Geomembrana

Una geomembrana es una membrana sintética de muy baja permeabilidad que se utiliza con cualquier material relacionado con la ingeniería geotécnica para controlar la migración de fluidos (líquidos o gases) en un proyecto, estructura o sistema creado por el hombre. Las geomembranas están hechas de láminas poliméricas continuas relativamente delgadas, pero también pueden estar hechas de la impregnación de geotextiles con asfalto , elastómeros o polímeros en aerosol , o como geocompuestos bituminosos multicapa . Las geomembranas de láminas poliméricas continuas son, con diferencia, las más comunes.

La fabricación de geomembranas comienza con la producción de las materias primas, que incluyen la resina polimérica y diversos aditivos como antioxidantes, plastificantes, rellenos, negro de carbón y lubricantes (como ayuda de procesamiento). Estas materias primas (es decir, la "formulación") se procesan luego en láminas de diversos anchos y espesores mediante extrusión , calandrado y/o recubrimiento extendido.

Una estimación de 2010 citó a las geomembranas como el material geosintético más grande en términos de dólares con US$1.8 mil millones por año en todo el mundo, lo que representa el 35% del mercado. ^[2] El mercado estadounidense está dividido actualmente entre HDPE, LLDPE, fPP, PVC, CSPE-R, EPDM-R y otros (como EIA-R y BGMs ), y se puede resumir de la siguiente manera: ^{[ cita requerida ]} (Tenga en cuenta que M m ² se refiere a millones de metros cuadrados).

• Polietileno de alta densidad (HDPE) ~ 35% o 105 M m ²
• Polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) ~ 25% o 75 M m ²
• cloruro de polivinilo (PVC) ~ 25% o 75 M m ²
• polipropileno flexible (fPP) ~ 10% o 30 M m ²
• Polietileno clorosulfonado (CSPE) ~ 2% o 6 M m ²
• terpolímero de etileno propileno dieno (EPDM) ~ 3% o 9 M m ²

Lo anterior representa aproximadamente $1.8 mil millones en ventas a nivel mundial. Las proyecciones para el uso futuro de geomembranas dependen en gran medida de la aplicación y la ubicación geográfica. Los revestimientos y cubiertas de vertederos en América del Norte y Europa probablemente verán un crecimiento modesto ( ~ 5%), mientras que en otras partes del mundo el crecimiento podría ser dramático (10-15%). ^{[ cita requerida ]} Quizás los mayores aumentos se verán en la contención de cenizas de carbón y la minería de lixiviación en pilas para la captura de metales preciosos.

La mayoría de los métodos de prueba genéricos de geomembranas que se citan en todo el mundo son los de ASTM International/American Society of Testing and Materials ( ASTM ) debido a su larga trayectoria en esta actividad. Los métodos de prueba más recientes son los desarrollados por la Organización Internacional de Normalización ( ISO ). Por último, el Geosynthetic Research Institute (GRI) ha desarrollado métodos de prueba que solo se aplican a los métodos de prueba que no están contemplados en ASTM o ISO. Por supuesto, los países y fabricantes individuales suelen tener métodos de prueba específicos (y a veces) patentados.

Las principales propiedades físicas de las geomembranas en estado original son:

• Espesor (chapa lisa, texturizada, altura de aspereza)
• Densidad
• Índice de fluidez de fusión
• Masa por unidad de área (peso)
• Transmisión de vapor (agua y disolvente).

Se han desarrollado varias pruebas mecánicas para determinar la resistencia de los materiales laminados poliméricos. Muchas de ellas se han adoptado para su uso en la evaluación de geomembranas. Representan tanto el control de calidad como el diseño, es decir, pruebas de índice frente a pruebas de rendimiento.

• Resistencia a la tracción y alargamiento (índice, ancho de banda, axisimetría y costuras)
• resistencia al desgarro
• resistencia al impacto
• resistencia a la perforación
• Resistencia al corte en la interfaz
• fuerza de anclaje
• agrietamiento por tensión (carga constante y punto único).

Cualquier fenómeno que cause escisión de la cadena polimérica , ruptura de enlaces, agotamiento de aditivos o extracción dentro de la geomembrana debe considerarse como un factor que compromete su desempeño a largo plazo. Hay una serie de posibles preocupaciones a este respecto. Si bien cada una es específica del material, la tendencia general del comportamiento es hacer que la geomembrana se vuelva frágil en su comportamiento de tensión-deformación con el tiempo. Hay varias propiedades mecánicas que se deben rastrear para monitorear dicha degradación a largo plazo: la disminución de la elongación en el momento de la falla, el aumento del módulo de elasticidad , el aumento (luego disminución) de la tensión en el momento de la falla (es decir, la resistencia) y la pérdida general de ductilidad. Obviamente, muchas de las propiedades físicas y mecánicas podrían usarse para monitorear el proceso de degradación polimérica.

