Guía de Soldadura de

Geomembrana

Guía de apoyo de para la soldadura de Geomembrana.

CENTRO DE SOLDADURA PLASTICA

pág. 2

Índice

Teoría de Plásticos 3

Familias de plásticos 4

Categorización de plásticos: Poliolefinas 5

Métodos de Soldadura 7

Cuña caliente (HWW) 8

Selección de parámetros 9

Recomendaciones para la ejecución de la soldadura 10

Soldadura por extrusión (EW) 11

Selección de parámetros 12

Recomendaciones para realizar soldadura por extrusión 14

Soldadura de prefijado con Aire caliente (HGW) 15

Cables de Extensión 16

Soldaduras y ensayos de control de calidad 16

Ensayos de control de calidad 16

Este manual debe ser utilizado sólo como una guía y no como

substituto de una capacitación adecuada impartida por

profesionales calificados. La información contenida en este

manual es general y no puede abarcar todas las situaciones

que se pueden presentar durante diversas condiciones

operativas.

pág. 3

Teoría de Plásticos

¿De dónde vienen los plásticos? Los plásticos se derivan de materiales que se encuentran en la naturaleza, como el gas natural, el petróleo, el carbón, los minerales y las plantas. Los primeros plásticos fueron hechos por la naturaleza, ¿sabías que el caucho de un árbol de caucho es en realidad un plástico?

El interés por fabricar plásticos surgió en la década de 1800 para reemplazar materiales escasos como el caparazón de tortuga o el marfil, los primeros plásticos sintéticos se derivaron de la celulosa, una sustancia que se encuentra en las plantas y los árboles, la celulosa se calentó con productos químicos y dio como resultado un nuevo material que fue extremadamente duradero. Las materias primas para los plásticos de hoy provienen de muchos lugares (algunos incluso usan sal), Pero la mayoría de los plásticos se pueden obtener a partir de los hidrocarburos que están fácilmente disponibles en gas natural, petróleo y carbón. La palabra plástico es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces

de entrar en un estado plástico, pero el plástico no es necesariamente el grupo de materiales al que esta palabra se refiere diariamente.

¿Qué son los plásticos desde el punto de vista químico?

El plástico es cualquier polímero orgánico sintético o semisintético, mientras que otros elementos pueden estar presentes, los plásticos siempre incluyen carbono e hidrógeno; los plásticos son simplemente cadenas de moléculas similares unidas entre sí, estas cadenas se llaman polímeros. Es por esto que muchos plásticos comienzan con "poli", como el polietileno, el poliestireno y el polipropileno. Los polímeros a menudo están hechos de carbono e hidrógeno y, a veces, de oxígeno, nitrógeno, azufre, cloro, flúor, fósforo o silicio, el polímero utilizado para fabricar un plástico casi siempre se mezcla con aditivos, incluidos colorantes, plastificantes, estabilizantes, rellenos y refuerzos; Estos aditivos afectan la composición química, las propiedades químicas y las propiedades mecánicas de un plástico y por consiguiente afectan su costo. Mientras que los plásticos pueden estar hechos de casi cualquier polímero orgánico, la mayoría del plástico industrial está hecho de productos petroquímicos. Aunque hay muchos polímeros, los plásticos en general son ligeros con grados significativos de resistencia. Los plásticos pueden moldearse, extruirse, moldearse y soplarse en formas y películas o espumas o incluso en fibras para textiles. Muchos tipos de recubrimientos, selladores y pegamentos son en realidad plásticos, también.

Ilustración 1: Látex, jugo lechoso de color blanco o amarillento que se extrae de la corteza de hevea brasiliensis.

Ilustración 2 Formación de Polietileno

pág. 4

Familias de plásticos

Sobre la base de sus características físicas, los plásticos se dividen generalmente en termoestables, elastómeros y termoplásticos.

Estos grupos difieren principalmente con respecto a la estructura molecular, que es lo que determina su comportamiento térmico diferente. La siguiente tabla enumera las características de los diversos tipos de plásticos.

Familia de Plástico Estructura Molecular Características y Aplicaciones

Termoestables

Los termoestables son duros y tienen una estructura molecular ramificada muy estrecha. El curado procede durante la conformación, después de lo cual ya no es posible dar forma al material por calentamiento. Posteriormente, la conformación adicional solo se puede realizar mediante maquinado. Los termoestables se utilizan, por ejemplo, para hacer interruptores de luz.

