domingo, 11 de enero de 2015

CAPITULO XlV - GEOSINTECOS

GEOSINTETICOS

Concepto: Son un grupo de materiales fabricados mediante la transformación industrial de substancias químicas denominadas polímeros, del tipo conocido genéricamente como “plásticos”, que de su forma elemental, de polvos o gránulos, son convertidos mediante uno o más procesos, en láminas, fibras, perfiles, películas, tejidos, mallas, etc., o en compuestos de dos o más de ellos, existiendo también algunas combinaciones con materiales de origen vegetal.
Aunque en la naturaleza existen de manera natural, substancias poliméricas, como la seda y la celulosa, la diferencia con los geosintéticos, es que estos últimos son fabricados por el hombre, a partir de productos obtenidos de la refinación del petróleo.
Otra característica particular  de los geosintéticos es que su aplicación se relaciona con la actividad de la construcción, por lo que participan como parte integral de sistemas y estructuras que utilizan materiales de construcción tradicionales, como suelos, roca, agregados, asfaltos, concreto, etc.
Sus funciones dentro de tales estructuras son las de complementar, conservar, o bien mejorar el funcionamiento de los sistemas constructivos e inclusive, en algunos casos, sustituir por completo algunos materiales y procesos de la construcción tradicional.




Historia:
Las inclusiones de diferentes tipos mezclados con el suelo se han utilizado durante miles de años. Fueron utilizados en la construcción de carreteras en romanos días para estabilizar las carreteras y sus bordes. Estos primeros intentos se hicieron de naturales fibras , telas o vegetación mezclados con tierra para mejorar la calidad de las carreteras, sobre todo cuando las carreteras fueron construidas en suelo inestable. También fueron utilizados para construir fuertes pendientes como con varias pirámides en Egipto y las paredes también. Un problema fundamental con el uso de materiales naturales ( madera , algodón , etc.) en un ambiente enterrada es la biodegradación que se produce a partir de microorganismos en el suelo. Con el advenimiento de los polímeros en el medio del siglo 20 un material mucho más estable se hizo disponible. Cuando se formula adecuadamente, tiempos de vida de siglos se pueden predecir incluso para las duras condiciones ambientales.

Los primeros trabajos sobre geosintéticos en la década de 1960 (tal como los conocemos hoy en día) eran como filtros en el Estados Unidos y como refuerzo en Europa . La conferencia de 1977 en París reunió a muchos de los primeros fabricantes y profesionales. La Sociedad Internacional de Geosintéticos (IGS), fundada en 1982, ha organizado posteriormente conferencia mundial cada cuatro años y sus numerosos capítulos de tener conferencias adicionales. Institutos Actualmente separados geosintéticos, comercio-grupos, y de establecimiento de normas grupos están activos. Aproximadamente veinte universidades enseñan cursos independientes sobre geosintéticos y casi todos incluyen el tema en geotecnia, geoambiental y de ingeniería hidráulica de golf. Geosintéticos están disponibles en todo el mundo y la actividad es sólida y en constante crecimiento.


Propiedades de los  Geo sintéticos:

Complementar, conservar, o bien mejorar el funcionamiento de los sistemas constructivos e inclusive, en algunos casos, sustituir por completo algunos materiales y procesos de la construcción tradicional.
Ligereza, existiendo materiales menos densos que el agua.
Ductilidad, Maleabilidad, Elevada elasticidad

Resistencia Mecánica

Resistencia a agentes químicos, la cual varía dependiendo del material.
Posibilidad de mejorar sus propiedades mediante aditivos o procesos mecánico – térmicos
Baja absorción de agua
Resistencia a la biodegradación, la cual varía según el material de que se trate

Funciones:
Separación: Impide el contacto entre dos superficies de diferentes propiedades físicas.
Filtración: Esta propiedad permite de un material de ciertas partículas sometidas a fuerzas hidrodinámicas.
Drenajes: Proceso en el cual se da el pasaje de un lugar a otro por parte de un fluido.
Refuerzo: El refuerzo del geotextil se consigue por las propiedades que poseen ciertos geotextiles mejorando sus cualidades mecánicas.
Protección: Permite que el sistema geotécnico no se deteriore.



Clasificaciones de los Geosinteticos:

Geomenbranas: Es uno de los tipos más comunes de Geosintéticos y consiste en una manta de la liga de plástico, elástico y flexible. Exhibir un rendimiento excelente cuando se utiliza como capa de impermeabilización puede tener muchas aplicaciones en la impermeabilización, y su principal uso en estanques de sedimentación, preservando el medio ambiente evitando la contaminación del suelo, aguas subterráneas y afluentes cercanas.







