Bienvenidos Gracias por Asistir. Programa de Cursos ITRC

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Bienvenidos Gracias por Asistir. Programa de Cursos ITRC por Internet Curso de LNAPL Parte 1: Un conocimiento ms profundo del comportamiento de los LNAPL en el subsuelo Estado de la Ciencia vs Estado de la Prctica Patrocinado por: Interstate Technology and Regulatory Council (www.itrcweb.org) Presentado por: US EPA Clean Up Information Network (www.cluin.org) Cuestiones Tcnicas Descargar como PPT o PDF Ir a diapositiva 1 Retroceder una diapositiva Avanzar una diapositiva Ir a ltima diapositiva Curso dura 2 horas y cuarto Periodos para preguntas: Telfono - *6 para hacer pregunta en altavoz Computador - icono ? en parte superior de pantalla

Desactivar bloqueador de popup Ir a pgina principal Hacer preguntas o reportar problemas tcnicos Para Navegar por las diapositivas Flechas en parte superior Lista de diapositivas al lado izquierdo Formato de reflexiones en ltima diapositiva por favor completar antes de salir Este evento ser grabado Copyright 2014 Interstate Technology & Regulatory Council, 50 F Street, NW, Suite 350, Washington, DC 20001 ITRC (www.itrcweb.org) Creando el Futuro de la Aprobacin Normativa Organizacin Patrocinadora

Red profesional Reguladores Estatales Todos los 50 estados de EEUU y PR, DC Legal Versin completa est en sus Notas Financiamiento parcial del gobierno de EEUU Ni el ITRC ni el gobierno de EEUU garantizan los materiales distribuidos Colaboradores nacionales Ni el ITRC ni el gobierno de DOE DOD EEUU promueven productos especficos EPA Los materiales del ITRC tienen

Programa de Afiliados de derechos de autor Industria ITRC Instituciones acadmicas Interesados de la Comunidad Disponibles en www.itrcweb.org Documentos tcnicos y regulatorios Horario de cursos por internet ms Instructores John Menatti Utah Department of Environmental Quality Salt Lake City, Utah 801-536-4159 [email protected] Mark Lyverse Chevron Energy Technology Company San Ramon, California 925-842-5512 [email protected] Ian Hers Golder & Associates Vancouver, British Columbia

604-298-6623 [email protected] El Equipo ITRC de LNAPL Equipo ITRC de LNAPL fue formado en julio, 2007 Esfuerzo conjunto de autoridades estatales y federales, consultores, representantes de industrias, y otros grupos interesados Otros Grupos Interesados 5% Representantes de Industrias 19% Consultores 31% Autoridades Estatales 35% Agencias Nacionales 10% Por qu el ITRC Form el Grupo LNAPL? Los LNAPL se encuentran en miles de sitios

Las agencias estatales tienen retrasos en los sitios con LNAPL pues no llegan a terminar, i.e., al estado de no ms acciones (NFA en ingls) Los LNAPL implican retos tcnicos y regulatorios Por ejemplo, para sitios con tanques enterrados con fugas (LUST en ingls), Qu significa sacar el producto libre hasta el mximo nivel posible? Equipo ITRC de LNAPL Documentos y Cursos Abril, 2009: Resumen de Tecnologa para la Reduccin Natural en Zona de Fuente de LNAPL Diciembre, 2009: Gua Tcnica y Regulatoria para LNAPL 2010 - 2014: Cursos de LNAPL por Internet: Parte 1: LNAPL, Comportamiento Subterrneo Parte 2: LNAPL, Caracterizacin & Recuperacin

Parte 3: LNAPL, Tecnologas de Remediacin 2011 - 2014: Cursos de LNAPL en persona Curso del ITRC de LNAPL por Internet, Parte 1 Comportamiento de los LNAPL en el Subsuelo Factores que controlan la distribucin y el comportamiento de los LNAPL en el subsuelo Saturaciones de LNAPL mayores que la saturacin residual Saturaciones de LNAPL menores que la saturacin residual Curso del ITRC de LNAPL por Internet, Parte 2 Caracterizacin y Recuperacin de los LNAPL Modelo Conceptual de Sitios para LNAPL (LCSM en ingls) Caractersticas del suelo y LNAPL que influyen en su recuperacin Evaluacin de recuperacin hidrulica de LNAPL Objetivos y metas

Tecnologas de remediacin Curso del ITRC de LNAPL por Internet, Parte 3 Tecnologas de remediacin para LNAPL ITRC Tec/Reg - Evaluando tecnologas de remediacin de LNAPL para lograr las metas de un proyecto, diciembre 2009 Toma de decisiones de remediacin para LNAPL Tecnologas de remediacin para LNAPL Comprobacin y evaluacin de tecnologas de remediacin para LNAPL Datos requeridos Estudios de casos Curso del ITRC de LNAPL, 2 Das, en Persona Clases del ITRC de LNAPL en persona: 2011 2014 Clases en 2014 Abril 1-2, 2014 en Kansas City, MO

