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INGENIERIA DE GEOSINTÉTICOS
Módulo I. Introducción
a los geosintéticos
Ing. Juan Herrera Velásquez

Contenido
1. Descripción básica
1.1. Definiciones
1.2. Clasificación
1.3. Aplicaciones
2. Materiales poliméricos
2.1. Definiciones
2.2. Clasificación de polímeros
2.3. Principales polímeros para
geosintéticos
3. Geotextiles
3.1. Historia
3.2. Definiciones
3.3. Clasificación y procesos
de fabricación
4. Geomallas
4.1. Historia
4.2. Definiciones
de fabricación
2

Contenido
5. Georedes
5.1. Historia
5.2. Definiciones
de fabricación
6. Geomembranas
6.1. Historia
6.2. Definiciones
de fabricación
7. Otros geosintéticos
7.1. GCL
7.2. Geoespuma
7.3. Geocompuestos
8. Funciones
8.1. Separación
8.2. Refuerzo
8.3. Filtración
8.4. Drenaje
8.5. Contención
3

Módulo I. Introducción a los
geosintéticos
1. Descripción básica

Descripción básica
1.1. Definiciones

1.1. Definiciones
Según ASTM D4439
• Producto plano, fabricado de material polimérico, usado con suelo,
roca, tierra u otro material relacionado con la ingeniería geotécnica;
como parte integrante de un proyecto, estructura o sistema hecho por
el hombre.
Etimología
• Geos: tierra o suelo como material de construcción o fundación.
• Shyntesis: composición de un todo mediante la unión de sus partes.
Proceso químico o industrial mediante el que se obtiene o fabrica un
material nuevo. (Polimerización).
• Material sintético que interactúa con el suelo.
Definición general
• Geosintético es un producto en el que, por lo menos, uno de sus
componentes está hecho a base de polímeros sintéticos o naturales, y
se presenta en forma de filtro, manto, lámina o estructura
tridimensional, usada en contacto con el suelo o con otros materiales
dentro del campo de la ingeniería, para mejorar su rendimiento.
8

1.2. Clasificación general

1.2. Clasificación general
Geotextiles Geomallas Georedes Geomembranas GCL
Geoespumas Geoceldas Geomantas y
biomantas
Geocompuestos
10

1.3. Aplicaciones principales

1.3. Aplicaciones
La rápida difusión de los geosintéticos se debe a:
• Riguroso control de calidad en la fabricación.
• Rápida instalación.
• Pueden reemplazar a materias primas.
• Pueden reemplazar diseños complejos con otros materiales.
• Se usan por requerimientos legales en muchas aplicaciones.
• Han hecho posible diseños que antes no se realizaban.
• Se comercializan activamente y tienen amplia disponibilidad.
• Tienen base técnica establecida para diseño y pruebas.
• Se han integrado a la ingeniería en especificaciones técnicas.
• Costos competitivos, comparados con otros materiales.
• Muy baja huella de carbón comparada con otros materiales.
12

1.3. Aplicaciones
Los geosintéticos han surgido en el siglo XX y se han difundido con
gran rapidez en diferentes aplicaciones:
Transporte Transporte Geotecnia
Medio ambiente Medio ambiente Medio ambiente
13

1.3. Aplicaciones
Los geosintéticos han surgido en el siglo XX y se han difundido con
gran rapidez en diferentes aplicaciones:
Hidráulica
Minería Minería
Hidráulica Hidráulica
14

geosintéticos
2. Materiales
poliméricos

Materiales poliméricos
2.1. Definiciones

2.1. Definiciones
Etimología
• Polys: varios, muchos.
• Meros: partes, segmentos.
• Polímero: Material que consiste en muchas partes unidas para formar el todo: unión
de muchas moléculas pequeñas para lograr moléculas muy grandes. Cada unidad
molecular se llama monómero.
• Unidad de repetición: molécula constituyente de un polímero, producida por la
reacción del monómero con el catalizador, durante el proceso de polimerización.
• Homopolímero: conformado por un mismo tipo de unidad de repetición.
• Copolímero: conformado por dos tipos de unidad de repetición.
• Terpolímero: conformado por tres tipos de unidad de repetición.
18

2.1. Definiciones
Proceso de producción
Ejemplos:
Etileno
(CH2=CH2)
Propileno
(H2C=CH-CH3)
Polietileno
[-CH2-CH2-]n
Polipropileno
[-CH2-CH(-CH3)-]n
Polimerización por radicales libre
(catalizador: peróxidos)
Monómero Polímero
Síntesis: polimerización
(catalizadores + calor + presión)
19

