TESIS PROSPECCIÓN GEOFÍSICA AMBIENTAL

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Prospección geofísica ambiental aplicada a la detección de plumas 
contaminantes debidas a la infiltración de lixiviados en un relleno 
sanitario, bajo la adaptación de sondeos eléctricos verticales de 
resistividad y polarización inducida, para obtener tomografías 
geoeléctricas profundas y modelos 3D. 
 
Caso de Estudio: Relleno Sanitario Carapacho, Chiquinquirá, Boyacá. 
 
 
Engie Dayana Marín Herrera y Fabio Daniel Avendaño Hernández 
 
Universidad Distrital Francisco José de Caldas 
Facultad de Ingeniería 
Ingeniería Catastral y Geodesia 
Bogotá, D.C., Colombia 
2017
 
 
 
 
 
 
Prospección geofísica ambiental aplicada a la detección de plumas 
contaminantes debidas a la infiltración de lixiviados en un relleno 
sanitario, bajo la adaptación de sondeos eléctricos verticales de 
resistividad y polarización inducida, para obtener tomografías 
geoeléctricas profundas y modelos 3D. 
 
Caso de Estudio: Relleno Sanitario Carapacho, Chiquinquirá, Boyacá. 
 
 
Tesis presentada por: 
 Engie Dayana Marín Herrera y Fabio Daniel Avendaño Hernández 
 
Trabajo Final presentado como requisito parcial para optar al título de: 
Ingeniero Catastral y Geodesta 
 
 
Director: 
MSc Ciencias de la Información, 
Ing. Catastral y Geodesta 
Miguel Antonio Ávila 
 
Universidad Distrital Francisco José de Caldas 
Facultad de Ingeniería 
Ingeniería Catastral y Geodesia 
Bogotá, D.C., Colombia 
2017
 
 
 
 
 
Nota de aceptación 
______________________________________ 
______________________________________ 
______________________________________ 
______________________________________ 
 
 
 
 
 
 _______________________________________ 
Firma del presidente del jurado 
 
 
 
 
_______________________________________ 
Firma del Jurado 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bogotá, D.C., Colombia. _ Febrero de 2017. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Simplemente, no sobrestimar lo que he escrito; de otro modo 
se me volvería inalcanzable lo que aún espero escribir” 
Franz Kafka 
 
 
“Sto ancora imparando” 
Michelangelo 
 
 
 
 
Dedicatoria 
 
 
 
A te, mamma 
“che mi hai insegnato i sogni 
e l’arte dell’avventura 
A te che credi nel coraggio 
e anche nella paura” 
 
A mis padres, Marina y José, mi árbol de la vida. 
A mi hermanita Cristel Scarlet, mi pequeño rascacielos. 
A Malo y Lolo, la mejor vista de mi parte más sensible. 
Y a Ojos, mi libro personal de autoayuda. 
 
“A te che sei 
semplicemente sei 
compagna dei giorni miei 
sostanza dei sogni miei” 
 
Dayana Marín Herrera 
 
 
 
 
A mis padres Fabio Medardo Avendaño y Blanca Nubia 
Hernández, cuya lucha imparable ha dado como resultado cada 
una de las metas que sus hijos hemos alcanzado. Cuyos 
llamados de atención y enseñanzas, forjaron mi personalidad y 
el compromiso que he adquirido como infante, ciudadano y 
ahora como ingeniero catastral y geodesta. 
 
A mis hermanos Jheyson Eduardo y Wilson Manuel Avendaño 
Hernández, que al igual que aquellos tres mosqueteros de 
historias épicas, hemos sido “uno para todos y todos para 
uno”. Cuya existencia es la base fundamental de mi vida, al 
ser tan firmes y confiables como la amalgama del acero y el 
concreto. 
 
Fabio Daniel Avendaño 
 
 
 
 
Agradecimientos 
 
En primer lugar, agradecemos a la Universidad Distrital Francisco José de Caldas por 
guiarnos siempre con conocimiento y sabiduría a lo largo de nuestra carrera universitaria, y 
por instaurar objetivamente la base fundamental de nuestro desarrollo ético y profesional. 
Así mismo, deseamos transmitir nuestra gratitud a nuestro director, el profesor Miguel 
Antonio Ávila por presidir y guiar el proyecto bajo los lineamientos de su experiencia; y al 
profesor Luis Fernando Gómez, por incidir de manera recia en nuestra formación personal y 
académica, por proporcionar en este proyecto un estímulo muy necesario de principio a fin 
y por supervisar el desarrollo del mismo hasta su entera ejecución. 
 
Agradecemos también a la Empresa de Servicios Públicos de Chiquinquirá, 
Empochiquinquirá E.S.P; al gerente general Carlos Pachón Lucas y a la asesora ambiental 
Ingeniera Dayana Torres Salinas, por su entera disposición e interés al momento de exponer 
la temática y el enfoque del proyecto geofísico al relleno sanitario Carapacho; por 
suministrarnos la información necesaria para iniciar la planeación del estudio y finalmente, 
por avalar nuestro ingreso para efectuar la adquisición de los datos. 
 
Por otra parte, queremos destacar a todas las personas que nos acogieron de manera fraternal 
en el municipio de Chiquinquirá, ya que su familiaridad y cariño fueron esenciales para 
sobrellevar cada una de las actividades realizadas en pro del proyecto. Por esta razón, 
agradecemos enormemente a los abuelitos Hilmo Hernández y Guillermina Tinjacá, a sus 
hijos Olivo y Marta Hernández Tinjacá y al señor Carlos Jiménez. 
 
Para finalizar, reservamos nuestros últimos agradecimientos para nuestro amigo, colega y 
colaborador, Miguel Fernández Ricardo, cuyo interés por la academia, lo llevaron a ver en 
el proyecto una oportunidad para legitimar y acrecentar su pasión por la geofísica. 
 
 
I 
Resumen 
 
Se presenta un estudio geoeléctrico como aplicación de la geofísica ambiental, en el relleno 
sanitario de Chiquinquirá, Boyacá, Colombia; con el objetivo de detectar infiltraciones de 
lixiviados a partir de la correlación de tomografías geoeléctricas obtenidas a partir de la 
medición de dos propiedades físicas del subsuelo. Como técnica geoeléctrica se utilizaron 
los Sondeos Eléctricos Verticales (SEV), con los cuales se obtuvieron mediciones de 
resistividad y cargabilidad (polarización inducida) a lo largo de tres líneas geofísicas. La 
ubicación lineal de los sondeos, permito realizar una adaptación matricial entre estos y sus 
mediciones, mediante la cual se obtuvieron tomografías geoeléctricas rectangulares, sin 
pérdida de datos por nivel y se logró triplicar la profundidad de investigación, comparada 
con la obtenida cuando se desarrollan tomografías bajo la técnica convencional. La 
correlación de las tomografías de resistividad y cargabilidad, permitió visualizar capas de 
residuos depositados, detectar infiltraciones de líquidos lixiviados y caracterizar la litología 
del subsuelo con relación a la columna litoestratigráfica de la formación Areniscas de 
Chiquinquirá, la cual aflora en el relleno sanitario Carapacho. 
 
Palabras clave: resistividad, cargabilidad, métodos geoeléctricos, isosuperficies 3D, 
tomografía. 
 
 
 
 
II 
Abstract 
 
A geoelectric study is presented as an application of environmental geophysics at the 
Chiquinquirá landfill, Boyacá, Colombia; with the objective of detecting leachate 
infiltrations from the correlation of geoelectric tomographies obtained from the measurement 
of two physical properties of the subsoil. As a geoelectric technique, the Vertical Electrical 
Surveys (SEV, acronym in Spanish) were used, with which measurements of resistivity and 
loadability (induced polarization) were obtained along three geophysical lines. The linear 
location of the probes allowed to perform a matrix adaptation between these and their 
measurements, by means of which were obtained rectangular geoelectric tomographies, 
without loss of data per level, and the depth of research was triplicated, compared to that 
obtained when tomography where realized under the conventional technique. The correlation 
of the resistivity and loadability tomographies allowed to visualize layers of deposited 
residues, to detect leachate liquid infiltrations and to characterize the subsoil lithology in 
relation to the lithostratigraphic column of the Areniscas de Chiquinquirá formation, which 
appears in the Carapacho sanitary landfill. 
 
Keywords: resistivity, chargeability geoelectrical methods, isosurface3D, tomography. 
 
