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IM PERMEABI Ll ZACION
DE LAGUNAS ARTIFICIALES
GABRIEl AUVINET
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MECANICA
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IMPERMEABILIZACION DE LAGUNAS ARTIFICIALES
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IMPERMEABILIZACION DE LAGUNAS ARTIFICIALES GABRIEL AUVINET RAUL ESOUIVEL
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ii
SOCIEDAD
MEXICANA
MEXICO
•
DE
ESPAÑA
COLOMBIA
MECANICA
•
DE
VENEZUELA
•
SUELOS. A. C.
•
ARGENTINA
PUERTO RICO
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©
Copyright, México, 1986 SOCIEDAD MEXICANA DE MECA~ICA DE SUELOS, A.C. Valle de Bravo 19, Col. Vergel de Coyoacán, 14340-México, D. F., México
La pres•mtación y disposición en conjunto de IMPERMEABILIZACION DE LAGUNAS ARTIFICIALES son propiedad de la SMMS. Ninguna parte de esta obra puede ser reproducida o transmitida, mediante ningún sistema o método, electrónico o mecánico (incluyendo el fotocopiado, la grabación o cualquier sistema de recuperación y almacenamiento de información), .•in consentimiento por e.•crito del editor.
Derechos reservados:
© 1986, EDITORIAL LIMUSA, S.A. de C.V. Balderas 95, Primer piso, 06040 México, D. F. Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial. Registro Núm. 121 Primera edición: 1986 Impreso en México (6281)
ISBN 968-18-2342-7
MESA DIRECTIVA DE LA SOCIEDAD MEXICANA DE MECANICA DE SUELOS, A.C. (1985 - 1986)
Raúl López Roldán Jorge Flores Núñez Luis Montañez Cartaxo Luis B. Rodríguez González Carlos Casa les Galván Alfredo l. Mart ínez Cruz Manuel Mendoza López Héctor Va lverde Landeros
CONSEJO CONSULTIVO DE LA SOCIEDAD
Guillérmo Springall Cáram Edmundo Moreno Gómez Carlos Orozco y Orozco Lui s Vieitez Utesa Gabriel Moreno Pecera
iii
PROLOGO
El 62% de los mexicanos vive en las zonas áridas que abarcan prácticamente la mitad del territorio nacional y recibe menos del 10% de los recursos hidricos del pais. Estos simples datos muestran las dificultades a las que debe enfrentarse México para la mejor conservación, uso y reciclaje de su· agua. Esta situación se agrava por la creciente demanda de generación de energía eléctrica y los múltiples desarrollos urbanos, industriales y agricolas, que obligan al uso cada vez más frecuente de grandes lagunas artificiales, cuya impermeabilización resulta imprescindible. La Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, en su afán de divulgar las experiencias geotécnicas de importancia para el pais, solicitó la autorización de la Comisión Federal de Electricidad y del Instituto de Ingeniería, UNAM para publicar el trabajo "Impermeabilización de Lagunas Artificiales", realizado por los ingenieros Gabriel Auvinet Guichard y Raúl Esquivel Díaz en dicho Instituto para la CFE. La profunda revisión que estos distinguidos miembros de la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos hicieron de la literatura existente, aunada a su personal capacidad geotécnica, enriquecida con las experiencias obtenidas en el diseño y la supervisión directa de la construcción de varias lagunas artificiales, dan relieve especial a la pressnte publicación. Esta cubre ampliamente los criterios de impermeabilización actuales e incluye un capitulo de instrumentación y observaciones y dos anexos, uno relativo a las experiencias obtenidas en algunas lagunas construidas en México y el otro a los ensayes de permeabilidad de campo y laboratorio usuales en este tipo de obras. Seguramente, dado que se trata de una en castellano sobre el tema, será una terios de los responsables del diseño les no sólo en México sino también en
de las pocas publicaciones escritas referencia valiosa para normar criy construcción de lagunas artificiaotros paises de habla hispana.
Raúl López Roldán Presidente SMMS (1985-86)
V
------------------------------------------------------
ESTANQUE
DE ENFRIAMIENTO, PLANTA TERMOELECTRJCA DE RIO
(Superficie: 300 ha, impermeabilizado con arcilla
ESCONDIDO, COAH.
compactada )
CONTENIDO Pág. l.
INTRODUCCION
2.
DISEÑOS USUALES DE LAGUNAS
3
2.1 Concepción general 2.2 Diseño de bordos 2.2.1 Tipo de material constitutivo del bordo 2.2.2 Ancho de corona 2.2.3 Bordo libre (distancia vertical entre el nivel de la corona y el nivel máximo normal del líquido) 2.2.4 Estabilidad de taludes de los bordos 2.2.5 Seguridad de la cimentación 2.2.6 Filtros 2.2.7 Protección contra oleaje y erosión 2.3 Obras 2. 3.1 2.3.2 2.3.3 3.
auxiliares Obra de descarga de la alimentación Cárcamo de bombeo Obra de vaciado
EVALUACION DE LA NECESIDAD DE IMPERMEABILIZACION
7
3.1 Mecanismos de filtración 3.1.1 Estudio teórico de las infiltraciones 3.1.2 Mecanismos•secundarios de filtración 3.2 Estudio geoty~ico 3.2.1 Consideraciones generales 3.2.2 Exploración y pruebas de campo 3.2.3 Ensayes de laboratorio 3.3 Análisis económico de la conveniencia de impermeabilizar 4.
TECNICAS DE IMPERMEABILIZACION
13
4.1 Consideraciones generales 4.2 Mecanismos de sellado natural y tratamientos químicos 4.3 Revestimientos rígidos 4.3.1 Revestimientos de concreto hidráulico y concreto lanzado 4.3.2 Revestimientos de suelo-cemento 4.3.3 Revestimientos de concreto asfáltico 4.4 Revestimientos flexibles 4.4.1 Membranas sintéticas 4.4.2 Membranas asfálticas 4.4.3 Elementos prefabricados a base de asfalto 4.4.4 Revestimientos a base de suelos compactados
V
ii
Pág. 5.
ALGUNOS ASPECTOS DE LA TECNOLOGIA DE LA IMPERMEABILIZACION CON SUELOS COMPACTADOS 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
6.
17
Consideraciones generales Selección de material Preparación del material Colocación Protección Efecto de la compos1c1on del fluido almacenado sobre la evaluación de la permeabilidad
ALGUNOS ASPECTOS DE LA TECNOLOGIA DE LA CON MEMBRANAS SI NTETI CAS
IMPERMEABILIZACION 21
6.1 Consideraciones generales 6.2 Fabricación
6.3 Principales tipos de membranas 6.3.1 Cloruro de polivinilo (PVC) 6.3.2 Polietileno (PE) 6.3.3 Polietileno clorinado (CPE) 6.3.4 Hule butilo 6.3.5 Neopreno 6.3.6 Hypalon 6.3.7 Poliolefin elastizado (3110 o MX 2000) 6.4 Métodos de empalme 6.4.1 Método dieléctrico 6.4.2 Método térmico
6.4.3 Unión con solvent~ 6.4.4 Unión con adhesivos 6.5 Selección del tipo de membrana 6.6 Instalación 6.6.1 Preparación del sitio 6.6.2 Nivel freático alto y zonas de emanación de gases 6.6.3 Colocación de la membrana 6.7 6.8 6.9 6.10 7.
Subdrenaje Protección Detalles constructivos Mecanismos de fa 11 a
INSTRUMENTACION Y OBSERVACION DEL COMPORTAMIENTO 7.1 Objetivos de la instrumentación 7.2 Instrumentación de los bordos 7.2.1 Asentamientos de la corona 7.2.2 Movimientos horizontales 7.2.3 Funcionamiento del filtro 7.3 Evaluación de la estanqueidad de la laguna 7.3.1 Medición de las filtraciones 7.3.2 Corrección por evaporación viii
37
Pág. 8.
CONCLUSIONES
39
9.
REFERENCIAS
41
ANEXO!, ALGUNAS LAGUNAS CONSTRUIDAS EN MEXICO I.A
ESTANQUE DE ENFRIAMIENTO DE LA PLANTA TERMOELECTRICA DE RIO ESCONDIDO, COAH. I.A.l I.A.2 I.A.3 I.A.4 I .A.5 I.A.6 I.A.?
I.B.
43 43
Descripción general del proyecto Impermeabilización con un revestimiento de arcilla Bordos de tierra Estructura de toma Estructuras de purga Conclusiones Referencias
LAGUNA DE CONCENTRACION Y VASOS DE CRISTALIZACION DE CERRO PRIETO, B.C.N.
49
I.B.l Descripción general del proyecto I.B.2 Condiciones del subsuelo I.B.3 Diseño geotécnico y construcción del estanque de evaporación solar I.B.4 Diseño y construcción de las lagunas de cristalización I.B.5 Conclusiones I.B.6 Referencias I.C
DISEÑO DEL REVESTIMIENTO DE UN LAGO RECREATIVO I.C.l I.C.2 I.C.3 I.C.4
I.D
I.E
Características del lago Subsuelo Evaluación del problema Referencias
ANALISIS DE LA FALLA DE UN REVESTIMIENTO DE CONCRETO ASFAL TICO-ARCILLA I. D.l I.D.2 I.D.3 I. D.4 I.D.5 I.D.6
58
Introducción Características del subsuelo y del lago artificial Configuración y profundidad de las grietas Interpretación Conclusiones Referencias
REDUCCION DE LAS FILTRACIONES DE UNA LAGUNA DE PRUEBA CON UNA TRINCHERA DE LODO I.E.l I.E.2 I.E.3 I.E.4 I.E.5 I.E.6
55
Introducción Subsuelo Trinchera de lodo (Slurry trench) Observación del comportamiento Conclusiones Referencias ix
62
Pág.
I.F
64
LAGO NABOR CARRILLO, TEXCOCO I.F.l I.F.2 I.F.3 I.F.4
Introducción Diseño de bordos Estanqueidad del lago Referencias
ANEXO II. ENSAYES DE PERMEABILIDAD DE CAMPO Y DE LABORATORIO II.A
II.B
67
PRUEBAS DE CAMPO II.A.l II.A.2 II.A.3 II.A.4
Prueba Lefranc-Mandel Prueba de Nasberg (Pozo de absorción) Método del permeámetro de pozo: prueba USBR E-19 Referencias 72
PRUEBAS DE LABORATORIO II.B.l II.B.2 II.B.3 II.B.4
67
Un permeámetro de carga variable Procedimiento de prueba Ejemplos de resultados Referencias
X
1. INTRODUCCION
La necesidad de almacenar volúmenes importantes de agua o de otros líquidos para fines de desarrollo urbano, industriales y agrícolas, obliga al hombre a construir cada vez con mayor frecuencia lagunas artificiales de grandes dimensiones. Los tipos más comunes de lagunas son los siguientes: Almacenamientos de agua para riego - Vasos reguladores superficiales
para control
- Almacenamientos de desechos o de aguas negras - Estanques de eléctricas
enfriamiento
de escurrimientos
líquidos para
industriales
plantas
termo-
- Lagunas de evaporación para la industria química - Lagunas solares para la producción de energía eléctrica - Lagunas para piscicultura - Lagos recreativos -Almacenamientos utilizados como precarga consolidación de suelos compresibles.
directamente aplicable en todos sus aspectos. En las lagunas artificiales, es común que se almacene un producto escaso, contaminante o de alto valor económico; el problema del control de filtraciones reviste entonces una especial importancia. Lo anterior ha dado lugar, principalmente en los últimos 20 años, al desarrollo de una gran variedad de técnicas de impermeabilización. Sin embargo, pocos ingenieros se encuentran preparados para decidir adecuadamente si la impermeabilización de una laguna es realmente necesaria y para escoger la técnica más apropiada para lograrla. A esta situación contribuye la información sesgada por intereses comerciales que es común encontrar en la literatura técnica o técnico-comercial.
para
El diseño y la construcción de estas estructuras hidráulicas presentan problemas específicos que hacen que la tecnología usual de las presas no resulte
El objetivo de la presente publicación es precisamente normar el criterio de los diseñadores y constructores de lagunas. La experi ene i a que los autores pretenden transmitir fue obtenida a través de una extensa revisión de la literatura y de su participación en el diseño y supervisión directa de la construcción de varias obras de este tipo en México (Anexo I). Su especialización en geotecnia les hizo tender naturalmente a desarrollar más en detalle el problema de la evaluación de la necesidad de la impermeabilización, incluyendo el estudio geotécnico del sitio de construcción y los métodos de impermeabilización a base de suelos compactados que, frecuentemente, son además los más adaptados a las condiciones nacionales. Sin embargo, el lector encontrará también en esta monografía una revisión completa de los diferentes métodos alternativos de impermeabilización.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. DISEÑOS USUALES DE LAGUNAS
2.1 Concepción general
Aun cuando la forma en planta de la laguna puede ser cualquiera, lo comGn es que sea simple para facilitar la construcción: rectangular o cuadrada. Las lagunas cuentan generalmente con diversas obras auxiliares, principalmente: obra de descarga de la alimentación, cárcamo de bombeo y obra de vaciado o válvula para sedimentos.
La selección del sitio para la construcción de una laguna debe tomar en cuenta principalmente los siguientes factores: capacidad de almacenamiento requerida, necesidades de elevación (presión), topografía, estudios de impacto ambiental, disponibilidad y costo del terreno e información geotécnica preliminar.
2.2 Diseño de bordos
Las lagunas artificiales se construyen generalmente por excavación del terreno natural y formación de un bordo perimetral a fin de aumentar la capacidad de Una parte del agua queda entonces almacenamiento. retenida abajo del nivel del terreno natural y otra parte arriba (fig 1). Si el suelo natural presenta características adecuadas, el producto de la excavación se emplea para la construcción del bordo. Con frecuencia, el almacenamiento se sobreexcava a mayor profundidad que la re~erida por el proyecto ya que los depósitos natura 1es de suelo norma 1mente no tienen las características adecuadas para un desplante directo. Se sustituye entonces el material sobreexcavado por un relleno seleccionado bien compactado. Cuando la permeabilidad del terreno y de 1os bordos o las características del fluido almacenado lo hacen necesario, los taludes y el fondo se recubren con un revestimiento impermeabilizante adecuado que reduce las pérdidas de líquido por filtración.
Los bordos suelen diseñarse recurriendo a las técnicas usuales para presas pequeñas (refs 1 a 3). Destacan los aspectos siguientes:
2.2. 1 Tipo de material constitutivo del bordo El bordo puede construirse con muy diversos materiales térreos. Si 1a laguna va a ser impermeabilizada con un revestimiento continuo, el material puede ser inclusive permeable. Generalmente, la secc1on transversal del bordo es de tipo homogéneo u homogéneo modificado con filtro horizontal o vertical (2.2.6). Para bordos sin revestimiento impermeable los material es deben seleccionarse tomando en cuenta su clasificación dentro del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (ref 3) y su correspondiente susceptibilidad a diferentes procesos que pueden afectar el comportamiento del bordo y en particular la erosión y el agrietamiento (ref 4). En general, es conveniente evitar el uso de materiales orgánicos, erosionables o demasiado plásticos.
La" principal ventaja de las lagunas construidas en esta forma es su bajo costo. Con el advenimiento de equipo pesado para movimiento de tierras, este tipo de construcción puede real izarse en forma eficiente y económica, lo que explica que las lagunas artificiales tengan actualmente tanta aceptación.
2.2.2 Ancho de corona La corona de los bordos de lagunas no debe tener un ancho menor que el requerido para que el equipo de
Bordos compactados
Nota: Sin escala
Fig
Sección transversal típica de una laguna construida por excavación y formación de bordos 3
------ --------------------------------------------
compactación pue~a trabajar en bu~nas condiciones (genera 1mente mas de 3 m). Además, e 1 ancho debe ajustarse en su caso a las necesidades de tránsito para la operación de las lagunas. El ancho Útil no i nc 1uye 1os sobreespesores de materia 1 sin compactar que suelen agregarse a la sección de proyecto ni la protección contra o 1e aje. Conviene ser generoso en la selección del ancho para evitar accidentes durante y después de la construcción.
deflector de olas por lo menos en las zonas más expuestas, y reducir el bordo libre (ref 5). 2.2.4 Estabilidad de taludes de los bordos La estabilidad de los tal udes de los bordos perimetrales no plantea generalmente problemas serios puesto que los terraplenes son de poca altura. Además, la pendiente de los taludes queda frecuentemente definida por el tipo de cimentación o de revestimiento con el que se recubren, más que por consideraciones de estabilidad del bordo. Sin embargo, es conveniente que, en todos los casos, se revise el factor de seguridad de los taludes para las condiciones más críticas previsibles y en particular para la condición de vaciado rápido que podría presentarse en caso de emergencia. Lo anterior es particularmente cierto si se usan para la construcción materiales blandos con alto grado de saturación, lo que además no es recomendable por otros motivos (posibilidad de agrietamiento, asentamientos ex ces ivos, etc).
2.2.3 Bordo libre (distancia vertical entre el nivel de la corona y el nivel máximo normal del líquido) Con excepción del caso de los vasos reguladores, la definición del bordo libre no depende, como en el caso de las presas, de eventuales avenidas máximas puesto que la alimentación de la laguna se hace, en la mayoría de los casos, por bombeo. Por otra parte, las lluvias, por abundantes y prolongadas que sean, solamente pueden provocar una elevación de nivel del orden de algunos centímetros. General mente, es suficiente tomar en cuenta los conceptos siguientes:
2.2.5 Seguridad de la cimentación - Sobreelevación del agua causada por el actuar sobre el área de almacenamiento
viento
al Es importante verificar la posibilidad de falla por deslizamiento a lo largo de una superficie que pase por un estrato de material de baja resistencia de la cimentación. Conviene tomar en cuenta que la presencia de un almacenamiento d~ agua puede reblandecer por saturación materiales que, en estado seco, presentan una alta resistencia. Es necesario revisar además la posibilidad de falla por tubificación del suelo de cimentación (ref 6).
La so bree l evac i ón depende de la dimensión del área expuesta en dirección del viento hacia el bordo (fetch) y de la profundidad media de la laguna (ref 2). En el caso de las lagunas artificiales, la definición del fetch se enfrenta a la dificultad de evaluar la protección contra el viento que proporciona el bordo perimetral. Es conveniente ser conservador en este aspecto y, salvo estudios especiales, considerar como fetch la longitud total de la laguna en la dirección del viento. -Altura de rodamiento de las olas sobre el arriba del nivel de agua de referencia
2.2.6 Filtros La incorporación de un filtro dentro del cuerpo del terraplén es una precaución costosa pero frecuentemente justificada, en particular en los casos siguientes:
talud
Esta altura es del orden de la ola máxima (cresta a valle) para bordos con protección pétrea y con tal udes de 2 a 3 horizontal por 1 vertical, pero puede alcanzar el doble para superficies lisas, en particular para revestimientos sintéticos (ref 2).
-Si existe peligro de agrietamiento vertical por asentamientos diferenciales debidos a la compresibiiidad y heterogeneidad de la cimentación. - Si los materiales constitutivos erosionables o dispersivos (ref 7).
- Asentamiento de la corona El asentamiento de la corona depende del tipo de material de cimentación y del empleado para la construcción del bordo, así como de la posibilidad de saturación de los mismos. Puede estimarse por las técnicas usuales de mecánica de suelos o ITiedlan~e relaciones empíricas (ref 2).
del
bordo
son
En ambos casos, la función del filtro es evitar que el agua infiltrada alcance a salir por el talud seco del bordo y se in i e i e un proceso de erosiÓn di recta o regresiva (tubificación). Los tipos de filtros presentan en la fig 2.
más
comunes
son
los
que
se
- Margen de seguridad El margen de seguridad en el caso de lagunas artificiales puede ser menor que para bordos tradicionales sometidos a avenidas de difícil predicción; sin embargo, debe tomarse en cuenta la profundidad de agrietamiento por secado. Genera 1mente, un valor del orden de 50 cm es el mínimo margen de seguridad aceptable.
El filtro horizontal de la fig 2a es el más económico y fácil de construir; sin embargo, su eficiencia para abatir la línea superior de flujo depende de la relación entre permeabilidad horizontal y vertical obtenida en el cuerpo del bordo, la cual puede ser muy sensible a defectos en el procedimiento constructivo y en particular a una deficiente liga entre capas compactadas.
El bordo libre respecto a la altura máxima de operac10n de la laguna debe ser igual a la suma de las cuatro magnitudes anteriores. Si el valor obtenido conduce a grandes vo 1 úmenes de terracerí as, es conveniente evaluar las ventajas económicas que puede presentar emplear un
La chimenea vertical presenta mayor probabilidad de un buen comportamiento puesto que interrumpe necesariamente el flujo del agua. Para que pueda ser construida en buenas condiciones, su ancho no debe ser menor de 60 cm. Es necesario evitar la contamina-
4
ción de la arena con el material más fino del terraplén. Generalmente, la arena se compacta por vibración en seco o en estado totalmente saturado. La chimenea de arena debe combinarse con un sistema de drenaje que conduzca el agua infiltrada hacia el exterior. Este sistema puede consistir en tramos de filtros horizontales ligados a la chimenea o en tubos de concreto perforados. Esta última solución debe evitarse si se cuenta con suficiente material granular, debido al peligro siempre existente de rotura de los tubos enterrados.
Deflector (opcional)-,
grava-areno
~
Bordo compactado
[Bordo compactado
~"(continuo) hod"""'
Fig 3 Ejemplo de protección contra oleaje a base de enrocamiento
¡_-. ·. ·o:;c:::Qjf'
Los bordos pueden también protegerse contra erosión con suelo-cemento (refs 10 y 11). Se usan generalmente suelos arenosos con 10 a 25% de finos en espesores no menores de 60 cm perpendicularmente al talud. Se han construido inclusive bordos completos con suelo-cemento (ref 12).
o) Horizontal
: #A~z
También es posible emplear protecciones a base de concreto hidráulico o asfáltico semejantes a las usadas para revestimiento de canales (refs 3 y 13).
/
Finalmente, debe mencionarse que, recientemente, se han desarrollado nuevos productos prefabricados constituidos por bloques de concreto 1igados a una tela filtrante, que pueden colocarse por paneles completos con una pequeña grúa (ref 14). Existe todavía poca experiencia con estos productos, en part i cu 1ar respecto a 1 comportamiento a 1argo p1azo de la tela sintética.
b) Vertical (e himeneo)
Fig
2 Filtros usuales
Los bordos recubiertos con una membrana sintética impermeable se encuentran parcialmente protegidos contra erosión y oleaje. Sin embargo, el oleaje puede llegar a maltratar mecánicamente las membranas delgadas y contribuir a romperlas junto con los agentes ambientales (radiación solar, viento, etc) y En 1os residuos só 1idos flotantes (troncos, etc). general, es por tanto conveniente prever en el diseño una protección complementaria a base de material granular (grava o enrocamiento) o contreto hidráulico o asfáltico.
El material empleado para el filtro puede ser una arena para concreto (ASTM C 33) si el cuerpo del bordo es de arcilla, o una arena para asfalto si el material es limoso. Una discusión detallada de los criterios para el diseño de filtros se presenta en la ref 8. 2.2.7 Protección contra oleaje y erosión La protección con enrocamiento es la más común en el caso de bordos no revestidos. La dimensión de las rocas y el espesor de la protección dependen de la pendiente del talud y de la altura de la ola máxima esperada. Al respecto, pueden aplicarse los criterios usuales para la protección de presas (refs 3 y 9). Generalmente, la protección pétrea se coloca sobre un filtro de material granular más fino que retiene el suelo compactado del bordo y queda a su vez retenido por el enrocamiento (fig 3). También se han usado geotextiles en sustitución del filtro de arena (anexo I.F).
2.3 Obras ·auxiliares 2.3. 1 Obra de descarga de la alimentación En general, las lagunas artificiales están alimentadas por una tubería conectada . a pozos, por un acueducto proveniente de algún río, por la descarga de una planta industrial, etc. Para la recepción de esta alimentación, es conveniente construir una pequeña estructura cuya función es impedir la erosión de los bordos o del fondo de la laguna bajo el efecto del chorro de la descarga. Esta estructura puede ser desde una simple protección local de enrocamiento o concreto hasta un cárcamo con vertedor que permita mantener constante el nivel de descarga y con ello haga posible que las bombas trabajen en condiciones constantes de carga hidráulica.
Cuando se encuentren dificultades para conseguir rocas de tamaño suficiente, es posible recurrir a gaviones, es decir, a jaulas de alambrada que se rellenan con piedras. Esta solución es costosa y sólo debe considerarse para las zonas más afectadas por el oleaje o como medida correctiva en caso de fallas locales. 5
------·---·-----------------------------------------------------------------------------------------------
2.3.2 Cárcamo de bombeo
2.3.3 Obra de vaciado
Para recuperar el liquido almacenado en la laguna es necesario en muchos casos disponer de un cárcamo de bombeo. En el caso de laguna5 para enfriamiento en las que se recirculan volúmenes importantes de agua, esta estructura es de grandes dimensiones (anexo I.A). Puede ser necesario proteger las bombas con un sistema de rejillas que retenga las plantas y desechos que pudieran dañarlas. Es preferible que las tuberias del sistema de bombeo no pasen a través del bordo perimetral abajo del nivel del almacenamiento. Numerosas fallas han sido registradas debido a filtraciones y erosión en el contacto entre tubería y terraplén.
Las lagunas de cierta importancia deben contar con una obra de vaciado que permita purgarla para mantenimiento y/o para evacuar rápidamente el fluido almacenado en condiciones controladas en caso de falla incipiente de bordos u otros tipos de emergencias. El gasto que debe poder pasar por esta obra es el máximo compatible con la capacidad de absorción del sistema hacia el cual se descarga el fluido (drenaje, río, etc). Siempre deben analizarse con cuidado las consecuencias que tendría un vaciado de emergencia en dicho sistema y en particular su impacto humano y ecológico (inundación, contaminación, etc). Para evitar la posibilidad de derrames incontrolados, es necesario prever canales o tuberias para canalizar el flujo hacia el sistema receptor. Las lagunas impermeabilizadas con una membrana sintética cuentan generalmente con una válvula de fondo para extracción de sedimentos.
6
3. EVALUACION DE LA NECESIDAD DE IMPERMEABILIZACION
El mecanismo II corresponde a suelos sensiblemente homogéneos en los cuales las filtraciones son suficientes para elevar la posición del nivel freático en el área del almacenamiento. En este caso, el flujo tiende a generarse exclusivamente debajo de los bordos perimetrales. El gasto por filtración es entonces proporcional a la longitud de los bordos y depende de los coeficientes de permeabilidad del suelo (tanto horizontal como vertical) y de la diferencia entre el nivel del almacenamiento y el nivel freático inducido en la periferia del estanque (generalmente definido por las condiciones de drenaje superficial). Las dimensiones de la laguna afectan el gasto por metro lineal de bordo puesto que de ellas depende el número de canales de flujo que puede generarse ( fi g 5).
Es necesario realizar un estudio cuidadoso para evaluar si una laguna debe impermeabilizarse. La decisión dependerá de la magnitud de las filtraciones previsibles, del tipo de líquido almacenado y de consideraciones econÓmicas y ecológicas.
3.1 Mecanismos de filtración 3. l. 1 Estudio teórico de las infiltraciones Las pérdidas de agua por infiltración hacia el subsuelo en condiciones de flujo establecido para almacenamientos superficiales están regidas por las ecuaciones de flujo en medios porosos. En cualquier punto del suelo a través del cual ocurre el flujo se cumple la ecuación diferencial de Laplace:
Conviene hacer notar que la existencia de un mecanismo del t1po I o II no depende solamente de las condiciones físicas del subsuelo sino también de las dimensiones de la laguna y de la posición del nivel freático. Para una laguna y un subsuelo dado, si el mecanismo I da un gasto mayor que el mecanismo Il, el segundo es el que prevalece. Esta situación es generalmente la que se da en lagunas grandes salvo condiciones especiales (anexo I.A); al contrario, en lagunas pequeñas, es común la situación inversa.
