INGENIERIA DE GEOSINTÉTICOS

Módulo I. Introducción
a los geosintéticos

Ing. Juan Herrera Velásquez

Ing. Juan Herrera Velásquez
Contenido
1. Descripción básica 3. Geotextiles
1.1. Definiciones 3.1. Historia
1.2. Clasificación 3.2. Definiciones
1.3. Aplicaciones 3.3. Clasificación y procesos
de fabricación
2. Materiales poliméricos
2.1. Definiciones 4. Geomallas
2.2. Clasificación de polímeros 4.1. Historia
2.3. Principales polímeros para 4.2. Definiciones
geosintéticos 4.3. Clasificación y procesos
de fabricación

2
Contenido
5. Georedes 7. Otros geosintéticos
5.1. Historia 7.1. GCL
5.2. Definiciones 7.2. Geoespuma
5.3. Clasificación y procesos 7.3. Geocompuestos
de fabricación
8. Funciones
6. Geomembranas 8.1. Separación
6.1. Historia 8.2. Refuerzo
6.2. Definiciones 8.3. Filtración
6.3. Clasificación y procesos 8.4. Drenaje
de fabricación 8.5. Contención

3
Contenido
Módulo I. Introducción a los
geosintéticos
1. Descripción básica
1. Descripción básica
Descripción básica
1.1. Definiciones
1.1. Definiciones
Según ASTM D4439
• Producto plano, fabricado de material polimérico, usado con suelo,
roca, tierra u otro material relacionado con la ingeniería geotécnica;
como parte integrante de un proyecto, estructura o sistema hecho por
el hombre.
Etimología
• Geos: tierra o suelo como material de construcción o fundación.
• Shyntesis: composición de un todo mediante la unión de sus partes.
Proceso químico o industrial mediante el que se obtiene o fabrica un
material nuevo. (Polimerización).
• Material sintético que interactúa con el suelo.
Definición general
• Geosintético es un producto en el que, por lo menos, uno de sus
componentes está hecho a base de polímeros sintéticos o naturales, y
se presenta en forma de filtro, manto, lámina o estructura
tridimensional, usada en contacto con el suelo o con otros materiales
dentro del campo de la ingeniería, para mejorar su rendimiento.
8
Descripción básica
1.2. Clasificación general
1.2. Clasificación general

Geotextiles Geomallas Georedes Geomembranas GCL

Geoespumas Geoceldas Geomantas y Geocompuestos

biomantas

10
Descripción básica
1.3. Aplicaciones principales
1.3. Aplicaciones
La rápida difusión de los geosintéticos se debe a:
• Riguroso control de calidad en la fabricación.
• Rápida instalación.
• Pueden reemplazar a materias primas.
• Pueden reemplazar diseños complejos con otros materiales.
• Se usan por requerimientos legales en muchas aplicaciones.
• Han hecho posible diseños que antes no se realizaban.
• Se comercializan activamente y tienen amplia disponibilidad.
• Tienen base técnica establecida para diseño y pruebas.
• Se han integrado a la ingeniería en especificaciones técnicas.
• Costos competitivos, comparados con otros materiales.
• Muy baja huella de carbón comparada con otros materiales.

12
1.3. Aplicaciones
Los geosintéticos han surgido en el siglo XX y se han difundido con
gran rapidez en diferentes aplicaciones:

Transporte Transporte Geotecnia

Medio ambiente Medio ambiente Medio ambiente

13
1.3. Aplicaciones
Los geosintéticos han surgido en el siglo XX y se han difundido con
gran rapidez en diferentes aplicaciones:

Hidráulica Hidráulica Hidráulica

Minería Minería 14
Módulo I. Introducción a los
geosintéticos
2. Materiales
poliméricos
2. Materiales poliméricos
Materiales poliméricos
2.1. Definiciones
2.1. Definiciones
Etimología
• Polys: varios, muchos.
• Meros: partes, segmentos.
• Polímero: Material que consiste en muchas partes unidas para formar el todo: unión
de muchas moléculas pequeñas para lograr moléculas muy grandes. Cada unidad
molecular se llama monómero.
• Unidad de repetición: molécula constituyente de un polímero, producida por la
reacción del monómero con el catalizador, durante el proceso de polimerización.
• Homopolímero: conformado por un mismo tipo de unidad de repetición.
• Copolímero: conformado por dos tipos de unidad de repetición.
• Terpolímero: conformado por tres tipos de unidad de repetición.