2.2. Clasificación

2.2. Clasificación
Por sus
aplicaciones
Elastómeros
Adhesivos
Fibras
Plásticos
Recubrimientos
Por su origen
Naturales
Sintéticos
Semi-sintéticos
Por su
composición
química
Orgánicos
Vinílicos
Poliolefinas
Estirénicos
Halogenados
Acrílicos
Orgánicos no
vinílicos
Poliésteres
Poliamidas
Poliuretanos
Inorgánicos
Basados en
azufre
Basados en
silicio
Por su
mecanismo de
polimerización
Por su
comportamiento al
calor
Termoplásticos
Poliolefinas
Cloruros de
vinilo
Estirenos
Termoestables
21

2.2. Clasificación
• PVC
• Polietileno (PE): HDPE, MDPE, LDPE
• Polipropileno (PP)
• Polibutileno (PB)
• Poliestireno
Se carbonizan y degradan en presencia de calor, como
el nitrilo, butil y EPDM, baquelita, policarbonato, plastilina.
Capaces de ser calentados y re-moldeados sin
variar su estructura molecular
22
Por su
comportamiento
al calor
Termoplásticos
Poliolefinas
Cloruros de
vinilo
Estirenos
Termoestables

2.3. Principales polímeros para
geosintéticos

2.3. Principales polímeros para geosintéticos
24
Etileno
Polietileno y copolímeros
Cloruro de vinilo Policloruro de vinilo
Estireno Poliestireno
Oxido de etileno, etilenglicol Polietileno y poliésteres
Derivados
del
propileno
Polipropileno
Acrilonitrilo Fibra acrílica, plástico y caucho
Óxido de propileno Espumas de uretano
Cumeno, fenol y acetona Resinas fenolíticas
Derivados
del
butadieno
Polibutadieno
SBR
Cloropreno Neopreno
Hexametilen-diamina Nailon 66

25
Polímero Unidad de repetición Tipos de geosintéticos
Polietileno (PE), 1941 - 1956
- De alta densidad (HDPE)
- De baja densidad (LDPE)
[-CH2-CH2-]n Geotextiles, geomembranas, geomallas,
georedes, geocompuestos
Polipropileno (PP), 1957 [-CH2-CH(-CH3)-]n Geotextiles, geomembranas, geomallas,
geocompuestos
Policloruro de vinilo (PVC), 1927 [-CH2-CH(-Cl)-]n Geotextiles, geocompuestos
Poliéster (PET), 1950 [-R-O-CO-R-CO-O-]n Geotextiles, geomallas
Poliamida (PA) (nailon 66) [-NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-OC-]n Geotextiles, geomallas, geocompuestos
Poliestireno (PS) [-CH2-CH2-]n Geocompuestos, geoespumas
Polímeros termoestables, como
EPDM, 1960
Geomembranas

Componentes de las fórmulas poliméricas
Polímero Resina (%) Relleno (%)
Negro de humo o
pigmento (%)
Aditivos (%)
Plastificantes
(%)
Polietileno (PE) 95 - 98 0 2 - 3 0.5 - 2.0 0
Polipropileno (PP) 85 - 96 0 - 13 2 - 3 1 - 2 0
Policloruro de vinilo (PVC) s/p 70 - 85 5 - 15 5 - 10 2 - 3 0
Policloruro de vinilo (PVC) c/p 30 - 40 20 - 30 5 - 10 2 - 3 25 - 30
Poliéster (PET) 96 - 98 0 2 - 3 0.5 - 1.0 0
Poliamida (PA) (nylon) 96 - 98 0 2 - 3 0.5 - 1.0 0
Poliestireno (PS) 96 - 98 0 2 - 3 0.5 - 1.0 0
Polietileno clorosulfonado (CSPE) 40 - 60 40 - 50 5 - 10 5 - 15 0
Etileno propileno dieno
terpolímero (EPDM)
25 - 30 20 - 40 20 - 40 1 - 5 0
26

geosintéticos
3. Geotextiles

3.1. Historia
• Se concibieron como alternativa a filtros de suelos granulares.
• En 1926 se usaron en pruebas para reforzar caminos en Carolina del Sur, EEUU.
• A fines de 1950’s en EEUU se usaron telas monofilamento tejido, en situaciones de
control de erosión que proporcionaban permeabilidad y retención del suelo.
• A fines de 1960’s Francia produjo telas no tejidas agujadas, para usar en caminos
no pavimentados, debajo del lastrado de trenes, dentro de terraplenes y diques de
tierra. Además de separación y refuerzo se comenzó a usar para drenaje.
• En 1970’s se promueve el uso de geotextiles no tejidos unidos por calor, importados
de Inglaterra a EEUU.
• Desde 1980’s se han incrementado estudios, experiencias y fabricantes. Las dos
organizaciones más importantes que promueven el uso de geosintéticos son la
International Geosynthetic Society (IGS, desde 1983) y el Geosynthetic Institute (GSI,
desde 1986).
30