Georedes - Geoespaciadores: 
Están formados por una extrusión continua de conjuntos paralelos de costillas poliméricos en ángulos agudos entre sí. Cuando se abren las costillas, relativamente grandes aberturas se forman en una configuración en forma de red. Existen dos tipos más comunes de biplano o triplanar. Alternativamente muchos tipos muy diferentes de núcleos de drenaje están disponibles. Se componen de protuberancias, láminas de polímero con hoyuelos o cuspated, redes tridimensionales de fibras de polímero rígidas en diferentes configuraciones y tubos de drenaje pequeñas o espaciadores dentro de geotextiles. Su función diseño es completamente dentro del área de drenaje, donde se utilizan para transportar líquidos o gases de todo tipo.

·         Georedes biplanares: Estos son los tipos originales y más frecuentes y consisten en dos conjuntos de intersección de las costillas en diferentes ángulos y distancias. Las costillas en sí son de diferentes tamaños y formas para diferentes estilos.
·         Georedes triplanares:  Estos tienen nervaduras centrales paralelas con pequeños conjuntos de costillas por encima y por debajo de todo para la estabilidad geométrica.
·         Otros georedes: Estos nuevos geonet estructuras tienen o canales en forma de caja o columnas que sobresalen de una red de apoyo subyacente.

Cada una de las categorías anteriores tienen variaciones dentro de ellos mismos (principalmente espesor) y el desarrollo de nuevos productos de varios fabricantes es bastante activo.


Geomallas: Son estructuras planas fabricadas de polímeros (polietileno o similar).Las aplicaciones de Geomallas constituyen una innovadora solución estructural desde un punto de vista técnico, paisajístico y económico, con buen soporte de nuestro departamento de ingeniería y respaldada por múltiples aplicaciones a nivel mundial y nacionales en todos los campos de la construcción.
GEOMALLA:
Este producto está diseñado para trabajar como un compuesto estructural Suelo – Geomalla, que al trabajar en forma conjunta generán una respuesta de la estructura mas estable, producto de la unión de ambos materiales, garantizando la estabilidad de la estructura.
Las aplicaciones de Geomalla constituyen una innovadora solución estructural desde un punto de vista técnico, paisajístico y económico, con buen soporte de nuestro departamento de ingeniería y respaldad por múltiples aplicaciones a nivel mundías y nacionales en todos los campos de la construcción.
El mecanismo principal de la geomalla es la trabazón, que se consigue al penetrar los agregados en las aberturas de la Geomalla, limitando el desplazamiento horizontal de los agregados incrementando con ello la fricción con las capas súper-yacentes; así como la capacidad de las Geomallas para absorber y distribuir esfuerzos. En suma, el compuesto suelo-reforzado ofrece mayor resistencia a las cargas estáticas y dinámicas.


Geomallas - Tipos          
Por su forma son: Monoaxial y Biaxial, por su material Polyester (Tejido), Polietileno y Polipropileno (Extruidos) y por su resistencia desde 20 KN/M hasta 1000 KN/M.
Las Geomallas monoaxiales: tienen como propiedad principal: Alta resistencia a la tensión y mínima elongación axial controlada.
Las Geomallas biaxiales: tienen como propiedad principal: Alta resistencia en sus uniones, gran módulo de tensión y mínima elongación biaxial simétrica y/o asimétrica según sea el tipo requerido.
Geomalla – Ventajas:   
-         Una gama amplia de resistencia a la tensión.
-         Larga vida útil (estimación hasta 120 años).
-         Permite tener fachadas paisajísticas (revegetados).
-         Alta resistencias químicas.
-         Bajo costo en comparación con estructuras tradicionales.
-         Fácil transporte y manejo.
Geomalla – Aplicaciones:
-         Estabilización de taludes
-         Casas de adobe reforzado
-         Estabilización de suelos
-         Barreras
-         Terraplenes
-         Diques
-         Muros
-         Aeropistas
-         Vías pavimentadas
-         Taludes revegetados
-         Recrecimiento de relaves
-         Ampliación de plataformas
-         Cimentaciones super­ciales


GEOCOMPUESTOS:
La posibilidad de combinar las características principales de geosinteticos diferentes, da lugar a los llamados “geocompuestos”. Hay un gran número de posibilidades para ensamblar diferentes materiales, solo limitadas por el propio ingenio o imaginación.



