Desde la antigüedad, la naturaleza ha exigido el uso de materiales como pieles o fibras vegetales para el reforzamiento de suelos muy blandos en la construcción de caminos. Más adelante el uso de los geotextiles se establece para construcciones subterráneas.
Dentro de los grandes retos del presente siglo está la búsqueda del desarrollo sustentable. Para ello es necesario fomentar el desarrollo de nuevas tecnologías para prevenir la contaminación del agua, los suelos y el aire.
Uno de los avances tecnológicos más importantes en este campo es el empleo de materiales geosintéticos. Este tipo de materiales ha tenido un desarrollo tan importante, que hoy en día se cuenta con materiales con características de resistencia similares y en ocasiones superiores a las del acero, pero con la ventaja de ser resistentes a la corrosión. Dentro de las ventajas de su uso se tiene una nueva dimensión de eficiencia a los diseños constructivos, ya que a partir de materiales sintéticos se pueden obtener productos totalmente inertes y no biodegradables siendo así posible su empleo en los ambientes más agresivos en cuanto a su química se refiere. Por ello los problemas de contaminación, tanto de agua y suelos, toman otro giro al existir estos materiales.
La creciente oferta de productos sintéticos y asfálticos con fines de drenaje, filtración, control de erosión e impermeabilización, como alternativa para sustituir materiales naturales en la construcción, obliga a los ingenieros y ecologistas a familiarizarse con las propiedades, aplicaciones, ventajas y desventajas de estos nuevos materiales.
¿Qué Son los geosintéticos?
l término geosintético se aplica a aquellos productos fabricados a partir de polímeros derivados del petróleo y que se emplean en obras de ingeniería civil cumpliendo funciones de anticontaminación, redistribución de esfuerzos, refuerzo de tierra, filtración, drenaje, protección, control de la permeabilidad y otras funciones. Los principales miembros de esta familia son los geotextiles, las geomembranas, las georredes, geomallas y los denominados geocompuestos que son combinaciones de ellos entre sí.
Los geotextiles son materiales de construcción flexibles y permeables a los fluidos, fabricados de fibras sintéticas como el poliéster o polipropileno, de forma tejida o punzonados con agujas dependiendo de la capacidad de filtración o resistencia que el constructor necesita. Son capaces de retener partículas de suelo mayores que el tamaño de sus poros. En México hay varios fabricantes, y la producción más considerable se realiza en Estados Unidos y Europa.
Las geomembranas son recubrimientos sintéticos impermeables a fluidos y partículas cuya función es la de revestir canales, lagunas, depósitos de agua. Útiles para controlar la erosión. También se instalan en depósitos de hormigón o acero de cualquier dimensión para confinamiento de químicos, residuos sólidos o químicos e industriales y prolongar la duración de los tanques. Se fabrican en cloruro de polivinilo (PVC), polietileno de alta o baja densidad (PEAD/PEBD) y de otros materiales más resistentes a las agresiones químicas (petrogard, hypalon).
Uno de los materiales más nuevos son las georredes que son estructuras tridimensionales de muy diversos tipos, empleadas para obras de control de erosión, refuerzo de suelos, filtración y separación entre capas de materiales. Se colocan sobre taludes, sobre zonas erosionadas para revegetar, para proteger capas de relleno de suelo sembrado. Se fabrican de polietileno de alta densidad en formas diamantadas.
Las geomallas son también estructuras tridimensionales pero con la característica de ser mono o biorientadas fabricadas en polietileno de alta densidad, utilizando un proceso de extrusión seguido de un estiramiento mono direccional en el caso de las monoorientadas o longitudinal y transversal en el caso de las biorientadas, estas últimas se utilizan para apuntalar taludes y como refuerzo secundario.
Existe otro tipo de materiales, las geoceldas que son sistemas tridimensionales de confinamiento celular fabricadas en paneles de polietileno o polipropileno en un sistema único de extrusión que no requiere ningún sistema de unión o soldadura adicional. Muy resistente para el confinamiento de cargas por lo que se utiliza para aumentar la capacidad de carga de suelo, sin generar problemas de contaminación y sí muy funcional al entorno ecológico.
Desde la antigüedad, la naturaleza ha exigido el uso de materiales como pieles o fibras vegetales para el reforzamiento de suelos muy blandos en la construcción de caminos. Más adelante el uso de los geotextiles se establece para construcciones subterráneas.
Dentro de los grandes retos del presente siglo está la búsqueda del desarrollo sustentable. Para ello es necesario fomentar el desarrollo de nuevas tecnologías para prevenir la contaminación del agua, los suelos y el aire.