 
 
 
 
 Contenido 
 
III 
Índice general 
 
Resumen ................................................................................................................................. I 
Abstract ................................................................................................................................. II 
Índice de figuras ............................................................................................................... VIII 
Índice de Tablas .................................................................................................................... X 
 
Capítulo 1: Introducción 
1.1 Justificación y Planteamiento del Problema .................................................................... 3 
1.2 Objetivo General ............................................................................................................. 5 
1.2.1 Objetivos Específicos ............................................................................................ 5 
 
Capítulo 2: Descripción de la zona de estudio 
2.1 Marco Geográfico ............................................................................................................ 6 
2.1.1 Localización. ......................................................................................................... 7 
2.2 Marco conceptual ............................................................................................................ 8 
2.2.1 Historia. ................................................................................................................. 8 
2.2.2 Estructura. ............................................................................................................ 10 
2.2.3 Funcionamiento. .................................................................................................. 11 
2.2.3.1 Residuos confinados ............................................................................... 13 
2.2.4 Impacto medioambiental. .................................................................................... 15 
2.2.4.1 . Lixiviados. ............................................................................................ 17 
2.3 Marco Geológico ........................................................................................................... 27 
2.3.1 Estratigrafía General. ........................................................................................... 28 
2.3.2 Estratigrafía Local. ........................................................................................... ...31
 Contenido 
 
IV 
Capítulo 3: Marco Teórico 
3.1 Fundamentos básicos de la geoeléctrica ........................................................................ 33 
3.1.1 Método Resistivo. ................................................................................................ 34 
3.1.1.1 Campo eléctrico. ..................................................................................... 35 
3.1.1.2 Conductividad de los materiales. ............................................................ 40 
3.1.1.3 Resistividad aparente. ............................................................................. 42 
3.1.2 Método de polarización inducida. ....................................................................... 42 
3.1.2.1 Polarización de Membrana. .................................................................... 43 
3.1.2.2 Polarización Electródica ......................................................................... 44 
3.1.2.3 Mediciones en el dominio del tiempo. .................................................... 44 
3.1.3 Clasificación de Técnicas Geoeléctricas. ............................................................ 46 
3.1.3.1 Calicata Eléctrica. ................................................................................... 47 
3.1.3.2 Sondeo Eléctrico Vertical. ...................................................................... 48 
3.1.3.3 Tomografía Geoeléctrica. ....................................................................... 51 
3.1.4 Problema inverso y directo. ................................................................................. 54 
 
Capítulo 4: Metodología 
4.1 Estado del arte. .............................................................................................................. 58 
4.1.1 Antecedentes Geológicos .................................................................................... 58 
4.1.1.1 Locales .................................................................................................... 58 
4.1.1.2 Nacionales ............................................................................................... 59 
4.1.2 Antecedentes Geoeléctricos ................................................................................ 59 
4.1.2.1 Locales .................................................................................................... 59 
4.1.2.2 Nacionales ............................................................................................... 60 
4.1.2.3 Internacionales ........................................................................................ 60 
 Contenido 
 
V 
4.1.3 Antecedentes Cartográficos. ................................................................................ 61 
4.1.3.1 Estructura. ............................................................................................... 61 
4.1.3.2 Modelo Digital de Elevación. ................................................................. 62 
4.2 Planeación de la Campaña de Adquisición. .................................................................. 64 
4.2.1 Diseño de Lineas Geofísicas. .............................................................................. 64 
4.2.1.1 Línea 1. ................................................................................................... 65 
4.2.1.2 Línea 2. ................................................................................................... 65 
4.2.1.3 Línea 3. ................................................................................................... 66 
4.2.2 Diseño de Sondeos Electricos Verticales. ........................................................... 67 
4.2.2.1 Configuración Electrodica. ..................................................................... 67 
4.2.2.2 Aberturas para toma de datos. ................................................................. 70 
4.2.2.3 Factor de profundidad. ............................................................................ 74 
4.2.3 Adaptación de SEV para generación de tomografías geoeléctricas. ................... 76 
 
Capítulo 5: Adquisición de Datos 
5.1 Reconocimiento de Campo ........................................................................................... 80 
5.2 Descripción de Equipo Geoeléctrico. ............................................................................ 81 
5.2.1 Configuración. ..................................................................................................... 82 
5.2.1.1 Resistividad ............................................................................................. 83 
5.2.1.2 Polarización Inducida (Cargabilidad). .................................................... 83 
5.3 Carteras de Campo ........................................................................................................ 84 
5.4 Sondeos Eléctricos Verticales....................................................................................... 85 
5.4.1 Línea 1. ................................................................................................................ 85 
5.4.2 Línea 2. ................................................................................................................ 87 
5.4.3 Línea 3 ................................................................................................................. 88 
 Contenido 
 
VI 
Capítulo 6: Procesamiento de Datos 
6.1 Sondeos Eléctricos Verticales ....................................................................................... 90 
6.1.1 Tratamiento previo. ............................................................................................. 90 
6.1.2 Ipi2Win. ............................................................................................................... 91 
6.2 Tomografías Geoeléctricas ............................................................................................ 92 
6.2.1 Matriz de adaptación. .......................................................................................... 92 
6.2.2 Res2inv. ............................................................................................................... 93 
 
Capítulo 7: Análisis de Datos 
................................................................................................................ 96 
7.1.2 Línea 2. ................................................................................................................ 98 
7.1.3 Línea 3. .............................................................................................................. 100 
7.1.4 Modelos de distribución. ................................................................................... 102 
7.2 Tomografías Geoeléctricas .......................................................................................... 104 
7.2.1 Línea 1. .............................................................................................................. 104 
7.2.2 Línea 2. .............................................................................................................. 107 
7.2.3 Línea 3. .............................................................................................................. 110 
7.3 Modelo Pseudo-3D ...................................................................................................... 113 
7.3.1 Capas significativas. .......................................................................................... 113 
7.3.1.1 Interpolación a 2,5 metros. .................................................................... 114 
7.3.1.2 Interpolación a 24,8 metros. .................................................................. 115 
7.3.1.3 Interpolación a 57,3 metros. .................................................................. 116 
7.3.2 Modelo de capas. ............................................................................................... 117 
7.1 Sondeos Eléctricos Verticales ..................................................................................... 95 
7.1.1 Línea 1. 
 Contenido 
 
VII 
 
7.4 Modelo 3D ................................................................................................................... 119 
7.4.1 Interpolación de resistividad. ............................................................................ 119 
7.4.2 Interpolación de cargabilidad. ........................................................................... 121 
7.4.3 Isosuperficies de resistividad y cargabilidad. .................................................. 123 
7.4.3.1 Isosuperficies de resistividad. ............................................................... 123 
7.4.3.2 Isosuperficies de cargabilidad. .............................................................. 125 
 
Conclusiones ..................................................................................................................... 127 
Bibliografía……………………………………………………………………………….129 
Apéndices…………………………………………… …………………………………..132
 
 Contenido 
 
VIII 
Índice de figuras 
 
Figura 2-1. Mapa de localización de zona de estudio RS Carapacho. .................................. 7 
Figura 2-2. Sistema de drenaje Relleno Sanitario Carapacho. ............................................ 11 
Figura 2-3. Compactación de residuos Relleno Sanitario Carapacho. ................................ 12 
Figura 2-4. Contaminación por vertederos y rellenos sanitarios. ........................................ 15 
Figura 2-5. Esquema de manejo por evaporación en el RS Carapacho. .............................. 25 
Figura 2-6. Diseño de pondajes en RS Carapacho. ............................................................. 25 
Figura 2-7. Esquema de manejo por Recirculación en el RS Carapacho. ........................... 26 
Figura 2-8. Mapa geológico regional de Chiquinquirá ....................................................... 27 
Figura 2-9. Localidad tipo de la Formación Arenisca de Chiquinquirá .............................. 29 
Figura 2-10. Columna estratigráfica de la Formación Areniscas de Chiquinquirá. ............ 30 
Figura 2-11. Perfil estratigráfico relleno sanitario Carapacho. ........................................... 31 
Figura 3-1. Electrodo con emisión de corriente continua.. .................................................. 36 
Figura 3-2. Diferencia de potencial. .................................................................................... 36 
Figura 3-3. Configuración para la medición de resistividad aparente.. ............................... 39 
Figura 3-4. Variación del potencial observado. ................................................................... 42 
Figura 3-5. Relación entre los parámetros para determinar PI.. .......................................... 46 
Figura 3-6. Arreglo Wenner para calicata eléctrica.. ........................................................... 47 
Figura 3-7. Arreglo Schlumberger para calicata eléctrica.. ................................................. 48 
Figura 3-8. Arreglo Wenner para SEV. ............................................................................... 49 
Figura 3-9. Arreglo Schlumberger para SEV.. .................................................................... 50 
Figura 3-10. Arreglo Wenner para tomografía geoeléctrica. .............................................. 52 
Figura 3-11.Arreglo Wenner-Schlumberger para tomografía geoeléctrica. ........................ 53 
Figura 3-12. Arreglo Dipolo-Dipolo para tomografía geoeléctrica..................................... 54 
Figura 4-1. Diagrama metodológico.................................................................................... 57 
Figura 4-2. Estructura general del RS Carapacho . ............................................................. 62
 Contenido 
 
