Manual geosintéticos

SISTEMAS DE
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IMPERMEABILIZACIÓN
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Indice
Geosintéticos
Geomembranas
Geomembranas de polietileno de alta densidad (HDPE)
Geomembranas de polietileno de baja densidad lineal (LLDE)
Geomembrana de PVC
Geomembrana de polipropileno (PP)
Geomembrana conductiva de HDPE
Geomembrana texturada de HDPE
Geotextiles
Geomallas
2.0
Tipos de unión de geomembranas
Soldadura por cuña caliente
Soldadura por extrusión
3.0
Aseguramiento de Calidad
Almacenaje
Preparación del terreno
Despliegue e instalación de geosintéticos
Soldadura
Soldadura por cuña caliente
Soldadura por extrusión
4.0
Ensayos no destructivos de hermeticidad
Caja de vacío (ASTM D 4437-84)
Prueba de chispa eléctrica (spark test)
Prueba de canal de aire
5.0
Ensayos destructivos de hermeticidad
Corte (ASTM D 4437-84)
Desgarre (ASTM D 4437-84)
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1.0
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Geosintéticos
Las Geomembranas en general se utilizan como
elemento de estanqueidad en la contención de
fluidos. Su uso comienza aproximadamente 1970
en la industria minera de Chile y los Estados Unidos, para revestir pozas de evaporación, presas
de relaves y pozas de lixiviación en pilas.
Según la aplicación, se utilizan distintos materiales
Geomembranas de polietileno de alta densidad
(HDPE)
Es la más utilizada y sus espesores más comunes van de 0,50 a 2,50 mm. Al ser de HDPE tiene
gran resistencia al ataque químico y a la radiación
ultravioleta.
para sustituir a la geomembrana de HDPE, permite abaratar los costos del proyecto.
Geomembrana de polipropileno (PP)
La resina de PP otorga a esta geomembrana
mayor elasticidad y resistencia al punzonado,
manteniendo una excelente flexibilidad
Geomembrana conductiva de HDPE
Es una geomembrana de HDPE que tiene integrada en el fondo una capa que conduce la electricidad. Facilita la verificación de la instalación
de la geomembrana mediante ensayos de chispa que se realizan con equipos de alto voltaje y
su uso más usual es en piscinas de gran superficie.
Geomembrana texturada de HDPE
Geomembranas de polietileno de baja
densidad lineal (LLPDE)
Este material, por tener una menor densidad que
el HDPE, tiene una mayor flexibilidad, que permite adherirse a paredes pronunciadas o taludes
donde se requiere una mayor resistencia al alargamiento. Además, cuando es posible utilizarla
También llamada geomembrana rugosa o antideslizante, es una geomembrana de HDPE a la
que se le añade rugosidad en una etapa posterior en el proceso de fabricación. Este producto
admite un mayor ángulo de fricción, prácticamente sin alterar las propiedades mecánicas del
HDPE. Se aplica para facilitar el acceso a través
de terrenos de gran pendiente, como taludes.
| 1.0 Geosintéticos
Geomembranas
1.0
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1.0
Geosintéticos
Geotextiles
Los Geotextiles son láminas de fieltro cuyo principal propósito es mejorar o suavizar las superficies basales. Pueden ser no tejidos, tejidos o
tricotado, fabricados a partir de filamentos continuos, cortado a longitudes predeterminadas.
El filamento usado es generalmente el Polipropileno, el cual le confiere al producto elevadas
resistencias mecánicas e hidráulicas durante
el tiempo, debido a que este material posee un
punto de fusión más elevado y una menor fluencia en comparación a otros polímeros.
| 1.0 Geosintéticos
Geomallas
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Estructura de polímero manufacturada en forma
de lienzo, que consiste de un sistema regular de
costillas sobrepuestas y conectadas íntegramente, cuyas aberturas son generalmente más
grandes que los elementos que la forman. Su
principal uso es la detección de filtraciones, pero
también se pueden ocupar para lograr mayor
estabilidad sobre suelos blandos o taludes, para
disminuir sobreexcavaciones o para separar entre capas de materiales. Usualmente se fabrican
en espesores entre los 0,75 y los 2 mm, en rollos que según el espesor abarcan entre 1000 y
3000 m2.
