Los
Geosinteticos
Los Geosintéticos son un grupo de materiales fabricados mediante la
transformación industrial de substancias químicas denominadas polímeros, del
tipo conocido genéricamente como “plásticos”, que de su forma elemental, de
polvos o gránulos, son convertidos mediante uno o más procesos, en láminas,
fibras, perfiles, películas, tejidos, mallas, etc., o en compuestos de dos o
más de ellos, existiendo también algunas combinaciones con materiales de origen
vegetal.
Aunque en la naturaleza existen de manera natural, substancias poliméricas,
como la seda y la celulosa, la diferencia con los geosintéticos, es que estos últimos son fabricados por el hombre, a partir de productos obtenidos de la
refinación del petróleo.
Otra característica particular de los geosintéticos es que su aplicación
se relaciona con la actividad de la construcción, por lo que participan como
parte integral de sistemas y estructuras que utilizan materiales de
construcción tradicionales, como suelos, roca, agregados, asfaltos, concreto,
etc.
Sus funciones dentro de tales estructuras son las de complementar,
conservar, o bien mejorar el funcionamiento de los sistemas constructivos e
inclusive, en algunos casos, sustituir por completo algunos materiales y
procesos de la construcción tradicional.
·
PROPIEDADES GENERALES DE LOS GEOSINTETICOS, A
PARTIR DE SU NATURALEZA POLIMERICA.
Los plásticos son los
componentes principales en los geosintéticos. En la actualidad, muchas
industrias sustituyen ventajosamente materiales tradicionales tales como
agregados, suelos, metal, vidrio, etc., por materiales de plástico, que poseen,
en general, las siguientes propiedades:
ü Ligereza, existiendo materiales menos densos que el agua.
ü Ductilidad
ü Maleabilidad
ü Elevada elasticidad
ü Resistencia Mecánica
ü Resistencia a agentes químicos, la cual varía dependiendo del material
ü Posibilidad de mejorar sus propiedades mediante aditivos o
procesos mecánico - térmicos
ü Rangos variables de resistencia al intemperismo, existiendo algunos que
deben ser protegidos y otros que pueden ser expuestos a la intemperie por
lapsos largos, sin experimentar deterioro.
ü Baja absorción de agua
ü Resistencia a la biodegradación, la cual varía según el material de que
se trate
La familia de los
Plásticos es muy extensa. Los productos de esta naturaleza que se
utilizan para fabricar geosintéticos es apenas una pequeña fracción de los
polímeros que se utilizan en la sociedad moderna.
En general, las propiedades
específicas de un plástico dependen de la combinación de muchas variables, las
cuales son, entre otras:
Naturaleza química: Grupos
funcionales, peso molecular, dispersión del peso molecular, ramificaciones de
la cadena principal, incorporación química de componentes (copolímeros),
incorporación física de aditivos, tipo de formulación, etc.
Historia de esfuerzos,
temperaturas y exposición a agentes ambientales durante su vida útil.
Procesos de transformación o
formado
Procesos de acabado.
Es importante hacer notar que
el nombre genérico de un plástico o polímero, tal como “Polipropileno”,
“Polietileno de Alta Densidad”, “Poliéster”, etc., no es suficiente para
caracterizarlo de manera completa, porque bajo la misma denominación pueden
producirse diversos productos, con propiedades diferentes.
v Clasificación
De Los Geosinteticos
La siguiente clasificación
muestra los distintos Geosintéticos; de cada tipo existen distintas clases o
subcategorías.
ü Geotextiles
ü Geomembranas
ü Georedes o Geomallas
ü Geodrenes
ü Geomantas
ü Geoceldas
ü Geocompuestos de Bentonita
·
Geotextiles
Los geotextiles son telas
con diversas estructuras, cuyos elemento individuales son fibras,
filamentos, o cintas de plástico, que siguiendo diversos patrones de
distribución de sus elementos individuales, se reúnen y entrelazan entre sí por
medio de diversos procesos que les someten a acciones mecánicas,
térmicas, químicas, o varias de ellas, obteniendo así, estructuras continuas,
relativamente delgadas, porosas y permeables en forma de hojas, que
tienen resistencia en su plano.
