Hispanopedia WikiA geomembrane is a very low permeability synthetic membrane liner or barrier used with any geotechnical engineering related material so as to control fluid (liquid or gas) migration in a human-made project, structure, or system. Geomembranes are made from relatively thin continuous polymeric sheets, but they can also be made from the impregnation of geotextiles with asphalt, elastomer or polymer sprays, or as multilayered bitumen geocomposites. Continuous polymer sheet geomembranes are, by far, the most common.
Manufacturing
The manufacturing of geomembranes begins with the production of raw materials, which include polymer resin and various additives such as antioxidants, plasticizers, fillers, carbon black, and lubricants (as a processing aid). These raw materials (i.e., the "formulation") are then processed into sheets of various widths and thickness by extrusion, calendering, and/or spread coating.
A 2010 estimate cited geomembranes as the largest geosynthetic material in dollar terms at US$1.8 billion per year worldwide, which is 35% of the market.[2] The US market is currently divided between HDPE, LLDPE, fPP, PVC, CSPE-R, EPDM-R and others (such as EIA-R and BGMs), and can be summarized as follows: (Note that Mm2 refers to millions of square meters.)
- High-density polyethylene (HDPE) ~ 35% or 105 Mm2
- Linear low-density polyethylene (LLDPE) ~ 25% or 75 Mm2
- Polyvinyl chloride (PVC) ~ 25% or 75 Mm2
- Flexible polypropylene (fPP) ~ 10% or 30 Mm2
- Chlorosulfonated polyethylene (CSPE) ~ 2% or 6 Mm2
- Ethylene propylene diene terpolymer (EPDM) ~ 3% or 9 Mm2
The above represents approximately $1.8 billion in worldwide sales. Projections for future geomembrane usage are strongly dependent on the application and geographical location. Landfill liners and covers in North America and Europe will probably see modest growth (~ 5%), while in other parts of the world growth could be dramatic (10–15%). Perhaps the greatest increases will be seen in the containment of coal ash and heap leach mining for precious metal capture.
Properties
La mayoría de los métodos genéricos de ensayo de geomembranas reconocidos internacionalmente son de ASTM International (ASTM) debido a su larga trayectoria en el sector. Más recientemente, la Organización Internacional de Normalización (ISO) también ha desarrollado sus propios métodos de ensayo. Por último, el Instituto de Investigación Geosintética (GRI) ha desarrollado métodos de ensayo para cubrir las deficiencias no contempladas por ASTM ni ISO. Cada país y fabricante suele tener métodos de ensayo específicos (y en ocasiones, de propiedad exclusiva).
Propiedades físicas
Las principales propiedades físicas de las geomembranas tal como se fabrican son:
- Espesor (lámina lisa, texturizada, altura de las asperezas)
- Densidad
- Índice de fluidez de fusión
- Masa por unidad de área (peso)
- Transmisión de vapor (agua y disolvente)
Propiedades mecánicas
Se han desarrollado diversas pruebas mecánicas para determinar la resistencia de los materiales poliméricos en láminas. Muchas de ellas se han adoptado para la evaluación de geomembranas. Estas pruebas representan tanto el control de calidad como el diseño, es decir, comparan los índices con el rendimiento.
- Resistencia a la tracción y elongación (índice, ancho amplio, simetría axial y costuras)
- Resistencia al desgarro
- Resistencia al impacto
- Resistencia a la perforación
- Resistencia al corte de la interfaz
- fuerza de anclaje
- Agrietamiento por tensión (carga constante y punto único)
Resistencia
Cualquier fenómeno que provoque la ruptura de la cadena polimérica , la rotura de enlaces, el agotamiento o la extracción de aditivos dentro de la geomembrana debe considerarse perjudicial para su rendimiento a largo plazo. Existen diversas preocupaciones potenciales al respecto. Si bien cada caso es específico del material, la tendencia general es que la geomembrana se vuelva quebradiza en su comportamiento tensión-deformación con el tiempo. Existen varias propiedades mecánicas que se pueden monitorear para controlar dicha degradación a largo plazo: la disminución de la elongación en el punto de rotura, el aumento del módulo de elasticidad , el aumento (y posterior disminución) de la tensión en el punto de rotura (es decir, la resistencia) y la pérdida general de ductilidad. Obviamente, muchas de las propiedades físicas y mecánicas podrían utilizarse para monitorear el proceso de degradación polimérica.
- Exposición a la luz ultravioleta (en laboratorio o en exteriores)
- Degradación radiactiva
- Degradación biológica (animales, hongos o bacterias)
- Degradación química
- Comportamiento térmico (caliente o frío)
- Degradación oxidativa
Vida
Las geomembranas se degradan tan lentamente que su comportamiento a lo largo de su vida útil aún no se conoce con precisión. Por lo tanto, las pruebas aceleradas , ya sea mediante alta tensión, temperaturas elevadas o líquidos agresivos, son la única manera de determinar cómo se comportará el material a largo plazo. Los métodos de predicción de la vida útil utilizan los siguientes medios para interpretar los datos:
- Ensayo de límite de tensión: Método utilizado por la industria de tuberías de HDPE en los Estados Unidos para determinar el valor de la tensión base de diseño hidrostático.
- Método de determinación de la tasa de ensayo: Se utiliza en Europa para tuberías y geomembranas. Este método ofrece resultados similares a los de las pruebas de límite de tensión.
- Método multiparamétrico de Hoechst: Un método que utiliza tensiones biaxiales y relajación de tensiones para la predicción de la vida útil y que también puede incluir costuras.
