GEOTEXTILES EN OBRAS CIVILES, AGRICULTURA Y MEDIO AMBIENTE: APLICACIÓN Y DISEÑO.

 In Geotextiles

Un geotextil no tejido es un material textil plano, permeable, de apreciada deformabilidad, formado por fibras poliméricas termoplásticas, que se emplea para aplicaciones geotécnicas (UNE 40-523-88).

Casi todas sus aplicaciones se basan en su capacidad de filtro, es decir, dejar pasar el agua y retener finos. También es importante sus resisténcia mecánicas y el espesor en la utilización como protección de barreras impermeables.

El peso del geotextil, que es una característica física, no tiene ninguna importancia a la hora de especificar un geotextil, pues serán sus características hidráulicas (para cumplir las funciones filtrantes) y mecánicas (para soportar las tensiones a las que estará sometida en sus aplicaciones geotécnicas) las que deben definir el producto, independientemente de su campo de aplicación (carreteras, ferrocarriles….).

Desgraciadamente todavía se ven demasiados proyectos donde se especifican los geotextiles por peso.

¿Seriamos capaces de definir una tubería por su peso? Aquí todo el mundo lo tiene claro; lo importante es el caudal y su rigidez circunferencial. Esta pregunta hay que hacérsela para los geotextiles y comprenderíamos lo ilógico que es, por lo anteriormente dicho.

TERMINOLOGÍA DE LOS GEOTEXTILES NO TEJIDOS

Filamentos continuos: los filamentos del geotextil no tejido pertenecientes al producto final son infinitos.

– Fibra cortada: los filamentos pertenecientes al producto final tienen una determinada longitud.

– Agujados, agujeteados ó punzonados: la unión entre los filamentos del geotextil no tejido, es una unión mecánica mediante unas agujas colocadas inferior y superiormente que entran y salen a gran velocidad en la napa de filamentos, para entrelazarlos.

– Calandrados: la unión entre los filamentos se hacen por calor mediante calandra que une y presiona los filamentos.

– Termosoldados: la unión entre los filamentos se hacen por calor, mediante una termofusión.

Los geotextiles agujados de fibra cortada que no tienen una termofusión, sus características mecánicas son mucho mas bajas, pues al no existir esa unión entre los filamentos, al aplicarle una fuerza perpendicular (perforación) abre las fibras y aplicando una fuerza de tracción las desentrelaza.

Los geotextiles calandrados reducen mucho su espesor y su elongación es menor que los agujados.

Los geotextiles agujados de filamentos continuos ó agujados y termosoldados tienen altas resistencias mecánicas para no producir la rotura y espesores adecuados para obtener una función de drenaje en el plano y una función protectora de las barreras impermeables por su efecto colchón.

FUNCIONES

Los geotextiles pueden definirse por sus funciones en los diferentes campos de aplicación. Estas pueden ser: SEPARAR, FILTRAR, DRENAR, REFORZAR y PROTEGER.

SEPARAR: Separación de dos tipos de terreno de diferentes propiedades físicas. Bien puede ser entre suelo natural y material de aporte ó entre dos capas diferentes de suelo apartado.

La misión del geotextil es evitar la mezcla de los diferentes terrenos. Para ello debe soportar las cargas estáticas y dinámicas del material de aporte y del trafico durante la instalación así como la retener los finos para evitar la mezcla.

FILTRAR: Libre circulación de agua a través del geotextil , reteniendo los finos en la dirección del flujo de agua. La misión del geotextil es garantizar la estabilidad hidráulica del filtro. Se debe evitar la colmatación del geotextil. Es importante la permeabilidad.

DRENAR: Evacuación de líquidos y gases en el espesor del geotextil. Debe impedir el lavado de partículas finas. Es importante la permeabilidad en el plano y el espesor.

REFORZAR: Se pueden considerar dos tipos de refuerfo. Estabilización del suelo como consecuencia del confinamiento de partículas de suelo eliminando el agua por subpresión. Refuerzo en tracción anulando las fuerzas de vuelco como por ejemplo, en muros de contención intercalando capas de geotextil hacia el interior del muro. Son importantes sus resistencias mecánicas

PROTEGER: Protección de barreras impermeables (sistemas de impermeabilización) contra los daños mecánicos tanto al punzonamiento como a la abrasión. Son importantes la perforación dinámica por cono, la Resistencia Punzonamiento CBR y el espesor.

