Este documento describe las técnicas para construir barreras estancas utilizando geomembranas de polietileno de alta densidad (PEAD). Explica cómo se instalan las geomembranas en recipientes excavados y estructuras de hormigón, incluyendo detalles sobre el despliegue, unión de paneles y pruebas de estanqueidad. También cubre aspectos como la preparación de la base, detalles constructivos de anclaje y tubería, y el control de calidad durante la instalación para asegurar la integridad de la barrera
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Este documento describe las técnicas para construir barreras estancas utilizando geomembranas de polietileno de alta densidad (PEAD). Explica cómo se instalan las geomembranas en recipientes excavados y estructuras de hormigón, incluyendo detalles sobre el despliegue, unión de paneles y pruebas de estanqueidad. También cubre aspectos como la preparación de la base, detalles constructivos de anclaje y tubería, y el control de calidad durante la instalación para asegurar la integridad de la barrera
Este documento describe las técnicas para construir barreras estancas utilizando geomembranas de polietileno de alta densidad (PEAD). Explica cómo se instalan las geomembranas en recipientes excavados y estructuras de hormigón, incluyendo detalles sobre el despliegue, unión de paneles y pruebas de estanqueidad. También cubre aspectos como la preparación de la base, detalles constructivos de anclaje y tubería, y el control de calidad durante la instalación para asegurar la integridad de la barrera
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con el agua no se juega, parte III
___________________________________________________________________ por Harro Draheim, Dipl. Ing. CELESUR
4. LA TCNICA DE LA INSTALACIN PARA CONSTRUI R BARRERAS GEOSINTTICAS ESTANCAS
Cuando se construyen recipientes de contencin de lquidos, en particular recipientes artificiales de grandes dimensiones (embalses, depsitos, lagos artificiales, etc.) o son acciones de proteccin del Medio Ambiente, en particular la proteccin de las aguas freticas (de aguaceros subterrneos, de las aguas en nuestro subsuelo, o de los cauces de flujo de las aguas en la superficie terrestre), el uso de geomembranas para estos fines, es una tcnica comn.
Entendemos como barrera estanca, el forro interior de un vaso o recipiente excavado en el suelo, para tal fin, o tambin como protectora o forro impermeabilizante, cuando se trata de una estructura de hormign, tanto como recipiente de lquidos o gases, o expuesta la misma, a la presin del agua cuando su cota ms baja es inferior al nivel habitual del suelo interior.
La geomembrana de polietileno de alta densidad (PEAD), se ha afianzado en el mercado, como material por excelencia, para servir a los citados fines. En esta serie, en su parte II, se comentaron ampliamente las caractersticas de la misma, los mtodos de ensayos, que aseguran su calidad y referente a la vida til, a lo largo de su servicio.
4.1 Formas constructivas de la barrera estanca.
I. RECIPIENTES DE CONTENCIN O CONDUCCIN DE LIQUIDOS, EXCAVADOS EN EL SUELO (embalses, lagos artificiales, lagunas, canales o acequias) Para todos ellos se construye la barrera estanca instalando geomembranas lisas, de PEAD, de espesores entre 1 2,5 mm, que son colocadas sobre la superficie del suelo, previa instalacin de las subcapas de su adecuacin, de materia mineral natural o son geosintticos (pe. como capas drenantes, de seguridad, o de proteccin de la geomembrana).
II. RECIPIENTES O ESTRUCTURAS DE HORMIGN. En obras de este tipo, la barrera estanca de membranas PEAD (en casos es de PP), tiene la funcin de proteger el hormign contra la agresin de gases y lquidos agresivos (pe. en digestores anaerbicos), o asegurando la estanqueidad en caso de agrietarse la estructura de hormign de grandes depsitos o cimientos, por debajo del nivel del mar. Este tipo de barrera es adherida al hormign, se instala en la fase de vertido del hormign, previamente montada en el encofrado. Son membranas especiales, de espesores de 2 3 mm, provistas de ganchitos de anclaje estructurales, que aseguran su adherencia al hormign.