- Modelado de Arrhenius: Un método para probar geomembranas (y otros geosintéticos ) descrito en Koerner para condiciones tanto enterradas como expuestas. [ 1 ]
Costura
El mecanismo fundamental para unir láminas de geomembrana polimérica consiste en reorganizar temporalmente la estructura del polímero (mediante fusión o ablandamiento) de las dos superficies opuestas que se van a unir, de forma controlada. Tras la aplicación de presión, esto da como resultado la unión de ambas láminas. Esta reorganización se produce por un aporte de energía proveniente de procesos térmicos o químicos . Dichos procesos pueden implicar la adición de polímero adicional en la zona a unir.
Idealmente, la unión de dos láminas de geomembrana no debería resultar en una pérdida neta de resistencia a la tracción entre ambas, y las láminas unidas deberían comportarse como una sola. Sin embargo, debido a las concentraciones de tensión derivadas de la geometría de la unión, las técnicas de unión actuales pueden provocar una ligera pérdida de resistencia a la tracción y/o elongación con respecto a la lámina original. Las características de la zona unida dependen del tipo de geomembrana y de la técnica de unión empleada.
Aplicaciones
Las geomembranas se han utilizado en las siguientes aplicaciones medioambientales, geotécnicas, hidráulicas, de transporte y de desarrollo privado:
- Como revestimientos para agua potable
- Como revestimientos para agua de reserva (por ejemplo, para el cierre seguro de instalaciones nucleares).
- Como revestimientos para líquidos residuales (por ejemplo, lodos de depuradora).
- Revestimientos para residuos líquidos radiactivos o peligrosos
- Como revestimientos para la contención secundaria de tanques de almacenamiento subterráneo.
- Como revestimientos para estanques solares
- Como revestimientos para soluciones de salmuera
- Como revestimientos para la industria agrícola
- Como revestimientos para la industria acuícola, como estanques utilizados para la cría de peces o camarones.
- Como revestimientos para hoyos de agua y búnkeres de arena en campos de golf.
- Como revestimientos para todo tipo de estanques decorativos y arquitectónicos.
- Como revestimientos para canales de conducción de agua
- Como revestimientos para diversos canales de conducción de residuos.
- Como revestimientos para vertederos de residuos sólidos primarios, secundarios y/o terciarios y pilas de desechos.
- Como revestimientos para plataformas de lixiviación en pilas
- Como tapas para vertederos de residuos sólidos.
- Como cubiertas para digestores de estiércol aeróbicos y anaeróbicos en la industria agrícola.
- Como cubiertas para las cenizas de carbón de las centrales eléctricas
- Como revestimientos para paredes verticales: simples o dobles con detección de fugas.
- Como puntos de corte dentro de presas de tierra zonificadas para el control de filtraciones
- Como revestimientos para aliviaderos de emergencia
- Como revestimientos impermeabilizantes en túneles y tuberías.
- Como revestimiento impermeable de presas de tierra y enrocado.
- Como revestimiento impermeable para presas de hormigón compactado con rodillo.
- Como revestimiento impermeable para presas de mampostería y hormigón.
- Dentro de las ataguías para el control de filtraciones
- Como depósitos flotantes para el control de filtraciones
- Como cubiertas flotantes para embalses para prevenir la contaminación
- Para contener y transportar líquidos en camiones.
- Para contener y transportar agua potable y otros líquidos en el océano.
- Como barrera contra los olores de los vertederos.
- Como barrera contra los vapores (radón, hidrocarburos, etc.) que se encuentran debajo de los edificios.
- Para controlar los suelos expansivos
- Para controlar los suelos susceptibles a las heladas
- Para proteger las zonas propensas a la formación de sumideros del agua corriente.
- Para evitar la infiltración de agua en zonas sensibles.
- Para formar tubos de barrera a modo de presas.
- Para afrontar los soportes estructurales como ataguías temporales
- Para conducir el flujo de agua hacia las rutas preferidas.
- Debajo de las autopistas para prevenir la contaminación por sales descongelantes.
- Debajo y junto a las autopistas para contener derrames de líquidos peligrosos.
- Como estructuras de contención para recargos temporales
- Para ayudar a establecer la uniformidad de la compresibilidad y la subsidencia del subsuelo.
- Debajo de las capas de asfalto como capa impermeabilizante.
- Para contener las pérdidas por filtración en los tanques existentes sobre el suelo.
- Como formas flexibles donde no se puede permitir la pérdida de material
Véase también
Referencias
- 1 2 Koerner, RM (2012). Diseño con geosintéticos (6.ª ed.). Xlibris Publishing Co., 914 págs.
- 1 2 Müller, WW; Saathoff, F. (2015). "Geosintéticos en ingeniería geoambiental" . Ciencia y tecnología de materiales avanzados . 16 (3) 034605. Bibcode : 2015STAdM..16c4605M . doi : 10.1088 / 1468-6996/16/3/034605 . PMC 5099829. PMID 27877792 .
Lecturas adicionales
- Boletín ICOLD 135, Sistemas de sellado con geomembranas para presas , 2010, París, Francia, 464 págs.
- August, H., Holzlöhne, U. y Meggys, T. (1997), Sistemas avanzados de revestimiento de vertederos , Thomas Telford Publ., Londres, 389 págs.
- Kays, WB (1987), Construcción de revestimientos para embalses, tanques y cimentaciones para el control de la contaminación , J. Wiley and Sons, Nueva York, NY, 379 págs.
- Rollin, A. y Rigo, JM (1991), Geomembranas: Identificación y pruebas de rendimiento , Chapman and Hall Publ., Londres, 355 págs.
- Müller, W. (2007), Geomembranas de HDPE en geotecnia , Springer-Verlag Publ., Berlín, 485 págs.
- Sharma, HD y Lewis, SP (1994), Sistemas de contención de residuos, estabilización de residuos y vertederos , J. Wiley and Sons, Nueva York, NY, 586 págs.
- Geosintéticos
- Materiales de construcción
- Vertedero