un breve resumen de geosintéticos

8/10/2019 Un Breve Resumen de Geosintticos

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Un breve resumen de los Geosintticos

y su mejor aplicacin*

Por

Robert M. Koerner, Phd.,P:E:,NAE

Profesor Emrito- Drexel University

Director Emrito- Geosynthetic Institute

1. Materiales Geosintticos

2. Transportacin y Geotcnia

3. Geoambiente4. Ingeniera Hidrulica

5. Desarrollo Privado

6. Comentarios Finales


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1. Materiales Geosintticos

Desarrollo de los polmeros

Tipos de Geosintticos Diversas funciones

Mtodos de diseo

reas de aplicacin


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Desarrollo de los Polmeros Los Geosintticos son realmente Geopolmeros

La materia prima es el gas natural, e.g.,etileno, propileno, cloruro de vinilo, etc.

Este es luego polimerizado para que crezcan las unidades de repeticin a

macromolculas.


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Polimerizacin del Etileno en Polietileno por el proceso dePillips Slurry Loop (Tambin hay otros procesos)

(Compl. Chemical Market Resources, Inc.)


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Planta de produccin de Polietileno

(Nota: 96 B lbs/ao en plantas similares)


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Los grnulos transparentes resultantes (97%) son la mezcla con unmaster batch (=3%) contiene pequeos y largos antioxidantes,

carbn negro o colorante con un portador de resina.

Esta mezcla es luego introducida en un extrusor donde es derretida,

homogenizada y finalmente extruida en filamentos, barras u hojas de

Productos sintticos para finalmente ser evaluados.


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Materiales Geosintticos (GS)

Geotextiles (GT)

Geomallas (GG)

Georeds (GN) Geomembranas (GM)

Geosintticos para revestimiento de arcillas (GCL)

Geotubos (GP) Geoespuma (GF)

Geocompuestos (GC)


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Geotextiles (GT)

La mayora son hechos con fibras de polipropileno.

Existen normas de fabricacin textil Tejido (Con perforacin de agujas o unidas al calor).

Caracterizadas por una estructura abierta y porosa.

Posee propiedades mecnicas e hidrulicas muy amplias. Muy verstil en su primera funcin.


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(Geomallas)


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Geomallas (GG)

Hilados, tejidos o cintas unidas.

Estructuras que permiten estabilizar a los suelos.

Bidireccional- Igual fuerza en ambas direcciones. Unidireccional- fuerza principal en direccin de la

mquina.

Aplicaciones de reforzamiento, e.g.,

Muros, pendientes pronunciadas, reforzamiento de bases

y fundaciones.


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Georeds (GN)

Todas son hechas de polietileno de gran densidad.

El resultado de redes de nervios en paralelo comouna unidad integral.

Biplanar- El flujo es igual en todas las direcciones.

Su funcin es siempre en el plano de drenaje.

La superficie debe ser cubierta; usualmente con GTs.


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Geomembranas (GM)

Su funcin es siempre de contencin.

Representa una barrera para lquidos y gases.

Varios tipos: HDPE,LLDPE, fPP, PVC, EPDM, etc.

Los rollos manufacturados son soldados en campo.

Es necesario para la regulacin de contendores de

residuos. Nuevas aplicaciones en hidrulica y el desarrollo privado.


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Geosintticos para Revestimiento de

Arcillas (GCL) Su funcin principal es siempre de contencin.

El producto comn es bentonita entre 2-GTs.

Reforzados internamente con agujas perforadas o puntadas. Es tambin posible la unin de productos de bentonita y

GM.

Existen muchas otras variaciones.

Es competitiva con revestimientos de arcilla compacta(CCLs)

Debajo de un GM presenta un revestimiento compuesto.


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Geotubos

Estas son tuberas enterradas de plstico.

Su funcin es siempre de drenaje. Los ms comunes son de DDPE y PVC.

Ambos pueden ser de paredes lisas o corrugadas.

Los HDPE son enormes.


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Geoespuma (GF)


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Geoespuma (GF)

EPS o XPS en bloques de espuma.

Relleno ligero para suelos blandos o delicados.

Relieves laterales de presin en muros

Tambin usados para aislamiento de helada-suelos sensitivos.


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Geocompuestos (GF)


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Gama de productos disponibles.

GT/GM; GT/GG; GT/GN; etc. Considerable innovacin continua.

Funcin primaria depende del producto final.

Geocompuestos (GC)


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Funcin vs. Tipos de Geosintticos

Tipos deGeosintticos

Separacin Reforzamiento Filtracin Drenaje Contencin

Geotextil

Geomalla

Geored

Geomembrana

Geotubos

Geoespuma

Geocompuestos

Geosintticos paraRevestimiento

de Arcillas


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a. Costo basado en Experiencia/Disponibilidad.

b. Especificaciones para aplicaciones comunes.

c. Funciones para especialidades , aplicacionescrticas y/o permanentes .