III. OTROS USOS - El sector agrario o el de hortalizas, usan barreras construidas mediante geosintticos para un sin fin de aplicaciones, pero estos se apartan de las tcnicas que se comentan en esta serie. - En la construccin, en tejados planos, constituye la geomembrana de PEAD una excelente barrera estanca. - En terrenos (marismas o zonas costeras), con un nivel del agua fretica prxima a la superficie, se instalan lminas de PEAD, con uniones de juntas especiales, en forma vertical, para la creacin de diques o zonas secas. - Como proteccin temporal y barrera fluvial, en vertederos, se usan lminas estancas de PEAD, de poco peso, que son una barrera recuperable, de uso repetido.
4.2 La logstica de las geomembranas de PEAD.
En la parte I de esta serie de artculos, se han comentado los 2 procesos de fabricacin de geomembranas, que se usan para grandes superficies, en la gama espesores 1,0, 1,5, 2,0 hasta 2,5 mm. Se fabrican en paneles de anchos desde 5 - 10 m y largos entre 100 y 200 m. Se transportan en rollos de peso entre 1.000 y 1.500 kg hasta el lugar de la obra.
Fig. 1 Descarga de geomembrana de PEAD
4.3 El despliegue de las geomembranas de PEAD en la obra.
Fig. 2 Corte de la geomembrana ....con el agua no se juega, parte III por Harro Draheim, Dipl. Ing. CELESUR 6/1
Fig. 3 Reparto de los paneles
Las geomembranas procedentes de su fabricacin en tamaos estndar, se adaptan en situ, mediante corte, a la geografa del terreno. En los taludes de un vaso, que son zonas donde la geomembrana sufre tensiones mecnicas (bsicamente la traccin, originada por su propio peso) no se sitan uniones transversales y se instalan en la parte alta del mismo, zanjas u otras formas de anclaje, para contrarrestar dicha tensin. Esta tensin, que sufre la geomembrana, originada por su propio peso, deber alcanzar valores mnimas. Es causante del arrastre de la micro estructura, que produce la disminucin de sus propiedades mecnicas. Por esta razn, es el correcto trazado de cada talud, bsicamente en cuanto su longitud, de suma importancia!
Fig. 4 Talud con zanja de anclaje
4.4 La forma de unir los distintos paneles de la geomembrana de PEAD.
La geomembrana de PEAD solo permite la unin de los paneles mediante soldadura trmica, que es una fusin de dos paneles en un campo de temperaturas, alrededor de 400 C, aplicando presin a la vez.
Para dicha fusin de uniones solapadas se utiliza: a) el soplado de aire caliente, b) el contacto a travs de una cua elctricamente calentada, c) el aporte de un cordn de PEAD caliente, mediante el procedimiento soldadura por extrusin.
Fig. 5 Uniones a) solape con canal de prueba, b) soldadura con aporte por extrusin
Fig. 6 Soldadura mediante mquina con boquilla de aire caliente
Fig. 7 Soldadura por extrusin
4.5 Soldadura por fusin, unin de paneles con canal para la prueba de estanqueidad.
El objeto es, conseguir una fusin de dos paneles eficaz, cuya resistencia sea igual o superior a la caracterstica de la propia geomembrana y cuya estanqueidad puede ser ....con el agua no se juega, parte III por Harro Draheim, Dipl. Ing. CELESUR 6/2 verificada mediante aire a presin, sirvindose del espacio libre entre dos soldaduras.
Para ello el sector dispone de maquinas porttiles. De todos ellas destaca la de cua caliente, sobre la cual deslizan las dos membranas a fundir siendo los parmetros a regular y controlar: - la temperatura de la cua, - la velocidad de avance, - la presin de su rodillos, que fusionan las superficies calentadas en un solo cuerpo.