18
2.1. Definiciones
Proceso de producción

Síntesis: polimerización
Monómero Polímero
(catalizadores + calor + presión)

Ejemplos:
Etileno Polietileno
(CH2=CH2) Polimerización por radicales libre [-CH2-CH2-]n
(catalizador: peróxidos)
Propileno Polipropileno
(H2C=CH-CH3) [-CH2-CH(-CH3)-]n

19
Materiales poliméricos
2.2. Clasificación
2.2. Clasificación
Por su Por su Por su
Por sus
Por su origen composición mecanismo de comportamiento al
aplicaciones
química polimerización calor

Elastómeros Naturales Orgánicos Inorgánicos Termoplásticos Termoestables

Orgánicos no Basados en
Adhesivos Sintéticos Vinílicos Poliolefinas
vinílicos azufre

Basados en Cloruros de
Fibras Semi-sintéticos Poliolefinas Poliésteres
silicio vinilo

Plásticos Estirénicos Poliamidas Estirenos

Recubrimientos Halogenados Poliuretanos

Acrílicos
21
2.2. Clasificación
Por su
comportamiento
al calor

Termoplásticos Capaces de ser calentados y re-moldeados sin

variar su estructura molecular
• Polietileno (PE): HDPE, MDPE, LDPE
Poliolefinas • Polipropileno (PP)
• Polibutileno (PB)
Cloruros de
vinilo • PVC

Estirenos • Poliestireno

Se carbonizan y degradan en presencia de calor, como

Termoestables el nitrilo, butil y EPDM, baquelita, policarbonato, plastilina.
22
Materiales poliméricos
2.3. Principales polímeros para
geosintéticos
2.3. Principales polímeros para geosintéticos
Polietileno y copolímeros

Cloruro de vinilo Policloruro de vinilo

Etileno
Estireno Poliestireno

Oxido de etileno, etilenglicol Polietileno y poliésteres

Polipropileno

Acrilonitrilo Fibra acrílica, plástico y caucho

Derivados
del
Óxido de propileno Espumas de uretano
propileno
Cumeno, fenol y acetona Resinas fenolíticas

Polibutadieno

SBR
Derivados
del
Cloropreno Neopreno
butadieno
Hexametilen-diamina Nailon 66
24
2.3. Principales polímeros para geosintéticos
Polímero Unidad de repetición Tipos de geosintéticos
Polietileno (PE), 1941 - 1956 [-CH2-CH2-]n Geotextiles, geomembranas, geomallas,
- De alta densidad (HDPE) georedes, geocompuestos
- De baja densidad (LDPE)
Polipropileno (PP), 1957 [-CH2-CH(-CH3)-]n Geotextiles, geomembranas, geomallas,
geocompuestos
Policloruro de vinilo (PVC), 1927 [-CH2-CH(-Cl)-]n Geotextiles, geocompuestos

Poliéster (PET), 1950 [-R-O-CO-R-CO-O-]n Geotextiles, geomallas

Poliamida (PA) (nailon 66) [-NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-OC-]n Geotextiles, geomallas, geocompuestos

Poliestireno (PS) [-CH2-CH2-]n Geocompuestos, geoespumas

Polímeros termoestables, como Geomembranas

EPDM, 1960

25
 2.3. Principales polímeros para geosintéticos
Componentes de las fórmulas poliméricas
Negro de humo o Plastificantes
Polímero Resina (%) Relleno (%) Aditivos (%)
pigmento (%) (%)
Polietileno (PE) 95 - 98 0 2-3 0.5 - 2.0 0
Polipropileno (PP) 85 - 96 0 - 13 2-3 1-2 0
Policloruro de vinilo (PVC) s/p 70 - 85 5 - 15 5 - 10 2-3 0
Policloruro de vinilo (PVC) c/p 30 - 40 20 - 30 5 - 10 2-3 25 - 30
Poliéster (PET) 96 - 98 0 2-3 0.5 - 1.0 0
Poliamida (PA) (nylon) 96 - 98 0 2-3 0.5 - 1.0 0
Poliestireno (PS) 96 - 98 0 2-3 0.5 - 1.0 0
Polietileno clorosulfonado (CSPE) 40 - 60 40 - 50 5 - 10 5 - 15 0
Etileno propileno dieno
25 - 30 20 - 40 20 - 40 1-5 0
terpolímero (EPDM)

26
Módulo I. Introducción a los
geosintéticos
3. Geotextiles
3. Geotextiles
Geotextiles
3.1. Historia
3.1. Historia
• Se concibieron como alternativa a filtros de suelos granulares.
• En 1926 se usaron en pruebas para reforzar caminos en Carolina del Sur, EEUU.
• A fines de 1950’s en EEUU se usaron telas monofilamento tejido, en situaciones de
control de erosión que proporcionaban permeabilidad y retención del suelo.
• A fines de 1960’s Francia produjo telas no tejidas agujadas, para usar en caminos
no pavimentados, debajo del lastrado de trenes, dentro de terraplenes y diques de
tierra. Además de separación y refuerzo se comenzó a usar para drenaje.
• En 1970’s se promueve el uso de geotextiles no tejidos unidos por calor, importados
de Inglaterra a EEUU.
• Desde 1980’s se han incrementado estudios, experiencias y fabricantes. Las dos
organizaciones más importantes que promueven el uso de geosintéticos son la
International Geosynthetic Society (IGS, desde 1983) y el Geosynthetic Institute (GSI,
desde 1986).