Tipos de Geotextiles, según el
proceso de su fabricación:
ü Geotextiles No Tejidos
ü Geotextiles Tejidos
ü Tipos de Geotextiles, según el polímero de su fabricación:
ü Geotextiles de Poliéster
ü Geotextiles de Polipropileno
Las propiedades de los
Geotextiles son resultado de la combinación de su polímero base, de su
estructura y de los procesos de acabado a que se sometió el material.
La estructura es el arreglo
geométrico entre los elementos individuales del producto, ya sean fibras
cortadas, filamentos o cintas, y del tipo de unión entre los mismos, factores
que resultan en un material específico. 1
El grupo con un uso más
extendido, tanto en cantidad de aplicaciones como en consumo total, es el de
los Geotextiles No Tejidos, que se caracterizan porque las fibras que los
componen se distribuyen en forma desordenada, en todas direcciones.
Dentro de este grupo, es el de
los Geotextiles No Tejidos Punzonados,el de mayor consumo mundial; en ellos, la
unión entre sus fibras se logra mediante entrelazamiento por la acción de
agujas, con lo que se obtienen estructuras adaptables, pues sus fibras tienen
una relativa libertad de movimiento entre sí, lo que genera una
importante elongación inicial, antes de entrar en tensión.
Su comportamiento bajo tracción
se caracteriza por una relativamente baja carga en tensión inicial, que
corresponde a una elongación inicial relativamente alta (bajo
módulo inicial), lo que explica al alto grado de adaptabilidad de este
tipo de geotextil, que le permite adaptarse a superficies irregularidades,
sin ser dañado.
Tienen este tipo de
geotextiles, además, muy alta porosidad y permeabilidad, tanto en su
plano como a través de su plano, siendo filtros muy eficientes. Son
resistentes al bloqueo de sus poros con suelo bien graduado. El flujo a través
de su estructura inicia con carga hidráulica muy baja. .
Una manera muy común de
clasificarlos es por su masa por unidad de área, siendo los de uso más
extendido desde 140 hasta 400 g/m2, aunque existen de mucha mayor
masa, para aplicaciones especiales.
Por sus características ya
descritas, los Geotextiles No Tejidos Punzonados, se utilizan para aplicaciones
de Separación de Materiales, Filtración, Drenaje, Control de la Erosión y
Prevención de la Reflexión de Grietas.
Los más pesados y resistentes
se utilizan para Protección de Geomembranas, Estabilización y Refuerzo.
Otros Geotextiles No Tejidos.
Algunos materiales son modificados posteriormente al punzonado, mediante fusión
superficial de sus fibras, estiramiento a alta temperatura o aplicando
tratamientos en su superficie, con resinas químicas y posterior horneado, con
el fin de variar sus propiedades, con diferentes propósitos.
Geotextiles No Tejidos
Termosellados son aquellos que se obtienen por medio de la fusión de sus
fibras, sobre las que se aplica presión mediante rodillos calientes,
lisos o con relieves, fusionando toda la superficie del material o sólo
áreas selectas del mismo.
El resultado son geotextiles
delgados en los que las fibras no tienen libertad de movimiento y su
comportamiento es más tenaz. La permeabilidad del producto final es menor
cuando se usan rodillos lisos.
Otro grupo importante de
geotextiles son los Geotextiles Tejidos, en los que su construcción sigue
un patrón geométrico claramente definido, que se logra por medio del
entrelazamiento de filamentos o cintas planas en dos direcciones mutuamente
perpendiculares, mediante un proceso de urdido, por el cual es posible combinar
diferentes tipos de filamentos en cualquiera de las direcciones del tejido,
para obtener las propiedades de resistencia que se buscan, en las dos
principales direcciones de fabricación. Estos geotextiles son menos rígidos en
el sentido diagonal.
Dentro de este grupo de
materiales tejidos, son los Geotextiles Tejidos de Cinta Plana los de
mayor volumen de uso; las cintas que los componen son planas, mejor conocidas
como rafia. Debido a que su resistencia se tiene principalmente en los sentidos
de fabricación y en el transversal a éste, se someten a un proceso de acabado
térmico para reducir el movimiento relativo de las cintas.
