Nuevas Tendencias en el Diseño y Construcción con Geosintéticos.
Introducción Geotextiles. Geomallas. Georedes. Geomembranas. Geocompuestos.
Geotextiles Son geosintéticos planares usados en contacto con suelo, roca, tierra y/o cualquier otro material geotécnico, para cumplir funciones tales como: separación, filtración, drenaje, refuerzo e impermeabilización. El diseño debe ser enfocado determinando a priori la función que ellos van a desempeñar en determinada aplicación y definiendo las propiedades mecánicas e hidráulicas importantes que permitan obtener los factores de seguridad mínimos recomendables.
Geotextiles Clasificación Por el proceso de fabricación: Tejidos: producidos mediante el entrelazamiento de dos o más juegos de hilos en dos direcciones preferenciales. No-tejidos: formados por fibras o filamentos orientados aleatoriamente, interligados por procesos mecánicos, térmicos o químicos. Por el polímero de fabricación, los geotextiles pueden ser de polipropileno, de poliéster y poliamidas.
Geomallas o Geogrillas Son geosintéticos constituidos por un conjunto de costillas paralelas conectadas y con aberturas, para permitir la trabazón del suelo o piedra, cuya función principal es la de refuerzo. Definir el tipo de aplicación y los mecanismos de refuerzo para determinar las propiedades mecánicas y de interacción con el suelo que son relevantes para el caso particular, constituye el inicio del procedimiento para un diseño confiable y seguro. Una clasificación primaria implica subdividirlas en biaxiales y uniaxiales. Las geomallas uniaxiales se usan en las aplicaciones en que los esfuerzos están definidos en una sola dirección. Las geomallas biaxiales se emplean en aplicaciones donde los esfuerzos tienen básicamente una distribución al azar.
Geomembranas Son geosintéticos impermeables o, de una manera más estricta, de muy baja permeabilidad en relación con los materiales naturales que pueden ser usados para la contención de desechos líquidos o sólidos. Como ejemplo podemos citar a las arcillas naturales o modificadas cuya conductividad hidráulica neta es de aproximadamente 10-9 m/s., bastante mayor que la permeabilidad de una geomembrana que es del orden de 10-13 hasta 10-15 m/s.
Geomembranas Las aplicaciones más comunes están relacionadas con revestimientos para la contención de líquidos, desde agua potable hasta peligrosos o radiactivos; para canales de conducción de agua u otros líquidos; coberturas de rellenos de desechos sólidos o líquidos para evitar la contaminación; para el revestimiento de terraplenes, muros y presas; la impermeabilización de túneles, techos, y cimentaciones; etc.
Geomembranas Dentro de los polímeros que sirven de materias primas para la fabricación de las geomembranas, el polietileno (HDPE y LLDPE) y el PVC (Cloruro de polivinilo) son los más ampliamente usados a nivel mundial. El polietileno de Alta densidad es el polímero que presenta mayor inercia química y resistencia a rayos UV. El polietileno de baja densidad es más flexible. La geomembrana de PVC tiene una gran resistencia a la deformación multiaxial, la cual le permite soportar grandes asentamientos y deformaciones.
Geomantas para control de erosión En los últimos años, el control de la erosión y la sedimentación del suelo se han convertido en consideraciones serias en todos los proyectos que puedan ser afectados. Lugares de construcción con taludes empinados y/o con vías de drenajes superficiales sin vegetación son blancos claves para la erosión y liberación de grandes cantidades de sedimentos. Las mantas para control de erosión fueron concebidas para solucionar esos problemas. Estas mantas han sido diseñadas para una serie específica de aplicaciones de control de erosión y revegetación, desde taludes severos que requieren protección contra la erosión hasta canales de alta velocidad y líneas costeras de impacto moderado que necesitan un refuerzo permanente de la vegetación.
Geocompuestos La filosofía básica de los geocompuestos, es combinar los mejores rasgos de materiales diferentes, de tal manera que se resuelva un problema específico en forma optima. Estos geocompuestos son generalmente, pero no siempre, materiales sintéticos. En algunos casos puede ser más ventajoso usar un material no-sintético con uno sintético para un comportamiento óptimo y/o minimizar los costos. Por lo tanto, el número de posibilidades es casi infinito y los únicos límites son el ingenio y la imaginación.
Geosintéticos y sus funciones específicas. Tipo Funciones específicas Separación Refuerzo Filtración Drenaje Impermeabilización Geotextil P o S P o S P o S P o S P o S Geomalla S P n/a n/a n/a Geored S n/a n/a P n/a Geomembrana S n/a n/a n/a P Geocompuesto P o S P o S P o S P o S P o S Nota: P = función primaria; S = función secundaria; n/a = no aplicable.
Geogrillas Principal función: resistir tracciones Aplicaciones: Muros reforzados Taludes reforzados Materiales: Poliester recubierto Con PVC o latex Hdpe
Geomallas Y Geotextiles Geomallas (geonets): fabricadas de HDPE, espesor 3,5 a 6 mm. Principal función: permitir flujo en su plano con gran caudal y baja reducción de él por bajo aplastamiento. Geotextiles: no tejidos agujados de fibras de polipropileno o poliester. Principal función: permitir flujo en su plano.
Geotextiles y Geocompuestos Geotextiles: no tejidos agujados de polipropileno o poliester. Geocompuestos: geomallas de HDPE con geotextiles no tejidos pegados por una o ambas caras.
Geomantas Carpetas fabricadas con mallas o filamentos ortogonales de polipropileno y/o polietileno cubiertas con fibras de coco u otro vegetal. Pueden fabricarse para aplicaciones temporales (degradables) o definitivas. Aplicación: control de erosión en taludes y canales.