Uno de los avances tecnológicos más importantes en este campo es el empleo de materiales geosintéticos. Este tipo de materiales ha tenido un desarrollo tan importante, que hoy en día se cuenta con materiales con características de resistencia similares y en ocasiones superiores a las del acero, pero con la ventaja de ser resistentes a la corrosión. Dentro de las ventajas de su uso se tiene una nueva dimensión de eficiencia a los diseños constructivos, ya que a partir de materiales sintéticos se pueden obtener productos totalmente inertes y no biodegradables siendo así posible su empleo en los ambientes más agresivos en cuanto a su química se refiere. Por ello los problemas de contaminación, tanto de agua y suelos, toman otro giro al existir estos materiales.
La creciente oferta de productos sintéticos y asfálticos con fines de drenaje, filtración, control de erosión e impermeabilización, como alternativa para sustituir materiales naturales en la construcción, obliga a los ingenieros y ecologistas a familiarizarse con las propiedades, aplicaciones, ventajas y desventajas de estos nuevos materiales.
Aplicaciones
Relleno sanitarios: La aplicación de geosintéticos es una herramienta novedosa para prevenir la contaminación en rellenos sanitarios y confinamientos controlados en nuestro país, ya que permite el control y tratamiento adecuado de líquidos y gases contaminantes.
La infiltración de líquidos percolados contaminantes producidos por los residuos sólidos y peligrosos, con los consecuentes riesgos de contaminación del suelo y los acuíferos, es el principal factor que debe considerarse en los proyectos de disposición final de dichos residuos, desde la etapa de la selección del sitio hasta su clausura al término de su vida útil.
El peligro de contaminación en épocas remotas, era casi mínimo; es al industrializarse la sociedad cuando se empiezan a generar problemas por la disposición inadecuada de los residuos sólidos. Durante estos años se ha venido elevando el potencial contaminante tanto de las cantidades como del tipo de residuos ya sean municipales o industriales, lo cual ha representado experiencias muy desfavorables para el ambiente.
En México los residuos sólidos son dispuestos sin ningún control en tiraderos a cielo abierto, localizados en las afueras de las poblaciones, barrancas, cauces de ríos, minas abandonadas. Todas estas actividades sin control, provocan que al infiltrarse las aguas pluviales a través de la masa de residuos sólidos adquieran cargas contaminantes peligrosas, que finalmente pasan al suelo y contaminan los acuíferos, fuente básica de abastecimiento para el consumo humano.
La aplicación de geomembranas de polietileno de alta o baja densidad para prevenir y controlar la contaminación del suelo, es una alternativa confiable en nuestro país y su uso ya es común en sitios de disposición final de residuos sólidos peligrosos. Cabe mencionar que además de hacer una buena selección en cuanto a la ubicación de un nuevo relleno sanitario, se debe realizar un adecuado diseño, una construcción con la mejor selección de materiales, una eficiente instalación de los mismos y, sobre todo, una operación segura para poder contribuir con el crecimiento sustentable del país.
El uso de geomembranas en los depósitos o rellenos sanitarios, minimiza los riesgos de infiltración o fuga de los contaminantes de los lixiviados. Para proteger la membrana de posibles daños ocasionados por la fricción entre ésta y la superficie rugosa del suelo, lo cual es provocado en ocasiones por una mala compactación del terreno, se coloca un geotextil.
Dentro del diseño, construcción y operación de un relleno sanitario o depósito de residuos peligrosos se tiene el control de los lixiviados, que se han percolado, por medio de un sistema de drenes a base tubería de polietileno de alta densidad o geotubos.
La clausura de un relleno se efectúa utilizando nuevamente una geomembrana en una parte superior del mismo, la cual se cubre con una capa drenante con geotextil, ya que éste dentro de sus muy variadas funciones, evita que los gases generados por debajo de la membrana provoquen algún daño y puedan ser transmitidos a través del geotextil y evacuarse a través de chimeneas o torres de lavado colocadas por encima del relleno sanitario. En este punto existen diseños avanzados que utilizan un geocompuesto elaborado por geotextil y una georred; esta última colabora permitiendo el libre flujo de agua y gas. Es muy importante realizar un buen trabajo de sellado o clausura del depósito o relleno, para evitar contaminaciones posteriores ya que disminuye la producción de lixiviados, crea un mejor aprovechamiento del biogás generado y, sobre todo, de las áreas verdes.