( 1) donde: k , k , k son los coeficientes de permeabilidad x Y z en las dos direcciones horizontales y la vertical, respectivamente h
es la carga hidráulica.
El mecanismo III se presenta cuando existe una capa continua prácticamente impermeable a determinada profundidad. Las condiciones de flujo del mecanismo II se modifican entonces en la forma indicada en la fig ,6. Cuando existe una situación de este tipo, es comun que se proponga la intercepción de las filtraciones mediante una trinchera de material impermeable (fig 7). Debe hacerse notar que, para que la trinchera sea útil, es necesario que su permeabi 1idad sea muy baja respecto al terreno superficial natural y que abarque todo su espesor. Se sabe que la eficiencia de pantallas parciales es muy baja (ref 15). En el anexo I.E se analizan los resultados obtenidos al usar una pantalla perimetral para reducir las filtraciones de una laguna de prueba.
Dependí en do de las condiciones de frontera prevalecientes, la ecuación diferencial anterior (problema de Dirichlet), corresponderá a diversos mecanismos de filtración. En las figs 4 a 6 se ilustran tres de los mecanismos de filtración más comunes. En los tres casos se ha supuesto que la permeabilidad de los bordos es despreciable respecto a la del terreno natural sobre el que se desplantan. El mecanismo se presenta cuando la posición del nivel freático puede considerarse como una condición de frontera fija del problema. El líquido se infiltra entonces en forma esencial mente vertical descendente del almacenamiento al manto acuífero. Para que prevalezca esta condición, es necesario que las infiltraciones no alteren en forma significativa el nivel freático. Lo anterior ocurre cuando el manto acuífero tiene una posibilidad de descarga muy superior a las aportaciones por filtración del almacenamiento. En este caso, el gasto por filtración es proporcional al área del almacenamiento y al coeficiente de permeabilidad vertical de los estratos superiores del subsuelo y puede calcularse simplemente aplicando la ley de Darcy (fig 4).
Los métodos analíticos, gráficos y numéricos que permiten calcular el gasto de filtración para un mecanismo dado, pueden consultarse en las refs 3, 15 y 16. 3. 1.2 Mecanismos secundarios de filtración Además de presentarse a través de los mecanismos descritos en el inciso anterior, las filtraciones pueden ocurrir debido a diversas condiciones peculia-
7
Bordos supuestos
-
. t+D ( Dorcy ) Gasto de infiltración ( m3/s) Q =kv A 0
kv:Coeficiente de permeabilidad vertical del subsuelo, m/s A: Areo del fondo del olmocenomiento,m 2
t : Tirante, m 0: Profundidad del mvel fréatico (N F) ,m
Fig 4
Mecanismo de infiltración
Gasto de infiltrociÓn(m 3 /s)
a= k
No. 1
Lh~ ne
k : Coeficiente de permeabilidad del subsuelo, m/s L: Perímetro del estonque,m h : Diferencio de niveles en el ogua,m · · 1No. de "ñé :Factor de formo ( No.de lmeas de f luJO n¡
equipotencioles ),cercana o 1 si el subsuelo es homogéneo y la laguna es de grandes dimensiones
Fig
5
Mecanismo de infiltraciÓn No. 2
8
Bordo supuesto impermeable ~
. Í
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Estrato impermeable
Fig 7 Pantalla vertical para reducir filtraciones
Fig 6 Mecanismo de infiltración No. 3
y se presenta cuando los bordos se desplantan sobre el terreno natural sin desmontar ni despalmar adecuadamente. Cuando la capa superficial es permeable, es necesario interrumpir el flujo mediante una trinchera rellenada con suelo compactado o una trinchera de lodos (anexo I.E).
res del sitio o a defectos constructivos de los bordos o de su cimentación. Oquedades o grietas en el suelo de desplante La presencia de oquedades y grietas en el suelo de cimentación puede obviamente ser una fuente de filtraciones importantes. Estas oquedades y grietas pueden ser naturales (por ejemplo en suelos calizos cársticos o rocas lávicas porosas) o ser producto de la actividad del hombre. Los problemas que se encontraron para la construcción de lagos recreativos en la zona mi nada del Nuevo Bosque de Chapultepec de la Ciudad de México constituyen un ejemplo de este último caso (cavernas de minas de arena, ref 17).
- Contacto defectuoso entre capas compactadas de los bordos Las deficiencias en la liga entre capa y capa al construir bordos de ti erra compactada pueden dar lugar a discontinuidades horizontales que incrementan considerablemente la permeabilidad del bordo. En los material es compactados abandonados sin protección durante periodos prolongados se presentan grietas por secado que pueden tener consecuencias semejantes a las anteriores si no se remueven al reanudarse la construcción.
- Agrietamiento por secado ¡le materiales arcillosas superficiales En suelos muy plásticos, es común que se presenten arriba del nivel freático numerosas grietas por secado que no se cierran al llenarse las lagunas y dan lugar a filtraciones cuantiosas aun cuando el suelo en sí tenga una baja permeabilidad.
3.2 Estudio geotécnico 3.2. 1 Consideraciones generales Antes de decidir respecto a la conveniencia de impermeabilizar una laguna artificial, es necesario realizar un estudio geotécnico detallado del sitio, con los objetivos siguientes:
- Grietas en los bordos construidos sobre terreno blando por asentamientos diferenciales de los mismos. Los bordos desplantados sobre suelos muy compres ibles heterogéneos o de espesor variable pueden presentar grietas verticales transversales que, si alcanzan el nivel del agua, pueden ser el origen de una falla del bordo por erosión.
- Identificar filtración
Fracturamiento hidráulico del terrenos muy blandos.
- Evaluar si los suelos locales pueden ser empleados para impermeabilizar o, en su caso, definir los problemas de estabilidad que estos suelos plantearán para la aplicación de un método de impermeabilización dado.
entre
subsuelo en caso de
bordos
y
suelo
mecanismos
probables
más
- Verificar si la permeabilidad del a filtraciones aceptables o no
En suelos extremadamente blandos como los de la zona compresible del Valle de México, el llenado rápido de una laguna o la falla del revestimiento impermeable de la misma pueden provocar en el subsuelo profundas grietas por fracturamiento hidráulico, en las cual es la laguna se vacía en un tiempo extremadamente corto. Un ejemplo de falla de este tipo y una interpretación del mecanismo de agrietamiento correspondiente se presentan en el anexo I.D. - Contacto defectuoso desplante
los
de
terreno conduce
La investigación geotécnica debe además proporcionar los elementos para el diseño del bordo (características mecánicas de la cimentación y de los materiales de construcción). 3.2.2 Exploración y pruebas de campo a) Exploración superficial datos locales
de
y
La exploración superficial
Este mecanismo de filtración es extremadamente común 9
recopilación
de
del
la
sitio de
-----~~--
obra permite reunir datos preliminares valiosos respecto a la permeabilidad del subsuelo. Debe prestarse atención a la topografía, a la existencia de pozos y ojos de agua, al tipo de vegetación, a la presencia de grietas y al tipo de suelo existente en la superficie. También debe analizarse la experiencia que se tiene en la zona sobre comportamiento de lagunas. Este análisis debe hacerse, sin embargo, con gran ca ute 1a puesto que los datos proporcionados por los informantes rara vez están respaldados por mediciones fidedignas.
susceptibles de constituir drenes horizonta 1es bajo la laguna y 1os bordos. La prueba más adecuada para este fin es el ensaye Lefranc-Mandel. Los procedimientos a seguir para realizar estas pruebas se presentan en el anexo II. 3.2.3 Ensayes de laboratorio a) Pruebas de identificación Con el fin de aprovechar la experiencia existente, los materiales muestreados deben clasificarse de acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (ref 3). Para ello, es necesario realizar el análisis granu l ométri e o de los material es gruesos y determinar los límites de consistencia de los materiales finos.
b) Sondeos Los sondeos para el estudio geotécnico se realizan con los objetivos siguientes: - Definir la estratigrafía y los mecanismos de f i 1trae i Ón más probab 1es que se pueden presentar. En este aspecto, la detección de estratos permeables que puedan constituir un dren natural debajo de la laguna es de gran importancia
b) Pruebas de permeabilidad Estas pruebas pueden fines siguientes:
-Obtener muestras inalteradas de los diferentes estratos del subsuelo para poder determinar las propiedades mecánicas (permeabilidad, resistencia y compresibilidad) de los materiales en los que quedarán desp 1antados 1os bordos y e 1 a 1macenami ento, y las características de los materiales de préstamo para la construcción.
útiles
para
los
Obtener un límite inferior de la permeabi1i dad del terreno natura l. La permeab i l idad determinada sobre especímenes inalterados es en general menor que 1a del suelo en el lugar normal mente afectado por todo tipo de discontinuidades. - Determinar la permeabilidad de los materiales compactados que se emplearán para la construcción de los bordos y, en su caso, para el revestimiento impermeable.
Para la realización de los sondeos, pueden seguirse las recomendaciones de la ref 18. :) Pruebas de permeabilidad de campo
-Verificar si no existe una interacción de tipo físico-químico entre el fluido que se almacenará y los materiales de construcción que pueda alterar la permeabilidad de estos últimos (véase inciso 5.6).
La permeabilidad de formaciones naturales, generalmente compuestas por mantos de materiales con características muy variables y frecuentemente afectadas por discontinuidades, no puede ser evaluada solamente sobre la base de ensayes de laboratorio (3.2.3) y es necesario recurrir a las pruebas de campo.
Los ensayes pueden realizarse con las técnicas descritas en la ref 19, usando un permeámetro de carga variable. Para aumentar la confiabilidad de esta determinación, se ha dise~ado un nuevo tipo de permeámetro (ref 21) que permite medir con buena precisión coeficientes comprendidos entre 10- 4 y 10- 9 cm/s. Una descripción de este aparato y de los pasos a seguir para realizar la prueba se presenta en el anexo II.
El tipo de prueba de permeabi 1idad Útil en cada caso particular depende de numerosos factores, y en particular de la profundidad a la que se desea realizar la prueba y de la posición del nivel freático. Para lagunas artificiales resultan principalmente dos tipos de prueba:
ser
Útiles e) Pruebas de consolidación Las pruebas de consolidación unidimensional ( ref 19) permiten determinar las curvas de compresibilidad requerí das para ca 1cu 1ar 1os asentamientos que se presentarán por efecto de la carga transmitida por la laguna y, en su caso, de la saturación del suelo de cimentación.
- Pruebas superficiales o a poca profundidad para evaluar si el material superficial constituye un revestimiento de fondo natura 1 adecuado para limitar las filtrae iones a un va 1or aceptab 1e. Las pruebas más sencillas para este fin son las de pozo de absorción, también conocidas como prueba Nasberg (ref 19) o, con una interpretación ligeramente diferente, como prueba USBR E-19 (ref 20).
d) Pruebas de resistencia al corte Las pruebas de compresión simple y triaxiales tipo UU (no consolidada-no drenada) o CU (consolidada-no drenada) (ref 19) permiten obtener los parámetros de resistencia al
- Pruebas profundas, principalmente para materiales permeables, generalmente localizados abajo del nivel freático, y 10
-----
corte requeridos para los análisis de estabilidad de los bordos y de su cimentación.
Para referir a la fecha presente gastos anuales sistemáticos sensiblemente constantes en valor real (por ejemplo mantenimiento), puede usarse la relación siguiente:
e) Prueba de erodibilidad
P = [A/(l+i)]•[l+(l+r)/(l+i)+(l+r) 2 /(l+i) 2 +
Para verificar si los materiales de la cimentación y de construcción de los bordos y, en su caso, el revestimiento impermeable son susceptibles a la erosión y en particular verificar si se trata de arcillas dispersivas, es recomendable recurrir a la prueba conocida como "pinhole test" (ref 7).
+ ... + (l+r)n-1/(l+i)n-1]
(3)
donde A es la erogación durante el primer año. La expresión anterior puede simplificarse como sigue: P = [A/ (1 +i )] ·[ ( 1-Xn)/ (1-X )]
3.3 Análisis económico de la conveniencia de impermeabilizar
(4)
donde X = (l+r)/(l+i). Salvo quizá en el caso de almacenamientos de productos altamente contaminantes en el que el costo es un factor secundario, la impermeabilización de una laguna debe justificarse mediante un análisis económico. El costo de la impermeabilización debe compararse con los ahorros que ésta permitirá realizar a lo largo de la vida útil de la obra. Para que la comparación sea válida debe efectuarse con costos calcula dos en una misma fecha. Lo usual es referir los costos a la fecha del análisis, es decir, comparar costos y ahorros en valor "presente". Deben tomarse en cuenta la inflaciÓn y la tasa de interés vigente (ref 22). Una erogación puntual V a real izar dentro de n años tiene un valor presente de:
P = [V/(l+i)]•[(l+r)/(l+i)]n donde:
En las situaciones más comunes, se comparará la inversión realizada en la impermeabilización . más los costos de mantenimiento de la misma, con el valor comercial del agua o del fluido que se dejará de i nfi 1trar más e 1 ahorro en e 1 costo de bombeo de 1a misma. Los costos de mantenimiento de los distintos tipos de revestimientos son dif1ciles de estimar. El mantenimiento debe incluir la reparación de agujeros, grietas y daños, as1 como los costos de control de maleza, entre otros. En época de gran inestabilidad económica, resulta difícil estimar las tasas de inflación y de interés para los años siguientes, pero el análisis económico debe efectuarse de todos modos procurando cubrir el intervalo de posibilidades mediante hipótesis extremas ( "optimista" y "pesimista") cuidados amente se l ecci onadas.
(2)
V es la erogación P es el costo en valor presente
Cuando la impermeabilización requiere la importación de algún producto es usual que se penalice el costo correspondiente en una proporción que, en algunos casos, se ha considerado hasta de 30%.
r es la tasa de interés es la tasa de inflación.
11
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4. TECNICAS DE IMPERMEABILIZACION
tirante, como lo prevé la ley de Darcy. En el caso de re ves ti mi en tos si ntét i e os, el flujo se presenta casi exclusivamente por defectos de fabricación o instalación y no es aceptable recurrir a la ley de Darcy para estimar las filtraciones a priori.
4.1 Consideraciones generales Los productos y revestimientos para la impermeabilización de lagunas artificiales se pueden clasificar en tres grandes grupos (refs 23 a 25):
4.2 Mecanismos qu1micos
a) Selladores naturales y tratamientos químicos
de
sellado
natural
y
tratamientos
b) Revestimientos rígidos Se ha observado que el sella do natural de una laguna puede ocurrir por alguno de los mecanismos siguientes: a) taponamiento físico de los vacíos del suelo por sólidos sedimentados; b) taponamiento químico de los vacíos del suelo por intercambio iÓnico; y e) taponamiento biológico y orgánico por crecimiento microbiano en el fondo del estanque.
e) Revestimientos flexibles. Dentro de cada categoría existe a su vez una gran cantidad de variantes (tabla 1). Es común que las lagunas requieran un revestimiento para controlar las pérdidas por filtración que, además de resultar costosas, pueden contaminar el área circundante o hacer fallar la instalación y poner en peligro propiedades cercanas o vidas humanas. Ciertos ti pos de re ves ti mi ente reducen además la erosión de los bordos debida a la acción del oleaje (2.2.7) o de lluvia, y sirven de protección contra la socavación de zapatas y cimentaciones de los elementos estructurales que se encuentran dentro del almacenamiento.
Varios productos químicos que se mezclan con el suelo han sido usados con grados de éxito muy variables para sellar lagunas. Los cat i enes mono val entes ( i enes de sodio, potasio y amonio) disminuyen químicamente la porosidad del suelo al reemplazar los cationes polivalentes cálcicos. Se ha encontrado que la impermeabilización qu1m1ca puede ser efectiva en suelos con un mínimo de 8% de arcilla y de 10% de limo. Las sales que se usan con más frecuencia para el sellado químico son los polifosfatos de sodio (pirofosfato tetrasódico o tripol ifosfato sódico), el carbonato de sodio y el cloruro de sodio (ref 26). Debido a la compleja y variable composición química de los suelos, los tratamientos de esta naturaleza sol amente deben aplicarse después· de un estudio de laboratorio que demuestre su efectividad. Se trata en realidad de una técnica incipiente.
Para analizar las posibilidades de éxito de un sistema de impermeabilización, es necesario considerar que el revestimiento y el medio en el que se instala trabajan en conjunto; el mismo criterio debe seguirse para el caso del estudio de fallas, ya que en la mayoría de los casos la falla del revestimiento es el resultado de una acción y no su causa. El punto más importante es que el revestimiento se coloque sobre una base estable aun en estado saturado. Cualquiera que sea el tipo de revestimiento considerado, la participación de un especialista en mecánica de suelos es por tanto indispensable.
Una segunda categoría de productos químicos está constituida por los aditivos que se agreg-an al agua para reduéir las filtraciones. Algunos de estos productos, a base de polímeros, aumentan la atracción iónica de las partículas del suelo hacia el agua, con lo que se incrementa el diámetro efectivo de las mismas y se reducen las dimensiones de los poros. Otros son emulsiones de cera que forman una membrana delgada en el fondo. Estos productos permiten reducir pero no eliminar las filtraciones. Sus principales atractivos son su bajo costo y la posibilidad que ofrecen de corregir en cierta medida los problemas de filtración sin tener que vaciar la laguna.
La presencia de un revestimiento con baja permeabilidad en el fondo de una laguna conduce a un mecanismo de filtración como el indicado en la fig 8. Es usual considerar que el flujo a través del revestimiento está regido por la ley de Darcy. El gradiente de carga hidráulica actuante en el revestimiento se considera igual aproximadamente al tirante dividido entre el espesor del mismo. Debe subrayarse que esta consideración es discutible puesto que abajo del revestimiento puede presentarse una zona de flujo no saturado en la que el fenómeno se vuelve más complejo debido en particular a la exis'b€ncia de fuerzas de succión. La experiencia muestra ~~n embargoque, por lo menos para re ves ti mi entos de suelos compactados, el flujo es de hecho aproximadamente proporcional al
Las arcillas altamente expansivas, tales como la bentonita, pueden reducir efectivamente la permeabilidad del suelo natural al humedecerse. La bentonita es una arcilla montmorilonítica sódica que exhibe un alto grado de expansividad, permeabilidad y baja
13
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-----------~--
--~
TABLA 1 PRODUCTOS Y TECNICAS DE IMPERMEABILIZACION (ref 23)
SELLADORES
REVESTIMIENTOS RIGIDOS
REVESTIMIENTOS FLEXIBLES
Arcillas bentoníticas Tratamientos químicos del suelo Aditivos al agua
Concreto hidráulico Suelo-cemento Concreto asfáltico Concreto lanzado
Membranas sintéticas (plásticos y elastómeros) Membranas asfálticas Paneles asfálticos Suelos compactados
CONTINUOS
DISCONTINUOS
Membranas sintéticas Membranas asfálticas Paneles asfálticos
Suelos compactados Concreto lanzado Concreto hidráulico Concreto asfáltico Suelo-cemento Arcillas bentoníticas Tratamientos químicos del suelo Aditivos al agua
IMPERMEABLES
SEMI PERMEABLES
Membranas sintéticas Paneles asfálticos
Suelos compactados Concreto lanzado Concreto hidráulico Concreto asfáltico Membranas asfálticas Suelo-cemento Arcillas bentoníticas Tratamientos químicos del suelo Aditivos al agua
i
Bordos supu~
~"''i*'~~~""~~"0~ k1
/ ,'
'
' : k /»k :
~
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1
:
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:
1
1
: 1 ~ -• \ \ ,(Flujo en suelo no saturado) 1 : i \ ' '
• ( m3/s) Q =k A -tt+e ( Darcy ) Gasto de infiltrac ion 1 k 1: Coeficiente de permeabilidad vertical del revestimiento, m/s A: Areo del fondo del olmocenomiento,m 2
e: Espesor del revestimiento, m t : Tirante, m
Fig 8
Estanque con revestimiento impermeable 14
estabilidad en presencia de agua. Para revestir lagunas artificiales, es posible dejar decantar una suspensión de bentonita en agua o mezclar la bentonita en seco con el suelo natural o con arena previamente al llenado. También puede aplicarse sobre una cama de grava para sellar los huecos entre partículas o enterrarse bajo una capa protectora de suelo. El comportamiento de los revestimientos de bentonita depende en gran parte de la calidad de la misma. Algunos depósitos de benton ita pueden contener algo de arena, limo y arcilla como impurezas. La bentonita finamente molida es generalmente más adecuada para el revestimiento que la bentonita en greña. Por lo general, la bentonita debe tener un contenido de agua inferior a 20%. Esto resulta especialmente importante para membranas delgadas. La bentonita de mala calidad se deteriora rápidamente en presencia de aguas duras y ti ende a eros i onarse por efecto de corrientes y oleaje. Durante el primer año puede presentarse agrietamiento de la membrana por asentamiento al saturarse la subrasante. Los revestimientos de bentonita deben generalmente colocarse a mano, lo que implica un alto costo. No debe esperarse que la bentonita colocada simplemente sobre la superficie del terreno dure más de 2 a 4 años. Las capas de bentonita enterradas pueden tener una durabilidad mayor (ref 27). Actualmente existen en el mercado paneles prefabricados de bentonita (refs 28 y 29) que, diseñados originalmente para impermeabilizar cimentaciones, se han usado también para lagunas. No existen hasta ahora evidencias publicadas claras respecto al comportamiento de estos paneles.
lanzado es inestable si se presentan presiones hidrostát i cas atrás del mismo. Es necesario prever juntas de contracción cada 3 m aproximadamente. Los espesores de concreto varían usualmente entre 2.5 y lO cm. Sobre pendientes mayores de l. 5 horizontal contra 1 vertical es necesario reforzar el concreto lanzado con una malla tipo gallinero o electrosoldada. 4.3.2 Revestimientos de suelo-cemento Por suelo-cemento se entiende una mezcla de suelo arenoso con cemento. Esta mezcla es atractiva por su bajo costo respecto al concreto hidráulico, si existe arena en el sitio de construcción. Aunque este tipo de revestimiento haya sido utilizado en ciertas lagunas, no puede clasificarse realmente como impermeable. En efecto, el suelo-cemento presenta siempre grietas de contracciÓn que sol amente pueden reducirse, pero no eliminarse, mediante un control estricto de compactación, contenido de agua y tiempo de curado. 4.3.3 Revestimientos de concreto asfáltico El asfalto es un compuesto que se encuentra en distintas proporciones en la mayoría de los petróleos crudos. Es un material cementante entre negro y café oscuro que se vuelve líquido al calentarse. Su densidad es algo más ligera que la del agua. A la temperatura ambiente, el asfalto puede variar de un estado sólido a semisólido. El constituyente principal del asfalto es el betún, una mezcla de hidrocarburos de origen natural o pirogénico, todos los cuales son solubles en el disulfuro de carbono. Casi todo el asfalto comercialmente producido proviene de la destilación del petróleo. La mezcla de asfalto con agregados pétreos se conoce como concreto asfáltico.
4.3 Revestimientos rígidos Los revestimientos rígidos más comunes se hacen a base de concreto hidráulico, suelo-cemento y concreto asfáltico. 4.3. 1 Revestimientos de concreto lanzado
concreto
hidráulico
Los revestimientos de concreto asfáltico mezclados en caliente ( refs 30 y 31) se han usado frecuentemente como revestimientos en espesores del orden de 5 cm. Se emplea un concreto asfáltico análogo al usado para carpetas en carreteras. Sin embargo, su contenido de asfalto es mayor (6. 5 a 9. 5%) y el porcentaje de "filler" mineral más alto; además, se usa un asfalto de baja penetración (4 a 7 mm). Se obtiene en esta forma una mezcla de porosidad baja y práct i e amente impermeable después de compactarse. Sin embargo, es difícil reproducir en el campo el tipo óptimo de mezcla que se haya definido en el laboratorio. Otros problemas que pueden presentarse son los siguientes:
y
La experiencia con revestimientos de concreto hidráulico es contradictoria. Algunos revestimientos han dado buenos resultados mientras que otros han presentado problemas graves de filtraciones. Los puntos críticos de esta técnica parecen ser los siguientes: - Necesidad de un substrato de apoyo firme - Composición del concreto que minimice el agrietamiento por contracción Juntas de contracción (cada 6 a 9 m)
suficientemente
- Agrietamiento por deformación del substrato de apoyo - Agrietamiento por efecto de agentes el imát i e os en las zonas expuestas
numerosas
- Deslizamiento sobre los taludes, especialmente· durante las épocas de calor. Es difícil lograr simultáneamente la impermeabilidad y la resistencia requerida para evitar el deslizamiento
Selladores y "water stops" de buena calidad en las juntas de contracción -Llenado lento de la laguna para permitir cierta deformación progresiva del revestimiento.
- Ataque por ciertos aceites.
Los revestimientos de concreto deben clasificarse como semipermeables.
Un caso de falla de un revestimiento de este tipo se analiza en el anexo I.D. 15
~-
particular los
Lo anterior hace que general mente el concreto asfáltico no se use realmente como revestimiento impermeable sino como protección mecánica de otro revestimiento (generalmente a base de arcilla).
El concreto lanzado tiene la ventaja de poder aplicarse a superficies irregulares sin cimbra pero presenta los mismos problemas que el concreto hidráulico tradicional. Además, es sensible a asentamientos diferenciales y las grietas que se forman son rlifíri les de reparar, Por otra parte, el concr·eto
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líquidos y en
---
---
---
4,4 Revestimientos flexibles Los revestimientos flexibles siguientes (tabla 1):
más
comunes
son
- Es difícil controlar la temperatura del asfalto o la dosificación del solvente para obtener un material de características homogéneas
los
-Las membranas delgadas aplicadas directamente sobre el terreno siempre presentan zonas de menor espesor y pequeños orificios (pinholes) que implican fragilidad local y filtraciones
- Membranas sintéticas - Membranas afálticas - Elementos prefabricados a base de asfalto
- Las membranas delgadas no reforzadas se agrietan fácilmente bajo el peso del fluido almacenado, especialmente si la subrasante es deformable
- Revestimientos a base de suelos compactados.
4.4.1 Membranas sintéticas
- Si el suelo de apoyo es inestable volumétricamente, las filtraciones, por mínimas que sean, llevan rápidamente al agrietamiento generalizado de la membrana. En el anexo I.B se describe una experiencia de este tipo
El empleo de productos sintéticos para el revestimiento de lagunas artificiales se remonta a los años sesenta. Existen muchos tipos diferentes de membranas sintéticas; sin embargo, pueden clasificarse en dos grandes grupos: las f abrí cadas a base de plásticos y las hechas con elastómeros.
- Si la membrana queda expuesta a los rayos del sol, presenta agrietamiento y tiende a escurrir sobre los taludes.
Las membranas plásticas y las elastoméricas son las más populares cuando se busca obtener una permeabilidad prácticamente nula. Se adquieren en grandes hojas que facilitan su instalación. Si (pero solamente si) se seleccionanan y se instalan adecuadamente, estas membranas resisten el ataque de la mayoría de los productos· químicos y dan lugar a filtraciones muy bajas. Los productos siguientes:
sintéticos
más
conocidos
son
Todas las limitaciones anteriores pueden superarse ya sea usando una tela de refuerzo, consolidando el terreno, aumentando espesores, dando un mantenimiento frecuente, etc. Sin embargo, se cae entonces en una solución cara que difícilmente compite con otros tipos de revestimiento. Se sabe de una aplicación de esta técnica en México con tela de refuerzo de yute; el costo resultó comparab 1e al de 1os mejores revest imientos sintéticos.
los
4.4.3 Elementos prefabricados a base de asfalto
-Cloruro de polivinilo (PVC)
Las láminas asfaltadas prefabricadas son paneles de 4 a 13 mm de espesor constituidos por una tela de fibra de vidrio impregnada con asfalto. Las dimensiones de los paneles son relativamente pequeñas para permitir su transporte (0.90 a 1.20 m de ancho y 1.80 a 4. 50 m de largo). Lo anterior implica un gran número de juntas que se realizan con traslapes recubiertos con asfalto generalmente colocado en caliente o con mastiques especiales. La experiencia muestra que los paneles expuestos al sol en los taludes presentan deformaciones importantes con el tiempo y deben sustituirse periódicamente. Las láminas de es te tipo se prestan so 1amente al revestimiento de lagunas pequeñas. También pueden usarse como protección no impermeable contra o1e aje. Este tipo de paneles se fabrica en México (ref 32).
