiones obtenidas lo más inalteradas posible y aisladas
esta directamente condicionada por del medio mediante camisas de PVC
la técnica de muestreo y la experien- o similar. Además pueden trabajar
cia del técnico. Es necesario por tan- con revestimiento continuo, por lo
to desarrollar técnicas de muestreo que no existe el riesgo de desprendi-
que reduzcan estas incertidumbres mientos desde las paredes del son-
y favorezcan la representatividad y deo y se minimiza el riesgo de conta-
repetitividad del muestreo. minación cruzada y la posibilidad de
contaminación de niveles profundos
LA INNOVACION EN LAS por sustancias contenidas en niveles
TÉCNICAS DE MUESTREO superficiales. Cuando la perforación
alcanza niveles rocosos o presencia
Existen otras técnicas que, aun- de bolos, el sistema de perforación
que son empleadas en otros paí- puede ser sustituido por el de rota-
ses, actualmente su uso no es habi- ción con el mismo equipo.
tual en el estado. Las maquinarias En presencia de bolos o rocas la
productividad decrece, ya que es
necesario realizar un cambio de sis-
tema de perforación y la velocidad
de perforación es menor que en un
sondeo mecánico convencional.
El diseño de estos sistemas per-
miten además la obtención de
muestras de gas y agua subterrá-
nea mediante accesorios, toma-
muetras específicos y/o la instala-
ción de piezómetros.
En definitiva, el conocimiento y
disponibilidad de diferentes técni-
cas permite alcanzar los objetivos
de la estrategia de muestreo, pero
es necesario impulsar aquellas que
garanticen una mayor representati-
vidad de la muestra y la repetitivi-
dad del muestreo.
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