IX 
Figura 4-3. Modelo digital de elevación RS Carapacho...................................................... 63 
Figura 4-4. Localización de líneas geofísicas sobre el RS Carapacho ................................ 65 
Figura 4-5. Localización de líneas geofísicas sobre fases del RS Carapacho ..................... 66 
Figura 4-6. Modelo sintético de una falla y bloque horizontal............................................68 
Figura 4-7. Modelo sintético de una falla y un bloque horizontal....................................... 68 
Figura 4-8. Ubicación de sondeos eléctricos verticales en RS Carapacho. ......................... 69 
Figura 4-9. Disposición de sondeos eléctricos verticales por línea geofísica. .................... 70 
Figura 4-10. Aberturas de electrodos para SEV.. ................................................................ 70 
Figura 4-11. Adquisición de datos con SEV. ...................................................................... 76 
Figura 4-12. Adquisición de datos con tomografía.. ........................................................... 76 
Figura 4-13. Tomografía convencional trapezoidal. ........................................................... 77 
Figura 4-14. Sondeos eléctricos adaptados para obtener tomografía geoléctrica. .............. 78 
Figura 5-1. Simulación de disposición del terreno del RS Carapacho actualmente.. .......... 80 
Figura 5-2. Ubicación de líneas geofísicas en modelo de simulación.. ............................... 81 
Figura 5-3. Abem Terrameter SAS 1000. ........................................................................... 81 
Figura 5-4. Cartera de campo para SEV Modelo 1.. ........................................................... 84 
Figura 5-5. Cartera de campo para SEV Modelo 2.. ........................................................... 85 
Figura 6-1. Matriz de adaptación para Linea1..................................................................... 92 
Figura 6-2. Filtro de datos atípicos en Res2Dinv.. .............................................................. 93 
Figura 6-3. Pseudo secciones en Res2Dinv. . ...................................................................... 94 
Figura 7-1. Modelo de curva teórica Ipi2Win para SEV 1- Línea 1.. ................................. 96 
Figura 7-2. Perfil de sondeos eléctricos verticales línea 1. E .............................................. 97 
Figura 7-3. Modelo de curva teórica Ipi2Win para SEV 1- Línea 2.. ................................. 98 
Figura 7-4. Perfil de sondeos eléctricos verticales línea 2. ................................................. 99 
Figura 7-5. Modelo de curva teórica Ipi2Win para SEV 1- Línea 3. ................................ 100 
Figura 7-6. Perfil de sondeos eléctricos verticales línea 2. ............................................... 101 
Figura 7-7. Modelo de distribución de capas para resistividad aparente. ......................... 103 
Figura 7-8. Descripción del material superficial en la Línea 1.. ...................................... 104
 Contenido 
 
X 
Figura 7-9. Análisis de tomografías (Resistividad – Cargabilidad) Línea 1. .................... 106 
Figura 7-10. Descripción del material superficial en la Línea 2. ..................................... 107 
Figura 7-11. Análisis de tomografías (Resistividad – Cargabilidad) Línea 2. .................. 109 
Figura 7-12. Descripción del material superficial en la Línea 3. ..................................... 110 
Figura 7-13. Análisis de tomografías (Resistividad – Cargabilidad) Línea 3. .................. 112 
Figura 7-14. Interpolación de resistividad y cargabilidad 2,5 metros. .............................. 114 
Figura 7-15. Interpolación de resistividad y cargabilidad 24,8 metros. . .......................... 115 
Figura 7-16. Interpolación de resistividad y cargabilidad 57,3 metros. . .......................... 116 
Figura 7-17. Modelo de capas de resistividad. .................................................................. 117 
Figura 7-18. Modelo de capas de cargabilidad.. ................................................................ 118 
Figura 7-19. Modelo 3D de resistividad. . ......................................................................... 119 
Figura 7-20. Modelo de capas resistividad 3D.. ................................................................ 120 
Figura 7-21. Modelo 3D de polarización inducida (cargabilidad).. .................................. 121 
Figura 7-22. Modelo de capas cargabilidad 3D ................................................................ 122 
Figura 7-23. Isosuperficies para resistividad…………………………...…………….…...123 
Figura 7-14. Modelo de distribución de la pluma contaminante con resistividad…...…….124 
Figura 7-25. Isosuperficies para cargabilidad…………………………………………….125 
Figura 7-36. Modelo de distribución de la pluma contaminante con cargabilidad………...126 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Contenido 
 
XI 
Índice de Tablas 
 
Tabla 2-1 Zonas de Disposición dentro del Relleno Sanitario Carapacho .......................... 10 
Tabla 2-2 Registro de residuos que ingresan al RS Carapacho ........................................... 13 
Tabla 2-3 Caracterización de residuos ingresados al RS Carapacho .................................. 14 
Tabla 2-4 Impacto en variables ambientales por el Relleno Sanitario Carapacho .............. 16 
Tabla 2-5 Composición del lixiviado en el RS Carapacho .................................................. 18 
Tabla 2-6 Comparación de características químicas de lixiviados en un relleno sanitario. 19 
Tabla 2-7 Parámetros climáticos adoptados para RS Carapacho ........................................ 20 
Tabla 2-8 Caudal estimado de lixiviado para cada zona del RS Carapacho ....................... 21 
Tabla 2-9 Proyección de lixiviados en el RS Carapacho .................................................... 22 
Tabla 2-10 Rendimientos por sistema de tratamiento ......................................................... 23 
Tabla 2-11 Costos por sistema de tratamiento. ................................................................... 24 
Tabla 3-1 Unidades para las ecuaciones de Maxwell .......................................................... 37 
Tabla 3-2 Rango de resistividades para rocas y minerales .................................................. 41 
Tabla 4-1 Características de las líneas geofísicas ................................................................ 64 
Tabla 4-2 Aberturas electródicas para línea 1 y 2. .............................................................. 71 
Tabla 4-3 Aberturas electródicas para línea 3 .................................................................... 72 
Tabla 4-4 Mediciones generales de resistividad y cargabilidad .......................................... 73 
Tabla 4-5 Coeficientes de profundidad para Wenner- Schlumberger ................................. 74 
Tabla 7-1 Análisis perfil de SEV Linea 1 ........................................................................... 97 
Tabla 7-2 Análisis perfil de SEV Linea 2 ........................................................................... 99 
Tabla 7-3 Análisis perfil de SEV Linea 3 ......................................................................... 101 
Tabla 7-4 Relación resistividad – cargabilidad para la Línea 1 ........................................ 105 
Tabla 7-5 Relación resistividad – cargabilidad para la Línea 2 ........................................ 108 
Tabla 7-6 Relación resistividad – cargabilidad para la Línea 3 ........................................ 111
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1 
 
Introducción 
 
Hay quien cruza el bosque y sólo ve leña para el fuego” 
León Tolstoi 
 
 
Teniendo en cuenta el crecimiento constante de las ciudades y su sistema económico que 
lejos de generalizar un consumo sensato, propende reforzarlo en el dispendio y bajo el 
alcance de los que tienen una liquidez suficiente para consumir; se puede entender que laproducción de residuos es un parámetro patológico que crece de manera exponencial. 
 
Para mitigar la huella ecológica que deja la falta de conciencia sobre el impacto que produce 
el consumo, no como mero concepto, sino como actividad nociva para con el medio 
ambiente; existen gestiones ambientales que buscan a como dé lugar aprovechar los residuos, 
reciclarlos, transformarlos, y como última etapa, confinarlos definitivamente en los sitios de 
disposición final, bajo una técnica ya sea física, química, biológica o térmica, empleada para 
minimizar los impactos ambientales y los riesgos para la salud pública. 
 
En sociedades donde el costo del capital es alto y existen numerosas necesidades 
insatisfechas que compiten por mínimas cuotas del presupuesto, el relleno sanitario es la 
técnica más viable y económica empleada. Esta práctica se caracteriza por confinar la basura 
en un área impermeabilizada y cubrirla diariamente con capas de tierra para disminuir la 
presencia de vectores, malos olores, incidencia de la lluvia en la basura y mejorar la 
apariencia del sitio. No obstante, en los rellenos sanitarios se evidencian falencias en las 
dinámicas usadas para prever la infiltración y contaminación de los líquidos lixiviados sobre 
aguas subterráneas, superficiarias y suelos.
Capítulo 1. Introducción 2 
 
 
La contaminación de los suelos, como tema de interés, se produce a causa de la percolación 
del agua de lluvia través del relleno sanitario o por un ascenso temporal del nivel 
piezométrico. Bajo estas circunstancias y para ir en concordancia con el detrimento que 
proporcionan actualmente los rellenos sanitarios con respecto a las dinámicas usadas para el 
drenaje de plumas contaminantes in situ, es importante realizar un reconocimiento tanto de 
la topografía como del material contenido en el subsuelo, lo cual permita determinar, el grado 
de vulnerabilidad y evaluar un plan para posteriores acciones de saneamiento. 
 