30
Geotextiles
3.2. Definiciones
3.2. Definiciones
Concepto
• Tela filtrante

Según ASTM D4439

• Geosintético permeable que consiste exclusivamente de textiles.
• Los geotextiles son usados en suelo, roca, tierra y cualquier otro
material geotécnico, como parte integral de un proyecto, estructura o
sistema hecho por el hombre.

32
Geotextiles
3.3. Clasificación y procesos
de fabricación
3.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por tipo de Por tipo de Por su
polímero fibra estructura

Polipropileno
Monofilamento Multifilamento Tejidos No tejidos Tricotados
(≈ 95%)

Poliéster Cinta Unión

Hilo de fibra corta Según la fibra Según la trama
(≈ 2%) monofilamento mecánica

Polietileno Cinta
Monofilamento Tejido simple Unión térmica
(≈ 2%) multifilamento

Poliamida
Multifilamento Tejido canasta Unión química
(≈ 1%)

Tipo cinta Tejido sarga

Tejido satén
34
3.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por el tipo de fibra
Por tipo de • Monofilamento • Hilo de fibras cortas (mechas)
fibra Fibras continuas Fibras cortas
(estopa) (mechas)

Monofilamento

Multifilamento

Hilo de fibra • Multifilamento: Fibras • Cinta multifilamento: Cintas

corta monofilamento torcidas. monofilamento torcidas.

Cinta
monofilamento

Cinta
multifilamento • Cinta monofilamento
35
3.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por su estructura
Por su
estructura
Tejidos No tejidos

Tejidos

No tejidos

36
 3.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por su estructura. Tejidos
• Estructuras planas y regulares → entrelazamiento
Tejidos
(generalmente en ángulos rectos) de dos o más juegos de
hilos en dos direcciones preferenciales: urdiembre y trama.
Según la fibra Según la trama
• Según la fibra:
Multifilamento Tipo cinta

Monofilamento Tejido simple

Multifilamento Tejido canasta

• Según la trama:

Tipo cinta Tejido sarga

Tejido simple Tejido sarga Tejido satén

Tejido satén

37
3.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por su estructura. Tejidos

Lengüeta Hilos de
Lanzadera urdimbre

Hilos de
trama o
relleno

Tejido
enrollado Tejido

Telar

La lengüeta sube y baja cambiando los hilos de

urdimbre para hacer un túnel para la lanzadera. 38
3.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por su estructura. No tejidos
• Son estructuras planas formadas por fibras o filamentos, orientados
No tejidos
aleatoriamente, unidos por procesos mecánicos, térmicos o
químicos:
• Unión mecánica. Entrelazamiento de fibras o filamentos por medio de
Unión mecánica agujas dentadas (agujados).
• Unión térmica. Ligamiento de las fibras o filamentos a través de la fusión
parcial por calentamiento (termofijación).
Unión térmica • Unión química. Ligamiento de las fibras o filamentos por medio de
productos químicos (resinas), que después pasan por secado y
polimerización.
Unión química Geotextil no tejido Geotextil no tejido unido
agujado por calor

39
3.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por su estructura. No tejidos

Ingreso del
polímero Extrusión Proceso de unión de
fibras (mecánico, Acabado
térmico o químico)

Fibras

Transportadora

40
3.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por su estructura. No tejidos. Unión mecánica

Ingreso de las
fibras
Tablero de
agujas

Transportadora

Detalle de aguja
Zona de
agujado

Salida hacia
acabado
41
3.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por su estructura. No tejidos. Unión térmica

Ingreso de
fibras

Acabado

Transportadora

Unión de fibras con

rodillos calientes

42
3.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por su estructura. No tejidos. Unión química

Ingreso de
fibras Rodillos de
presión
Secado

Transportadora

Cilindro
grabado Acabado

Depósito con
aglutinante líquido

43
Módulo I. Introducción a los
geosintéticos
4. Geomallas
Geomallas
4.1. Historia
4.1. Historia
• Surgieron a partir de la creación de polímeros de alta resistencia.
• Netlon (UK), creó la geomalla extruida como la conocemos (en 1982 fue
comprada por Tensar USA). Tenax (Italia) desarrolló un tipo similar de geomalla
(ahora Syntec USA). Luego surgieron fábricas en Asia.
• ICI (UK), desarrolló alrededor de 1980 geomallas más flexibles, usando fibras de
poliéster (PET) recubiertas con polipropileno (PP).
• También se desarrollaron geomallas con uniones hechas por laser o ultrasonido
(Colbond y NAUE).

46
Geomallas
4.2. Definiciones
4.2. Definiciones
Concepto
• Malla de refuerzo

Según ASTM D4439

• Geosintético que consiste de juegos de costillas paralelas conectadas, con
aperturas de suficiente tamaño para permitir la trabazón del suelo, piedra u otro
material geotécnico circundante.

Definición
• La geomalla es un material geosintético de refuerzo consistente en juegos paralelos
y conectados de costillas de tensión poliméricas, con aberturas de suficiente
tamaño (10 - 100 mm) para permitir la trabazón mecánica con suelos, piedras u
otro material particulado.
• Dichas costillas pueden ser fabricadas de diferentes materiales, y las juntas o nodos
en los cruces son hechas usando diversos métodos.

