manual tecnico geomembranas tesis

MANUAL TCNICO GEOMEMBRANAS

Santa Rosa de Huara N29 Barrio Industrial IQUIQUE CHILE Telfono: (56-57) 429000 Fax (56-57)422823 E-mail: [email protected] www. polytex.cl

INDICE CONTENIDO 1.Introduccin Tcnica del Plstico y el Polietileno.......................... Pg. 4 1.1 Propiedades Mecnicas de los polmeros........................... 1.1.1 Resistencia.............................................................. 1.1.2 Elongacin.............................................................. 1.1.3 Mdulo................................................................... 1.1.4 Dureza..................................................................... El Polietileno...................................................................... 1.2.1 Sntesis del Polietileno........................................... 1.2.2 Proceso de Alta Presin......................................... 1.2.3 Proceso de Baja Presin......................................... 1.2.4 Estructura Molecular del Polietileno....................... Pg. 4 Pg. 4 Pg. 5 Pg. 6 Pg. 7 Pg. 9 Pg. 10 Pg. 12 Pg. 12 Pg. 13

1.2

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Geomembrana................................................................................. Pg. 17 2.1 2.2 General................................................................................ Pg. 17 Especificaciones tcnicas de la Geomembrana................... Pg. 17 2.2.1 Material de Referencia y Mtodos de ensayos........ Pg. 17 2.2.2 Criterios de conformidad segn requerimientos del usuario................................................................ Pg. 18 2.2.3 Parmetros de Calidad.............................................. Pg. 19 Manipulacin de Rollos de Geomembrana y almacenaje.... Pg. 22 2.3.1 Infraestructura requerida.......................................... Pg. 22 2.3.2 Traslado de Rollo..................................................... Pg. 23 2.3.2.1 Alternativas toma de rollo............................ Pg. 23 Alternativa 1................................................. Pg. 23 Alternativa 2................................................. Pg. 25 2.3.3 Diseo de Lanza....................................................... Pg. 27 Instalacin y Unin Termosellante de la Geomembrana.... 2.4.1 Introduccin fsico qumica del proceso de termofusin del polietileno......................................... 2.4.1.1 Amorfismo y Cristalinidad............................. 2.4.1.2 Calor y Temperatura....................................... Pg. 28 Pg. 28 Pg. 28 Pg. 30

2.3

2.4

2.5

Operatividad en la Instalacin de la Geomembrana............ Pg. 33 2.5.1 Materiales de Geomembrana................................... Pg. 33 2.5.1.1 Caractersticas del material.......................... Pg. 33 2.5.1.2 Cordn de Extrusin (aporte) ....................... Pg. 34 2.5.1.3 Instalacin e Inspeccin de terreno.............. Pg. 34 2.5.2 Control de Calidad de las membranas...................... Pg. 35 2.5.2.1 Muestreo y seleccin.................................... Pg. 36 2

Manual Tcnico Geomembranas POLYTEX

2.5.2.2 Pruebas de terreno para costuras de unin... Pg. 37 a) Observacin Visual...................................... Pg. 37 b) Pruebas de continuidad................................ Pg. 37 2.5.2.3 Mtodos aceptables para el ensayes de costuras................................................... Pg. 38 I Mtodo por aire bajo presin ...................... Pg. 38 II Mtodo de la Caja al Vaco.......................... Pg. 40 III a Ensayos de resistencia Soldadura.............. Pg. 40 III b Ensayos de resistencia Costuras................ Pg. 41 FOTOS Foto 1 Foto 2 Foto 3 Foto 4 Foto 5 TABLAS Tabla Especificaciones para Resinas HDPE / LLDPE................................ Pg. 19 Tabla Parmetros de calidad Geomembrana HDPE.................................... Pg. 20 Tabla Parmetros de calidad Geomembrana LLDPE.................................. Pg. 21 Tabla Parmetros de calidad Geomembrana Texturada HDPE................... Pg. 21 Tabla Presin Inicial Mnima y Tasas de Fuga Mxima Permitida............. Pg. 39 Tabla Valores de Resistencia de Uniones HDPE con Mtodo de Calor..... Pg. 42 Tabla Valores de Resistencia de Uniones LLDPE con Mtodo de Calor... Pg. 43 FICHAS Ficha Control de Calidad............................................................................. Pg. 44 Ficha de Despacho....................................................................................... Pg. 45 Lanza para eslinga................................................................ Pg. 22 Lanza para interior de alma de rollo.................................... Pg. 23 Amarre de eslinga a lanza.................................................... Pg. 24 Transporte de rollo con eslinga............................................ Pg. 24 Disposicin de rollos al interior de transporte cerrado........ Pg. 26

Versin 04: Mayo de 2004 Recopilado, Complementado y Editado por:Csar Gonzlez Rivera Ing. E. Qumico Ing. C. Industrial Gerente Operaciones POLYTEX [email protected] 56-57-429000 Iquique - Chile


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Introduccin Tcnica del Plstico y el Polietileno

Cuando los qumicos encontraron el procedimiento para unir pequeas molculas orgnicas y formar otras mas grandes y pesadas, comparable a las resinas vegetales, (caucho), se gest el mundo de las resinas sintticas que todos conocemos con el nombre genrico de Plsticos Les decimos Plsticos porque son flexibles, es decir, pueden ser manejados y moldeados con facilidad. Ahora, cuando se calientan y funden lo suficiente de tal manera que su moldeo y manejo se hace mas sencillo, los llamamos termoplsticos. Hay plsticos que son rgidos y otros que son blandos. Las teclas plsticas de su teclado por ejemplo son rgidas, sin embargo, el plstico que recubre los cables de la misma computadora es blando. Esto es porque todos los plsticos poseen una cierta temperatura por encima de la cual son blandos y flexibles y por debajo de la misma son rgidos y quebradizos. Esta se denomina temperatura de transicin vtrea, o Tg. La Tg es distinta para cada plstico. A temperatura ambiente, algunos plsticos se encuentran por debajo de sus Tg, por lo tanto son rgidos. Otros plsticos se encuentran por encima de sus Tg a temperatura ambiente y son flexibles y de consistencia blanda. 1.1 Propiedades mecnicas de los Polmeros

Quizs han escuchado hablar de polmeros resistentes (o fuertes), duros y hasta dctiles Pero qu significan en realidad estas palabras? Cmo podemos determinar lo "resistente" que es un polmero? Qu diferencia existe entre un polmero "resistente" y un polmero "duro?. La resistencia, la dureza y la ductilidad son propiedades mecnicas. 1.1.1 Resistencia La resistencia es una propiedad mecnica que usted podra relacionar acertadamente, pero no sabra con exactitud qu es lo que queremos decir con la palabra "resistencia" cuando hablamos de polmeros. En primer lugar, existen varios tipos de resistencia. Est la resistencia tensil, o resistencia a la Tensin. Un polmero tiene resistencia tensil si soporta un estiramiento similar a ste:Figura 1 Tensin

Ruptura

La resistencia tensil es importante para un material que va a ser extendido o va a estar bajo tensin. Las fibras (polmeros cuyas cadenas estn extendidas en lnea recta (o casi recta) una al lado de la otra a lo largo de un mismo eje) necesitan tener buena resistencia tensil por su utilizacin. Luego est la resistencia a la compresin. Un polmero tendr resistencia a la compresin si soporta ser comprimido hasta un lmite tal, que se le considere resistente a la compresin.


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Cualquier material que deba soportar un peso encima, debe poseer buena resistencia a la compresin a al aplastamiento. Tambin est la resistencia a la flexin. Un polmero tiene resistencia a la flexin si soporta un cambio en su forma longitudinal o curvamiento en la misma. Un polmero tiene resistencia a la torsin si es resistente cuando es puesto bajo torsin. Igualmente est la resistencia al impacto. Una muestra tiene resistencia al impacto si es fuerte cuando se la golpea agudamente de repente, como con un martillo. Entonces, Qu significa ser resistente? Existe una definicin bien precisa. Emplearemos la resistencia tensil para ilustrarlo. Para medir la resistencia tensil de una muestra polimrica, tomamos una muestra y tratamos de estirarla tal como se muestra en la figura 1. Gracias al aparato llamado Tensimetro, podemos conocer el comportamiento del material mientras dura el estiramiento, principalmente, va midiendo la fuerza (F) que se est ejerciendo. Cuando conocemos la fuerza que se est ejerciendo sobre la muestra y conocemos sus dimensiones, como el rea (A) de la muestra, podemos conocer la Resistencia a la Tensin, que es la fuerza aplicada sobre la muestra dividida por el rea de la misma, es decir, F/A. Tanto la Tensin como la resistencia Tensil se miden en unidades de fuerza por unidad de rea, generalmente N/cm2. La tensin y la resistencia tambin pueden ser medidas en megapascales (MPa) o gigapascales (GPa). Resulta sencilla la conversin entre diferentes unidades, ya que 1 MPa = 100 N/cm2, 1 GPa = 100.000 N/cm2, y obviamente, 1 GPa = 1.000 MPa. Tambin la tensin se puede expresar en N/mm o KN/m de acuerdo a GRI. Como se muestra en la figura 1, al seguir incrementando la fuerza, y obviamente la tensin, sobre ella, se llega a un punto en que se rompe, siendo entonces ese punto la tensin requerida para romper la muestra y sta representa la resistencia tensil del material. Asimismo, podemos imaginar ensayos similares para medir la resistencia a la compresin, a la flexin, al punzonamiento u otros. En todos los casos, la resistencia es la tensin necesaria para romper la muestra. 1.1.2 Elongacin Las propiedades mecnicas de un polmero no se remiten exclusivamente a conocer cun resistente es. La resistencia nos indica cunta tensin se necesita para romper algo. Pero no nos dice nada de lo que ocurre con la muestra mientras estamos tratando de romperla. Ah es donde corresponde estudiar el comportamiento de elongacin de la muestra polimrica. La elongacin es un tipo de deformacin y sta es simplemente el cambio en la forma que experimenta cualquier material bajo tensin. Cuando se somete un material a tensin, la muestra se deforma por estiramiento, volvindose ms larga. A esto se le llama elongacin. Por lo general, se habla de porcentaje de elongacin, que es el largo de la muestra despus del estiramiento (L), dividido por el largo original (L0), y multiplicado por 100. % ELONGACION = L Lo x 100