3.2. Definiciones
Concepto
• Tela filtrante
Según ASTM D4439
• Geosintético permeable que consiste exclusivamente de textiles.
• Los geotextiles son usados en suelo, roca, tierra y cualquier otro
material geotécnico, como parte integral de un proyecto, estructura o
sistema hecho por el hombre.
32

Geotextiles
de fabricación

3.3. Clasificación y procesos de fabricación
Por tipo de
polímero
Polipropileno
(≈ 95%)
Poliéster
(≈ 2%)
Polietileno
(≈ 2%)
Poliamida
(≈ 1%)
Por tipo de
fibra
Monofilamento Multifilamento
Hilo de fibra corta
Cinta
monofilamento
Cinta
multifilamento
Por su
estructura
Tejidos
Según la fibra
Monofilamento
Multifilamento
Tipo cinta
Según la trama
Tejido simple
Tejido canasta
Tejido sarga
Tejido satén
No tejidos
Unión
mecánica
Unión térmica
Unión química
Tricotados
34

Por el tipo de fibra
• Monofilamento
• Multifilamento: Fibras
monofilamento torcidas.
• Cinta monofilamento
• Hilo de fibras cortas (mechas)
• Cinta multifilamento: Cintas
monofilamento torcidas.
35
Por tipo de
fibra
Monofilamento
Multifilamento
Hilo de fibra
corta
Cinta
monofilamento
Cinta
multifilamento
Fibras continuas
(estopa)
Fibras cortas
(mechas)

Por su estructura
Por su
estructura
Tejidos
No tejidos
No tejidos
Tejidos
36

Tejido simple Tejido sarga Tejido satén
Por su estructura. Tejidos
• Estructuras planas y regulares → entrelazamiento
(generalmente en ángulos rectos) de dos o más juegos de
hilos en dos direcciones preferenciales: urdiembre y trama.
• Según la fibra:
• Según la trama:
Tejidos
Según la fibra
Monofilamento
Multifilamento
Tipo cinta
Según la trama
Tejido simple
Tejido canasta
Tejido sarga
Tejido satén
37
Multifilamento Tipo cinta

Por su estructura. Tejidos
La lengüeta sube y baja cambiando los hilos de
urdimbre para hacer un túnel para la lanzadera.
Hilos de
urdimbre
Lengüeta
Telar
Tejido
Tejido
enrollado
Hilos de
trama o
relleno
Lanzadera
38

Por su estructura. No tejidos
• Son estructuras planas formadas por fibras o filamentos, orientados
aleatoriamente, unidos por procesos mecánicos, térmicos o
químicos:
• Unión mecánica. Entrelazamiento de fibras o filamentos por medio de
agujas dentadas (agujados).
• Unión térmica. Ligamiento de las fibras o filamentos a través de la fusión
parcial por calentamiento (termofijación).
• Unión química. Ligamiento de las fibras o filamentos por medio de
productos químicos (resinas), que después pasan por secado y
polimerización.
No tejidos
Unión mecánica
Unión térmica
Unión química
39
Geotextil no tejido
agujado
Geotextil no tejido unido
por calor

Por su estructura. No tejidos
Ingreso del
polímero Extrusión
Fibras
Transportadora
Proceso de unión de
fibras (mecánico,
térmico o químico)
Acabado
40

Por su estructura. No tejidos. Unión mecánica
Ingreso de las
fibras
Tablero de
agujas
Zona de
agujado
Salida hacia
acabado
Detalle de aguja
Transportadora
41

Ingreso de
fibras
Unión de fibras con
rodillos calientes
Acabado
Transportadora
Por su estructura. No tejidos. Unión térmica
42

Por su estructura. No tejidos. Unión química
Ingreso de
fibras
Transportadora
Cilindro
grabado
Depósito con
aglutinante líquido
Rodillos de
presión
Secado
Acabado
43

geosintéticos
4. Geomallas

4.1. Historia
• Surgieron a partir de la creación de polímeros de alta resistencia.
• Netlon (UK), creó la geomalla extruida como la conocemos (en 1982 fue
comprada por Tensar USA). Tenax (Italia) desarrolló un tipo similar de geomalla
(ahora Syntec USA). Luego surgieron fábricas en Asia.
• ICI (UK), desarrolló alrededor de 1980 geomallas más flexibles, usando fibras de
poliéster (PET) recubiertas con polipropileno (PP).
• También se desarrollaron geomallas con uniones hechas por laser o ultrasonido
(Colbond y NAUE).
46