48
Geomallas
4.3. Clasificación y procesos
de fabricación
4.3. Clasificación y procesos de fabricación

Por la dirección del Por el tipo de

esfuerzo fabricación

Uniaxial o unidireccional Extruidas

Biaxial o bidireccional Tejidas - recubiertas

Triaxial o multidireccional Unidas o soldadas

50
 4.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por la dirección del esfuerzo
Uniaxial Biaxial Triaxial
Por la dirección
del esfuerzo

Uniaxial o
unidireccional

Biaxial o
bidireccional

Triaxial,
multiaxial o
multidireccional

51
 4.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por el tipo de fabricación
Por el tipo de Extruidas Tejidas - recubiertas Soldadas
fabricación

Extruidas

Tejidas -
recubiertas

Unidas o
soldadas

52
4.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por el tipo de fabricación. Extruidas
Extrusión Lámina 4-6 mm
Tensión
Tensión en
perpendicular
dirección de
a la dirección
la máquina
de la máquina

Perforación
(circular o
rectangular)

Variables Tensión:
• Temperatura controlada • Incremento en la resistencia y
• Velocidad de deformación módulo de elasticidad
• Peso molecular y su distribución • Reducción de creep
53
4.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por el tipo de fabricación. Tejidas recubiertas
Hilos de poliéster u otra fibra Tejido Recubrimiento

Empaquetado

54
4.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por el tipo de fabricación. Unidas o soldadas

55
Módulo I. Introducción a los
geosintéticos
5. Georedes
Georedes
5.1. Historia
5.1. Historia
• Netlon Ltd., Inglaterra.
• Maquinaria y proceso → redes de plástico ligeras usadas en
supermercados para transportar productos.
• Experimentó con diversos grosores de fibras (costillas o ribs)
en varias configuraciones → geored.
• Primer uso conocido: 1984 para detección de fugas en
depósito de líquidos peligros con doble capa.

Brian Mercer

58
Georedes
5.2. Definiciones
5.2. Definiciones
Concepto
• Red de drenaje

Según ASTM D4439

• Geosintético que consiste en juegos de fibras (costillas o ribs) paralelas,
superpuestas y conectadas íntegramente a otro juego similar en diversos ángulos
entre ellas, para el drenaje de líquidos o gases, paralelo a su plano. Generalmente
se estratifican con geotextiles en una o ambas superficies, y así son conocidos
como geocompuestos para drenaje.

60
Georedes
5.3. Clasificación y procesos
de fabricación
5.3. Clasificación y procesos de fabricación

Por la forma de
Por el tipo de costillas
drenaje

Sólidas Biplanar

Con aditivo espumante Triplanar

Otras

62
 5.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por el tipo de costillas

Por el tipo de
costillas

Sólidas

Con aditivo
espumante Costillas sólidas

Costillas con aditivo espumante 63

 5.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por la forma de drenaje
Georedes biplanares
Por la forma del
drenaje

Biplanar

64
5.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por la forma de drenaje
Georedes triplanares
Por la forma del
drenaje

Biplanar

Triplanar

65
5.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por la forma de drenaje
Sistemas de drenaje
Por la forma del
drenaje

Biplanar

Triplanar

Otras

66
5.3. Clasificación y procesos de fabricación
Polímero
Proceso de fabricación
• Extrusión → expulsa la mezcla fundida
en un molde con segmentos
ranurados contra-rotados.
• El material fluye en ángulos, formando
fibras gruesas(ribs) paralelas Extrusión
discretizadas en dos planos. Discos contra
• La geored es enfriada y cortada a lo rotatorios
largo de su eje de fabricación y
enrollada para el envío.
Expansor
• Aberturas en forma de diamante: de acero
8×12 mm
• Ángulo resultante entre grupos de
fibras: 70° y 110°
• Ancho final: 4.5 m
• Espesor: 5 a 9 mm Tanque de
enfriamiento
con agua
67
Módulo I. Introducción a los
geosintéticos
6. Geomembranas
Geomembranas
6.1. Historia
6.1. Historia
• 1839: Goodyear vulcanizó caucho (inestable) con azufre -> polímero termoestable.
• Geomembrana original: producto del caucho, para recubrir reservorios.
• Caucho butílico: impermeable, usado en cámaras de aire y recubrimiento de
neumáticos sin cámara.
• Termoestable -> no se une por calor, fabricación e instalación complejas.
• Fabricantes -> polímeros termoplásticos
• 1943: Producción masiva de polietileno (uso original: empaques y moldes)
• HDPE (PE de alta densidad) ≥ 0.941 g/cm3
• MDPE (PE de media densidad lineal): 0.926 – 0.940 g/cm3
• LLDPE (PE de baja densidad lineal): 0.919 – 0.925 g/cm3
• También se desarrollaron geomembranas de PVC.
• 1960: otros tipos de geomembranas (USBR en canales, CSPE en reservorios y
rellenos)
• 1990: Polipropileno flexible
• Recientemente: polímero híbrido (poliolefina termoplástica TPO), mezcla
polipropileno flexible y polímero termoestable.
• Actualmente: geomembranas son producidas de varias resinas termoplásticas
70
Geomembranas
6.2. Definiciones
6.2. Definiciones
Concepto
• Barrera hidráulica

Según ASTM D4439

• Membrana de muy baja permeabilidad usada con algún material geotécnico,
como revestimiento o barrera, para el control de la migración de fluidos, en un
proyecto, estructura o sistema hecho por el hombre.