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La elongacin final es crucial para todo tipo de material. Representa cunto puede ser estirada una muestra antes de que se rompa. 1.1.3 Mdulo Los elastmeros deben exhibir una alta elongacin elstica, sin embargo, otros tipos de materiales, como los plsticos por lo general no se estiran o deforman tan fcilmente. Si queremos conocer cunto un material resiste la deformacin, se tiene que medir algo llamado mdulo. Para medir el mdulo tensil, se hace lo mismo que para medir la resistencia y la elongacin final. Esta vez midiendo la resistencia que se est ejerciendo sobre el material, tal como se procedi con la Resistencia a la Tensin. Se incrementa lentamente la tensin y se mide la elongacin que experimenta la muestra en cada nivel de tensin, hasta que finalmente se rompe. Luego, graficamos la tensin versus elongacin, del modo siguiente:Tensin - Estiramiento Mdulo de Tensin Tensin Resistencia a la Tensin

Elongacin

Este grfico se denomina curva de Tensin-estiramiento. (Estiramiento es todo tipo de deformacin, incluyendo la elongacin. Elongacin es el trmino que usamos cuando hablamos especficamente de estiramiento tensil). La altura de la curva cuando el material se rompe, representa la resistencia a la tensin y la pendiente representa el mdulo tensil. Si la pendiente es pronunciada, la muestra tiene un alto mdulo tensil, lo cual significa que es resistente a la deformacin. Si es suave, la muestra posee bajo mdulo tensil y por lo tanto puede ser deformada con facilidad. Hay ocasiones en que la curva Tensin-estiramiento no es una recta, como se ve en la grfica anterior. Para algunos polmeros, especialmente plsticos flexibles, como el polietileno y el polipropileno, se obtienen curvas mas extraas, como sta:Mdulo inicial

Tensin

Elongacin


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A medida que la tensin se incrementa, la pendiente, es decir el mdulo, no es constante, sino que va experimentando cambios con la tensin. En casos como ste, generalmente se toma como mdulo la pendiente inicial, como puede verse en la curva de la grfica. En general, las fibras (polmero cuyas cadenas estn extendidas en lnea recta (o casi recta) una al lado de la otra a lo largo de un mismo eje, estas fibras pueden ser hiladas y usadas como textiles) poseen los mdulos tensiles ms altos, y los elastmeros los ms bajos, mientras que los plsticos exhiben mdulos tensiles intermedios. El mdulo se mide calculando la tensin y dividindola por la elongacin. Pero dado que la elongacin es adimensional, no tiene unidades por cual dividirlas. Por lo tanto el mdulo es expresado en las mismas unidades que la resistencia, es decir, en N/cm2. 1.1.4 Dureza El grfico de tensin versus estiramiento puede darnos otra valiosa informacin. Si se mide el rea bajo la curva tensin-estiramiento, parte achurada en la figura a continuacin, el valor obtenido es lo que se denomina dureza. La dureza es en realidad, una medida de la energa que un material o muestra puede absorber antes de que se rompa.Curva Tensin - EstiramientoTensin de Ruptura

Altura del Tringulo Resistencia a la Tensin Tensin DUREZA Area del Tringulo

Elongacin

Base del Tringulo

Piense lo siguiente, si la altura del tringulo del grfico es la resistencia y la base de ese tringulo es el estiramiento, entonces el rea es proporcional a la resistencia por estiramiento. El vrtice superior del tringulo, representa la tensin de ruptura, es decir, la Fuerza requerida para romperse. En estos momentos, estaramos en condiciones de entender que, la diferencia entre la Resistencia y la Dureza es mas bien una cuestin de concepto. En la Resistencia est involucrada la Fuerza o Tensin requerida para romper la muestra o material, si embargo, en la Dureza est involucrada la Energa que logra absorber la muestra o material antes de Manual Tcnico Geomembranas POLYTEX 7

romperse. Esto se puede explicar acordndonos de Fsica. Dado que la resistencia es proporcional a la fuerza necesaria para romper la muestra y el estiramiento es medido en unidades de distancia (la distancia que la muestra es estirada), entonces la resistencia por estiramiento (rea) es proporcional a la fuerza por distancia, y segn recordamos de la fsica, Fuerza x Distancia = Energa. Se entiende cual es la diferencia? Repetimos; desde el punto de vista fsico, la respuesta es que la resistencia nos dice cunta fuerza es necesaria para romper una muestra, y la dureza nos dice cunta energa hace falta para romper una muestra. Pero en realidad no nos dice cules son las diferencias desde el punto de vista prctico. Lo importante es saber que justamente, dado que un material es resistente, no necesariamente debe ser duro. Veamos el siguiente grfico de tres curvas.Punto de Ruptura de las MuestrasA B

Resistente, No DuroC

Tensin Resistente y Duro No Resistente, No duro Elongacin

La curva A representa la relacin Tensin Estiramiento de una muestra que es resistente, pero no dura. Se observa que, debe emplearse mucha fuerza para romperla, pero no mucha Energa (rea bajo la curva pequea). Asimismo, esta muestra no se estirar mucho antes de romperse. Los materiales de este tipo se denominan quebradizos. Debemos aplicar una gran fuerza para que se empiece a deformar, y cuando lo hace se quiebra. Por otro lado, la curva B representa la relacin Tensin-Estiramiento para una muestra que es dura y resistente. Este material no es tan resistente como el de la curva A pero su rea bajo la curva es mucho mayor. Por lo tanto puede absorber mucha ms energa que el de la curva A. Entonces por qu la muestra de la curva B puede absorber ms energa que la muestra de la curva A? La muestra B es capaz de elongarse mucho ms que la muestra A antes de romperse y a una fuerza tambin alta aunque menor que en A, y como se ha recordado que, la Fuerza multiplicada por la distancia elongada representa Energa, el producto de estos factores para la curva B es mayor que para la curva A, por lo tanto, existir mayor energa en la muestra B. Por ello se puede decir que la deformacin de una muestra, permite disipar energa. Mas claro, si una muestra no puede o le es muy difcil deformarse, la energa no ser disipada y por lo tanto al seguir incrementando la Fuerza o Tensin, sta se romper. Si bien es deseable que para muchas aplicaciones los materiales posean elevados mdulos y resistencia a la deformacin, en el mundo real es mucho mejor que un material pueda doblarse antes que romperse, y si el hecho de flexionarse, estirarse o deformarse de algn modo impide que el material se rompa, tanto mejor. De modo que cuando se disean nuevos polmeros, a


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menudo se sacrifica un poco de resistencia con el objeto de conferirle al material mayor dureza. La curva A, representa el comportamiento de los plsticos rgidos y a las fibras, como el poliestireno o el policarbonato, pueden soportar una gran tensin, pero no demasiada elongacin antes de su ruptura. Los plsticos flexibles como el polietileno y el polipropileno, representados por la curva B, difieren de los plsticos rgidos en que soportan mejor la deformacin al incrementarse levemente la fuerza. Su mdulo tensil tambin es elevado, resisten por un tiempo a la deformacin, pero si se sigue ejerciendo mayor fuerza sobre un plstico flexible, ste ceder. Es posible alterar el comportamiento tensin-estiramiento de un plstico con aditivos denominados plastificantes. Un plastificante es una molcula pequea que hace ms flexible al plstico. Por ejemplo, sin plastificantes, el policloruro de vinilo, o PVC, que es un plstico rgido, se usa tal cual para caeras con agua, pero con plastificantes, el PVC puede ser lo suficientemente flexible como para fabricar juguetes inflables. La curva C que representa a los elastmeros como el polisopropeno, el polibutadieno y el polisobutileno muestran un comportamiento mecnico completamente diferente al de los otros tipos de materiales. Observando la curva en el grfico anterior nos indica que estos elastmeros tienen mdulos muy bajos y se puede ver en la suave pendiente de la recta. Entonces, se debe saber que resulta sencillo estirar o plegar un trozo de caucho o elstico. 1.2 El Polietileno

El Polietileno, el polmero que ms se ve en la vida diaria, el ms popular del mundo. Por ser un material tan verstil, tiene una estructura muy simple, la ms simple de todos los polmeros comerciales. Una molcula del polietileno no es nada ms que una cadena larga de tomos de carbono, con dos tomos de hidrgeno unidos a cada tomo de carbono, como ya vimos en un principio.

Esta forma es el ideal de la molcula, sin embargo, en la realidad una cadena lineal como ella no existe absolutamente debido a que algunos de los carbonos en lugar de tener hidrgenos unidos a ellos, tienen asociadas otras cadenas de polietileno. Esto se designa como polietileno ramificado. De acuerdo a su forma y cantidad de ramificaciones se denominan de baja densidad o LDPE y una ramificacin mnima se dice polietileno lineal, de alta densidad, o HDPE. El Polietileno se obtiene por la polimerizacin del Eteno o Etileno, C2 H4:

H H

C C

H H9


Este es un gas incoloro que a su vez se obtiene a partir del Gas natural, el Nafta, de los Subproductos del Craqueo del petrleo. Los procesos habituales para la obtencin del Polietileno son: 1.2.1 Sntesis del Polietileno El proceso se inicia por la excitacin del doble enlace C = C de la molcula de Etileno y la energa necesaria para la rotura de los dobles enlaces se consigue por aportacin calorfica o radiacin en presencia de determinados catalizadores. Este catalizador generalmente es una molcula llamada iniciador. Por ejemplo, el perxido de benzoilo. Lo que hace especial a estas molculas, es que poseen la inexplicable habilidad de escindirse de un modo bastante inusual. Cuando lo hacen, el par de electrones del enlace que se rompe, se separa. Esto es extrao, dado que siempre que sea posible, los electrones tienden a estar apareados. Cuando ocurre esta escisin, nos quedamos con dos fragmentos llamados fragmentos de iniciador, provenientes de la molcula original, cada uno con un electrn desapareado. Las molculas como stas, con electrones desapareados reciben el nombre de radicales libres. La mecnica de reaccin es importante conocer un poco lo que sucede con esta qumica orgnica. Supongamos que el iniciador es el perxido de benzoilo:

Perxido de Benzoilo

Perxido escindido

Radical formado contina en resonancia

Radical libre que reaccionar con el Etileno

Estos electrones desapareados no se sentirn cmodos estando aislados y tratarn de aparearse. Si son capaces de encontrar CUALQUIER electrn con cual aparearse, lo harn. El doble enlace carbono-carbono de un monmero como el Etileno, tiene un par electrnico susceptible de ser fcilmente atacado por un radical libre. El electrn desapareado, cuando se acerca al par de electrones, no puede resistir la tentacin de robar uno de ellos para aparearse.