Los métodos geofísicos eléctricos proporcionan información acerca de la estructura que yace 
en el subsuelo y su comportamiento cuando esta se relaciona directamente con la inyección 
de corriente eléctrica o con su campo natural de corriente. Dentro de las prácticas 
geoeléctricas se encuentran el método resistivo y de polarización inducida, los cuales usan 
las propiedades físicas del subsuelo y su reacción eléctrica, para detectar infiltraciones de 
lixiviados. Cabe agregar que la implementación de estos métodos se caracteriza por ser 
económica, no invasiva y por proporcionar una visión global de la zona de estudio, 
facilitando así, la localización de depósitos minerales, acuíferos y para el caso de estudio, de 
lechos contaminantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1. Introducción 3 
 
 
1.1 Justificación y Planteamiento del Problema 
 
Partiendo de la relación directamente proporcional que existe entre el crecimiento 
demográfico y la producción de residuos domiciliarios y comerciales, se puede entender que 
el desarrollo acrecentado de la población en Chiquinquirá, al ser cuarto municipio más 
poblado del departamento de Boyacá; es una de las causas que han generado el colapso de 
la administración pública sobre los residuos depositados en el relleno sanitario, junto con la 
presión que efectúan sobre este, los municipios Caldas, Buenavista y Saboya, los cuales al 
no contar con un sitio de disposición propio, también hacen uso del relleno sanitario 
Carapacho para disponer sus basuras. 
 
Además del problema asociado a la cantidad de desechos descrita anteriormente, existen 
en el relleno sanitario, afectaciones técnicas ligadas a la falta de mantenimiento sobre las 
zonas utilizadas para el manejo de los residuos, las cuales se pueden evidenciar en la 
circulación dentro de la zona de exposición de animales tales como gallinazos y perros; en 
la exposición de basuras a cielo abierto consolidando per se un foco infeccioso y en la 
polución de los suelos in situ a partir de la infiltración de líquidos lixiviados, que si bien, son 
los más imperceptibles y silenciosos, atacan de manera directa los sistemas ecológicos vivos 
y el lugar donde se cumplen los roles más importantes para la productividad (Jaramillo, 
2015). 
 
Por lo anterior y especialmente por el brote de líquidos lixiviados con contenidos de 
metales pesados y constituyentes orgánicos evidenciados dentro del relleno sanitario, la 
Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, entidad ambiental en jurisdicción, ha 
sancionado a la empresa administradora del relleno, y en algunas oportunidades ha decidido 
cerrarlo, como medida drástica por la práctica negligente y sobretodo agresiva con el medio 
ambiente y la población perimetral. 
. 
Capítulo 1. Introducción 4 
 
 
Hechas las consideraciones anteriores, con este trabajo se pretende detectar y analizar las 
plumas contaminantes debidas a la infiltración de lixiviados en el relleno sanitario 
Carapacho, utilizando la combinación de los métodos geofísicos geoeléctricos de 
polarización inducida y resistividad, ya que su fusión ha demostrado gran éxito para obtener 
el máximo de información sobre el subsuelo y sus residuos. Los métodos geoeléctricos serán 
adquiridos a partir de sondeos eléctricos verticales, los cuales bajo una adecuación matricial, 
permiten obtener tomografías geoeléctricas más profundas y sin perdidas de datos por 
niveles de profundidad. Posteriormente, se realizará un modelo pseudo-3D que revele la 
verdadera situación del subsuelo contaminado, con relación a la estructura geológica que lo 
compone. 
 
El desarrollo de este estudio procura incentivar el uso de la geofísica en temas medio 
ambientales, ya que los contrastes de las distintas propiedades físicas de los materiales, 
pueden dar un lineamiento interesante y muy acertado sobre la contaminación de los suelos 
en general. Sin embargo, los métodos geofísicos per se, no son suficientes para examinar a 
fondo problemas relacionados con el subsuelo de los rellenos sanitarios, pero sí son 
necesarios para obtener una evaluación que sirva como base para las fases siguientes de 
estudio y saneamiento. 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1. Introducción 5 
 
 
 
1.2 Objetivo General 
 
Realizar la correlación entre las mediciones de resistividad y polarización inducida, 
mediante la interpretación de tomografías geoeléctricas, para la detección de lixiviados en el 
subsuelo del área de estudio. 
 
 
1.2.1 Objetivos Específicos 
 
i. Implementar las mediciones de resistividad y cargabilidad como herramientas de 
caracterización y localización de estructuras contaminadas. 
 
ii. Adaptar las mediciones de los sondeos eléctricos verticales a matrices, las cuales 
permitan obtener imágenes eléctricas o tomografías geoeléctricas rectangulares, 
profundas y sin pérdida de datos por nivel. 
 
iii. Obtener tomografías geoeléctricas 2D por resistividad y cargabilidad real de las 
líneas geofísicas in situ. 
 
iv. Generar un modelo pseudo-3D que represente las anomalías de cargabilidad y 
resistividad real, como resultado de las características geológicas del subsuelo. 
 
. 
 
 
 
Capítulo 2 
 
Descripción de la zona de estudio 
 
“El que nos encontremos tan a gusto en plena naturaleza 
proviene de que ésta no tiene opinión sobre nosotros” 
Friedrich Nietzsche 
 
 
A continuación se presentarán las características geográficas, operativas y geológicas más 
relevantesdel relleno sanitario Carapacho con el propósito de facilitar la comprensión de la 
realidad actual de la zona de interés. 
 
 
2.1 Marco Geográfico 
 
El municipio de Chiquinquirá se encuentra a una altura de 2.580 metros sobre el nivel del 
mar. Está localizado a 70 kilómetros de Tunja la capital del Departamento de Boyacá y a 
132 kilómetros de Bogotá D, C. ”Su territorio cuenta con una extensión de 125 Kilómetros 
cuadrados y con aproximadamente 65.274 habitantes, lo cual lo hace ser el cuarto municipio 
más poblado del departamento, después de Tunja, Sogamoso y Duitama La mayor parte de 
su territorio es una llanura aluvial propicia para las actividades agrícolas y ganaderas” 
(Alcaldía, 2013). 
 
 “Limita por el norte con el municipio de Saboyá; por el sur con San Miguel de Sema, 
Simijaca (Cundinamarca) y Caldas; por el Oriente con Tinjacá y Simijaca; y por el Occidente 
con Caldas y Briceño” (Concejo Municipal Chiquinquirá, 2012) .
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 7 
 
 
2.1.1 Localización. 
El Relleno Sanitario Carapacho está ubicado en la parte alta de las veredas Sasa y 
Carapacho del municipio de Chiquinquirá, a una distancia de 8,5 km por la vía pavimentada 
Chiquinquirá - Tinjacá, seguida de una vía destapada de 4,2 km que conecta al final del 
tramo con el relleno sanitario. 
 
 
 
 
Figura 2-1. Mapa de localización de zona de estudio RS Carapacho (Ver Apéndice A). 
Elaboración propia. 
 
 
 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 8 
 
 
2.2 Marco Conceptual 
 
El Relleno Sanitario Carapacho es el centro de disposición final de la ciudad de 
Chiquinquirá y de los municipios de Caldas, Buenavista y Saboyá desde el año 1993. El 
objetivo central de este centro de disposición final es el de “administrar, operar y mantener 
integralmente, a partir de procesos tales como el arrastre, distribución, disgregación y 
compactación, los residuos sólidos y lixiviados allí depositados, con la alternativa de 
tratamiento y aprovechamiento de los mismos” (SDA, 2013). 
 
La empresa Empochiquinquirá ESP es la actual administradora del relleno y quien se 
encarga de realizar las mejoras necesarias para seguir con la ejecución del sitio de 
disposición. En el año 2013, la empresa administradora planeó la realización del estudio 
denominado: “Elaboración de los estudios y diseños para la implementación del plan de 
clausura y restauración ambiental de relleno sanitario de Chiquinquirá”, el cual fue 
elaborado por la empresa Cydep SAS. Dicho estudio evaluó las variables técnicas y naturales 
que intervienen en la ejecución del relleno y en la incidencia medioambiental de este para 
con sus suelos y recursos hídricos; por esta razón y debido a su importancia para con el 
proyecto, dichas variables se estarán citando y evaluando a lo largo de este capítulo. 
 
 
2.2.1 Historia. 
“El relleno sanitario inicia su construcción en el año 1990 y entra en operación en el año 
1993” (Superservicios, 2014), bajo la jurisdicción de la entidad ambiental Corporación 
Autónoma Regional de Cundinamarca. 
 
ⱡ En el año 2002 la comunidad que colindaba con el relleno sanitario interpuso una 
acción popular por mal manejo del sitio ante el concejo de estado, cuya decisión fue la 
de imponer medidas de cierre y restauración. 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 9 
 
 
ⱡ En diciembre de 2011 la CAR resolvió no aprobar el plan de manejo ambiental 
presentado por Empochiquinquirá ESP e impuso medidas de clausura y 
restauración ambiental; sin embargo, en diciembre de 2012, se le concedió un 
plazo de tres meses para la disposición de residuos. 
 