- Polietileno (PE) - Polietileno clorinado (CPE) - Hule butilo (EPT y EPDM) - Poli el oropreno ( n1eopreno) - Polietileno clorosulfonatado (hypalon) - Poliolefin elastizado (3110) La denominación de plásticos cubre usualmente el PVC y e 1 PE y sus derivados y el término e 1astómeros se aplica al hule butilo, EPT, EPDM y neopreno. Otros materiales que se han usado son el polipropileno, el nylon y el hule natural.
4.4.4 Revestimientos a base de suelos compactados Históricamente, el sistema de recubrimiento con el más largo registro de operación exito~a es el suelo compactado. Además, este tipo ae recubrimiento resulta frecuentemente ser el más económico. Una capa de suelo nunca es totalmente impermeable pero solamente deja pasar una cantidad controlada de líquido. Estas filtraciones pueden ser inferiores a las que se presentan con otros sistemas más costosos a consecuencia de defectos de instalación o de fabricaClan. La clave del éxito de esta técnica está en la selección adecuada del tipo de suelo, en su preparación y en el método de colocación. Una discusión detallada de la impermeabilización con suelos compactados se presenta en el capítulo 5.
Una discusión detallada de la tecnología de la impermeabilización de lagunas con membranas sintéticas se presenta en 21 capítulo 6. 4.4.2 Membranas asfálticas Las membranas flexibles a base de asfalto se forman regando directamente el asfalto caliente o rebajado (disuelto en algún solvente) sobre el terreno natural o sobre una tela o fieltro de refuerzo. La membrana puede protegerse con una capa de su e lo. Los resultados obtenidos con esta técnica son muy variables, destacando los aspectos siguientes:
16
5. ALGUNOS ASPECTOS DE LA TECNOLOGIA DE LA IMPERMEABILIZACION CON SUELOS COMPACTADOS
y es el peso volumétrico del permeante
5.1 Consideraciones generales La impermeabiliación de una laguna con suelo compactado es una técnica delicada que requiere un buen conocimiento de las propiedades de los suelos y un riguroso control de calidad (refs 33 a 36).
es el gradiente hidráulico
R es el radio del tubo. 1110-5
Un revestimiento de suelo debe combinar generalmente varias propiedades: baja permeabilidad, estabilidad ante los gradientes fuertes a los que se encuentra sometido y resistencia a la erosión. Si la laguna debe vaciarse periódicamente, el material deberá además presentar una gran estabilidad volumétrica para evitar el agrietamiento por secado o en su defecto protegerse adecuadamente.
k, cm/s
La permeabilidad de los suelos finos no es una característica inherente del material sino que depende básicamente de su estructura. Para suelos compactados, la permeabilidad varía •considerablemente con el contenido de agua y el método de compactación. Lo anterior se aprecia claramente en la fig 9 (ref 37). Se observa que el coeficiente de permeabilidad disminuye drásticamente (hasta en varios órdenes de magnitud) si la compactación se realiza con un contenido de agua superior al óptimo Proctor. Además, si la compactación se hace por amasado, se obtiene una permeabilidad menor que si el suelo se compacta estáticamente. Lo anterior debe atribuirse a que, cuando el material se compacta del lado seco respecto al' óptimo Proctor, las partículas de arcilla forman flóculos o grumos que oponen una alta resistencia al rearreglo durante la compactación y dan lugar a una estructura con una alta proporción de poros grandes. Para contenidos de agua altos, los grumos se debilitan y los poros grandes tienden a desaparecer. La reducción adicional de permeabilidad debida a la compactación por amasado puede atribuirse a las grandes deformaciones angulares ind~cidas por esta técnica y que tienden a destruir los grumos. La influencia radical de la proporción de poros grandes sobre la permeabilidad, aun para una misma porosidad, puede entenderse si se admite que los poros de un suelo saturado pueden idealizarse como tubos de sección transversal constante paralelos a la dirección del flujo. El gasto a través de un poro dado será, de acuerdo con la ley de Poiseuille:
1 l 10-e 13
o 15
17
19
15
17
19
21
23
25
27
23
25
27
1720
yd
'kg/m3 1680
1640
1600 13
w,% o • •
Compactación por amasado, molde de 2.5 x 7.1 cm Compactación por amasado, molde de 8.9 x 3.5 cm Compactación estática, molde de 2.5 x 7.1 cm
w
Contenido de agua de compactación Sr Grado de saturaciÓn )'(j Peso volumétrico seco
(5) donde:
Fig 9 Influencia del método de compactación en ~
es la viscosidad del fluido
la permeabilidad de una arcilla limosa 17
Se observa que el gasto depende del radio del poro a la cuarta potencia. Cualquier proceso que destruye los poros más grandes reduce por tanto considerablemente la permeabilidad, aun si ocurre a porosidad constante. Para reducir eficientemente 1a permeabilidad, es por tanto más importante dar al suelo una estructura adecuada que tratar de disminuir su porosidad. La importancia de este hecho básico no parece haberse tomado en cuenta desde un punto de vista práctico en e 1 diseño y construcción de re ves ti mi en tos de su e 1o compactado antes de la experiencia descrita en el anexo I.A. 5.2 Selección del material En la tabla 2 se han clasificado los diferentes tipos de suelos de acuerdo con sus propiedades más relevantes desde el punto de vista de su uso como revestimiento (ref 38). Existen dos opciones: emplear un material fino plástico poco permeable y protegerlo con otro material contra erosión y secado, o elegir un material natural (o una mezcla) que combine, en la medida de lo posible, todas las propiedades deseables. Si se escoge la primera opción, debe verificarse que se cuenta con un banco de préstamo de material arcilloso adecuado. Las arcillas de baja compresibi1idad (CL) presentan la ventaja de ser más estables volumétricamente y más manejables que las de alta compresibilidad (CH). Además, si se les da una estructura adecuada; ambos tipos de materiales tienen permeabilidades semejantes para fines prácticos. Sin embargo, no es recomendabale utilizar arcillas con 1imite líquido inferior a 30%. El material de protección puede ser una grava-arena, de preferencia bien graduada, con tamaños suficientes para resistir en su caso el arrastre de las corrientes que pueden existir dentro de las lagunas, en particular cerca de la descarga y de la zona de bombeo. El suelo compactado puede también protegerse con una capa de suelo-cemento o de concreto asfáltico. Si se opta por la segunda opción, los materiales más adecuados son las gravas con matriz arenoarcillosa o, en su defecto, 1as gravas arcillosas. El contenido de arcilla debe ser suficientemente alto y uniforme para que, aun si se presenta segregación local, el porcentaje de arcilla no llegue a ser en ningún punto inferior a 15%. El espesor del revestimiento debe ser suficiente para garantizar la continuidad del mismo y evitar que se encuentre sometido a un gradiente hidráulico excesivo. No es recomendable un espesor inferior a 30 cm ni un gradiente superior a 10, especialmente en materiales mal graduados. Es importante verificar que las diferentes fracciones granulométricas que componen el material de revestimiento cumplen mutuamente con las condiciones de retención para filtros (ref 8) y que no existe peligro de segregación bajo el efecto del gradiente hidráulico. En la misma forma, el substrato debe poder retener las partículas del revestimiento. Los graves problemas que presentó el delantal de la presa Tarbela en Paquistán (ref 39) muestran la importancia de verificar la compatibilidad entre material de revestimiento y substrato.
5.3 Preparación del material Por los motivos expuestos en 5. 1, es conveniente compactar e 1 material se 1ecci onado con un contenido de agua alto para reducir su permeabilidad. Si se quiere bajar la permeabilidad al mínimo, el contenido de agua requerido puede ser hasta de 5 o 6% superior al óptimo Proctor. Para evitar que existan zonas locales más permeables en el revestimiento, es necesario que los materiales de los bancos de préstamo sean preparados previamente a su colocación. La preparación consiste en darles el contenido de agua adecuado, homogeneizarlos por mezclado, y dejarlos curar para que el contenido de agua se uniformice por difusión. El tiempo de curado debe fijarse para cada material mediante muestreos de control. Un tiempo del orden de tres a seis días resulta generalmente suficiente. 5.4 Colocación Si se pretende lograr la mínima permeabilidad, los equipos tradicionales de compactación como rodillos pata de cabra o neumáticos puedeh resultar inadecuados al atascarse debido al alto contenido de agua del material. Teniendo en cuenta que no se busca un alto grado de compactación sino dar al suelo una estructura adecuada, puede ser preferible recurrir a un equipo ligero (por ejemplo tractor agrícola) para la formación de una capa de suelo remoldeado de espesor uniforme. Es conveniente que el revestimiento se construya por capas de no más de 20 cm de espesor. Antes de iniciar la colocación, es necesario regar abundantemente el terreno natural para evitar que absorba el agua del suelo compactado. En el control de calidad de la colocación debe ponerse énfasis en la verificación del porcentaje de finos y contenido de agua y plasticidad de los mismos, así como del espesor de la capa. 5.5 Protección La protección de los revestimientos de suelos finos, a base de material granular, suelo-cemento o concreto asfáltico, debe instalarse lo más rápido posible. Durante el lapso que separa la colocación del revestimiento de la instalación de la protección, el contenido de agua del suelo debe mantenerse constante por riego. 5.6 Efecto de la composición del fluido sobre la evolución de la permeabilidad
almacenado
La confiabilidad de los revestimientos de arcilla a largo plazo, sobre todo en presencia de ciertos productos químicos, es un tema de gran controversia. Varios autores han afirmado que ciertos compuestos pueden incrementar considerablemente con el tiempo la permeabilidad de las arcillas (refs 40 y 41). la interpretación que se da de este fenómeno es que dichos compuestos modifican el grado de floculación de las partículas de arcilla y, al cambiar su estructura, cambian su permeabilidad. Algunas de las evidencias presentadas no son convincentes puesto que se refieren a revestimientos de arcilla que se dejaron secar y por tanto fueron afectados por un intenso agrietamiento (ref 40). En un artículo reciente sobre este tema (ref 42) se concluye que, por lo menos en lo que se refiere a líquidos orgánicos, no existen datos que permitan afirmar que puede presentarse un incremento de permeabilidad.
TABLA 2
PROPIEDADES FISICAS IMPORTANTES DE LOS SUELOS EN RELACION CON SU USO PARA IMPERMEABILIZACION DE LAGUNAS (ref 38)
NOMBRE TIPICO DE GRUPOS DE SUELOS (SUCS)
PROPIEDADES DE LOS SUELOS*
SIMB. GRUPO
QJ
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o u
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14
16
15
2
-
GP
16
14
8
3
-
GM
12
10
12
5
6
GC
6
8
11
4
2
GW-GC
8
13
16
1
1
Arena y arena con grava, bien graduada, poco o nada de finos Arena uniforme, arena con grava, poco o nada de finos Arena limosa, mezclas uniformes de arena y limo
sw
13
15
13
8
-
SP
15
11
7
9
-
SM
11
9
10
Arena arcillosa, mezclas uniformes de arena y arcilla Arena con cementante arcilloso
se
5
7
9
SW-SC
7
12
14
6
5
5
-
Gravas y mezclas de arena y grava, bien graduadas, poco o nada de finos Gravas y mezclas de arena y grava, uniformes, poco o nada de finos Grava limosa, mezclas uniformes de grava, arena y limo Grava arcillosa, mezclas uniformes de grava, arena y arcilla Grava con cementante de arenaarcilla
c..
-8
~
·~
USO COMO REVESTIMI ENTO **
"'_ "QJ "Q
(gruesa) 10 7 (gruesa) Erosión crítica 7 4 3
Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, arenas finas limosas o arcillosas con ligera plasticidad Arcillas inorgánicas de baja a mediana plasticidad, arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas poco plásticas Limos orgánicos y arcillas orgánicas limosas de baja plasticidad
ML
10
CL
3
6
6
11
OL
4
2
3
-
Limo inorgánico, suelos finos arenasos o limosos micáceos o diatomeáceos l irnos plásticos Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, "fat clays" Arcillas orgánicas de mediana a alta plasticidad Turba y otros suelos altamente orgánicos
MH
9
3
2
-
CH
1
4
4
12
OH
2
1
1
-
-
Pt
-
-
-
-
-
8
Erosión crítica 5
9
Erosión crítica
Cambio volum. crítico
* Los números clasifican los suelos de acuerdo con las propiedades físicas mencionadas (de menor a mayor permeabilidad, resistencia y peso volumétrico)
** Los números indican la calidad relativa del tipo de suelo para el uso considerado 19
-- ----------------
Es obvia la necesidad de investigación sistemática sobre este tema. En ausencia de conclusiones claras, es recomendable que la permeabilidad de los
revestimientos de arcilla se mida siempre mediante pruebas de larga duración realizadas con el mismo fluido que se almacenará en la laguna.
20
6. ALGUNOS ASPECTOS DE LA TECNOLOGIA DE LA IMPERMEABILIZACION CON MEMBRANAS SINTETICAS cadenas largas. La reacción tiene lugar dentro de un recipiente a presión llamado pol imerizador o reactor que está equipado con un mecanismo de agitación y está contra la do térmicamente. A temperatura y presiones norma 1es, el monómero se presenta como un gas y por tanto debe manejarse en forma líquida a bajas temperaturas y altas presiones. Una vez iniciada la reacción de polimerización, generalmente va acompañada por la generación de gran cantidad de calor, el cual se disipa mediante un sistema de enfriamiento interconstruido en el recipiente de reacción.
6.1 Consideraciones generales Al usar membranas sintéticas se busca generalmente eliminar totalmente las filtraciones. Es importante tomar conciencia de que, aun con los mejores productos, no puede existir la absoluta seguridad de que se alcanzará este objetivo. En efecto, la calidad de una membrana no puede ser superior a la de su más grave defecto de fabricación o de su peor junta. Quizá más que de las propiedades en sí del material sintético, el resultado final depende por tanto de la calidad y control de la fabricación e instalación. Se sabe de varias instalaciones realizadas con los mejores productos disponibles en el mercado que han presentado problemas de filtraciones (ref 43).
Desde las plantas químicas, las resinas y polímeros se envían al fabricante de las membranas. En la planta procesadora, a veces llamada p1anta de conversión, se recibe la resina y se mezcla con otros ingredientes para obtener 1as pro pi edades deseadas. El mezclado es una de las etapas más importantes en la fabricación de los revestimientos sintéticos. Ninguna receta o proporcionamiento se puede desarrollar en forma tal que dé lugar a todas las propiedades deseables. Esto se debe a que las propiedades físicas y químicas están relacionadas entre sí. Cada vez que se mejora una cierta propiedad alguna otra se perjudica, regla que se aplica tanto a plásticos como a elastómeros.
Es importante tomar en cuenta que un desgarre o defecto local puede conducir a filtraciones importantes, aun si el terreno subyacente es poco En efecto, el líquido tiende a fluir permeable. horizontalmente en el contacto entre membrana y suelo, lo que aumenta la superficie de absorción del terreno y despega la membrana del mismo si no ha sido lastrada ( ref 44). El hecho de que no sea posible llegar a una instalación perfecta ha llevado a ciertas instituciones (ref 23) a definir para los contratistas una fórmula de tolerancia del tipo siguiente para la filtración máxima: Q = l. 6
X
10-s A/H
En la planta procesadora las membranas se obtienen por laminado en caliente (calendering), por extrusión o por aplicación del producto sobre una tela de soporte (spread coating).
(6) Las membranas terminadas pueden tener diferentes estructuras. Para evitar' los orificios debidos a defectos de fabricación, 1as membranas más gruesas se obtienen frecuentemente superponiendo varias hojas y se refuerzan intercalando entre ellas una o dos telas de refuerzo (f i g 1O). Es te refuerzo aumenta 1a resistencia a la tensión de la membrana y facilita su manejo y los empalmes tanto en la fábrica como en el campo. Sin embargo, las razones más importantes para reforzar con tela son las siguientes:
donde: Q es la filtración máxima admisible, en t/s 2
A es el área del revestimiento, en m H es el tirante máximo, en m.
Esta fórmula es bastante liberal puesto que acepta, para un tirante de 1 m, una fuga correspondiente a un abatimiento de nivel en la laguna de 1 mm/día. Para productos altamente contaminantes este va 1or podría ser inaceptable.
-Estabilidad contra el punzonamiento - Estabilidad contra el encogimiento
6.2 Fabricación
-Mayor resistencia al desgarre.
Todas las membranas sintéticas de revestimiento están hechas a partir de resinas obtenidas como producto de una reacción química llamada polimerización, en la cual moléculas pequeñas de un monómero se unen entre sí y con otras moléculas para formar polímeros de
Las telas de refuerzo que tienen más aceptación son a base de algodón, yute, poliéster y vidrio. Aunque el nylon tiene algunos inconvenientes, sigue siendo e 1 material más aceptado para te 1as de refuerzo de membranas. Su principal atractivo est~ en su fácil
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disponibilidad y en su resistencia a soluciones acuosas y organismos del suelo. Como desventajas deben mencionarse su baja resistencia a las soluc.iones ácidas y a la luz solar y su falta de adherencia a cualquiera de los pol.meros. La rapidez de deterioro del nylon a la luz solar depende del peso de la tela, del espesor de la capa de cobertura y de su color. Las fibras poliéster exhiben una buena resistencia a los ácidos y a la luz solar y se han convertido en competidoras de 1 ny 1on; sin embargo, tampoco ti en en propiedades adhesivas hacia los materiales que constituyen las membranas.
alteración producía un material muy útil que pose•a gran flexibilidad, excelente resistencia a la abrasión y buena resistencia. No lo afectaba el ozono, contrariamente al hule, y era resistente a un gran número de soluciones qu.micas comunes. Otras sustancias se agregan al compuesto plástico, tales como pigmentos para dar color, estabilizadores ligeros para inhibir el efecto de los rayos ultravioletas del sol, estabilizadores al calor y diluyentes. Las membranas de PVC se fabrican en espesores de 1O a 30 mils (1 mil = 0.001 pulg = 0.025 mm). Las juntas son fáciles de ejecutar. Las membranas de PVC tienden a rigidizarse con el tiempo debido principalmente a que van perdiendo paulatinamente el plastificante, ya sea por extracción de agua, por volatilización térmica o por ambos mecanismos. Estos cambios van acompañados de un aumento en la resistencia a la tensión y en la dureza y por tanto se vuelven más frágiles. Esto significa que el PVC presenta un comportam.iento muy des f avorab 1e ante e 1 envejecimiento y por e 11 o no se debe usar expuesto directamente a la atmósfera, salvo en instalaciones temporales (menos de dos años). Generalmente, es necesario proteger las membranas de PVC con un relleno de 10 a 15 cm de espesor mínimo.
Sin refuerzo
6.3.2 Polietileno (PE) A1 a 1i mentar e 1 reactor con el monómero de et i 1en o, se produce una resina de polietileno (PE). El producto final también es blanco con la apariencia de azúcar granulada o pulverizada, según el tipo de polímero que se use y el procedimiento de fabricación.
3 capas
El mezclado del polietileno es un proceso radicalmente diferente al empleado en la industria del vinilo (PVC). Una de las diferencias fundamentales es que el polietileno no necesita plastificante; de hecho, no se puede plastificar para formar un material blando y flexible. El pol ietileno tiene una característica Única de rigidez que, dentro de márgenes estrechos, no se puede modificar. A medida que la película de PE aumenta su espesor se hace más rÍgida a tal punto que una película de 8 mi ls es casi el Hmite práctico de su utilización como revestimiento.
5 capas Fig 10 Fabricación t (pica de membranas ( ref 48)
6.3 Principales tipos de membranas
El material es resistente a casi todo. De hecho, es tan resistente que los adhesivos Hquidos no surten efecto en él. Sin embargo, tiene baja resistencia a los hidrocarburos y a los aceites.
6.3. 1 Cloruro de polivinilo (PVC) Al alimentar el reactor con un monómero de cloruro de vinilo, el producto resultante es la resina de cloruro de polivinilo (PVC, del nombre inglés de este producto: polyvinyl chloride), que es un material b1anca parecido a 1 azúcar granula da o pulverizada, dependiendo de 1 po H mero o de 1 procedimiento de fabricación. El PVC se produce a partir de un monómero que contiene dos átomos de carbón y uno de cloro. La resina de cloruro de polivinilo fue sintetizada por vez primera en Alemania hace más de cincuenta años. Era un material duro y semiopaco y nadie se imaginaba que pudiera tener alguna utilidad. Sin embargo, a principios de los años treinta se hizo un descubrimiento importante: se encontró una sustancia quÍmica que podía convertir la resina en un material flexible Útil. Se descubrió que se podía alterar la resina al mezclarla con un plastificante o agente reb l andecedor si después de 1a mezc 1a se aplicaba calor y presión. El producto resultante demostró ser una barrera excelente contra la corrosión y sus primeras aplicaciones fueron para este uso. La
El punto de fusión del polietileno tiene un intervalo reducido de variación, por lo que la unión con calor de pelícu1as de PE es un proceso extremadamente difícil de controlar y no son aplicables las técnicas de empalmado electrónico. Casi la Única forma de poder unir este material es por medio de una cinta adhesiva o de algún material adherible extruido, pero aun así la junta no se puede considerar permanente. La película de PE tiene características muy pobres de envejecimiento a la intemperie (baja resistencia al ozono) y no se aconseja dejarla expuesta directamente a la atmósfera salvo en instalaciones temporales (menos de un año) a menos que se entierre. En México, se fabrica una membrana de bajo costo a base de polietileno y asfaltos especiales (ref 45). Este producto se ha comercializado principalmente para impermeabilización de edificios pero también se ha
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empleado para lagunas, con poco éxito, debido sobre todo a la dificultad de realizar uniones confiables con este material y a las limitaciones propias de sus componentes.
trabajo. Siempre debe buscarse m1 n1m1 zar el nGmero de juntas a realizar en el campo. Los principales métodos empleados para la unión de juntas en la actualidad se presentan a continuación (refs 23 y 48).
6.3.3 Polietileno clorinado (CPE)
6.4. 1 Método dieléctrico
El polieti leno clorinado resulta de la cloración de polietileno de alta densidad. Se obtiene así un material análogo en su composición al PVC pero con mejor resistencia a los agentes climáticos. El producto se presta además a todas las técnicas de junteo usuales (6.4). Se fabrica en espesores de 1 a 90 mils. Se puede unir con membranas de PVC.
Este método se basa en la transmisión de ondas de alta energía y frecuencia, en el intervalo 30 a 40 MHz, a través del traslape de los dos tramos a unir. En dos a cinco segundos se genera suficiente calor para que el material se vuelva termoplástico y fluya hasta formar una junta homogénea. Esta técnica se emplea Gnicamente en planta. Se aplica al PVC y al hypalon pero no al EPDM ni al neopreno.
6.3.4 Hule butilo
6.4.2 Método térmico El hule butilo proviene de una reacción de copolimerizaclon. El monómero básico es el isobutileno, el cual se poli meri za en presencia de pequeñas cantidad es de isopreno. En una de las mayores instalaciones realizadas en el mundo se usó un revestimiento de hule butilo (ref 46). Dentro de esta misma categoría de productos. se encuentran el terpolímero eti leno propileno (EPT) y el monómero diene-etileno propileno (EPDM). El EPDM es el Gnico material que puede emplearse para altas temperaturas (hasta 80 a 100 grados).
Este método recurre a dos fuentes de calor, una por debajo y otra arriba del traslape. Al aplicar presión el material se vuelve termoplástico. Es necesario un control riguroso del calor, de la presión y del tiempo de aplicación de ambos. Un exceso de calor o de presiÓn puede debilitar localmente la membrana y favorecer roturas posteriores por tensión. Este método no puede aplicarse a membranas gruesas (por ejemplo de más de 1 mm). Es esencialmente un método aplicable en planta. Sin embargo, se han desarrollado equipos para usarlo en el campo, en particular con el hule butilo y el 3110. El punto de fusión del polietileno tiene un intervalo demasiado reducido de variación, por lo que la unión de películas de este producto con calores un proceso extremadamente difícil de controlar.
6.3.5 Neopreno El neopreno (policloropreno) es el producto de la polimerización controlada de cloropreno. Este monóme ro está muy. relacionado con el i sopreno, que es el bloque de fabricación del hule natural. Su costo es alto pero presenta una buena resistencia a los hidrocarburos, ácidos y otros productos químicos. Se fabrica en espesores de 20 y 45 mi ls.
6.4.3 Unión con solvente Para poder usar este método se requiere contar con un producto que pueda disolver el material constitutivo de la membrana. Las superficies atacadas por el solvente se ponen en contacto y, al evaporarse el solvente, se obtiene la junta deseada. Los problemas que pueden surgir están relacionados con la existencia de zonas locales donde la acción del solvente no es suficiente y con la disolución no controlada de la membrana o de la tela de refuerzo que puede ocurrir al usar cantidades excesivas de solvente. Esta técnica se usa tanto en planta como en el campo, en particular para las películas de PVC (6.6.3).
6.3.6 Hypalon El hypalon es una resina de polietileno clorosulfonatado cuyas características de mezclado siguen patrones muy semejantes a las del PVC. Se produce al reaccionar el etileno con el cloro y el azufre dando lugar a un hule vulcanizable con algunas propiedades fuera de lo usual. Destacan en particular su alta resistencia al ozono y al punzonamiento. Las membranas de hypalon se prestan a una gran variedad de técnicas de fabricación y pueden unirse usando cualquiera de los métodos descritos en 6.4. Se fabrican en espesores de 30 y 45 mils.
6.4.4 Unión con adhesivos Se usan diferentes tipos de adhesivos, incluyendo las resinas epóxicas de dos ingredientes y sistemas basados en cintas adhesivas. En la fig 11 se muestran diferentes juntas que pueden realizarse con adhesivos. La técnica de las cintas adhesivas se aplica frecuentemente a las membranas de polietileno. Sin embargo, las juntas obtenidas no pueden considerarse permanentes; además, las cintas adhesivas no tienen la misma resistencia a los productos químicos y a los solventes que el propio polietileno.
6.3.7 Poliolefin elastizado (3110 o MX 2000) Este producto, que ha sido comercial izado en México bajo el nombre de "MX 2000" ( ref 47), presenta la ventaja de que las uniones se pueden hacer térmicamente con una herramienta portátil. Es más económico que el hypalon pero se vende sin garantía a pesar de su buena resistencia a la luz solar. El espesor de esta membrana es de 20 mils. 6.4 Métodos de empalme
A excepción de los paneles asfálticos, todas las uniones hechas en el campo deben ser perpendiculares al pie del talud. Sin embargo, las uniones de alta resistencia como las que se consiguen con algunas formulaciones de hypalon y de 3110 se pueden colocar en cualquier dirección.
Las juntas entre secciones de membranas pueden hacerse recurriendo a diferentes técnicas. Las uniones realizadas en planta son más confiables que las efectuadas en el campo donde no existen las condiciones óptimas requeridas para hacer este
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~-
---~~
--- ----------------------------------------------
6.5 Selección del tipo de membrana
En 1a tab 1a 5 se dan a 1gunos e 1ementos para eva 1uar la compatibilidad entre tipo de revestimiento y sustancia almacenada (ref 24).
La selección del tipo de membrana para una obra particular debe tomar en cuenta múltiples factores. En la tabla 3 (ref 49) se presenta una lista de los principales criterios de selección en orden decreciente de importancia. Esta lista tiene solamente valor indicativo y puede variar de una obra a otra.