Junio 3-4, 2014 en Lexington, KY Octubre 29-30, 2014 en Richmond, VA ms informacin e inscripcin en www.itrcweb.org, en Training Curso del ITRC de LNAPL Parte 1 Comportamiento de LNAPL en el Subsuelo Seccin 1: Preocupaciones y definiciones de LNAPL Seccin 2: Cmo entran los LNAPL al suelo y a las aguas subterrneas Seccin 3: Cmo se distribuyen los LNAPL verticalmente Seccin 4: Cmo se mueven los LNAPL A B Modificado de Schwille, 1988 C

Qu es un LNAPL? NAPL = Lquido en Fase No-Acuosa Se mantiene en fase separada y no se mezcla con agua Hidrocarburos de petrleo y solventes clorurados LNAPL = Un NAPL que es menos denso que agua Gasolina, diesel, combustible de avin, y crudo Mezclas con varios componentes DNAPL = Un NAPL que es ms denso que agua Solventes clorurados PCE, TCE, TCA Productos de un solo componente Los DNAPL no se incluyen en este curso Ver sitio web de ITRC para informacin sobre DNAPL LNAPL Agua Saturacin y Saturacin Residual de LNAPL Saturacin de LNAPL (So) > Saturacin Residual de LNAPL (Sor) So>Sor Saturacin de LNAPL (So) < Saturacin Residual de LNAPL (Sor)

Sor = Un LNAPL que no va drenar libremente desde el suelo a un pozo de monitoreo So

LNAPL Grano de Suelo B Aire Agua LNAPL Franja Capilar Modificado de ASTM, 2006 Saturacin Alta de LNAPL D Fase Disuelta Saturacin Baja o Residual de LNAPL E Zona Saturada de Agua Modificado de Huntley y Beckett, 2002 Fase Disuelta, Contaminacin en el Agua Por qu Nos Preocupan Los LNAPL? Qu tipo es? Preocupaciones por compuestos del LNAPL Explosivos e Inflamables Nubes (masa) en fase disuelta: Componentes solubles Intrusin de vapor: Componentes voltiles

(ver ITRC Intrusin de Vapor Tec/Reg) Contacto directo / ingestin Componentes txicos Qu cantidad hay? Preocupaciones por saturacin del LNAPL LNAPL que migran hacia una rea nueva y crean riesgos LNAPL que se filtran en los servicios pblicos, stanos, y agua superficial Antiguedad de nubes (masa) en fase disuelta y fase de vapor La esttica Dnde estn? Se cubrir en la Parte 2 Caracterizacin y Recuperacin de LNAPL Marco Regulador para LNAPL No hay un marco normativo claro para los sitios contaminados por LNAPL en los que la mayor parte del LNAPL recuperable hidrulicamente ya ha sido extrada Los LNAPL no son claramente tratados por las regulaciones de RCRA, HSWA, o CERCLA Para sitios LUST (tanques de almacenamiento enterrados), la norma

40 CFR 280.64 exige: retirar el producto derramado (libre) hasta el nivel mximo posible segn la agencia encargada Sin embargo, las agencias encargadas tienen diferentes interpretaciones: Retirar todo el LNAPL a los niveles antes del vertimiento Retirar hasta un espesor que todava se pueda medir, i.e., 1/8-pulgada Retirar a niveles especficos para el sitio/basado en riesgos Unos requisitos poco claros generan muchas interpretaciones Qu Aspectos de los Vertimientos de LNAPL Estn Bien Regulados? Drenaje de servicios Pozo de agua potable 1 3a 3b 5 Casos de emergencia con LNAPL que se tratan de forma eficaz en las regulaciones estndares 1 Vapores explosivos en espacios contenidos No se muestra Migracin directa de LNAPL hacia agua

superficial No se muestra Migracin directa de LNAPL hacia espacios LNAPL superficiales 4 Fuente: Garg 2 Aspectos de LNAPL que a veces son tratados de forma eficaz en las regulaciones estndares Aspectos de LNAPL que a veces no son tratados de forma eficaz en las regulaciones estndares 2 Ingestin de agua de pozo 41 (MCL en fase disuelta) 3a 2 Intrusin de vapor de LNAPL 3b 2 Intrusin de vapor de agua 5 1 contaminada No se muestra Contacto directo con la piel Composition

Potencial de migracin de LNAPL (fuera del sitio, e.g. hacia agua subterrnea y bajo casas) Potencial de recuperar LNAPL (esttica y estndares permisibles) LNAPL Saturation Supuestos Comunes y Errneos sobre LNAPL Un LNAPL entra a los poros del subsuelo tan fcil como el agua Se puede recuperar todo el LNAPL hidrulicamente del subsuelo Todos los poros del suelo dentro de una nube (masa) de LNAPL estn completamente llenos de LNAPL Un LNAPL flota sobre la napa fretica o franja capilar como un panqueque y no penetra ms abajo de la napa fretica El espesor de un LNAPL en un pozo de monitoreo aumenta (comparado con la formacin) por un factor de 2, 4, 10, etc.