Elastómeros

Si bien los elastómeros también tienen una estructura reticulada, tienen una malla más suelta que los termoestables, lo que da lugar a un grado de elasticidad. Una vez conformados, los elastómeros tampoco pueden ser remodelados por calentamiento. Los elastómeros se utilizan, por ejemplo, para producir neumáticos para automóviles.

Termoplásticos

Los termoplásticos tienen una estructura molecular lineal o ramificada que determina su resistencia y comportamiento térmico; Son flexibles a temperaturas normales. A aprox. 120 - 180 ° C, los termoplásticos se convierten en una masa pastosa / líquida. El rango de temperatura de servicio para los termoplásticos es considerablemente más bajo que el de los termoestables. Los termoplásticos polietilenos (PE), cloruro de polivinilo (PVC) y poliestireno (PS) se utilizan, por ejemplo, en aplicaciones de envasado.

Polimeros

Termoplasticos

Amorfos

- Policarbono

- ABS

- Poliestireno

- Acrilico (Pelexiglass)

- PC/ABS, etc.

Cristalinos

- Nylon

- Polipropileno

- Polietileno

- PBT, etc.

Combinaciones Especiales

- LCP

- TPE-E

- Estirenicos

- Vinil Flexible

- TPU´s

Termofijos- Poliuretano

- Baquelita

- Melamina

Elastomeros- Neopreno

- Polibutadieno

- Silicona

pág. 5

Categorización de plásticos: Poliolefinas

Las poliolefinas son una familia de termoplásticos de polietileno y polipropileno. Se producen

principalmente a partir del petróleo y el gas natural mediante un proceso de polimerización del etileno

y el propileno respectivamente. Su versatilidad las convierte en uno de los plásticos más utilizados

hoy en día.

Propiedades

Hay cuatro tipos de poliolefinas:

▪ LDPE (polietileno de baja densidad): El LDPE se define por una gama

de densidad de 0,910–0,940 g/cm3. No reacciona a temperatura

ambiente, excepto a fuertes agentes oxidantes y algunos disolventes

que provocan hinchazón. Puede soportar una temperatura

continua de 80 ºC y 95 ºC durante un breve plazo de tiempo. Puede

ser opaco o traslúcido, y es bastante flexible y duro.

▪ LLDPE (polietileno lineal de baja densidad): Es un polietileno bastante lineal, con unas

cifras significativas de ramas cortas, normalmente fabricado

mediante copolimerización de etileno con olefinas de cadena

más larga. El LLDPE tiene mayor fuerza tensil y más resistencia

al impacto y a la punción que el LDPE. Es muy flexible y se

puede estirar mediante tensión.

Se puede utilizar para fabricar láminas más finas y ofrece una

buena resistencia a las sustancias químicas. Tiene buenas

propiedades eléctricas. Sin embargo, no es tan fácil de procesar como el LDPE.

▪ HDPE (polietileno de alta densidad): El HDPE se conoce por su buena

relación fuerza/densidad. La densidad del HDPE puede oscilar de 0,93

a 0,97 g/cm3 o 970 kg/m3. Aunque la densidad del HDPE solo es

marginalmente superior a la del polietileno de baja densidad, el HDPE

es de baja ramificación lo que le aporta una mayor fuerza intermolecular

y una mayor tensión de rotura que el LDPE. También es más duro y opaco

y puede soportar temperaturas algo más elevadas (120 °C en

periodos cortos).

▪ PP (polipropileno): La densidad del PP es de entre 0,895 y 0,92

g/cm³. Por lo tanto, el PP es el plástico básico con menor densidad. En

comparación con el polietileno (PE) sus propiedades mecánicas y

resistencia térmica son superiores, pero la resistencia química es

menor. Normalmente el PP es duro y flexible, sobre todo cuando se

copolimeriza con etileno. Por eso el polipropileno puede utilizarse

como plástico técnico, y competir con materiales como el acrilonitrilo-

butadieno-estireno (ABS).

Ilustración 4 Geomembrana de LLDPE.

Ilustración 3 Film transparente de LDPE

Ilustración 5 Geomembrana texturizada de HDPE

Ilustración 6 Geomembrana de Polipropileno.

pág. 6

Geomembrana

Una geomembrana es una lámina impermeable fabricada con distintas resinas plásticas. Se

caracterizan por ser películas plásticas capaces de resistir las condiciones climáticas y ser

impermeables. Su función principal es aislar y contener líquidos y pueden ser desarrolladas

según las especificaciones y necesidades de cada cliente.