Mtodos de Diseo


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Propiedad Admisible ( Calculado)Propiedad Requerida (Diseo)

Diseo por Funcin

FS =

Donde:

Mtodos de clculo son de ASTM, ISO o GRI.

Modelos de diseo de literatura.

El Factor de Seguridad es de Aplicacinespecfica.


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Transporte/ Geo tecnologaGT, GG & GC

principalmente.Geo ambiente- GM, GCL & GN principalmente.

Sistemas Hidrulicos- GM, GP & GS principalmente.

Desarrollo Privado- Todos los tipos de GSs.

reas de Aplicacin


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GTs como filtros.

GTs y GSs como reforzamiento de muros. GTs y GSs como reforzamiento de taludes.

GC Mechas Drenantes (tambin llamadas PVDs)

GC Sistemas de Control de Erosiones.

Transporte y Aplicaciones

Geotcnicas


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Se refiere a cruzar un flujo plano. ie,. GT actacomo filtro, no como dren.

Tres Requerimientos de Diseo.

1. Flujo adecuado.2. Correcta retencin de suelo.3. Equilibrio de flujo a largo plazo.

Varias aplicaciones:1. Retencin detrs de los muros.2. Sistema de Control de Erosin.3. Pavimentos drenantes.

Geotextiles Filtrantes


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BASE DEPIEDRAS

PAVIMENTO

SUBRASANTEPIEDRACHANCADA/TUBERAPERFORADA

GT Filtrante en excavacin de zanja. Piedra chancada y tubera perforada.


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Resultados de Diseo Interno en:

Espaciamiento de GT o GG.

Longitud de GT o GG.

Frente a la conexin de tensin.

Diseo Externo usado a evaluar:

Volteo- Estabilidad.

Deslizamiento- Estabilidad.

Capacidad Admisible.

Factores de Reduccin o Reforzamiento:

Poner en laboratorio valores de capacidad admisible.

Factor de Seguridad

En cada aspecto de diseo la resistencia es diferente.

Conceptos de Diseo en Muros deRefuerzo

El d GT GG M d R f


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Elementos de GT o GG- Muros de RefuerzoP2(Carga Viva)

Presin del

suelo

Presin de

carga

Presin de

Carga Viva

Presin Total

Lateral

Con Revestimiento de Concreto Muro verde revestido con vegetales


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El diseo es igual al descrito anteriormente. Se refiere muros de tipo cara vista.

Gran variedad de bloques estticos.

Usualmente el GG es usado para reforzar los sistemas MSE(Muros deTierra Mecnicamente Estabilizados).

Diseo de cdigos informticos genricos disponibles.

Muros de Contencin Segmentados(SRWs)(tambin llamados muros de bloque modular)

Muro escalonado con sobrecarga. Estructura de los fundadores Prado.


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Los taludes de tierra de pendientes mayores a 2(H)- 1 (V)(26.5) llegan a ser inestables.

Se utiliza GG o GT de refuerzo para incrementar elngulo de inclinacin.

Esencialmente no hay lmites excepto por la erosin.

Son posibles varios patrones de colocacin.

Reforzamiento de Taludes de Tierra

d C l i l


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b)No separados, de gran longitud

Patrones de Colocacin para elReforzamiento de Taludes de Tierra

a)Separados, de gran longitud

c)Separados, de gran longitudcon pequeas capas de revestimiento

c)Separados, de menor longitudcon pequeas capas de revestimiento

(Un fracaso) (Talud empinado Con refuerzo, estable)


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Tambin llamados Drenes Verticales Prefabricados (PVDs)

Usados para la consolidacin acelerada de suelos granulares finossaturados.

Consiste en un ncleo de drenaje con un GT filtro/ separadorcompletamente envuelto alrededor de este.

Tpicamente 100 mm de ancho, 2mm de espesor por 100 m de

longitud( en forma de rollo o bobina).

Geocompuestos- Drenes Mecha

Colocacin de Drenes Mecha. Drenes mecha en uso


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Enorme variedad de productos.

Proteccin de taludes- USLE modificado.

Proteccin de Canal- Incremento del esfuerzo cortante.

Temporal; permanente(ligero); permanente(pesado).

Geocompuestos- Sistemas de Controlde Erosin.


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Sistemas de revestimiento de vertederos.

Sistemas de cobertura de relleno sanitario.

Barreras de corte vertical.

Forros para embalses superficiales.

Revestimientos para estanques de lixiviacin

Aplicacin Geoambiental


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Humedad y precipitacin generan residuos

lixiviados. La lixiviacin tiene las caractersticas de los

residuos.