Geomats Mallas formadas por bucles de filamentos de polietileno o polipropileno colocados sobre una malla de respaldo de filamentos ortogonales. Aplicación: control de erosión en taludes y canales.
Geoceldas Estructuras de forma romboidal, fabricadas con bandas de HDPE o geotextiles no tejidos calandrados, de altura 7 a 12 cm, unidas en los puntos de contacto.
Geoceldas Pueden ser: Impermeables (bandas de HDPE). Semipermeables (bandas de HDPE perforadas). Permeables (bandas de geotextiles). Aplicación: estabilización y confinamiento superficial de arenas y suelos; Control de erosión en taludes y canales.
Geotextiles para Separación Geotextiles fabricados con propiedades mecánicas tracción deformación acordes con la función de separación estabilización de suelos. Geotextiles tejidos: filamentos ortogonales, alta resistencia mecanica con baja deformación. Raffia: baja permeabilidad. Telas de ingeniería: alta permeabilidad. Geotextiles no tejidos calandrados: resistencia mecanica media con deformación baja a media; Baja permeabilidad. Geotextiles no tejidos agujados: resistencia mecánica media con deformación media a alta.
Geomembranas Alta resistencia al punzonamiento: PVC, VFPE (polietileno muy flexible) y PP (polipropileno flexible) Baja resistencia al punzonamiento: HDPE
Geosynthetic Clay Liner (GCL) Carpetas geosintéticas de bentonita: compuestas por dos capas de geotextiles tejidos y/o no tejidos agujados, que encierran bentonita en gránulos. Son barreras secundarias, activas, es decir, tienen cierta capacidad de autosellarse. Deben estar confinadas para que sean efectivas.
Geotextiles para protección de Geomembranas Geotextiles no tejidos agujados especialmente diseñados para que brinden protección del punzonamiento a las geomembranas que esten en contacto con ellos.
Geotextiles para Recarpeteo Asfaltico Geotextiles no tejidos agujados de polipropileno especialmente diseñados para que retarden la propagación de las grietas de pavimentos repavimentados: Actúan como barrera para impedir descenso de agua. Actúan como refuerzo a tracción en la interfaz.
Geocushions Carpetas compuestas por fragmentos de espuma de poliuretano, excedentes de caucho y/o neumaticos aglomerados, fabricadas especificamente para brindar protección a geomembranas.
Procedimientos de Ensayo de Geomembranas Permiten determinar: Peso por unidad de area Espesor Densidad Dureza Resistencia a traccion Resistencia de uniones Resistencia a desgarre Punzonamiento estatico Punzonamiento dinámico
Procedimientos de Ensayo de Geomembranas Permiten determinar: Doblado o Flexion en frío Absorción de agua Estabilidad dimensional Permeabilidad al vapor de agua Permeabilidad al agua Permeabilidad a gas Resistencia UV Agrietamiento bajo esfuerzo
Procedimientos Diseño Geotextiles: Diseño Por Costo Y Disponibilidad: Esta Siendo Dejado De Lado Diseño Por Especificación: Ej.:De Carreteras Diseño Por Función: Diseñado: Fs=prop. adm(ensayo) / prop.req. (diseño)
Procedimientos de diseño de geomembranas Normalmente se diseña considerando cuerpo libre sobre el que actúan solicitaciones externas. Valores de diseño pueden ser: Resistencia a tracción. Resistencia a punzonamiento. Fricción. Otras caracteristicas.
Nuevos tipos de geosintéticos: Geotextiles electrokinéticos: incorporan filamentos conductivos, para electrosmosis o detección de filtraciones bajo piscinas. Geomembranas de polipropileno flexible (fpp) Geomembranas de VFPE (polietileno muy flexible) basadas en polietileno de baja densidad metalocénico.
Nuevas tendencias en los procesos de producción de geosintéticos Geotextiles no tejidos agujados con fibras de polipropileno de mayor resistencia. Geotextiles no tejidos agujados de polipropileno con nuevos procesos de presestirado transversal.
Nuevas tendencias de mercado en geosintéticos Menores costos de geogrillas de poliester y facilidad de instalación tienden a hacerlas más utilizadas que las de HDPE. Geotextiles no tejidos agujados siguen desplazando a geotextiles no tejidos calandrados por su mayor confiabilidad en filtración y drenaje.
Nuevas tendencias en aplicación de geosintéticos Geotubos: tubos fabricados con geotextiles tejidos, para encapsular y confinar arenas y sedimentos permiten formar rompeolas, estabilizar playas y formar islas. Geomembranas de PVC: instalación y reparación bajo agua, permite recuperar estanqueidad de presas y piscinas.
Nuevas tendencias en normativa y control de calidad en geosintéticos Normativa: aprobación de normas europeas EN e ISO a comienzos del año 2000 En el País no hay normativa aprobada a la fecha. Se trabaja con las normas ASTM existentes. en un futuro, a nivel mundial podría esperarse que todos los paises adopten formato ISO, incluso EEUU con las normas ASTM. Seguirá la eliminación de nombres o marcas de geosintéticos y su reemplazo por especificaciones por función.
Nuevas Tendencias para asegurar la Calidad en Geosintéticos Se tiende a exigir la responsabilidad del fabricante no sólo en la producción sino también en instalación: instaladores oficiales acreditados. Se tiende a acreditar productores con experiencia y sistemas de garantía de calidad. En geomembranas, se tiende a complementar el aseguramiento de calidad con especificación de técnicas de detección electrónica de filtraciones.