Las geomembranas pueden ser fabricadas en diferentes calibres. El calibre de la membrana

no es otra cosa más que el grueso de la película plástica.

La soldadura

Se conoce como soldadura al proceso de unión o fusión de dos materiales, el proceso de

soldadura consta de la aplicación de calor al grado de fundir una parte de ambos materiales o

fundiendo un tercer material (soldadura) para unir ambas piezas; una vez que los materiales se enfrían

quedan fusionados y se dice que son materiales soldados.

Para fundir materiales se pueden utilizar varios combustibles, como puede ser el gas, un rayo

de electrones, fuentes eléctricas, láser u otros. Cuando se lleva a cabo la soldadura, la

superficie de los materiales cambia, si no se ha utilizado soldadura, entonces la sección donde se

aplicaron las altas temperaturas queda completamente fundida y mezcla sus partículas con las de la

otra superficie, es aquí donde el calor hace su mayor daño.

Las zonas que rodean a la parte soldada también sufren cambios, pero más bien superficiales.

No hay fundición ni alteración de partículas, mientras que las partes más alejadas no sufren alteración

alguna.

Si se utiliza soldadura, el punto soldado, aparte de intercambiar partículas entre superficies

también intercambian partículas con la soldadura que actúa como “amarre” o punto de sujeción de

los materiales soldados.

pág. 7

Métodos de Soldadura La soldadura plástica se describe como un proceso de unión de superficies ablandadas de materiales, generalmente con la ayuda de calor (excepto soldadura con solvente). La soldadura de termoplásticos como lo decíamos anteriormente se realiza en tres etapas secuenciales, preparación de la superficie, aplicación de calor, presión y enfriamiento. Se han desarrollado numerosos métodos de soldadura para la unión de materiales plásticos semiacabados. En función del mecanismo de generación de calor en la interfaz de soldadura, los métodos de soldadura para termoplásticos pueden clasificarse como métodos de calentamiento externo e interno.

Ilustración 7 Diagrama de tipos de Soldadura Plástica. Para la soldadura de Geomembrana se utilizan 2 métodos de soldadura dependiendo de la

necesidad de la unión, los 3 métodos son:

1. Cuña Caliente (HWW).

2. Soldadura por Extrusión (EW).

Ilustración 9 Soldadura por Extrusión

Metodos de Soldadura de Polimeros

Metodos Internos

Mecanicos

- Soldadura por Friccion.

- Soldadura por Vibracion.

- Soldadura Ultrasonica.

Electromagneticos

- Soldadura Resistencia/Implante/

Electrofusion.

- Soldadura por Induccion.

- Soldadura Dielectrica.

Soldadura Microondas.

Metodos Externos

Termicos

- Aire Caliente(HGW).

- Cuña Caliente(HWW).

- Soldadura por Extrusion(EW).

- Soldadura por plato Caliente(HPW).

- Soldadura Infrared(IRW).

- Soldadura Laser(LW).

Ilustración 8 Cuña Caliente.

pág. 8

Cuña caliente (HWW)

Este sistema de soldadura se utiliza básicamente con las máquinas automáticas para soldadura de lámina de PE y PVC. El calentamiento de la lámina en este tipo de soldadura es por contacto entre la cuña y la geomembrana, por lo que hay una transmisión directa del calor, por este motivo se necesita menos temperatura. La unión en caliente con cuña es un proceso eficiente para producir patrones de soldadura rectos o redondeados para muchas configuraciones diferentes de productos. También es ideal para materiales de mayor longitud, y muchas industrias pueden usar este proceso para conectar grandes piezas de telas revestidas debido a su confiabilidad. Dos piezas de material previamente selladas pueden usar soldadura de cuña caliente para fusionar a una tercera capa, pero este proceso no puede fusionar más de dos superficies a la vez. Usando una prensa de cuña caliente rotativa, la soldadura de cuña caliente puede fabricar productos tridimensionales de diferentes longitudes, anchuras, patrones y tipos de costura. Muchas industrias utilizan este proceso para crear productos de contención, incluyendo:

→ Inflables → Tanques de almohada → Bolsas de contención de aire y líquidos. → Tanques de almacenamiento de agua → Bolsas de almacenamiento de combustible → Almohadas neumáticas

El ancho de las costuras en todos los productos es típicamente alrededor de la misma medida que los rodillos, en cualquier lugar desde aproximadamente 1/4 ″ a 1 ″. Es posible que la cuña sea más ancha que los rodillos.