Fig. 8 Dispositivo de cua caliente
Fig. 9 Grfico, proceso de calentamiento y fusin
5. CONTROL DE CALIDAD DURANTE EL PROCESO DE INSTALACIN
En toda obra de ingeniera, el Control de Calidad extensivo, es una caracterstica, que distingue al constructor o instalador cualificado y responsable, de una barrera estanca, que es el caso de esta serie de artculos. Para asegurar la integridad de dicha barrera estanca, en vasos de todo tipo, excavados o de construcciones rgidas, de contencin de lquidos o en reas de proteccin del Medio Ambiente, construida de geomembranas de PEAD, tenemos que observar una serie de criterios, en tanto con respecto a la calidad de membrana a usar, sus formas correctas a instalar, con los controles imprescindibles para supervisar la calidad de la mano de obra y posibles faltas humanas.
5.1 Preparacin de la base.
Una vez realizada la formacin del vaso (embalse, lago, canal, vertedero) o superficie a proteger. y se hayan perfilado el fondo y los taludes interiores, sin que haya blandones o reas con demasiada humedad, consiguiendo superficies homogneas, exentas de aristas o materiales gruesos, se repasa esta (mediante legones) para asegurar una textura adecuada. Si dicha textura de fondo y paredes no es adecuada y puede producir punznamientos, es necesario aportar una capa de homogeneizacin a base de materiales finos, que contengan algo de arcilla, y no sean arenas. Es muy importante que la arista interior de la coronacin, que soportar el anclaje de la lmina, est perfectamente perfilada a fin de que, al impermeabilizar, las tracciones a que est sometida la lmina se repartan uniformemente. Cuando un vaso est, en parte o total, ubicado en la ladera de un monte, y haya el riesgo de que a consecuencia de las excavaciones se abran pasos a posibles salidas de aguas freticas. Hay que prestar particular atencin de crear un sistema adecuado de drenaje, para contrarrestar posibles presiones inversas, negativas, sobre la geomembrana.
1 Punto del Control de Calidad: - antes del despliegue de las membranas, se observar, el correcto estado de la textura del suelo, su estado limpio y seco.
5.2 Detalles constructivos en relacin al anclaje y tubera de un vaso.
El anclaje viene normalmente especificado en el proyecto, o es un detalle particular del instalador. La norma UNE 104425:2001 en su artculo 5.2.4 Anclajes, fija algunas formas de anclaje en la coronacin del vaso y determina ejecuciones de traspasos de tubera, en cuanto a su unin con la geomembrana. En caso de vertederos, se ocupa dicha norma UNE, en su artculo 6.3 Recoleccin y extraccin del vaso principal y propone dos formas de realizacin de los entronques de la tubera de drenaje con el sistema de la barrera estanca, en el punto de concentracin, del vaso, Fig. 10 y 11. La Fig. 10 representa el paso de la tubera de drenaje, en forma horizontal lineal, generalmente como continuacin de su posicin normal en el sistema de drenaje. En el mayor de casos de obra nueva, es la forma de salida proyectada. El inconveniente radica en el problema de conseguir una absoluta estanqueidad en la zona de la interseccin tubo/geomembrana! Para poder acceder con la mquina de soldadura por extrusin, en la parte baja del tubo, es necesaria la construccin de una fosa amplia y impermeabilizada, para facilitar dicho trabajo! La salida por el fondo, tal como propone la citada norma, su fig. 11, es la forma constructiva, que contribuye, por diversas razones, a la buena calidad de una barrera estanca.
....con el agua no se juega, parte III por Harro Draheim, Dipl. Ing. CELESUR 6/3 Fig. 10 Traspaso de talud, horizontal, de tubera de drenaje. Es problemtico conseguir su estanqueidad.
Fig. 11 Extraccin del lixiviado con tubera de fondo. Solucin recomendable.