ⱡ El 04 de mayo de 2013 se llevó a cabo el cierre del relleno sanitario Carapacho 
por lo que los residuos fueron depositados en el relleno sanitario Nuevo 
Mondoñedo, ubicado en Mosquera Cundinamarca desde el 08 de mayo hasta el 
14 de agosto de 2013. 
 
ⱡ Empochiquinquirá ESP presentó a la CAR un nuevo plan de manejo ambiental, 
en el cual demostró que no se alcanzó a ocupar la fase III, zona que tenían la 
adecuada formación geomorfológica para garantizar la estabilidad del terreno. 
 
ⱡ Una vez analizado el documento y los estudios realizados, se expidió la 
Resolución 1246 del 24 de julio de 2013 que autorizó la disposición de residuos 
sólidos en las Fases III y Cárcava S44 del relleno sanitario Carapacho por seis 
meses más, hasta febrero de 2014. 
 
ⱡ Igualmente, el 03 de febrero de 2014, la CAR expidió la Resolución 0271 que 
autoriza la disposición por 21.5 meses en la celda denominada “La Hondonada”. 
 
ⱡ Finalmente, la CAR otorgó al municipio de Chiquinquirá y a la empresa 
Empochiquinquirá ESP, un plazo adicional comprendido entre el 22 de mayo del 
2016 hasta el 4 de agosto del 2017, para consolidar la clausura y restauración 
ambiental del relleno sanitario Carapacho. 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 10 
 
 
2.2.2 Estructura. 
El Relleno Sanitario Carapacho “cuenta con un área de 26.36 Ha, conformadas por zonas 
boscosas constituidas principalmente por robledales y algunas formaciones vegetales 
adicionales” (Cydep, 2013). La zona disponible para la disposición de residuos es 
aproximadamente de 5 Ha, la cual está dividida en tres fases iniciales donde se han 
desarrollado y están en proceso de desarrollo las etapas de disposición de residuos sólidos 
ordinarios. 
 
La siguiente tabla detalla cada una de las zonas que han estado y que aún permanecen 
intervenidas dentro del Relleno Sanitario Carapacho: 
 
Tabla 2-1. 
Zonas de Disposición dentro del Relleno Sanitario Carapacho. 
 
Zona Área Características 
 
Fase I – II 
 
3,8 Ha 
 
Recibió residuos desde 1994 hasta el 
2013. Actualmente está clausurada y 
restaurada con árboles nativos. 
 
 
Fase III - Cárcava S44 
 
 
0,2 Ha 
 
 
Recibió residuos desde 2013 hasta el 
2014. Actualmente se encuentra 
clausurada y restaurada con Quicuy. 
 
Domo Fase II-III 
“La Hondada” 
 
0,72 Ha 
 
 
Opera desde el 2014 hasta agosto de 2017 
según la última resolución de la CAR. 
 
Fuente: Adaptado de Empochiquinquirá ESP. (2013). Informe Relleno Sanitario Carapacho. 
 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 11 
 
 
A demás de las anteriores zonas, Empochiquinquirá EPS, estima la creación de una nueva 
Fase (IV) en la cual se podrían disponer los residuos generados hasta el 4 de agosto de 2017, 
fecha otorgada por la CAR bajo la “Resolución No. 1139 del 20 de mayo del 2016, la cual 
establece que en dicho lugar no se podrán seguir depositando residuos sólidos, al expirar el 
tiempo adicional de 14.5 meses que la Corporación le autorizó al municipio para que 
consolide su proceso y pueda encontrar otro lugar adecuado para la disposición final de sus 
residuos” (Tundama, 2016). 
 
2.2.3 Funcionamiento. 
Inicialmente para adecuar las celdas de disposición de residuos, se remueve el material 
arcilloso de cobertura, el cual pertenece aproximadamente a las dos primeras capas del 
subsuelo, y se utiliza para compactar las terrazas, disipar olores y disminuir la proliferación 
de insectos. Paso seguido, se instala un sistema de impermeabilización por espina de pescado 
y sistema de drenaje a partir de filtros de fondo, los cuales permiten evacuar los lixiviados 
por la línea de conducción hasta los pondajes de almacenamiento, donde el líquido percolado 
es almacenado hasta su evaporación o recirculado a la zona de disposición para disminuir 
sus concentraciones. 
 
 
 
Figura 2-2.Sistema de drenaje Relleno Sanitario Carapacho. 
Empochiquinquirá ESP. (2014). 
 
 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 12 
 
 
 Hecho el replanteamiento de las celdas, los vehículos recolectores ingresan directamente 
al frente de trabajo, donde depositan los residuos recolectados de los municipios 
Chiquinquirá, Caldas, Buenavista y Saboya. Una vez estos han alcanzado una altura de 
aproximadamente 10 metros, son disgregados, homogenizados y cubiertos con un espesor 
de 0,60 metros del material de cobertura (arcilla), el cual compacta la terraza final mediante 
el movimiento de tierra efectuada por el buldócer. 
 
 
 
 
Figura 2-3. Compactación de residuos Relleno Sanitario Carapacho. 
Empochiquinquirá ESP. (2013). 
 
 
Finalmente, para dar cierre a cada una de las fases de operación, sobre las terrazas se 
adiciona una capa de tierra negra y se empradiza con Quicuy, de manera que se puedan 
realizar siembras de especies nativas representativas de los bosques de la zona como el 
Roble, Raque y Cedro. Lo anterior teniendo en cuenta que se debe ir desarrollando el avance 
de un diseño paisajístico ya que bajo la “resolución 2931 del 28 de diciembre de 2012, el 
uso futuro del predio está definido como un parque ecológico (Empochiquinquirá ESP, 
2013). 
 
 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 13 
 
 
2.2.3.1 Residuos confinados 
En el Relleno Sanitario Carapacho se disponen aproximadamente 40 Toneladas al día, las 
cuales son ingresadas al relleno por la empresa Central Colombiana de Aseo SA ESP, quien 
se encarga de la recolección de residuos en los municipios de Caldas, Buenavista, Saboya y 
Chiquinquirá. 
 
Tabla 2-2 
Registro de residuos que ingresan al RS Carapacho 
 
Periodo 
Población 
(Hab) 
Residuos 
Ton/Día Ton/Año 
2010 60.586 28,35 10.349,30 
2011 61.520 28,79 10.508,85 
2012 62.453 33,72 12.309,49 
2013 63.381 34,23 12.492,40 
2014 64.324 34,73 12.678,26 
2015 72.274 40,00 14.600,00 
 
Fuente: Adaptado de Cydep. (2013). Elaboración de los estudios y diseños para la implementación del plan 
de clausura y restauración ambiental de relleno sanitario de Chiquinquirá. 
 
 
La anterior tabla se realizó teniendo en cuenta solamente el censo poblacional del 
municipio de Chiquinquirá, ya que este es quien aporta el grueso de los residuos que allí se 
disponen. Dichos datos son un buen aparejo para comprobar que el aumento en la demografía 
del municipio es directamente proporcional a la generación de residuos que este realiza, al 
disponer cerca de 1.200 Toneladas en el RS Carapacho mensualmente. 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 14 
 
 
Tabla 2-3 
Caracterización de residuos ingresados al RS Carapacho. 
 
Componente 
Sector Productivo 
% 
En Peso 
Residuos Sólidos 
Producidos (Muestra) 
Orgánicos 55,73 64,58 
Papel y cartón 9,69 11,23 
Plástico 12,62 14,63 
Metales 1,08 1,25 
Vidrio 0,86 1,00 
Otros (No reciclables) 20,02 23,20 
Total 100 115,89 
 
Fuente: Cydep. (2013). Elaboración de los estudios y diseños para la implementación del plan de clausura y 
restauración ambiental de relleno sanitario de Chiquinquirá. 
 
 
Como se puede observar en la Tabla 2-3 el material orgánico es el residuo que se dispone 
en el relleno en una mayor proporción que los demás, siendo esta una causa fundamental de 
la generación de líquidos lixiviados, ya que dada la degradación de la materia orgánica, los 
líquidos residuales comienzan a surgir con una alta concentración en sales minerales y otros 
derivados secundarios. 
 
 
 
 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 15 
 
 
2.2.4 Impacto medioambiental. 
La historia del Relleno Sanitario Carapacho ha estado marcada permanentemente por 
problemas medioambientales, como el desbordamiento de su capacidad de almacenamiento 
y procesamiento de residuos, esparcimiento de residuos sólidos plásticos, presencia de 
recuperadores, proliferación de malos olores, brotes de lixiviados y presencia de animales 
como gallinazos, perros, cerdos y roedores (CAR, 2013). 
 
 
 
Figura 2-4. Contaminación por vertederos y rellenos sanitarios. 
Empochiquinquirá ESP. (2013). 
 
 
La manera más simple de analizar el impacto ambiental del relleno sanitario efectuado 
sobre el medio, es destacando sus efectos directos e indirectos sobre las principales variables 
ambientales como: el suelo, el agua y el aire. 
 