4.2. Definiciones
Concepto
• Malla de refuerzo
Según ASTM D4439
• Geosintético que consiste de juegos de costillas paralelas conectadas, con
aperturas de suficiente tamaño para permitir la trabazón del suelo, piedra u otro
material geotécnico circundante.
Definición
• La geomalla es un material geosintético de refuerzo consistente en juegos paralelos
y conectados de costillas de tensión poliméricas, con aberturas de suficiente
tamaño (10 - 100 mm) para permitir la trabazón mecánica con suelos, piedras u
otro material particulado.
• Dichas costillas pueden ser fabricadas de diferentes materiales, y las juntas o nodos
en los cruces son hechas usando diversos métodos.
48

Geomallas
de fabricación

Por la dirección del
esfuerzo
Uniaxial o unidireccional
Biaxial o bidireccional
Triaxial o multidireccional
Por el tipo de
fabricación
Extruidas
Tejidas - recubiertas
Unidas o soldadas
50

Biaxial Triaxial
Uniaxial
Por la dirección
del esfuerzo
Uniaxial o
unidireccional
Biaxial o
bidireccional
Triaxial,
multiaxial o
multidireccional
Por la dirección del esfuerzo
51

Por el tipo de fabricación
Por el tipo de
fabricación
Extruidas
Tejidas -
recubiertas
Unidas o
soldadas
Soldadas
Extruidas Tejidas - recubiertas
52

Por el tipo de fabricación. Extruidas
Extrusión
Perforación
(circular o
rectangular)
Tensión en
dirección de
la máquina
Tensión
perpendicular
a la dirección
de la máquina
Lámina 4-6 mm
Variables
• Temperatura controlada
• Velocidad de deformación
• Peso molecular y su distribución
Tensión:
• Incremento en la resistencia y
módulo de elasticidad
• Reducción de creep
53

Por el tipo de fabricación. Tejidas recubiertas
Hilos de poliéster u otra fibra Tejido Recubrimiento
Empaquetado
54

Por el tipo de fabricación. Unidas o soldadas
55

geosintéticos
5. Georedes

5.1. Historia
• Netlon Ltd., Inglaterra.
• Maquinaria y proceso → redes de plástico ligeras usadas en
supermercados para transportar productos.
• Experimentó con diversos grosores de fibras (costillas o ribs)
en varias configuraciones → geored.
• Primer uso conocido: 1984 para detección de fugas en
depósito de líquidos peligros con doble capa.
Brian Mercer
58

5.2. Definiciones
Concepto
• Red de drenaje
Según ASTM D4439
• Geosintético que consiste en juegos de fibras (costillas o ribs) paralelas,
superpuestas y conectadas íntegramente a otro juego similar en diversos ángulos
entre ellas, para el drenaje de líquidos o gases, paralelo a su plano. Generalmente
se estratifican con geotextiles en una o ambas superficies, y así son conocidos
como geocompuestos para drenaje.
60

Georedes
de fabricación

Por el tipo de costillas
Sólidas
Con aditivo espumante
Por la forma de
drenaje
Biplanar
Triplanar
Otras
62

Por el tipo de costillas
Por el tipo de
costillas
Sólidas
Con aditivo
espumante Costillas sólidas
Costillas con aditivo espumante 63

Por la forma de drenaje
Por la forma del
drenaje
Biplanar
Georedes biplanares
64

Por la forma del
drenaje
Biplanar
Triplanar
Georedes triplanares
65

Por la forma del
drenaje
Biplanar
Triplanar
Otras
Sistemas de drenaje
66

Proceso de fabricación
• Extrusión → expulsa la mezcla fundida
en un molde con segmentos
ranurados contra-rotados.
• El material fluye en ángulos, formando
fibras gruesas(ribs) paralelas
discretizadas en dos planos.
• La geored es enfriada y cortada a lo
largo de su eje de fabricación y
enrollada para el envío.
• Aberturas en forma de diamante:
8×12 mm
• Ángulo resultante entre grupos de
fibras: 70° y 110°
• Ancho final: 4.5 m
• Espesor: 5 a 9 mm
67
Polímero
Extrusión
Discos contra
rotatorios
Expansor
de acero
Tanque de
enfriamiento
con agua

geosintéticos
6. Geomembranas

6.1. Historia
• 1839: Goodyear vulcanizó caucho (inestable) con azufre -> polímero termoestable.
• Geomembrana original: producto del caucho, para recubrir reservorios.
• Caucho butílico: impermeable, usado en cámaras de aire y recubrimiento de
neumáticos sin cámara.
• Termoestable -> no se une por calor, fabricación e instalación complejas.
• Fabricantes -> polímeros termoplásticos
• 1943: Producción masiva de polietileno (uso original: empaques y moldes)
• HDPE (PE de alta densidad) ≥ 0.941 g/cm3
• MDPE (PE de media densidad lineal): 0.926 – 0.940 g/cm3
• LLDPE (PE de baja densidad lineal): 0.919 – 0.925 g/cm3
• También se desarrollaron geomembranas de PVC.
• 1960: otros tipos de geomembranas (USBR en canales, CSPE en reservorios y
rellenos)
• 1990: Polipropileno flexible
• Recientemente: polímero híbrido (poliolefina termoplástica TPO), mezcla
polipropileno flexible y polímero termoestable.
• Actualmente: geomembranas son producidas de varias resinas termoplásticas
70