El espesor de un LNAPL en un pozo de monitoreo siempre es igual al espesor en la formacin Si se observa un LNAPL en un pozo implica movilidad y est migrando La nube de LNAPL se mueve por el flujo de agua subterrnea La nube de LNAPL se mueve por mucho tiempo despus del vertimiento original Seccin 2 : Cmo Un LNAPL Entra al Suelo y Acuferos Seccin 1: Preocupaciones y definiciones de LNAPL Seccin 2: Cmo los LNAPL entran al suelo y a las aguas subterrneas Seccin 3: Cmo se distribuyen los LNAPL verticalmente Seccin 4: Cmo se mueven los LNAPL

A B C Modificado de Schwille, 1988 Conceptos Errneos Sobre los LNAPL Un LNAPL entra a los poros del subsuelo tan fcil como el agua Se puede recuperar todo el LNAPL hidrulicamente del subsuelo Todos los poros del suelo dentro de una nube de LNAPL estn completamente llenos de LNAPL Un LNAPL flota sobre la napa fretica o franja capilar como un panqueque y no penetra ms abajo de la napa fretica El espesor de un LNAPL en un pozo monitor aumenta (comparado con la formacin) por un factor de 2, 4, 10, etc.

El espesor de un LNAPL en un pozo monitor siempre es igual al espesor en la formacin Si se observa un LNAPL en un pozo monitor es mvil y est migrando La nube de LNAPL se mueve por el flujo se agua subterrnea LNAPL se mueve por mucho tiempo despus del vertimiento Propagacin de un LNAPL LNAPL Vertimiento LNAPL hLNAPL Grande LNAPL Modificado de Huntley y Beckett, 2002 Un LNAPL debe desplazar los fluidos existentes (aire,

agua) para entrar a un poro del suelo Es ms fcil para un LNAPL desplazar aire que desplazar agua Resistencia al Movimiento de un LNAPL Dentro y Fuera de Poros Llenos de Agua Para medios humectados Grano de suelo Fluido humectante (agua) en contacto con suelo preferencialmente Fluido no-humectante (e.g., aire o LNAPL) ~1mm Flujo Flujo LNAPL Agua Un LNAPL solo entra a poros con agua si puede superar la presin (resistencia) de entrada Para distribuirse verticalmente y migrar lateralmente Cmo un Poro Lleno de Agua Resiste la Entrada de un LNAPL?

Fluido noGranos de Suelo humectante (e.g., aire o LNAPL) Fluido humectante (agua) en contacto con el suelo preferencialmente hNc = carga de desplazamiento para sistema de LNAPL y agua, que es la carga requerida para desplazar el agua de los poros ~1mm Parmetro Carga (h) de desplazamiento para que LNAPL entre a poros con agua 2 cos hNc r ( W o ) g Tendencia hNc Potencial de LNAPL de entrar en poros Tensin Interfacial de Agua/LNAPL ()) Humectabilidad (ngulo de

contacto de fluido humectante) Cos Tamao de poro (r) Densidad de LNAPL (o) Punto Clave: hNc mayor implica que es ms difcil que el LNAPL desplace agua de los poros Curvas de Presin Capilar en Sitios Reales (Retencin de Humedad) En la prctica, las curvas de presin capilar se utilizan para determinar la carga La arcilla sostiene el agua con ms de desplazamiento fuerza 100 Sand Clayey Sand Clay Arena Arena Arcillosa Arcilla 10 10 1 100 0.1

0 40 Soil Core 4 20 40 60 80 100 Saturacin de Agua, % Carga de desplazamiento para fluido nohumectante = ascenso capilar en sistema agua-aire = hda fcil ---Desplazamiento de Agua--- difcil 80 Carga Capilar , pies de H2O Es difcil que un LNAPL entre a los poros con agua La arena sostiene el agua con menos fuerza Un LNAPL desplaza agua ms fcilmente

Este grfico es para un sistema agua-aire, pero se puede escalar para aplicarlo a un sistema agua-LNAPL La carga de desplazamiento (hdn) se refiere a sistema agua-LNAPL en las prximas diapositivas Punto Clave: Es difcil que un LNAPL desplace agua de poros finos Cmo la Carga de Desplazamiento Afecta la Migracin Lateral y la Distribucin Vertical La carga de desplazamiento afecta la migracin lateral y la distribucin vertical de un LNAPL Puede explicar por qu un LNAPL se estabiliza con el tiempo Un LNAPL necesita desplazar el fluido existente para entrar a los poros Es ms fcil que un LNAPL desplace aire (zona no saturada) que agua (zona saturada) Seccin 3 : Cmo se Distribuyen los

LNAPL Verticalmente Seccin 1: Preocupaciones y definiciones de LNAPL Seccin 2: Cmo entran los LNAPL al suelo y al agua subterrnea Seccin 3: Cmo se distribuyen los LNAPL verticalmente Seccin 4: Cmo se mueven los LNAPL A B C Modificado de Schwille, 1988 Conceptos Errneos sobre LNAPL Un LNAPL entra a los poros del subsuelo tan fcil como el agua Se puede recuperar todo el LNAPL hidrulicamente del subsuelo Todos los poros de suelo dentro de una nube (masa) de LNAPL estn completamente llenos de LNAPL

Un LNAPL flota sobre la napa fretica o franja capilar como un panqueque y no penetra ms abajo de la napa fretica El espesor de un LNAPL en un pozo de monitoreo aumenta (comparado con la formacin) por un factor de 2, 4, 10, etc. El espesor de un LNAPL en un pozo monitor siempre es igual al espesor en la formacin Si se observa un LNAPL en un pozo monitor es mvil y est migrando La nube de LNAPL se mueve por el flujo se agua subterrnea LNAPL se mueve por mucho tiempo despus del vertimiento Distribucin Vertical de un LNAPL Modelo Panqueque vs. Si No