Estos efectos de contaminación y alteración de las variables ambientales, tienen en común 
que las causas principales de su desarrollo, están determinadas por la infiltración de 
lixiviados y la emisión constante de gases tóxicos. Pese a estos dos factores decisivos y a las 
deficiencias que presenta per se, la ejecución de un relleno sanitario, “los problemas 
ambientales registrados en Carapacho, se deben también a la exposición de basuras que no 
se cubren a tiempo y a volúmenes de lixiviados o percolados superiores a la capacidad de 
los pondajes de almacenamiento” (Noguera & Jesús Olivero, 2010). 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 16 
 
 
Tabla 2-4 
Impacto en variables ambientales por el Relleno Sanitario Carapacho. 
 
Suelos Agua Aire 
Destrucción de estratos 
originales. 
 
Contaminación de aguas 
subterráneas. a 
 
Concentración de tóxicos 
y material particulado. 
 
Inserción de plumas1 
contaminantes. a 
 
Contaminación de aguas 
superficiarias. a 
 
Intensificación de malos 
olores. b 
 
Afectación sobre la 
microbiota. a 
 
Desvío de fuentes 
hídricas 
Presencia de Vectores. b 
 
Inestabilidad geotécnica. b 
 
- 
 
- 
 
Aumento de la 
conductividad. a 
- 
 
- 
 
 
Nota: Fuente: Elaboración propia. 
a Incidencia directa de lixiviados. 
b Incidencia indirecta de lixiviados. 
 
 
Partiendo de lo anterior y de lo expresado en la Tabla 2-2, los líquidos lixiviados en el 
Relleno Sanitario Carapacho son los protagonistas directos e indirectos de la mayoría de 
amenazas que el relleno ejerce sobre el ambiente por su mera ejecución. No obstante, en el 
relleno sanitario también existen deficiencias en la captación, conducción y tratamiento de 
los líquidos lixiviados, las cuales se evidencian en el afloramiento de lixiviados sobre zonas 
ya clausuradas y sobre residuos dispuestos, lo cual se suma al problema ambiental que 
ejercen estos sobre el centro de disposición final. 
 
1 Concentración de contaminante presente en un sector determinado, la cual puede expandirse, mantenerse estable o 
contraerse. Gutiérrez, L. R. (2013). Estudio geoeléctrico e hidroquímico para mapear la pluma de lixiviados derivados 
de un basurero a cielo abierto en Mexicaltzingo, Estado de México. 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 17 
 
 
2.2.4.1 . Lixiviados. 
Los lixiviados son los líquidos contaminantes generados por la descomposición 
bioquímica de los residuos cuando estos se encuentran en proceso de degradación. No 
obstante, el problema central de los líquidos residuales es el aumento de su caudal debido a 
la percolación de aguas lluvia, ya que estas recogen gran cantidad de las sustancias que 
originalmente estaban dentro del relleno, quedando de esta manera altamente contaminadas 
y como consecuencia un caudal de lixiviado más alto que el inicial. 
 
La diseminación de los lixiviados dentro de los rellenos sanitarios depende de factores 
tales como: “grado de compactación de los desechos,material de cubierta de las celdas e 
impermeabilización de filtros y drenajes” (Novelo et al., 2004). Sin embargo, en el Relleno 
Sanitario Carapacho estas características, como en la mayoría de sitios de disposición final, 
son tratadas de manera insuficiente, con lo cual se incrementan las probabilidades de que 
existan infiltraciones que vayan directamente a aguas superficiarias o subterráneas. 
 
2.2.4.1.1 Composición fisicoquímica. 
La composición fisicoquímica de los líquidos percolados depende de “la naturaleza o tipo 
de residuo que lo genera, de las condiciones climáticas y de la edad del depósito controlado” 
(Uson, s.f). Estos líquidos poseen altos contenidos de materia orgánica, nitrógeno y fósforo, 
aumento en la conductividad eléctrica, presencia abundante de patógenos e igualmente de 
sustancias tóxicas como metales pesados. 
 
En el Relleno Sanitario Carapacho en el año 2013 se realizó un estudio, en el cual se 
calculó y estimó la composición fisicoquímica promedio del lixiviado generado en las tres 
zonas que componen el sitio de disposición final: Fase I - II, Fase III - Cárcava S44 y La 
Hondonada, la cual se expresará en la Tabla 2-5. 
 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 18 
 
 
Tabla 2-5 
Composición del lixiviado en el RS Carapacho 
 
Parámetro Valor/Concentración 
Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) 5200 mg/l 
Demanda Química de Oxígeno (DQO) 8500 mg/l 
Amonio 1700 mg/l 
pH 7,0 – 8,7 
Fe, Ca, Mg 0,60 mg/l 
Conductividad 1375 mS/m 
 
Fuente: Cydep. (2013). Elaboración de los estudios y diseños para la implementación del plan de clausura y 
restauración ambiental de relleno sanitario de Chiquinquirá. 
 
 
2.2.4.1.2 Calidad. 
La calidad de los lixiviados es una variable temporal que se modifica constantemente en 
cada una de las zonas del sitio de disposición; siendo así que “los lixiviados de las áreas de 
los rellenos sanitarios que han sido recientemente rellenadas producen un lixiviado altamente 
contaminante, denominado lixiviado joven, mientras que partes del relleno que ya han sido 
clausuradas tienen lixiviado maduro” (Giraldo, 2001a). 
 
Asimismo existen diferencias en las calidades de los lixiviados entre los países 
desarrollados con los de los países en vía de desarrollo, de tal manera que “los lixiviados de 
los países en desarrollo presentan concentraciones mucho mayores de DBO, amoníaco y 
metales que aquellos de países desarrollados” (Giraldo, 2001b). 
 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 19 
 
 
Tabla 2-6 
Comparación de características químicas de lixiviados en un relleno sanitario. 
 
Parámetro 
Lixiviado 
Joven a Maduro b 
DBO Muy alto Bajo 
DQO Muy alto Alto 
Amonio Muy alto Alto 
pH Muy bajo Bajo 
Fe, Ca, Mg Muy altos Bajos 
Conductividad Alta Bajas 
Metales Pesados Muy altos Bajos 
 
Nota: Fuente: Giraldo, E. (2001). Tratamiento De Lixiviados De Rellenos Sanitarios: Avances Recientes. 
Revista de Ingeniería, 0(14), 44-55. 
a Lixiviado perteneciente a zona Fase La Hondada y Fase III - Cárcava S44. 
b Lixiviado perteneciente a zona Antigua Fase I - Fase II. 
 
 
En el Relleno Sanitario Carapacho se encuentran dos zonas con disposición de residuos 
recientes y en ejecución como son las zonas La hondonada y Fase III - Cárcava S44 donde 
se encontraran lixiviados jóvenes; y una zona antigua ya clausurada conformada por la unión 
de las Fases I y Fase II, donde se encontraran lixiviados maduros. 
 
Estas características deberían ser evaluadas para usar la mejor alternativa de tratamiento, 
no obstante, la variable que usualmente se tiene en cuenta es la económica y es por esta 
razón, que en la mayoría de los casos se opta por usar el tratamiento más económico sin 
importar que este no sea el adecuado. 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 20 
 
 
2.2.4.1.3 Cantidad. 
El caudal de lixiviados en el Relleno Sanitario Carapacho y en los sitios de disposición 
final en general, dependen de factores operativos y naturales tales como el estado e 
instalación de las coberturas de impermeabilización, el cierre de zonas antiguas, la 
desviación de aguas de escorrentía y los parámetros climáticos. Ahora bien, para generar 
estimaciones del caudal de lixiviados dentro de un relleno sanitario, se asume que los 
factores operativos del sitio se encuentran en condiciones óptimas, con lo cual sólo se tiene 
en cuenta “el análisis de los factores climáticos de la zona, los cuales son importantes en la 
estimación, caracterización y cuantificación de los lixiviados” (Cydep, 2013). 
 
En el Relleno Sanitario Carapacho, según el estudio realizado en el 2013, se estimó la 
cantidad de lixiviado generado en cada una de las zonas del centro de disposición, partiendo 
de análisis de parámetros climáticos como precipitación, viento, evotranspiración, 
evaporación, humedad, entre otras. 
 
Tabla 2-7 
Parámetros climáticos adoptados para RS Carapacho 
 
Parámetro Valor (anual) 
Precipitación 1.050,7 mm 
Temperatura 9,8°C 
Humedad. 77,2 % 
Velocidad viento 1,6 m/s 
Evotranspiración 177,12 mm 
Evaporación 71,8 mm 
 
Fuente: Adaptado de Cydep. (2013). Elaboración de los estudios y diseños para la implementación del plan 
de clausura y restauración ambiental de relleno sanitario de Chiquinquirá. 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 21 
 
 
A partir del modelo Hydrological Evaluation of Leachate Production (HELP) el cual 
estima los volúmenes de lixiviado producidos en el Relleno Sanitario Carapacho, se usaron 
los parámetros geométricos de cada una de las tres zonas, la estimación de residuos que se 
disponen, los datos climáticos asociados al relleno sanitario, los factores topográficos del 
terreno, entre otros. A continuación se presentan los caudales estimados para cada una de las 
zonas en razón de tipo de lixiviado generado. 
 