Tipos de unión de
Geomembranas
2.0
Este es el método primario para la unión de las
geomembranas de polietileno debido a su eficiencia y regularidad en la calidad de las soldaduras; además provee un control objetivo y veraz
de la estanqueidad de las uniones. Consiste en
la unión por termofusión sin aporte de material
de las zonas de traslape de las láminas. El procedimiento es llevado a cabo por medio de una
máquina autopropulsada por medio de energía
eléctrica, provista de dos rodillos tangentes a
un espacio mínimo común en el cual se encaja el
traslape de las geomembranas a unir. En el plano
de traslape e inmediatamente antes que los rodillos, existe una cuña cuya temperatura de operación es seleccionada por el operador de acuerdo
a las características de las geomembranas. A
medida que la soldadora avanza propulsada por
los rodillos, estos presionan las partes fusionadas por la cuña logrando dos líneas de soldadura
paralelas separadas por un área libre que constituye el denominado “canal de aire”.
Soldadura por Cuña Caliente
| 2.0 Tipos de unión de Geomembranas
Soldadura por cuña caliente
Sección transversal de una línea de soldadura
con canal de aire.
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2.0
Tipos de unión de
Geomembranas
Soldadura por extrusión
| 2.0 Tipos de unión de Geomembranas
Este tipo de soldadura, utilizada en geomembranas de polietileno, de menor rendimiento en ejecución que el de cuña caliente, se caracteriza por
su gran versatilidad. En efecto, la totalidad de los
detalles, parches y uniones especiales pueden
ser ejecutados con este tipo de soldadura. Un
ejemplo donde se utiliza este tipo de soldadura
es para el anclaje de las membranas a los insertos embebidos en el hormigón.
El método consiste en la unión por termofusión
con aporte de material de las partes a unir. El
procedimiento es llevado a cabo por medio de
una máquina guiada manualmente, provista de
una cámara de fusión de material de aporte, una
boquilla para la extrusión del aporte y una boquilla de precalentado.
Soldadora por extrusión de material de aporte.
El material de aporte provisto en rodón de polietileno o en “pellets” es ingresado a la cámara de
fusión donde por medio de un tornillo sin fin es
hecho fluir a través de la boquilla de extrusión.
Mientras el operador guía la boquilla de extru-
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sión apoyándola sobre las partes a unir, un flujo
de aire caliente expelido por la boquilla de precalentado prepara las superficies previamente pulidas para su perfecta adherencia con el cordón
de soldadura.
Aseguramiento
de Calidad
Almacenaje
El almacenaje apropiado de los rollos de geomembranas de HDPE, geonet y soldaduras de
aporte, constituye el primer paso fundamental
en el desempeño eficiente de la instalación.
3.0
a Superficie de almacenamiento: Esta deberá
ser lisa y estar libre de cualquier elemento corto
y/o punzante.
a Apilamiento: No es recomendable almacenar
los rollos de polietileno en pilas superiores a tres
niveles. Esto puede dañar los tubos de soporte
de los rollos inferiores, y el desmoronamiento
de los rollos podría causar accidentes.
-Recepción de materiales: se recomienda hacer
una inspección visual, tanto de los procedimientos de descarga como de las partidas recibidas
en el sitio de la obra, descartando o registrando:
a Daños en los bordes del rollo
a Daños en el tubo de soporte
a Ausencia de correas de transporte o “Eslingas” (Slings)
a Acuñamiento: El desplazamiento de los rollos, almacenados debe ser restringido por
cuñas apropiadas y dispuestas en los rollos inferiores. Estas cuñas deben ser confeccionadas
con materiales que no dañen los geosintéticos.
a Protección de los tubos de transporte: Los
tubos de transporte de los rollos de polietileno
son confeccionados mayoritariamente en cartón. Si durante periodos de lluvia y/o nieve los
extremos de los tubos no son tapados, el ingreso de agua reblandecerá el cartón inutilizando
temporalmente el rollo.