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Este nuevo par electrnico establece un nuevo enlace qumico entre el fragmento de iniciador y uno de los carbonos del doble enlace de la molcula de monmero. Este electrn, sin tener dnde ir, se asocia al tomo de carbono que no est unido al fragmento de iniciador. Y se podr comprobar que esto conduce a la misma situacin con la que comenzamos, ya que ahora tendremos un nuevo radical libre cuando este electrn desapareado venga a colocarse sobre ese tomo de carbono. El proceso completo, desde la ruptura de la molcula del iniciador para generar radicales hasta la reaccin del radical con una molcula de monmero, recibe el nombre de etapa de iniciacin de la polimerizacin. Entonces, ya conocemos qumicamente como se inicia la polimerizacin, o la formacin del polietileno para nuestro caso; mediante energa trmica, los iniciadores, disueltos en cantidades entre el 0,5 al 1% se descomponen dando lugar a los radicales muy reactivos que reaccionan con los dobles enlaces del monmero (Etileno), dando lugar a la formacin de nuevos radicales. La activacin de los dobles enlaces se perpetua y se convierte en una reaccin progresiva que va alargando la cadena, formando de esta forma el polmero.

Cadena en Crecimiento

Ahora, la pregunta es hasta cuando crecen?. Los radicales son inestables y finalmente van a encontrar una forma de aparearse sin generar un nuevo radical. Entonces esta pequea reaccin en cadena comenzar a detenerse. La manera ms simple consiste en que se encuentren dos cadenas en crecimiento. Los dos electrones desapareados se unirn para formar un par y se establecer un nuevo enlace qumico que unir las respectivas cadenas. Esto es lo que se llama, acoplamiento.

Electrones Desapareados


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El acoplamiento es una de las dos clases principales de reacciones de terminacin. La terminacin es la tercera y ltima etapa de una polimerizacin por crecimiento de cadena. Pero no todo termina all, a veces, el electrn desapareado en el extremo de la cadena se encuentra tan incmodo, que se aparea con un electrn de un enlace carbono-hidrgeno de otra cadena polimrica (es decir, no con el electrn desapareado del final de la cadena). Esto deja un electrn desapareado en el medio de la cadena que no puede formar un doble enlace terminal, pero s puede y de hecho lo hace, reaccionar con una molcula de monmero (una molcula de etileno), del mismo modo que lo hace el fragmento de iniciador. Esto origina una nueva cadena creciente en la mitad de la primera cadena! Y a este fenmeno se le llama transferencia de cadena al polmero y da lugar a un polmero ramificado. Esta reaccin constituye un problema en el polietileno, tan grave que es imposible obtener polietileno lineal no ramificado mediante el proceso de polimerizacin por radicales libres. En la figura siguiente se observa la transferencia de cadena, en la cual una cadena lineal pasa a ser activada en su centro acoplndose otra cadena polmera.

Estas ramificaciones ejercen un notable efecto en el comportamiento del polietileno. 1.2.2 Proceso de Alta Presin. Este es el proceso descrito anteriormente, se remonta a 1939 realizando la polimerizacin del Etileno a altas presiones (1.000-3.000 atm.) y a temperaturas entre 100 y 300 C, en presencia de oxigeno, perxido o benzofenonas como catalizadores como ya se seal. Con el proceso de alta presin se obtienen densidades en torno a 0.920 gr./cm3. 1.2.3 Proceso de Baja Presin. En 1952 se desarrolla un segundo procedimiento de polimerizacin a presiones y temperaturas inferiores, obtenindose productos ms lineales, con menos ramificaciones en su cadena polimrica y por tanto ms cristalino y con densidades mayores, desde 0.94 gr./cm3. En este proceso, los catalizadores que se utilizan y que dan nombre a los diferentes tipos son: Catalizadores Zieggler: Sales inorgnicas + Compuesto organomtalico.


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Catalizadores Phillips: xidos de Cromo soportados sobre otros xidos metlicos (Aluminio, silicio)

El etileno en fase gas o disuelto reacciona consigo mismo sobre la superficie del catalizador, continuando el proceso con otras molculas de etileno y el prepolmero ya reaccionado, con lo que se va alargando la cadena, quedando unida al catalizador solo por el extremo reactivo. El proceso de baja presin se puede llevar a cabo de tres maneras: Suspensin: En la que va precipitando en polmero, la reaccin se lleva a cabo en presencia de hidrocarburos saturados, por ejemplo bencina entre 20 y 70 C y una presin de 15 bares. En estas condiciones el etileno es soluble en el disolvente, mientras que el PE que se va formando es insoluble, y precipita dando lugar a una suspensin de partculas finas, separndose posteriormente el polmero por centrifugacin. : El PE formado se disuelve a 130 C y presiones algo mayores, eliminndose el disolvente por destilacin.

Solucin

Fase gaseosa: En este proceso el catalizador se halla finamente dividido y repartido, formando un lecho fluidizado por el que pasa el etileno en fase gas a 85-100 C y una presin de 20 bares. Junto a los catalizadores se forman grnulos con un tamao de 500 mm., el PE formado se separa posteriormente de los catalizadores, aunque existen algunos, que se encuentran en proporcin tan baja que no hace falta eliminarlos. Por ltimo se ha conseguido con determinados catalizadores sintetizar polietilenos de baja densidad a baja presin con una estructura casi lineal denominados Polietilenos Lineales de Baja Densidad, con una densidad baja pero con estructura o cadenas con pocas ramificaciones, tambin en funcin del catalizador utilizado se producen diversas distribuciones de pesos moleculares y reparto ms uniforme de las cadenas laterales a lo largo de la cadena principal. 1.2.4 Estructura molecular del Polietileno. Las diferentes formas de fabricacin del PE, y los diferentes procesos son la base de las diferentes estructuras moleculares de los diferentes tipos de PE y por tanto de las propiedades fsicas y qumicas de los mismos. En general el PE por su estructura simtrica tiende a formar materiales cristalinos, por ello se define como termoplstico semicristalino, y dependiendo de las condiciones de polimerizacin, se obtendrn macromolculas prcticamente lineales o semi ramificadas, la frecuencia de estas ramificaciones y la longitud de las mismas, es lo que se denomina grado de ramificacin y se indica como el n de ramificaciones por cada 1000 tomos de carbono de la cadena principal. El peso molecular medio del PEBD se encuentra entre 10.000 y 40.000, y el del PEAD entre 200.000 y 3.000.000, comprobndose experimentalmente mediante espectroscopia de infrarrojos que el nmero de terminales metilo, -CH3, por cada 1000 tomos de carbono, es


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mucho mayor en el PEBD que lo que correspondera teniendo en cuenta su menor peso molecular, lo que indica la presencia de mayor numero de ramificaciones en el PEBD. Se ha comprobado que la mayora de las ramificaciones del PEBD son grupos butilo y etilo, con la presencia de ramificaciones ms largas que a su vez tambin se ramifican, sin embargo en el PEAD las cadenas laterales no estn ramificadas, lo que permite menor distancia entre las cadenas principales y por tanto mayor densidad. Las cadenas moleculares se entrelazan dando lugar a zonas ordenadas con fuertes interacciones y un comportamiento cristalino, y zonas menos ordenadas con menores interacciones y comportamiento amorfo, as el PEBD tiene un grado de cristalinidad en torno al 50 %, mientras que el PEAD puede alcanzar el 90%, lo que hace que el PEBD sea mas blando y flexible. El PEBDL (Polietileno de baja densidad lineal) tiene una densidad similar al del Baja Densidad, sin embargo no tiene largas ramificaciones, por lo que su estructura es prcticamente lineal como la del PEAD. En resumen los tipos de polietileno que se obtienen en forma ilustrada son: PEBD.- Polietileno de Baja Densidad.

Presencia de gran ramificacin Densidades entre 0.90 y 0.920 gr./cm3 Mayor desorden, menor cristalinidad, mayor flexibilidad PEAD.- Polietileno de Alta Densidad.

Presencia de pocas ramificaciones y cortas de 1 a 2 tomos de carbono Densidad mayores a 0.938 gr./cm3 PEBDL.- Polietileno de Baja Densidad Lineal.

Contiene ramificaciones de cadena corta, como mximo, 6 tomos de carbono. Densidad entre 0.925 y 0.933 gr./cm3


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Por otro lado, respecto del peso molecular, concepto que ya vimos anteriormente, hay que pensar no en una sola cadena, sino en un conjunto de ellas como en realidad conforman una material polimrico. En general, al aumentar la masa molecular, aumenta el alargamiento y las resistencias a la traccin, al impacto, tensofisuracin, qumica y deformacin por calor, disminuyendo la flexibilidad. En la tabla siguiente se resume la variacin de propiedades, dentro de cada tipo de PE, en funcin del aumento de la densidad y la disminucin del ndice de fluidez (aumento de la masa molecular media).PROPIEDAD Traccin Mdulo elstico Dureza Temperatura Fusin Temperatura Mxima de Uso Temperatura Fragilizacin Resistencia al Impacto Permeabilidad Tensofisuracin Fluidez Transparencia AUMENTO DENSIDAD DISMINUCIN INDICE FLUIDEZ

: :

Aumenta Disminuye

: :

Aumenta Mucho Disminuye Mucho

- : No Influye

Hasta ahora todas las propiedades que se han comentado, corresponden a materiales vrgenes, es decir sin aditivos de ningn tipo, pero en el caso de que el material resultante vaya a estar expuesto a la luz, como consecuencia de la energa radiante luminosa absorbida por las estructuras qumicas que forman los polmeros, se produce una degradacin de los mismos, en el caso del polietileno los enlaces C-H y C-C tienen una frecuencia de absorcin correspondiente a la luz ultravioleta, con longitudes de onda entre 300 y 400 nm. Por ello se debe adicionar algn compuesto que evite esta degradacin, utilizndose en el caso del polietileno el negro de humo, que tiene como misin filtrar o absorber los rayos ultravioleta y evitar por tanto la fotoxidacin. El proceso de adicin del negro de humo lo realiza en la mayora de los casos el fabricante de la poliolefina, por lo que la resina que recibe la Planta transformadora, como POLYTEX, le llega generalmente formulado. La presentacin final del producto obtenido por el fabricante suele ser una granza uniforme del tamao de lentejas.


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Ilustracin del material polietileno de alta y baja densidad y su incidencia en la densidad, peso molecular y cristalinidad. Polietileno de Baja Densidad Desorden, menos cristalinidad. Mayor separacin entre molculas polimricas, por sus ramificaciones largas. Menor peso que aportan los carbonos e Hidrgenos por unidad de volumen. Mayor Flexibilidad, menor elongacin.

Polietileno de Alta Densidad Mayor linealidad, mas orden, por lo tanto, ms cristalino. Mayor cantidad de molculas polimricas, mayor masa por unidad de volumen, mayor densidad. Mayor posibilidad de elongacin Ms rgidos.