• Exposición a la luz ultravioleta (laboratorio de campo)
• degradación radiactiva
• degradación biológica (animales, hongos o bacterias)
• degradación química
• comportamiento térmico (caliente o frío)
• degradación oxidativa.

Las geomembranas se degradan con la suficiente lentitud como para que su comportamiento durante la vida útil sea aún desconocido. Por lo tanto, las pruebas aceleradas , ya sea mediante altas tensiones, temperaturas elevadas o líquidos agresivos, son la única forma 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:

• Prueba de límite de tensión: un 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 proceso de velocidad: utilizado en Europa para tuberías y geomembranas, el método produce resultados similares a las pruebas de límite de tensión.
• Enfoque multiparamétrico de Hoechst: un método que utiliza tensiones biaxiales y relajación de tensiones para predecir la vida útil y que también puede incluir costuras.
• Modelado de Arrhenius: un método para probar geomembranas (y otros geosintéticos ) descrito en Koerner tanto para condiciones enterradas como expuestas. ^{[1] [ fuente autopublicada ]}

El mecanismo fundamental para unir láminas de geomembrana polimérica consiste en reorganizar temporalmente la estructura del polímero (por fusión o ablandamiento) de las dos superficies opuestas que se van a unir de una manera controlada que, tras la aplicación de presión, da como resultado la unión de las dos láminas. Esta reorganización es el resultado de un aporte de energía que se origina a partir de procesos térmicos o químicos . Estos procesos pueden implicar la adición de polímero adicional en el área que se va a unir.

Lo ideal es que al unir dos láminas de geomembrana no se produzca ninguna pérdida neta de resistencia a la tracción entre ellas, y que las láminas unidas funcionen como una sola lámina de geomembrana. Sin embargo, debido a las concentraciones de tensión resultantes de la geometría de la unión, las técnicas de unión actuales pueden dar como resultado una menor pérdida de resistencia a la tracción y/o de elongación en relación con la lámina original. Las características del área unida son una función del tipo de geomembrana y de la técnica de unión utilizada.

Las geomembranas se han utilizado en las siguientes aplicaciones ambientales, geotécnicas, hidráulicas, de transporte y de desarrollo privado:

• Como revestimientos para agua potable
• Como revestimientos para agua de reserva (por ejemplo, cierre seguro de instalaciones nucleares)
• Como revestimientos para líquidos residuales (por ejemplo, lodos de depuradora)
• Revestimientos para líquidos de residuos radiactivos o peligrosos
• Como revestimientos para contención secundaria de tanques de almacenamiento subterráneos
• Como revestimientos para estanques solares
• Como revestimientos para soluciones de salmuera
• Como revestimientos para la industria agrícola
• Como revestimientos para la industria de la acuicultura, como estanques de peces y camarones.
• Como revestimientos para pozos de agua y bunkers de arena en campos de golf.
• Como revestimiento para todo tipo de estanques decorativos y arquitectónicos.
• Como revestimientos para canales de conducción de agua
• Como revestimientos para diversos canales de transporte de residuos.
• Como revestimientos para vertederos de residuos sólidos primarios, secundarios y/o terciarios y pilas de residuos
• Como revestimientos para pilas de lixiviación
• Como tapas para vertederos de residuos sólidos
• Como cubiertas para digestores de estiércol aeróbicos y anaeróbicos en la industria agrícola.
• Como cobertura para las cenizas de carbón de las centrales eléctricas
• Como revestimiento para paredes verticales: simple o doble 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 el interior de túneles y tuberías.
• Como revestimiento impermeable de presas de tierra y escollera
• Como revestimiento impermeable para presas de hormigón compactado con rodillo
• Como revestimiento impermeable para presas de mampostería y hormigón.
• Dentro de ataguías para control de filtraciones
• Como reservorios flotantes para el control de filtraciones
• Como cubiertas flotantes de depósito 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 a los vapores (radón, hidrocarburos, etc.) debajo de los edificios
• Para controlar suelos expansivos
• Para controlar suelos susceptibles a las heladas
• Para proteger las áreas propensas a sumideros del agua que fluye
• Para evitar la infiltración de agua en zonas sensibles
• Para formar tubos de barrera como presas
• Para hacer frente a los apoyos estructurales como ataguías temporales
• Para conducir el flujo de agua por caminos preferidos
• Debajo de las carreteras para evitar la contaminación por sales antihielo
• Debajo y adyacente a las carreteras para capturar derrames de líquidos peligrosos
• Como estructuras de contención de sobretasas temporales
• Para ayudar a establecer la uniformidad de la compresibilidad y subsidencia del subsuelo.
• Debajo de capas de asfalto como capa impermeabilizante
• Para contener las pérdidas por filtraciones en los tanques existentes sobre el suelo
• Como formas flexibles donde no se puede permitir pérdida de material.

• Estudio de integridad del revestimiento eléctrico