Finalmente, en la tabla 6 se comparan las ventajas y desventajas del cloruro de pol ivini lo (PVC) y del polietileno (PE) (ref 23). 6.6 Instalación Los principales aspectos a cuidar para la instalación de revestimientos sintéticos en lagunas artificiales se resumen en la tabla 7 (ref 24). A continuación se analizan más en detalle algunos de los aspectos señalados en esta tabla.
En la tabla 4 se comparan las propiedades de los materiales sintéticos de uso más común para revestimientos con los del hule natural (ref 49). 10
Membrana
1-
cm mín.
-¡ _.---Adhesivo
1/Yfii?ii?i/iiJii/f~
6.6. 1 Preparación del sitio Membrana
Las membranas deben colocarse sobre una superficie tersa,ya sea de concreto, concreto lanzado, concreto asfáltico o suelo. En este último caso, es necesario remover todas las ramas afiladas, las piedras y el escombro, tanto en e 1 fondo como a 1os 1 ados de 1 a instalación, o recubrirlos con un suelo fino (arena fina o limo). Las zonas donde crezca el pasto deben esteri 1izarse. De preferencia, el área que se va a cubrir debe nivelarse y compactarse con rodillo y plancha para reducir las concentraciones de esfuerzos en la membrana. En instalaciones críticas, para evitar daños a la membrana impermeable, ésta se apoya sobre un fieltro de poliéster o polipropileno.
a) Traslape con adhesivo 15
Membrana
:;
cm mín.
~Cinto engomado
Jiéi?éiáii
Cinto engomado/
Membrana
b) Traslape con cinto engomado
6.6.2 Nivel freático alto y zonas de emanación de gases
Membrana
el UniÓn machihembrado
Fig 11
Si el revestimiento se instala sobre materiales en descomposición, tales como residuos organ1cos, pantanos, etc, o en zonas con niveles de agua con fluctuaciones que bombean aire, se pueden producir emanaciones de gases que llegan hasta la superficie.
Empalmes a base de distintos sistemas adhesivos ( ref 48)
TABLA 3
CRITERIOS DE SELECCION PARA REVESTIMIENTOS SINTETICOS (ref 49)
l. Alta resistencia a la tensión, flexibilidad y elongación sin falla 2. Resistencia a la abrasión, al punzonamiento y a los efectos de desecho
de
agua
3. Buena resistencia al intemperismo; el fabricante garantiza larga vida 4. Inmunidad al ataque de bacterias y hongos 5. Densidad > 1.0 6. Color: negro (para resistir rayos ultravioletas) 7. Espesor mínimo: 20 mils (0.4 mm) 8. Composición uniforme y ausencia de defectos físicos 9. Resistencia a variaciones de temperatura y a condiciones ambientales
10. Fácil reparación 11. Economía 24
TABLA 4 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DE USO MAS COMUN PARA REVESTIMIENTO (ref 49)
Propiedad Densidad Resistencia a la tensión, psi (kg/cm 2 ) Elongación, % Dureza Shore "A" Intervalo de temperatura de trabajo, oF (oc) N
"'
Resistencia a los ácidos Resistencia a las bases Resistencia a solventes oxigenados Resistencia a solventes aromáticos y halogenados Resistencia a solventes alifáticos (del petróleo) Permeabilidad al vapor de agua, por mils Intemperización
Polietileno Baja Alta densidad densidad
Cloruro de polivinilo
Polietileno clarinada
1
Polipropileno
Nylon
0.92-0.94
0.94-0.96
1.2-1.5
l. 35-1.39
0.9-0.91
1300-2500 (90-175) 200-800
2400-4800 (170-340) 10-650
3500-10000 (245-700) 60-200
1800 mín. (125 mín.) 375-575
4000-32000 9000-11000 (280-2250) (630-775) 40-400 250-550
l. 08-1.4
R = regular
Hule natura 1
0.92-1.25
0.91-1.25
1000-4000 (70-280)
1000-3500 (70-245)
1000-2000 (70-140)
15-90
20-100
55-95
'
1
1
1
-70 a 180 -70 a 240 (-55 a 80) (-55 a 115) P-B B B-E B-E
-60 a 200 (-50 a 90) B-E B-E
-40 a 200 (-40 a 50) B-E B-E
-60 a 220 -60 a 380 (-50 a 105) (-50 a 170) p B-E E B-E
-50 a 325 (-45 a 160)
-70 a 250 -45 a 250 (-55 a 120) (-45 a 120) B B-E
P-8
P-B
B
p
R
R
B
p
8
B
p
p
R
P-R
R-8
B
B
8
E
p
p
B
3-14
1.8-2.2
p
p
3-18 8
0.04-0.048 E
R
2.0 E
B
0.25-1 p
B = bueno
0.15 8
0.09-1.0 R --
P = pobre
Hypal on
Hule butilo
--
---
-
E = excelente
Métodos ASTM empleados para determinar las distintas propiedades: densidad, 0751; resistencia a la tensión, D97-61T; elongación, D412- 61T o D882; dureza Shore "A", D676-59T; permeabilidad al vapor de agua, E96-66
1
Estas emanaciones no pueden escapar debido a la impermeabilidad del revestimiento. Cuando existen estas condiciones, deben tomarse precauciones especiales en el diseño para permitir el escape del gas hacia los lados, dejando el fondo con inclinación y colocando una capa de suelo o un fieltro permeable al gas directamente bajo el revestimiento. Es usual instalar además respiraderos en los taludes arriba del nivel del fluido almacenado. Puede ser también úti 1 1astrar e 1 revestimiento recubriéndolo con una capa de suelo.
cualquier otro equipo de transporte, en forma tal que la dimensión larga de la caja se coloque transversalmente, y en esta forma se lleva al lugar de instalación. Después de cortar los flejes, la tapa y los lados de la caja se pueden quitar verticalmente, quedando el revestimiento doblado como acordeón sobre una tarima, desde la cual se puede abrir a lo largo sosteniendo el extremo y moviendo el vehículo hacia adelante mientras se desdobla la membrana. La primera sección se coloca generalmente sobre el talud del bordo o de 1a berma perimetra 1 para que uno de sus extremos se pueda enterrar en 1a zona de anc 1aje, antes de que el resto se desdoble hacia abajo del talud. Se coloca a continuación la segunda sección junto a la primera y se desdobla en forma tal que las dos se puedan unir como se describe más abajo hasta cubrir el área total necesaria. Para unir los tramos entre sí es recomendable emplear una plataforma de trabajo que puede ser un tablón de 2.5 cm de espesor, 25 cm de ancho y 610 cm de largo, colocado directamente en el terreno sobre suelo seco, o sobre soportes en terreno húmedo. Los dos bordes del revestimiento
6.6.3 Colocación de la membrana Las membranas sintéticas impermeables se embarcan generalmente dobladas como acordeón en ambos sentidos para poder extenderse fácilmente en la di~ección longitudinal y después a lo ancho. Uno de los métodos que se pueden usar para instalar el revestimiento es el siguiente: un sector empacado previsto para una cierta área en la instalación se coloca en la plataforma de un camión, en un cargador frontal o en
TABLA 5 GUIA PARA LA SELECCION DE REVESTIMIENTOS (ref 24) Tipo de revestimiento Concreto Hule NeoTableros asfálticos asfáltico butilo preno
Cone reto
Acero
CPE
3110
OK
OK
PC
OK
OK
e
e
NR
OK
OK
OK
SE
NR
NR
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
e
NR
NR
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
e
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
NR
NR
OK
OK
NR OK
NR OK
NR OK
NR OK
e
NR OK
NR
OK
NR OK
e
NR NR
NR OK
NR OK
e
NR
NR
NR
NR
NR
NR
OK
OK
NR
NR
Substancia
PE
Hypa 1on
PVC
Agua Aceites animales Aceites de petróleo (no aromáticos) Aguas negras domésticas Soluciones salinas Soluciones base Acidos 1i geros Acidos oxidantes Salmuera Aceites de petróleo (aromáticos)
OK
OK
OK
OK
OK
OK
QKC
OK
SR
OK
OK
QKC
e
NR
NR
OK
OK
OK
OK
OK
OK
(a)
OK
e
NR SR SE PC
generalmente satisfactorio cuestionable no se recomienda se rigidiza se expande se sugiere protección catódica
(b)
Se recomienda ·efectuar pruebas de inmersión en cualquier revestimiento que se vaya a usar en un medio ambiente donde exista duda sobre su longevidad. Consulte al fabricante del revestimiento o a un laboratorio de prueba con experiencia cuando haya duda
(e)
Debe ser de una sola pieza 26
TABLA 6
COMPARACION ENTRE EL PVC Y EL PE (ref 23)
VENTAJAS PVC
PE
Mayor resistencia Mayor resistencia a la abrasión Buen sistema de empalme Se surte en piezas más grandes Mayor flexibilidad No hay límite en el espesor Buena resistencia al arrugamiento
Menor costo inicial Menor peso de embarque
DESVENTAJAS PVC
PE
Rápido envejecimiento al sol Costo más alto Mayor peso de embarque
Mayor susceptibilidad al envejecimiento al sol Baja confiabilidad de las juntas Piezas de tamaño reducido Es necesario enterrarlo para evitar que flote Muy rígido a menos que el espesor sea menor de 8 mils Baja resistencia al arrugamiento
TABLA 7
RESUMEN DE PRACTICAS EFECTIVAS DE DISE~O PARA LA COLOCACION DE REVESTIMIENTOS EN LAGUNAS ARTIFICIALES DE ALMACENAMIENTO (ref 24)
l. El revestimiento debe colocarse sobre una estructura estable 2. El diseño y la inspección de las instalaciones deben recaer en profesionistas con experiencia en aplicaciones de revestimientos y que dominen la ingeniería geotécnica 3. Es recomendable el uso de un sistema de subdrenes que opere a la presión atmosférica 4. Las especificaciones deben
prever una tolerancia para filtraciones
5. Los revestimientos impermeables deben colocarse sobre una superficie tersa de concreto, suelo, concreto lanzado o concreto asfáltico 6. Salvo para paneles asfálticos, todas las juntas de campo deben hacerse perpendicularmente al pie del talud 7. Las obras de toma y de descarga deben sellarse adecuadamente 8. Las membranas deben anclarse en la corona del
talud
9. Se deben sellar todas las picaduras del revestimiento y las grietas del terreno de apoyo 10. Los problemas de viento y de gases en membranas delgadas se pueden controlar si se instalan respiraderos como parte integral del revestimiento 11. Es conveniente recubrir los revestimientos o cercar los almacenamientos para evitar vandalismo 27
que se van a unir se traslapan entre 5 y 10 cm a lo
largo del centro de línea del tablón
y
se alinean con
la ayuda de dos trabajadores, quienes también dejan libre el área de polvo, tierra o humedad mediante un trapo o un cepillo. Si se usa el sistema de unión con solvente adhesivo, se procede como sigue. La membrana debe estar totalmente seca. Entre dos trabajadores se tensa ligeramente el área mi entras que un tercero inyecta el solvente adhesivo entre las dos membranas preparadas (con cantidades de aproximadamente 35 g para cada 10 m) usando unos envases flexibles. No es necesario ni deseable arremangar el borde superior de la membrana. Inmediatamente después de aplicar el sol vente adhesivo, con un trapo se aplica una presión con la mano o con un rodillo de acero transversalmente a la junta. Si alguno de los bordes no selló, se debe repetir la aplicación del adhesivo hasta unir completamente ambos bordes. Se desplaza entonces hacia adelante el tablón para sellar la siguiente zona (a veces se amarra una cuerda al extremo frontal del tablón para poder jalarlo hacia adelante). Después de completar la unión, el solvente adhesivo habrá sellado la unión suficientemente para que se pueda desdoblar un nuevo tramo en todo su ancho y colocar y sellar otra sección. Generalmente, la resistencia al corte se desarrolla en 5 a 15 minutos, pero la resistencia final al desprendimiento solamente se alcanza en varios días hasta que el solvente se evapora. Las uniones deben inspeccionarse cuidadosamente después de transcurrida la primera media hora o más tarde, con el fin de detectar y resellar cualquier hueco que aparezca en la junta y en particular las clásicas "bocas de pescado" que se producen por tensiones diferenciales entre los bordes opuestos de las juntas.
Revestimiento primario
Fig 12 Subdrenaje a base de doble impermeabilización { ref 50) Un tipo más simple de subdrenaje consiste en colocar el revestimiento sobre una capa de concreto asfáltico poroso que canaliza el fluido interceptado hacia el sistema de drenaje. Otra alternativa consiste en usar material granular recubierto con suelo fino compactado o con un geotextil en vez de concreto asfáltico. En ambos casos, la subrasante debe estar constituida por una capa de suelo compactado semi permeable eventua 1mente recubierta con un riego asfál ico. Estos sistemas no recolectan la totalidad de las filtraciones pero permiten detectarlas si son importantes y evitan el desarrollo de subpresiones bajo el revestimiento en caso de vaciado de la laguna. Es importante que todos estos sistemas trabajen a la presión atmosférica.
Las operaciones de colocación de las membranas no deben realizarse cuando sopla viento debido al peligro de movimientos y desgarres de las membranas. Si el viento se presenta durante la instalación, es indispensable lastrar el revestimiento de inmediato. Para ello, es recomendable preparar un número suficiente de sacos de arena.
Oebe reconocerse que muchas instalaciones superficiales o poco críticas se construyen con un sistema de subdrenaje muy simplificado o sin subdrenaje. 6.8 Protección
6.7 Subdrenaje
Las membranas delgadas sensibles a la radiación solar o expuestas a daRos mecánicos o vandalismo deben recubrirse con una capa de suelo. En los taludes debe colocarse una capa de suelo permeable, protegido contra la eros1Ón con grava. Para poder mantener en su lugar sobre los taludes el suelo y la capa de grava, es necesario que la pendiente no sea mayor de 3: l. En tal udes más pronunciados puede usarse concreto para fines de protección. La protección de las membrahas más gruesas y resistentes que no vayan a estar sujetas a daRos mecánicos puede ser a base de agua únicamente. Un tirante suficiente de agua puede evitar los efectos daRinos del calor sobre el revestimiento y proporcionarle cierta protección. Algunas instalaciones en las que se anticipaba mantener un tirante constante, se han diseñado con una berma bajo el nivel del agua. En este caso, se puede prever una protección de suelo por encima de la berma pero ningún otro tipo de protección, excepto agua, por debajo de la elevación de la berma.
El fluido que puede llegar a acumularse detrás de una membrana impermeable por alguna discontinuidad de la misma o por infiltración del agua de lluvia o de otras fuentes, puede ocasionar múltiples problemas. Así, un incremento del contenido de agua puede provocar asentamientos diferencial es en los suelos heterogéneos, derrumbes en los suelos cársticos, disolución en los suelos con contenido importante de yeso, deslizamientos en laderas, etc. Por otra parte, la membrana misma puede sufrir daRos por el efecto de la subpresión en caso de vaciado del almacenamiento. Para conjurar estos peligros se ha llegado a recurrir a una doble impermeabilización (fig 12, ref 50). La función de la membrana inferior es simplemente de canalizar las filtraciones de la primera hacía un sistema de subdrenaje constituido por tubos perforados colocados en trincheras rellenadas con material graduado seleccionado, que permita detectarlas y tomar medidas correctivas. Se logra en esta forma una mayor seguridad, pero esta solución es obviamente muy O(lerosa y solamente se justifica si el fluido almacenado es altamente contaminante o si se ha detectado un problema geotécnico potencial de importancia como los mencionados arriba.
Para colocar la protección de suelo sobre los lados y el fondo de la instalación, se pueden usar cucharones de almeja, cargadores frontales, topadoras, motoconformadoras, etc. Aunque algunos revest i mi en tos son resistentes, el equipo no debe desplazarse 28
zanja varía entre 30 y 40 cm que es suficiente para soportar cualquiera de los sistemas de revestimiento (fig 16). Después de colocar la membrana, se rellena la zanja con el suelo excavado compactándolo ligeramente.
directamente sobre ellos. Es importante que los operadores señalen de inmediato cualquier daño ocasionado a la membrana durante la colocación del material de protección. 6.9 Detalles constructivos
En las estructuras de toma y de descarga y en otros puntos donde se tenga que atravesar el revestimiento, los sellos se consiguen de dos formas. El primer método consiste en hacer el sella do en el plano del revestimiento (figs 17 y 18). La segunda técnica recurre a una funda para tubo (fig 19). A esta funda se fija una brida fabricada por uno de los métodos de junteo en planta. En el campo esta brida se adhiere al material base del revestimiento en el punto donde el tubo sobresale del mismo. Los tubos de toma y/o descarga se introducen generalmente en el almacenamiento a través de una pequeña estructura de concreto (fig 20). El sello entre el revestimiento y la estructura se efectúa en la parte superior del muro de la estructura, en el plano del revestimiento. La estructura en sí no se reviste.
El anclaje de la membrana en la parte superior del talud puede ser formal o rústico (ref 23). a) Un sistema formal de anclaje consta de pernos de fijación de 12 mm separados de 15 a 30 cm e. a e. y de una barra de anclaje de 6.3 x 51 mm en sección transversa l. Generalmente, la barra es de una aleación de aluminio, aunque también se usa acero galvanizado y acero inoxidable. Estos productos no presentan problemas de corrosión galvánica en este tipo de aplicaciones. Los pernos se colocan en el concreto del deflector de olas (figs 13 y 14) o, si no existe, se cuela en una trinchera una viga de concreto (fig 15) de por lo menos 15 cm de ancho, con una sola varilla de refuezo contra agrietamiento. En el quiebre de la corona con el talud, es recomendable colocar una tira de protección de 30 cm de ancho aproximadamente, entre el revestimiento y el concreto, como protección contra rasgaduras por los bordes afilados o por la rugosidad propia de la viga.
6.10 Mecanismos de falla Las lagunas impermeabilizadas son obras vulnerables y sujetas a numerosos mecanismos de falla parcial o total. En la tabla 8 se presenta una clasificación resumida de dichos mecanismos. Esta tabla muestra que son muchos los aspectos que hay que cuidar para lograr una instalación exitosa.
b) El anclaje rústico se hace excavando una zan1a adyacente a la corona del talud, de se ce 10n transversal en forma de V. La profundidad de la
29
Sistema mecánico de anclaje: Barras de aluminio de 1/4"x2"(0.6x5.1 cm) o de acero galvanizado de 3ft6"x2" (0.48x5.1 cm) con tornillos opresores de anclaje @ 30 cm c. a c. máximo. Usar pernos atornillados sólo en revestimientos de paneles asfálticos (se necesitan rondanas de 2" - )
1%
Estructura de concreto
Sistema de adherencia entre revestimiento y concreto: 20 cm mín. para paneles asfálticos¡ 7.5 cm mín. para PV C y hypalon; 15 cm mín. para otros revestimientos
Suelo estable compactado o superficie existente de concreto, concreto lanzado o concreto asfáltico
NOTAS; 1.- La superficie del concreto debe ser tersa y 1i bre de todo compuesto de curado 2.- Usar una junta de ~/32"x 2" (0.08x 5.1 cm) como mínimo (el material deberá ser compatible con el revestimiento) entre la barra y el revestimiento; no se necesitan juntas entre paneles asfálticos ni en otros tipos de revestimientos de más de O. 040" ( 1 mm) de espesor
Fi g
13
Detalle de 1 anclaje superior : a 1terna t iva para todo tipo de revestimientos ( ref 23)
11
en concreto concreto viejo del
Estructura de concreto
tible
muro
de anclaje igual ol de arriba. de la barra debe ser compacon el lÍquido almacenado
Bota de cubierta de elastómero de
Revestimiento
del
15 cm mÍn. de ancho x 1/32" {0.8 m m : ¿ de espesor¡ parte sobre el muro y parte sobre el talud, con un adhesivo poro concreto compoti ble Suelo estable compactado o superficie existente de concreto, concreto lanzado o concreto asfáltico
NOTAS:
t.- Todos las superficies y 1i bres
de todo
de compuesto
concreto en los de curado
sellos
deben estar tersas
2.- Usar un adhesivo compatible entre el revestimiento del talud y la bota elastomérica, así como un ancho mínimo de 7. 5 cm de adhesivo compatible entre el revestimiento del talud y el concreto
Fig
14
Detalle del anclaje superior: alternotiva para todo tipo de revestimientos ( r ef 23)
31
2
talud
Corona
del
-
[ tal d u ~ • •
1 ""'
~ o¡0 inc\inaclon
Viga de anclaje de de aprox. 30 cm de dependiendo de las ciones climáticas y subsuelo
_
"J
Sistema mecánico de anclaje: Barras de aluminio de 1/4" x2" (0.6x5.1 cm), o de acero galvanizado o inoxidable de 3f¡s"x 2" (0.48x5.1 cm), con tornillos opresores de anclaje @ 30 cm c. a c. Usar pernos atornillados sólo para revestimientos asfálticos (se necesitan rondanas de acero de 2" r6 )
concreto peralte condidel
Revestimiento
estable compactado o superficie existente de concreto, concreto lanzado o concreto asfáltico
NOTA: La superficie de concreto debe ser tersa y 1i bre de todo compuesto de curado. Usar una junta de 1¡32" (0.8 mm) de un material compatible con el revestimiento, entre la barra y el revestimiento; no se necesitan Juntas en paneles asfálticos ni en otros tipos de revestimientos de más de O. 040" ( 1 mm) de espesor.
Fig 15
alternativa 3 Detalle del anclaje superior para todo tipo de revestimiento ( ref 23)
Zanja excavada con máquina. Colocar revestimiento, rellenar y compactar
el
j¡"30 cm
1%
inclinación
\---L11~r-Corona
del
talud
1
~Revestimiento
minimo
~de
/
15 cm
.
' '" L,, "''"'
oompootodo o ' " ' " " ' ' ' existente de concreto, concreto lanzado o concreto asfáltico
Fig 16
Detalle del anclaje superior alternativa 4 para todo tipo de revestimientos flexibles ( ref 23)
32
;,-.~..
....
r
· ··<,;.?::·., ~:.............
o
Tramos cortos de 1/s"x 1" (0.32x2.5 cm) de barras de acero inoxidable, soldadas a tope, con tornillos opresores de anclaje @ 15 cm c. a c. (ver nota)
/
estructura
NOTA:
......----Mastique
'-----Sistema de adherencia entre revestimiento y concreto: 20 cm mín. para paneles asfálticos; 7.5 cm mín. para p ve; 15 cm mín. para cualquier otro tipo de revestimiento
En vez del anclaje mostrado, en el caso de revestimientos a base de paneles asfálticos se pueden usar pernos hincados a golpes atravesando discos metálicos de 5 cm de diámetro mÍnimo x 1¡16" (0.16cm) de espesor de acero galvanizado, separados @ t 5 cm c. a c. y sellados con mastique
Fig 17
Sello en tuberÍas atravesando taludes, ti p·o de r e ves t i m i en tos ( r e f 2 3 )
de
NOTA No
Fig
se necesitan
18
sujetadores
para
todo
concreto
mecánicos
S ello en columnas de piso para revestimientos a base de paneles asfálticos ( ref 23)
33
Revestimiento entre del
ambos revestimientos tubo
Tubo acero inoxidable (1.9 cm) de ancho
\1
---Adhesivo entre metal y revestimiento de 10 cm de ancho (ver noto)
'~
compoct~do,
Suelo estable concreto, concreto, l?nzodo o concreto osfolt1co NOTA: El tubo se
Fig
19
deberá
limpiar
perfectamente
en la zona
de
aplicación del adhesivo
Detalle de lo boto del tubo, poro todo tipo de revestimientos, excepto paneles asfálticos ( ref 23)
Barras de acero inoxidable de 1/e" x 1" (0.32x 2.5 cm) dejando un espacio de 25 mm entre barros. Se fijarán con pernos de anclaje separados @ 15 cm c. a c. ( ver nota )
Revestimiento
Estructura
NOTA:
Sistema de adhesiÓn entre revestimiento y concreto: 20 cm mín. para paneles asfálticos; 7. 5 cm mÍn. para P V C ; 15 cm mín. paro cualquier otro tipo de revestimiento
Para revestimientos a base de paneles asfálticos, en vez del anclaje mostrado se podrán usar pernos hincados a golpes o través de discos de acero galvanizado de 25 mm de diámetro mÍnimo x 1/1s" (0.16 mm) de espesor, separados @ 15 cm c. a c. y protegidos con mastique
Fig
20
Sello poro
de uno estructuro de alimentación o descargo, todo tipo de revestimientos ( ref 23)
TABLA 8 CLASIFICACION DE LOS PRINCIPALES MECANISMOS DE FALLA PARA ESTANQUES DE ALMACENAMIENTO (ref 23)
a) PROBLEMAS EN LAS ESTRUCTURAS DE APOYO
e) PROBLEMAS EN LOS REVESTIMIENTOS Dificultades mecánicas: Juntas de sellado de campo Bocas de pescado Sellos con la estructura Puenteo de la membrana Porosidad Agujeros Agujeros microscópicos Resistencia al desgarramiento Resistencia a la tensión Roedores, otros animales Insectos Crecimiento de algas
Subdrenes: Taponamiento, roturas Substrato: Compactación Textura Oquedades Asentamientos Huecos y grietas Agua freática Arcillas expansivas Gases Bombeo por oleaje Estabilidad de anclajes Lodo Obras complementarias
Clima: lntemperismo en general Viento Ozono
b) PROBLEMAS DE OPERACION
Erosión por oleaje
Cavitación Impacto Mantenimiento de limpieza Subpresión Vandalismo
Actividad sísmica
35
7. INSTRUMENTACION Y OBSERVACION DEL COMPORTAMIENTO
7.1 Objetivos de la instrumentación
car si éstos cumplen con su función (2.2.6).
Las lagunas artificiales son estructuras vulnerables que deben ser objeto de constante vigilancia. Por una parte, debe verificarse periÓdicamente que los bordos no presentan indicios de inestabilidad y, por otra, es necesario asegurarse que las filtraciones quedan dentro de los límites aceptables.
7.3 Evaluación de la estanqueidad de la laguna La medición de las filtraciones que presenta una laguna artificial plantea grandes dificultades. Lo anterior se debe principalmente a las incertidumbres que afectan las estimaciones de la evaporación. Es común que se afirme que una laguna no ti ene filtraciones cuando lo Único que se puede decir es que no son suficientes para poder medirse con métodos burdos.
Los objetivos anteriores pueden lograrse recurriendo a instrumentos adecuados para medir las diferentes variables de interés: asentamientos, movimientos horizontales, abatimientos de nivel, gastos, carga hidráulica en diferentes puntos del bordo y de su cimentación, etc.
7.3. 1 Medición de las filtraciones a) Medición de las variaciones de nivel del almacenamiento
7.2 Instrumentación de los bordos
Esta medición puede real izarse con un l imnímetro de punta o de gancho (fig 21, ref 52), constituido por una regla graduada con vernier que se hace deslizar frente a una referencia fija hasta que una punta metálica coincida con el nivel del agua. La precisión es del orden de O. 1 mm. Es necesario aislar la zona de medición para eliminar el efecto del oleaje. Las variaciones de nivel deben corregirse por evaporación y por los volúmenes vertidos o extraídos de la laguna durante el periodo de medición. De ser posible, esta última corrección debe eliminarse aprovechando para la medición un periodo en el que la laguna esté fuera de operación y limitando la interpretación a días sin precipitaciones pluviales.
Es necesario realizar periódicamente inspecciones del bordo con objeto de detectar grietas, zonas húmedas, zonas de crecimiento anormal de plantas, y daños a la protección contra oleaje. El comportamiento de los bordos puede, por otra parte, verificarse en forma más precisa recurriendo a la instrumentación desarrollada para presas de tierra y enrocami ento ( ref 51). Se pueden realizar en particular las mediciones que se indican a continuación. 7.2. 1 Asentamientos de la corona Para medir los asentamientos de la corona del bordo, es posible recurrir a nivelación Óptica de referencias superficiales respecto a bancos de nivel fijos.
b) Medición de gastos recolectados por el subdrenaje En lagunas con subdrenaje (6. 7), los gastos recolectados permiten cuantificar las filtraciones; sin embargo, debe tomarse en cuenta que una parte de las mismas puede haber sido dbsorbida por el subsuelo o puede provenir de otra fuente (agua de lluvia infiltrada, agua freática, etc).
