Geotextiles: Tipos, Funciones y Aplicaciones en Ingeniería

Geotextiles

Definición

Un geotextil es un material textil sintético plano (malla) formado por fibras poliméricas (polipropileno, poliéster o poliamidas). Similar a una tela, posee gran deformabilidad y su función principal es la resistencia mecánica a la perforación y tracción, además de su capacidad drenante. Se emplea frecuentemente en obras de ingeniería geotécnica para:

• Separación o filtración
• Drenaje
• Refuerzo
• Impermeabilización

Clasificación

Según su Forma de Fabricación

Tejidos

La malla está tejida con fibras en dos direcciones (trama y urdimbre). Pueden ser tejidos planos o tricotados.

• Tejido Plano: Fabricado mediante el hilado de una película polimérica extruida. Es el tejido más simple y común, conocido como "uno arriba y uno abajo".
• Tejido Canasta: Usa dos o más urdimbres y/o estambres de relleno como uno. Por ejemplo, un tejido canasta dos por dos toma dos urdimbres y dos estambres de trama actuando como unidades individuales.
• Tejido Cruzado: Una línea diagonal o cruzada se mueve a través de la tela moviendo intersecciones de hilos un pico más alto en sucesivos hilos de urdimbre.
• Tejido Raso: Si el estambre de la urdimbre (o trama) se lleva sobre muchos estambres de trama (o urdimbre), resultará una superficie lisa y brillante. Generalmente no se usa para geotextiles.

No Tejidos

Fibras entrelazadas en forma aleatoria ligadas mediante procesos mecánicos, térmicos o químicos con filamento continuo. Pueden ser aguados o termosoldados.

Mixtos

La malla se compone de fibras cortadas. Pueden ser aguados o aguados y termosellados.

Según su Composición

Fibras Naturales

Pueden ser de origen animal (lana, seda, pelos) o vegetal (algodón, yute, coco, lino). Se utilizan para la fabricación de geotextiles biodegradables, por ejemplo, en la revegetación de taludes en márgenes de ríos.

Fibras Artificiales

Son las derivadas de la celulosa, como el rayón, la viscosa y el acetato.

Fibras Sintéticas

Cuando se exige durabilidad al geotextil, se fabrica con fibras o filamentos obtenidos de polímeros sintéticos. Son de gran durabilidad y resistentes a los ataques de microorganismos y bacterias. Los más empleados son el polipropileno, poliéster, polietileno, poliamida y poliacrílico.

Proceso de Fabricación

Existen tres clases principales de procesos de fabricación:

1. Geotextiles punzonados por agujas: Se forman a partir de una superposición de fibras o filamentos ordenados aleatoriamente que se consolida al pasar por un campo de agujas en la máquina punzonadora. Tienen buenas prestaciones mecánicas, gran elongación, excelentes propiedades para protección y muy buenas funciones de filtración y separación.
2. Geotextiles no tejidos termosoldados: Se forman a partir de una napa en la que la unión de fibras se logra por fusión mediante un calandrado a temperatura elevada. Su transmisividad y permeabilidad son menores, tienen buenas prestaciones mecánicas y poca adaptabilidad (son algo rígidos).
3. Geotextiles no tejidos ligados químicamente: La unión entre sus filamentos se consigue incorporando ligantes químicos o resinas. Este sistema no se utiliza para la fabricación de geotextiles de protección y separación, y su empleo está poco extendido debido a su elevado costo.

Funciones

1. Separación: Impide el contacto entre dos superficies de distintas propiedades físicas, evitando su mezcla y contaminación, pero permite el flujo libre de líquidos filtrándolos a través del geotextil.
2. Filtración: Es la propiedad de retención de un material de ciertas partículas sometidas a fuerzas hidrodinámicas, permitiendo el pasaje de fluidos. La función de filtro debe garantizar su estabilidad hidráulica.
3. Drenaje: Es el proceso de evacuación de un fluido (líquido o gas) a través del espesor del geotextil sin producir el lavado de finos.
4. Refuerzo: Se consigue mejorando las propiedades mecánicas del terreno y disminuyendo el nivel de cargas sobre él. Se consideran dos tipos de refuerzos: refuerzo en la tracción y estabilización del suelo mediante confinamiento de partículas.
5. Protección: Permite que el sistema geotécnico no se deteriore. El geotextil actúa protegiendo geomembranas impermeables, impidiendo daños mecánicos de abrasión o punzonamiento. Se consideran: resistencia al punzonamiento, perforación dinámica por caída libre de cono y espesor (efecto colchón para protección de la geomembrana).

Campos de Aplicación

Los geotextiles tienen aplicación en diferentes tipos de obras:

En Carreteras: Se utilizan para reforzar la capacidad portante del terreno en plataformas excavadas o terraplenadas.

Para refuerzo y consolidación: Al construir una capa granular sobre un terreno de base blanda, las presiones externas generadas por el tráfico pueden provocar la mezcla con el subsuelo, causando la pérdida de resistencia de la capa granular. Para evitar esto, se recurre a los geotextiles no tejidos, elaborados a base de filamentos de polipropileno, para aumentar la capacidad portante del terreno, creando una capa estabilizadora, filtrante y anticontaminante.

En drenajes: Para eliminar los excesos de agua se pueden utilizar geotextiles que cumplen las funciones de filtrado y drenaje, impidiendo la colmatación (pérdida de permeabilidad por obstrucción) de los intersticios del drenaje reteniendo los finos, al mismo tiempo que permite que los finos funcionen como material drenante.

Taludes: Los geotextiles son útiles en taludes y muros de contención por su versatilidad en aplicaciones geotécnicas, cumpliendo funciones de rotura de capilaridad y refuerzo a la tracción.