SOLUCIONES PARA SUELOS

Adele Bassett

El Comité D35 de ASTM celebra 30 años de desarrollo de normas para geosintéticos y le sigue el ritmo a las aplicaciones, en constante expansión, para geotextiles y geomembranas.

Cuando los antiguos egipcios reforzaban las empinadas laderas de sus pirámides y los romanos estabilizaban sus caminos, utilizaban materiales naturales, como roca, fibras, telas y vegetación, para mejorar el rendimiento y el comportamiento de los suelos. Pero los microorganismos inevitablemente degradaron algunos de esos aditivos, lo que hizo que los proyectos de Ingeniería Civil fueran propensos a colapsar.

Adelantémonos al siglo XX. El descubrimiento de los polímeros sintéticos —o plásticos con una amplia gama de propiedades— llevó a la creación de los geosintéticos, que brindaron a los ingenieros civiles materiales duraderos para mezclar con los suelos y utilizar en y sobre el suelo y revolucionaron las soluciones para los problemas de construcción y diseño. 

Las membranas y los textiles geosintéticos se utilizaron por primera vez en Francia en la década del sesenta para reforzar diques de tierra. Hacia 1977, el Comité D13 de ASTM International sobre textiles había formado un subcomité sobre tejidos filtrantes y luego un subcomité, en conjunto con el Comité D18, sobre suelos y rocas para seguirle el ritmo al desarrollo y las aplicaciones en expansión de geotextiles y geomembranas.

"Pero estábamos cruzando fronteras”, explica David Suits, director ejecutivo de la North American Geosynthetics Society (Sociedad Norteamericana de Geosintéticos), con sede en Albany, Nueva York. "Los miembros del comité sobre textiles no comprendían las inquietudes de los miembros del comité sobre suelos y rocas y viceversa". 

Por lo tanto, en 1984, se creó el Comité D35 de ASTM sobre geosintéticos para desarrollar normas, métodos de prueba, guías y prácticas. Este año, cuando celebra su 30° aniversario, el comité tiene casi 300 miembros que representan a 20 países y supervisa 155 normas aprobadas. Pero las aplicaciones para los geosintéticos siguen ampliándose, lo cual sugiere que el potencial a largo plazo de la industria está recién empezando a emerger.

Forma y función

Los geosintéticos se utilizan en los suelos para cumplir funciones de separación, refuerzo, filtración, drenaje o contención. Se encuentran prácticamente en todos lados: caminos pavimentados y sin pavimentar, pistas de aterrizaje, campos deportivos, cimentaciones de vías férreas, diques, sistemas de drenaje, túneles, embalses, canales y rellenos sanitarios. También tiene aplicaciones en minería, acuicultura y agricultura.

Los geosintéticos se agrupan en ocho categorías de productos generales con numerosas aplicaciones para cada categoría.

• Los geotextiles, uno de los mayores grupos de geosintéticos, incluyen tejidos hilados, tipo fieltro, trenzados o de punto que cumplen funciones de separación, refuerzo, filtración y drenaje. Se los utilizan en diques o debajo de caminos para mantener los suelos en el lugar, mover y canalizar líquidos, filtrar partículas finas o proteger y amortiguar geomembranas.
• Las geomembranas, generalmente utilizadas en rellenos sanitarios, son materiales impermeables que pueden contener líquido o gas.
• Las geomallas son estructuras abiertas con elementos transversales que refuerzan carreteras, muros de retención y pendientes pronunciadas.
• Las georredes son estructuras tridimensionales típicamente utilizadas en rellenos sanitarios o zonas de drenaje para transportar líquidos. A veces, se las utiliza encima de las geomembranas y se las bordea con geotextiles. 
• La geoespuma son bloques más livianos que el suelo y frecuentemente suelen reemplazar materiales pesados de relleno y funcionar como base para caminos, entradas a puentes y plataformas de perforación que operan sobre el suelo congelado (permafrost). 
• Las geoceldas son estructuras tridimensionales en forma de panal que pueden rellenarse con tierra, arena, grava o concreto para crear carreteras y cruces provisionales sobre agua o canales o para sostener la capa superior del suelo donde la vegetación puede echar raíces. 
• Los revestimientos de arcilla geosintética están compuestos de bentonita encerrada entre dos geotextiles o unida a una geomembrana para formar un revestimiento muy impermeable y suelen utilizarse en rellenos sanitarios. 
• Los geocompuestos se refieren a una combinación de textiles, mallas, redes o membranas. 