Equilibrio Vertical Modelo Panqueque Supone que el LNAPL flota sobre la napa fretica Saturacin uniforme del LNAPL Modelo de Equilibrio Vertical LNAPL Agua LNAPL penetra abajo del nivel fretico El Granos LNAPL y

el agua coexisten en los poros La Distribucin de la Saturacin se Determina por Presin Capilar - 1 Pc < 1 atm 1 atm Presin Interfaz aguaLNAPL > 1 atm De RTDF (2005) Pc = presin de fluido no humectante presin de fluido humectante Punto Clave: Presin capilar es la ms alta en la interfaz de aire-LNAPL y cero en la interfaz agua-LNAPL La Distribucin de Saturacin se Determina por Presin Capilar - 2 A Pc < 1 atm 1 atm Presin

Interfaz aguaLNAPL > 1 atm B De RTDF (2005) Pc = presin de fluido no humectante presin de fluido humectante Punto Clave: Entre ms alta la presin capilar, ms alta la saturacin por LNAPL C De RTDF (2005) Pc hdn < 1 atm 1 atm Interfaz aguaLNAPL Presin > 1 atm Altura por encima de interfaz agua-LNAPL, pies

La Distribucin de Saturacin se Determina por Presin Capilar - 3 A Distribucin de saturacin determinada con presin capilar Saturacin por LNAPL Debajo de lnea hdn, la carga del LNAPL es muy baja para que entre a poros PC = presin de fluido no humectante presin de fluido humectante B C Punto Clave: La saturacin del LNAPL disminuye con la profundidad por debajo de la capa fretica hasta llegar a 0% 7 6 Arena Mediana, 1.5 gal/pie2 5 Grava, 6 gal/pie2 4

3 2 Panqueque -13 gal/pie2 1 Limo, 0.7 gal/pie2 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 Saturacin por LNAPL Gasolina Altura por encima de interfaz agua-LNAPL, pies Efectos de Granulometra en Distribucin de Saturacin de LNAPL (Modelo de Equilibrio Vertical) 1.00 Punto Clave: Se sobreestiman los volmenes del LNAPL basados en el modelo panqueque (saturacin uniforme)! Por un espesor dado de LNAPL, las saturaciones y volmenes varan segn el tipo de suelo (aumentan para suelos de grano spero)

Inferir Saturacin Relativa de Arena Limosa en base al Espesor de LNAPL en un Pozo Para un tipo de suelo dado: Altura por encima de interfaz agua-LNAPL, pies 18 16 Espesor ms grande de Espesor de 10 pies LNAPL en el pozo 14 12 10 Presin capilar ms grande Espesor de 5 pies 8 6 Espesor de 2,5 pies 4 2 Saturacin de LNAPL ms grande

Espesor de 1 pie 0 5 10 15 20 25 30 Saturacin de LNAPL (%) 35 40 Equilibrio de Saturacin del LNAPL Medido y Modelado 8 Altura por encima de interfaz aguaLNAPL, pies 4 6 3 5

1 0 10 20 30 40 5 6 0 0 4 1.5 1 2 3 3 2

0 10 20 Saturacin del LNAPL (%) Beckett y Lundegard (1997) , Huntley et al. (1994) 1 30 40 50 60 Modelado # - Tipo de Suelo Las Saturaciones de LNAPL No Son Uniformes LNAPL entra a poros grandes ms fcilmente (ms fcil desplazar agua)

Saturacin de LNAPL normalmente bajas (530%) en arenas (puede ser ms alto en derrame fresco o derrame constante) Saturaciones ms bajas an en suelos de granos ms finos 27% 14.8% 47% 2.7% % de granos finos % de saturacin de benceno Luz visible Ms saturacin de LNAPL en suelo de grano grueso Menos saturacin

de LNAPL en suelo de grano fino Luz Ultravioleta Mark Adamski Benceno alumbrado en un testigo desuelo Analoga para la Masa de LNAPL Altura por encima de interfaz agua-LNAPL, pies Mayor masa de LNAPL en el centro (espesor mayor) Menor masa de LNAPL en el permetro (espesor menor) 18 16 Espesor de 10 pies 14 12 10 Espesor de 5 pies 8

6 Espesor de 2,5 pies 4 2 Espesor de 1 pie 0 5 10 15 20 25 30 35 Saturacin de LNAPL (%) 40 Modificado de Schwille, 1988 Modelo Panqueque vs. Modelo de Equilibrio Vertical Por qu es Importante?