7.2.2 Movimientos horizontales Los movimientos horizontales de los bordos pueden determinarse por alineación Óptica con tránsito y escala, tomando como base una línea de colimación entre bancos fijos. En caso de observarse movimientos importantes o en zonas particularmente críticas, es conveniente instalar inclinómetros para definir el perfil de desplazamientos horizontales y, en su caso, determinar la profundidad de la superficie en la que se presenta el deslizamiento.
7.3.2. Corrección por evaporación a) Medición directa de la evaporación La evaporación depende de numerosos factores, entre los cuales destacan la velocidad del viento y la presión de vapor en el agua y en el aire para las condiciones ambientales del instante y del lugar. Existe un gran número de tipos de evaporímetros. En la fig 22 se presentan tres de ellos (ref 53).
7.2.3 Funcionamiento del filtro La colocación de piezómetros de tipo abierto en el cuerpo del terraplén y en los filtros permite verifi-
37
--------
~~----
- - ·--- -----
b) Método del balance de energía
La evaporación medida con estos aparatos debe ser corregida para tomar en cuenta las diferencias de exposición y de condiciones ambientales en las que se encuentran respecto a las que prevalecen en la laguna. Estas correcciones son empíricas y no se puede por tanto esperar una gran precisión en los resultados.
Una alternativa a la medición de la evaporac1on consiste en estimarla a partir de otros parámetros (temperatura, radiación solar, hidrometría, etc) mediante un balance de energía. Este método resulta más confiable que la medición directa ( ref 54).
o) Limnímetro de punta
Fig
b) Limnímetro de gancho
21 • A porotos para medir la elevación de la superficie libre del agua ( ref 52 )
a) Evaporímetro clase A
=
Diámetro l. 22 m Altura =O. 25 m
b) Evaporímetro australiano
e) Evaporímetro flotante
TANQUE INTERIOR:
Diámetro int. =1.0 m Profundidad 0.40 m Diámetro ext. de lo aleto = 1.40 m
Diámetro = 0.91 m Profundidad = O. 91 m TANQUE EXTERIOR :
Diámetro Profundidad
= 1.22 m =0.86 m
Fig 22 Evaporímetros ( ref 53)
38
=
8. CONCLUSIONES
La rev1s1on de las principales técnicas de impermeabilización de lagunas artificiales que se ha presentado en este trabajo permite llegar a las conclusiones siguientes:
3. Las fallas de los revestimientos de impermeabilización son más frecuentemente atribuibles a criterios inadecuados de selección y a detalles de diseño e instalación que a las características del material de revestimiento.
l. La impermeabilización de una laguna es una técnica delicada que requiere la intervención de especialistas, entre los cuales es necesario que se encuentre un experto en geotecnia.
4. La construcción de una instalación con filtraciones nulas es un ideal que, en la práctica, nunca se puede garantizar que se alcanzará totalmente. Sin embargo, para la mayor parte de los problemas usuales, las técnicas existentes permiten obtener resultados aceptables.
2. Existen múltiples técnicas para impermeabilizar; es necesario tener conciencia de las limitaciones y del campo de aplicación de cada una de ellas antes de escoger la que mejor se adapte al caso de interés.
5. Es necesario vigilar las lagunas mediante instrumentación para evaluar su comportamiento y prevenir fallas parciales o totales.
39
9. REFERENCIAS
1. "Diseño de presas pequeñas", U. S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, Editorial CECSA (traducción), México
13. Un i ted Sta tes Depa rtment of the Interior, Bureau of Reclamation, "Linings for irrigation canals", Washington, D. C., 1963.
2. Bello, A. y Flamand, C., "Diseño y construcción de pequeñas presas de ti erra y de enrocami ento", Simposio sobre Almacenamientos Pequeños, Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, México, agosto, 1976.
14. Eros ion Control Systems, Inc., Documentación relativa al producto Gobimat, Metairie, Louisiana.
3. Marsal, R.J. y Reséndiz, D., "Presas de tierra y enrocami ento", Limusa, México, 1975.
16. Juárez Badi llo, E. y Rico Rodríguez, A., "Mecánica de suelos, Tomo III: Flujo de agua en suelos", Facultad de Ingeniería, UNAM, México, 1969.
15. Harr, M.E., "Groundwater and seepage", McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1962.
4. Department of the Navy, Naval Facility Engineering Command, "Design Manual: soil mechanics, foundations and earth structures", NAVFAC DM-7, Washington, D. C., marzo, 1971. 5. Sherard, J. L., "Earth and earth-rock dams", Wiley and Sons, New York, 1963.
17. Springall, G., "Implicaciones de las minas subterráneas", Simposio sobre Cimentaciones en Zonas Minadas, Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, pp. 94 y 95, México, 1976.
John
18. Petróleos Mexicanos, "Especificaciones generales para proyecto de obras, Norma No. 2.214.05: Exploración y muestreo de suelos para proyectos de cimentaciones", México, 1975 (también distribuido por la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos).
6. Casagrande, A. y Wilson, S.D., "The Baldwin Hills Reservoi r fa i l u re in retrospect", Proceed i ngs of the Speci al ty Conference on Performance of Earth and Earth Supported Structures, Purdue University, ASCE, New York, Vol 1, pp. 551-588, junio, 1972. 7.
19. SARH, "Manual de mecánica Edición, México, 1970.
Sherard, J.L., "Pinhole test for identifying dispersive soils", Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol 102, No. GTl, New York, enero, 1976.
de
suelos",
Quinta
20. United States Department of the Interior, Bureau of Reclamation, "Earth manual", 2a. ción, 1974.
8. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, "Uso de medios filtrantes en ingeniería sanitaria y mecánica de suelos", México, D.F., 1982.
U.S. Edi-
21. Gutiérrez, E., "Pruebas de permeabilidad en suelos finos compactados", Tesis profesional, Facultad de Ingeniería, UNAM, México, 1981.
9. American Society of Civil Engineers, "Review of slope protection methods", Proceedings, Subcommittee on Slope Protection, Soil Mechanics and Foundation Engineering, junio, 1948.
22. Stuart, D., "Accounting for inflation in present worth studies", Power Engineering, U.S.A., febrero, 1975.
10. Holtz, W.G. y Walker, F.C., "Soil cement as slope protection for earth dams", Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, Proceedings ASCE, Vol 88, No. SM6, New York, diciembre, 1982.
23. Kays, W.B., "Construction of linings for reservoirs, tank and pollution control facilities", John Wiley, New York, 1977. 24. Middlebrooks, E.J., "Wastewater stabi l ization pond linings", U.S. Army Corps of Engineers, Special Report 78-28, noviembre, 1978.
11. Dinchack, W.G., "New uses for soil cement", Civil Engineering-ASCE, New York, pp. 97 a 99, septiembre, 1981.
25. U.S. Environmental Protection Agency, "An e val uat ion of ta i l i ngs ponds sea l ants", Environmental Protection Technology Series, junio, 1974.
12. Hansen, K.D. y Avera, J.K., "Dams that never end", Water Power and Dam Construction, England, marzo, 1978.
41
40. Harlam Glenn, J., "Relation of water quality and soil properties to seepage problems", Seepage Symposium, Phoenix, Arizona, 1968.
26. U. S. Department of Agri culture, Soil Conservat ion Service, "Engineering Standard: Pond· sealing or lining, soil dispersant", Washington, D.C., abril, 1971.
41. Harlam Glenn, J., "The anatomy of a lake", Meeting of the American Society of Golf Course Architects at Care Free, Arizona, 1966.
27. Rollings, M.B. y Dylla, A.S., "Bentonite sealing methods compared in the field", Journal of the Irrigation and Drainage Division, Proceedings ASCE, Vol 96, No.IR2, New York, junio, 1970.
42. Anderson, D., "Does landfill leachate make clay liners more permeable?", Civil Engineering-ASCE, New York, septiembre, 1982.
28. Americal Colloid Company, Documentación relativa a los paneles Volclay, Skokie, lllinois, U.S.A. 29. Wyo-Ben Inc., benton ita de 1 Montana, U.S.A.
43. Montague, P., "Hazardous waste landfills: sorne lessons from New Jersey", Civil Engineering-ASCE, New York, septiembre, 1982.
Documentación relativa a la estado de Wyoming, Billings,
44. Staff, C.E., Comunicación autor, México, 1978.
30. Hinkle, R. D., "Impermeab 1e aspha 1t concrete pond liner", Civil Engineering-ASCE, New York, agosto, 1978.
al
primer
45. Instituto Mexicano del Petróleo, documentación técnica relativa al producto "Asfaleno", México.
31. Dixon, Smith, W., "Canal and reservoir lining with asphalt", Civi 1 Engineering-ASCE, New York, mayo, 1962.
46. Chuck, R.T., "Largest butyl rubber lined reservoir", Civil Engineering-ASCE, mayo, 1970.
32. PROTEXA, S.A., "Impermeabilización de estanques para criadero y reproducción de bagres en regiones áridas del norte de México", México, 1978.
47. FESTER, S.A., Documentación relativa al producto MX 2000, México. 48. Fisher, Gerald E., "Selecting and specifying liner membranes", presented duri ng "Corros i on/76", Houston, Texas, marzo, 1976.
33. Auvinet, G. y Espinosa, J., "Compaction of clay linings for impermeabilization of reservoirs", Sixth Panamerican Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Lima, Perú, 1979.
J. y Jedlicka, J.A., "Selecting and 49. Kumar, installing synthetic pond linings", Chemical Engineering, 80 (5), pp. 67-70, 1973.
34. Auvinet, G. y Espinosa, J.; "Impermeabilization of a 300-hectare cooling pond", Permeability and Groundwater Contaminant Transport, ASTM, STP 746, pp. 151-167, Philadelphia, 1981. 35. Auvi net, G.' evaporation Conference Engineering,
personal
50. Gi roud, J. P., "L 1 étanchéi té des retenues d 1 ea u par feuilles déroulées", Annales de l 1 Institut Technique du Batiment et des Travaux Publics, Supplément au Numéro 312, Paris, diciembre, 1973.
"Design and construction of a solar pond", Proceedings, VII Panamerican on Soil Mechanics and Foundation Vancouver, Canada, julio, 1983.
51. Comisión Federal de Electricidad, ~~~~anual de Diseño de Obras Civiles", Cap. 8.2.5, Geotecnia: Instrumentación en su e los y estructuras térreas, México, 1982.
36. Auvinet, G. e Hiriart, G., "An artificial cooling pond for the Río Escondido coal fired power plant", Proceedings of the Symposium on Surface Water Impoundments, ASCE, Minneapolis, Minnesota, junio, 1980.
52. Comisión Federal de Electricidad, "Manual de Diseño de Obras Civiles", Cap. A.2.15, Hidrotecnia: Técnicas Experimentales, México, 1982.
37. Mitche 11, J. K. et a l., "Permeabil i ty of compacted clay", Journa·l of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 54, No. SM1, New York, 1965.
53. Hiriart, G. y López, S., "Examen de los métodos más adecuados para medir la evaporación en Río Escondido", Informe del Instituto de Ingeniería de la UNAM a la Comisión Federal de Electricidad, México, septiembre, 1982.
38. Day, M.E. y Armstrong, W.F., "Brine disposal pond manual", U. S. Department of the Interior, R. & D. Progress Report No. 588, 1970.
54. Hiriart, G. y Pereyra, D., "Balance de energía agua-atmósfera y algunas aplicaciones", IX Congreso Latinoamericano de la I.A.H.R., Mérida, Venezuela, junio, 1980.
39. Lowe III, J., "Foundation Design-Tarbela Dam", Fourth Nabor Carrillo Lecture, Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, México, diciembre, 1978.
42
ANEXO l. ALGUNAS LAGUNAS CONSTRUIDAS EN MEXICO
I.A
ESTANQUE DE ENFRIAMIENTO DE LA PLANTA TERMOELECTRICA DE RIO ESCONDIDO, COAH.
Coldiros , CB--Prec1p1tadores Coso de maqui nas DO DO
Cárcamo
I.A.l
DO
D= a
Descripción general del proyecto (refs 1 y 2)
La planta termoeléctrica de Río Escondido, Coah., consta de cuatro unidades de 300 MW con calderas que queman carbón no coquizable. El sistema de enfriamiento es del tipo circuito cerrado y requirió la construcción de una laguna artificial de 300 hectáreas de superficie. La laguna fue construida arriba del terreno natural mediante 13 km de bordos de una altura hasta de 10m (fig I.A.l). El agua de repuesto se bombea por una parte desde pozos locales y, por otra, mediante un acueducto de 30 km, desde el río Bravo. La escasez y el alto costo del agua obligaron a realizar estudios cuidadosos d~ las posibles pérdidas por filtración y a diseñar un sistema económico de impermeabilización del estanque. I.A.2
o
o
..,u
CL>
o
"O
"E o
o
Estanque de enfriamiento la .etapa
Estanque de enfriamiento 2a. etapa
500
metros
(I.A.l)
i A
CL>
"O
o
La exploración geotécnica mostró que el subsuelo del sitio está formado por una capa de 42 m de espesor de arcilla cementada de baja compresibilidad subyacida por depósitos profundos de areniscas y lutitas. A part~r de pruebas de permeabilidad tipo Lefranc (fig I.A.2) se detectó una zona de alta carsticidad a una profundidad comprendida entre 10 y 15 m y se concluyó que el mecanismo de filtración sería el mostrado en la fig I.A.3. Las pérdidas se pudieron entonces estimar recurriendo a la ley de Darcy:
~ e:
u
~ CL>
;;:::
"O
Impermeabilización con un revestimiento de arcilla
Q= k
E
.S!
-,
'1
donde:
Q pérdidas por filtración, en m /s k coeficiente de permeabilidad vertical, en m/s
\
1
1
1 1
1
1
1
3
:
1 1 1
gradiente hidráulico
,,1
A área del estanque de enfriamiento, en m2 •
Primera etapa (2 unidades en operación)
A partir de esta ecuación, se pudo comprobar que para tener un nivel aceptable de filtraciones, el coeficiente de permeabilidad de la parte superior de la capa de arcilla debía ser inferior a 10- 5 cm/s, o sea casi de un orden de magnitud menor que el obtenido a
Fig I.A.1
43
Segunda etapa Alternativa A (4 unidades)
Segunda etapa Alternativa B ( 4 unidades)
Planta general del estanque de enfriamiento
compactado se realizaron con el permeámetro descrito en el Anexo II. Resultados típicos obtenidos para diferentes contenidos de agua se presentan en la fig I.A.4. Estos resultados mostraron que la permeabilidad es extremadamente sensible al contenido de agua de compactación: arriba del contenido de agua óptimo de compactación se observa una reducción drástica de la permeabilidad. La compactación por amasado lleva por otra parte a permeabilidades inferiores a las obtenidas por compactación estática. La homogeneidad del suelo compactado es también un factor importante en la permeabilidad.
partir de pruebas de campo (pruebas USBR E-19 y Nasberg) y laboratorio (2xlo- 4 cm/sen promedio). Se decidió entonces emplear un revestimiento impermeable para poder reducir las filtraciones a un valor máximo de 0.3 m3 /s. Se estudiaron diversas soluciones como concreto asfáltico, láminas asfaltadas, ~embra nas plásticas y elastoméricas (PVC, polietileno, hule butilo, hypalon, etc) pero resultaron demasiado costosas o poco confiables. Se concluyó que una capa de 0.60 m de arcilla constituiría la mejor solución a este problema.
El procedimiento de compactación del revestimiento de arcilla se definió tomando muy en cuenta los resultados anteriores. Después de darle un contenido de agua superior en 5% al óptimo Proctor de compactación, la arcilla se homogeneizó y se dejó curar durante una semana antes de extenderse y compactarse. Con una arcilla con contenido de agua tan alto, no pueden usarse equipos de compactación tradicionales como rodillos neumáticos o pata de cabra ya que tienden a atascarse y dejan una superficie muy irregular. Por el contrario, los tractores agrícolas pesados (12 ton, fig I.A.5) dan excelentes resultados ya que inducen un fuerte efecto de amasado y dejan una superficie tersa,con lo cual se consigue un buen control de espesor de capa.
Se llevó a cabo un amplio programa de pruebas de campo y de laboratorio para evaluar la mínima permeabilidad que se podía obtener con la arcilla local (CL) compactada. Las pruebas de laboratorio con material *k
o
5
La permeabilidad del revestimiento colocado en la forma anterior se verificó en el campo. Para ello, se construyó un estanque de prueba de 50x50 m en planta con bordos de tierra de 6 m de alto (fig I.A.6). El fondo del estanque se cubrió con una capa de arcilla de 50 cm de espesor compactada como se indicó anteriormente y se aplicó un tirante de agua de 5 m. El gasto de filtración medido en el lapso de un año y corregido por evaporación se muestra en la fig I.A.?. Se observó una disminución progresiva con el tiempo. La velocidad de filtración final (1x10- 5 cm/día), corresponde para el prototipo al valor permisible de filtración de 0.3 m3/s. Este resultado puede considerarse excelente si se toma en cuenta que los bordos no fueron impermeabilizados y que se habían compactado con un contenido de agua bajo, por lo que eran más permeables que en el fondo. Una evaluación más precisa de la permeabilidad del revestimiento se obtuvo en una segunda prueba realizada en una capa de prueba compactada en la misma forma pero afuera del estanque de prueba. Una parte de esta capa de 2x2 m en planta fue confinada lateralmente por medio de un muro de concreto. El recipiente así formado se llenó con agua y se protegió cuidadosamente contra evaporación. La velocidad inicial de filtración fue de 4.6x10- 7 cm/s, disminuyó a 1.5xl0- 7 cm/s y posteriormente no mostró variación durante 20 meses.
E NF 8.86
2.5 xlO- 1 ••
15
~
8 19
8 18
Sondeo 8 17
Pruebas Nasberg
I:2Z1 Pruebas
Lefranc
•k Coeficiente de permeabilidad, cm/s u
Estimado
NF Nivel freÓtico
Fig I.A.2
Resultados Nasberg
de pruebas
y Lefranc
Bordos de tierro
Are illa
-
NF
Zona de carstic idad
Fig I.A.3
Mecanismo de
44
filtración
A partir del coeficiente de permeabilidad derivado de esta prueba, el gasto de filtración del estanque de enfriamiento pudo ser estimado en 0.030 m3/s.
prefirió emplear la arcilla superficial menos cementada para el talud en contacto con el agua. Se incluyó en el diseño un dren vertical de arena como protección contra el agrietamiento y contra la tubificación de los bordos exterior y central. Esta protección se consideró innecesaria para los bordos deflectores. Los taludes se protegieron contra la acc1on del oleaje mediante una doble capa de materiales granulares: un filtro de grava-arena y una capa de enrocamiento.
El revestimiento fue colocado por zonas de aproximadamente 3 ha (fig I.A.8}, protegido con una capa de grava de 15 cm e inundado de inmediato para evitar agrietamiento por secado. Después de más de tres años de operación, el revestimiento del estanque sigue presentando un buen comportamiento; mediciones realizadas en 1981 mostraron que la infiltración es inferior a 0.080 m3/s.
I.A.4 Estructura de toma La estructura de toma, que incluye los cárcamos de descarga y bombeo, se construyó íntegramente dentro del estanque para no interrumpir la continuidad del bordo exterior (fig I.A.10}. Se diseñó como una estructura autoestable de concreto hecha a base de muros de contención con un relleno de grava arcillosa compactada. Mediante un juego de compuertas deslizantes, es posible canalizar el flujo conforme a cualquiera de las trayectorias opcionales mostradas en la fig I.A.l.
I.A.3 Bordos de tierra Los bordos de tierra se diseñaron tomando en cuenta las funciones específicas del bordo exterior, el bordo central y los deflectores (fig I.A.9). La arcilla local se usó como material de construcción, aunque se
1
1
-:
1Ó 9
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Q;
8
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J
13
1
1 i 1 1
Especímenes ~ compoc todos en .: el laboratorio
'"~···'M'if
j
12
67
f
l
~~
1 Optimo 1Próctor
-1 1
10
Para mantener el contenido de sales dentro de los límites aceptables, será necesario purgar 0.15 m3 /s. Este flujo será canalizado a través de dos estructuras de purga que constan de tres tomas pequeñas de concreto con tubería de acero embebidas dentro del concreto, que pasan a través de la cimentación del bordo exterior. Las válvulas de control se colocaron fuera del estanque. Estas estructuras también se pueden usar como obras de desfogue de emergencia.
4
1
tero dos (prue- ~ ba~ detalpo) 1 10 8
I.A.5 Estructuras de purga
!1
2
14
16
- r- 1-
!1 J J 18
20
I.A.6 Conclusiones La experiencia descrita en este anexo ilustra la necesidad, para la impermeabilización con suelos compactados, de prestar una gran atención a las propiedades de los materiales empleados y en particular a la influencia de su estructura sobre su permeabilidad.
22
Contenido de agua de compactación,%
Fig I.A.4 Pruebas de
Fig I.A.5
de permeabilidad
laboratorio
CompactaciÓn del revestimiento de arcilla con tractor agrÍcola de 12 ton
Fig
45
-----~------~---
I. A. 6 Estanque de prueba
I.A.7 Referencias
2. Auvinet, G. e Hiriart, G., "An artificial cooling pond for the Río Escondido coal fired power plant", Proceedings of the Symposium on Surface Water Impoundments, ASCE, Minneapolis, Minnesota, junio, 1980
l. Auvinet, G. y Espinosa, J. "Impermeabilization of a 300-hectare cooling pond", Symposium on Permeability and Water Contaminant Transport, ASTM STP 746, Philadelphia, 1981, pp. 151-167
Estanque de prueba (50x50m) Profundidad del agua 5 m Espesor del revestimiento de arcilla 0.5m
2 (J)
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-g lL
~
Fig I.A.7 Gasto de filtración en el estanque de prueba
Fig I. A.8
Vista aérea durante la construcción del revestimiento
46
o) Bordo central
Tubo de drenaje@ lOOm
b) Bordo exterior
~N.A.MÓx
e) Bordo deflector Arcilla blanca cementada II Arcilla café superficial Are,a ASTM C 33 W Grava ASTM C 33 alrededor de los tubos perforados de drenaje N.A. Nivel de aguas
Y Pavimento TI Filtro de grava arenoso :W Enrocamiento Jlill Revestimiento de arcilla compactada
m
F ig I.A.9 Se ce iÓn transversal de los bordos
47
~hA los conder¡sodores
TI!T:. fT ••
''
••
1
Tuben'a
e>Borda exterior
Cárcamo
Deflectar
Deflector
Bordo central
Fig I.A.lO Estructura para obra de toma
48
I.B LAGUNA DE CONCENTRACION V
cuentemente por sismos con focos ( < 30 km).
VASOS DE CRISTALIZACION DE CERRO PRIETO, B.C.N.
El campo geotérmico de Cerro Prieto está ubicado al sur de Mexicali, B.C.N. Este campo ha estado en explotación para la generación de energía eléctrica desde 1973 y su capacidad inicial de 75 MW ha ido aumentando con el tiempo y se espera que llegue a 300 MW en un futuro cercano.
En la fig I.B.3(a) se puede apreciar la variac1on en los límites de plasticidad de los materiales más finos. La fig I.B.3(b) muestra la distribución granulométrica de la arena más gruesa muestreada superficialmente.
El fluido que se obtiene de los pozos geotérmicos es una mezcla de vapor y agua. El agua, la cual se separa por centrifugación, contiene una proporción apreciable de sales disueltas y algunos sólidos en suspensión. Se ha diseñado un sistema de lagunas de evaporación y cristalización para extraer de las salmueras cloruro de potasio que es un ingrediente básico para producir fertilizantes químicos. Se dispone actualmente de un gasto de salmuera de 1 m~s, mismo que aumentará a medida que entre en operación un mayor número de pozos. La salmuera será concentrada hasta alcanzar el punto de saturación en cloruro de sodio en un estanque de evaporación solar. Se bombeará posteriormente hacia lagunas más pequeñas donde llegará a saturarse en cloruro de potasio. Se ha previsto la construcción en el futuro de lagunas de cristalización adicionales para extraer el cloruro de calcio.
I.B.3 Diseño geotécnico y construcción del estanque de evaporación solar Los aspectos principales que se analizaron como parte del estudio de factibilidad y del diseño del estanque de evaporación solar fueron los siguientes: a) Pérdidas de salmuera por filtraciones. Se supuso que el flujo estaría gobernado por la ley de Darcy y su magnitud se estimó a partir de análisis convencionales de redes de flujo. Debido a la falta de una estratificación definida, el subsuelo se consideró homogéneo con la permeabi 1 i dad correspondiente a los materiales más permeables encontrados.
En la fig I.B.1 se muestra la configuración general de las lagunas a construir. El proyecto contempla la construcción de un estanque de evaporación s~ar de 1400 hectáreas en una zona ocupada actua 1 mente en parte por una laguna de descarga. El almacenamiento se formará por encima del terreno natural mediante la construcción de terraplenes compactados de 38 km de largo y hasta 3.5 m de altura. La profundidad del estanque variará entre 0.30 ~ 2.50 m. También se construirá una serie de 10 lagunas de cristalización (80 ha) formadas asimismo por bordos de tierra. Estas lagunas deberán ser totalmente impermeables para evitar pérdidas de la valiosa salmuera concentrada y deberán tener fácil acceso para el equipo pesado que se usará para remover periódicamente el cloruro de sodio que se acumule en el fondo.
b) Difusión de sales hacia el acuífero. Se consideró que este flujo, de origen químico,quedará regido por la ley de Fick (ref 3): J
= -
D [3C/3z] A
( I. 8.1)
donde: J
gasto, en mol/s
D coeficiente de difusión, en cm 2/s C concentración de sales, en mol/cm 3 z profundidad, en cm A área de infiltración, en cm 2
I.B.2 Condiciones del subsuelo
Nuevamente, el subsuelo se consideró homogéneo con un valor conservador del coeficiente de difusión D determinado a partir de pruebas de laboratorio.
El campo geotérmico de Cerro Prieto y la zona de construcción de la laguna se localizan en el delta del río Colorado, en las estribaciones de la cordillera Cucapah y cerca del volcán Cerro Prieto (fig I.B.2). El campo está cruzado por varias fallas geológicas emparentadas con el sistema de fallas de San Andrés. La capasuperficial, de 500 a más de 1000 m de espesor está formada por sedimentos aluviales, sobre todo arcillas, limos y arenas finas con algo de grava. Estos sedimentos están subyacidos por mantos de lutitas y areniscas saturadas de agua caliente. Se piensa que las fracturas a través del basamento granítico y las intrusiones de magma proporcionan la fuente de calor del campo geotérmico. Cerca del extremo poniente del campo se encuentran abanicos aluviales formados por arenas y gravas permeables. Una característica distintiva del sitio es la presencia de manantiales termales, volcanes de lodo y otras manifestaciones volcánicas superficiales. La zona es altamente sísmica y está afectada fre-
e) Estabilidad de bordos de tierra
bajo condiciones estáticas y dinámicas. Debido a la baja altura de Tos bordos y a la profundidad del estanque, este aspecto no se consideró realmente crítico. Sin embargo, se tuvo especial cuidado al seleccionar los materiales de bancos de préstamo disponibles que fueran lo menos susceptibles a erosión interna para construir los diques exteriores.