Geocompuestos para Drenaje:
Los geocompuestos más comunes son para drenaje, y están formados por un filtro de geotextiles que rodea ya sea una geomalla (manta para desaguar), un tubo grueso perforado (desagüe de bordo o de panel), o cajita con conos tipo caja de huevos. Las principales aplicaciones de los geocompuestos se dan en sistemas de subrenaje para caminos, carreteras y estructuras de retención.
  • Geocompuestos de elevada calidad filtrante y drenante.
  • Fabricados con georedes acopladas a geotextiles no tejidos.
  • Ofrecen un sistema filtro-dreno-protectivo compacto y fácil de instalar.
  • Son una combinación de geomembrana con realces (cuspada) y un geotextil.
  • Ofrece un sistema filtro-dreno-protectivo-impermeabilizante sumamente eficaz

Paneles de drenaje -  Los paneles de drenaje se pueden colocar forrando cimentaciones para reducir presiones hidrostáticas.
Mantas de drenaje  los sistemas de drenaje con mantas generalmente se usan para recolectar lixiviados en rellenos sanitarios. Recientemente estos drenes también se han usado para mejorar el drenaje de carreteras o como capas rompedoras de capilaridad.
Drenaje de bordo  Los bordos de drenaje a menudo se usan junto a las estructuras del pavimento para captar y desalojar escurrimientos laterales de la base de la carretera.
”Wick drains“ - Consisten en tiras para drenaje que se entierran verticalmente en el terreno, a fin de proporcionar vías de drenaje que faciliten la preconsolidación de suelos blandos saturados, disminuyendo significativamente el tiempo de consolidación de terrapenes sobre suelos blandos
Otros Geocompuestos - Se han desarrollado muchos otros productos geocompuestos. Por ejemplo, se han combinado fibras de alta resistencia con geotextil no tejido para obtener un producto que es resistente y que puede controlar las características de permeabilidad (gracias al geotextil no tejido).
Usos y Aplicaciones
  • Drenaje


CAPITULO Xlll - PLASTICOS

PLASTICOS

  1. HISTORIA
    ¿En qué pensamos cuando decimos o escuchamos la palabra plástico?
    Hace cien años, al mencionar el termino plástico, este se podía entender como algo relativo a la reproducción de formas o las artes plásticas, la pintura, la escultura, el modelado. En la actualidad, esta palabra se utiliza con mayor frecuencia y tiene un significado que implica no sólo arte, sino también tecnología y ciencia.
    Plásticos es una palabra que deriva del griego "Plastikos" que significa "Capaz de ser Moldeado", sin embargo, esta definición no es suficiente para describir de forma clara a la gran variedad de materiales que así se denominan.
    Los Plásticos son parte de la gran familia de los Polímeros. Polímeros es una palabra de origen latín que significa poli="muchas" y meros="partes", de los cuales se derivan también otros productos como los adhesivos, recubrimientos y pinturas.
  2. GENERALIDADES
    Técnicamente los plásticos son sustancias de origen orgánico formadas por largas cadenas macromoleculares que contienen en su estructura carbono e hidrógeno principalmente. Se obtienen mediante reacciones químicas entre diferentes materias primas de origen sintético o natural. Es posible moldearlos mediante procesos de transformación aplicando calor y presión.
    Los polímeros son compuestos orgánicos que se derivan de la unión de dos o varias moléculas simples llamadas monómeros, por medio de reacciones de poliadición o de policondensación. Se distinguen los compuestos dímeros, trímeros, tetrámeros, etc., según si están compuestos por dos, tres, cuatro moléculas o más. Se habla de "altos polímeros" cuando estos compuestos están formados por algunos centenares de unidades monómeros o más.
  3. PLÁSTICOS Y POLÍMEROS
    La denominación de los plásticos se basa en los monómeros que se utilizaron en su fabricación, es decir, en sus materias primas.
    En los homopolímeros termoplásticos se antepone el prefijo "poli" por ejemplo:
    Monómero Inicial Metil Metacrilato
    Nombre de Polímero Polimetil Metacrilato
    Como se puede observar, los nombres químicos de los polímeros con frecuencia son muy largos y difíciles de utilizar. Para aligerar este problema se introdujeron las "siglas" o acrónimos. Para el ejemplo citado, u acrónimo es:
    Nombre del Polímero Polimetil Metacrilato
    Acrónimo PMMA
    La mayor parte de estos acrónimos han sido normalizados. Sin embargo, algunos han sido inventados por los fabricantes o surgieron de la misma actividad práctica.
    Acrónimo
    Plástico
    ABS
    ACRILONITRILO-BUTADIENO-ESTIRENO
    CA
    ACETATO DE CELULOSA
    EP
    EPOXICA
    EPS
    POLIESTIRENO EXPANSIBLE
    EVA
    ETIL VINIL ACETATO
    HDPE
    POLIETILENO ALTA DENSIDAD
    LDPE
    POLIETILENO BAJA DENSIDAD
    MF
    MELAMINA FORMALDEHIDO
    PA
    POLIAMIDA
    PB
    POLIBUTADIENO
    PBT
    POLIBUTILEN TEREFTALATO
    PC
    POLICARBONATO
    PEI
    POLIESTERIMIDA
    PES
    POLIESTERSULFONA
    PET
    POLIETILEN-TEREFTALATO
    PF
    FENOL-FORMALDEHIDO
    PMMA
    POLIMETIL METACRILATO
    POM
    POLIOXIDO DE METILENO
    PP
    POLIPROPILENO
    PPS
    POLIFENILEN SULFONA
    PS
    POLIESTIRENO
    PTFE
    POLITETRAFLUOROETILENO
    PUR
    POLIURETANO
    PVC
    CLORURO DE POLIVINILO
    SAN
    ESTIRENO-ACRILONITRILO
    SB
    ESTIRENO BUTADIENO
    TPE
    ELASTOMERO TERMOPLASTICO
    TPU
    POLIURETANO TERMOPLASTICO
    UHMWPE
    POLIETILENO ULTRA ALTO PESO MOLECULAR
    UF
    UREA-FORMALDEHIDO
    UP
    POLIESTER INSATURADO
  4. ACRÓNIMOS
  5. FABRICACIÓN Y OBTENCIÓN
Petróleo
  • 70 % El diesel y el aceite calorífico
  • 20 % Nafta
  • 13 % Gasolina
  • 7 % Productos Químicos crudos
  •      4% Plásticos
  •      3% Otros productos químicos
  • 10 % Otros
FABRICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS

Existen diferentes tipos de materias primas para producir plásticos. Es en el comienzo del siglo XX que empezaron a desarrollarse productos químicos obtenidos, por síntesis, a partir de los hidrocarburos y que representan hoy en día el 90 % de la producción de los plásticos. Por refinado del petróleo crudo se obtiene diferentes fracciones gaseosas o líquidas. Entre ellas, la NAFTA es la más importante para la síntesis de los plásticos.
Hay dos grandes principios de puesta en práctica:
- uno para los Termoplásticos
- el otro para los Termoendurecibles
Según el tipo de producto a fabricar (según su tamaño, su forma, las cualidades buscadas) y el polímero utilizado (termoplásticos o termoendurecibles) hay una tecnología correspondiente. Es así como existen más de 20 procedimientos de transformación.

OBTENCIÓN MATERIAS PRIMAS

La materia prima más importante para la fabricación de plásticos es el petróleo, ya que de él se derivan los productos que originan diferentes tipos de plásticos. Es importante mencionar que también otras materias primas para la fabricación de plásticos son algunas sustancias naturales como la madera y el algodón de donde se obtiene la celulosa, así como otros plásticos se obtienen del carbón y el gas natural. Todas las materias primas mencionadas tienen en común el hecho de contener Carbono (C) e Hidrógeno (H). También pueden estar presentes el Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Azufre (S) o el Cloro (Cl). En general, se considera al etileno, propileno y butadieno como materias primas básicas para la fabricación de una extensa variedad de monómeros, que son la base de todos los plásticos.
En la siguiente sección se presentan los diferentes mecanismos químicos utilizados para la unión de las materias primas mencionadas, que es el punto de partida para la síntesis de resinas plásticas.

REACCIONES DE SÍNTESIS

Como se ha mencionado, los polímeros son el resultado de la modificación de productos naturales o bien de reacciones de síntesis partiendo de las materias primas más elementales. Son reacciones químicas llevadas a cabo con un catalizador, calor o luz, cu las cuales dos o más moléculas relativamente sencillas (monómeros) se combinan para producir moléculas muy grandes. A esta reacción se le llama Polimerización.
Para que la mezcla sea coherente y más o menos homogénea se agregan compatibilizadores. Puede suceder que las mezclas de polímeros tengan propiedades especiales que ninguno de sus componentes posea y generalmente se buscan resultados de sinergia. Otros procesos de modificación física consisten en aumentar él ordenamiento de las moléculas. Esto se puede lograr mediante un proceso de "Orientación" y el "Estirado".
Algunos productos de plástico como láminas, película o cuerpos huecos como botellas sopladas, se someten a un estiramiento durante el proceso de la fabricación, aplicándoles fuerzas cuyo efecto consiste en el alineamiento de las macromoléculas en estado termoelástico, preferentemente en la misma dirección del estiraje, con esta operación se aumenta la resistencia mecánica, la transparencia y la barrera a los gases.

MODIFICACIÓN CON ADITIVOS

El hecho de incorporar aditivos antes de la transformación de los plásticos, es una práctica necesaria. En realidad un plástico es un polímero en conjunto con pequeñas cantidades de otras sustancias como son catalizadores y emulsificantes. Posteriormente es necesario utilizar aditivos que tienen el objetivo de mejorar sus propiedades y facilitar su transformación.
Las funciones de los aditivos y la cantidad de éstos es muy grande, y en la actualidad juegan un papel muy importante para que los productos terminados de plástico cumplan con las especificaciones que el mercado demanda.
Un ejemplo: el PVC o Policloruro de vinilo
El PVC :
57% de cloro (obtenido por electrólisis de la sal)
43% de etileno (hidrocarburo procedente del petróleo)