Geosintéticos

Los geosintéticos son productos sintéticos que se utilizan para estabilizar terrenos, contener líquidos, drenar líquidos y filtrar partículas. Generalmente son productos poliméricos que se utilizan para resolver problemas de ingeniería civil . Esto incluye ocho categorías principales de productos: geotextiles , geomallas , georedes , geomembranas , revestimientos de arcilla geosintética , geoespuma , geoceldas y geocompuestos . La naturaleza polimérica de los productos los hace adecuados para su uso en el suelo donde se requieren altos niveles de durabilidad. También se pueden utilizar en aplicaciones expuestas. Los geosintéticos están disponibles en una amplia gama de formas y materiales. Estos productos tienen una amplia gama de aplicaciones y actualmente se utilizan en muchas aplicaciones civiles, geotécnicas , de transporte , geoambientales, hidráulicas y de desarrollo privado , incluyendo carreteras , aeródromos , ferrocarriles , terraplenes , estructuras de contención , embalses , canales , presas , control de erosión , control de sedimentos , revestimientos de vertederos , cubiertas de vertederos, minería , acuicultura y agricultura .

Se han utilizado inclusiones de diversa índole mezcladas con tierra durante miles de años. En la época romana , se empleaban en la construcción de carreteras para estabilizarlas y sus bordes. Estos primeros intentos consistían en fibras naturales , telas o vegetación mezcladas con tierra para mejorar la calidad de las carreteras, especialmente cuando se construían sobre suelo inestable. También se utilizaban para construir taludes pronunciados, como en varias pirámides de Egipto , y muros. Un problema fundamental del uso de materiales naturales ( madera , algodón , etc.) en un entorno enterrado es la biodegradación causada por los microorganismos del suelo. Con la llegada de los polímeros a mediados del siglo XX, se dispuso de un material mucho más estable. Con una formulación adecuada, se puede predecir una vida útil de siglos, incluso en condiciones ambientales adversas.

Los primeros trabajos sobre geosintéticos (tal como los conocemos hoy) en la década de 1960 documentaron su uso como filtros en Estados Unidos y como refuerzo en Europa . Una conferencia celebrada en París en 1977 reunió a muchos de los primeros fabricantes y profesionales del sector. La Sociedad Internacional de Geosintéticos (IGS) se fundó en 1983 y desde entonces ha organizado una conferencia mundial cada cuatro años, además de que sus numerosas filiales organizan conferencias adicionales. Actualmente, existen institutos, asociaciones comerciales y organismos de normalización dedicados a los geosintéticos. Aproximadamente veinte universidades imparten cursos específicos sobre geosintéticos y casi todas incluyen la materia en sus programas de ingeniería geotécnica, geoambiental e hidráulica . Los geosintéticos están disponibles en todo el mundo y la actividad en este campo es sólida y de crecimiento constante.

La yuxtaposición de los distintos tipos de geosintéticos descritos con la función principal que se les asigna permite crear una matriz organizativa para los geosintéticos (véase la tabla a continuación). En esencia, esta matriz es la herramienta para comprender todo el campo de los geosintéticos y su metodología de diseño. En la tabla se muestra la función principal que puede desempeñar cada geosintético. Cabe destacar que estas son funciones principales y, en muchos casos (si no en la mayoría), existen funciones secundarias, e incluso terciarias. Por ejemplo, un geotextil colocado sobre suelo blando generalmente se diseña en función de su capacidad de refuerzo, pero la separación y la filtración pueden ser consideraciones secundarias y terciarias. Otro ejemplo es el de una geomembrana, que se utiliza obviamente por su capacidad de contención, pero la separación siempre será una función secundaria. La mayor variabilidad, desde el punto de vista de la fabricación y los materiales, se encuentra en la categoría de geocompuestos. La función principal dependerá completamente de lo que se cree, fabrique e instale.

Los geosintéticos generalmente se diseñan para una aplicación particular considerando la función principal que pueden proporcionar. Como se observa en la tabla adjunta, se indican cinco funciones principales, pero algunos grupos sugieren incluso más. ^{[ 3 ]}

La separación consiste en la colocación de un material geosintético flexible, como un geotextil poroso, entre materiales diferentes para que la integridad y el funcionamiento de ambos se mantengan intactos o incluso mejoren. Las carreteras pavimentadas, los caminos sin pavimentar y las bases de vías férreas son aplicaciones comunes. Asimismo, el uso de geotextiles no tejidos gruesos para amortiguar y proteger geomembranas se incluye en esta categoría. Además, en la mayoría de las aplicaciones de geofoam y geoceldas, la separación es la función principal.