Su comportamiento bajo tracción
muestra una carga en tensión inicial relativamente alta, con baja elongación
(alto módulo inicial). Por ello su capacidad de adaptación a superficies
irregularidades filosas, como son subrasantes con presencia de roca, es baja.
Su aplicación más exitosa es como refuerzo sobre estratos que experimentan
asentamientos al construir, como son zonas de suelos saturados y pantanos, sin
roca presente en la superficie, pues de este modo pueden desarrollar su
capacidad de refuerzo a la tensión y mantener su integridad.
Sus aberturas son pequeñas y su
permeabilidad baja respecto de los Geotextiles No Tejidos y de los Geotextiles
Tejidos de Monofilamentos; sólo permiten flujo a través de su plano,
requiriendo para ello que exista un cierto valor de carga hidráulica, y poseen
poca resistencia al bloqueo de sus poros con suelo bien graduado. Por lo
anterior, no se usan para aplicaciones de filtración o que requieren alta
permeabilidad.
Los tipos más usuales varían
desde 140 hasta 280 g/m2.
v Los Geotextiles
Tejidos De Monofilamentos
Se componen por filamentos de sección circular relativamente gruesos,
con tamaños de aberturas claramente establecidas y mensurables mediante
procedimientos sencillos. Según la combinación de los filamentos en las
direcciones de fabricación y transversal se controla la permeabilidad y tamaño
de abertura. Se utilizan en aplicaciones de filtración, y de refuerzo en
las que se requiere una alta permeabilidad.
Su carga en tensión inicial es
alta y su elongación es baja (alto módulo inicial). Por lo mismo, su capacidad
de adaptarse a irregularidades es baja.
Sólo poseen flujo a través de
su plano y su Permeabilidad es muy alta, no requiriendo la existencia de una
carga hidráulica apreciable para establecer el flujo. Su resistencia al bloqueo
con suelo, bien graduado o no, es muy alta y se considera su estructura muy
favorable para el diseño de soluciones a casos críticos de filtración.
v Los
Geotextiles Tejidos de Multifilamentos
Son producto del urdido de multifilamentos, mismos que son el
resultado del trenzado de varios filamentos de menor diámetro. Son
materiales con muy alta resistencia a la tensión y alto módulo de tensión.
Su carga en tensión inicial es
muy alta y su elongación es baja. Su capacidad de adaptación a irregularidades
es relativamente baja. Son el grupo de mayor resistencia a la tensión entre los
geosintéticos utilizados para reforzar.
Su Permeabilidad es intermedia.
Sólo se establece el flujo a través y no en su plano. Son resistentes al
bloqueo de sus poros con suelo, bien raduado El flujo inicia con baja carga
hidráulica.
Se utilizan primordialmente
para aplicaciones de estabilización de terraplenes que se construyen sobre
terrenos de muy baja capacidad de carga.
NOTAS
Las comparaciones que se establezcan entre geotextiles deben ser
entre materiales con igual masa por unidad de área.
La masa por unidad de área y la construcción (estructura formada por sus
componentes básicos) son los principales factores que influyen en
las propiedades hidráulicas y mecánicas de los geotextiles.
El módulo es diferente al calculado para otros materiales, pues en los
geotextiles no se toma en cuenta el espesor, por ser materiales con alta
relación de vacíos. El módulo inicial es la carga de tensión a elongaciones muy
bajas.
GEOMEMBRANAS
La Geomembranas son láminas de muy baja permeabilidad que se emplean
como barreras hidráulicas; se fabrican en diversos espesores y se impacan como
rollos que se unen entre sí mediante técnicas de termofusión, extrusión de
soldadura, mediante aplicación de adhesivos, solventes o mediante vulcanizado,
según su naturaleza química.
vTipos de Geomembranas
Según el proceso de su fabricación:
ü
Geomembranas
No Reforzadas
ü
Geomembranas
Reforzadas
Tipos de
Geomembranas, según el polímero de su fabricación:
ü
Geomembranas
de PVC Plastificado
ü
Geomembranas
de Polietileno de Alta Densidad
ü
Geomembranas
de Polipropileno
ü
Geomembranas
de Polietileno Cloro Sulfonado
ü
Geomembranas
de Hules Sintéticos
Las Geomembranas de mayor volumen de aplicación son las No Reforzadas,
de Polietileno de Alta Densidad y de PVC Plastificado.