Fluye hacia abajo por gravedad.

Los residuos penetran en las aguas subterrneasa menos que se proporcione un sistema debarrera adecuada.

Problemas de Rresiduos Naturales


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(Revestimiento compuesto secundario) (Geored de deteccin de fugas)

(Revestimiento primario compuesto) (Nueve capas de Geosintticos)


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Sistema de Cobertura Final

Geosintticos GMC


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(Ubicaciones secuenciales de GSs) Vista del rea de 70 hectreas del sitio

Siete capas de Geosintticos

Posibles capas de Geosintticos en unSistema de Contencin de Residuos

En cobertura final - 7

En contencin propia- 2En base- 9

18 Capas


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Muros de corte con Geomembrana Utilizado en vertederos abandonados o para el control de las aguas

subterrneas contaminadas.

Por lo general colocado en una zanja con : lodo, tierra / cemento,tierra / asfalto o tierra / cenizas como material de relleno. El Sistema se ha mejorado en gran medida con colocado una

geomembrana gradiente arriba, formando de este modo un sistema derevestimiento compuesto verticales

Re estimientos para Embalses


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Revestimientos para EmbalsesSuperficiales

El diseo es progresivo con cada decisin queconduce a la entrada es decir:

Geometra

Seccin transversal

Seleccin del tipo de GM

Seleccin del espesor de GM

La estabilidad de la subrasante Cubierta la estabilidad del suelo

Zanja de anclaje


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Estanque de Residuos Peligrosos conDoble Revestimiento

Estanque Revestido Con Ugly Wales

Estanque Con subrasante mal construidoDeteccin elctrica en Progreso


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Comentario:

La decisin importante es si la GM se dejar aldescubierto o cubierta con tierra.

La durabilidad es clave para la seleccin de la

GM. Revestimiento, muchas GMs son posibles

(dependiendo de lquido a contener)

Si es cubierta, las pendientes sernrelativamente plana y la estabilidad es unproblema de diseo importante.

Heap Leach Mining


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Heap Leach Mining Practicado en las reas mineras exteriores.

Metales como el oro, plata y cobre.

Este Proceso utiliza cianuro y cido sulfrico.

Productos qumicos en pequeas cantidades los cuales sehan colocado en montones.

Necesita revestimiento de GM y sistema de recoleccin.


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Aplicaciones de Ingeniera Hidrulica

Impermeabilizacin de presas.

Impermeabilizacin de canales.

Revestimiento de depsitos / cubiertas flotantes.

Tneles de impermeabilizacin y rehabilitacin.

Tuberas de rehabilitacin y remediacin.


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Impermeabilizacin de Embalses

Mampostera, hormign, tierra y presas RCC.

GM no es un elemento estructural, es

impermeabilizante. Muchas presas mayores de 50 aos suelen

tener fugas, a veces son excesivas.

Mtodos nuevos se estn desarrollandorpidamente, principalmente en los Alpeseuropeos y en China


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Revestimiento finalizado de presa de concreto

Presa de tierra bordeada, antes con

enrocamiento de proteccin

Fugas en una presa de concreto

Alineando unapresa de

hormign


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Impermeabilizacin de Canales

Transporte de lquidos, sin embargo, el agua es elms comn.

Las distancias y las cantidades varan mucho.

La Cuestin fundamental es la prdida (es decir,la cantidad, si la hay, es permisible)

Algn tipo de revestimiento (GM o GCL) esNECESARIO.

Muchas agencias federales involucradas (BuRec,COE, DOA y NRCA)


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Alineando un canal: Antes de cubrir el suelo

Canal GM 18 aos despus de su

Revestimiento con GM

Revestimiento con GCL de un Canal

Alineando un Canal en vivo

R i i d d i / C bi


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Revestimiento de depsitos / CubiertasFlotantes

GM estanque revestimientos se remontan a 1930

Se utiliza para contener los lquidos

Lodos de depuradoras

Lodos industriales

Desechos agrcolas

Lquidos peligrosos

* Las estimaciones de la EPA, slo en EE.UU.

Agua potable Estanques arquitectnicas Agua de apagado Aguas grises

Aguas industriales Aguas residuales de proceso


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Caractersticas comunes

Profundidades lquidas generalmente poco profundas.

Tpicamente de 2 a 7 m.

Pendientes laterales de 4(H)-a-1(V) hasta 1(H)-a-1(V)i.e.,

Tanto expuesta y cubiertos.

Exposicin - tema durabilidad GM. Cubierta- Problema de estabilidad y suelo.