Ilustración 12 Geostar en acción.

Ilustración 11 equipo automático de cuña caliente.

pág. 9

Selección de parámetros

La calibración de la cuña depende del espesor de la lámina de soldar y es uno de los factores más importantes para obtener una soldadura de buena calidad. Tal es así que aun cuando los parámetros de soldadura (temperatura y velocidad) estén bien seleccionados, una mala calibración producirá una soldadura deficiente. El procedimiento de calibración recomendado, antes de calentar la cuña, se describe brevemente en los puntos siguientes:

‣ Ajuste de los rodillos de tracción. - Esta calibración determina la presión de contacto entre las dos láminas que están soldando. Para realizar este ajuste, primero se deben ubicar dos trozos se lámina de ½ ̈x 2 ̈del material a soldar entre los rodillos de tracción y luego accionar la leva apretadora de la cuña a la posición correspondiente según el espesor del material. El ajuste debe ser sin holguras y permitir accionar suavemente la leva apretadora, sin necesidad de movimientos forzados y de manera tal que las marcas de los rodillos sobre la lámina sean simétricas y de igual profundidad cada huella del cordón de soldadura.

‣ Posición de la cuña. - Para la correcta ejecución de una soldadura es necesario que la cuña quede centrada entre los rodillos de tracción tanto en el sentido vertical como horizontal, siendo la distancia entre la cuña y los rodillos de tracción igual al espesor de la lámina que se está soldando.

‣ Regulación de rodillos locos superiores e inferiores. -

Esta calibración permite controlar el proceso de transferencia de calor desde la cuña a las Geomembranas. Para el ajuste de la presión de contacto de los rodillos locos sobre la cuña se utilizan 2 trozos de 4 ̈x 18 ̈del mismo espesor del material a soldar. El ajuste de los rodillos locos debe ser sin holgura y sólo lo necesario para impedir el libre desplazamiento de la lámina, manteniendo la presión de contacto de los rodillos superiores igual a la de los rodillos inferiores. Después del ajuste de los rodillos locos la cuña debe mantenerse centrada entre los rodillos de tracción.

Los efectos de una mala regulación se indican en los puntos siguientes: Exceso de presión. - La membrana recibirá una mayor transferencia de calor por lo que su temperatura, al momento de ser soldada, será mayor que la temperatura seleccionada en el reloj controlar y se producirá una soldadura en frío. Poca presión. - Al contrario del punto anterior, la membrana recibirá una menor transferencia de calor por lo que su temperatura, al momento de ser soldada, será menor que la temperatura seleccionada en el reloj controlar. Presiones distintas rodillo superior/rodillo inferior. – La geomembrana superior e inferior estarán a distinta temperatura lo cual puede dificultar el proceso de unión produciendo una soldadura en frío. Nota: Un exceso de cambio de coloración en la geomembrana puede indicar que la velocidad es muy baja o bien que existe un exceso de presión en los rodillos de tracción. La ausencia de flashing indica una soldadura en frío y un cambio de la cantidad de flashing durante el proceso de soldadura puede indicar una descalibración de la máquina.

pág. 10

Recomendaciones para la ejecución de la soldadura

-- Nunca realizar una soldadura con lluvia, humedad ambiental excesiva o película de agua sobre la lámina (rocío) Evitar soldar sobre arrugar que tienen formas y tamaños diferentes en la lámina superior y en la lámina inferior. Mantener la cuña alineada con la línea de soldadura. Si se dificulta controlar la desalineación: Desenganchar la cuña y recomenzar la soldadura más adelante. Inmediatamente colocar un saco para evitar la acción del viento. -- En caso de quemar la lámina, desenganchar la cuña y detener la soldadura. Limpiar cuidadosamente la cuña y los rodillos del exceso de plástico fundido antes de intentar reiniciar la soldadura. Inmediatamente colocar un saco para evitar la acción del viento. -- Soldadura en láminas de distinto espesor y/o textura; recalibrar la cuña cuando exista una diferencia de espesor o textura entre las láminas a soldar. Evitar la soldadura de espesores distintos; de no ser posible, la diferencia entre espesores no debe ser superior a 0,5mm. Revisar permanentemente el desgaste de piezas, posición de la cuña, ajuste de rodillos y que no se doblen los ejes. -- Soldadura en láminas de espesores menores o iguales a 1mm (0,75 mm /0,50 mm ) utilizar rodillos de goma (Concord o Columbine) Utilizar una tira del mismo material que se está soldando entre la superficie de apoyo y la cuña, de modo que esta se desplace sobre la tira de material y no sobre la superficie de apoyo. Soldaduras en uniones “T”, este tipo de uniones no se debe realizar ya que descalibran la máquina; Los pasos a seguir para esta situación son los siguientes:

1. Desconectar la cuña y los rodillos de tracción. 2. Adelantar la cuña y reiniciar la soldadura. 3. Inmediatamente colocar un saco para evitar la acción del viento.

-- Mantener la temperatura constante y variar la velocidad. -- Utilizar un cortante “pico de loro” para reducir el exceso. -- Verificar que no se haya cortado la lámina del traslapo inferior. -- Squeeze out o flashing es mas de los normal o no hay detener la soldadura y recalibrar la cuña.

Recomendaciones de Seguridad:

- La temperatura de la cuña puede alcanzar sobre los 450°C causando quemaduras severas. Proteja sus manos con guantes y espere un tiempo prudente de enfriamiento. - Los rodillos de tracción generan fuerzas puntuales que superan los 100 kg. Además de torques importantes. Evitar usar ropas sueltas, cadenas

o pulseras largas, etc, que se pueden enganchar.

pág. 11

Soldadura por extrusión (EW)

La soldadura por extrusión permite la aplicación de soldaduras más grandes en una sola pasada de soldadura. Es la técnica para unir materiales de más de 6 mm de espesor. La varilla de soldadura se introduce en una extrusora de plástico de mano en miniatura, se plastifica y se expulsa de la extrusora contra las piezas que se unen, que se ablandan con un chorro de aire caliente para permitir que se produzca la unión.

Este tipo de soldadura es por aportación de material y permite aplicar soldaduras más grandes en un solo paso de soldadura. Durante la extrusión el sustrato se precalienta con aire caliente y se conecta mediante la adición del material extruido. La varilla de soldadura se alimenta al interior del cilindro calentador y el plástico es procesado por el tornillo de la extrusora. Es la técnica preferida para uniones de planchas para la construcción y reparación de

depósitos, contenedores. Permite hacer soldaduras en planchas con un espesor comprendido entre 3/4mm hasta 35/40mm. Este tipo de soldadura viene regulada por la norma DVS 2209-1.

Según la Norma DVS 2207-4 son necesarios 2 operadores para soldar por extrusión, siendo las

funciones de estos las siguientes:

Tabla 5. Funciones de los operadores durante la extrusión.

pág. 12

Ilustración 13 Tipos de Extrusoras.

Selección de parámetros

Al igual que la unión por termofusión, la soldadura por extrusión depende de tres parámetros

fundamentales, a ser:

a. Temperatura

b. Velocidad

c. Presión

Nota: cada parámetro puede ser determinado por separado, pero la calidad de la soldadura

dependerá de elegir la combinación apropiada de los tres parámetros de acuerdo con el tipo de

material, temperatura de la lámina y las condiciones ambientales.

a. Temperatura

Existen 3 temperaturas que el operador debe controlar cuando se suelda por extrusión:

I. Temperatura del reloj controlador.

II. Temperatura del extruido.

III. Temperatura de precalentamiento.

Las temperaturas se ajustan en función de las condiciones climáticas, tipo de material, temperatura

y espesor de la geomembrana.

- La temperatura del Extraído depende de la selección de la temperatura en el reloj controlador. No

obstante, dad la variación en la eficiencia de cada extrusora y el efecto de variables externas tales

como las condiciones ambientales y la altura sobre el nivel del mar, la relación entre ambas

temperaturas no es constante ni exacta por lo que debe ser verificada midiendo la temperatura real

del extruido con un termómetro de contacto. La temperatura del extruido debe ser siempre la misma

+/- pequeñas variaciones.

La temperatura de precalentamiento o aire es variable y se ajusta según la temperatura de la lámina.