En resumen, sabemos que los termoplsticos como el polietileno pertenecen a la curva Tensin Elongacin, situada en los plsticos flexibles, sin embargo, comparando el polietileno de Baja Densidad y el de Alta Densidad, tendramos la siguiente situacin grfica:PEAD Zona Rgida PEBD Tensin Resistencia a la Tensin

Zona Elstica

Elongacin

Si bien el PEAD est desplazado hacia el lado rgido, tiene mayor elongacin que el PEBD antes de su ruptura, debido a que su rea bajo la curva es mayor y por lo tanto disipa mayor energa, hacindolo mas duro y tambin ms rgido que el PEBD.


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2.02.1

GEOMEMBRANAGeneral

La Geomembrana POLYTEX es un producto que est manufacturado para ser utilizado principalmente como lmina impermeabilizante con un coeficiente de permeabilidad del orden de los 10-12 cm./seg., lo cual lo hace especial en las operaciones de retencin de fluidos. Estas lminas de polietileno pueden encontrarse bajo un rgimen de mayor o menor rigidez o flexibilidad, dado lo cual, se distinguen entre ellas como; de alta densidad, HDPE, de baja densidad, LDPE o de baja densidad lineal, LLDPE. POLYTEX, las fabrica en rollos de hasta 13 metros de ancho y en largos de hasta 250 metros, ambos segn su espesor. Los espesores de las Geomembranas POLYTEX pueden ser desde 300 m hasta 2.5 mm. Las Geomembranas pueden ser expuestas a la intemperie con radiaciones promedio de 180 Kly manteniendo su resistencia tensil por largo tiempo, gracias a que las cadenas moleculares del polietileno, en gran parte, no reciben directamente la radiacin ultravioleta de los rayos solares, puesto que al estar rodeadas de partculas de negro de humo que actan como absorbedores de esta radiacin, se mantienen protegidas. El Negro de humo absorbe la radiacin ultravioleta y la disipa en forma de energa calrica, sin embargo, esta proteccin no es infinita, pueden haber contenidos moleculares que no fueron totalmente cubiertos y pueden recibir la radiacin directa, producindose rompimiento de enlaces y por ende degradaciones que van incrementndose con el tiempo. En presencia de Oxgeno u oxidantes fuertes, esta degradacin puede acelerarse formando una descompensacin en cadena en la gran molcula. La Geomembrana POLYTEX es aditivada con la cantidad suficiente de Negro de Humo de tal manera que su contenido final sea mayor a 2% y hasta 3%, asegurando que por la granulometra menor a 40 nanmetros del negro usado, haya una dispersin de ste mas uniforme en el producto. Puede ser fabricada de acuerdo a los requerimientos del usuario, teniendo en cuenta los parmetros de durabilidad, flexibilidad, dureza, y rigidez para un proyecto especfico. 2.2 Especificaciones tcnicas de la Geomembrana

Los requerimientos para la provisin de geomembrana impermeabilizante de polietileno de alta densidad (HDPE) y/o polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) para usos en canchas y piscinas se basan en lo siguiente: 2.2.1 Material de Referencia de la Geomembrana y Mtodos de Ensayos Las Normas listadas a continuacin forman parte de las Especificaciones que POLYTEX toma como referencia para utilizarlos como parmetros de calidad en la fabricacin de geomembranas. En sus fichas tcnicas menciona slo la designacin bsica de ensayos.


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Geosynthetic Research Institute (GRI) Referencial GRI GM10 (slo HDPE) GRI GM13 American Society for Testing and Materials (ASTM) Publications: D 638-97 D 792-98 Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics Standard Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement D 1004-94a Standard Test Method for Initial Tear Resistance of Plastic Film and Sheeting D 1238-98 Standard Test Method for Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer D 1505-98 Standard Test Method for Density of Plastics by the Density-Gradient Technique D 1603-94 Standard Test Method for Carbon Black in Olefin Plastics D 3895 Test Method for Oxidative Induction Time of Polyolefins by Thermal Analysis D 4218 Test Method for Determination of Carbon Black Content in Polyethylene Compounds by the Muffle-Furnace Technique D 4833-96e1 Standard Test Method for Index Puncture Resistance of Geotextiles, Geomembranes, and Related Products D 5199-98 Standard Test Method for Measuring Nominal Thickness of Geotextiles and Geomembranes D 5323 Practice for Determination of 2% Secant Modulus for Polyethylene Geomembranes D 5397 Procedure to Perform a Single Point Notched Constant Tensile Load (SPNCTL) Test: Appendix D 5596 Test Method for Microscopic Evaluation of the Dispersion of Carbon Black in Polyolefin Geosynthetics D 5721 Practice for Air-Oven Aging of Polyolefin Geomembranes D 5885 Test method for Oxidative Induction Time of Polyolefin Geosynthetics by High Pressure Differential Scanning Calorimetry D 5994-98 Standard Test Method for Measuring Core Thickness of Textured Geomembranes 2.2.2 Criterios de Conformidad para la Geomembrana segn requerimientos del usuario. Caso 1: El usuario solicita productos considerando slo dimensiones de ste. En este caso, los parmetros que se toman para liberar el producto son los referidos a las especificaciones de ensayo de la Norma ASTM D 638 (Tensiles), ASTM D 1004-94a (Resistencia al Rasgado), ASTM D 4833 00 (Resistencia al Punzonado) y las mediciones dimensionales correspondientes, aparte de la textura de la lmina. Los valores obtenidos, debern ser igual o mayor a las fichas tcnicas publicadas por POLYTEX, segn especificaciones tcnicas de GRI, con las tolerancias indicadas mas adelante, exceptuando a los valores de Tensin y Elongacin en el punto de Fluencia (estas son mediciones referenciales del comportamiento Rgido-Flexible del Plstico, que no determinan necesariamente una peor o mejor resistencia del producto) Manual Tcnico Geomembranas POLYTEX 18

Caso 2: El usuario solicita productos de acuerdo a Especificaciones o Fichas tcnicas. Este caso, se diferencia del anterior, en que todas las especificaciones tcnicas deben ser cumplidas en la fabricacin, con las tolerancias propias de las especificaciones o acordadas con el cliente, para liberar el producto. Caso 3: El usuario solicita productos segn algunos requerimientos especficos. Para este caso, todas las especificaciones requeridas por el cliente deben cumplirse considerando las tolerancias acordadas con l. Los otros parmetros sern tomados segn el caso 1 para dar la conformidad al producto. 2.2.3 Parmetros de Calidad Las Geomembranas POLYTEX son fabricadas con resinas de Alta Densidad, Media Densidad y/o Baja densidad Lineal, para entregarles las propiedades necesarias de optimizacin de procesamiento y calidad requerida por los Clientes. En tablas siguientes se presentan los valores de los parmetros de calidad para la Geomembrana. Especificaciones para la Resina de HDPE y LLDPE

PROPIEDAD

METODO DE ENSAYO

VALORES ESPECIFICOS

Peso especfico

ASTM D-1505-98

LLDPE 0.915 a 0.926 g/ml HDPE 0.932 a 0.945 g/ml

ndice de fusin (Melt Index) Contenido de negro de humo % Rango admisible Contenido de resina rework Debe ser 100% Virgen

ASTM-D-1238-98 Condicin E ASTM D-1603-94 Debe ser procesado del mismo Producto

Menos que 1 gr / 10 minutos 2.0 3.0 10% Mximo Sin incluir resina reciclada externa

RESINA BASE:PROPIEDADES Densidad Real resina Densidad Aparente Melt Index (2.16 kg) NORMA ASTM D792 D792 D 1238UNIDAD

VALORES 0.938 0.95 0.53 0.62 0.1 0.3

RESINAS ALTERNATIVAS

gr/cm 3 gr/cm 3 gr/10 min


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PRODUCTO GEOMEMBRANA HDPEPROPIEDA DES Tensin en punto de estiramiento Elongacin en Punto Estiramiento Resistencia a la traccin o Tensin a la Ruptura Elongacin a la ruptura Resistencia al rasgado Resistencia a la perforacin o Indice de Punzonamie nto Densidad Producto Dispersin Negro de Humo Cantidad Negro de Humo NORMA UNIDAD ASTM VALORES ESPECIFICOSEspesor 0.75 mm Espesor 1.0 mm Espesor 1.5 mm Espesor 2.0 mm Espesor Frecuencia 2.5 mm Ensayos kg

D638

KN/m

11

15

26

29

37

D638

%

12

12

13

13

13 9.000

D638

KN/m

20

29

43

53

67

D638 D1004

% N

700 93

750 150

750 220

750 249

750 311 20.000

D4833

N

240

400

530

640

800

20.000

D792

gr/cm 3

>0.941

90.000

D5596

Categor.

1 2

20.000.

D4218

%

2.0-3.0

20.000


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PRODUCTO GEOMEMBRANA LLDPE - BASE GRIPROPIEDADES Resistencia a la traccin o Tensin a la Ruptura Elongacin a la ruptura Resistencia al rasgado Resistencia a la perforacin o Indice de Punzonamiento Densidad Producto Dispersin Negro de Humo Cantidad Negro de Humo NORMA UNIDAD ASTM VALORES ESPECIFICOSEspesor 0.75 mm Espesor 1.0 mm Espesor 1.5 mm Espesor 2.0 mm Espesor 2.5 mm Frecuencia Ensayos kg

D638 D638 D1004 D4833 D792 D5596 D4218

KN/m % N N gr/cm 3 Categ. %

20 800 70 190

27 800 100 250

40 800 150 3700.92 - 0.93

53 800 200 500

66 9.000 800 250 620 20.000 20.000 90.000 20.000 20.000

1 2 2.0 - 3.0

PRODUCTO GEOMEMBRANA HDPE TEXTURADA UNA CARAPROPIEDADES Tensin en punto de estiramiento Elongacin en Punto Estiramiento Resistencia a la traccin o Tensin a la Ruptura Elongacin a la ruptura Resistencia al rasgado Resistencia a la perforacin o Indice de Punzonamiento Densidad Producto Dispersin Negro de Humo Cantidad Negro de Humo NORMA UNIDAD ASTM D638 D638 D638 D638 D1004 D4833 D792 D5596 D4218 KN/m % KN/m % N N gr/cm 3 Categor. % VALORES ESPECIFICOS Espesor 1.0 mm 15 12 20 600 93 240 Espesor 1.5 mm 22 12 33 600 156 400 >0.941 12 2.0-3.0 Espesor 2.0 mm 30 12 9.000 40 600 187 480 20.000 20.000 90.000 20.000 20.000 Frecuencia Ensayos kg

NOTA: Otros ensayos GM13, se realizan con Laboratorios externos (IDIEM -CESMEC) de Chile


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2.3

Manipulacin de rollos de Geomembrana y almacenaje

Es importante conocer la forma de carga y descarga de los rollos de Geomembranas, principalmente de espesores superiores a 750 m y de largo mayor a 7.0 m, como tambin su forma de almacenamiento. 2.3.1 Infraestructura requerida