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Depsito de agua potable con Revestimiento Cubierta de GM Flotante de Agua Potable

Otra Cubierta GM flotante

Enorme bolsa de GM -Transporte de Agua

N i bili i d t l


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Muchos viejos tneles sin GMs tienen fugasColoracin blanca en la superficie La clave es utilizar un GT y GM detrs de la superficie de

concreto permanenteA su vez, esta requieres un sistema de drenaje GP

Nueva impermeabilizacin de tnel

Tnel de roca oexcavacin confiltracin

Rehabilitacin del tnel


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Rehabilitacin del tnel. La preocupacin es sobre fugas excesivas.

Las fugas pueden conducir a la inestabilidad. Los Tneles son tubos esencialmente accesibles.Obviamente, por lo general son ms crticos. Tneles de agua son el objetivo general.

Rehabilitacin del tnel

SAN FIORANO, Italia

Tnel Splov, Repblica Checa

Tubos de Rehabilitacin y Correccin


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Se centran en los sistemas de lnea de vida antiguas Lneas de Transmisin (agua, gas, petrleo) Drenaje (conductos, canales) Alcantarillado (sanitario y pluvial) ... ver Fotos


M d d h bili i d b


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Revestimientos

Revestimientos Slip (Tubera dentro de tubera)Curado de TuberaTubera DobleRevestimientos In- Situ

Mtodos de rehabilitacin de tuberas

Tubera revestida con Epxico

Tubera dentro de tubera


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Aplicaciones Privadas de Desarrollo

Las reas seleccionadas de Enfoque:

Varias viviendas

reas puestas en escena de almacenamiento Bases petroleras Parques y patios de recreo Piscinas y lagos Campos deportivos

Campos de golf Agricultura Acuicultura CCR y relaves

/


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La preocupacin es derrame en aguas superficiales

Adems, las fugas en las aguas subterrneas Requiere una barrera de GM o GCL Clasificado como "contencin secundaria" La barrera debe ser resistente a los lquidos

Patios de tanques / Gasolineras

Pi i t l


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Sitios varan desde pequeas a grandes.

Por lo general el acceso es limitado.Revestimientos necesarios para el control de fugasA veces cubiertas necesarias para el control de la

contaminacin y seguridad.

Piscinas, estanques y lagos

C d lf


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Esttica, esttica, esttica.

Drenaje, alcantarillado, drenaje. Mantenimiento del csped es un problema importante. Esencialmente todos los geosintticos estn involucrados. Oportunidades disponibles en sitios nuevos y ampliacin /

rehabilitacin de los sitios existentes.

Campos de golf

Revestimiento de Bunker, GM Grava y Drenaje GP

Agricultura


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Mega agricultura es un gran negocio. Poblaciones de animales son enormes.

El principal elemento de la "contaminacin de fuentes .

Transporte de residuos anormal, la recuperacin y el tratamiento son lostemas crticos y siempre son de inters periodstico.

Agricultura

Estanque puesto detrs del ganado Descomposicin aerbica de residuos

A i lt


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La Piscicultura tambin es un gran negocio.

Generalmente estanques alineados con superficie de GM. Revestimiento requerido para fines de control (nutricin, eloxgeno, la contaminacin).

Algunas empresas son impresionantes.

Acuicultura

GM Revestimiento de granjas Montones y montones de ellos


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Gas de lutita, Pennsylvania

Falla de Dique de Embalse


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Falla de Dique de EmbalseResiduos de carbn de combustin (CCR)

Falla Progresiva


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6. Observaciones finales

Organizaciones

Publicaciones

Estado actual

resumen


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Sitios Web sobre Organizaciones

de Geosintticos


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Publicaciones

Comentarios sobre el estado actual


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Transporte y Aplicaciones de los Geosintticos.

La mayor parte de las reas de aplicacin

Se centra en GTs, GGs y GCs

Avanza hacia especificaciones genricas

Aplicaciones geoambientales

La Regulacin conduce a GSs, estn involucrados con las especificaciones

Su rendimiento en el campo es excelente.

Aplicaciones de Ingeniera Hidrulica

Detrs de otras aplicaciones

Se centra en GM y GCL

Las principales oportunidades disponibles.

Aplicaciones Privadas de Desarrollo

Tremenda variedad de aplicaciones

Todos los GSs estn involucrados

Innovacin e impulso, costo / beneficio


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Resumen

-Los Geosintticos son materiales de ingeniera ydeben ser tratados como tales.

- Los Mtodos de ensayo y diseo estn disponibles enconsecuencia.

-La ventaja de los geosintticos es el control de calidadde los productos(hechos en fbrica). Los productos deben estar acompaados por una

rigurosa CQC / CQA, los programas ya estndisponibles.

-Su desempeo en el campo ha sido excelente. El potencial de los Geosintticos es impresionante.


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Gracias por Asistir

y vistenos en:

Geosynthetic Institute

www.geosinthetic-institute.org

Para las consultas :

[email protected]

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