El Concepto panqueque consiste en sobreestimar los volmenes de LNAPL en base al espesor en los pozos Generalmente un LNAPL no existe como capa distinta que flota sobre la capa fretica a saturacin de 100% o saturacin uniforme Expectaciones no realistas de recuperacin de LNAPL por un modelo conceptual incorrecto Saturaciones uniformes de LNAPL Distribuciones uniformes LNAPL Estimaciones de Volumen de LNAPL Para entender la escala del problema No siempre es necesario en todos los sitios La necesidad y rigor de la estimacin dependen de metas especficas para el sitio El volumen total incluye el LNAPL recuperable y residual Tienden a ser estimaciones de orden de magnitud Definicin de Volmen Especfico

Esquemtica de perforacin Qu hay en la columna de 1 pie2 suelo? 1 pie2 Sin NAPL Zona NAPL LNAPL L NAP Agua Suelo El Volumen Especfico es el volumen de LNAPL que existira en una columna de suelo con rea de un pie cuadrado y largo igual a la profundidad de LNAPL (unidades de = volumen/rea) Ejemplo de una Tcnica para Aproximar Volumen

Volumen Especfico, vi rea representada por un pozo, Ai Establecer el perfil de saturacin en cada punto Medido o modelado Estimar el volumen especfico de LNAPL en cada punto v1, v2, v3, v4 Asignar reas representativas para cada pozo A1, A2, A3, A4 Calcular el volumen de LNAPL en cada zona representativa A1v1; A2v2 ; A3v3 ; A4v4 Sumar para obtener volumen total A1v1+ A2v2 +A3v3 + A4v4 Pausa para Preguntas y Respuestas Mmmm panqueques Seccin 3: Cmo se Distribuyen los LNAPL Verticalmente (continuacin) Excepciones al Equilibrio Vertical Conceptos Errneos sobre LNAPL

Un LNAPL entra a los poros del subsuelo tan fcil como el agua Se puede recuperar todo el LNAPL hidrulicamente del subsuelo Todos los poros del suelo dentro de una nube de LNAPL estn completamente llenos de LNAPL Un LNAPL flota sobre la napa fretica o franja capilar como un panqueque y no penetra ms abajo que la napa fretica El espesor de un LNAPL en un pozo monitor aumenta (comparado con la formacin) por un factor de 2, 4, 10, etc. El espesor de un LNAPL en un pozo de monitoreo siempre es igual al espesor en la formacin Si se observa un LNAPL en un pozo monitor es mvil y est migrando La nube de LNAPL se mueve por el flujo se agua subterrnea

LNAPL se mueve por mucho tiempo despus del vertimiento Ejemplo de Redistribucin Estacional de LNAPL Monitoreo de LNAPL a Travs de Tiempo en Refinera Agua Baja Abril 1982 Agua Alta Sept. 1982 Agua Baja Abril 1983 Agua Baja Abril 1985 Agua Alta Sept. 1986 Agua Baja Abril 1987 Agua Alta Oct. 1984 De: API Interactive NAPL Guide, 2004 Profundidad medida de LNAPL en Pozos de Monitoreo: 0 a 3 pies

Variabilidad de Nivel Fretico Estacional: 8 pies B: 3.5 3 2.5 Nivel Fretico 2 1.5 Elevacin Fretica 573-581 (pies) 1 LNAPL 0 Tres grficas que demuestran el mismo concepto El espesor del LNAPL en pozos aumenta cuando el nivel fretico baja 1.8 1.2 0.6 0 -2.2 -1.8 -1.4 -1 Elevacin Fretica (m)

C: -1 Elevaciones ( msnm) 0.5 19 -S 15 ep- 9 11 Jul 1 -M -92 a 7- y-9 M 3 a 1- r-9 E 4 28 ne-O 95 23 ct-A 95 19 go-J 9 6 15 un-A 97 br -9 8 Espesor del LNAPL (pies) A: Espesor de LNAPL (m) Espesor del LNAPL en Pozos vs.

Elevacin Fretica (Condiciones no Confinadas) Huntley et al.(1994) -2 -3 -4 Interfaz LNAPL-Aire Nivel Fretico Interfaz LNAPL-Agua 1991 1992 Por qu Aumenta el Espesor del LNAPL en un Pozo Cuando Baja el Nivel de Agua Subterrnea? 1 0 1 sn 0 1 sn

sw 1 0 sw 1 0 sw 1 Tiempo 0 sw 0 1 sn 0 Agua residual Saturacin residual

baja de LNAPL en 3 fases 1 0 Cortesa after Chevron Jackson, 1996 2000 sw 1 Espesor LNAPL Elevacin Agua 0 0 sn Saturacin residual baja de LNAPL en 3 fases Agua residual LNAPL

Saturacin residual inmvil baja de LNAPL en 3 fases Saturacin residual mayor de LNAPL en 2 fases Saturacin residual mayor de LNAPL en 2 fases Elevacin 1 sn Saturacin Residual de Aceite Saturacin Residual del LNAPL Mayor en Zona Saturada Que en Zona No Saturada 0.30 Zona No Saturada Zona Saturada 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 en r A

a co n a Fr e Ar so o n co n a Fr o c an r F Ejemplos de rango por Parker et al., 1989 o s o m i L

a n e Ar ci r A s llo a lla i c r A L a os im El Espesor del LNAPL en un Pozo Aumenta con el Aumento del Nivel Fretico? Rellenando un Pozo por Abajo: Clay Arcilla Clay

Gravel LNAPL Water Agua LNAPL Grava Water Water Agua Un pozo de monitoreo es un poro gigante! Espesor del LNAPL vs. Elevacin Fretica (Condiciones Confinadas) Los sistemas confinados tienen reacciones alineadas de nivel potenciomtrico y el espesor del LNAPL (se debe considerar la relacin de las densidades de los dos fluidos) 25 20 Nivel fretico (pies) Espesor del LNAPL (pies) 15 10 5 0 7/24/1998 12/6/1999 4/19/2001