5.3 La calidad de una barrera estanca de geomembranas de PEAD.
Una barrera estanca tiene que satisfacer 3 condiciones: - el empleo de lminas de calidad, debidamente verificadas por su fabricante; - su instalacin y aseguranza de su calidad, - su integridad (falta de fugas)
5.4 Geomembranas de PEAD, de calidad y verificadas por el fabricante.
En la parte I y II de esta serie, los artculos 2.4 y 3.3 comentan ampliamente diversos ensayos, que caracterizan la geomembrana. Los datos procedentes de dichos ensayos, de inters para el cliente, son anotados por el fabricante en sus Certificados de Calidad del Material, para cada panel o rollo, que entra en la obra. El instalador hace constar en su protocolo del despliegue, el uso de material verificado y certificado por el fabricante.
2 Punto del Control de Calidad: - el instalador facilitar, a peticin, los certificados de control del fabricante.
5.5 Geomembranas de PEAD, su instalacin y aseguranza de calidad.
La posicin del despliegue de los paneles y la situacin de sus uniones, lase apartado 4.3, en evitacin de tensiones mecnicas, es el primer paso. El segundo, es el aseguramiento de la calidad de las uniones de la barrera estanca expuesta a la intemperie, con la estricta observacin de las condiciones meteorolgicas por un lado y por otro el correcto equilibrio de los parmetros (temperatura, presin y velocidad), determinantes para la unin soldada de los paneles desplegados. Al ser el coeficiente de dilatacin elevado, tal como es l de la membrana de PEAD (aprox. 150 x 10 -4 C), resultan sus cambios lineales, l = L 2 L 1 = L 1 (t 2 t 1 ) (m), en particular en la poca de calor, debido la variacin la temperatura entre da y noche un factor sensible, que dificulta las labores de unin de las secciones de paneles. El instalador experimentado domina esta situacin. A su vez es el correcto ajuste de los 3 parmetros de soldadura, que caracterizan la unin resistente de los paneles otro factor de garanta de calidad. Para asegurar ello, se realizan en cada fase de inicio de los trabajos sendas muestras de soldadura en situ, que a su vez se ensayan, para comprobar la resistencia mecnica de la unin de soldadura con medios apropiados o mediante un laboratorio porttil.
Fig. 12 Ensayo en situ de muestras de soldadura.
Fig. 13 Clasificacin de uniones de soldadura, UNE 104421:1995
3 Punto del Control de Calidad: - el instalador facilitar, a peticin, los datos de los ensayos de uniones soldadas, realizadas en situ.
Al finalizar los trabajos de soldadura, el instalador realizar un control ocular de todas las uniones y pruebas de estanqueidad de las uniones con aire a presin.
Fig.14 Prueba de estanqueidad de una junta, con aire
4 Punto del Control de Calidad: - el instalador verificar las uniones soldadas visualmente y realiza pruebas de estanqueidad de las mismas, mediante aire a presin.
5.6 Controles de la integridad de la barrera estanca construida con geomembranas de PEAD
La deteccin de fugas, de la barrera estanca, al final del proceso de instalacin, con todas sus capas ....con el agua no se juega, parte III por Harro Draheim, Dipl. Ing. CELESUR 6/4 complementarias (geotextil de proteccin, capa de drenaje) y tubera de conexin y descarga, es un proceso esencial de un control de calidad riguroso! Al ser esa barrera sinttica el acumulador o conductor de los flujos, dicho control de calidad puede ser realizado mediante verificaciones en una cara, de la misma. La experiencia nos ha enseado, que el grosor de daos ocurre, cuando se cubre la geomembrana con grava drenante, otras fugas ocurren en rincones de un vaso o en conexiones de tubera. Una publicacin (1) referente a 150 verificaciones geo- elctricas, en > de 1.5 milln de m 2 , revela una media encontrada, de 17,4 perforaciones/ha.