Para determinar la permeabilidad de los materiales superficiales se realizaron pruebas de acuerdo con la norma E-19 del U.S. Bureau of Reclamation (Anexo II). Este tipo de prueba se ilustra en la fig I.B.4, mientras que en la tabla I.B.1 se presentan valores típicos del coeficiente de permeabilidad. 49
--~---------
profundos
En la zona, se han realizado varios sondeos de exploración (ref 2) hasta profundidades de 30m para obtener información para el diseño de cimentaciones de la planta termoeléctrica. Asimismo, se ha excavado un gran número de pozos a cielo abierto. No es posible definir un perfil estratigráfico típico ya que el subsuelo está formado por capas de arcilla, limo y arena fina distribuidas aleatoriamente.
I.B.1 Descripción general del proyecto (ref 1)
---
poco
8000
9000
10000
24000
¡-Bordo existente : 23000
7000
6000
22000
21000
---
5000
Estanque de evoporoc ión solar ( 1400 hectóreos}
25000
~_oo______3 2~L-~------~----------~-.----~-----------~1900o
!
11000
26000 27QPO Umite del estanque:=-( de descargo existente
-~
Estoc iÓn de bombeo
28
j
~-+---,~n-------~15~000~--------~~-4----~1~7000~--------~~~
12000
13000-
'
Lagunas de cristolizoc ión (80 hectóreos}
o
500
1000
metros
Cadenamientos, en m
Fig I.B.l Visto general en planto de los lagunas de evaporación y de cristalización
Rí~ Colo:odo ~
o 1000 2oo::;
~-
Basamento granítico
3000 4000 5000
Fig 1.8.2 Corte geológico
50
E "O
o
"O "O
e:
e"' "-
Diámetro 1 mm
70
.....
o CH
o
"'o
o
. ./ ~
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60
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40
l1 ~~ 1 1
1
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1
1
1 1
50
60
7ll
BO
'WL ,Límite 1Íquido1%
0o
90
40
l
60
1
Finos
11!1111 1 1 SP(oreno uniforme!-
Cu =l. 7 8 1 1
-
Ce= 1.54
1 1
1
1 100
200
Mollo No.
a) Plasticidad de los materiales finos
Fig !.8.3
20
\
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CL
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Arena
lOO
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0.1
:...
b) Distribución granulo métrica del material encontrado en la zona
Propiedades Índice del subsuelo
Los resultados anteriores se deben tomar con cierta cautela ya que las grietas por secado en arcillas plásticas arriba del nivel freático dan lugar obviamente a valores altos de la permeabilidad alejados de la realidad (prueba 1, tabla I.B.l).
grava permeables, sería aceptable. En zonas inundadas se empleó una mezcla de grava y suelo fino hasta el nivel del agua. Se han tenido dificultades constructivas cerca de las manifestaciones geotérmicas donde es común encontrar zonas de suelos alterados químicamente, de consistencia muy blanda. Estos materiales se tienen que desplazar con relleno granular antes de construir los bordos. Se introdujeron ligeras modificaciones en el alineamiento de los bordos para minimizar la construcción dentro de las zonas inundadas o con una alta actividad geotérmica.
En el laboratorio se realizaron pruebas con el permeámetro descrito en el Anexo II. Los resultados típicos de las pruebas realizadas en los materiales más permeables encontrados en el sitio se presentan en la tabla I .B.2. De las pruebas anteriores y tomando en cuenta que el suelo de la fig I.B.3 no es representantivo de lazona, se consideró ~ue un valor del coeficiente de permeabilidad de 10- m/s sería lo suficientemente conservador para estimar las pérdidas por filtraciones.
I.B.4 Diseño y construcción de las lagunas de talización
cris-
En lo referente a las lagunas de cristalización, la mayor preocupación que se tenía eran las pérdidas de salmuera concentrada. La necesidad de un recubrimiento eficiente pero barato se hizo evidente. La gran extensión de la zona (800 000 m2 ) eliminó la posibilidad de usar membranas sintéticas, demasiado costosas y además de comportamiento incierto debido a la alta temperatura del suelo. Se llegó rápidamente a la conclusión de que, entre las opciones contempladas, sólo quedaban la de una arcilla compactada propuesta por el primer autor con base en una experiencia previa (Anexo I.A) y algún tipo de revestimiento asfáltico flexible.
Para medir el coeficiente de difusión se llevó a cabo una serie de pruebas (fig I.B.5). Los resultados muestran que para arenas permeables la convexión debida al gradiente de densidad da lugar a un coeficiente de difusión aparentemente alto. En arcillas o limos, la difusión es por el contrario muy lenta. Finalmente, se consideró un coeficiente de difusión efectivo de 10- 4 cm 2 /s. Los parámetros anteriores se hicieron intervenir en un modelo de diferencias finitas que simula el comportamiento transitorio y estacionario de la laguna de evaporación. El modelo mostró que las pérdidas eran compatibles con la economía del proyecto.
Para evaluar la aplicabilidad de las técnicas de impermeabilizacón anteriores, se realizaron di versas pruebas en el campo y en el laboratorio. Se efectuaron pruebas de infiltración en cuadros de 2 x 2 m sobre el terreno natural y revestido con arcilla compactada, riego de asfalto o mezclas de asfalto y polietileno (fig I.B.6). Los resultados principales se presentan en la fig I.B.7. La arcilla compactada presentó la menor velocidad de filtración. La composición de la salmuera no pareció afectar la permeabilidad de la arcilla, la cual puede considerarse menor de 2 x 10- 9 m/s.
En la fig I.B.l se observa el diseño final de la laguna de evaporación en planta. Se le dio forma de caracol para minimizar las pérdidas de sales. La idea de este diseño es que el fluido que circule cerca de los diques exteriores donde ocurrirán las principales filtraciones sea una salmuera de baja concentración. Los diques exteriores se construyen con una arcilla plástica (CH o CL con un límite líquido wL > 30% e índice de plasticidad I > 15% y se protegen contra la erosión por medio dePgrava y enrocamiento obtenidos de los abanicos aluviales y del volcán Cerro Prieto. Para los bordos internos, se consideró que cualquier material, excepto arena o
El riego asfáltico resultó más permeable que la arcilla al presentar grietas debidas a la deformabilidad e inestabilidad del terreno natural; esta técnica se consideró por tanto poco confiable. 51
Se obtuvieron resultados pobres con lodos a base de arcilla debido a su tendencia a agrietarse a medida que se consolidan bajo su propio peso.
- La efectividad de los revestimientos de arcilla compactados por el procedimiento propuesto por el primer autor (Anexo !.A) se confirmó para las arcillas plásticas almacenando salmueras de alta concentración.
La solución final adoptada para la impermeabilización de las lagunas de cristalización se presenta en la fig l.B.8. El revestimiento arcilloso es de 40 cm de espesor y quedará protegido mecánicamente contra desecación mediante una capa de sal de 50 cm de espesor que se formará progresivamente en el fondo de los estanques.
I.B.6 Referencias l. Auvinet, G., "Design and construction of a solar evaporation pond", VII Panamerican Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vancouver, Canadá, junio, 1983
l.B.5 Conclusiones
2. Moreno, E., "Estudio geoténico, Planta Geotermoeléctrica Cerro Prieto", Informe interno, Comisión Federal de Electricidad, México, 1969
El diseño y la construcción de las lagunas de evaporación y cristalización de Cerro Prieto mostraron que:
3. Mitchell, J. K., "Fundamentals of soi 1 behavior", John Wiley Inc., New York, 1976
- La difusión molecular de las sales a través de los suelos es un punto importante que involucra mucha incertidumbre y requiere mayor investigación
TABLA l.B.l Prueba
RESULTADOS DE PRUEBAS DE PERMEABILIDAD DE CAMPO
Profundidad
N.A. F.
(m)
(m)
0.75 2.07 l. 54 1.05 0.75 1.00 o. 72 0.95 l. 40 0.70
0.60 1.80 1.10 0.80 0.45 0.40 1.40 l. 65 1.10 0.45
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TABLA I.B.2 Tipo de suelo y peso volumétrico
Tipo de suelo
Coeficiente de permeabilidad (m/s) 2.7 3.0 5.7 8.0 4.6 7.5 2.2 7.4 8.4 3.9
X X X X X X X X X X
10-5 10-6 10- 7 10- 6 10-6 10- 6 l0- 5 10-6 10-6 10-6
Arcilla fisurada Limo arenoso Limo arcilloso Limo arcilloso Arcilla 1 imosa Arcilla limosa Arena fina Arcilla Limo arenoso Arena limosa
RESULTADOS DE PRUEBAS DE PERMEABILIDAD DE LABORATORIO Coeficiente de permeabilidad
Contrapresión kPa
m/s
Arena arcillosa 13.80 kN/m3 16.23 kN/m 3
300 300
6.2 8.2
X 10-6 - l. 3 X 10-5
Limo arenoso 17.llkN/m 3 14.52 kN/m 3
lOO 150
3.9 9.0
X 10-7
Arena fina 14.48 kN/m 3 16.23 kN/m 3
200 300
l. 7 X 10-5 - 2.4 X 10-5 l. 5 X 10_5 - 2.8 X 10_5
52
X 10-6 - l. 0 X
- 5.2 1.8
X 10-7 -
1o- 5
X 10_7 X 10-6
¡_ 9.8
Corte
Cálculo del coeficiente de permeabilidad k
h=l.97m
U ,
IS.E
-;----1
r= 0.09
Are illo gris
Q
= 82.5105-32.019 = 50.4915 =o 9180 _L 90-35
Q=9.18 x10-4 m~min
55
·
86
min
_f!J_ ~ 0.76 P.2o
29.5
Salmuero diluido
Acotociones,en m Ao D: Electrodo selector de iones Acotaciones 1en cm
Fig I.B.4 Prueba t(pica de permeabilidad según la norma US BR E -19
Fig 1.8.5 Prueba de difusiÓn
Acotociones,en cm
Fig I.B.6 Ensaye de campo del revestimiento de arcilla
-----·---------·------------------
53
--- 40 "'E
.....
--
......
__
----------,,,',,í Lod~ arcilloso
'-'
o
e: ~~
'"'~---30
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20 _ _ _ _ _ _ _ _ rSuelo natural recompoctodo{CL)
Q)
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10
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OL-~~~R~~M~A~Y~-J~~~~J~UL~~A~G~O_L_s=E~P-L-OC~T-L_N_O_V-l~DI-C~-E-N-E~ 1981
1982
Tiempo ,en meses
Fig I.B.7 Resultados de uno pruebo de campo
Na Cf
1 1 o.Sm
~~~~~~~~ir--4"-~~~~,·0.41 Junto
T
Revestimiento de are i llo
Fig I.B.8 Sección transversal t(pico de bordos y revestimiento( lagunas de cristalización)
54
I.C
DISEÑO DEL REVESTIMIENTO DE UN LAGO RECREATIVO
Además, el fondo debe tener una protección mecánica adecuada para permitir la limpieza periódica de la laguna y su uso eventual como chapoteadero y canal de remo.
I.C.1 Características del lago
b) Opciones estudiadas
Para fines recreativos, se ha proyectado la construcción de un lago en el cauce seco del río Nazas. El lago tiene una longitud de 600 m y un ancho variable entre 10 y 40 m. Su superficie total es de 12 000 m2; el tirante es de 60 cm. La construcción se hará por excavación en el terreno natural, colado de un muro perimetral de concreto reforzado y colocación de un revestimiento impermeable en el fondo.
Soluciones consideradas por el constructor En las figs I.C.1 y I.C.2 se presentan las luciones consideradas por el constructor.
La primera solución es objetable debido a que la impermeabilización se hace a base de una simple carpeta asfáltica apoyada sobre un material de base granular. Es previsible que la carpeta se llegue a agrietar, lo que dará lugar a filtraciones cuantiosas puesto que el material subyacente es permeable.
l.C.2 Subsuelo Los materiales del subsuelo del sitio son depósitos granulares aluviales constituidos por gravas y arenas mal graduadas con finos escasos y poco plásticos. Se sabe que estos depósitos se extienden hasta una profundidad de más de 30m. El nivel freático se encuentra a más de 70 m.
La segunda solución recurre a una "receta" como existen muchas entre los constructores. La capa de arcilla compactada propuesta puede constituir un revestimiento adecuado; sin embargo, el énfasis debe estar en el contenido de agua de compactación más que en el grado de compactación alcanzado. La protección mecánica a base de tabiques resultará inestable en caso de pequeñas fugas hacia la arcilla, lo cual provocará el agrietamiento de la capa de mortero y de la mezcla de jabón, cal y sal, que resultan por tanto inútiles.
I.C.3 Evaluación del problema a) Requerimientos de permeabilidad Siendo muy permeables los materiales del subsuelo, resulta obvia la necesidad de un revestimiento de baja permeabilidad. En caso de usarse un revestimiento de arcilla de espesor e, las filtraciones quedarán regidas por 1a 1ey de Da rey: Q
- Solución recomendada (ref 1) Se recomendó la solución descrita en la fig I.C.3 consistente en un revestimiento compactado de arcilla (CL) con grava ( rjJ < 5 cm), homogeneizada y curada con un contenido de agua superior en por lo menos 1% al óptimo. El espesor del revestimiento se fijó en 40 cm (dos capas de 20 cm). Para protección mecánica y contra secado, se recomendó una carpeta asfáltica de 8 cm de espesor; por otra parte, se simplificó la forma del muro perimetral para evitar movimientos diferenciales que pudieran generar fugas en la periferia.
( r. e.1)
k f A
donde: Q filtraciones, en m3 /s
gradiente t
=
(t + e)/e
tirante, en m
A área de la laguna, en m2
k coeficiente de permeabilidad, en m/s.
I.C.4 Referencias
Se observa que si se quieren limitar las filtraciones a un valor razonable de 1 t;s, debe tenerse, para t = 60 cm y e = 40 cm: k
<
3.30 x 10- 8
so-
l. Auvinet, G., "Construcción de un lago recreativo.
Revisión del procedimiento constructivo", Informe a la SAHOP, México, 1982
m/s
55
0.20 0.15
>----~
'
- __ ,...;_-_,
o lO; olOJ
~
Riego de impregnaciÓn Carpeta asfált ice de 5 cm Riego de liga
0.70
o.o5I 0.30
~~~;;~;;;;~;;;;;!Sz~Muro de contenciÓn /~"""-~.,.:..c...+--- Base
0.251
compactada al 100 %
0.50
Acotaciones, en m
1----j
0.15
Fig LC.l
Revestimiento a base de suelo granular compactado y carpeta asfáltica
1:3 jabÓn-cal-sal,3mm
1.50
1 Acotaciones, en m
0.15
0.75
Fig LC.2 Revestimiento a base de ladrillos junteados y arcilla compactada
56
\
Muro de contenciÓn
\
\ \
~~elleno
compactado manualment7
~
1.3ol\ \
\
\
\
\
\
0.20
0.50
10.20 1
0.40 -
LOO
1
Acotaciones, en m
Fig LC.3 Revestimiento a base de arcilla con protección mecánica de concreto asfáltico
57
1.0 ANALISIS DE LA FALLA DE UN
!.0.2
REVESTIMIENTO DE CONCRETO ASFAL TICO-ARCILLA
La Unidad Iztacalco se encuentra localizada,desde el punto de vista estratigráfico,en la llamada Zona del Lago, en un área de reciente urbanización. Se puede considerar que el subsuelo presenta características semejantes a las de la zona vecina del Palacio de los Deportes (fig I.D.l), es decir,que está constituida por potentes estratos arcillosos altamente compresibles. La Formación Arcillosa Superior presenta en esta zona un espesor de 40 m y su contenido de agua medio es particularmente alto puesto que alcanza un valor cercano a 400%. Con excepción de la costra superficial de limo arcilloso preconsolidado por secado, los estratos del subsuelo se encuentran normalmente consolidados.
I.D.l Introducción En abril de 1979, al ocurrir en la Ciudad de México un sismo de mediana intensidad, se observó que el nivel del agua en un lago recreativo de la Unidad Iztacalco del ISSSTE se abatía paulatinamente. En unas pocas horas, el lago quedó seco y se pudieron observar en el fondo unas grietas muy profundas que en su recorrido alcanzaban a salir del lago y, una de ellas, a cruzar la Av. Río Churubusco. El análisis de este caso ilustra la importancia de la compatibilidad entre la deformabilidad del revestimiento impermeable y la del substrato de apoyo y sugiere una nueva interpretación de las llamadas grietas de tensión que suelen presentarse en las arcillas blandas del Valle de México. Descripción
¡Corte 1estr.
Características del subsuelo y del lago artificial
Las características generales del lago se muestran en la fig I.D.Z,donde se observa su configuración en planta,y en el corte esquemático de la fig !.0.3.
W, LL, LP
quu
Pe
Pv
Sv
mv
N
0;2 o,4 - o.t¡>4 Q( - 2~ ~o-~ ot----------t-~-.~----~~~~-+~-r4r~~--~~-+~-.+k~~~~
Limo arcilloso
Prof.,m 10·
21?0
41)()
5
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"
2p
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vetos de oreno Arcillo café Arcillo gris verdoso
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Arcillo café :30
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Arcillo gris 40
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il
Arcillo gris Cenizo volcánico
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~~~~~~4-+-~~-+--~~~~~tr~r+~-1-+-i
50
Arcillo gris
60
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-~~ Le-+-
-----
Limo
~Arcillo
!::;::...:1
Limo
l;:;¡c,·j
Areno
1 •
w l l , LP
quu
Contenido de OQUO • en °/o Limites de consistencia , en °/o Resistencia o la compresiÓn en pruebo
trioxiol no consolidoda-no drenoda, en ton/m2 Carga de preconsolidoción, en ton/m2 Presión vertical efectivo , en ton/m2
mv_ N
Fig
Resistencia de veleta in situ, en kg/cm2 MÓdulo de variaciÓn volumétrica 1 en c~/kg NÚmero de golpes en penetraciÓn estÓnd.ar
l. D.l Estratigrafl'a y propiedades típicas del subsuelo de la zona del Palacio de los
Deportes 58
Se observa que el fondo del lago está constituido por un revestimiento de arcilla (tepetate arcilloso según la denominación local) compactado en dos capas de 20 cm de espesor y por una carpeta asfáltica de 8 cm. En la periferia del lago existe un murete de mampostería. Cuando ocurrió el agrietamiento, el tirante máximo era de 1.20 m y el espejo del agua coincidía aproximadamente con el pie del muro. De hecho, el nivel del agua en el lago no podía elevarse arriba de esta cota debido a la alta permeabilidad del muro de mampostería.
En el interior de la grieta se observó en la parte superior un relleno constituido por arcilla y fragmentos de la carpeta asfáltica. El nivel freático, visible dentro de la grieta, se localizó a 2.40 m de profundidad. I.D.4 Interpretación La interpretación de la falla que parece más verosímil es la siguiente: a) El revestimiento impermeable a base de asfalto del fondo del lago presentaba una alta rigidez en comparación con la arcilla blanda subyacente, lo que provocaba una incompatibilidad de deformaciones entre ambos. Esta condición facilitó el agrietamiento de la carpeta y de la capa de arcilla compactada subyacente al ocurrir el sismo. La ruptura se localizó a lo largo de los ejes del cascarón formado por el revestimiento donde se presentaron los máximos momentos flexionantes.
I.D.3 Configuración y profundidad de las grietas Se indica en la fig I.D.2 la configuración de las grietas observadas. Llama la atención el hecho de que las principales grietas coinciden con los ejes de los distintos ramales del lago. Para una mejor observación de las grietas se excavaron dos pozos a cielo abierto (PCAl y PCA2) hasta 2m de profundidad. En estos pozos se observó, como lo indica la fig I.D.4, que el revestimiento de arcilla compactada descansa sobre un estrato de arcilla limosa apoyado sobre una delgada capa de limo arenoso, la cual sobreyace un manto de arcilla blanda típica de la Formación Arcillosa Superior. El ancho de las grietas medido en los pozos resultó del orden de 4 cm y prácticamente constante, lo que hace suponer que se extienden hasta una profundidad considerable. De hecho, se pudo hacer penetrar una varilla hasta una profundidad del orden de 8 m dentro de la grieta.
Av. de
b) El agrietamiento del fondo provocó una fisura e i ón incipiente en la arcilla subyacente en la cual se acumuló de inmediato el agua del lago. e) La presión actuante dentro de las fisuras (del orden de 2 a 2.5 t/m 2 ) fue suficiente para provocar la propagación de las grietas hasta su profundidad final y su prolongación horizontal has~ salir inclusive del lago.
los Torres
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Per{metro del Lago Grietas en el Lago
Fig I.D.2 Lago Iztacalco. Configuración de grietas y localización de pozos a cielo abierto 59
la deformabilidad del revestimiento y la del substrato. Además, muestra que existe la posibilidad de un agrietamiento muy profundo de los estratos blandos del subsuelo por propagación de fisuras bajo el efecto de la presión del agua, al presentarse una fuga en el revestimiento impermeable.
La interpretación anterior permite, además,entender el origen de las llamadas grietas de tensión, frecuentes en el lago de Texcoco, que se presentan al formarse encharcamientos bruscos durante las lluvias. Aparentemente se presenta un mecanismo de propagación de grietas similar al descrito arriba (fig !.0.5, ref 1).
I.0.6 Referencias
I.0.5 Conclusiones
l. Auvinet, G., "Agrietamiento en las arcillas del Valle de México", Informe del Instituto de Ingeniería de la UNAM elaborado para la Comisión del Lago de Texcoco, diciembre, 1981
El análisis de la falla del lago de Iztacalco pone en evidencia uno de los requisitos importantes de los revestimientos impermeables: la compatibilidad entre
8
120 20 20
Terreno natural
Acotaciones, en cm
Carpeta asfáltica Arcilla compactada
Fi g l. D.3 Corte esquemático del lago (fuera de escala)
4cm
-----tr---
Relleno de la grieta por material arrastrado
ErosiÓn Carpeta asfáltica
8
40
Arcilla compactada café
40
Arcilla limosa gris
20
Limo arenoso
90
Arcilla franca Acotaciones, en cm
40
-----Grieta Nivel freótico visible en la grieta
F i g I. D.4 Corte estratigráfico típico observado en pozos a cielo abierto
60
Encharcamiento
¡
PresiÓn hidrostáticc interna
(e)
( b)
(a)
(o ) Grieto incipiente por secado, asentamiento diferencial, etc. ( b) Generación de presión interna por encharcamiento (e) PropagaciÓn de lo grieto
Fig I.D.5 Mecanismo
de formaciÓn de grietas
61
profundas
l. E REDUCCION DE LAS FILTRACIONES DE
Q
UNA LAGUNA DE PRUEBA CON UNA TRINCHERA DE LODO
(kDPH)/L
(l. E.1)
donde:
I.E.l Introducción
Q gasto de filtración
Durante los estudios preliminares para el diseño de las lagunas descritas en el anexo I.B, se realizaron diversos experimentos, entre los cuales destaca la impermeabilización de una laguna de prueba con una trinchera de lodo perimetral (refs 1 y 2).
k
I.E.2 Subsuelo
L ancho de la trinchera (0.5 m)
coeficiente de permeabilidad del lodo
P longitud de la trinchera perimetral (200 m) H carga hidráulica media (1.12 m)
En el sitio en el que está construida la laguna de prueba, el subsuelo está formado por arcillas altamente plásticas (típicamente: WL = 75%, Ip = 55%; clasificación SUCS: CH). Arriba del nivel freático, que se encuentra a 1.75 m de profundidad, estas arcillas presentan un alto grado de agrietamiento por secado. 'Este agrietamiento provoca fuertes infiltraciones en las lagunas que se construyen en el área, al grado de que no se pueden llenar.
Durante la última semana de registro de la fig l.E.2, la velocidad de abatimiento fue de 5.9 x lo-o cm/s, lo que corresponde a un gasto de filtración de 1.5 x ro- 4 m /s y, de acuerdo con la ecuación anterior, a un coeficiente de permeabilidad aparente k= 1.9 X ro- 5 cm/s. Esta permeabilidad es probablemente muy superior a la del lodo, que fue estimada en 1 X 10-o cm/S a partir de pruebas de permeabilidad de carga variable. La eficiencia de la trinchera es por tanto relativamente baja, pero podría ser suficiente para muchas aplicaciones.
I.E.3 Trinchera de lodo (Slurry trench) Para reducir las filtraciones de una laguna cristalizadora de prueba de 50 x 50 m, se construyó una trinchera perimetral de lodo por simple mezclado in situ de los materiales del subsuelo (fig I.E.l). Para ello, después de construir los bordos se realizó una excavación con las dimensiones indicadas en la misma figura y se homogeneizó el material con retroexcavadora, agregando agua hasta formar un lodo espeso (peso volumétrico 1.5 t/m 3 ).
El experimento anterior muestra que la solución de una trinchera de lodos perimetral constituye una alternativa a los revestimientos de fondo para la reducción de filtraciones cuando las condiciones estratigráficas son propicias. Una ventaja adicional de este método es que puede aplicarse como medida correctiva, sin vaciar la laguna.
I.E.4 Observación del comportamiento
I.E.6 Referencias
Se observó el comportamiento de la laguna con un tirante de agua variable entre 30 y 50 cm durante el Se aprecia una periodo indicado en la fig I.E.2. reducción paulatina de la velocidad de abatimiento del nivel en la laguna conforme se satura el terreno y se establecen las condiciones de flujo.
l. Alderman, S., "Soil investigation and test solar pond design, Cerro Prieto, Geothermal salts project, Mexicali, Baja California", Agricultura] and Industrial Minerals, Inc. (Investigación realizada en colaboración con el Instituto de Investigaciones Eléctricas), julio, 1975
Admitiendo que el estrato arcilloso localizado abajo del nivel freático es prácticamente impermeable y que el flujo se presenta únicamente a través de la trinchera, el gasto de filtración está aproximadamente regido por la relación:
2. Auvinet, G., Zavala, J. y Gutiérrez, E., "Laguna de evaporación de Cerro Prieto, B.C. - Estudio de factibilidad (aspectos geotécnicos)", Informe del Instituto de Ingeniería de la UNAM a Fertilizantes Mexicanos, marzo, 1980
I.E.5 Conclusiones
62
4
1
~::r --.. . . . .
--+
3.5 mínimo Arcilla hÚmedo plástico
-l
fo.5o
Acotociones,en m
Fig l. E. 1 Trinchera de lodo
Promedio Última semana
0.51 cm/dÍo (5.9 x10- 6 cm/s)
Agosto
Fig I. E. 2
Septiembre
lnfi ltraciones en la laguna experimental con trinchera de lodo
53
I.F.2 Diseño de bordos
I.F LAGO NABOR CARRILLO, TEXCOCO
En la fig I.F.l se presenta la secc1on transversal del bordo perimetral y una vista en planta del mismo. Destacan los aspectos siguientes:
I.F.l Introducción El lago Nabar Carrillo es una de las obras hidráulicas que construye la Comisión del Lago de Texcoco para fines de regulación de escurrimientos superficiales y recreativos. Este lago, de 900 ha, fue desarrollado provocando un asentamiento de la superficie del terreno por bombeo y construyendo un bordo perimetral para complementar el almacenamiento requerido. La estratigrafía y el procedimiento constructivo se describen en detalle en "las refs 1 y 2. El lago se encuentra actualmente en etapa de llenado.
- El bordo es de sección homogénea modificada - Se incluyó en la sección un filtro vertical de arena de 60 cm de ancho. Esta chimenea se consideró necesaria debido a la baja plasticidad de algunos de los materiales usados para la construcción del terraplén y sobre todo previendo la posibilidad de asentamientos diferenciales que pudieran inducir el agrietamiento del bordo.
i 1
corona 2238.00 (al
.,¡...
(ID -
-'i-
t_
l
E lev NAME 2237.00
-1 A Corte
A-A
Q) Material impermeable, compactado al 95°/o de la pruebo Proctor SARH, con el con!enido de ogua igual al Óp!imo
® Chopo .;.