Tabla 2-8 
Caudal estimado de lixiviado para cada zona del RS Carapacho. 
 
Zona de estudio Caudal Total Lixiviado 
Fase I – Fase II. 0,087 l/s 0,087 l/s * Maduro 
Fase III - Cárcava S44. 0,087 l/s 
0,108 l/s** Joven 
La Hondonada. 0,021 l/s 
Lixiviado Total 0,195 l/s 
 
Nota: Fuente: Adaptado de Cydep. (2013). Elaboración de los estudios y diseños para la implementación del 
plan de clausura y restauración ambiental de relleno sanitario de Chiquinquirá. 
* (Lixiviado maduro) 44,6 % del lixiviado total. 
** (Lixiviado joven) 55,3 % del lixiviado total. 
 
 
 
 Teniendo en cuenta lo expresado en la Tabla 2-5, los lixiviados jóvenes se producen en 
el relleno sanitario en una proporción mayor que los lixiviados maduros asociados a zonas 
más antiguas, por ende, la carga contaminante de los residuales será mayor según lo expuesto 
en la Tabla 2-4, en la cual se expone que la antigüedad del lixiviados es indirectamente 
proporcional a su carga contaminante. A continuación se expone la proyección en años de la 
producción de lixiviados en el Relleno Sanitario Carapacho 
 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 22 
 
 
Tabla 2-9 
Proyección de lixiviados en el RS Carapacho. 
 
Periodo 
Caudales 
l/s m3/ día m3/ mes m3/ año 
2014 0,251 21,68 650,4 7.804,8 
2015 0,273 23,09 692,7 8.312,4 
2016 0,236 20,39 611,7 7.340,4 
2017 0,269 23,24 697,2 8.366,4 
2018. 0,260 22,46 673,8 8.085,6 
2019 0,241 20,82 624,6 7.495,2 
2020 0,177 15,29 458,7 5.504,4 
 
Fuente: Adaptado de Cydep. (2013). Elaboración de los estudios y diseños para la implementación del plan 
de clausura y restauración ambiental de rellenosanitario de Chiquinquirá. 
 
 
.Según la estimación anterior se puede observar que la producción de líquidos resultantes 
después del año 2018 sufre una caída considerable, la cual se debe a la “estabilización de los 
residuos depositados en las celdas, el cese esperado de operaciones del sitio y a la 
degradación casi completa de la fracción orgánica” (Cydep, 2013). 
 
Para que la reducción de lixiviados se lleve a cabo, el relleno sanitario debe tener un 
adecuado manejo de aguas lluvias, de coberturas finales y asegurar el cierre de grietas en el 
instante en el que se presenten. Si lo anterior se cumple y la disposición de residuos se 
suspende en el 2017 como está previsto, “el relleno sanitario, puede terminar la producción 
casi completa de lixiviados en aproximadamente 10 años después de su clausura, teniendo 
en cuanta la velocidad de drenaje ” (Cydep, 2013). 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 23 
 
 
2.2.4.1.4 Sistema de tratamiento. 
Los sistemas de tratamiento para percolados generados en sitios de disposición, varían 
según el tipo de contaminación que se necesite remover, no obstante, no se puede llegar a 
generalizaciones sobre la existencia de una tecnología óptima en todos los casos, ya que la 
disponibilidad de terrenos, energía eléctrica, personal calificado para la operación, entre 
otras, no es la misma en todos los casos y replantear un sistema basado en estas variables, 
incurre en gastos adicionales sobre su operación (Giraldo, 2001b). 
 
Tabla 2-10 
Rendimientos por sistema de tratamiento. 
 
Compuestos 
Rendimientos 
DBO Nutrientes Metales Patógenos 
Aerobio Altos Altos Intermedios Bajos 
Anaerobio Altos Bajos Altos Bajos 
 Membranas Altos - Altos Altos 
Sistema Natural Altos - Altos Variables 
PTAR Altos Variables Altos Variables 
 Evaporación Altos Altos Altos Altos 
Recirculación Intermedios Bajos Intermedios Bajos 
 
Fuente: Adaptado de Giraldo, E. (2001). Tratamiento De Lixiviados De Rellenos Sanitarios: Avances 
Recientes. Revista de Ingeniería, 0(14), 44-55. 
 
 
Al momento de elegir un sistema de tratamiento para un determinado sitio de disposición, 
no se tienen en cuenta los componentes fisicoquímicos del lixiviado in situ, sino que se 
evalúan los sistemas de tratamiento por su viabilidad económica. 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 24 
 
 
Tabla 2-11 
Costos por sistema de tratamiento. 
 
Tratamiento Costo US$/m3 
Aeróbico 20 
Membrana 10 
Evaporación 5 
 
Fuente: Adaptado de Giraldo, E. (2001). Tratamiento De Lixiviados De Rellenos Sanitarios: Avances 
Recientes. Revista de Ingeniería, 0(14), 44-55. 
 
 
En el Relleno Sanitario Carapacho se implementan los sistemas de tratamiento 
Evaporación y Recirculación, los cuales, según la información disponible son 
significativamente más prácticos y económicos, y por ende resultan siendo atractivos para 
municipios que buscan tecnologías más sencillas y autosuficientes. No obstante, teniendo en 
cuenta lo expuesto en la Tabla 2-10 el sistema de recirculación tiene unos rendimientos bajos 
a comparación del de evaporación, ya que “para generar efectos considerables de 
tratamiento, los lixiviados deben recircularse entre 3 y 10 años aproximadamente” (Giraldo, 
2001b). 
 
2.2.4.1.5 Evaporación. 
Este tratamiento consiste en adaptar pondajes debidamente impermeabilizados que 
permitan contener por un tiempo prolongado los lixiviados generados a cielo abierto hasta 
que se efectué su respectiva evaporación; en el caso en el que los lixiviados no se evaporen 
totalmente, estos pueden ser rociados sobre las celdas del relleno sanitario en operación. 
“Este procedimiento es recomendable para lugares calurosos ya que si existen 
precipitaciones altas, se deben de cubrir los pondajes para evitar que la lluvia se mezcle con 
los lixiviados y aumente el caudal de los mismos” (SEPSA, 2014). 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 25 
 
 
 
 
Figura 2-5. Esquema de manejo por Evaporación en el RS Carapacho. 
Cydep. (2013). 
. 
 
En el Relleno Sanitario Carapacho se implementaron de tres pondajes con un área 
superficial de 956 m2, los cuales están conectados en serie, para que el lixiviado circule por 
cada uno a medida que estos se van llenando. “Los pondajes se comportan como una laguna 
de estabilización ya que cada uno remueve carga orgánica biodegradable y nitrogenada, 
cuando el lixiviado permanece allí contenido” (Cydep, 2013). 
 
 
 
Figura 2-6. Diseño de pondajes en RS Carapacho. 
Cydep. (2013). 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 26 
 
 
2.2.4.1.6 Recirculación. 
Este proceso consiste en devolver el lixiviado recolectado a la zona donde se encuentran 
depositados y compactados los residuos, ya que al recircular el lixiviado algunos 
constituyentes tales como el “DBO, DQO, nutrientes y metales pesados son atenuados por 
la actividad biológica y por las reacciones químicas que se presentan en las zonas de 
disposición” (SEPSA, 2014). Una de las ventajas de este proceso es que “el lixiviado 
recirculado aumenta la humedad de los residuos dispuestos y la producción de gas por 
tonelada de residuo dispuesta” (Giraldo, 2001b). Sin embargo, pese a dichas ventajas, este 
proceso es considerado como un pre-tratamiento, dado que per se no garantiza una reducción 
considerable de la carga contaminante de los lixiviados. 
 
 
 
Figura 2-7. Esquema de manejo por Recirculación en el RS Carapacho. 
Cydep. (2013). 
 
 
En el Relleno Sanitario Carapacho luego de generar el proceso de Evaporación 
anteriormente descrito, se ejecuta un sistema de bombeo que va desde el pondaje 3 hasta una 
caja de distribución donde se inicia la recirculación de los lixiviados a partir de unos filtros 
de distribución instalados antes de generar la empradización de la zona. Finalmente el 
lixiviado al interactuar con los residuos allí dispuestos, genera actividades biológicas y 
reacciones químicas que permiten una atenuación de contaminantes en los líquidos 
lixiviados y una generación de gas en una proporción mucho mayor. 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 27 
 
 
2.3 Marco Geológico 
La geología local de la zona de estudio se encuentra documentada bajo estudios realizados 
por la universidad Nacional de Colombia, Universidad de Boyacá y el Servicio Geológico 
Colombiano, los cuales contienen material referente a la formación Areniscas de 
Chiquinquirá de un modo general y a la estabilidad de taludes dentro del relleno sanitario 
Carapacho de manera específica. 
 