El desempeño en el campo

Debido al aumento de las aplicaciones para los geosintéticos, que trajo aparejado mejoras en la construcción y un incremento en la oferta de soluciones más eficaces para los desafíos de los ingenieros civiles, el Comité D35 se ha dedicado a "desarrollar normas que echen luz sobre el comportamiento y desempeño en el campo", explicó Suits, miembro veterano del comité y actual presidente del Subcomité D35.03 sobre permeabilidad y filtración.

"Al principio, examinamos las propiedades físicas básicas de los geosintéticos, la capacidad del líquido de fluir a través de ellos y su resistencia a la perforación. Todas nuestras normas posteriores partieron de esa base", dice Robert Mackey, presidente del Comité D35. Mackey es ingeniero principal de S2L, una empresa de Ingeniería Civil Ambiental con sede en Maitland, Florida, que se especializa en proyectos de rellenos sanitarios.

Joel Sprague, ingeniero sénior de TRI Environmental Inc., una empresa de pruebas con sede en Austin, Texas, y que también preside el Subcomité D35.01 sobre propiedades mecánicas, observó que su subcomité desarrolló recientemente "pruebas que se aplican a geosintéticos más fuertes donde es fundamental que tengan un desempeño de ingeniería a largo plazo para que puedan utilizarse en aplicaciones de suelos y pavimentos reforzados". Del mismo modo, agregó Suits "las normas de ASTM han sido vitales para conseguir que las geomembranas sean aprobadas para su uso en áreas de rellenos sanitarios".

Además, dado que el plástico se estira y se puede deteriorar con la exposición a la intemperie, el desarrollo de métodos acelerados de prueba para determinar cómo los geosintéticos pueden resistir el impacto funcional y ambiental a lo largo del tiempo —en particular, el método isotérmico escalonado que determina las características de la fluencia a largo plazo (o desplazamiento de la resistencia de conexión) en poco tiempo— "ha sido fundamental para que la industria deje de usar geosintéticos de baja tecnología para incorporar los de alta tecnología. Ha revolucionado la industria", concluye Sprague.

El Subcomité D35.02 sobre propiedades de resistencia ha desarrollado veinticuatro normas relacionadas con temas que van desde la hidráulica mecánica hasta la durabilidad de los geosintéticos. Por ejemplo, antes del desarrollo de la norma D5397 de ASTM, Método de prueba para evaluar la resistencia a las fisuras por presión de las geomembranas de poliolefinas mediante la prueba de carga con muescas de tensión constante, las resinas de mala calidad en las geomembranas acarrearon fallas en el campo. "Nuestra norma prácticamente eliminó esas resinas del mercado", dijo el presidente del Comité D35.02 George Koerner, director del Geosynthetic Institute (Instituto de Geosintéticos) de Folsom, Pensilvania. 

Otras normas que tuvieron un impacto significativo en la industria son la norma D7238 de ASTM, Método de prueba para evaluar el efecto de la exposición de geomembranas no reforzadas mediante aparatos de condensación y luz fluorescente UV, que permite evaluar geomembranas para aplicaciones expuestas, y así garantizar la seguridad de tales usos. De la misma manera, la norma D4355 de ASTM, Método de prueba para evaluar el deterioro de geotextiles por exposición a la luz, la humedad y el calor en aparatos del tipo de luz de arco de xenón, brinda una manera de evaluar la vida útil de los geotextiles expuestos.

Proveedores y usuarios

Además de los ingenieros civiles y constructores, las normas de ASTM International sobre geosintéticos son utilizadas por fabricantes y organismos militares y normativos, como el Departamento de Transporte de los EE. UU. De hecho, en virtud de un programa nacional de evaluación de productos de transporte patrocinado por la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO, Asociación Estadounidense de Funcionarios de Autopistas Estatales y Transporte), fabricantes nacionales y extranjeros —de India, Vietnam, Arabia Saudita, Francia y China— que suministran geosintéticos al Departamento de Transporte, deben cumplir con las normas de ASTM, requisito que le otorga a las normas relevancia mundial. 