72
Geomembranas
6.3. Clasificación y procesos
de fabricación
6.3. Clasificación y procesos de fabricación

Por el material Por la textura Por el espesor

Poliméricas Lisas

Asfálticas Simples

Dobles

74
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por el material
• Poliméricas
Por el material • Polietileno de alta densidad (HDPE): resistencia a agentes químicos, a
la radiación UV, a esfuerzos mecánicos, amplia experiencia de
trabajo, elevada rigidez.
• Polietileno muy flexible (VFPE) (VLDPE, LLDPE): mayor flexibilidad, menor
Poliméricas durabilidad.
• Policloruro de vinilo (PVC)
• Otras: polipropileno flexible reforzado (RPP), polipropileno flexible no-
reforzado (UPP), polietileno clorosulfonado reforzado(CSPE – R)
Asfálticas

• Asfálticas
• Mantas asfálticas poliméricas (geotextil + asfalto modificado, con
diversos acabados y espesores de 3 y 6 mm)
• Geotextiles impregnados “in situ”

75
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por la textura

Por la textura

Lisas • Lisas
• No presentan textura en ninguna cara

Simples • Simplemente texturadas (TSS)

• Presentan textura en una de sus caras

• Doblemente texturadas (DST)

Dobles
• Presentan textura en ambas caras

76
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Geomembranas según el espesor

Por espesor • 30 mil (0.75 mm)

• 40 mil (1.00 mm)
• 60 mil (1.50 mm)
• 80 mil (2.00 mm)
• 100 mil (2.50 mm)
• 120 mil (3.00 mm)

77
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Ventas según tipo
• En 1995 el uso de geomembranas fue de 75 millones de metros cuadrados (M m2),
en USA:

Tipo de
Ventas en M m2 Ventas en %
geomembrana
HDPE 30 40
VFPE 19 25
PVC 15 20
CSPE 4 5
fPP 4 5
Otras 3 5

78
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Nomenclatura
• Ejemplos de nomenclatura empleada para identificar geomembranas de HDPE o
LLDPE:

• Geomembrana POLYTEX HDPE LISA 1.50 mm (7.01 × 150 m2)

• Geomembrana POLYTEX HDPE SST 60 mil (7.01 × 160 m2)
• Geomembrana POLYTEX HDPE DST 2.00 mm (7.01 × 130 m2)
• Geomembrana POLYTEX LLDPE LISA 1.00 mm (7.01 × 200 m2)
• Geomembrana POLYTEX LLDPE SST 80 mil (7.01 × 110 m2)

Marca Densidad Textura Espesor Área del rollo

79
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Proceso de fabricación
Polímero Proceso de Hojas de
(resina) + Aditivos + transformación = geomembrana
• Negro de humo • Extrusión (HDPE/LDPE) • Espesor:
• Plastificantes • Calandrado (PVC) 0.75 mm (30 mil) a
• Antioxidantes • Recubrimiento extensivo 3.00 mm (120 mil)
• Lubricantes • Ancho:
• Retardantes de fuego 1.80 - 9.50 m
• Antiestáticos • Longitud: Tal que el peso del
• Antideslizantes rollo sea menor a 4 Ton.
• Anticorrosivos
• Antimicrobianos
• Mejoradores de extrusión
• Incorporadores de brillo nocturno
• Etc.

80
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Proceso de fabricación
• Polímero (resina) Aditivo (varios tipos)

• Aditivo (negro de humo) Aditivo (polvo de sílice) Aditivo (varios tipos)

81
 6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Proceso de fabricación por extrusión (HDPE/LDPE)
Mezcla de resina y Tornillo sin fin
aditivos flotante

Calentadores Placa de corte y pantalla

de filtro
Tolva de
alimentación Molde
Soplado

Mezcla Extrusión
extruida plana
Sección de Sección de Sección de
alimentación compresión dosificación

82
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Proceso de fabricación por extrusión (HDPE/LDPE). Soplado
• La mezcla extruida es forzada a pasar entre las paredes de dos cilindros
concéntricos (molde circular u hoja de soplado) orientados verticalmente hacia
arriba, para formar una manga o burbuja de polietileno de espesor requerido.
• Generalmente, las mangas miden hasta 10 m de circunferencia y 30 o 40 m de alto.
• En la parte superior del sistema dos cilindros rotatorios extraen la manga hacia
arriba.
• Luego, la hoja se corta longitudinalmente, se despliega y se enrolla.
Rodillos
de corte
Cortado y
despliegue
Manga o
Tolva de Burbuja
alimentación Estación de
acabado

Anillos de
enfriamiento
Extrusión y sopladores
Molde
83
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Proceso de fabricación por extrusión (HDPE/LDPE). Extrusión plana
• Proceso más moderno
• Permite obtener láminas de espesores con Molde
variaciones inferiores al 5% y en anchos de hasta plano
9.50 m.
• El proceso consiste básicamente en el paso forzado
de la resina extruida entre dos barras de bordes Geomembrana

paralelos (molde plano o molde laminar), de

separación igual al espesor de la lámina.
• Resulta un hoja polimérica de espesor muy
controlado de entre 0.75 y 3.00 mm.