La manipulacin de los rollos desde el galpn de almacenamiento de POLYTEX, para ser trasladados hasta el interior de un container, u otro transporte de carga, requiere de lo siguiente: Gra Horquilla de 6-8 ton de capacidad como mnimo. Elemento complementario de la horquilla, denominado lanza con eslinga, ver foto 1, para una alternativa de traslado. Lanza con ngulo de inclinacin para introducir en interior del cono del rollo, ver foto 2. Otra alternativa de traslado y carga. Eslingas de estrobos para sujetar y levantar los rollos, en caso de usar esa alternativa. Operador de la Gra y un operador general. Tubos de Polietileno para soporte y levante de los rollosFoto 1: Alternativa 1

Lanza para Slinga

Apoyos flexibles


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Foto 2: Alternativa 2

ngulo de 30 5

2.3.2 Traslado del rollo 2.3.2.1 Alternativas de toma del rollo Tanto los rollos de geomembrana de 1,0 mm como de 1,5 mm tienen un peso nominal mayor a una ton, considerando largos mayores a 150 metros, por lo tanto, si el largo del rollo, es de 8 metros, nos encontraremos con un efecto de desplazamiento del centro de masa de la gra horquilla, tendiendo a levantarse, al usar la lanza introducida en el cono del rollo, por ello, se recomienda una mquina con capacidad superior a 6 ton y con un levante del mstil superior a 4.5 metros. Se puede usar una Horquilla con capacidad menor, pero con la lanza eslinga, foto 1. Esta alternativa tiene la limitante de cargar los rollos a una altura menor en el interior del container o de un camin cerrado, por efecto de su techo. Alternativa 1: Tal como se ilustra en la foto 1, la gra con la lanza se posiciona sobre y en forma paralela a lo largo del rollo. Previamente a ello, se ha dispuesto el producto de tal manera de hacer pasar debajo de ste, la eslinga como en la ilustracin siguiente. Primero, se coloca en el cono del rollo, un choco de madera y se levanta con la eslinga, para colocar debajo un soporte blando, como un tubo de polietileno, que deje una holgura necesaria para pasar dicha eslinga.

La forma anterior de levantar el rollo, tambin sirve para acomodarlo y posicionarlo para tomarlo con la lanza 1 o la lanza 2. Una vez tomado el rollo y enganchado con las eslingas se procede a su traslado hasta el lugar correspondiente de carga o disposicin.


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Foto 3: La eslinga se amarra con un grillete a un cncamo soldado en la punta de la lanza. Para la segunda eslinga que va posicionada cercana a la base de la lanza, se toma con la horquilla o ua de la gra.

De acuerdo a como se observa en la foto 4, se traslada el rollo hasta la posicin del container o camin cerrado, intruducindolo a su interior levantando o bajando el levante o mstil de la Gra Horquilla. La maniobra requiere que otra persona est en el container para dirigir al operador de la gra y a su vez soltar las Eslingas. (Foto 5) Foto 4: Lanza eslinga


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Alternativa 2: Tal como se mostr inicialmente, con la lanza de la foto 2 se puede hacer la misma operacin de traslado del producto anteriormente vista, sta es la que se recomienda porque requiere menos tiempo de operacin (no hay que amarrar ni sacar eslingas), sin embargo, el diseo de la lanza se diferencia con la otra al tener un ngulo respecto de la horizontal de 30 5 que le permitir maniobrar y posicionar el rollo en las ltimas etapas del carguo. Puerta de Carga del Transporte

Mientras ms alto el carguo, mas complicado es el uso de la lanza 1, sin embargo, con la lanza 2 se podra cargar hasta el ltimo nivel.

El ngulo de inclinacin de la lanza 2 permite esta maniobra, puesto que, a pesar del pandeo de la lanza por el peso del rollo, la inclinacin del mstil de la gra ms el ngulo de la lanza permite la operacin en los ltimos niveles de carga. La misma situacin corre para la descarga. Mas Peso de Rollo Mas Inclinacin de Mstil> 6 Ton

En resumen, Para efecto de traslado de rollos en interior de galpn, planta o terrenos llanos, de la empresa o del usuario, se puede usar, en caso de contar con una gra de menor capacidad, el sistema de eslingas, y para efecto de carga y descarga, usar la alternativa N2. El almacenamiento de los rollos, se debe hacer en terreno llano, excento de partculas cortopunzantes, con una manta de polietileno o polimanto de Polipropileno en su base. La altura permitida de estiba de los rollos es de hasta 5 niveles, ya sea en patas parejas o en pirmide. En ambas formas de almacenamiento, se deben disponer de cuas en los costados del rollo de tal forma que no exista desplazamiento de stos y se produzca el derrumbamiento de la pata. En diagrama siguiente se observa esta descripcin.


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Foto 5: Disposicin de rollos al interior de transporte cerrado

Soportes laterales

Manto PolietilenoPata pirmide

Tacos o Cuas


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2.3.3 Diseo de lanza Diseo de lanza N2, para introducir en centro de cono de rollo, de 5, reforzado con nervio de acero, pletina de 16 mm de espesor, formada con una base metlica con las perforaciones de ingreso de la uas u horquillas de la gra, a 30 de inclinacin respecto de la horizontal, y una caera mannesman Sch 80. El largo total del sistema alcanza los 8500 mm.

Para efecto del diseo de la lanza con eslinga, (foto 1), se diferencia de ste diagrama anterior, en que en la punta lleva soldado el cncamo para amarrar con el grillete la eslinga, y la entrada de la ua u horquilla a la base de la lanza, no tiene un ngulo de inclinacin, es paralelo a la lanza. 2.4 2.4.1 Instalacin y Unin Termosellante de la Geomembrana Introduccin fsico qumica del proceso de termofusin del polietileno

Antes de conocer los procedimientos de instalacin de la Geomembrana de polietileno, nos introduciremos en el comportamiento del polietileno, ante factores o parmetros calorimtricos y de temperatura en el proceso de termofusin. 2.4.1.1 Amorfismo y Cristalinidad La Geomembrana de Polietileno es un producto que ha pasado por estados de fases diferentes, desde que se sintetizan y polimerizan sus resinas bases hasta su estado fundido, nuevamente, en la extrusin y posterior y final, estado slido. En este estado slido, nos encontramos con dos tipos de fases segn su ordenamiento molecular; la primera, con una porcin de cadenas de polietileno cuyas molculas se encuentran dispuestas Manual Tcnico Geomembranas POLYTEX 27

segn un ordenamiento regular y, la segunda, es una cuyas cadenas polimricas forman una masa completamente enredada. En el primer caso, decimos que el polmero es cristalino y en el segundo diremos que es amorfo. Ahora, se preguntarn qu tiene que ver lo anterior con la termofusin, para el caso de la Geomembrana, bastante, puesto que tenemos que considerar entonces que este producto y cualquier otro de material plstico, no va a tener una estructura molecular uniforme, por lo tanto, ante un tratamiento de tipo trmico debemos tomar en cuenta varios factores de tal manera de mantener un equilibrio de las propiedades mecnicas del plstico y que por cierto, estn dadas por la conformacin molecular. Por ejemplo, saba usted que las copas de vino de cristal estn compuestas de molculas que no tienen nada de cristalinidad, es decir, su estructura es totalmente desordenada y por lo tanto, amorfa. Respecto de la cristalinidad, qu tipo de ordenamiento suelen formar los polmeros? Suelen alinearse estando completamente extendidos, como si fueran una prolija pila de maderos. Pero no siempre pueden extenderse en lnea recta. De hecho, muy pocos polmeros logran hacerlo, y esos son el polietileno de peso molecular ultra alto, y las aramidas como el Kevlar y el Nomex. La mayora de los polmeros se extienden slo una corta distancia para luego plegarse sobre s mismos. Ver figura siguiente.

En el caso del Polietileno cadenas se extienden alrededor de 100 angstroms antes de plegarse. Pero no slo se pliegan de esta forma. Los polmeros forman apilamientos a partir de esas cadenas plegadas. En la siguiente figura se representa uno de esos apilamientos, llamado lamella.


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Cmo ya hemos dicho, una parte del polmero es cristalina y otra parte no lo es. Efectivamente, an los polmeros ms cristalinos no son totalmente cristalinos. Las cadenas, o parte de ellas, que no estn en los cristales, no poseen ningn ordenamiento. Entonces se dice que estn en el estado amorfo. Si observamos la figura ampliada de un conjunto de lamellas, llamadas esferulitas, veremos cmo estn dispuestas las porciones cristalina y amorfa.

Por lo tanto, ningn polmero es completamente cristalino. La cristalinidad hace que los materiales sean resistentes, pero tambin quebradizos. Un polmero totalmente cristalino sera demasiado quebradizo como para ser empleado como plstico. Las regiones amorfas le confieren dureza a un polmero, es decir, la habilidad de poder plegarse sin romperse. Manual Tcnico Geomembranas POLYTEX 29

Entonces en una termofusin de una Geomembrana de polietileno, se deber mantener el equilibrio de fases original procurando no formar en este proceso un mayor porcentaje de lamellas, respecto de las porciones amorfas, de tal manera de continuar con un producto maleable y no tan quebradizo. Ahora, cmo podremos saber si se est generando porciones de mayor cristalinidad o mayor amorfismo. En este caso, debemos conocer algo de calorimetra del plstico, que significa estudiar qu ocurre cuando un polmero es calentado, es decir, conocer las transiciones trmicas. 2.4.1.2 Calor y Temperatura Recordemos que cuando agregamos una cierta cantidad de calor a algo, su temperatura se incrementar en una cierta cantidad y que la cantidad de calor necesaria para producir ese determinado incremento se llama capacidad calorfica, o Cp. Obtenemos la capacidad calorfica dividiendo el calor suministrado por el incremento resultante de temperatura. Este concepto, podemos graficarlo segn lo siguiente:

Flujo de Q Q/t

T Qu mas podemos conocer?, se puede averiguar mucho mas que la capacidad calorfica de un polmero. Veamos qu ocurre cuando calentamos el polmero un poco ms. Continuando con la grfica anterior, luego de una cierta temperatura la curva dar un brusco salto hacia arriba, lo cual significa que estamos teniendo un mayor flujo de calor y que lo est absorbiendo el material. T Transicin Vtrea Flujo de Q Q/t