CAMPOS DE APLICACIÓN

Campos de aplicación de los Geotextiles

PARÁMETROS RELEVANTES

Dependiendo de las funciones y del campo de aplicación donde se utilizará el geotextil los parámetros importantes variaran. En cualquier caso, el único parámetro que no tiene ninguna importancia es el peso del geotextil, pues no es un dato que nos aporte ningún indicativo de sus valores mecánicos e hidráulicos, que son en definitiva los datos importantes de un geotextil.

Esto es debido a que, como hemos visto anteriormente, casi todas las funciones del geotextil, se derivan de su capacidad para dejar pasar el agua y
retener los finos (características hidráulicas), soportar las tensiones mecánicas derivadas del terreno de porte ó de las solicitaciones dinámicas de tráfico etc. (características mecánicas), así como el espesor en el caso de protección de barreras impermeables. Todos estos parámetros varían considerablemente de unos geotextiles a otros, midiéndolos bajo el parámetro del peso. En cualquier caso, y dependiendo de sus funciones y campos de aplicación, los parámetros fundamentales son los indicados en las normas de aplicación para cada función.

MATERIAS PRIMAS

Los geotextiles pueden ser de Polipropileno ó de poliéster. A los geotextiles de poliéster les ataca él álcalis del cemento, por tanto no deben ir en contacto con hormigón. También son atacados por terrenos alcalinos, con contenido de yesos y los lixiviados del residuo, en vertederos.

Los geotextiles de poliéster utilizan gran cantidad de fibra regeneradaen su proceso de fabricación y son de fibra cortada.

MARCADO CE

Actualmente es imprescindible tener el marcado CE, obligatorio para todas las obras publicas de los países de la unión Europea. El marcado CE exige, para cada campo de aplicación y función que va a cumplir, una serie de ensayos y tenerlo garantiza que los valores aportados por el fabricante son reales.

En cada campo de aplicación y dependiendo de las funciones que van a cumplir se pide:

H: Requerido para la armonización (obligatorio)

A: Aplicable a todas las condiciones de uso

S: Aplicable a condiciones de uso especificas.

Las normas de aplicación según marcado CE SON LAS SIGUIENTES:

– UNE-EN 13249 Geotextil para aplicación de carreteras.
– UNE-EN 13250 Geotextil para aplicación en obras férreas.
– UNE-EN 13251 Geotextil para uso en movimientos de tierra, cimentaciones y Estructuras de contención.
– UNE-EN 13252 Geotextil para uso en sistemas de drenaje.
– UNE-EN 13253 Geotextil para uso en obras para el control de erosión.
– UNE-EN 13254 Geotextil para uso en construcción de embalses y presas.
– UNE-EN 13255 Geotextil para uso en construcción de canales.
– UNE-EN 13256 Geotextil para uso en la construcción de túneles y estructuras subterráneas.
– UNE-EN 13257 Geotextil para uso en vertederos de residuos sólidos.
– UNE-EN 13265 Geotextil para uso en proyectos de contenedores de residuo líquidos.

NORMATIVA ESPAÑOLA

En España casi todos los campos de aplicación tiene un a norma, bien sea UNE ó bien corresponda a un organismo determinado, donde se indican los valores mínimos que deben cumplir dichos geotextiles, independientemente que se puedan especificar con valores superiores dependiendo de las solicitaciones a las que va estar sometido el geotextil en un proyecto determinado. Estas normas son las siguientes:

– Para carreteras: PG3 (Orden circular 326/00) editado por el ministerio de fomento. Los artículos que se refieren a geotextiles son lo siguientes:

Articulo 290 (geotextiles)
Articulo 422 (Geotextiles como elemento de separación y filtro)

– Para ferrocarriles: Pliego del ADIF (Administrador de infraestructuras ferroviarias).

– Para túneles: UNE 104.424 (Materiales sintéticos. Puesta en obra. Sistemas de impermeabilización de túneles y galerías con láminas termoplásticas prefabricadas de PVC-P).

– Para vertederos: UNE 104.425 (Materiales sintéticos. Puesta en obra. Sistemas de impermeabilización de vertederos de residuos con barreras impermeables de polietileno de alta densidad PEAD).

APLICACIONES DE GEOTEXTILES NO TEJIDOS

CARRETERAS Y VIALES

En explanaciones de carreteras, autopistas, etc. Pistas de Aeropuertos, áreas de estacionamiento, caminos de acceso, etc.

Desmonte Geotextil

El geotextil funciona como una capa filtrante, anticontaminante y estabilizadora.

– Evita la mezcla del suelo natural con el material de aportación o entre distintos materiales de relleno.