En la actualidad, la minería ha superado a la industria de gestión de residuos como el mayor usuario de geosintéticos. Por ejemplo, las minas de cobre y oro, sobre todo de América Latina y Sudáfrica, usan grandes cantidades de geomembranas para contener las montañas de mineral. En los EE. UU., la explosión de la fracturación hidráulica ha impulsado, entre otros, el uso de geosintéticos para contener los fluidos producidos por la fracturación y el retrolavado en los sitios de perforación.

Nuevos productos y aplicaciones

La necesidad de nuevas normas para geosintéticos apenas si ha disminuido. "Siempre proponemos mejores metodologías para probar materiales y nuevos métodos de prueba para que sean más adecuados para los materiales geosintéticos", afirmó Mackey. Por ejemplo, las normas para geomallas son cada vez más importantes debido a que se las utiliza en aplicaciones uniaxiales, como muros y diques, y aplicaciones multiaxiales, como caminos. "Debemos conocer sus propiedades de tensión e interacción de bajo esfuerzo, así como las propiedades correctas de las mallas con geometrías únicas", observa Sprague. 

Además, como la cantidad de nuevos geosintéticos o sus aplicaciones no ha disminuido, hacen falta nuevas pruebas y normas para fabricantes que validan sus productos y que proporcionan información a los usuarios. 

"En realidad, bromeamos sobre el producto geosintético del día", añade Koerner. Entre los nuevos productos y combinaciones de materiales, se encuentran el polvo de concreto colocado entre dos productos geotextiles que puede desplegarse, humedecerse y endurecerse para darle la forma deseada; los revestimientos geosintéticos de arcilla súper absorbentes y productos geotextiles embebidos en gel; las alfombrillas geosintéticas para el control de la erosión; los productos geotextiles revestidos con polímero fundido que pueden utilizarse como techos provisorios y los productos geotextiles de uno o más acres que pueden desplegarse para crear amplios pozos superficiales para, por ejemplo, un sitio de fracturación.

En la actualidad, el Comité D35 de ASTM sobre geosintéticos está desarrollando diecinueve normas nuevas. Estas normas tratan sobre propiedades mecánicas y de resistencia, como el borrador de la norma WK36264, Método de prueba para determinar el desplazamiento de la fuerza de conexión a largo plazo (fluencia) entre unidades de concreto geosintéticas de refuerzo y segmentarias (bloques de concreto modulares), un protocolo de prueba que ayudará a determinar la interacción entre el frente visible de una pared y la resistencia de refuerzo del bloque geosintético que ingresa en el suelo. Otras aplicaciones de los geosintéticos que se verán beneficiadas por las nuevas normas son la localización de fugas, el refuerzo de pavimentos y los sistemas con productos geotextiles y de filtrado.

Aplicaciones futuras

Incluso hoy en día, los geosintéticos son empleados o considerados para lo que Koerner apoda "aplicaciones de tipo Buck Rodgers" que se extienden mucho más allá de los usos tradicionales en la Ingeniería Civil. Entre las nuevas aplicaciones para los geosintéticos, están las barreras de control de olores, las bolsas translúcidas para el cultivo de algas para producir biocombustibles, los dispositivos en forma de tubo para la evacuación de edificios de gran altura y los revestimientos y las cubiertas equipadas con sensores eléctricos para la detección de fugas en tuberías.

"Se avecinan más cambios", afirma Koerner. Y lo que hoy consideramos geosintéticos puede adquirir otro nombre e incluso haya que crear otro comité de ASTM International para desarrollar nuevas normas y métodos de prueba en el futuro.

Adele Bassett es escritora independiente y ha cubierto temas que van desde las pandillas juveniles de Colorado hasta los sismos de Connecticut al tiempo que trabaja para diferentes corporaciones y publicaciones. Tiene una licenciatura en lengua inglesa, una maestría en periodismo y un M.B.A.