| 3.0 Aseguramiento de Calidad
a Soldadura de aporte de HDPE: debe ser almacenada en un lugar limpio, alejado de los
vientos que pudiesen arrastrar polvo, no se
debe sacar de su embalaje, sino hasta el momento de utilizarse en terreno.
a Daños en la superficie de la geomembrana
a Error en las dimensiones de los rollos
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3.0
Aseguramiento
de Calidad
Preparación del terreno
La superficie basal a impermeabilizar debe estar
en condiciones aptas para instalar las geomembranas, dando cumplimiento a las especificaciones de compactación, geometría y terminación
superficial aplicables.
La inspección de la superficie de apoyo es una de
las etapas fundamentales para la instalación de
geomembranas. Todos los procedimientos posteriores podrían llegar a carecer de sentido en el
caso que el revestimiento fuese ejecutado sobre
una superficie de apoyo inadecuada.
| 3.0 Aseguramiento de Calidad
Despliegue e instalación de
geosintéticos
a Zanja de anclaje: verificar excavación, tapado,
compactación, ancho y profundidad
a Orientación del panel: En líneas generales, el
despliegue debe ser ejecutado en el sentido de
máxima pendiente de la superficie. Este procedimiento garantiza una posición estable para la
geomembrana durante su instalación y fundamentalmente mantiene libre de esfuerzos las
uniones entre paneles.
a Disposición de los traslapes: En aquellas zonas en que la orientación del panel no concuerde
exactamente con la máxima pendiente del terreno, el traslape debe ser tal que la trayectoria natural de escurrimiento sobre las geomembranas
no intercepte las caras interiores del traslape.
a Dimensión del traslape: Un traslape adecuado
debe estar comprendido entre 4 y 6 pulgadas,
según el tipo de soldadura, para asegurar que los
excedentes a ambos costados de la línea de soldadura son suficientes para ser sometidos a ensayos, tanto destructivos como no destructivos
y que la fusión sea ejecutada completamente en
el interior del traslape.
El procedimiento de despliegue de las geomallas y geomembranas de HDPE se ejecuta con
el apoyo de una barra de depliegue. Este equipo
proporciona un manejo adecuado de los rollos,
eliminando la interacción de personas con equipos, minimizando así los riesgos. Esta metodología debe ser analizada cuidadosamente de
acuerdo al diseño y distribución de los paneles
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que conforman el sistema de impermeabilización. Los aspectos más relevantes que deben
ser considerados pueden resumirse en:
a Efectos relativos a la contracción y dilatación térmica: El elevado coeficiente de dilatación térmica del polietileno obliga a que una de
las consideraciones más importantes durante la
instalación de la geomembrana sea el efecto de
la contracción térmica. Al instalar la geomembrana se debe evitar restringir sus grados de li-
Aseguramiento
de Calidad
Con el propósito de evitar la generación de arrugas o desplazamientos en la superficie cubierta,
los paneles de geomembrana se fijan con lastre
(sacos de ripio)
Soldadura
La unión de las geomembranas de polietileno y
la confección de los detalles constructivos, como
parches y uniones de construcción, se realizan
por medio de la fusión térmica del material. Esta
etapa es una de los más importantes durante
el proceso de impermeabilización. Los métodos
más utilizados para la soldadura son mediante
cuña caliente y mediante extrusión
Soldadura por cuña caliente
Del mismo modo que la temperatura, la velocidad
de avance de la soldadora de cuña es seleccionada por el operador según el tipo de geomembrana y las condiciones ambientales pero
considerando además el espesor de las láminas
a unir. Algunos de los aspectos relevantes en la
soldadura de cuña que deben ser considerados
son:
a Control de los traslapes: La dimensión de los
traslapes es uno de los aspectos que durante el
proceso de soldadura debe ser controlado por
el operador debido a que es posible que durante
el avance de la soldadora de cuña estos sufran
desplazamientos que eventualmente podrían
significar que las láminas están siendo unidas
sólo por una de las líneas paralelas de fusión.
a Limpieza y secado de las áreas de fusión: Si
bien es conveniente efectuar la limpieza total
de zona de traslape antes de iniciar el proceso
de unión de láminas, una vez iniciado el avance
automático de la soldadora de cuña, el operador
debe avanzar junto a la soldadora de cuña limpiando nuevamente las zonas a fusionar debido a la depositación de polvo por la acción del
viento.