T Tambin significa que hemos obtenido un incremento en la capacidad calorfica de nuestro polmero. Esto sucede porque el polmero ha sufrido la transicin vtrea (Tg). Y de acuerdo a lo explicado en pginas anteriores, los polmeros poseen una mayor capacidad calorfica por encima de la temperatura de transicin vtrea que por debajo. Debido a este cambio de Manual Tcnico Geomembranas POLYTEX 30

capacidad calorfica que ocurre en la transicin vtrea, se puede emplear una tcnica de medicin, llamada Calorimetra Diferencial de Barrido para medir la temperatura de transicin vtrea de un polmero. Se puede apreciar que el cambio no ocurre repentinamente, sino que tiene lugar a travs de un rango de temperaturas. Esto hace que resulte un poco complicado escoger una Tg discreta, pero generalmente se toma como Tg al punto medio de la regin inclinada. Cristalizacin Ahora, qu tenemos por encima de la transicin vtrea. Los polmeros poseen una gran movilidad. Se contornean, se retuercen y nunca permanecen en una misma posicin durante mucho tiempo. Cuando alcanzan la temperatura adecuada, han ganado la suficiente energa como para adoptar una disposicin sumamente ordenada, que obviamente llamamos cristales. Cuando los polmeros se disponen en esos ordenamientos cristalinos, liberan calor. Y llega un momento en que dejan de absorber calor an incrementando la temperatura. Esta cada en el flujo de calor puede verse como una gran depresin en la curva de flujo de calor versus temperatura:

Flujo de Q

T La temperatura en el punto ms bajo de la misma, se considera generalmente como la temperatura de cristalizacin del polmero, o Tc. Si se mide el rea de la depresin, nos dar la energa latente de cristalizacin del polmero. Pero, lo que es ms importante an, esta depresin nos indica que el polmero de hecho es capaz de cristalizar. Si analizramos un polmero 100% amorfo, como el poliestireno (elstico), no obtendramos ninguna depresin, ya que estos materiales no cristalizan. Adems, dado que el polmero entrega calor cuando cristaliza, decimos que la cristalizacin es una transicin exotrmica. Fusin El calor puede permitir que se formen cristales en un polmero, pero si se suministra en demasa, puede causar su destruccin. Si seguimos calentando nuestro polmero ms all de su Tc, finalmente llegaremos a otra transicin trmica que se denomina fusin. Cuando alcanzamos la temperatura de fusin del polmero, o Tm, los cristales polimricos comenzarn a separarse, es decir, se funden. Las cadenas abandonan sus arreglos ordenados y comienzan a moverse libremente. Podemos ver qu sucede en la grfica que nos ha estado indicando estas transiciones. Manual Tcnico Geomembranas POLYTEX 31

Recuerda el calor que el polmero liber cuando cristaliz? Bien, cuando alcanzamos la Tc, es hora de recuperarlo. Existe un calor latente de fusin, como as tambin un calor latente de cristalizacin. Cuando los cristales polimricos funden, deben absorber calor para poder hacerlo. Recuerde que la fusin es una transicin de primer orden. Esto quiere decir que cuando se alcanza la temperatura de fusin, la temperatura del polmero no se incrementar hasta que hayan fundido todos los cristales. Este calor extra durante la fusin aparece como un gran pico en nuestra curva:

Flujo de Q

T Podemos medir el calor latente de fusin midiendo el rea de este pico. Y obviamente, consideramos la temperatura en la parte superior del pico como la temperatura de fusin del polmero, Tm. Puesto que hemos tenido que suministrar energa para que el polmero funda, decimos que la fusin es una transicin endotrmica. Resumiendo, hemos visto un tramo de la curva en el cual el polmero fue calentado por encima de su temperatura de transicin vtrea. Luego vimos una gran depresin cuando el polmero alcanz su temperatura de cristalizacin. Y finalmente observamos un gran pico cuando el polmero alcanz su temperatura de fusin. Si unimos todo, haciendo una curva completa, veremos lo siguiente:

Flujo Calor

Temperatura

La depresin que forma la cristalizacin y el pico de fusin slo aparecern en los polmeros capaces de formar cristales, como el polietileno. Los polmeros completamente amorfos, no Manual Tcnico Geomembranas POLYTEX 32

exhibirn ni cristalizacin ni fusin. Pero los polmeros que contengan dominios tanto cristalinos como amorfos, mostrarn todas las caractersticas que vemos en la grfica. Si observa atentamente la curva, se podr apreciar una gran diferencia entre la transicin vtrea y las otras dos transiciones trmicas, cristalizacin y fusin. En el caso de la transicin vtrea, no hay ninguna depresin, como as tampoco ningn pico. Esto es porque durante la transicin vtrea, no hay calor latente entregado o absorbido. Pero la fusin y la cristalizacin s involucran entrega o absorcin de calor. Lo nico que vemos en la temperatura de transicin vtrea es un cambio en la capacidad calorfica del polmero. De lo anterior, cual sera la T que debemos tomar como referencia para una soldadura termofusionada? Debera ser a partir de la Tm, si es mayor, el material va a sufrir degradacin por efecto de oxidacin de las cadena polimricas inestables por el incremento de la T y en consecuencia, el enfriamiento debera ser gradual hasta su Tc, sin embargo, en la prctica y en terreno, los parmetros de T slo son manejados segn lo indicado por la mquina de soldar y referencialmente se comprueba su ptimo sello mediante pruebas de tensin en ellos, adems, y por lo anteriormente descrito, un sello termofusionado ptimo en terreno depender de muchas otras variables, tales como las condiciones atmosfricas referidas a T, Presin, humedad, partculas en suspensin, viento y a variables reguladoras entregadas por el equipo de soldar. 2.5 Operatividad en la Instalacin de la Geomembrana

El Trabajo que ha de realizarse en la operacin de instalacin de geomembrana, consistir en el suministro de toda la mano de obra, equipos, maquinaria y materiales (insumos), as como tambin la prestacin de aquellos servicios y el cumplimiento de aquellos deberes que resulten necesarios para la construccin de la totalidad de las obras, segn las Especificaciones Tcnicas, las indicaciones en los Planos, o bien, segn requiera el mandante y/o el usuario. 2.5.1 Materiales de Geomembrana

El material retirado desde la bodega del mandante, deber encontrarse libre de todo hoyo, ampollas y rasgaduras, el material debe encontrase libre de cualquier indicio de contaminacin por materias extraas. Los defectos de esta naturaleza que se presentaren, debern repararse mediante la aplicacin del mtodo de soldadura por fundicin y extrusin, de acuerdo con las recomendaciones entregadas por POLYTEX. Se debe disponer los rollos de Geomembranas sobre un piso parejo, libre de materiales corto punzantes y de otros contaminantes del plstico, sobre un geosinttico o geomembrana extendida, apilados ojal en forma piramidal. 2.5.1.1 Caractersticas del Material de Polietileno Para todos los materiales suministrados en calidad de polietileno de alta densidad (HDPE), o de Baja densidad lineal (LLDPE), se contar con las especificaciones tcnicas con el fin de definir los ensayes y los tipos de pellet (resina de polietileno) o cordn apropiado para las reparaciones.


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2.5.1.2 Cordn de Extrusin o Granulado El cordn de extrusin o granulado deber estar fabricado en su totalidad de la misma resina, tener el mismo tipo de polietileno y ser del mismo proveedor de la geomembrana. Los aditivos procesados y antioxidantes, aparte del negro de humo, debern ser identificados por su nombre y porcentaje. El porcentaje combinado total de los medios de elaboracin, antioxidantes, negro de humo y otros aditivos, deber ser inferior al 3.5 % en peso. Todos los aditivos debern estar dispersos a travs del cordn de extrusin o granulado. No deber existir ningn tipo de contaminacin de materias extraas en el cordn de extrusin o granulado 2.5.1.3 Instalacin e inspeccin de terreno Las membranas de revestimiento debern instalarse en los sectores indicados para tales efectos en los planos, o segn seale el usuario a cargo. La superficie del suelo en cada lugar de instalacin, deber encontrarse pareja y lisa. El debe asegurar que las superficies a revestir se encuentren en condiciones parejas, lisas y libres de toda protuberancia de rocas, piedras, palos, objetos filosos y desperdicios. Todas las rocas y desperdicios, etc., debern eliminarse mediante pasadas con rastrillos o cepillos, o bien sacndolos a mano, cuya realizacin la efectuar el usuario o sus Contratistas de Movimiento de Tierra segn resultare necesario. El Instalador realizar las inspecciones del caso y certificar que todas las superficies en las que hayan de colocarse revestimientos de membrana estn de conformidad con las especificaciones indicadas, recepcionando dichas superficies junto con la persona a cargo del proyecto. Las superficies que no se encontraren de conformidad con dichas especificaciones tendrn que ser rectificadas por el Contratista de Movimiento de Tierra. Los conflictos que surgieren en relacin con los procedimientos de instalacin, debern someterse al personal a cargo del proyecto por escrito para su resolucin. Ser necesario obtener la aprobacin de ste por escrito antes de iniciar el trabajo. Los revestimientos debern colocarse encima de las superficies preparadas, mediante el uso de mtodos y procedimientos que velen por que la cantidad de manipulacin sufrida por el material se mantenga a una mnima expresin. El Instalador suministrar los medios de anclaje temporal necesarios para evitar que el material sea objeto de daos por la accin del viento (se pueden utilizar sacos para 50 kilos). Todo manejo y almacenamiento de los materiales de revestimiento, debern realizarse de acuerdo con las instrucciones del fabricante al respecto, emitidos en forma impresa. Las personas que hayan de desplazarse a pie por encima del revestimiento o que trabajen en l, debern usar zapatos limpios de suela blanda. Los revestimientos debern instalarse en una condicin aflojada (cuando la geomembrana se encuentre dilatada) y deber encontrase libre de tensiones o fatigas al cabo de la instalacin. Por ningn motivo se tensar de modo alguno los materiales de revestimiento para hacerlos calzar forzosamente en cualquier espacio. En sectores de talud o de otra manera inclinadas, deber mantenerse a un mnimo las necesidades de utilizar de costuras confeccionados en terreno. Las costuras se efectuarn traslapando el Manual Tcnico Geomembranas POLYTEX 34

material de cuesta arriba (aguas arriba) por sobre el material ubicado cuesta abajo (aguas abajo), empleando una cantidad de traslapado que sea suficiente para cada caso (mnimo 10 cm). Se dejar una cantidad mnima de un metro de material entre un punto medido desde el pie de cada inclinacin hasta la costura horizontal ms prxima que se encuentre ubicada en sector plano. Los trabajos de instalacin se realizarn bajo la supervisin de un jefe de terreno, que cuente con un nivel de experiencia equivalente a la instalacin de al menos 1.000.0000 metros cuadrados de revestimientos con materiales de HDPE y/o LLDPE. El Jefe de terreno se pondr a disposicin con anterioridad al inicio de los trabajos de instalacin.