 
 
Figura 2-8. Mapa geológico regional de Chiquinquirá (Ver Apéndice B). 
Adaptado de Servicio Geológico Colombiano. (2005). 
 
 
En la Figura 2-8 se puede observar de manera general la geología regional de 
Chiquinquirá y sus alrededores, junto con la ubicación específica del relleno sanitario 
Carapacho dentro de esta, con lo cual se ilustra y aclara el entorno geológico que yace en la 
zona de estudio. 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 28 
 
 
La formación denominada originalmente como Areniscas de Chiquinquirá es la unidad 
que aflora en el área del relleno sanitario, la cual ha sido cartografiada por el Servicio 
Geológico Colombiano en cinco planchas a escala 1:100.000: 151-170-189-208 y 190. “Los 
afloramientos de esta unidad se localizan hacia la región central de la Cordillera Oriental de 
Colombia, en una franja con sentido SW-NE de aproximadamente150 km de longitud por 
70 km de ancho, la cual se extiende desde la represa de Neusa (Cundinamarca), al sur, hasta 
más allá de la población de Guepsa (Santander), al norte”(Terraza, 2012). Esta unidad tiene 
como formación infrayacente y suprayacente a Simití y Simijaca, respectivamente. 
 
2.3.1 Estratigrafía General. 
La edad de la Formación Arenisca de Chiquinquirá basada en amonitas2 está comprendida 
entre el Albiano tardío3 y el Cenomaniano4 del periodo geológico cretácico. Las estructuras 
geológicas más importantes que involucran a esta unidad son los sinclinales de Aposentos, 
Chiquinquirá - San José de Pare y de Suaita- Chima; el Anticlinal de Tinjacá y la Falla de 
Carupa (Ver Figura 2-9). 
 
 Según el estudio realizado por Terraza (2012), la Formación Areniscas de Chiquinquirá 
se puede llegar a dividir en 5 segmentos con carácter litológico contrastante, denominados 
A, B, C, D y E, los cuales en dicha investigación, fueron cartografiados en diferentes 
secciones dado a que la sección tipo5 de esta formación , localizada muy cerca al relleno 
sanitario Carapacho, se encontraba totalmente cubierta al realizar el estudio. 
 
2 Criaturas depredadoras parecidas a los calamares que vivían en el interior de conchas con forma de espiral, aparecieron 
hace unos 240 millones de años, hoy en día se encuentran entre los fósiles más abundantes. National Geographic. (s. f.). 
Amonita. 
 
3 Es la sexta y última edad o piso del Cretácico inferior, sucede al Aptiense y es anterior al Cenomaniense, del Cretácico 
superior. Argentina, A. P. (1999). Ameghiniana. Asociacion Paleontológica Argentina. 
 
4 Es la primera edad o piso del Cretácico superior, sucede a la Albiense, del Cretácico inferior, y precede a la Turoniense. 
Argentina, A. P. (1999). Ameghiniana. Asociacion Paleontológica Argentina. 
 
5 Es el intervalo o punto concreto que constituye el modelo correcto para definir un límite o una unidad estratigráfica. 
Hedberg, H. D. (1980). Guía estratigráfica internacional. 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 29 
 
 
 
 
Figura 2-9. Localidad tipo de la Formación Arenisca de Chiquinquirá en área del RS Carapacho. 
Adaptado de Terraza, R. (2012). 
 
 
La identificación de cada uno de los segmentos (A, B, C, D y E) en las tres secciones 
realizadas (SMG, VM y GPG), permitió construir la columna estratigráfica de la Formación 
Areniscas de Chiquinquirá (Ver Figura 2-10), la cual ayuda a comprender el patrón 
geológico que se puede encontrar en el relleno sanitario Carapacho, ya que como se dijo 
anteriormente, la sección tipo de la Formación (Sección 4 en la Figura 2-9) se encuentra muy 
cerca de la zona de influencia del relleno. 
 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 30 
 
 
. 
 
Figura 2-10. Columna estratigráfica de la Formación Areniscas de Chiquinquirá. 
Adaptado de Terraza, R. (2012). 
 
 
De la columna estratigráfica, Terraza (2012) infiere que: 
 
Los segmentos A, C y E los cuales pertenecen a fondos marinos someros y están compuestos 
por un 34% de arenitas, se clasificaron como arenosos; y los segmentos B y D los cuales 
representan fondos marinos de costa afuera y están compuestos por un 90% de lutitas, se 
clasificaron como lutíticos6.
 
6 Las Lutitas son rocas sedimentarias compuestas por partículas del tamaño de la arcilla y del limo. Son porosas y a pesar 
de esto son impermeables, porque sus poros son muy pequeños y no están bien comunicados entre ellos. Jáuregui, N. 
(2011). Origen y Clasificación de Lutitas. 
Capítulo 2. Descripción de la zona de estudio 31 
 
 
2.3.2 Estratigrafía Local. 
Ahora bien, de una manera más puntual, y basándose en la estratigrafía general realizada 
por Terraza (2012) anteriormente, en el relleno sanitario Carapacho se llevaron a cabo 
apiques en diferentes zonas del predio, realizados por Moreno & Barrera (2013), dentro de 
su estudio de estabilidad de taludes, los cuales permitieron conformar un perfil o columna 
estratigráfica in situ. 
 
 
 
Figura 2-11. Perfil estratigráfico relleno sanitario Carapacho. 
Moreno, A. R., & Barrera, J. V. G. (2013). 
 
 
 De los apiques realizados se concluye que los suelos residuales en los cuales se funda el 
relleno sanitario Carapacho son de “granulometría fina, muy poco permeables, típicamente 
arcillas y limos de baja plasticidad, con un porcentaje que varía entre el 31.3 y el 42.1% de 
arenas” (Moreno & Barrera, 2013), litología que podría pertenecer a los segmentos A, C y 
E, denominados como arenosos, de la Formación Areniscas de Chiquinquirá, 
específicamente al Segmento E debido a su superficialidad. 
 
No obstante las tomografías realizadas en este trabajo permitirán clasificar a una mayor 
profundidad el subsuelo, teniendo en cuenta que este ya ha sido intervenido por los residuos 
allí dispuestos. 
 
 
 
Capítulo 3 
 
 
Marco Teórico 
 
 
“Todo lo que nos parece real, está hecho de cosas 
que no pueden considerarse reales” 
Niels Bohr 
 
 
Dado que el objeto central de este análisis estará puesto en la representación de modelos 
geoeléctricos como medio de abordaje hacia cierta dimensión de la geofísica ambiental, será 
necesario plantear algunos parámetros teóricos que sirvan de ejes conceptuales sobre los que 
se apoyará la lectura interpretativa ad hoc del proyecto. 
 
Para dar inicio al reconocimiento teórico del trabajo investigativo, se define como 
geofísica a la “disciplina científica que se encarga de la aplicación de los principios y 
prácticas de la Física en la resolución de los problemas de la Tierra sólida” (Fcagpl, s.fb). 
Esta disciplina estudia fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e 
historia evolutiva de la Tierra a partir de métodos naturales o inducidos. 
 
Se considera a la prospección geofísica como la pieza tecnología, cuya diversidad de 
métodos tiene una incidencia cada vez mayor en la búsqueda de recursos minerales y en la 
localización de cuerpos extraños, no obstante, y para complementar, se entenderá el concepto 
de prospección geofísica definido por San Román (s.f) como: “el estudio de las estructuras 
ocultas en interior del subsuelo y de la localización de cuerpos anómalos delimitados por el 
contraste de alguna de sus propiedades físicas con las del medio circundante”. 
Capítulo 3. Marco teórico 33 
 
 
Para dar alcance a cada una de estas propiedades, la geofísica se ha complementado al 
instaurar diferentes técnicas instrumentales de operación en campo, llamadas métodos 
geofísicos, los cuales se encargan de usar los postulados fundamentales de la Física para 
alterar los materiales in situ y de tal manera poder investigar “el comportamiento del campo 
magnético, el movimiento de los continentes, la densidad de las rocas y su capacidad para 
conducir corriente eléctrica y ondas sísmicas” (Auge, 2008). 
 
Al fragmentar la geofísica en la diversidad de metodologías que la complementan, se 
destacan cuatro métodos principales como son: el método gravimétrico, magnético, eléctrico 
y sísmico. Los dos primeros son métodos de campo natural, y los dos restantes de campo 
artificial. La diferencia entre ambos radica en que, los primeros utilizan las corrientes 
naturales existentes en el subsuelo, mientras que los segundos necesitan de la generación de 
pulsos de corriente artificial (Maestre & Forero, 2014). 
 
Teniendo en cuenta el argumento del presente trabajo de investigación, el método de 
prospección geofísica que se usa para dar alcance a cada uno de los objetivos, es el eléctrico 
o geoeléctrico, por ende,