Geomembranas
6.2. Definiciones

6.2. Definiciones
Concepto
• Barrera hidráulica
Según ASTM D4439
• Membrana de muy baja permeabilidad usada con algún material geotécnico,
como revestimiento o barrera, para el control de la migración de fluidos, en un
proyecto, estructura o sistema hecho por el hombre.
72

Geomembranas
de fabricación

Por el material
Poliméricas
Asfálticas
Por la textura
Lisas
Simples
Dobles
Por el espesor
74

Por el material
• Poliméricas
• Polietileno de alta densidad (HDPE): resistencia a agentes químicos, a
la radiación UV, a esfuerzos mecánicos, amplia experiencia de
trabajo, elevada rigidez.
• Polietileno muy flexible (VFPE) (VLDPE, LLDPE): mayor flexibilidad, menor
durabilidad.
• Policloruro de vinilo (PVC)
• Otras: polipropileno flexible reforzado (RPP), polipropileno flexible no-
reforzado (UPP), polietileno clorosulfonado reforzado(CSPE – R)
• Asfálticas
• Mantas asfálticas poliméricas (geotextil + asfalto modificado, con
diversos acabados y espesores de 3 y 6 mm)
• Geotextiles impregnados “in situ”
Por el material
Poliméricas
Asfálticas
75

Por la textura
• Lisas
• No presentan textura en ninguna cara
• Simplemente texturadas (TSS)
• Presentan textura en una de sus caras
• Doblemente texturadas (DST)
• Presentan textura en ambas caras
Por la textura
Lisas
Simples
Dobles
76

Geomembranas según el espesor
• 30 mil (0.75 mm)
• 40 mil (1.00 mm)
• 60 mil (1.50 mm)
• 80 mil (2.00 mm)
• 100 mil (2.50 mm)
• 120 mil (3.00 mm)
Por espesor
77

Ventas según tipo
• En 1995 el uso de geomembranas fue de 75 millones de metros cuadrados (M m2),
en USA:
Tipo de
geomembrana
Ventas en M m2 Ventas en %
HDPE 30 40
VFPE 19 25
PVC 15 20
CSPE 4 5
fPP 4 5
Otras 3 5
78

Nomenclatura
• Ejemplos de nomenclatura empleada para identificar geomembranas de HDPE o
LLDPE:
• Geomembrana POLYTEX HDPE LISA 1.50 mm (7.01 × 150 m2)
• Geomembrana POLYTEX HDPE SST 60 mil (7.01 × 160 m2)
• Geomembrana POLYTEX HDPE DST 2.00 mm (7.01 × 130 m2)
• Geomembrana POLYTEX LLDPE LISA 1.00 mm (7.01 × 200 m2)
• Geomembrana POLYTEX LLDPE SST 80 mil (7.01 × 110 m2)
Marca DensidadTextura Espesor Área del rollo
79

Polímero
(resina)
Aditivos
Proceso de
transformación
+ + =
Hojas de
geomembrana
• Negro de humo
• Plastificantes
• Antioxidantes
• Lubricantes
• Retardantes de fuego
• Antiestáticos
• Antideslizantes
• Anticorrosivos
• Antimicrobianos
• Mejoradores de extrusión
• Incorporadores de brillo nocturno
• Etc.
• Espesor:
0.75 mm (30 mil) a
3.00 mm (120 mil)
• Ancho:
1.80 - 9.50 m
• Longitud: Tal que el peso del
rollo sea menor a 4 Ton.
• Extrusión (HDPE/LDPE)
• Calandrado (PVC)
• Recubrimiento extensivo
80

• Polímero (resina) Aditivo (varios tipos)
• Aditivo (negro de humo) Aditivo (polvo de sílice) Aditivo (varios tipos)
81

Proceso de fabricación por extrusión (HDPE/LDPE)
Tolva de
alimentación
Calentadores
Tornillo sin fin
flotante
Placa de corte y pantalla
de filtro
Molde
Sección de
alimentación
Sección de
compresión
Sección de
dosificación
Mezcla de resina y
aditivos
Mezcla
extruida
Extrusión
plana
Soplado
82