84
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Acabado
• Texturización de las superficies.
• Adición por coextrusión de HDPE sobre las caras de láminas de LLDPE.
• Obtención de geomembranas con una de sus caras blancas.

85
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Proceso de fabricación por calandrado (PVC)
• Las geomembranas de PVC son muy flexibles y de gran resistencia al
punzonamiento debido a su capacidad de deformación fuera del plano.
• La principal desventaja radica en su menor resistencia a la radiación ultravioleta.
• Se han desarrollado geomembranas de PVC capaces de soportar prolongados
períodos de exposición al sol. No obstante, los resultados sólo pueden ser avalados
por ensayos acelerados, los que han sugerido resistencias de hasta 10,000 horas.
• Las geomembranas de PVC son fabricadas por el proceso de calandrado.
• El polímero, aditivos y plastificantes son mezclados y calentados para iniciar la
reacción entre los componentes.
• Luego la mezcla es transportada a un molino de rodillos donde es homogenizada
para luego pasar al calandrador, sistema formado por rodillos contrarrotatorios,
para formar finalmente la lámina.
• Se producen geomembranas de hasta 2.4 m de ancho compuestas de una o
múltiples láminas en su espesor, entre las cuales es posible insertar mallas de
refuerzo.
• Los espesores más comunes fluctúan entre 0.25 mm (10 mil) y 1.00 mm (40 mil).
• Se suministran en paneles prefabricados plegados, resultantes de la unión por
soldadura química de varios rollos.
86
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Calandrado

Alimento con
hoja superior

Dos capas (no

reforzado)

Rollo de material Rodillos de

para refuerzo enfriamiento

Tres capas
Alimento con
(reforzado)
hoja inferior Acabado

Cinco capas
(reforzado)
87
6.3. Clasificación y procesos de fabricación
Otras geomembranas
• Algunas geomembranas de polipropileno flexibles (fPP) son fabricadas por el
método de extrusión.
• Otras geomembranas tales como el polipropileno reforzado (fPP-R) y el polietileno
clorosulfonado reforzado (CSPE-R) son manufacturados por el método de
calandrado.

88
Módulo I. Introducción a los
geosintéticos
7. Otros geosintéticos
Otros geosintéticos
7.1. GCL
7.1. GCL
Concepto
• Barrera hidráulica

Según ASTM D4439

• Geosintético utilizado como barrera
hidráulica que esta constituido por
bentonita u otro material de muy baja
permeabilidad, soportada por
geotextiles o geomembranas, todo
unido mediante punzonado de agujas,
costura o adhesivos químicos. GCL seco
GCL
hidratado

91
7.1. GCL
Clasificación Presentación
• Ancho: 4.0 a 5.2 m
Por el tipo de material Por la unión entre sus • Longitud: 30 a 60 m
de confinamiento componentes
• Envueltos en rollos cubiertos con plástico
Proceso de fabricación
Con geotextiles • Bentonita de sodio: 3.2 a 6.0 kg/m2
ubicados encima y No reforzados: unidos
debajo de la capa de mediante adhesivos • Espesor: 4 a 6 mm
bentonita • Cond. hidráulica: 1×10-11 a 5×10-11 m/s
• Humedad controlada: 10 a 35%
Con geomembranas
ubicadas encima y Reforzados: mediante
debajo de la capa de agujado
bentonita

Con geomembrana y/o

geotextil ubicados
encima y/o debajo de
la bentonita 92
7.1. GCL
Fabricación con agujado o cosido Fabricación con adhesivo
Geotextil Bentonita Producto Bentonita
inferior de sodio terminado Geotextil o
Agujado Bentonita geomembrana
superior
Bentonita
Adhesivo Calandrado
o calentado

Adhesivo
Geotextil superior
Adhesivo Acabado

Geotextil o
geomembrana
inferior

93
Otros geosintéticos
7.2. Geoespuma
7.2. Geoespuma
Concepto
• Separación y relleno

Según ASTM D4439

• Es un material geosintético polimérico espumado (generalmente poliestireno
expandido) fabricado en forma de lozas o bloques usado principalmente por su
peso ligero y a veces por sus propiedades aislantes.