10 cm

El Instalador extremar las medidas de cuidado en la ejecucin de todos los trabajos preparativos de todos los sectores en que hayan de realizarse soldaduras. El material de cada sector que haya de soldarse, se limpiar y se preparar de acuerdo con los procedimientos aprobados, y todas las uniones de lminas por soldadura se efectuarn por mtodos trmicos. Todo equipo de soldadura empleado para los trabajos a que se refieren en los acpites anteriores, deber tener una capacidad suficiente para la realizacin adecuada de un monitoreo y control permanente y continuo de las temperaturas de trabajo en la zona de contacto en donde la mquina se encuentre efectivamente fundiendo el material de revestimiento, a objeto de asegurar que no se afecte negativamente la integridad de las soldaduras debido algn cambio producido en las condiciones climticas ambientales. El mtodo principal a emplearse para la realizacin de costuras, lo constituir la soldadura con cua caliente (A-B). Se permitirn las soldaduras por extrucin (C) solamente en aquellos sectores que hayan sido sealados para recibir tal tratamiento o dentro de los sectores designados para efectuar trabajos de reparacin. Cada soldadura por extrusin ser de una longitud no superior a los 3 metros.

Lmina superior

Lmina superior

Costura

Canal de Prueba Costura

Con aporte de material


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Lmina superior

Unin por temperatura

Borde

Para el caso de las separaciones de costura tipo "boca de pescado", se eliminar el sector afectado mediante su recorte y retiro, y se proceder a traslapar el material restante y aplicar una soldadura por extrusin. Luego, se tapar con un parche por separado todo el sector en que se produjo la separacin tipo "boca de pescado", de modo de poder contar con un segundo sello como margen adicional de seguridad. Al trmino del Trabajo, todas las soldaduras presentarn uniones firmes y apretadas. Aquellos sectores de membrana que presentare cualquier dao debido a peladura, roce, perforacin o de otro tipo por cualquier causa, ser reemplazado o reparado, segn corresponda. El Instalador no permitir ningn grado de sobre pulido visible resultante de los trabajos para alisar los sectores de soldadura. El Instalador tomar en cuenta que existirn siempre posibilidades de presentarse cambios bruscos del tiempo en el sector de instalacin, en diversas oportunidades. Estos cambios, al producirse, pueden ocasionar demoras en la confeccin de las costuras en terreno. Por lo tanto, slo se realizarn los trabajos de unin de paneles y de reparaciones solamente cuando se presenten condiciones climticas favorables para la consecucin de este tipo de operaciones. 2.5.2 Control de Calidad de las Membranas

El Instalador, utilizar mtodos de ensaye no destructivos y susceptibles de practicarse en el mismo lugar, para llevar a cabo pruebas de todas las uniones en orden a verificar sus condiciones de estanqueidad y asegurar que se haya obtenido la confeccin de costuras uniformes sobre una base continua a medida que se avance en los trabajos de instalacin. Cada costura puede ser inspeccionada por un tcnico en control de calidad (experiencia ms de 1.000.000 de metros cuadrados), y en todo sector en que se detecten desperfectos se marcarn y repararn de acuerdo con los procedimientos establecidos para las reparaciones de materiales de HDPE o LLDPE. Adems, se confeccionarn las actas correspondientes a instalacin y reparaciones. 2.5.2.1 Muestreo y Seleccin Se divide el material en lotes y se toma una muestra de este de acuerdo con lo especificado en la norma ASTM D4354. Un rollo de geomembrana es la unidad de muestreo. Para la muestra de laboratorio, de cada rollo seleccionado como muestra de lote se deben descartar las dos primeras vueltas y cortar un metro lineal por el ancho del rollo. La muestra correspondiente debe estar limpia y seca y debidamente empacada. Sacar los testigos de prueba de la muestra de laboratorio en una forma aleatoria distribuida a lo largo del ancho, tomando testigos a una distancia no menor de 100 mm del ancho del rollo, Manual Tcnico Geomembranas POLYTEX 36

a menos que se especifique de otra manera. Se debe incluir al menos un testigo tomado a una distancia no mayor de 152 mm del borde. Teniendo en cuenta que las uniones son una parte importante en las aplicaciones con geomembranas, las lecturas de espesor dentro de los 152 mm son apropiadas. 2.5.2.2 Pruebas de Terreno para Costuras de Unin Adems de la realizacin de los procedimientos de instalacin, El Instalador implementar un programa amplio de control de calidad en el terreno. Todo el proceso de muestreo y de ensaye de terreno, lo llevar a cabo, con la aprobacin y bajo la supervisin directa del personal a cargo del proyecto. El programa de ensaye de terreno para los trabajos de instalacin, consistir en un proceso de observacin visual en combinacin con la realizacin de pruebas de continuidad y de resistencia. Dichas inspecciones y pruebas se realizarn rutinaria y automticamente, independientemente de los otros tipos de ensayes que pudieran requerirse. A continuacin se detallan los mtodos para el programa de ensayes de terreno: a) Observacin Visual

La observacin visual se realizar en forma rutinaria y automtica, independientemente de todos los ensayes requeridos. Deber practicarse para todas las costuras soldadas en el terreno, as como tambin para el caso de los ensayes de soldaduras de prueba (o de presoldadura) que se realizarn al comienzo de cada jornada de trabajo. Los procedimientos de observacin indicados se detallan a continuacin: Realizar una soldadura de prueba con cada mquina, operada por el operario que haya de utilizarla durante el trabajo normal. Reparar o reemplazar toda maquina que se detecte con condiciones defectuosas o que no funcione adecuadamente, no permitiendo su uso mientras no sea restaurado y pueda demostrar buenos resultados en dicha evaluacin. Efectuar una revisin visual de todas las costuras confeccionadas en terreno para verificar las condiciones de extrusin o apretado, de impresin, las caractersticas de fundicin y la cantidad de traslapado. Revisar las mquinas en cuanto a su estado de limpieza, temperaturas de trabajo y aspectos relacionados. Verificar visualmente para detectar cualquier sobre pulido en las costuras confeccionadas por las soldaduras de extrusin. Realizar una prueba de la resistencia a separacin en lminas con muestras recortadas de cada extremo final de cada costura confeccionada en terreno. Pruebas de Continuidad

b)

Deber aplicarse un mximo esfuerzo para obtener la instalacin de un revestimiento perfecto. Esto significa que todas las costuras, parches y soldaduras por extrusin que se hayan realizado en el terreno debern ser sometidos a las pruebas indicadas, incluyendo la debida documentacin Manual Tcnico Geomembranas POLYTEX 37

de los resultados obtenidos. Todas las fallas debern localizarse y repararse de acuerdo con las instrucciones del personal a cargo del proyecto. Procedimiento general a aplicar por El Instalador: Se ensayarn todas las costuras y parches aplicadas en terreno, lo que se efectuar mediante la aplicacin de presin de aire en el interior de las costuras, o bien, por el mtodo de la caja al vaco u otro mtodo aprobado. En el texto a continuacin se describen las pruebas con aire bajo presin y al vaco. Se localizar y reparar todo sector que presente indicios de fugas de aire. Una vez reparado, se someter nuevamente a pruebas.

2.5.2.3 Mtodos aceptables para el ensaye de costuras: I) Mtodo de Prueba por Aire bajo Presin

Se describe a continuacin el procedimiento de la prueba por aplicacin de aire bajo presin en el interior de la costura, usada para costuras confeccionadas mediante soldaduras realizadas con el mtodo de cua caliente (soldaduras dobles):Canal de Prueba Soldadura Soldadura

Aire a presin

Sellar la costura a ensayarse en ambos extremos aplicando calor en los dos extremos de la misma hasta alcanzar la temperatura de fluidez. Colocar grampas para mantener cerrados dichos extremos. Dejar enfriarse. Insertar un conjunto de medidor de aire con aguja de inflar en un extremo de la costura y volver a sellar. Aplicar aire bajo presin al espacio existente entre las dos soldaduras. Se determinar la integridad de la costura de acuerdo con las tasas de fuga detectadas. Se efecta una lectura de la presin al comienzo de la prueba, despus de una espera de 2 minutos, para dejar que el aire inyectado alcance condiciones de temperatura del ambiente en el interior de la membrana. La lectura final de la prueba se toma al cabo de un lapso de 5 minutos despus de la lectura inicial. Se determinan los valores tanto para la presin inicial como para la tasa de fuga. En la siguiente tabla se da un ejemplo para una geomembrana de 1.0 mm HDPE:


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Presin Inicial Mnima y Tasas de Fuga Mxima Permitida Espesor de Lmina HDPE 1.0 mm Rango de Presin de aire para la prueba Presin Mnima inicial 207 Kpa (30 psi) Presin Mnima final 186 Kpa (27 psi) Fuga mxima permitida, despus de una espera de 5 min. 21 Kpa (3 psi)

Los resultados obtenidos de las pruebas con aire bajo presin, se registrarn, con indicacin, de si cada costura ha sido aprobada o ha sido rechazada en la prueba en cuestin. Al ser rechazada, todos los trabajos de reparacin y de ensaye posterior en la costura de que se trate, debern registrarse en ese mismo documento. Adems, se anotar en la superficie del revestimiento al lado del sector sometido a prueba, los respectivos datos de la hora de la prueba, informaciones pertinentes sobre la prueba, y el nombre de la persona que la haya realizado, utilizando para tales fines un marcador de tipo "Mean Streak" o similar, de tinta indeleble. Inspeccionar visualmente la costura entera para detectar cualquier problema de traslapado excesivo, malos resultados de extrusin o apretado, la presencia de arrugas, u otra evidencia que pudiera indicar una mala calidad de costura. En caso de localizar visualmente alguna rotura, sta deber parcharse y volver a ensayarse. A falta de poder ubicar el punto exacto de alguna fuga visualmente, ste deber localizarse aislando la costura por sector mediante sellado, repitiendo la prueba para cada sector. Como alternativa, se puede volver a soldar la costura completa, sometindola despus a un nuevo ensayo. Deber tomarse una muestra de cupn dentro del sector reparado, para ser sometida a pruebas de resistencia a separacin en lminas realizadas por el Instalador. En todo caso, el personal a cargo del proyecto podr determinar si la soldadura deber ser recubierta, si lo estime necesario. Mtodo de la Caja al Vaco

II)