Soldadura por extrusión
Las variables de control para este tipo de máquina son la temperatura de fusión del material
de aporte, que dependerá del tipo de polímero
empleado y la temperatura del flujo de aire caliente, que dependerá del espesor de las láminas y de las condiciones ambientales.
| 3.0 Aseguramiento de Calidad
bertad hasta que ésta haya sido sometida a su
máxima contracción. En caso contrario, se debe
evitar extender totalmente la geomembrana
permitiendo la formación de arrugas.
3.0
El procedimiento utilizado en la ejecución de
este tipo de uniones es el que a continuación se
describe:
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4.0
| 4.0 Ensayos No Destructivos de Hermeticidad
Ensayos No Destructivos
de Hermeticidad
a Fijación de los traslapes: Las superficies a
soldar por el método de extrusión deben ser
previamente unidas de modo de garantizar el
contacto pleno de las superficies bajo el cordón
de soldadura y evitar esfuerzos en la unión durante el periodo de enfriamiento. El método utilizado consiste en la aplicación de un flujo de aire
caliente entre las caras interiores del traslape
el que produce la fusión parcial del material. Simultáneamente el operador presiona las zonas
precalentadas logrando una unión débil y de carácter temporal. Se debe destacar que este tipo
de unión jamás debe ser utilizada como método
de soldadura definitivo, debido a su baja resistencia.
a Preparación de las superficies: La preparación
de la superficie a unir consiste en la remoción de
polvo y humedad además del esmerilado superficial del área que recibe el cordón de soldadura.
a Formación del cordón de soldadura: Una vez
fijadas las láminas o piezas de polietileno y preparada la superficie, se procede inmediatamente
con la extrusión del material de aporte a lo largo
del borde de unión.
Ensayos no destructivos de
hermeticidad
Una vez ejecutada la línea de soldadura la estanqueidad del sistema en las zonas de unión
debe ser comprobada por medio de ensayos no
destructivos. En una etapa posterior se realiza
la extracción de testigos para ensayos destructivos. Existen fundamentalmente tres tipos de
ensayos no destructivos para la verificación de
la estanqueidad de las uniones:
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Caja de vacío
(ASTM D 4437-84)
Se ejecuta sobre las uniones realizadas por extrusión. Consiste en someter la totalidad del
cordón de soldadura en tramos sucesivos de
aproximadamente 50 cm a una presión relativa
de -20 kPa. En caso de existir alguna filtración en
el cordón de soldadura, ésta será detectada por
el flujo de aire desde la cara inferior hacia la cara
superior de la geomembrana
El procedimiento consiste en colocar sucesivamente a lo largo del cordón de soldadura una caja
transparente sobre la superficie de la geomembrana previamente mojada con agua jabonosa.
La caja es presionada firmemente contra el suelo
e inmediatamente se acciona la bomba de vacío.
Una vez que el manómetro de vacío provisto con
la caja indica que la presión en el interior es de
20 kPa bajo la presión atmosférica, se procede
aproximadamente durante 12 segundos a vigilar
que no se formen burbujas de jabón en la zona
de soldadura.
4.0
Verificación de una soldadura de extrusión por
medio de la prueba de caja de vacío.
Prueba de chispa eléctrica
(spark test)
En el caso particular de que no fuese posible
utilizar el procedimiento de caja de vacío debido a que la geometría de la superficie sea muy
irregular o curva (esto debe determinarse antes
de ejecutar la soldadura por extrusión) se puede
evaluar la estanqueidad de la unión por medio de
la prueba de chispa eléctrica. La prueba de chispa eléctrica se lleva a cabo colocando a lo largo
del borde del traslape superior un delgado alambre conductor. Una vez realizada la soldadura
este queda embebido en el cordón de polietileno
de aporte. En seguida, un dispositivo semejante a una escobilla metálica es conectado a una
fuente de 20 kV, el que es guiado lentamente por
un operador sobre y a lo largo de la línea de soldadura. La existencia de un conducto libre entre
el alambre embebido y el terminal libre producirá
que la unidad emita una señal audible.