95
7.2. Geoespuma
Proceso de fabricación Estireno +
Agua
Agente
• Materia prima aditivos expansivo

• Estireno: 1937
• Poliestireno expandido (EPS): 1950
• Etapa 1: Polimerización
Agua
• Tamaño x50
• Etapa 2: Entrega a clientes
• Gránulos estabilizados 1 (gránulos)
• Etapa 3: Vapor
• Bloques de geoespuma Pre expansión

• Dimensiones
• Ancho: 1.25 m Materia
prima
• Alto: 0.5 a 1.0 m Vapor
• Longitud: 2.0 a 3.0 m 2 Tornillo de transporte
• Densidad: 10 a 30 kg/m3 Vapor
Almacenamiento Molde
• (1.25 m × 0.5 m × 2.5 m) × 15 kg/m3 = 23 kg intermedio
Geo
espuma
3 Vapor 96
Otros geosintéticos
7.3. Geocompuestos
7.3. Geocompuestos
Concepto
• Combinación de las mejores propiedades de los geosintéticos para aplicaciones
específicas.
• Generalmente sus componentes son materiales geosintéticos, pero no siempre, a
veces se tiene un mejor desempeño y es más económico usar un material no
sintético con un geosintético.
• Existe un gran número de posibilidades.

98
7.3. Geocompuestos
Clasificación
• Geotextil – geored
• Geotextil – núcleo de polímero
• Geotextil – geomembrana
• Geomembrana – geomalla
• Geotextil – geomalla
• Geosintéticos – suelo
• Otros

99
Módulo I. Introducción a los
geosintéticos
8. Funciones
8. Funciones
• La(s) función(es) que cumplirá un geosintético en una aplicación determinará(n) el
diseño.
• Un geosintético puede cumplir con una o más de las siguientes funciones en la
misma aplicación:

Separación Refuerzo Filtración Drenaje Contención

101
Funciones
8.1. Separación
 8.1. Separación
• Si el geosintético tiene que evitar el entremezclado de suelos disímiles adyacentes
y/o materiales de relleno durante la construcción y el tiempo de vida proyectado
de la aplicación en cuestión, de tal manera que la integridad y el funcionamiento
de ambos materiales puedan permanecer intactos o ser mejorados, se dice que
realiza una función de SEPARACIÓN.
• El concepto de SEPARACIÓN puede ser representado de la siguiente manera:
+
10 kg de roca 10 kg de barro = 20 kg de barro
(colocados sobre)

Intrusión de suelos finos en los

huecos del agregado grueso Intrusión de agregado en el suelo Prevención de los mecanismos
(reducción de su capacidad de de la subrasante (reduciendo la Mecanismo combinado de de intrusión, colocando un
drenaje) capacidad portante del agregado) intrusión de materiales geotextil de separación

Sin geosintético Sin geosintético Sin geosintético Con geosintético

103
Funciones
8.2. Refuerzo
8.2. Refuerzo
• Desde el punto de vista del Refuerzo, la introducción de un geosintético (que es
bueno en tensión) dentro de un suelo (que es bueno en compresión pero pobre en
tensión) o de otro material desunido y separado, produce una mejora sinérgica de
la resistencia total del sistema. Cuando se combinan el suelo y el refuerzo
geosintético, se produce un material compuesto, "suelo reforzado", que posee una
alta resistencia en compresión y en tensión.
• Suelos de baja resistencia, sedimentos de grano fino y arcillas son los principales
objetivos para el refuerzo con geosintéticos.
• Esta función permite mejorar el comportamiento del suelo al:
• Incrementar los esfuerzos normales y planares resistentes
• Incrementar los esfuerzos cortantes resistentes (reducción del ahuellamiento)
• Generar efecto confinamiento
• Generar resistencia pasiva (trabazón mecánica)

105
8.2. Refuerzo
• Las pruebas triaxiales muestran los efectos benéficos de un geotextil colocado
adecuadamente. Las líneas punteadas indican la ubicación del geotextil para
refuerzo.

Arena densa con una presión Arena densa con una presión
de confinamiento de 21 kPa de confinamiento de 210 kPa

106
8.2. Refuerzo
Mecanismos de refuerzo P
• Cualquier geosintético aplicado como refuerzo tiene
el objetivo principal de resistir tensiones aplicadas o
prevenir deformaciones inadmisibles en las
estructuras. En este proceso, el geosintético actúa z Suelo
como un miembro en tensión acoplado al σh
suelo/material de relleno por fricción, adhesión,
Geosintético
enclavamiento o confinamiento y así mantiene la σh
estabilidad de la masa del suelo. Mecanismo tipo membrana
• Mecanismos de refuerzo del suelo:
A. Membrana: el geosintético admite una carga σn
tanto planar como normal cuando se coloca
en un suelo deformable. τ
B. Corte o deslizamiento: el geosintético soporta Geosintético
una carga planar producida por el
Suelo
deslizamiento del suelo sobre él.
C. Anclaje o pullout: el geosintético soporta una
carga planar producida por su extracción del Mohr-Coulomb: τ = ca + σ'n tanδ
suelo. Mecanismo tipo corte
107
8.2. Refuerzo
D. Resistencia pasiva
• Produce el efecto de trabazón mecánica.
• Las geomallas tiene un beneficio adicional debido al enclavamiento del suelo a
través de las aberturas de la malla, conocido como efecto de trabazón.
• La transferencia de esfuerzos desde el suelo hasta el refuerzo de la geomalla se
realiza a través de las partículas en el suelo hasta la interfaz de la costilla transversal
de la malla (resistencia pasiva).
• Es importante indicar que debido a la pequeña área de superficie y las grandes
aberturas de las geomallas, la interacción se debe principalmente al entrelazado
más que a la fricción. Sin embargo, una excepción ocurre cuando las partículas
del suelo son pequeñas. En esta situación, el efecto de trabazón es insignificante
porque no se desarrolla resistencia pasiva contra la geomalla.