20
+ 2%
de enrocamienlo acomodado o mano ( W mÍn : 40 kg)
@Filtro de gravo bien graduado con menos de
5°/o
de finos
(De5: 11/4") compoc!odo al 90% Or @Filtro de areno con menos de 5 °/0
de finos (material menor
de O. 074 mm ) compoclodo el 90% Or
@Revestimiento de gravo-areno. Compactado según especificaciones SOP
..··... ,.......~.1.:-:,17-o,.....,.,........,..,......,...,....,...,__..,.~=··:· o ...
~ .. -~:::-:··.:'..../
~L-~----_J1~----0-.-G~-OE:d:L:~
@Mello
fil!ron!e de poliés!er
CD Pas!o Acotaciones, en m
b) Filtro de arena (visto en plonta)
Fig I. F. 1
Bordo del Lago Nabor Carrillo 64
- El drenaje del filtro vertical se logra con filtros horizontales de grava de 0.50 m de ancho y 0.80 m de espesor, espaciados a cada 20 m.
tes pueden constituir drenes horizontales, se realizaron pruebas de permeabilidad Lefranc en los estratos areno-limosos intercalados a 5, 10 y 22 m de profundidad dentro de las arcillas del lago. Los resultados de estas pruebas se presentan en la tabla I.F.l.
- La protección contra oleaje se diseñó combinando una chapa de enrocamiento, un filtro de grava y, debido a la escasez de arena, una malla filtrante de poliéster.
De acuerdo con estos resultados, no existe peligro de filtraciones importantes por los estratos arenosos que se encuentran en apariencia suficientemente contaminados con arcilla para que su permeabilidad sea del mismo orden que la de la arcilla.
I.F.3 Estanqueidad del lago Las grietas de tensión profundas que existen en las arcillas del lago constituyeron un motivo de preocupación por lo que respecta a la estanqueidad del mismo (ref 3).
I.F.4 Referencias l. Marsal, R.J., "Desarrollo de un lago por la consolidación de arcillas blandas inducida con bombeo", Volumen Nabar Carrillo, Secretarta de Hacienda y Crédito Público, México, 1969
Las grietas que cruzan transversalmente los bordos pueden dar lugar a fugas apreciables. Afortunadamente, durante la construcción del bordo no se encontraron grietas transversales de importancia. Sin embargo, las zonas dudosas deberán ser objeto de observaciones cuidadosas durante las últimas etapas del llenado, previendo que pudiera ser necesario sellar algunas grietas por relleno y compactación o simplemente por remoldeo de la arcilla superficial.
2. Alberro, J. y Herrera, I., "Análisis de asentamientos y optimización del sistema de bombeo para la construcción de los lagos del Plan Lago de Texcoco, Mex.", Informe del Instituto de Ingenierta, UNAM a la SARH, México, 1973
Por otra parte, las grietas internas comunican el almacenamiento con los estratos más permeables del subsuelo. Para verificar si dichos estratos o len-
3. Auvinet, G., "Agrietamiento en las arcillas del Valle de México", Informe del Instituto de Ingenierta a la Comisión del Lago de Texcoco, México, 1981
TABLA I.F. 1 RESULTADOS DE PRUEBAS DE PERMEABILIDAD LEFRANC. LAGO NABOR CARRILLO (ref 2) SONDEO M1 M2 M3 M4 M4 M4 M5 M6
PROFUNDIDAD (m) 3 3 2 10 18 29 3 3
a a a a a a a a
6 6 6 14 23 32 6 6
65
k
(cm/s) 8.4 7.2 8.4 5.5 8.5 2.1 1.1 1.1
X lQ-7 X I0-7 X I0-7 X I0-7 X I0-6 X I0-7 X I0-6 X I0-5
------------------------------------------------------------------------------------------------------
.
-------
ANEXO ll. ENSA VES DE PERMEABILIDAD DE CAMPO Y DE LABORATORIO
3. Se pone en marcha la bomba que alimenta piente elevado con rebosadero.
n.A PRUEBAS DE CAMPO
Esta prueba tiene por objeto medir el coeficiente de permeabilidad en un punto de un terreno aluvial o de una roca muy fisurada cuando existe un manto freático que satura el material.
5. Se mide la variación con el tiempo del nivel de agua, h, en la perforación, respecto a 1a parte superior del ademe.
La prueba consiste en inyectar agua en una cavidad del terreno de forma geométrica definida situada debajo del nivel freático, con una carga pequeña constante de agua. La medición del gasto y de la carga que lo origina permite calcular el coeficiente de permeabilidad, k, en la vecindad de ·la cavidad.
Q=
~H
6. Cuando dicho nivel, h, queda estabilizado durante 10 minutos, se anota el valor correspondiente, H.
7. Se conecta la válvula (2) con el recipiente de volumen conocido y se mide y anota el tiempo, T, necesario para llenarlo.
la carga aplicada,
e k ~H
8. Se repite la prueba en el mismo punto, variando los gastos inyectados y midiendo los respectivos niveles estabilizados de agua en la perforación.
(II.A.1)
donde C es un coeficiente que tiene dimensión de longitud y que caracteriza geométricamente la prueba (forma de la cavidad y distancia H entre la profundidad media del tramo de ensaye y el nivel freático). Para una cavidad cilíndrica protegida por un tubo profundo de longitud L y de radio r (fig II.A.l), el valor de C es: C = 4n/[(2/L)
lag (L/r) - 1/2H]
reci-
4. Al derramar el agua del recipiente, se abre la válvula (1) (fig II.A.l) con la válvula de tres vías (2) conectada a la perforación. El agua que se derrama debe canalizarse hasta cierta distancia del punto de medición o formar un circuito cerrado con el agua bombeada para no perturbar la prueba.
II.A.1 Prueba Lefranc-Mandel
Si Q es el gasto de inyección y se tiene:
el
9. Se calcula el coeficiente de permeabilidad del material con la ec. II.A.1, donde Hes la profundidad media del tramo probado con respecto al nivel freático.
II.A.2 Prueba de Nasberg (Pozo de absorción) (ref 1)
(II.A.2)
Esta prueba se realiza en materiales no saturados. Con base en el estudio de Nasberg sobre escurrimiento en suelo seco, a partir de una fuente saturada en la masa, se ha obtenido una fórmula semiempírica que relaciona el gasto de absorción, Q, en un pozo, bajo tirante de agua constante, h, con el coeficiente de permeabilidad del terreno (fig II.A.2):
El procedimiento de prueba más usual es el siguiente (ref 1): l. Se realiza una perforación hasta
la profundidad deseada, estabilizando las paredes mediante un ademe, el cual se rellena con grava limpia de muy alta permeabilidad (grava uniforme de 3 cm, por ejemplo) sobre una longitud igual a la deseada para la prueba, por lo general 1 m. A continuación, se levanta el ademe 1 m, quedando la perforación lista para realizar la prueba. Se anota el diámetro del ademe.
k
= (0.423/h 2 ) Q lag (4h/d)
(II.A.3)
donde d es el diámetro de la perforación bajo la condición: 25 < h/ d < 100
El diámetro de la zona de influencia de la prueba, O, se puede calcular con la fórmula:
2. Se mide la profundidad del nivel freático, H0 , ~ pecto a la parte superior del ademe, repitiendo esta medición a distintos tiempos para asegurarse de que este nivel se ha estabilizado.
O
67
2
! Ql ( nk)
( I I.A.4)
DepÓsito de nivel constante
1Ir~ .
.,
LAI1mentoc 1on
Rebosadero
,,,
Jfll\
(D Vólvulo
de poso poro regular el gasto inyectado
@Vólvulo de tres vías
.. H¡
..
Ha
,. Q=Ck t.H
Fig JI.A.l Prueba de permeabilidad Lefranc-Mandel
La prueba consiste en determinar el gasto de agua que se infiltra bajo condiciones de flujo establecidas en un pozo sin ademe dentro del cual se mantiene la superficie del agua á elevación constante. Esta prueba se ha usado principalmente para estimar el gasto de filtración en un canal antes de la construcción y evaluar la necesidad de revestirlo. La pequeña instalación requerida para realizar la prueba se describe en la fig II.A.3.
La arena calibrada colocada en el pozo también se utiliza para medir indirectamente el radio medio del pozo, dato que es necesario para calcular la permeabilidad y que es difícil de obtener directamente con precisión. Para determinar el radio medio del pozo se anota el peso de la arena vaciada dentro del pozo hasta antes de colocar el ademe con el flotador, así como su altura medida desde la superficie. Se calcula el volumen de arena a partir del valor previamente determinado del peso volumétrico. El radio se calcula a partir del volumen y de la profundidad del pozo cilíndrico lleno de arena.
El pozo de pruebas se excava manualmente con una barrena helicoidal; puede tener cualesquiera dimensiones mientras se ajuste a la regla de que la profundidad esté comprendida entre 10 y 50 veces el radio; generalmente, se da al pozo un diámetro de 15 cm. Después de limpiar las paredes y el fondo del pozo, se llena con arena gruesa permeable de peso volumétrico conocido hasta 15 cm abajo del nivel previsto para el agua, con lo cual se evita que las paredes del pozo se desplomen al saturarse. El ademe galvanizado que contiene el flotador se coloca sobre la superficie de la arena y se vierte arena en el espacio que queda entre el ademe y el pozo.
A través de una cadena y de un brazo provisto de un contrapeso, el flotador acciona una válvula colocada a la salida de un tambor sin tapa de 200 litros de capacidad lleno de agua limpia; en esta forma se mantiene un nivel de agua constante dentro del pozo. Es necesario ajustar la longitud de la cadena entre el vástago del flotador y el brazo de operación de la válvula y fijar el contrapeso en posición tal que equilibre el flotador cuando esté sumergido en el agua. A través de una manguera flexible se conduce el agua de la válvula del tambor al pozo. Se puede cambiar la elevación del nivel del agua dentro del pozo modificando la longitud de la cadena. El tubo
II.A.3 Método del Iermeámetro E-19 (ref 2
de
pozo:
prueba USBR
68
indicador de nivel adosado al tambor está graduado con base en una calibración previa realizada extrayendo volúmenes conocidos de agua (medidos en peso).
El coeficiente de permeabilidad se puede calcular como sigue,para la condición de nivel freático profundo (Condición I, fig II.A.4), es decir,cuando la distancia T entre el espejo de agua dentro del pozo de prueba y el nivel freático (o una capa de suelo impermeable que para los fines de la prueba resulta equivalente al nivel freático) resulta mayor de tres veces la altura h del agua dentro del pozo:
La prueba de permeabilidad de campo propiamente dicha se lleva a cabo registrando las lecturas del tubo graduado del tambor a intervalos de tiempo prefijados, anotando la temperatura del agua en el pozo. Se recomienda que el agua est§ a una temperatura algo mayor que la del suelo para evitar que las burbujas de aire entren en solución y con ello se reduzca el flujo de agua a trav§s del suelo. Con estos datos es posible dibujar una curva que muestre el volumen de agua absorbido contra el tiempo y calcular los gastos de infiltración para cualquier periodo de tiempo (fig II.A.3). En general, el suelo se encuentra seco al inicio de la prueba y absorbe agua rápidamente, pero a medida que se va saturando la velocidad de absorción disminuye hasta llegar a un valor prácticamente constante. Cuando esto ocurre, lo cual queda evidenciado cuando al dibujar los puntos de la curva éstos caen prácticamente en una 1ínea recta durante varias horas, la pendiente de la línea representa el gasto a considerar en los cálculos del coeficiente de permeabilidad; en este momento se puede suspender la prueba. Generalmente, se alcanza la condición de flujo establecido (parte recta de la curva) en las primeras 8 horas para suelos de permeabilidad media a alta .
•
O>
l;l'
~ .
p.
•
.. •
••• p
'
•
..
.
b
..
~
•
'
·...
,1)
h
altura del agua dentro del pozo, en m (h > 10r)
r
radio efectivo del pozo, m
Q
gasto necesario para mantener la condición de flujo establecido (determinado experimentalmente), en m3 /min
11T
viscosidad del agua a T°C
11 20
viscosidad del agua a 20°C
p
. , . ".
b.
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k= 0.423 Q lo ~ h2 9¡o d
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1-
D
(II.A.5).
k20 coeficiente de permeabilidad, en m/s
..
•
.
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(~/11 20 )
•••
:
••
V
X
donde:
"
. .-. . . , . .. .. "
• •
k20 = 0.0167 (1/h 2 ) [sen h-l(h/r) - 1] [Q/(2n)] x
,· . .. .. . ~ ....·. p
.
••
-1
Fig ll.A.2 Prueba de permeabilidad Nasberg 69
Tambor métolico de ¡200 1 colibrodo,lleno ,de aguo limpiO\ sin ' sedimentos ni materia¡: Tubo graduado de en suspensión) _ plástico transparente resisten te al impocto,p.ej.1.2 cm q, ex t.
Contrapeso de latón VÓlvulo de flotador tipo Roberts cuyo diámetro dependerá del diámetro del pozo y del máximo coeficiente de permeabilidad (generalmente es de 1.9cm) ~!J===~=:::¡ití:)_
Ademe de acero galvanizado Ejemplo: Pruebo No. 18 2m de prof. T= 2 2 oc
r----
2
-1---~~----~-
o
"200
1
o
U)
1
u
V
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I
V
0'~' i20 k '1.9
100
20
1 ¡______ 12 O
rn in
o1.9
1.12 X/min 1
10- 6 m/s -4
iO cm/s 1 ______¡ 1
1 2roi5 crn(recomendado)
QL---~--~----~--~--~----~--~--~
o
2
3
Tiempo, horas
Poro nivel freót ico profundo (o hacer excavación odemodo)
Fig II.A.3 Prueba USBR E -19 ( ref 2)
70
do del pozo; para esta condición se puede aplicar la ecuación:
La condición II (fig II.A.4) corresponde a un nivel freático alto pero quedando debajo del fondo del pozo; en este caso se podrá usar la expresión:
x [1/{{h/Tu)- 1 X
[1/0/6 + 1/3 (h/Tu)- 1 }]
-
O.S(h/Tu)- 2 }]
(II.A.7)
(II.A.6)
II.A.4 Referencias
donde: Tu
distancia entre la superficie del agua el pozo y el nivel freático, en m
l. SARH.
"Manual de mecánica de suelos", Quinta Edición, México, 1970
en
2. United States Department of the Interior, U.S. Bureau of Reclamation, "Earth manual", 2a Edición, 1974
La condición III (fig II.A.4) corresponde al caso de un nivel freático alto, local izado por arriba del fon-
Superficie del terreno
J
-Nivel de aguo en el pozo
Nivel freático
=Altura de aguo en el pozo
j
l
s
Nivel freÓtico o copo impermeable
r=Rodio efectivo del pozo(m)
Tu =Estrato no saturado
Condición h '5 Tu-5. 3h
n
Condición
m
Tu< h
Noto: Poro todos los condiciones h debe ser igual o !Or o mayor [Nivel freótico o estrato impermeable
Relee iÓn entre lo altura de aguo en el pozo de pruebo y lo distonc io al nivel freático
Condición I Tu> 3h
Fig ll.A!4 Diversos condiciones posibles paro la realización de lo prueba US BR E -19
71
d) Para cerrar el permeámetro, se colocan el aro metálico de confinamiento alrededor del cilindro inferior, el cilindro superior con su tapa y los anillos metálicos de ambas tapas; las barras se atornillan con sus tuercas y el aro con sus tornillos guía, quedando el conjunto armado como se indica en la fig II .8.2.
R.B PRUEBAS DE LABORATORIO
II.B.l Un permeámetro de carga variable
e) Se coloca el permeámetro en el sistema de carga variable. Antes de iniciarse el ensaye debe verificarse que todas las válvulas y los reguladores de presión estén cerrados (fig II.B.3).
Para determinar la permeabilidad de suelos medianamente finos a finos, es necesario recurrir a un permeámetro de carga variable. La realización correcta de una prueba de este tipo plantea ciertas dificultades lig~das principalmente a la calidad del sello en el contacto entre muestra y recipiente y a la deficiente saturación del espécimen.
- Saturación del sistema a) Se abren las válvulas 1 a 17; la primera alimenta el sistema con aire a presión y la segunda permite aplicar presión confinante a la membrana. Con el regulador RB se controla la presión de confinamiento, la cual se lee en el manómetro MB. La presión confinante debe aplicarse lentamente hasta alcanzar entre 50 y 100 kPa, dependiendo del tipo de suelo.
A continuación se presenta un permeámetro desarrollado conjuntamente por la Comisión Federal de Electricidad y el Instituto de Ingeniería de la UNAM (ref 1) que permite minimizar los problemas antes mencionados. Con este permeámetro (fig II.B.1) es posible aplicar gradientes hidráulicos (i = h/!) hasta de 20 y contrapresiones hasta de 0.6 MPa (6 kg/cm 2 ) para aumentar el grado de saturación del espécimen. El área de la muestra es grande (174 cm 2 ), por lo que se tiene un menor efecto de escala y una mayor precisión. El sello lateral se logra con una membrana de látex y aire a presión. El aparato cuenta con una bureta a la entrada y otra a la salida del espécimen con lo que es posible verificar si el espécimen absorbe agua. Es posible compactar la muestra directamente dentro del recipiente del permeámetro o ensayar espec ímenes inalterados. El intervalo de valores del coeficiente de lidad que se puede medir es:
b) Estando desconectada la manguera para el drenaje inferior del permeámetro, se abren las válvulas 2, 5, 6 y 7. Con el regulador RA se controla la presión que llega al depósito de agua desaereada, y cuando comience a escurrir el agua por la manguera se conecta ésta al permeámetro. Se cierra la válvula 7 y se abren la 8 y la 9; cuando el nivel de la bureta 2 suba a un poco más de la mitad de su altura, se cierran las válvulas 6, 8 y 9.
e) Se abren las válvulas 4, 11 y 13 hasta que el nivel de la bureta 1 esté en la parte superior; se cierran entonces la 11 y la 13.
permeabi-
1 x 10- 11 < k < 1 x 10- 6 m/s
d) Se abren las válvulas 14 y 16 para llenar el permeámetro, dejando escurrir lentamente el agua en su interior; cuando empiece a salir agua por la válvula 16 deben cerrarse las mismas 14 y 16.
Las partes principales del permeámetro se muestran esquemáticamente en las figs II.B.l y II.B.2. La descripción detallada del equipo y del procedimiento de compactación y labrado de especímenes se puede encontrar en la ref l.
-Aplicación de la contrapresión a) Se abren las válvulas 7, 8, 10, 12, 15 y 18, y con los reguladores RB y RC se aplican incrementos iguales de presión conservando la diferencia inicial entre presión y contrapresión dada en el punto (a) de la etapa de saturación del sistema. Se observará que los niveles en las buretas 1 y 2 bajan, debido a la expansión del recipiente; como esta expansión es mayor que el volumen de agua que encierran las dos buretas, no deben perderse de vista estos niveles.
II.B.2 Procedimiento de prueba - Colocación de la muestra dentro del permeámetro Una vez compactado en el laboratorio el espec1men que se va a ensayar (o una vez labrado este espécimen a partir de una muestra cúbica inalterada) se procede a colocarlo dentro del permeámetro: a) Se coloca la membrana de látex en el cilindro inferior del permeámetro y se acopla a su tapa con el aro-sello puesto (fig II.B.l); una de las piezas de fieltro húmedo se pone en el fondo del recipiente.
b) Para alcanzar la contrapresión deseada deberán subirse los niveles de las buretas tantas veces como sea necesario. e) Después del último llenado de las buretas, se abren las válvulas 10, 12, 15 y 17 y se continúan aplicando los incrementos de presión. Al llegar a la presión de trabajo, se deja saturar la muestra (el tiempo necesario para saturarla depende de su plasticidad), hasta llegar a la condición en la cual el volumen que entra por la bureta 1 es igual al que sale por la bureta 2. En esta última condición, deben evitarse cambios de temperatura en el sistema con el fin de efectuar las lecturas correctamente.
b) El anillo de confinamiento conteniendo la muestra se coloca sobre el cilindro del permeámetro. Con una placa rígida se extruye la muestra hacia el permeámetro. e) Estando la muestra dentro del permeámetro, se retira el anillo de confinamiento con su placa; se coloca encima de la muestra la otra pieza de fieltro húmedo, la placa de latón perforada y el resorte calibrado. 72
Manómetros calibrados
Bureta de
entrado--~-¡
Regulador paro contropresión ~
Bureta de salida
Válvula de purga
DepÓsito de aguo desaereada -~-¡ Aire a presión ~===®==~81=
Poro vaciado Permeámetro
F ig II. B. l
Atmósfera
Insta loción para un permeámetro de carga variable ( ref 1 )
73
-------------
-~
·-.
A la bureta de entrada
Agua desaereada 1 Tuerca hexagonal
-Anillo metálico
Membrana de látex bureta de salida
F ig II. B. 2 Permeámetro ( ref 1 )
74
II.B.3 Ejemplos de resultados
- Ensaye
En las figs II.B.5 y II.B.6 se presentan resultados obtenidos con el permelmetro descrito. Estos resultados ilustran la influencia del contenido de agua de compactación sobre lapermeabilidad de los materiales finos.
Para alcanzar el gradiente deseado, los niveles de las buretas se ajustan como se indica en el punto (b) de la etapa anterior, bajando o subiendo la presión en el depósito de agua desaireada con el regu1ador RA. Estando el sistema nuevamente en las condiciones de flujo establecido señaladas en el punto (e) de la etapa anterior, se cierran las válvulas 8 y 15 al mismo tiempo que se arranca el cronómetro. Los datos de la prueba se anotan en la hoja de registro que aparece en la fig II.B.4, de donde se calcula el valor del coeficiente de permeabilidad.
II.B.4 Referencias l. Gutiérrez, E., "Pruebas de permeabilidad en suelos finos compactados", Tesis profesional, Facultad de lngenier1a, UNAM, México, 1g81
Bureta de en!rada~-
G)
Burela de salida
®
Agua desaereada
Fig 11.8.3 Identificación de válvulas y reguladores de presión
75
----
-------------------------------------------
INSTITUTO LABORATORIO
DE
INGENIERIA
DE MECANICA DE SUELOS
PERMEABILIDAD CON CARGA VARIABLE
Muestra N o . - - - - - - - - - - - -
IdentificaciÓn de lab. - - - - - - - - - - - -
Procedencia - - - - - - - - - - - -
Profundidad - - - - - - - - - - - - - - -
LocalizaciÓn------------
Fecha - - - - - - - - - - - - - - - - -
DiÓm. del permeómetro
_ _ _ _ _ _ _ cm
DATOS INICIALES
DiÓm. de la muestra D - - - - - - - c m cm 2 N cm 3
Area de la muestra A
-cm
Energía de compactación E e Gs Fecha
)'m Hora
lit
Long. de la muestra L - - - - - - - - - - - cm Dióm. de bur.eta d - - - - - - - - - - - - cm Area de bureta a - - - - - - - - - - - - cm2
_
k- 2.3
al
LitA
h1
log 10ti2
k N/m3
Presión confinante
ContrapresiÓn
Nivel burela 1
Nivel bureta 2
hl (cm)
Observaciones
Fig II.B.4 Hoja para registro
76
hz (cm)
Te mp.
oc
k
z~
.----:o-----:,-;--,-----,
Yd , kN/m 3 ~~
16 21
\: -1 1110
, ,
,
\l:
k 1 m/s
1 1
1
1
1
1
1 1 1
1
1
1
1
5x10-a
1
1
1
1
WL =31.3%
lp=10.8 G5 =2.69
1 1 1 1 1 1 1
\
-9 hlO
t
.,.