Proceso de fabricación por extrusión (HDPE/LDPE). Soplado
• La mezcla extruida es forzada a pasar entre las paredes de dos cilindros
concéntricos (molde circular u hoja de soplado) orientados verticalmente hacia
arriba, para formar una manga o burbuja de polietileno de espesor requerido.
• Generalmente, las mangas miden hasta 10 m de circunferencia y 30 o 40 m de alto.
• En la parte superior del sistema dos cilindros rotatorios extraen la manga hacia
arriba.
• Luego, la hoja se corta longitudinalmente, se despliega y se enrolla.
Tolva de
alimentación
Extrusión
Molde
Anillos de
enfriamiento
y sopladores
Manga o
Burbuja
Rodillos
de corte
Cortado y
despliegue
Estación de
acabado
83

Proceso de fabricación por extrusión (HDPE/LDPE). Extrusión plana
Molde
plano
Geomembrana
• Proceso más moderno
• Permite obtener láminas de espesores con
variaciones inferiores al 5% y en anchos de hasta
9.50 m.
• El proceso consiste básicamente en el paso forzado
de la resina extruida entre dos barras de bordes
paralelos (molde plano o molde laminar), de
separación igual al espesor de la lámina.
• Resulta un hoja polimérica de espesor muy
controlado de entre 0.75 y 3.00 mm.
84

Acabado
• Texturización de las superficies.
• Adición por coextrusión de HDPE sobre las caras de láminas de LLDPE.
• Obtención de geomembranas con una de sus caras blancas.
85

Proceso de fabricación por calandrado (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. No obstante, los resultados sólo pueden ser avalados
por ensayos acelerados, los que han sugerido resistencias de hasta 10,000 horas.
• Las geomembranas de PVC son fabricadas por el proceso de calandrado.
• El polímero, aditivos y plastificantes son mezclados y calentados para iniciar la
reacción entre los componentes.
• Luego la mezcla es transportada a un molino de rodillos donde es homogenizada
para luego pasar al calandrador, sistema formado por rodillos contrarrotatorios,
para formar finalmente la lámina.
• Se producen geomembranas de hasta 2.4 m de ancho compuestas de una o
múltiples láminas en su espesor, entre las 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.
86

Dos capas (no
reforzado)
Tres capas
(reforzado)
Cinco capas
(reforzado)
Calandrado
Rollo de material
para refuerzo
Alimento con
hoja superior
Alimento con
hoja inferior Acabado
Rodillos de
enfriamiento
87

Otras geomembranas
• Algunas geomembranas de polipropileno flexibles (fPP) son fabricadas por el
método de extrusión.
• Otras geomembranas tales como el polipropileno reforzado (fPP-R) y el polietileno
clorosulfonado reforzado (CSPE-R) son manufacturados por el método de
calandrado.
88

geosintéticos
7. Otros geosintéticos

7.1. GCL
Concepto
• Barrera hidráulica
Según ASTM D4439
• Geosintético utilizado como barrera
hidráulica que esta constituido por
bentonita u otro material de muy baja
permeabilidad, soportada por
geotextiles o geomembranas, todo
unido mediante punzonado de agujas,
costura o adhesivos químicos.
91
GCL
hidratado
GCL seco

7.1. GCL
92
Clasificación Presentación
• Ancho: 4.0 a 5.2 m
• Longitud: 30 a 60 m
• Envueltos en rollos cubiertos con plástico
• Bentonita de sodio: 3.2 a 6.0 kg/m2
• Espesor: 4 a 6 mm
• Cond. hidráulica: 1×10-11 a 5×10-11 m/s
• Humedad controlada: 10 a 35%
Por el tipo de material
de confinamiento
Con geotextiles
ubicados encima y
debajo de la capa de
bentonita
Con geomembranas
ubicadas encima y
debajo de la capa de
bentonita
Con geomembrana y/o
geotextil ubicados
encima y/o debajo de
la bentonita
Por la unión entre sus
componentes
No reforzados: unidos
mediante adhesivos
Reforzados: mediante
agujado

7.1. GCL
Fabricación con agujado o cosido Fabricación con adhesivo
Geotextil
inferior
Bentonita
de sodio
Geotextil superior
Agujado
Producto
terminado
93
Geotextil o
geomembrana
inferior
Adhesivo
Adhesivo
Adhesivo
Bentonita
Bentonita
Bentonita
Geotextil o
geomembrana
superior
Calandrado
o calentado
Acabado

Otros geosintéticos
7.2. Geoespuma

7.2. Geoespuma
Concepto
• Separación y relleno
Según ASTM D4439
• Es un material geosintético polimérico espumado (generalmente poliestireno
expandido) fabricado en forma de lozas o bloques usado principalmente por su
peso ligero y a veces por sus propiedades aislantes.
95