Espesor del LNAPL vs. Elevacin Fretica (Condiciones Confinadas) Ubicacin de CAS-GB-07 relativo a MW-31 Retos Conceptuales Confinado De testigo de suelo CAS-GB-07 Arcilla caf, media firme Arcilla caf, firme Arcilla caf con manchas grises, firme Arcilla caf con manchas grises, media firme Arena Limosa caf o gris, suave Arena gris oscuro con grava, suave a floja, trazas de arcilla arcilla Elev. 800 spero (arena limosa arena con grava) Espesor del LNAPL vs. Elevacin Fretica MW-31 espesor de LNAPL Espesor del LNAPL (pies) Retos Conceptuales Confinado 6

Libre Suelo spero Confinado Arcilla 5 4 Y = 0.9983x 797.68 R2 = 0.7207 3 2 1 0 Y = 0.8588x + 687.31 2 R = 0.7086 797 798 799 800 801 802 803 804 Nivel Calculado de Agua (Elev. pies snm) 805 Espesor del LNAPL en Pozo vs. Espesor del LNAPL en Formacin Ascenso del Nivel Fretico en Condicin Libre

Condicin Confinada Levantado Fracturas Macro Poros/Porosidad Secundaria Macroporos (fracturas, huecos por races, etc.) baja carga de desplazamiento (hd) Volumen muy bajo del LNAPL en el macroporo, pero el LNAPL todava puede aparecer en un pozo Halos de LNAPL Mark Adamski Ascenso de Nivel Fretico 10 0 100 % Reflectancia

200 300 400 Nivel Fretico Profundidad (pies) 20 30 40 0.0 4.0 8.0 12.0 % Saturacin 16.0 20.0 Comportamiento y Distribucin de LNAPL

Un LNAPL existe en varias saturaciones verticalmente (siempre menos de 100%) La saturacin del LNAPL depende del tipo de suelo y presin capilar En condiciones libres (no confinado), el espesor del LNAPL se puede relacionar con la saturacin en el suelo En condiciones confinadas, levantadas, o fracturadas, el espesor del LNAPL en un pozo no se puede relacionar con saturaciones en el suelo o espesor en el suelo El espesor del LNAPL y la reaccin a los cambios de nivel fretico pueden variar para distintos acuferos Seccin 4: Cmo se mueven los LNAPL Seccin 1: Preocupaciones y definiciones de LNAPL Seccin 2: Cmo entran los LNAPL al suelo y al agua subterrnea

Seccin 3: Cmo se distribuyen los LNAPL verticalmente Seccin 4: Cmo se mueven los LNAPL A B C Modificado de Schwille, 1988 Conceptos Errneos sobre LNAPL Un LNAPL entra a los poros del subsuelo tan fcil como el agua Se puede recuperar todo el LNAPL hidrulicamente del subsuelo Todos los poros del suelo dentro de una nube de LNAPL estn completamente llenos de LNAPL Un LNAPL flota sobre la napa fretica o franja capilar como un panqueque y no penetra ms abajo de la napa fretica El espesor de un LNAPL en un pozo monitor aumenta (comparado con la formacin) por un factor de 2, 4, 10, etc.

El espesor de un LNAPL en un pozo monitor siempre es igual que el espesor en la formacin Si se observa un LNAPL en un pozo monitor es mvil y est migrando La nube de LNAPL se mueve por el flujo se agua subterrnea El LNAPL se mueve por mucho tiempo despus del vertimiento Consideraciones para el Manejo de LNAPL Drenaje de servicios Pozo de agua potable 1 3a 3b 5 Casos de emergencias de LNAPL que son tratados de forma eficiente por las regulaciones estndares

1 Vapores explosivos en espacios contenidos No se muestra Migracin directa de LNAPL hacia agua superficial No se muestra Migracin directa de LNAPL hacia espacios LNAPL superficiales 4 Fuente: Garg 2 Aspectos de LNAPL que a veces son tratados de forma eficaz a veces por las regulaciones estndares Aspectos de LNAPL que a veces no son tratados de forma eficaz por las regulaciones estndares 2 Ingestin de agua de pozo 41 (MCL en fase disuelta) 3a 2 Intrusin de vapor de LNAPL 3b 2 Intrusin de vapor de agua 5

1 contaminada No se muestra Contacto directo con la piel Composition Potencial de migracin de LNAPL (fuera del sitio, e.g. hacia agua subterrnea y bajo casas) Potencial de recuperar LNAPL (esttica y estndares permisibles) LNAPL Saturation Fraccin Potencialmente Mvil del LNAPL Fuente: Garg 0 Saturacin Residual Espesor de LNAPL en el suelo Enfoque Tpico de Regulaciones 0

LNAPL potencialmente mvil y recuperable Se considera que existe la movilidad de un LNAPL cuando excede la saturacin residual 100 Saturacin de LNAPL (% Espacio en Poros) Punto Clave: Un LNAPL es potencialmente mvil solo si se excede la saturacin residual Ley de Darcy para un LNAPL y Conductividad Los LNAPL y el agua subterrnea coexisten (comparten espacio en poros) En sistema agua/LNAPL, no se trata de un solo fluido (solo agua o solo LNAPL) La Ley de Darcy determina el comportamiento de los fluidos La Ley de Darcy se aplica a cada fluido independientemente (agua/LNAPL)

