Geosintéticos: Materiales Sintéticos Esenciales en Geotecnia

Los geosintéticos son materiales sintéticos innovadores utilizados ampliamente en diversas aplicaciones de la geotecnia y la ingeniería civil. Su versatilidad y propiedades específicas los hacen indispensables para mejorar el rendimiento y la durabilidad de las estructuras de suelo.

Tipos Principales de Geosintéticos

1. Geotextiles:
   • No tejidos:
     • Filamento continuo
     • Fibra corta
   • Tejidos:
     • Tejido plano
     • Tricotados
   • Mixtos (Geotextil + Otros productos)
2. Geomembranas
3. Productos Relacionados:
   • Geomalla:
     • Entrelazada (tejida)
     • Estructura extruida y estirada
   • Geoestera
   • Geocélula
   • Geored
4. Geocompuesto

Geotextiles: Características y Aplicaciones

Los geotextiles son materiales permeables fabricados a partir de fibras o filamentos sintéticos, disponibles en configuraciones tejidas, no tejidas y compuestas. Son permeables al agua y al aire, y poseen una apreciable deformabilidad. Los geotextiles tejidos y no tejidos se definen como estructuras o mantas compuestas por fibras, filamentos o láminas, dispuestas de manera ordenada o aleatoria, con un espesor reducido en relación con su superficie.

Clasificación de los Geotextiles

• Por Construcción Textil: Tejidos, No tejidos, Compuestos
• Por Materia Prima: Poliamida, Poliéster, Polipropileno, Polietileno, etc.
• Por Compactación (exclusivo para no tejidos): Mecánica, Térmica, Química

Funciones Esenciales de los Geotextiles

1. Filtración: Retienen partículas de grano fino mientras permiten el flujo de agua.
2. Drenaje: Conducen líquidos y gases en su propio plano.
3. Separación: Evitan la mezcla de dos capas de suelo con propiedades diferentes (función anticontaminación).
4. Protección: Salvaguardan las geomembranas contra perforaciones o desgaste.
5. Refuerzo: Aumentan la capacidad portante y la estabilidad del suelo.
6. Impermeabilización: Se logran al impregnar el geotextil con un producto bituminoso.
7. Prevención de Fisuras por Reflexión: Geotextiles impregnados en materiales bituminosos evitan que las fisuras de capas inferiores se reflejen en las superiores.

Geotextiles Tejidos

Se obtienen por el entrelazamiento de dos o más series de hilos en un telar.

Tipos de Hilos Utilizados:

• Fibra cortada: (20 a 15 mm)
• Multifilamento: (filamento continuo)
• Monofilamento: Cables a base de materias sintéticas.
• Cintas de láminas: Producidas mediante el corte de láminas en cintas estrechas.

Terminología Clave:

Urdimbre:

Hilos en el sentido de avance de la producción.

Trama:

Hilos en el sentido perpendicular a la urdimbre.

Decitex o Título:

Unidad de medida que indica que un hilo de 10.000 metros tiene un peso de 1 gramo.

Los geotextiles tejidos suelen tener un título entre 200 y 14.000 dtex.

Geotextiles No Tejidos

Se caracterizan por la aglomeración sin un orden preconcebido de filamentos, dispuestos con o sin dirección preferente.

• Fibras cortadas: (3-5 m)
• Filamento continuo: (5 a 300 dtex)

Se diferencian por el procedimiento de unión en:

• Ligados mecánicamente (por agujeteado)
• Ligados térmicamente
• Ligados químicamente

Geotextiles Compuestos

Combinan dos o más capas de geotextiles (tejidos y/o no tejidos) unidos entre sí en toda su superficie, aprovechando las ventajas de cada tipo.

Materias Primas de los Geotextiles

Se utilizan exclusivamente fibras sintéticas, ya que las naturales no ofrecen la resistencia necesaria a la degradación y penetración.

• Poliamida: Absorbe humedad (5%), presenta nula resistencia a la tracción en mojado. Su alta temperatura de fusión (180/230ºC) permite su aplicación con mezclas bituminosas.
• Poliéster: Posee muy buenas características generales. Punto de fusión alto (255-260ºC). Su degradación con pH > 12 lo hace incompatible con cemento fresco. Es poco deformable y tiene una densidad elevada (1.38 gr/cm³). Su alta resistencia permite utilizar geotextiles con menor peso por m².
• Polipropileno: Densidad de 0.91. Muestra tendencia a la fluencia. Punto de fusión de 165ºC. Su baja resistencia a la luz requiere el uso de estabilizadores.
• Polietileno: Presenta tendencia a la fluencia. Es sensible a la degradación por luz (se suele añadir negro de humo como estabilizador). Punto de fusión entre 125-135ºC.