I. TPICAS PERFORACIONES ENCONTRADAS, son:
- cortes o punznamientos de la membrana, originados por cantos/aristas de piedras de la grava drenante, al recibir presin de las ruedas de una mquina o camin, o a la inversa, causadas por puntos fijos (piedras) o puntos blandos del subsuelo; - como la geomembrana produce ondas de dilatacin durante el calor del da, se observan daos causados por los dientes de una mquina excavadora o giro de sus ruedas, en ella; - el geotextil de proteccin, procedente de un sistema de agujeteado, a veces contiene agujas rotas, que pinchan; - traspasos de tubera, contienen regularmente fugas en la unin con la geomembrana; - otro grupo de perforaciones, son los que causan las personas relacionadas con las labores (fallos humanos), de la impermeabilizacin y sus capas complementarias. - roturas producidas por contracciones a causa de temperaturas.
Fig. 15 Dao en la geomembrana, producido durante la instalacin de la capa drenante.
Fig. 16 Dao en la membrana, zona tubo de drenaje
Fig. 17 Perforaciones causadas por cortes de piedras
II. TECNOLOGAS ELCTRICAS DE DETECCIN DE FUGAS
Su tecnologa aplicada se sirve de la analoga entre el flujo del agua y el de la corriente elctrica. Ambos flujos, el del agua y el de la corriente se orientan en la direccin de la mnima resistencia. El principio detrs de esta tecnologa consiste, en crear un campo elctrico en toda el rea de la geomembrana y detectar a continuacin por donde fluye corriente elctrica a travs de alguna discontinuidad de la barrera estanca (tal como demuestra el esquema de la fig. 18). Cuando se aplica un potencial elctrico en toda la extensin de la geomembrana, que es la barrera entre al liquido a retener y el suelo, es esencial que la misma acte de aislante de la corriente.
Fig. 18 Principio elctrico de deteccin de fugas, variante fija
Esta tecnologa geoelctrica es aplicable en barreras de geomembranas no cubiertas, membranas secas, en barreras cubiertas con agua o capas protectoras minerales.
III. MTODOS ELCTRICOS DE DETECCIN DE FUGAS EN USO.
III a. Tecnologa de alto voltaje electromagntica para la verificacin de fugas en geomembranas no cubiertas.
....con el agua no se juega, parte III por Harro Draheim, Dipl. Ing. CELESUR 6/5
Fig. 19 El verificador de fugas en accin, sobre geomembranas descubiertas
III b. Tecnologa de deteccin de fugas en geomembranas cubiertas, mvil.
Fig. 20 Esquema del dispositivo de deteccin, porttil
El operario desplaza un conjunto de sensores a lo largo de unas coordenadas, artificialmente trazadas. La medicin consiste en registrar diferencias del potencial elctrico , de punto en punto, cuyo dato se muestra alterado, cuando hay alguna anomala.
Fig. 21 Detectando fugas, con sensores mviles
Fig. 22 Detectando fugas con sensores mviles, en embalse
III c. Tecnologa de deteccin de fugas en geomembranas cubiertas, sistema fijo.
Fig. 23 Red de sensores, cuadros de conectores
Fig. 24 Presentacin (en 2 y 3 d) de la posicin de anomalas o fugas en la geomembrana
RESUMEN
Los sistemas elctricos de deteccin de fugas han demostrado su validez. Toda barrera estanca, construida de geomembranas, que son vulnerables, en particular, a la instalacin de capas de grava, deber ser supervisada mediante esta tecnologa. Dicha tecnologa de deteccin de fugas, aplicada a continuacin de la instalacin de las geomembranas, es un sustituto viable a los ensayos de control ,no destructivos, de las juntas de unin.
Referencias (1) A.L. Rollin, Geosynthetics -7 th ICG, Nice 2002, Lessons learned from geo-electrical leaks surveys. ....con el agua no se juega, parte III por Harro Draheim, Dipl. Ing. CELESUR 6/6
Articulo Completo Modelo de Gestión de Producción Basado en Lean Manufacturing Enfocado El Factor Humano para Mejorar La Productividad de Pequeñas Empresas en El Sector Metalmecánico