El procedimiento propuesto para la prueba por mtodo de la caja al vaco se detalla a continuacin: Se prepara una mezcla de detergente lquido en solucin con agua, aplicando una cantidad abundante al sector que haya de ensayarse. Las costuras que presenten un traslapado excesivo o extremos sueltos, debern desbastarse antes de la realizacin de la prueba. Se coloca una caja de vaco traslcida sobre el sector a ensayarse, aplicando una leve presin hacia abajo en la caja para que la tira de sello que tiene incorporada se asiente firmemente sobre la superficie de la membrana del revestimiento. Se aplica al sector un vaco equivalente a, entre 21 y 34 Kpa (de 3 a 5 psi). Las fugas que hubiera se tornarn visibles en la forma de la aparicin de grandes burbujas de detergente en los puntos de fuga. Los resultados obtenidos de las pruebas al vaco, se registrarn en el documento apropiado, con indicacin de s cada costura ha sido aprobada o ha sido rechazada en la prueba en cuestin. En caso de ser rechazada, se registrar en ese mismo documento todo trabajo de reparaciones y de nuevo ensaye. Adems, se anotar en la superficie del revestimiento al lado del sector sometido a prueba, los respectivos datos de hora de la prueba, informaciones 39


pertinentes sobre la prueba, y el nombre de la persona que la haya realizado, utilizando para tales fines un marcador de tipo "Mean Streak" o similar, de tinta indeleble.Vaco

III a)

Ensayes de Resistencia (Laboratorio) - Soldaduras de Prueba

Los procedimientos que se detallan a continuacin se realizarn por El Instalador a objeto de llevar a cabo ensayes de resistencia para toda soldadura de prueba (o presoldadura): Para ensayar las costuras de las soldaduras de prueba, se confeccionarn soldaduras de prueba con dimensiones de 1.000 mm de largo por 300 mm de ancho, probando sucesivamente cada mquina de soldadura por cua caliente y/o por extrusin, en las siguientes oportunidades y bajo las condiciones indicadas a continuacin: Al inicio de toda operacin de confeccin de costuras. Al completarse cada perodo de 4 horas de operaciones de costura, o bien, cuando se presente fluctuaciones en las temperaturas del material de membrana mayores que los 20 C. Despus de efectuarse cualquier reparacin al equipo de formacin de costuras. Con cada operador que haya de operar un equipo para la fabricacin de costuras. Para cada mtodo de precostura y de costura empleado para la confeccin de costuras en el terreno, haciendo uso para dicho propsito de las mismas condiciones y los mismos materiales como en los trabajos de terreno. Segn lo requiera el Ingeniero a cargo del proyecto.

Al lado de cada soldadura de prueba se anotarn con un marcador los datos de fecha, temperatura y nmero de la mquina soldadora. Se recortarn de cada soldadura de prueba una muestra de cupn con dimensiones de 25 mm de ancho por 200 mm de largo, para ser sometida a ensayes de resistencia a cizallamiento y a separacin en lminas de acuerdo con las normas ASTM aplicable. Adems, se podr retirar muestras en forma aleatoria a partir de las membranas soldadas e instaladas, para ser sometidas a ensayes similares, segn instrucciones del Ingeniero a cargo del proyecto.Mandbulas de agarre


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III b) Ensayes de Resistencia (Laboratorio) - Costuras Fabricadas en Terreno Para el caso de las costuras fabricadas en terreno, se llevarn a cabo los siguientes procedimientos para determinar los valores de resistencia que presenten las costuras de este tipo que se someten a ensaye: Se tomarn muestras para ensayes destructivos desde las costuras fabricadas en terreno, as como tambin desde los parches y los sectores reparados. La frecuencia y los sitios de muestreo para la toma de muestras para ensayes destructivos, sern determinados por el Ingeniero a cargo del proyecto, siempre que no sean inferiores a una muestra por cada 150 metros lineales de costuras fabricadas en terreno. Cada muestra tomada tendr dimensiones aproximadas de 1.000 mm de ancho por 300 mm de largo y se recortar del material de revestimiento instalado cortndolas en el sentido perpendicular a la orientacin de la costura. Cada muestra tomada para ensayes destructivos deber dividirse en dos submuestras, de tamaos iguales, para ser ensayado por el Instalador y por la persona a cargo del proyecto, respectivamente. Cada submuestra deber ser etiquetado para identificarla por su nmero de muestra para ensaye destructivo, sitio de muestreo, nombres de las personas que fabricaron la costura, nmero de la mquina de soldadura y fecha de muestreo. Cada muestra para ensaye destructivo ser dividida en 10 cupones de muestra, con dimensiones de 25 mm de ancho y 200 mm de largo, las que sern sometidas en el lugar mismo a pruebas de resistencia a separacin en lminas y de resistencia a cizallamiento. Para el caso de las costuras soldadas con mtodo trmico, se dejarn enfriar o entibiarse, segn corresponda, hasta alcanzar una temperatura de unos 20 grados Centgrado antes de someterse a prueba. Adems, a opcin del usuario, se podr enviar un 10% aproximadamente de todos los cupones de muestra a un laboratorio independiente para ser sometido a pruebas confirmatorias. En caso de producirse diferencias significativas entre los resultados de laboratorio y los obtenidos de los ensayes de terreno, se suspendern los trabajos de instalacin mientras no se haya resuelto la diferencia a la satisfaccin del mandante de la faena. Se llevar a cabo un total de 5 pruebas de cizallamiento y 5 pruebas de resistencia a separacin en lminas, utilizando para dicho propsito los 10 cupones de muestra tomados para los fines de los ensayes destructivos. Todos los cupones debern arrojar resultados con los valores mnimos. En tabla a continuacin se da un ejemplo para HDPE de 1mm:

Material HDPE

Tipo de Falla Separacin en Lminas Corte por cizallamiento

Valor Mnimo Indicado Film Tear Bond (FTB) 175 psi

Con el trmino "Film Tear Bond" (FTB) se refiere a un tipo de falla de separacin en lminas que ocurre a travs del material base original de la membrana y no a travs de la interfaz entre la membrana y la soldadura. Por lo tanto, la muestra aprueba exitosamente cuando se produce una rotura de tipo FTB, y la muestra es rechazada en la prueba si ocurre una rotura a travs de la zona de contacto entre la membrana y la soldadura antes de producirse una falla en el material base original. Se considera que una muestra para ensayes ha sido aprobada cuando los resultados tanto


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de la muestra de terreno como la del laboratorio han sido aprobadas en sus respectivas pruebas de resistencia a separacin en lminas y resistencia a cizallamiento. Cuando una muestra es rechazada, sea en las pruebas de separacin en lminas o sea en las pruebas de cizallamiento, la costura de que haya sido tomada deber volver a muestrearse hasta que se obtenga una muestra capaz de ser aprobada y se pueda localizar as la parte defectuosa de dicha costura. Dicho procedimiento de localizacin de la parte defectuosa por proceso de aislamiento se llevar a cabo tomando dos muestras adicionales para ensayes destructivos en sitios ubicados a unos 3 metros a cada lado del lugar de origen de la muestra rechazada. Este procedimiento se reiterar hasta obtener una muestra aprobada en ambos lados del sector defectuoso. Una vez que se haya aislado as la parte defectuosa de la costura, se recubrir la costura completa a travs de toda su longitud, o bien, se reparar de una manera aceptable para el Ingeniero a cargo del proyecto. Al repetirse un rechazo en alguna costura, se suspender el uso del equipo de soldadura de que se trate o el operador responsable mientras no se individualice las dificultades o no se corrijan las causas y no se demuestre un resultado exitoso en dos costuras sucesivas sometidas a las mismas pruebas. El tcnico de control de calidad o ingeniero de terreno representante del Instalador, inspeccionar cada costura, estampando su rbrica y anotando la fecha de inspeccin en el extremo de cada panel inspeccionado. Los sectores en que se detecten cualquier desperfecto debern marcarse y repararse de acuerdo con los procedimientos de reparacin indicados. Valores de Resistencia de Uniones del Polietileno Alta Densidad (HDPE) Texturado y Liso Unido por Mtodos de Calor (Unidades S.I.).Ver Norma GRI GM19 (Solo la tabla de GRI GM19 se incluye como referencia, pero se aplica la Norma entera, por lo tanto, el Contratista deber informarse de todos los detalles de la Norma.)

Espesor Geomembrana Nominal mm Uniones Cua Caliente(3) (1)

0.75 250 50 170 25 250 50 170 25

1.00 350 50 225 25 350 50 225 25

1.25 440 50 285 25 440 50 285 25

1.50 525 50 340 25 525 50 340 25

2.00 700 50 455 25 700 50 455 25

2.50 875 50 570 25 875 50 570 25

Resistencia al cizalle(2), N/25 mm. Elongacin a ruptura , % Resistencia al desgarro , N/25 mm. Separacin en desgarro, % Extrusion Fillet Seams Resistencia al cizalle (2), N/25 mm. Elongacin del cizalle en el rompimiento(3), % Resistencia al desgarro(2), N/25 mm. Separacin en desgarro, %(2)


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Notas para Tabla HDPE (1). Tambin se aplica para los mtodos de aire caliente y ultrasnicos. (2). Es necesario que 4 de las 5 muestras ensayadas cumplan con los valores listados para resistencias de cizalle y desgarro; la 5 muestra debe llegar a 80% de los valores listados, como mnimo. (3). Sern omitidas las mediciones de elongacin para ensayos en terreno. (4). Se requiere film tearing bond (FTB). (5). La falla debe ser dctil.

Valores de Resistencia de Uniones Polietileno Lineal de Baja Densidad (LLDPE) Texturado y Liso Unido por Mtodos de Calor (Unidades S.I.).Ver Norma GRI GM19 Solo la tabla de GRI GM19 se incluye como referencia, pero se aplica la Norma entera, por lo tanto, el Contratista deber informarse de todos los detalles de la Norma. Espesor Geomembrana Nominal mm Uniones Cua Caliente(1) Resistencia al cizalle(2), N/25 mm. Elongacin a ruptura , % Resistencia al desgarro , N/25 mm. Separacin en desgarro, % Extrusion Fillet Seams Resistencia al cizalle (2), N/25 mm. shear elongation at break , % Resistencia al desgarro , N/25 mm. Separacin en desgarro, %(2) (3) (2) (3)

0.75 175 50 150 25 175 50 150 25

1.00 230 50 190 25 230 50 190 25

1.25 290 50 250 25 290 50 250 25

1.50 345 50 290 25 345 50 290 25

2.00 460 50 385 25 460 50 385 25

2.50 580 50 500 25 580 50 500 25

Notas para la Tabla LLDPE 1. Tambin se aplica para los mtodos de aire caliente y ultrasnicos 2. Es necesario que 4 de los 5 cupones ensayados cumplan con los valores listados para resistencias de cizalle y desgarro; el quinto cupn debe llegar a 80% de los valores listados, como mnimo. 3. Mediciones de elongacin sern omitidas para ensayos en terreno. 4. Se requiere film tearing bond (FTB) 5. La falla debe ser dctil


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Modelo de Ficha de Despacho


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Modelo de Ficha Control de Calidad


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manual tecnico geomembranas tesis

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