– Conserva íntegramente las propiedades del material de aportación.

– Permite la circulación durante la ejecución de la obra sobre la sub-base manteniéndola exenta de cualquier contaminación.

– Como consecuencia de la anticontaminación, confina los finos del subsuelo eliminando el agua por subpresión . Debido a esto, en terrenos blandos produce una estabilización del sistema al eliminar el agua de dicho terreno confinando el mismo y mejorando su capacidad portante. Los datos exigidos para la utilización de geotextiles en carreteras y otras zonas de trafico, según norma EN 13249 son las siguientes:

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Además, hay que dar la durabilidad, según requisitos de la norma.

Los ensayos obligatorios son los “H”.

En carreteras, el PG-3 del ministerio de fomento, en su articulo 420, exige unos valores mínimos para el geotextil, dependiendo del tipo de trafico existente. El geotextil debe cumplir los tres criterios de dicho pliego.

– Criterios mecánicos:

cuadro 4

– Criterio hidráulico:

El PG-3 exige que en flujo laminar, la permeabilidad del geotextil perpendicular al plano sea mayor que 10 veces la permeabilidad del suelo en contacto más cohesivo (Kg>10Ks) y en flujo turbulento (puede cambiar de sentido), la permeabilidad del geotextil perpendicular al plano sea mayor que 100 veces la permeabilidad del suelo en contacto más cohesivo (Kg>100Ks).

– Criterio de retención:

Por norma general la abertura eficaz de poros del geotextil debe estar comprendida entre 0,05 mm y 0,20 mm.

En resumen, tanto para la norma europea de aplicación de geotextiles en carreteras, EN 13249 como el pliego español de carreteras PG3, no exige el peso de los geotextiles si no características mecánicas, hidráulicas y de durabilidad en sus distintas funciones, dependiendo de las solicitaciones a las que va a estar sometido.

CONSTRUCCIONES FERROVIARIAS

En construcciones ferroviarias, los geotextiles se pueden utilizar para las siguientes aplicaciones:

– Como separación en base de terraplenes ó entre distintos tipos de suelos granulares.(a).
– Entre terreno granular y balasto(b).

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Los datos exigidos para la utilización de geotextiles en construcciones ferroviarias, según norma EN 13250 son los siguientes:

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Además hay que dar la durabilidad según requisitos de la norma. Los H, son los valores obligatorios.

En España, el organismo ADIF (administrador de infraestructuras ferroviarias) tiene un pliego de geotextiles, basado en características mecánicas he hidráulicas de los mismos, dependiendo del terreno y de las solicitaciones a las que está sometido.

Igual que en el caso de carreteras, tanto para la norma europea de aplicación de geotextiles en ferrocarriles, EN 13250 como el pliego español de ADIF, no exige el peso de los geotextiles, si no características mecánicas, hidráulicas y de durabilidad en sus distintas funciones, dependiendo del terreno y de las solicitaciones a las que va a estar sometido.

OBRAS HIDRÁULICAS

Los campos de aplicación de los geotextiles en obras hidráulicas son los siguientes: Encauzamientos (Ríos, canales y acequias), lagunas, costas y presas.

Generalmente el geotextil se utiliza como filtro entre el terreno de taludes y fondo y el material de revestimiento (Escollera, Gaviones, piezas prefabricadas). Su función principal es evitar la erosión del fondo y taludes, debido a que el geotextil confina los finos y deja que exista una libre circulación de agua. En presas, se puede utilizar como filtro del núcleo y estabilización del material de aporte en presas de
materiales sueltos.

Las características que hay que aportar, según marcado CE, son las indicadas en la Norma de aplicación EN 13253. Son las siguientes:

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Además hay que dar la durabilidad según requisitos de la norma. Los H, son los valores obligatorios.

Del mismo modo que en casos anteriores, se exigen características mecánicas, hidráulicas y de durabilidad de los geotextiles, en ningún caso su peso.

DRENAJES

Los campos de aplicación para este empleo pueden ser: Cunetas de carreteras u otros viales, drenes para agricultura, edificación, campos deportivos, drenaje en balsas y vertederos etc.

El geotextil se puede utilizar rodeando el tubo ó la grava de drenaje, evitando el paso de finos y por tanto la colmatación del tubo dren y la grava que lo rodea. Cuando se hace un sistema de drenaje mediante zanja, estos pueden ser longitudinales (carreteras y viales), en espina de pez, en peine (utilizados generalmente en campos deportivos, agricultura, parques y jardines etc).