Equipo de Pruebas por Chispa Eléctrica
Prueba de canal de aire
La unión realizada por cuña caliente en
geomembranas de polietileno está compuesta
por dos líneas de soldadura paralelas. Cada una
de estas líneas es lograda por medio de la fusión parcial del material en las caras interiores
del traslapo logrado por la cuña y el paso inmediato de los rodillos propulsores que presionan
las láminas. Estas dos líneas paralelas dejan un
espacio libre entre ellas a lo largo de toda la línea. La estanqueidad de la unión se determina
siguiendo el siguiente procedimiento:
| 4.0 Ensayos No Destructivos de Hermeticidad
Ensayos No Destructivos
de Hermeticidad
1. Sellado de ambos extremos de la línea de soldadura.
2. Inserción en un extremo del canal de una válvula provista de manómetro e inyectar aire a
presión hasta alcanzar aproximadamente 200
kPa.
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5.0
Ensayos Destructivos de
Hermeticidad
3. Esperar dos minutos aproximadamente para
que el sistema se estabilice y tomar la lectura del
manómetro, que no debe ser inferior a 170 kPa.
4. Esperar cinco minutos y ejecutar una segunda
lectura del manómetro, la caída de presión debería no ser mayor a 30 kPa.
| 5.0 Ensayos Destructivos de Hermeticidad
5. Abrir el extremo opuesto al manómetro y verificar la continuidad del espacio de canal de aire,
comprobando la caída instantánea de la presión.
6. Si el procedimiento es llevado a cabo en conformidad la línea es aprobada, de lo contrario se
localiza la falla visualmente (interrumpiendo manualmente la continuidad del canal y verificando
el comportamiento del manómetro) o por otro
método aprobado
Conjunto de manómetro con agujas para pruebas de aire
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Ensayos destructivos
hermeticidad
de
A diferencia de los ensayos no destructivos, que
tienen como objetivo determinar la estanqueidad de todas las uniones del revestimiento, los
ensayos destructivos sirven para evaluar estadísticamente la calidad de las soldaduras. Los
ensayos son ejecutados sobre probetas de 2,54
cm de ancho y aproximadamente 12 cm de longitud, asidas por tenazas en los dos extremos que
correspondan, según el ensaye. Tanto para las
uniones ejecutadas por cuña o por extrusión, los
ensayos son de dos tipos
Corte (ASTM D 4437-84)
Consiste en someter la unión entre las láminas
de la probeta de ensayo a un esfuerzo de corte
directo ejecutado a una velocidad determinada
(5 cm/min en láminas de HDPE o 50 cm/min en
geomembranas muy flexibles). Para esto, se fijan los extremos simétricos (respecto al eje de
soldadura) a las respectivas tenazas del tensiómetro y se procede con el ensayo. Una vez finalizado el ensayo se registra la máxima resistencia
de la probeta y se indica si la falla se produjo fuera
de la soldadura.
Ensayos Destructivos de
Hermeticidad
5.0
El procedimiento es semejante en metodología
y condición de aprobación al ensayo de corte. Su
diferencia radica en que para someter a desgarre
la soldadura, los extremos de la probeta, asidos
por las tenazas, corresponden a las láminas ubicadas a un mismo extremo de la soldadura. La
aprobación de la probeta requiere que la eficiencia al desgarre iguale o exceda las especificaciones de construcción (normalmente superior a
un 50%). Este ensayo es ejecutado para ambos
extremos de la probeta en el caso que la unión
esté provista de canal de aire.
| 5.0 Ensayos
Desgarre (ASTM D 4437-84)
Destructivos de Hermeticidad
Corte en línea de soldadura para obtener cupones o probetas
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