108
Funciones
8.3. Filtración
8.3. Filtración
• Un geosintético puede funcionar como filtro cuando:
• Permite el paso del agua desde un suelo (permeabilidad) a través de su plano
• Tiene una migración limitada de partículas de suelo (retención de suelo)
• Es compatible a lo largo de la vida de servicio proyectada de la aplicación considerada
• Al colocar un filtro geosintético adyacente a un suelo base (el suelo a filtrar), se
produce una discontinuidad entre la estructura original del suelo y la estructura del
geosintético. Esta discontinuidad permite que algunas partículas del suelo,
particularmente las partículas más cercanas al filtro geosintético y que tienen
diámetros más pequeños que el tamaño de la abertura del filtro, migren a través
del geosintético arrastradas por el flujo. La condición de equilibrio en la interface
suelo / geosintético debe producirse tan pronto como sea posible después de la
instalación para evitar que las partículas del suelo sean arrastradas
indefinidamente.
Suelo

Geosintético

Agregado

110
8.3. Filtración
• La función de filtración también • Una vez que se completa el proceso de
proporciona beneficios de separación. estratificación, es en realidad la capa
Sin embargo, se puede establecer una de filtro del suelo, la que filtra
distinción entre la función de filtración y activamente el suelo.
la función de separación con respecto
Suelo no
a la cantidad de fluido involucrado y al Suelo
disturbado
grado en que influye en la selección del
Filtro de suelo
geosintético.
Capa puente
• En equilibrio, generalmente se pueden Geosintético
identificar tres zonas: el suelo no
disturbado, una capa de "filtro de suelo" Filtración
que consiste en partículas
progresivamente más pequeñas a
medida que aumenta la distancia • Al realizar la función de filtración un
desde el geosintético, y una capa geosintético disipa la presión de agua
puente que es una estructura porosa y de poros en exceso al permitir el flujo de
abierta. agua a través de su plano.

111
Funciones
8.4. Drenaje
8.4. Drenaje
• Desde el punto de vista de Drenaje, se • Para las funciones de drenaje y filtración
busca el “equilibrio del sistema suelo- (excepto por la dirección del flujo), los
geosintético, que permita el adecuado conceptos de retención del suelo y
flujo de líquido con una limitada pérdida compatibilidad a largo plazo son los
de suelo dentro del plano del mismos.
geosintético durante su vida útil,
compatible con la aplicación t Dirección
específica” del flujo
• Todos los geotextiles pueden cumplir Dirección
con esta función pero en distinto grado, del flujo Lluvia
desde un geotextil tejido delgado, hasta
uno no tejido agujado y mas grueso.
• La geored puede conducir un mayor Muro de
contención Geosintético
flujo que los geotextiles.
• Para flujos más elevados, con
condiciones especificas, se pueden usar Relleno
geocompuestos de drenaje. Geosintético
Orificio de
drenaje
• El diseño adecuado indicará que
geosintético se debe usar.
113
Funciones
8.5. Contención
8.5. Contención
• Un geosintético realiza la función de barrera de fluidos, si actúa como una
membrana casi impermeable para evitar la migración de líquidos o gases a lo
largo de una vida útil proyectada de la aplicación bajo consideración.

Geosintético

Líquido

Suelo natural

115
Funciones
8.6. Resumen
 8.6. Resumen

Función primaria
Geosintético (GS)
Separación Refuerzo Filtración Drenaje Contención

Geotextil (GTX) ✓ ✓ ✓ ✓
Geomalla (GML) ✓
Geored (GRD) ✓
Geomembrana (GMB) ✓

Geosintético con
capa de arcilla (GCL) ✓

Geoespuma (GFM) ✓
Geocompuesto (GCM) ✓ ✓ ✓ ✓ ✓
117
 8.6. Resumen
Ventas históricas de geosintéticos en EEUU

700 1,200
Millones

Millones
600 1,000

500
800
Cantidad (m2)

Ventas (US$)
400
600
300
400
200

100 200

0 0
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
Geotextiles Geomembranas Geocompuestos Geotextiles Geomembranas Geocompuestos
Georedes Geomallas GCL Georedes Geomallas GCL
Gracias

Ing. Juan Herrera Velásquez