7.2. Geoespuma
• Materia prima
• Estireno: 1937
• Poliestireno expandido (EPS): 1950
• Etapa 1:
• Tamaño x50
• Etapa 2:
• Gránulos estabilizados
• Etapa 3:
• Bloques de geoespuma
• Dimensiones
• Ancho: 1.25 m
• Alto: 0.5 a 1.0 m
• Longitud: 2.0 a 3.0 m
• Densidad: 10 a 30 kg/m3
• (1.25 m × 0.5 m × 2.5 m) × 15 kg/m3 = 23 kg
Estireno +
aditivos Agua
Agente
expansivo
Polimerización
Agua
Entrega a clientes
(gránulos)
Vapor
Pre expansión
Vapor
Materia
prima
Tornillo de transporte
1
Vapor
Vapor
Almacenamiento
intermedio
Molde
Geo
espuma
2
3 96

Otros geosintéticos
7.3. Geocompuestos

7.3. Geocompuestos
Concepto
• Combinación de las mejores propiedades de los geosintéticos para aplicaciones
específicas.
• Generalmente sus componentes son materiales geosintéticos, pero no siempre, a
veces se tiene un mejor desempeño y es más económico usar un material no
sintético con un geosintético.
• Existe un gran número de posibilidades.
98

7.3. Geocompuestos
Clasificación
• Geotextil – geored
• Geotextil – núcleo de polímero
• Geotextil – geomembrana
• Geomembrana – geomalla
• Geotextil – geomalla
• Geosintéticos – suelo
• Otros
99

geosintéticos
8. Funciones

8. Funciones
• La(s) función(es) que cumplirá un geosintético en una aplicación determinará(n) el
diseño.
• Un geosintético puede cumplir con una o más de las siguientes funciones en la
misma aplicación:
101
Separación Refuerzo Filtración Drenaje Contención

8.1. Separación
• Si el geosintético tiene que evitar el entremezclado de suelos disímiles adyacentes
y/o materiales de relleno durante la construcción y el tiempo de vida proyectado
de la aplicación en cuestión, de tal manera que la integridad y el funcionamiento
de ambos materiales puedan permanecer intactos o ser mejorados, se dice que
realiza una función de SEPARACIÓN.
• El concepto de SEPARACIÓN puede ser representado de la siguiente manera:
103
Sin geosintético Sin geosintético Con geosintético
Intrusión de suelos finos en los
huecos del agregado grueso
(reducción de su capacidad de
drenaje)
Intrusión de agregado en el suelo
de la subrasante (reduciendo la
capacidad portante del agregado)
10 kg de roca
+
(colocados sobre)
10 kg de barro = 20 kg de barro
Sin geosintético
Mecanismo combinado de
intrusión de materiales
Prevención de los mecanismos
de intrusión, colocando un
geotextil de separación

8.2. Refuerzo
• Desde el punto de vista del Refuerzo, la introducción de un geosintético (que es
bueno en tensión) dentro de un suelo (que es bueno en compresión pero pobre en
tensión) o de otro material desunido y separado, produce una mejora sinérgica de
la resistencia total del sistema. Cuando se combinan el suelo y el refuerzo
geosintético, se produce un material compuesto, "suelo reforzado", que posee una
alta resistencia en compresión y en tensión.
• Suelos de baja resistencia, sedimentos de grano fino y arcillas son los principales
objetivos para el refuerzo con geosintéticos.
• Esta función permite mejorar el comportamiento del suelo al:
• Incrementar los esfuerzos normales y planares resistentes
• Incrementar los esfuerzos cortantes resistentes (reducción del ahuellamiento)
• Generar efecto confinamiento
• Generar resistencia pasiva (trabazón mecánica)
105

8.2. Refuerzo
• Las pruebas triaxiales muestran los efectos benéficos de un geotextil colocado
adecuadamente. Las líneas punteadas indican la ubicación del geotextil para
refuerzo.
106
Arena densa con una presión
de confinamiento de 21 kPa
Arena densa con una presión
de confinamiento de 210 kPa

8.2. Refuerzo
Mecanismos de refuerzo
• Cualquier geosintético aplicado como refuerzo tiene
el objetivo principal de resistir tensiones aplicadas o
prevenir deformaciones inadmisibles en las
estructuras. En este proceso, el geosintético actúa
como un miembro en tensión acoplado al
suelo/material de relleno por fricción, adhesión,
enclavamiento o confinamiento y así mantiene la
estabilidad de la masa del suelo.
107
• Mecanismos de refuerzo del suelo:
A. Membrana: el geosintético admite una carga
tanto planar como normal cuando se coloca
en un suelo deformable.
B. Corte o deslizamiento: el geosintético soporta
una carga planar producida por el
deslizamiento del suelo sobre él.
C. Anclaje o pullout: el geosintético soporta una
carga planar producida por su extracción del
suelo.
σh
σh
P
Suelo
Geosintético
z
σn
τ
Geosintético
Suelo
Mohr-Coulomb: τ = ca + σ'n tanδ
Mecanismo tipo membrana
Mecanismo tipo corte

