Las geomembranas son materiales sintéticos utilizados en proyectos de ingeniería civil y ambiental para controlar la migración de líquidos y gases. Están diseñadas para ser impermeables y se utilizan comúnmente en aplicaciones como revestimientos de estanques, vertederos, depósitos de residuos peligrosos, canales de irrigación, entre otros. Algunas de las características importantes de las geomembranas incluyen su resistencia a la permeabilidad, durabilidad, flexibilidad y resistencia a los productos químicos. Estos materiales se fabrican en láminas grandes y se instalan de manera que eviten la filtración de líquidos y gases no deseados. Las geomembranas pueden estar hechas de varios materiales, siendo los más comunes el polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), cloruro de polivinilo (PVC), etileno propileno dieno monómero (EPDM), entre otros. La elección del material depende de las características específicas del proyecto y de los requisitos ambientales y de ingeniería. Estos revestimientos son esenciales para la gestión ambiental y la protección de suelos y aguas subterráneas, evitando la contaminación y asegurando la integridad estructural de las instalaciones donde se utilizan.

1. 1er CURSO DE
ESPECIALIZACION EN
GEOSINTETICOS
Auditorio del SENCICO
29 Y 30 de Noviembre del 2,002
Presentación:
Ing° AUGUSTO ALZA VILELA

2. GEOMEMBRANAS
Definición
“Membrana sintética de muy baja
permeabilidad utilizada en contacto con
un material geotécnico como
revestimiento o barrera, para el control
de la migración de fluidos en un proyecto
estructura o sistema hecho por el
hombre”

3. GEOMEMBRANAS
Las geomembranas son monofuncionales.
Su principal aplicación es la impermeabilización
de suelos, como alternativa a la utilización de
arcillas o como complemento de éstas.
Otra aplicación es la construcción de obras de
cierre o coberturas para depósitos de desechos a
fin de impedir el ingreso de aguas lluvias y la
emanación libre de gases.

4. GEOMEMBRANAS
Las primeras aplicaciones de geomembranas
datan de finales de la década del cuarenta, en
revestimientos impermeables para la contención
de agua potable. El material de fabricación
utilizado fue caucho de butilo (polímero
termoestable).
Los materiales termoplásticos como el PVC y
HDPE que permiten efectuar uniones entre
láminas por medio de fusión térmica o química sin
alterar sus propiedades, desplazaron rápidamente
a los materiales anteriores.

5. GEOMEMBRANAS
Hoy en día hay una variedad de geomembranas
poliméricas fabricadas con resinas termoplásticas.
No existe verdaderamente la geomembrana
ideal.
Cada aplicación necesita de un cuidadoso análisis
de las solicitaciones principales (mecánicas y
químicas), del tiempo de vida esperado del
recubrimiento y de los costos.
Definir cuál es el material adecuado que se
debe usar para un proyecto en particular es la
esencia del concepto de diseño por función.

6. GEOMEMBRANAS
•Membranas Poliméricas
- Membranas elastoméricas
- Membranas plastoméricas
•Membranas Asfálticas
- Mantas asfálticas poliméricas
- Geotextiles impregnados “in situ”

7. GEOMEMBRANAS POLIMERICAS
Láminas relativamente delgadas de materiales
poliméricos termoplásticos flexibles:
-Polietileno de Alta Densidad (HDPE)
-Polietilenos Muy Flexible: (VFPE)
-Polietileno de muy baja densidad (VLDPE)
-Polietileno de baja densidad lineal (LLDPE)

8. GEOMEMBRANAS POLIMERICAS
-Polivinil Cloruro (PVC)
-Polipropileno flexible reforzado (RPP)
-Polipropileno flexible no-reforzado (UPP)

9. GEOMEMBRANAS ASFALTICAS
Mantas industrializadas compuestas por una
armadura (geotextil de filamentos continuos de
poliéster o velo de fibra de vidrio), impregnada por
asfaltos modificados con polímeros plastoméricos
y/o elastoméricos; de diversos acabados
superficiales y espesores que fluctúan entre 3 y 6
mms.

10. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
La más conocida es la membrana de polietileno de
alta densidad (HDPE), considerada en muchos
países como la opción por defecto debido a:
- Su alta resistencia a los ataques de agentes
químicos.
- Su excelente comportamiento ante la radiación
ultravioleta.
- Su alta resistencia mecánica.
- La experiencia existente por más de treinta años.

11. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
El polietileno de muy baja densidad (VLDPE) y el
polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) han
surgido como alternativa para su uso sobre
estratos de apoyo irregulares o geometrìa
abruptas, debido a la alta rigidez del HDPE.

12. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
El proceso de fabricación consiste en la extrusión
del polímero puro más un porcentaje de negro de
humo y aditivos, compuestos por antioxidantes y
lubricantes. Posteriormente, la mezcla pasa por el
proceso de laminación ya sea por soplado o
extrusión plana.
Se producen láminas de espesores que fluctúan
entre 0,75 mm (30 mil) y 3,00 mm (120 mil) en
anchos y longitudes variables tales que el peso del
rollo permita su manipuleo.

13. Esquema del extrusor

14. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
El proceso por soplado consiste en la obtención de
la lámina por el paso de la resina extruída entre
las paredes de dos cilindros concéntricos que
forman una manga de polietileno del espesor de la
lámina.
Esta manga es cortada longitudinalmente,
obteniéndose así una lámina plana de ancho igual
al perímetro de la sección transversal de los
cilindros.

15. Proceso de fabricación
por soplado

16. Proceso de fabricación
por soplado

17. Proceso de fabricación
por soplado

18. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
El proceso por extrusión plana, más moderno que
el anterior, permite obtener láminas de espesores
con variaciones inferiores al 5% y en anchos de
hasta 9,30 m.
El proceso consiste básicamente en el paso
forzado de la resina extruída entre dos barras de
bordes paralelos, de ancho igual al espesor de la
lámina.

19. Fabricación por extrusión
plana

20. Fabricación por extrusión
plana

21. Rollos manufacturados

22. Ciclo de Fabricación de una Geomembrana
Importación Materias
primas (Resina y Negro
de Humo)
Transporte
a la Planta
Ensaye Materias
Primas y
aprobación
Ingreso a Planta para uso
Mezcla de
Materias Primas
Fabricación por
Extrusión de
Láminas
Enrollado y Etiquetado
Control de Calidad
Rechazada
Reciclado del Material
Aprobado
Empaque
Almacenamiento
Transporte

23. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
La lámina básica descrita anteriormente puede ser
sometida a procesos posteriores o simultáneos a
su fabricación para otorgar características
especiales a una o ambas superficies de la lámina:
- La texturización de las superficies.
- La adición por coextrusión de HDPE sobre las
caras de láminas de LLDPE.
- La obtención de geomembranas con una de sus
caras blancas.

24. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
Láminas de HDPE de
superficie blanca.
Sección
transversal de
una lámina de
HDPE
texturada.

25. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
Para llevar a cabo el proceso de texturización,
existen cuatro métodos actualmente usados:
coextrusión, lanzado, laminación y estructurado.
El método de coextrusión utiliza uno o dos
extrusores pequeños, inmediatamente adyacentes
al extrusor principal, produciendo el texturado
haciendo uso de un agente de soplado como el gas
nitrógeno.

26. Texturizado por coextrusión

27. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
El lanzado de partículas calientes de HDPE
contra la lámina de polietileno terminada es otro
método de texturizado.
En este caso las partículas calientes son
proyectadas sobre la lámina lisa previamente
fabricada, en una o ambas superficies,
constituyendo una operación secundaria.

28. Texturizado por lanzado
de partículas calientes

29. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
El tercer método para texturizar láminas de
polietileno es la laminación de una espuma sobre
la lámina lisa previamente fabricada, en una
operación secundaria.
En este método un agente espumante contenido
en el HDPE fundido provee un burbujeo que es
adherido a la lámina lisa proveyendo una
superficie rugosa.
Si se necesita el texturado en ambas caras, el rollo
debe atravesar este proceso nuevamente en la
cara opuesta.

30. Texturizado por laminación

31. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
El cuarto método para incrementar la fricción de
las superficies de una membrana lisa es llamado
“estructurado”.
En este método, una lámina lisa, fabricada por el
método de extrusión plana, pasa inmediatamente
después entre dos rodillos rotatorios que tienen
una superficie con un patrón de impresión, el cual
queda grabado en la lámina aún caliente
(aproximadamente a 120ºC).

32. Texturizado estructurado

33. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
En todos los métodos de texturizado se tiene el
cuidado de dejar en los dos bordes longitudinales
del rollo, bandas de 15 cm. de ancho cada una en
estado liso, para facilitar los procesos de soldadura
entre rollos diferentes.