El refuerzo consiste en la mejora sinérgica de la resistencia total de un sistema mediante la introducción de un geotextil, geomalla o geocelda (todos ellos con buena resistencia a la tracción) en un suelo (con buena resistencia a la compresión, pero baja resistencia a la tracción) u otro material discontinuo y separado. Esta función se aplica en muros de tierra estabilizados mecánicamente y en taludes pronunciados; también se puede combinar con revestimientos de mampostería para crear muros de contención verticales. Asimismo, se utiliza como refuerzo basal sobre suelos blandos y sobre cimentaciones profundas para terraplenes y cargas superficiales elevadas. A diferencia de los geotextiles, las geomallas y geoceldas de polímero rígido no necesitan estar sometidas a tracción para proporcionar refuerzo al suelo. Las geomallas 2D rígidas y las geoceldas 3D se entrelazan con las partículas de agregado, y el mecanismo de refuerzo consiste en la contención del agregado. La capa de agregado estabilizada mecánicamente resultante presenta un mejor rendimiento de carga. Las geomallas de polímero rígido, con aberturas muy amplias, además de las geoceldas tridimensionales fabricadas con diversos polímeros, se especifican cada vez más en carreteras pavimentadas y sin pavimentar, andenes de carga y balasto ferroviario, donde las características de soporte de carga mejoradas reducen significativamente los requisitos de rellenos de áridos importados de alta calidad, reduciendo así la huella de carbono de la construcción.

La filtración es la interacción de equilibrio entre el suelo y el geotextil que permite un flujo adecuado de líquido sin pérdida de suelo, a través del plano del geotextil durante una vida útil compatible con la aplicación en cuestión. Las aplicaciones de filtración incluyen sistemas de drenaje subterráneo de carreteras, drenaje de muros de contención, sistemas de recolección de lixiviados de vertederos, barreras y cortinas de sedimentos, y como formas flexibles para bolsas, tubos y contenedores.

El drenaje es el sistema de equilibrio suelo-geosintético que permite un flujo de líquido adecuado sin pérdida de suelo, dentro del plano del geosintético durante una vida útil compatible con la aplicación en cuestión. Geopipe destaca esta función, al igual que las georedes, los geocompuestos y los geotextiles de gran espesor. Las aplicaciones de drenaje para estos diferentes geosintéticos incluyen muros de contención, campos deportivos, presas, canales, embalses y barreras capilares. Cabe mencionar también que los drenajes de lámina, de borde y de mecha son geocompuestos utilizados para diversas situaciones de drenaje de suelos y rocas.

La contención implica el uso de geomembranas, revestimientos de arcilla geosintética o geocompuestos que funcionan como barreras para líquidos o gases. Los revestimientos y cubiertas de vertederos hacen un uso crucial de estos geosintéticos. Todas las aplicaciones hidráulicas (túneles, presas, canales, embalses superficiales y cubiertas flotantes) también utilizan estos geosintéticos.

• El control de calidad de los geosintéticos en un entorno de fábrica controlado supone una gran ventaja frente a la construcción al aire libre con tierra y roca. La mayoría de las fábricas cuentan con la certificación ISO 9000 y, además, disponen de sus propios programas internos de control de calidad.
• El bajo espesor de los geosintéticos, en comparación con sus contrapartes de suelo natural, es una ventaja en cuanto a su bajo peso sobre la subrasante, menor espacio de aire utilizado y la evitación de materiales de suelo arcilloso, como arena y grava de cantera. ^{[ 1 ]}
• La facilidad de instalación de geosintéticos es significativa en comparación con las gruesas capas de suelo (arenas, gravas o arcillas) que requieren maquinaria pesada para el movimiento de tierras. ^{[ 1 ]}
• Las normas publicadas (métodos de ensayo, guías y especificaciones) están muy avanzadas en organizaciones de normalización como ISO, ASTM y GSI.
• Actualmente, existen métodos de diseño disponibles en numerosas publicaciones, así como en universidades que imparten cursos independientes sobre geosintéticos o que han integrado los geosintéticos en los cursos tradicionales de ingeniería geotécnica, geoambiental e hidráulica.
• Al comparar los diseños geosintéticos con los diseños alternativos de suelo natural, generalmente se observan ventajas en cuanto a costos e invariablemente ventajas en cuanto a sostenibilidad (menor huella de CO₂) _. ^{[ 1 ]}

• Para garantizar el rendimiento a largo plazo de la resina formulada específicamente para la fabricación del geosintético, es necesario utilizar aditivos adecuados, como antioxidantes, filtros ultravioleta y cargas.
• La vida útil de los geosintéticos expuestos, al ser poliméricos, es menor que cuando no están expuestos, como cuando se utilizan para rellenar suelo.
• La obstrucción, tanto física como biológica , de geotextiles, georedes, geopipes y/o geocompuestos representa un desafío de diseño para ciertos tipos de suelo o situaciones inusuales. Por ejemplo, los suelos de loess, los limos finos no cohesivos, los líquidos altamente turbios y los líquidos con alta concentración de microorganismos (como las aguas pluviales agrícolas) son problemáticos y generalmente requieren evaluaciones y pruebas especializadas.
• La manipulación, el almacenamiento, el transporte y la instalación deben estar garantizados mediante un control y una garantía de calidad rigurosos.

• Sitio web de la Sociedad Internacional de Geosintéticos - véase también Sociedad Internacional de Geosintéticos
• Sitio web de la Asociación Europea de Fabricantes de Productos Geosintéticos
• Asociación de Materiales Geosintéticos
• Asociación Internacional de Instaladores de Geosintéticos
• Uso de geotextiles en ingeniería
• Instituto de Geosintéticos
• Revista de geosintéticos
• Comportamiento compuesto de la masa de suelo reforzada con geosintéticos. Administración Federal de Carreteras.