8.2. Refuerzo
D. Resistencia pasiva
• Produce el efecto de trabazón mecánica.
• Las geomallas tiene un beneficio adicional debido al enclavamiento del suelo a
través de las aberturas de la malla, conocido como efecto de trabazón.
• La transferencia de esfuerzos desde el suelo hasta el refuerzo de la geomalla se
realiza a través de las partículas en el suelo hasta la interfaz de la costilla transversal
de la malla (resistencia pasiva).
• Es importante indicar que debido a la pequeña área de superficie y las grandes
aberturas de las geomallas, la interacción se debe principalmente al entrelazado
más que a la fricción. Sin embargo, una excepción ocurre cuando las partículas
del suelo son pequeñas. En esta situación, el efecto de trabazón es insignificante
porque no se desarrolla resistencia pasiva contra la geomalla.
108

8.3. Filtración
• Un geosintético puede funcionar como filtro cuando:
• Permite el paso del agua desde un suelo (permeabilidad) a través de su plano
• Tiene una migración limitada de partículas de suelo (retención de suelo)
• Es compatible a lo largo de la vida de servicio proyectada de la aplicación considerada
• Al colocar un filtro geosintético adyacente a un suelo base (el suelo a filtrar), se
produce una discontinuidad entre la estructura original del suelo y la estructura del
geosintético. Esta discontinuidad permite que algunas partículas del suelo,
particularmente las partículas más cercanas al filtro geosintético y que tienen
diámetros más pequeños que el tamaño de la abertura del filtro, migren a través
del geosintético arrastradas por el flujo. La condición de equilibrio en la interface
suelo / geosintético debe producirse tan pronto como sea posible después de la
instalación para evitar que las partículas del suelo sean arrastradas
indefinidamente.
110
Geosintético
Suelo
Agregado

8.3. Filtración
• La función de filtración también
proporciona beneficios de separación.
Sin embargo, se puede establecer una
distinción entre la función de filtración y
la función de separación con respecto
a la cantidad de fluido involucrado y al
grado en que influye en la selección del
geosintético.
• En equilibrio, generalmente se pueden
identificar tres zonas: el suelo no
disturbado, una capa de "filtro de suelo"
que consiste en partículas
progresivamente más pequeñas a
medida que aumenta la distancia
desde el geosintético, y una capa
puente que es una estructura porosa y
abierta.
• Una vez que se completa el proceso de
estratificación, es en realidad la capa
de filtro del suelo, la que filtra
activamente el suelo.
• Al realizar la función de filtración un
geosintético disipa la presión de agua
de poros en exceso al permitir el flujo de
agua a través de su plano.
111
Geosintético
Suelo
Suelo no
disturbado
Filtro de suelo
Capa puente
Filtración

8.4. Drenaje
• Desde el punto de vista de Drenaje, se
busca el “equilibrio del sistema suelo-
geosintético, que permita el adecuado
flujo de líquido con una limitada pérdida
de suelo dentro del plano del
geosintético durante su vida útil,
compatible con la aplicación
específica”
• Todos los geotextiles pueden cumplir
con esta función pero en distinto grado,
desde un geotextil tejido delgado, hasta
uno no tejido agujado y mas grueso.
• La geored puede conducir un mayor
flujo que los geotextiles.
• Para flujos más elevados, con
condiciones especificas, se pueden usar
geocompuestos de drenaje.
• El diseño adecuado indicará que
geosintético se debe usar.
• Para las funciones de drenaje y filtración
(excepto por la dirección del flujo), los
conceptos de retención del suelo y
compatibilidad a largo plazo son los
mismos.
113
Geosintético
t Dirección
del flujo
Geosintético
Muro de
contención
Orificio de
drenaje
Relleno
Lluvia
Dirección
del flujo

8.5. Contención
• Un geosintético realiza la función de barrera de fluidos, si actúa como una
membrana casi impermeable para evitar la migración de líquidos o gases a lo
largo de una vida útil proyectada de la aplicación bajo consideración.
115
Geosintético
Suelo natural
Líquido

8.6. Resumen
117
Geosintético (GS)
Función primaria
✓ ✓ ✓ ✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓ ✓ ✓ ✓ ✓
Separación Refuerzo Filtración Drenaje Contención
Geotextil (GTX)
Geomalla (GML)
Geored (GRD)
Geomembrana (GMB)
Geosintético con
capa de arcilla (GCL)
Geoespuma (GFM)
Geocompuesto (GCM)

8.6. Resumen
Ventas históricas de geosintéticos en EEUU
0
100
200
300
400
500
600
700
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
Cantidad
(m
2
)
Millones
Geotextiles Geomembranas Geocompuestos
Georedes Geomallas GCL
0
200
400
600
800
1,000
1,200
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
Ventas
(US$)
Millones
Geotextiles Geomembranas Geocompuestos
Georedes Geomallas GCL

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