34. GEOMEMBRANAS DE
POLIETILENO
ALGUNOS ALCANCES
SOBRE LA INSTALACIÓN

35. Despliegue de geomembranas
Despliegue de láminas de
HDPE por medio de un
cargador frontal en
movimiento
Despliegue de láminas de
HDPE por medio de
cargador frontal fijo

36. Soldadura por termofusión
(cuña)

37. Soldadura por extrusión

38. Detalle de bota para tubería

39. Canal revestido con concreto

40. Reservorio de agua

41. GEOMEMBRANAS DE PVC
Las geomembranas de PVC son muy flexibles y de
gran resistencia al punzonamiento debido a su
capacidad de deformación fuera del plano.
La principal desventaja radica en su menor
resistencia a la radiación ultravioleta.
Se han desarrollado geomembranas de PVC
capaces de soportar prolongados períodos de
exposición al sol.

42. GEOMEMBRANAS DE PVC
Las geomembranas de PVC son fabricadas por
medio del proceso de calandrado.
En este proceso el polímero (55-60%), aditivos y
plastificantes (40-45%) son mezclados y
calentados para iniciar la reacción entre los
componentes.
Luego la mezcla se transporta a un molino de
rodillos donde es homogenizada para luego pasar
al calandrador, sistema formado por rodillos
contrarrotatorios, que forma la lámina.

43. Proceso de fabricación del PVC
calandra

44. Proceso de fabricación del PVC
El método de calandrado permite fabricar
geomembranas de hasta 2,4 m. de ancho
compuestas de una o múltiples láminas en su
espesor, entre los cuales es posible insertar mallas
de refuerzo.
Los espesores más comunes fluctúan entre 0,25
mm (10 mil) y 1,00 mm (40 mil).
Se suministran en paneles prefabricados
plegados, resultantes de la unión por soldadura
química de varios rollos.

45. Proceso de fabricación de
geomembranas por calandrado

46. Proceso de fabricación de
geomembranas por calandrado

47. Paneles prefabricados de PVC

48. Métodos de instalación
Soldadura
por fusión
química.
Soldadura por
termofusión
empleando una
máquina de
cuña caliente.

49. Despliegue de paneles
Fase final en el
despliegue de una
geomembrana de PVC
Primera fase del
despliegue de un
panel de PVC

50. OTRAS GEOMEMBRANAS
Algunas geomembranas de polipropileno
flexibles son fabricadas por el método de
extrusión.
Otras geomembranas tales como el polipropileno
reforzado son manufacturados por el método de
calandrado.

51. Geomembrana de polipropileno

52. Geomembranas asfálticas

53. Geomembranas asfálticas

54. Geomembranas asfálticas

55. Geomembranas asfálticas

56. FUNCION ESPECIFICA DE LA
GEOMEMBRANA
La función primaria de una geomembrana es como
barrera hidráulica , es decir, para impermeabilizar.
- Esta impermeabilidad es relativa.
- La arcilla tiene una conductividad hidráulica de
aproximadamente 1 x 10-9 m/s.
- La permeabilidad de una geomembrana
termoplástica típica es de 10-13 x 10-15 m/s.

57. AREAS DE APLICACIÓN DE LA
GEOMEMBRANA
- Revestimientos para reservorios de agua.
- Revestimiento para canales de transporte de
agua.
- Revestimientos para desechos líquidos.
- Revestimientos para contenedores
secundarios de tanques de almacenamiento.
- Revestimientos para PADS de lixiviación de
pilas en operaciones mineras.
- Coberturas de rellenos de desechos sólidos.

58. AREAS DE APLICACIÓN DE LA
GEOMEMBRANA
- Dentro de presas zonificadas de tierra para
control de filtración.
- Para impermeabilizar interiores de túneles.
- Para impermeabilizar presas de tierra y roca.
- Para impermeabilizar presas de albañilería.
- Como barrera de hedores de desechos.
- Como barrera de vapores (radón,
hidrocarburos, etc)
- Debajo de sobrecapas asfálticas como
membrana impermeabilizante.

59. PROPIEDADES DE LAS
GEOMEMBRANAS
Espesor
Las geomembranas de polietileno (HDPE, VLDPE y
LLDPE) son fabricadas normalmente en espesores
comprendidos entre 0.75 y 3.00 mm.
Los espesores mayores a 3 mm. son consideradas en la
categoría de placas y utilizados en el revestimiento de
estanques de hormigón (típicamente 5 mm).
Las geomembranas de PVC típicas tienen espesores
comprendidos entre los 0,50 mm y 1,00 mm.