Ley de Darcy para un LNAPL Darcy para flujo de agua: Darcy para flujo de LNAPL: q=Ki [1] qo = Ko io [2] Ajustes a la Ley de Darcy para LNAPL Ko = kro k o g / o [3] Ko = kro Kw o w / (w o) [4] k = permeabilidad intrnseca kro = permeabilidad relativa de LNAPL g = coeficiente de gravedad o = densidad de LNAPL w = densidad de agua o = viscosidad de LNAPL w = viscosidad de agua io = gradiente de LNAPL Kw = conductividad hidrulica saturada Ko = conductividad de LNAPL Parmetro Permeabilidad

relativa de LNAPL (kro) Densidad de LNAPL (o) Viscosidad de LNAPL (o) Tendencia Ko Efecto en flujo de LNAPL (qo) qo = Ko io Ko/Kw Ko = k kroog/ o = kroKwow/ wo Trminos de diapositiva anterior Conductividad de LNAPL / Conductividad Hidrulica Saturada Conductividad Tambin Depende de Viscosidad de LNAPL 0.3 Gasolina 0.2

0.1 0 Diesel 0 0.1 0.2 0.3 0.4 Saturacin de LNAPL Puntos Clave: Para dada saturacin de LNAPL, viscosidad mayor de LNAPL implica conductividad menor de LNAPL Para dada viscosidad de LNAPL, saturacin mayor de LNAPL implica conductividad mayor de LNAPL 0.5 Permeabilidad Relativa (kr) Definicin: Habilidad de poros de un medio de permitir flujo de un fluido cuando est presente otro fluido Permeabilidad Relativa 1 0

NAPL (krO) Agua Volumen de Poros 0 Saturacin de Agua 100% Saturacin de NAPL Consideremos agua/LNAPL en suelo: Saturacin permeabilidad relativa Permeabilidad relativa de suelo para agua o LNAPL saturacin de 100% = 1 Permeabilidad relativa para LNAPL y el agua disminuye rpidamente cuando baja la saturacin a menos de 100% Saturacin residual y flujo disminuyen de forma exponencial Permeabilidad relativa de LNAPL (k ro) y 100% de agua son inversamente 0 relacionados Permeabilidad Relativa (continuado) 1 Permeabilidad Relativa NAPL (krO) 0

Centro de LNAPL (max kr0) Agua Mayor kro Volumen de Poros 0 Saturacin de Agua 100% Saturacin de NAPL 100% 0 Cuando la saturacin de LNAPL se acerca a la saturacin residual, la permeabilidad relativa para LNAPL se acerca a cero Permetro de LNAPL (min kr0) Menor kro Punto Clave: En el centro del LNAPL: saturaciones mximas permeabilidad relativa mxima flujo mximo Permeabilidad Relativa (continuacin) 27% 14.8%

47% 2.7% Saturacin de LNAPL mayor en suelo spero % Grano Fino % saturacin de LNAPL Mark Adamski Textura de Suelo | LNAPL Iluminado Permeabilidad relativa de LNAPL no se distribuye de forma uniforme controlado por heterogeneidad Saturacin de LNAPL mayor en suelo spero Permeabilidad relativa mayor Flujo potencial mayor Carga de Desplazamiento y Migracin de un LNAPL <=Sor >Sor

Hay una presin mnima de entrada para un LNAPL, o carga de desplazamiento (hdn) que se debe superar para que el LNAPL migre dentro de los poros con agua Esta carga se puede relacionar al espesor de LNAPL en la formacin (suelo) Si el espesor del LNAPL es menor que este espesor mnimo, el LNAPL no entrar a los poros con agua Las observaciones a escala de campo LNAPL confirman que un LNAPL se detiene lateralmente debido a la carga de desplazamiento An se sigue discutiendo y debatiendo sobre la comprensin cuantitativa de la carga de desplazamiento y la relacin a umbrales de espesor de los LNAPL en pozos de monitoreo Punto Clave: Agua acta como barrera capilar contra la propagacin de un LNAPL Nubes (Masa) de LNAPL Saturacin conceptual de LNAPL cuando se detiene la propagacin de la nube Saturacin de Saturacin Residual de LNAPL agua irreducible 1 Permeabilidad Relativa

NAPL (krO) 0 Nube de LNAPL inmvil Agua 0 100% Saturacin de Agua Saturacin de NAPL 100% 0 Carga de LNAPL< fuerzas resistivas, no fluye LNAPL Saturacin/Permeabilidad Relativa disminuyen con la distancia del centro A los mrgenes de la nube de LNAPL saturacin y el espesor en un pozo es > 0, pero estable por carga de desplazamiento LNAPL en el centro de la nube puede ser mvil, pero la huella (extensin) del LNAPL es estable Movilidad del LNAPL Gran hLNAPL Tiempo 1