Revestimiento de contenedores en estaciones de servicio
Actualmente, los modernos sistemas de ingeniería han minimizado, o en algunos casos eliminado las soldaduras de los recubrimientos a base de geomembranas en campo; incrementando así la veracidad de los sistemas de contención, disminuyendo los requerimientos de técnica y entrenamiento para el instalador. Basándose en este nuevo sistema, se tienen ahora disponibles sistemas de recubrimiento de contención secundaria para tanques en sistemas de almacenamiento de tanques confinados y superficiales para almacenar gasolinas y diesel.
Estos sistemas utilizan geomembranas especializadas para contención de hidrocarburos: las elaboradas de polietileno de alta densidad, o especiales de etilenos, uretano y teflón.
Dentro de las ventajas de estos sistemas también se cuenta con mangas flexibles de contención, elaboradas de la misma geomembrana especializada, para revestir tuberías de combustibles con diámetros de hasta 54 pulgadas.
Además del revestimiento con geomembrana de los sistemas secundarios de contención de tanques, se tiene la opción de recubrir con geotextil no tejido los tanques que quedarán enterrados y estarán directamente en contacto con el suelo, sin un sistema o dique de contención, la finalidad del uso de este material, es que permite el libre flujo del agua infiltrada hacia un sistema de drenaje, sin el arrastre de finos del terreno.
Cabe señalar que entre las ventajas por el uso de geomembranas en la construcción de un nuevo sistema de contención, está el poder eliminar el uso de la doble pared en el diseño y construcción de los sistemas de contención de hidrocarburos en las nuevas estaciones de servicio.
Asimismo se puede destacar que ecológicamente se tendrá un sistema aislado para evitar contaminaciones futuras en el caso de un evento de alto riesgo. Al evitar que las fugas por hidrocarburos tengan contacto con los pozos cercanos de agua potable e incluso depósitos o acuíferos establecidos de agua potable, permite que no se tengan problemas como la contaminación por metil-terbutil-éter que es el compuesto que utilizan nuestras gasolinas para elevar el octanaje y tener una mejor combustión.
Sistemas de contención para agua
Una de las aplicaciones con mayor demanda de estos materiales es la contención de agua potable o agua residual. Para la contención de agua potable se requiere de una membrana capaz de evitar las fugas por infiltración lo cual representa un gran ahorro y en ocasiones se evita la pérdida por evaporación, ya que también pueden construirse cubiertas flotantes hechas con geomembranas para cubrir los depósitos o presas.
En el caso de las lagunas de agua residual, como las de oxidación, el empleo de estos materiales en la construcción de plantas de tratamiento representa una mejor optimización del proceso pues permite aprovechar mejor el proceso biológico.
Subdrenes en carreteras y pistas de aeropuertos
Para las obras de ingeniería civil que tienen serios problemas con el desalojo de las aguas captadas se utilizan el geodrén. Este producto es un geocompuesto prefabricado cuyo uso principal es para subdrenaje, es decir, para desalojar fácilmente el agua captada sin perjudicar la estructura del camino, carretera, terraplén o pista.
Se constituye por un panel de polietileno de alta densidad con orificios y salientes en forma de cono, dicho panel se presenta envuelto con geotextil de poliéster. Elaborado en alturas desde 30 a 90 cm en múltiplos de 15 cm y con espesores de 2.54 cm.
Revestimiento de drenajes
La integridad estructural a largo plazo es un requisito esencial para materiales usados en aplicaciones de protección al ambiente. Las especificaciones de diseño para líneas de drenaje hechas de materiales convencionales dan un servicio de no más de 70 años. Ésta es la referencia por la cual los sistemas de la renovación de drenaje y alcantarillas deben ser evaluados; deben resistir los efectos combinados de ataques mecánicos o químicos durante este tiempo.
Debido a razones de protección civil y ambiental, se ha encontrado que el polietileno puede ser el material que se ajuste a este tipo de renovaciones, debido a su naturaleza química inerte y no polar.
Por esta razón, el polietileno no puede unirse con una tira adhesiva. Sin embargo el polietileno es excepcionalmente ajustable ya que se une por soldadura.
El proceso consiste de un anillo uniforme de alta resistencia tanto en su diámetro interno como externo con 2 capas alrededor y sellado. Esta hoja de polietileno de alta densidad (PE-AD) y el sellador forman un recubrimiento rígido que conforma el interior de la línea de alcantarillado.
El resultado es una reparación estructural con muy poca reducción del diámetro hidráulico, partiendo incluso de drenajes con diámetros desde 10 hasta 60 pulgadas.