60. PROPIEDADES DE LAS
GEOMEMBRANAS
Densidad o gravedad específica
Esta propiedad determina el tipo de resina utilizado en la
fabricación de la geomembrana; para un mismo polímero
pueden existir distintas densidades.
Según la clasificación de la ASTM:
- La densidad de la resina de HDPE debe ser > 0.941 mg/l.
- La densidad del LLDPE es de 0.928 a 0.936 mg/l.
- La densidad del VLDPE es de 0.920 a 0.930 mg/l.
- La densidad del PVC es 1.2 mg/l

61. PROPIEDADES DE LAS
GEOMEMBRANAS
Indice de fluidez
Determina la uniformidad del polímero, parámetro de
importancia en el aseguramiento de calidad.
Permeabilidad al vapor de agua
Masa por unidad de área

62. PROPIEDADES DE LAS
GEOMEMBRANAS
Módulo de Elasticidad
Material Módulo de
Elasticidad
Secante
Deformaci
ón
Ensayo ASTM
HDPE 900 MPa 2% ASTM D 638
VLDPE 90 Mpa 2% ASTM D 638
LLDPE 11 MPa 100% ASTM D 638
PVC 7 MPa 100% ASTM D 882

63. PROPIEDADES DE LAS
GEOMEMBRANAS
Comportamiento frente a solicitaciones mecánicas
uniaxiales
Solicitaciones controladas por las deformaciones impuestas
y por los esfuerzos mecánicos.

64. Comportamiento frente a solicitaciones
mecánicas uniaxiales

65. Comportamiento frente a solicitaciones
mecánicas uniaxiales

66. PROPIEDADES DE LAS
GEOMEMBRANAS
Comportamiento frente a solicitaciones mecánicas
axisimétricas
Solicitaciones mecánicas fuera del plano de la lámina.

67. Comportamiento frente a
solicitaciones mecánicas axisimétricas

68. PROPIEDADES DE LAS
GEOMEMBRANAS
Resistencia al impacto
Evaluación del comportamiento de las láminas (material y
espesor ) y del eventual uso de geotextiles sobre la
geomembrana con el fin de amortiguar la caída de
materiales.

69. Resistencia al impacto

70. PROPIEDADES DE LAS
GEOMEMBRANAS
Resistencia al punzonamiento
Controlado, evitado o minimizado por medio de geotextiles
(no tejidos agujados ) o revestimientos geosintéticos de
bentonita (GCLs) bajo la geomembrana; y/o con capas de
suelo de protección.

71. Resistencia al punzonamiento

72. PROPIEDADES DE LAS
GEOMEMBRANAS
Fricción en las Geomembranas
Del suelo con el revestimiento geosintético y del
coeficiente de fricción entre los geosintéticos que
comprenden el revestimiento.
Puede ser llevada a cabo reproduciendo satisfactoriamente
las condiciones reales de terreno por medio de equipos de
corte directo: tipo de suelo y granulometría, grado de
compactacìón, condición de humedad del suelo y presión
de confinamiento del revestimiento.

73. Fricción en las geomembranas
Ensayo de corte
directo para la
determinación de
los parámetros de
corte de una
geomembrana Ca
(adhesión) y δ
(fricción de
interfase)

74. PROPIEDADES DE LAS
GEOMEMBRANAS
Durabilidad de la geomembrana
La durabilidad de la geomembrana es un aspecto que
concierne a todas las aplicaciones.
El requerimiento insuficiente de resistencia frente a
agentes agresivos ocasionará la falla prematura del sistema
por degradación o deterioro del material.
Por otra parte el sobredimensionamiento de la durabilidad
de la geomembrana puede implicar, ya sea un costo
excesivo del material o el desmedro de otras propiedades
importantes.

75. PROPIEDADES DE LAS
GEOMEMBRANAS
Durabilidad de la geomembrana
La resistencia química de las geomembranas es de
especial interés en aquellos sistemas destinados a la
contención de desechos.
Los rayos UV son catalizadores del envejecimiento de los
polímeros. La adición de negro de humo (carbon black)
evita el envejecimiento prematuro del material.
Las pérdidas volátiles se refieren a la evaporación de
solventes y plastificantes presentes en la geomembrana.

76. Resistencia Química

77. OBRAS REALIZADAS

78. Mina Antapite

79. Mina Antapite

80. Consorcio Minero Horizonte

81. Refinería de Zinc de Cajamarquilla

82. Canal Vilavilani - Tacna

83. Minera Aurífera Santa Rosa

84. El Pedregal

85. Langostinera INISA

86. Langostinera INISA

87. Mina Morococha

88. Lagunas de Parcona - Ica

89. Reservorios - Tacna

90. Reservorios - Tacna

91. Mina Pierina – Barrick

92. Mina Pierina – Barrick

93. Reservorio San Diego

94. Reservorio San Diego

95. Agrícola San Fermín

96. Mina Tamboraque

97. Mina Tintaya

98. Mina Tintaya

99. Mina Tucto - Morococha

100. ... gracias