\ ____ , ,11
511010
11
13
15
11
19
21
Wc 1 °/o
Fig 1I.B.5 Curvas de compactación y permeabilidad del material tipo 1 [arcilla blanca (coliche) CL] ( ref 1)
>;¡ 1 kN/m3
17.5,-----------. Compactación dinámico
16.5 15.5
1 ~- 5 13 23 1110 6 r=-r--.:-=--T---..:.::....;-..:.:...~;::_-, 5a10- 7 t---+-+---T--!--+-+----I
k 1 m/s h10- 7 1----'\t---t---!H-1----I 5al0- 8 1----\---T--''-+--'----:--I
1a10- 1 1----++-~-+-=-,----; 5a1o-•r---~r+----+-+-t---;
h10- 9 f-----1[---!-+-'----i 5 a10-IO
1-----~,..-!--i----1
h 10- 10 L-,113:-'--::15!:--'--:1:!:--7..._-!:.19-L-~21:-'-~2~3_,__J
Wc,%
Fig li.B.6 Curvas de compactación y permeabilidad del material tipo li (arcilla orgánica CL) (ref 1)
77
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PUBLICACIONES DE LA SOCIEDAD MEXICANA DE t·1ECAN ICA DE SUELOS 002 SEPTIMO CONGRESO INTERNACIONAL DE MECANICA DE SUELOS E INGENIERIA DE CIMENTACIONES, MEXICO, 1969 Las memorias constan de cuatro volúmenes, siendo uno de ellos el Estado del Arte. Este último cubre los temas de las sesiones principales: Características esfuerzo-deformación y resistencia; Cimentaciones de edificios en arcilla; Presas de tierra y enrocamiento; Excavaciones profundas y túneles en suelos blandos; Estabilidad de taludes naturales y cimentaciones de terraplenes. Los volúmenes I y II contienen cerca de 146 trabajos. El vo lumen III contiene las minutas de la reunión del Comité Ejecutivo, reportes y resúmenes de sesiones técnicasy de 18 sesiones especiales. Artículos escritos en inglés o francés. Cuatro volúmenes; 2111 páginas; 1704 figuras; 28.5 x 21.5 cm; México, 1969 006 INTERCEPTORES PROFUNDOS Y EL EMISOR CENTRAL DE LA CIUDAD DE MEXICO Esta publicación contiene los estudios llevados a cabo en los campos de hidrología, geología, mecánica de sue los y diseño estructural para el análisis y solución de problemas involucrados en la construcción de túnelesen condiciones difíciles del subsuelo. El perfil geológico va desde arcillas muy blandas hasta formaciones ro cosas. Se incluye una descripción del proyecto y métodos de construcción usados en túneles y lumbreras. Español e inglés. Un volumen; 55 páginas; 38 figuras; 28 x 21.5 cm; México, 1969 008 COMPORTAMIENTO DE PRESAS CONSTRUIDAS EN MEXICO La Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos y la Comisión Federal de Electricidad patrocinaron la publicación del estudio preparado en el Instituto de Ingeniería, UNAM y que se presenta en este volumen para: 1) Analizar cuantitativamente los registros instrumentales del comportamiento de 12 presas mexicanas (ocho de tierra y cuatro de concreto), para las cuales se tienen datos que cubren entre 4 y 15 años de observaciones; 2) Comparar el comportamiento observado con la predicción de diversos modelos teóricos; y 3) Desentrañ~r algunos fenómenos no previstos por los métodos de análisis disponibles. Español e inglés. Un volumen; 581 páginas; 373 figuras; 34 fotografías; 28 x 21 cm; México, 1976 010 PROBLEMAS DE FISICA DEL SUELO, por Árpád Kézdi, Universidad Técnica de Budapest, Hungría La obra trata: 1) Clasificación de suelos y calificación; 2) Distribución de partículas y de vacíos; 3) Distri bución granulométrica y compactación; 4) Algunas propiedades de suelos de transición; 5) Pfoblemas de resisten cia; y 6) Casos de movimiento de fases, expresados en función de la composición de fases. Español e inglés. Un volumen; 69 páginas; 29 figuras; 22.5 x 16.5 cm; México, 1976 011 VOCABULARIO DE MECANICA DE SUELOS Contiene 2231 vocablos en inglés con su traducción al español, portugués y francés. Las versiones en español comprenden términos locales usados en algunos países de Latinoamérica, comparándolos con los propuestos por España y Portugal. Esta publicación fue preparada y patrocinada por el Instituto de Ingeniería, UNAM. Inglés, español, portugués y francés. Un volumen; 95 páginas; 28.3 x 21.8 cm; México, 1977 012 EL SUBSUELO Y LA INGENIERIA DE CIMENTACIONES EN EL AREA URBANA DEL VALLE DE MEXICO Las memorias de este Simposio constan de tres partes: 1) Información estratigráfica del área urbana del Valle de México, incluyendo zonas de reciente desarrollo; 2) Lo relacionado con las grietas regionales "La Florida'' y "Echegaray", desarrolladas en los fraccionamientos del mismo nombre; 3) Discusión del fenómeno de fricción negativa en cimentaciones profundas. Español. Un volumen; 259 páginas; 222 figuras; 66 fotografías; 27 x 21 cm; México, 1978 013 SIMPOSIO SOBRE ALMACENAMIENTOS PEQUEÑOS La obra consta de cuatro partes: 1) Aspectos de mecánica de suelos, geología, hidrología e hidráulica, referentes al diseño y construcción de presas pequeñas; 2) Experiencias de la Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos, la Universidad Autónoma de Chapingo y la iniciativa privada. Las partes 3 y 4 incluyen aportaciones al tema y la reseña del evento. Español. Un volumen; 174 páginas; 96 figuras; 17 tablas; 28 x 21 cm; México, 1975 015 SIMPOSIO INTERNACIONAL DE MECANICA DE SUELOS, OAXACA, 1979 La obra consta de dos volúmenes; el primero contiene trabajos realizados por los relatores generales y las con tribuciones de los panelistas de las tres sesiones relativas a: 1) Aplicación de las propiedades índice y delos resultados de los sondeos de exploración a los problemas de ingeniería de suelos (G.F. Sowers); 2) Compor tamiento geotécnico de lutitas arcillosas (N.R. Morgenstern); 3) Mecanismos de falla en estructuras térreasnaturales y hechas por el hombre (N. Janbu). Las contribuciones adicionales, la conferencia de apertura de D. Reséndiz y las minutas de la reunión del Comité Ejecutivo de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos se recogen en el segundo volumen. Contribuciones escritas en inglés, francés, o español. Dos volúmenes; 320 páginas; 103 figuras; 28.3 x 21.5 cm; Oaxaca, México, 1979
-~-------
016 SIMPOSIO INTERNACIONAL DE MECANICA DE SUELOS MARINOS Los temas tratados incluyen: exploración geofísica, muestreo y propiedades de suelos marinos; ensayes in situ; licuación de suelos granulares marinos; diseño de cimentaciones piloteadas para estructuras marinas y aspectos geotécnicos; registros de comportamiento; e instrumentación. El tomo II contiene los discursos de presentación y apertura, la conferencia especial de clausura de F. Hiriart y las contribuciones de especialistas internacionales, complementarias a los temas tratados en el Tomo I. Contribuciones escritas en español o inglés. Dos volúmenes; 245 páginas; 213 figuras; 27.5 x 21 cm; México, 1~ 017 MEJORAMIENTO MASIVO DE SUELOS La memoria de esta reunión técnica contiene trabajos sobre criterios generales para la compactación in si tu de suelos granulares; análisis de licuación; precarga, vibrocompactación y vibroflotación; explosivos y compact~ ción dinámica. Español. Un volumen; 161 páginas; 23 tablas y 129 figuras; 28 x 21 cm; México, 1979 022 IX REUNION NACIONAL DE MECANICA DE SUELOS, 1978 Consta de tres volúmenes: 1) Trata las condiciones de cimentación y del subsuelo de diversas ciudades de México como Celaya, Cuernavaca, Chihuahua, Puerto Vallarta, Tapachula, Tlaxcala y Tula. Describe la estratigrafía y características físicas y mecánicas de los materiales del subsuelo. Proporciona recomendaciones necesarias pa ra normar el criterio de exploración y muestreo, así como los análisis y diseño de cimentaciones; 2) Contiene los trabajos de panelistas sobre la ingeniería de suelos en las Obras Hidráulicas, en las Obras Viales y en las Obras Urbanas; 3) Incluye la descripción general de las tres sesiones y algunas contribuciones adicionales. Español. Tres volúmenes; 416 páginas; 276 figuras; 27.5 x 21.3 cm; Mérida, México, 1978 023 X REUNION NACIONAL DE MECANICA DE SUELOS, 1980 Consta de dos volúmenes: 1) Contiene los trabajos de las cuatro sesiones sobre dinámica de suelos en México: Solicitaciones dinámicas; comportamiento dinámico de los suelos; diseño de cimentaciones y estructuras térreas sujetas a solicitaciones dinámicas; experiencias en dinámica de suelos; 2) Realizaciones recientes en mecánica de suelos y trabajos complementarios, discusiones y reseña del evento. Español. Dos volúmenes; 160 páginas; 26 tablas y 289 figuras; 27 x 21.5 cm; Morelia, México, 1980 024 CIMENTACIONES EN ZONAS MINADAS DE LA CIUDAD DE MEXICO Las memorias de este Simposio tratan del subsuelo y problemas de cimentación en zonas minadas de los lamerías del poniente de la Ciudad de México. Antiguas minas subterráneas constituyen un serio peligro para la estabilidad de las construcciones, agravada por la acción del intemperismo. La primera parte contiene el estado actual del conocimiento y la segunda los comentarios y aportaciones de presidentes, panelistas y asistentes al evento. La tercera incluye trabajos complementarios y la cuarta, la reseña. Español. Un volumen; 204 páginas; 103 figuras; 76 fotografías; 27 x 21 cm; México, 1976 025 SELECCION DE LOS PARAMETROS DEL SUELO PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES Segunda Conferencia Nabar Carrillo, por Ralph B. Peck, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, EUA Se presenta el criterio de observación de campo aplicado al diseño de cimentaciones y se indica cómo hacer intervenir en un diseño particular recursos tan variados como son el razonamiento y la evidencia geológica, métodos geofísicos, conocimiento general de las propiedades de los materiales térreos y sus interrelaciones, así como el conocimiento del comportamiento de estructuras existentes. Los ejemplos abarcan desde cimentaciones para estructuras simples hasta aquéllas para instalaciones tan críticas como son los reactores nuclea res. Se trata el uso y abuso de métodos estadísticos para el análisis de los datos de exploración. Español o inglés. Un volumen; 80 páginas; 17 figuras; 23 x 15.5 cm; Guadalajara, México, 1974 026 FILOSOFIA DE LAS CIMENTACIONES PROFUNDAS Tercera Conferencia Nabar Carrillo, por Árpád Kézdi, Universidad Técnica de Budapest, Hungría La primera parte trata la importancia, razones y desarrollo de los pilotes, así como los factores que han limitado su aplicación y la forma de contrarrestarlos. Presenta un enfoque para el análisis de transferencia de carga en pilotes, aplicando nuevas funciones de transferencia; define el factor de seguridad en zapatas y pilotes en función de los parámetros de resistencia al corte así como varios casos reales. Se analiza el tema de comportamiento de grupos de pilotes, haciendo un resumen de los avances teóricos. La segunda contiene discusiones y contribuciones al tema por Lymon C. Reese, Daniel Reséndiz, Jean Kerisel, Alexandar Vesié y Leonardo Zeevaert. Español e inglés. Un volumen; 190 páginas; 72 figuras; 23 x 15.5 cm; Guanajuato, México, 1976
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DISE~O DE LA CIMENTACION DE LA PRESA TARBELA Cuarta Conferencia Nabor Carrillo, por John Lowe III, TAMS, Nueva York, EUA Se presentan las observaciones del comportamiento de la cimentación de la presa Tarbela (2475 m de largo y 150m de alto) realizadas durante el llenado anual del embalse de 1975 a 1978. Describe exploraciones del subsuelo y ensayes de laboratorio; analiza las implicaciones de la grava limpia en la cimentación para el diseño del delantal; propone una hipótesis para explicar la formación de dolinas y presenta los análisis de información proveniente de registros de piezometría y medición de filtraciones. Español o inglés. Un volumen; 150 páginas; 22.5 x 15 cm; Mérida, México, 1978
031 COMPORTAMIENTO DE LA PRESA MADI N DURANTE SU CONSTRUCCION Y PRIMER LLENADO, por Jorge Flores N. y Gabriel JIJ.Jvinet G. Este libro fue editado por la Comisión de Aguas del Valle de México y presenta la recopilación de datos obtenidos durante el estudio, proyecto, construcción, observaciones y comportamiento de la presa durante su primer llenado. El trabajo fue presentado al IX Congreso Internacional celebrado en Tokio, Japón y forma parte del Volumen III de Casos Reales de las memorias de dicho Congreso. Español. Un volumen; 43 páginas; 42 figuras; 6 tablas; 27.5 x 21 cm; México, 1980 033 REFLEXIONES SOBRE EL DISE~O DE ESTRUCTURAS TERREAS Quinta Conferencia Nabor Carrillo, por Raúl J. Marsal, Instituto de Ingeniería, UNAM, México En la parte I se analiza el desarrollo alcanzado en el diseño de estructuras térreas en México, abarcando experiencia previa (1904-60) con un resumen de las fallas registradas en México y evolución reciente (1960 a la fecha) en el estudio de propiedades mecánicas de enrocamientos y observación del comportamiento de presas ins trumentadas; por último se proponen temas de investigación dentro de la ingeniería geotécnica. La segunda par te contiene contribuciones especiales de los panelistas G.F. Sowers, J.A. Jiménez Salas y S.D. Wilson sobretemas relacionados con la conferencia. Español e inglés. Un volumen; 208 páginas; 81 figuras; 22 x 16 cm; Morelia, México, 1980 035 TUNELES EN SUELOS BLANDOS Y FIRMES En un volumen se presentan las memorias de las reuniones sobre túneles en suelos blandos (mayo 1981) y en sue los firmes (octubre 1981), conteniendo temas tales como análisis y diseño del revestimiento definitivo, compor tamiento de los túneles, exploración e instrumentación, acción del agua del subsuelo en el diseño del revestí miento definitivo, valuación de las filtraciones y abatimiento de presiones, aspectos constructivos, sistemas de soporte, selección de equipo, etc. Español. Un volumen; 306 páginas; 161 figuras; 28 x 21.5 cm; México, 1981 037 USO DE MEDIOS FILTRANTES EN INGENIERIA SANITARIA Y MECANICA DE SUELOS El objetivo de esta reunión técnica fue realizar un estudio de la filtración en el campo de la ingeniería sanl taria y en el de la mecánica de suelos a fin de determinar los elementos relevantes para definir especificaciones de lo que es material filtrante en ambas ramas de la ingeniería. Los trabajos trataron temas sobre proceso de la filtración en la potabilización del agua, nuevas tendencias en la filtración del agua, uso de filtros en geotecnia y conceptos técnicos recientes en materia de filtros para usos geotécnicos. Español ..Un volumen; 65 páginas; 45 figuras; 28 x 21.5 cm; México, 1982 038 LA GEOTECNIA Y LA GEOHIDROLOGIA EN EL DISE~O DE LAS MINAS SUBTERRANEAS DE CARBON En un volumen se incluyen trabajos sobre aplicación de la geotecnia en la evaluación y planeación de minas de carbón, diseño de accesos a minas de carbón subterráneas, la geohidrología en el diseño de minas, los sistemas de exploración del carbón, y la geohidrodinámica en la minería. Se presenta una sesión general de preguntas y respuestas. Español. Un volumen; 73 páginas; 44 figuras; 28 x 21.5 cm; México, 1982 040 CONFERENCIA INTERNACIONAL DE MECANICA DE SUELOS "PASADO, PRESENTE Y FUTURO DE LA MECANICA DE SUELOS, UN EXAMEN CRITICO", MEXICO, REUNION CONMEMORATIVA 1957-1982 La obra consta de dos volúmenes; el tomo 1 incluye contribuciones de especialistas de fama mundial que intervinieron como panelistas, sobre teoría, principios bás.icos y filosofía de la mecánica de suelos; cimentaciones profundas; mejoramiento de suelos; y obras subterráneas. El volumen II contiene la conferencia de apertura de L. Zeevaert, conferencias especiales de B. Quintana, R. Félix Valdés y V.F.B. de Mello, así como contribuciones técnicas de distintos autores. Artículos escritos en inglés, francés o español. Dos volúmenes; 480 páginas; 27 x 21 cm; México, 1982 041 SIMPOSIO INTERNACIONAL SOBRE TIERRA ARMADA La memoria del simposio realizado en julio de 1980 incluye 7 ponencias presentadas por expertos a nivel ínter nacional como F. Schlosser, J.K. Mitchell, J. Deschamps y V. Elías, así como la discusión y reseña del mismo~ Expone (1) Los conceptos básicos, criterios de diseño, e investigaciones recientes sobre tierra armada, (2) Las realizaciones, aspectos constructivos y esperiencias de comportamiento, con descripción de su uso en obras viales y urbanas, así como aplicaciones industriales, y 3) Aplicaciones en México en terraplenes de acceso a puentes. Español e inglés. Un volumen; 102 páginas; 21 x 27 cm; México, 1983
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043 RECOMENDACIONES PARA LA PREPARACION Y PRESENTACION DE TRABAJOS TECNICOS Contiene; 1) Lineamientos para la presentación de trabajos por escrito; 2) Recomendaciones para la presentación oral de un trabajo técnico; 3) Recomendaciones para la preparación de diapositivas, con una lista de verificación para preparar y presentar ayudas visuales; 4) El Sistema Internacional de Unidades (SI) aplicado a la ingeniería geotécnica; 5) Resumen de símbolos y unidades recomendados por la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos (ISSMFE); 6) Lista de verificación para los autores; y 7) Recomendaciones para el editor. Español. 30 páginas; 22 x 16.5 cm; México, 1983 044 MANUAL DE DISEÑO Y CONSTRUCCION DE PILAS Y PILOTES El objetivo principal de este manual es el servir como elemento de enlace entre diseñadores, constructores y supervisores de cimentaciones profundas. Incluye la clasificación de pilas y pilotes y los materiales que se utilizan en su construcción, los estudios geotécnicos necesarios para el diseño, conceptos básicos de diseño tanto geotécnico como estructural, un capítulo dedicado a la construcción de estos elementos de cimentación incluyendo lodos de perforación, la descripción detallada de pruebas de carga en pilotes, y lineamientos gene rales de inspección y verificación. Español. Un volumen; 243 páginas; 165 figuras; 45 tablas; 21.8 x 28.5 cm; pasta suave; México, 1983 045 TUNELES CARRETEROS En esta publicación se reOnen los 16 artículos presentados en la reunión ''Seminario de TOneles Carreteros", celebrada en México, D.F., en octubre de 1982. Incluye ponencias sobre análisis de prefactibilidad geotécnica y económica de tOneles carreteros, métodos para el análisis y diseño de tOneles tanto en suelos como en rocas, procedimientos constructivos y equipo, voladuras subterráneas, e iluminación de tOneles vehiculares. Español. Un volumen; 216 páginas; 155 figuras; 27 x 21 cm; pasta suave; México, 1985 049 OBRAS RECIENTES EN EL LAGO DE TEXCOCO En este volumen se recogen las seis ponencias presentadas durante la Mesa Redonda "Obras Recientes en el Lago de Texcoco" (agosto, 1984). Contiene, entre otros aspectos, la descripción del programa de obras del Proyecto Texcoco, la construcción y comportamiento del bordo Nabar Carrillo y la construcción del canal colector con arcilla del lago. Español. Un volumen; 45 páginas; 41 figuras; 21.5 x 29 cm; México, 1984 050 XII REUNION NACIONAL DE MECANICA DE SUELOS, 1984 Consta de dos volOmenes. El primero está dividido en dos grandes temas: (1) Estabilidad de Taludes y Empuje de Tierras y (2) Cimentaciones. En la parte 1 se incluyen 9 ponencias con temas tales como estabilidad del fondo marino, diseño del recubrimiento de tOneles, estabilidad de terraplenes sobre suelos blandos y el efecto de compactación en el empuja sobre elementos de retención. En la parte 2 se presentan también 9 trabajos, con tó picos tales como: criterios para el diseño de obras portuarias, la geotecnia en las obras de dragado, estabil1 dad de estructuras esbeltas sobre pilotes de fricción y cimentaciones de puentes y del Metro. En el segundovolumen se incluyen los reportes de los relatores de las sesiones y 5 contribuciones más. Español. Dos volOmenes; 256 páginas; 81 figuras; 21.5 x 28 cm; México, 1984 051 CONDICIONES AMBIENTALES EN EL DISEÑO DE CIMENTACIONES DE EDIFICIOS Séptima Conferencia Nabar Carrillo, por Leonardo Zeevaert, División de Estudios de Posgrado, Facultad de Ingeniería, UNAM, México. El autor expone los métodos de análisis que ha empleado en su práctica profesional para el diseño de cimentaciones en condiciones ambientales como las encontradas en la Ciudad de México, en donde además de las condiciones poco propicias del subsuelo, se agregan los efectos de fuertes temblores y fenómenos de asentamiento regional. La obra aborda tópicos tales como: propiedades geotécnicas, comportamiento sísmico del subsuelo, cimentaciones compensadas, cimentaciones compensadas con pilotes de fricción, cimentaciones con pilotes de punta, con consideraciones sísmicas y de fricción negativa. Español e inglés. Un volumen; 72 páginas; 24 figuras; 15 x 22.5 cm; Querétaro, México, 1984 052 VOLUMEN CONMEMORATIVO LEONARDO ZEEVAERT, UNA SELECCION DE TRABAJOS Se presentan, en un volumen, 29 artículos técnicos relevantes del Dr. Leonardo Zeevaert, cubriendo aspectos tales como diseño de cimentaciones, la mayoría de edificios en la Ciudad de México, mediante pilotes de fricción y punta, losas y cajones, o bien de sus combinaciones; en el diseño de los cajones se enfatiza el princl pio de compensación. Asimismo, se incluyen trabajos sobre fricción negativa, consolidación secundaria (viscosidad intergranular), interacción suelo-estructura, sismicidad y respuesta dinámica del subsuelo y de estructuras. Además, esta obra contiene la biografía del autor y la .lista completa de sus 100 publicaciones a la fecha. Español o inglés; 491 páginas 22 x 28 cm; pasta suave; México, 1984
053 ALMACENAMIENTOS SUBTERRANEOS En un volumen se presentan las memorias de la reun1on técnica Almacenamientos Subterráneos (noviembre 1983). se analizan, en 7 artículos y discusiones abiertas, la construcción y operación de grandes almacenamientos subterráneos de petróleo, como alternativa técnica y económicamente atractiva de los tanques de acero de gran diámetro para el almacenamiento de crudo. Se describen las características geotécnicas de cavernas minadas en roca y de las cavernas formadas en domos salinos por disolución en el sureste de México, estudiadas por PEMEX. Español. Un volumen; 108 páginas, 81 figuras; 14 fotografías; 28 x 21 cm; pasta suave; México, 1984 054 REFLEXIONES SOBRE TAREAS INCONCLUSAS Primera Conferencia Nabor Carrillo, por Arthur Casagrande, Harvard University, Cambridge Mass, U.S.A. El finado Profesor Arthur Casagrande dictó la primera conferencia "Nabor Carrillo" en la Ciudad de México, 16-17 de noviembre de 1972; este evento bianual se instituyó para honrar a tan ilustre ingeniero mexicano. De bido a las múltiples actividades profesionales y a su posterior quebrantamiento de salud, el Profesor Casa-grande no pudo completar, como era su deseo, una versión publicable de su exposición oral. La SMMS solicitó en 1984 a los Srs. Dirk y Leo Casagrande revisaran y corrigieran tanto la transcripción original, como el mate rial gráfico presentado; ellos aceptaron amablemente editar este valioso e histórico volumen. En la primeraparte se incluyen temas tales como una comparación entre Coulomb, Terzaghi y Carrillo, asentamientos de una cimentación sobre arcilla sensitiva y licuación de arenas; la segunda parte versa sobre el control de flujo a través de cimentaciones y laderas permeables de presas. Español e inglés. Un volumen; 112 páginas; 40 figuras; 15 x 22.5 cm; pasta suave; México, 1984 055 EL SUBSUELO DE LA CIUDAD DE MEXICO, por Raúl J. Marsal y Marcos Mazarí Ya un clásico de la mecánica de suelos en nuestro país, esta obra, editada por la Facultad de Ingeniería de la UNAM como contribución al I Congreso Panamericano de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones, recoge el gran esfuerzo realizado en la década de los 50 por Marsal y Mazarí para estudiar y caracterizar el peculiar subsuelo de la Ciudad de México. La obra está dividida en tres partes: a) Estratigrafía y propiedades, b) Hundimiento general de la Ciudad de México y e) Comportamiento de las cimentaciones. En el primer volumen se encuentra el texto y en el segundo las ilustraciones. Esta obra es antecedente fundamental de la No. 012 de nuestro catálogo. Español e inglés. Dos volúmenes; 377 páginas; 270 figuras; 21 x 27 cm; pasta suave; México, 1959 057 XI REUNION NACIONAL DE MECANICA DE SUELOS, 1982 Este volumen recoge las ponencias que se presentaron en esta reun1on llamada "La Geotecnia en los Puertos Industriales". Consta de las 6 sesiones siguientes: (1) El subsuelo del Puerto de Dos Bocas, Tab., (2) Estudios geotécnicos para escolleras y muelles de la terminal marítima de Dos Bocas, Tab., (3) El Puerto del Ostión, Ver., (4) Nuevo Puerto Industrial Altamira, Tamps., (5) Puerto Industrial de Lázaro Cárdenas, Mich., y (6) El puerto comercial, industrial y petrolero de Salina Cruz, Oax. Español. Un volumen; 361 páginas; 165 figuras; fotografías; 21.5 x 28 cm; pasta suave; México, 1982 058 GEOFISICA APLICADA A LA GEOTECNIA Se reúnen en un volumen las memorias de la reunión Geofísica Aplicada a la Geotecnia, que se efectuó en dos días (septiembre, 1984). Después de una presentación y explicación de los métodos geofísicos empleados en la geotecnia, se exponen algunas de sus aplicaciones en 1) Obras superficiales, tales como boquillas de presas, bordos y cimentaciones, así como vías terrestres, bancos de materiales y zonas minadas; 2) Obras marítimas que incluyen plataformas fuera de costa y tendido de tuberías submarinas; y 3) Obras subterráneas, que comprenden proyectos hidroeléctricos y prospección geofísica en minería. Prólogo del Dr. Fernando Hiriart, Director Gen~ ral de la Comisión Federal de Electricidad. Español. Un volumen; 172 páginas; 28 x 21 cm; pasta suave; México, 1984 060 COMPORTAMIENTO DE PRESAS CONSTRUIDAS EN MEXICO (1974-1984), VOL. II Esta publicación, patrocinada por la Comisión Federal de Electricidad y preparada en colaboración con el Instituto de Ingeniería, UNAM, complementa a la No. 008 de nuestro catálogo. Incluye la observación de comportamiento reciente (1974-1984) de las presas de tierra y enrocamiento tratadas en la publicación No. 008 y también cubre la descripción de la etapa constructiva de dos presas más (El Caracol y Peñitas). La obra se divi de en cuatro capítulos: 1) Presas de tierra y enrocamiento, 2) Efectos de sismos, 3) Estabilidad de macizosrocosos y 4) Comentarios y conclusiones. Español e inglés. Un volumen; 304 páginas; 207 figuras; 17 tablas; 27 x 21 cm; pasta suave; México, 1985 061 LOS ASENTAMI~ Qa TEMPLO MAYOR ANALIZADOS POR LA MECANICA DE SUELOS, por M. Mazari, R.J. Marsal y J. Alberro En esta obra se hace un análisis de asentamientos de las pirámides superpuestas que constituyen el Templo Mayor de los aztecas, cuyos vestigios fueron recientemente descubiertos en el centro histórico de la Ciudad de México. Los grandes asentamientos sufridos por el Templo Mayor son evidencia de que no existían afloramientos de terreno duro ni roca en el ex-lago de Texcoco; por el contrario, a raíz de estos análisis se infiere que los aztecas construyeron una isla para soportar las sucesivas pirámides. Los resultados que aquí se presentan derivan de una investigación llevada a cabo en el Instituto de Ingeniería, UNAM: la SMMS patrocina esta publi cación con la idea de presentar a la comunidad geotécnica los resultados de esta muy interesante investigación.Español e inglés. Un volumen; 48 paginas; 18 figuras; 8 fotografías; 6 tablas; 27 x 21 cm; pasta suave; México, 1985
062 CONTRIBUCIONES AL PRIMER CONGRESO INTERNACIONAL SOBRE GEOMECANICA DE SUELOS TROPICALES LATERITICOS Y SAPROLI TICOS - TropicaLS'85, BRASILIA Esta publicación ha sido patrocinada por la Comisión Federal de Electricidad e incluye dos artículos presenta dos al congreso mencionado en el título. El primero, escrito por Raúl J. Marsal, versa sobre "Propiedades de un suelo trópico-residual compactado", el cual se encuentra en un ambiente tropical en las inmediaciones de la presa Necaxa. El segundo artículo, "Cambios en las propiedades geotécnicas de algunos suelos trópico-residuales debidos al tratamiento previo a su ensaye", de Manuel J. Mendoza, trata sobre la influencia del remoldeo y el secado de especímenes en los límites de plasticidad y la compactación. Español e- inglés. Un volumen; 80 páginas; 63 figuras; 11 tablas; 27 x 21 cm; pasta suave; México, 1985 063 CRITERIOS DE DISE~O BASICO DE CIMENTACION Y CONTROL DE CALIDAD EN LA TORRE DE PEMEX En esta publicación, patrocinada por Petróleos Mexicanos, se resumen los trabajos de proyecto y construcción geotécnicos así como de control de calidad de obra de la Torre de PEMEX, de 52 niveles, la estructura más alta hasta ahora desplantada sobre el difícil subsuelo de la Ciudad de México. El contenido de la obra es el siguiente: 1) Proyecto, 2) Diseño de cimentación, 3) Diseño estructural de la cimentación, 4) Procedimientos de construcción, y 5) Control de calidad de obra y observación del comportamiento. Español. Un volumen; 54 páginas; 70 figuras; 19 fotografías; 27.5 x 21 cm; papel couché, pasta suave; México, 1985 064 LOS TUNELES CARRETEROS Las memorias de esta reunión, celebrada en conjunto con otras cuatro sociedades técnicas, incluyen artículos sobre: justificación del túnel carretero, estudios y diseño geotécnicos (túneles Puerto Vallarta y La Venta), construcción de túneles y dirección y control de la construcción subterránea. Esta publicación es complementa ria de la No. 045 de nuestro catálogo. Español. Un volumen; 136 páginas; 89 figuras; 27.5 x 21 cm; pasta suave; México, 1985 065 GEOTECNIA MARINA EN LA SONDA DE CAMPECHE En este volumen, editado por Petróleos Mexicanos, se recoge la experiencia ganada por PEMEX en la exploración del fondo marino de la sonda de Campeche. El contenido de la obra es el siguiente: 1) Introducción, 2) Localización de la provincia marina, 3) Geología de la sonda de Campeche, 4) Estructuras e instalaciones, 5) Estudio de los suelos marinos por métodos indirectos, y 6) Estudio de los suelos marinos por métodos directos. Se incluyen además los resultados de 20 sondeos profundos realizados en la zona. Español. Un volumen; 124 páginas; 151 figuras; 36 fotografías; 28 x 21.5 cm; papel couché, pasta suave; México, 1985. ESTAS PUBLICACIONES ESTAN A LA VENTA EN: Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, A.C. Valle de Bravo No. 19, Col. Vergel de Coyoacán, Tlalpan, 14340-México, D.F., MEXICO, Tel. 6-77-37-30
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ESTA OBRA SE TERMINO DE IMPRIMIR EL DIA 17 DE NOVIEMBRE DE 1986 EN LOS TALLERES DE PROGRAMAS EDUCATIVOS, S. A. DE C. V. CHABACANO 65, LOCAL A MEXICO 8, D. F. LA EDICION CONSTA DE 3,000 EJEMPLARES Y SOBRANTES PARA REPOSICION
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ISBN 968-18-2344-3