<=Sor >Sor Tiempo 2 hLNAPL disipada <=Sor >Sor Punto Clave: Una vez que se disipe la carga del LNAPL, ya no ser suficiente para superar la presin de entrada y el LNAPL se detendr Ejemplos Qu hemos observado en el campo? Inicialmente un LNAPL se puede extender ms rpido que la velocidad del agua subterrnea por las grandes cargas hidrulicas al momento del derrame Un LNAPL se puede diseminar en la direccin opuesta a la del flujo del agua (propagacin radial) Despus que se detiene un derrame de LNAPL, el cuerpo del LNAPL llega a una configuracin estable en un tiempo relativamente corto Ejemplo del Caso 1: Vertimiento de LNAPL Simulado Ao Ao 11 rea rea de de

vertimiento vertimiento Ao Ao 55 Intervalo de contornos= 0.2 m con nube delineada a 0.005 m Ao Ao 56 56 0 50 100 Escala (m) Ejemplo del Caso 2: Vertimiento y Propagacin de un LNAPL Flujo de Agua Cambi de rea de nube desde 8/2001 a 12/2002 Ubicacin de ducto Ubicacin de vertimiento Approxim ate Spreading R ate (ft/day) 30 25

Pies por da 20 Crudo Dulce de Texas Volumen de Vertimiento Desconocido Comenz Evaluacin de gradiente del LNAPL 15 10 Pies por ao 5 0 1/1/00 7/19/00 2/4/01 8/23/01 3/11/02 9/27/02

4/15/03 Lneas de Evidencia para la Estabilidad de la Huella de un LNAPL 1. Resultados de monitoreo (supone red adecuada de pozos) Espesor estable o decreciente de LNAPL en pozos Los pozos de alerta afuera de la zona del LNAPL se mantienen sin presencia de LNAPL Nube de fase disuelta estable o decreciente 2. Velocidad calculada de LNAPL Estimar Ko de: Ensayo de bombeo en pozos a los mrgenes Espesor de LNAPL medido, parmetros capilares de suelo, modelo que supone equilibrio esttico (e.g., API Gua Interactiva de LNAPL) Medir io qo = Ko io vo = qo / ( So ) Porosidad * Saturacin de LNAPL ~ normalmente 0.2 a 0.03 Lneas de Evidencia para la Estabilidad de la Huella de un LNAPL (continuacin) 3. Espesor de LNAPL medido menor al espesor lmite requerido para entrar a poros con agua (modelo de presin de desplazamiento) 4. Tasas de recuperacin Las tasas de recuperacin de LNAPL disminuyen

5. Antigedad del vertimiento Fecha de vertimiento (si se conoce) Indicadores de degradacin 6. Anlisis de laboratorio y campo Pruebas de centrfuga y valores medidos de saturacin y saturacin residual Resumen de Seccin 4: Dinmica de Migracin de LNAPL (malas) interpretaciones: Nubes de LNAPL se pueden propagar indefinidamente. Nubes de LNAPL se propagan por el movimiento del agua subterrnea. Se puede calcular la velocidad potencial de un LNAPL usando la Ley de Darcy La permeabilidad relativa del LNAPL es un parmetro clave para determinar el flujo, y es una funcin de la saturacin Se debe superar la presin de desplazamiento para que un LNAPL entre a poros que contienen agua Una vez que se detiene el vertimiento de LNAPL, el LNAPL cerca de la napa fretica se inmovilizar cuando las fuerzas resistivas en el suelo sean iguales a la presin del flujo (carga del LNAPL) Los vertimientos ms pequeos se estabilizan ms rpidamente Un vertimiento continuo genera una nube de LNAPL creciente La nube de LNAPL puede ser estable en los mrgenes, pero puede haber redistribucin local dentro del centro del LNAPL

Resumen de Conceptos Bsicos de un LNAPL Los LNAPL no se distribuyen verticalmente como panqueque, sino que se distribuyen de acuerdo al equilibrio vertical como masa en fases mltiples Las saturaciones de LNAPL no son uniformes, sino controladas por la heterogeneidad del suelo El Volumen Especfico de un LNAPL ser mayor en un suelo de grano spero que en un suelo fino, para un espesor dado de LNAPL Cuando aumenta la saturacin de LNAPL, tambin aumenta la permeabilidad relativa y la velocidad potencial Resumen de Conceptos Bsicos de un LNAPL (continuacin) La presin aplicada por un LNAPL debe superar la presin de desplazamiento en los poros para que entre en poros que

contengan agua El espesor de LNAPL en un pozo no indica movilidad necesariamente, y las nubes de LNAPL generalmente llegan a una configuracin estable en un tiempo relativamente corto Curso de LNAPL por internet en 3 partes Parte 1 temas bsicos sobre distribucin y movilidad de LNAPL Parte 2 evaluacin de un LNAPL, Modelo Conceptual, y evaluacin de recuperacin de un LNAPL Parte 3 identificar las preocupaciones y riesgos de un LNAPL, establecer objetivos de remediacin, metas especficas de tecnologas, e ndices de medicin de evaluacin Clase en persona de 2-das: Lquidos Ligeros en Fase No Acuosa (LNAPL): Ciencia, Manejo, y Tecnologa Gracias por su Participacin 2 espacio de preguntas y respuestas Enlaces a recursos adicionales http://www.cluin.org/conf/itrc/iuLNAPL/resource.cfm Formato de comentarios por favor completar http://www.clu-in.org/conf/itrc/iuLNAPL/feedback.cfm Necesita confirmacin de su participacin el da de hoy? Por favor llene el formulario y

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