Métodos de Compactación para Geotextiles No Tejidos

Los geotextiles no tejidos deben someterse a un sistema de compactación para consolidar sus fibras.

• Mecánica: El método más común es el punzonamiento. El espesor final es de 2 a 5 mm. Ofrece elevadas resistencias mecánicas y alta porosidad, aunque puede presentar mayor fluencia.
• Térmica: Se calienta la fibra con una corriente de aire hasta el punto de fusión, logrando la adhesión. Luego se enfría. Permite el uso de fibras con núcleo y recubrimiento distintos, calentando hasta el grado de fusión del exterior. También se pueden incluir hilos con un punto de fusión más bajo que actúan como aglutinantes. Los geotextiles resultantes son rígidos, con resistencia mecánica media y poca capacidad de deformación.
• Química: Se realiza mediante adhesivos. Es un sistema poco utilizado debido a su dependencia de las características del adhesivo y su alto costo, con un espesor típico de 3 mm.

Propiedades y Ventajas de los Geotextiles No Tejidos

Los geotextiles no tejidos son los más utilizados debido a sus significativas ventajas sobre los tejidos:

• Mayor alargamiento: Menor sensibilidad a daños mecánicos durante esfuerzos como la compactación.
• Mayor resistencia al desgarro iniciado: Ofrecen una excelente flexibilidad, adaptándose a las irregularidades del terreno.
• Construcción más gruesa: Proporcionan mayor protección y una eliminación más rápida del agua.
• Superficie más áspera: Reduce el deslizamiento entre capas de suelo o materiales.

Geomembranas: Soluciones de Impermeabilización

Las geomembranas son láminas de material plástico diseñadas específicamente para funciones de impermeabilización en proyectos geotécnicos y de ingeniería ambiental.

Materiales Comunes de Geomembranas

1. Lámina de LDPE (Polietileno de Baja Densidad): Es el tipo más económico. Presenta resistencias bajas a la penetración, tracción y elongación de rotura.
2. Láminas de PVC (Cloruro de Polivinilo): Más caras que las de LDPE. Con espesores de 0.25 a 1.2 mm. Mediante plastificantes, se logra un material dúctil y flexible, aunque con el tiempo el plastificante puede desaparecer, volviendo el material frágil y quebradizo.
3. Lámina de HDPE (Polietileno de Alta Densidad): Contiene aproximadamente un 2.5% de negro de humo para protección UV. Se suele cubrir con suelo u hormigón. Ofrece las mejores resistencias físicas, químicas y al envejecimiento, además de una alta resistencia al impacto. Un espesor común es de 2 mm.
4. Otras: Existen otros polímeros y formulaciones específicas para diversas aplicaciones.

Georedes: Refuerzo y Drenaje en Geotecnia

Las georedes son redes de material polimérico de alta resistencia, utilizadas en geotecnia para diversas funciones, incluyendo:

• Refuerzo de suelos y capas de materiales sueltos
• Estabilidad de taludes
• Control de erosión
• Protección de tuberías y otros elementos enterrados

Fabricación de Georedes

Se producen a partir de láminas de polietileno o polipropileno que son extrusionadas y agujereadas. Posteriormente, la lámina se estira con calor, lo que provoca la orientación de las moléculas del polímero, aumentando significativamente su resistencia a la tracción y su rigidez.

Aplicaciones de las Georedes

• Refuerzo de suelos: Dispuestas en el interior de los suelos, distribuyen eficazmente las cargas.
• Áreas de contención y estribos de puentes: Mejoran la estabilidad y capacidad de carga.
• Taludes inclinados y cimentación para terraplenes: Proporcionan estabilidad y previenen fallas.
• Refuerzo de capas de materiales sueltos o de pavimentos bituminosos: Aumentan la vida útil y la resistencia a la fatiga.
• Recogida de aguas: Utilizadas en combinación con geotextiles para sistemas de drenaje.
• Detección de fugas: Colocadas entre dos geomembranas para monitorear posibles filtraciones.
• Eliminación de fisuras en hormigones/morteros proyectados: Contribuyen a la integridad estructural.
• Protección contra caídas de piedras y realización de gaviones: Ofrecen soluciones de contención y seguridad.
• Tierra armada: Componente clave en la construcción de estructuras de tierra reforzada.