Los drenes superficiciales están formados por un sangüich Geotextil -Grava- Geotextil, creando una superficie drenánte en donde los geotextiles evitan la colmatación del material filtrante al evitar el paso de finos. Su empleo puede ser: En base de terraplenes de obras lineales (carreteras, ferrocarriles, aeropuertos,cimentaciones etc.).

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Las características mecánicas e hidráulicas que hay que aportar como mínimo, son las indicadas en la norma da aplicación de geotextiles para drenaje, EN 13252 (geotextiles, requisitos para el uso en sistemas de drenaje). Estas son las siguientes:

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Además hay que dar la durabilidad según requisitos de la norma. Los H, son los valores obligatorios. Igualmente no se exige el peso.

TÚNELES

Los campos de aplicación para este empleo pueden ser: Túneles carreteros, Túneles ferroviarios, Túneles mineros, construcciones subterráneas, galerías de servicio, etc.

Sus funciones principales son las siguientes:

-Drenar el agua del terreno sobre la Bóveda, facilitando su evacuación e impidiendo que presione y actúe sobre la barrera geosintetica impermeable

-Proteger la barrera geosntetica impermeable contra el punzonamiento.

En la norma UNE 104.424 (Puesta en obra. Sistemas de impermeabilización de túneles y galerías con laminas termoplásticas prefabricadas de PVC-P) se indican los valores mínimos que deben cumplir los geotextiles para esta aplicación, en cada tipo de obra.

Definición de las propiedades mecánicas e hidráulicas mínimas del geotextil, según el tipo de túnel.

Túneles a cielo abierto y túneles excavados dovelas

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Túneles excavados con hormigón proyectado

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Por otro lado, para cumplir los requisitos exigidos para el marcado CE, el geotextil, debe aportar los ensayos especificados en la norma EN 13256 (Requisitos para el uso en la construcción de túneles y estructuras subterráneas). Estos son los siguientes:

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Además hay que dar la durabilidad según requisitos de la norma. Los H, son los valores obligatorios.

De igual modo que en los casos anteriores, tanto en la normativa española como en la norma de aplicación de gaotextiles para Túneles EN 13256, se exigen características mecánicas, hidráulicas y de durabilidad, en ningún caso el peso del geotextil.

DEPÓSITOS LÍQUIDOS, BALSAS Y VERTEDEROS

Los campos de aplicación para este empleo pueden ser: Balsas, depósitos de agua, depósitos de materiales contaminantes, vertederos, etc. Las funciones principales pueden ser:

– Proteger la barrera geosintetica impermeable contra el punzonamiento (producido por la presión del agua o del material acumulado en la balsa, depósito, canal ó vertedero) y contra la abrasión (producida por los posibles movimientos de la barrera en su periodo de vida útil).

– Drenar el agua del terreno, facilitando la evacuación e impidiendo que actúe y presione sobre la lamina impermeable (barrera geosintetica impermeable).

Según su campo de aplicación, los geotextiles deben aportar los valores exigidos por las normas correspondientes para cumplir con los requisitos del marcado CE. Aquí aportamos la norma y los valoras exigidos para; Embalses y Presas, Canales, Vertederos de residuos sólidos y Contenedores de residuos líquidos.

UNE EN 13254 (Requisitos para el uso en la construcción de embalses y presas).
UNE EN 13255 (Requisitos para el uso en la construcción de canales).
UNE EN 13257 (Requisitos para el uso en los vertederos de residuos sólidos).

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Además hay que dar la durabilidad según requisitos de la norma. Los H, son los valores obligatorios.

UNE EN 13265 (Requisitos para el uso en proyectos de contenedores de residuos líquidos)

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Además hay que dar la durabilidad según requisitos de la norma. Los H, son los valores obligatorios.

RESUMEN

Después de todo lo aportado en cuanto a funciones, aplicaciones, normativa y requisitos exigidos según pliegos, vemos que lógicamente en ningún caso se exige el peso del geotextil. ¿Entonces porque siguen existiendo especificaciones de proyectos y consultas técnicas donde como único parámetro aportado es el peso?

Los geotexiles no tejidos existen desde hace más de 40 años y aunque se avanza en este aspecto, en muchos casos se sigue con esta retorica. Es difícil discutir aspectos más importantes cuando se falla en lo básico. Como ejemplo, a ningún ingeniero se le ocurriría proyectar una tubería por su peso (4 kg/ml de tubería), probablemente le quitarían el título con semejante barbaridad. Pues bien, el geotextil, como material de construcción en obra civil, merece el mismo respeto.

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