Las Geomembranas de Polietileno de Alta Densidad (PEAD) se fabrican en
rollos anchos, de 7.0m o más, y en esta presentación se embarcan al sitio de la
obra, donde se unen unos con otros mediante equipo de termofusión y extrusión
de soldadura del mismo polímero.
Otro tipo muy usual de Geomembranas, son las de PVC Plastificado, las
cuales se instalan mediante la unión en campo, de lienzos prefabricados en
plantas industriales, según un despiece planeado, para luego unirse unos con
otros en su sitio de ubicación final, a manera de rompecabezas. Esto es posible
en las Geomembranas de PVC Plastificado, porque los lienzos pueden ser doblados
y empacados en forma de paquetes, sin causar daño al material, como podría ser
en otro tipo de láminas que se agrietan al ser dobladas. Lo anterior resulta en
instalaciones muy rápidas.
Las técnicas de unión en el sitio de la obra, para las
Geomembranas de PVC pueden ser mediante termofusión, aplicada por una empresa
especializada, o mediante aplicación de adhesivos especiales. Este último caso
es una gran ventaja en caso de presentarse rupturas en la membrana de manera
accidental, posteriormente a su instalación por el proveedor, pues el mismo
usuario puede realizar la reparación sin necesidad de gastar en ayuda
especializada, ya que la técnica de unión con adhesivo es muy
sencilla.
La Selección
Del Tipo De Geomembrana Para Cada Aplicación Requiere Del Análisis De Diversas
Variables:
ü
Compatibilidad
Química
ü
Comportamiento
Mecánico Requerido
ü
Exposición
al Intemperismo
ü
Eventual
Daño Mecánico y Reparaciones
Las variables indicadas anteriormente no son, sin embargo, las únicas a
considerar, requiriéndose generalmente, de una evaluación más completa de la instalación de
que se trata, tomando en cuenta que
existen situaciones que requieren diseñar de manera más completa, no pudiendo
depender exclusivamente de un producto (la geomembrana), para impedir el
acaecimiento de situaciones graves, como puede ser, por ejemplo, la fuga de
sustancias peligrosas que pueden contaminar el ambiente y amenazar la salud
pública, para lo cual se requiere construir SISTEMAS IMPERMEABLES, en vez de
simplemente UTILIZAR PRODUCTOS IMPERMEABLES.
El diseño de instalaciones de ese tipo se lleva a cabo por
empresas especialistas y generalmente las soluciones implementadas emplean
otros Geosintéticos además de Geomembranas, en diseños “a prueba de
fallas”.
VENTAJAS DE LAS GEOMEMBRANAS SOBRE
IMPERMEABILIZACIONES CON ARCILLA COMPACTADA:
ü CONTINUIDAD
Las capas de arcilla compactada
contienen pequeños conductos en su masa, a través de los cuales se establece el
flujo de líquidos. Estos conductos se presentan por agrietamiento, al
perder humedad la arcilla. También se presentan conductos
horizontales en la frontera entre las capas compactadas. La razón de esto
es que las barreras de suelo no son materiales continuos, sino el producto del
acomodamiento y densificación de partículas por el proceso de compactación a que se deben someter.
ü MUY BAJO
COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD.
Esta propiedad es mucho menor
que la correspondiente a arcillas compactadas. Se determina en forma indirecta,
a través de la medición de transmisión de vapor a través de la geomembrana.
Esto trae como consecuencia que se pueden construir sistemas impermeables con
espesores despreciables, en lugar de tener que compactar gruesas capas de
arcilla.
ü LIGEREZA
Propiedad importante de las
Geomembranas desde el punto de vista logístico, ya que se puede lograr la
impermeabilización sin grandes acarreos y en lapsos muy cortos.
GEOREDES O GEOMALLAS
Son elementos estructurales que
se utilizan para distribuir la carga que transmiten terraplenes, cimentaciones
y pavimentos, así como cargas vivas, sobre terrenos de baja capacidad portante,
o bien como elementos de refuerzo a la tensión unidireccional, en muros de contención
y taludes reforzados que se construyen por el método de suelo reforzado.