- Temperatura de Precalentamiento Para lograr que se produzca una soldadura, es necesario que la

superficie de la lámina que va a recibir el extruido esté previamente calentada.

pág. 13

Esto se logra mediante el equipo de aire caliente montado en la extrusora, por lo que se deben tener

en cuenta las siguientes recomendaciones generales:

- Sin una plastificación superficial del área a unir, la soldadura será deficiente.

- Durante todo el proceso de soldadura se deben verificar dos condiciones básicas para obtener

una soldadura de la misma calidad en toda su extensión:

o La boquilla del equipo de aire caliente siempre debe estar ubicada a la misma

distancia respecto de la lámina y en forma paralela a esta.

o El flujo de aire caliente debe ser constante sobre la lámina. El viento o variaciones

puntuales en el ángulo de inclinación de la extrusora pueden producir puntos de

soldadura en frío.

o La temperatura de precalentamiento debe seleccionarse lo más alta posible, sin que

se arrugue la lámina.

o A mayor temperatura de la lámina, el precalentamiento debe ser menor.

o A menor espesor de la lámina. Menor debe ser la temperatura de precalentamiento.

o La acción del viento disminuye la eficiencia de precalentamiento evitando que se

plastifique la lámina. En este caso, es posible aumentar la temperatura, pero de

preferencia se debe ubicar una estructura que evite la acción directa del viento sobre

el área de soldadura.

o Si la temperatura de la lámina es muy alta, se puede dar el caso que no se necesario

precalentar por lo que es recomendable cortar el aire caliente y dejar funcionando

solo el soplador para mantener limpia el área a soldar.

Parámetros de temperatura para extrusoras.

Tabla 6. Parámetros para soldar por extrusión.

Los parámetros que se entregan en la tabla siguiente son referenciales sobre el punto de partida para calibrar la extrusora y no representan necesariamente una condición exacta.

b/c. Velocidad y presión de colocación del extruido

Estas dos variables están directamente relacionadas con el diseño de la cavidad del zapato de teflón, tanto en forma como en dimensiones, y el ángulo de inclinación de la extrusora. Es por esta razón que de preferencia se deben ocupar los zapatos originales y no utilizar zapatos modificados o que presenten desgaste excesivo. Para que se produzca la correcta combinación de presión y velocidad se deben verificar las siguientes condiciones:

✓ Utilizar un zapato de teflón según el espesor del material que se está soldando (la altura de la cavidad del zapato debe ser 2 a 3 veces el espesor de la lámina)

✓ La velocidad de aplicación del extruido debe ser constante. ✓ La inclinación de la extrusora debe permitir que la sección transversal del cordón de

soldadura sea igual a la cavidad del zapato con su correspondiente rebarba

pág. 14

Al inclinar demasiado la extrusora se producirá un cordón muy delgado y sin rebarba; lo cual indica que la velocidad es muy alta y la presión muy baja. En cambio, si la inclinación de la extrusora es poca o casi vertical; el cordón presentará un exceso de presión y una velocidad muy baja. Como regla general, para pisos se den considerar que a mayor espesor de la lámina la extrusora se una más “parada” o vertical y a menor espesor más “acostada” o inclinada hacia la horizontal. Si al soldar con el ángulo de inclinación correcto ocurre que la extrusora avanza demasiado rápido; puede indicar que el extruido está demasiado fluido por exceso de temperatura. Se hace difícil avanzar con la extrusora; puede ser una señal de que el extruido está demasiado viscoso o consistente por una falta de temperatura.

Recomendaciones para realizar soldadura por extrusión

Filtraciones por Capilaridad. – Este tipo de fugas se producen cuando se ejecuta un cordón de soldadura sobre un cordón antiguo que ya se ha enfriado. El extruido, incluso caliente, es extremadamente viscoso y no fluye ni fácil ni rápidamente sobre las pequeñas hendiduras o protuberancias que se forman en un cordón de soldadura cuando este está frío. El cordón antiguo debe ser desbastado dejando la superficie del cordón sin escalonamientos o protuberancias. El desbastado no debe ser mayor que el ancho del nuevo cordón. Al comenzar una soldadura se debe desbastar por lo menos 10 cm. antes del término del cordón, soplar el área para limpiar de residuos y partículas remanentes, utilizar el equipo de aire caliente y precalentar el extremo del cordón antiguo antes de comenzar a soldar, comenzar a soldar sobre el cordón antiguo desde el inicio del desbastado. Parches. - El parche de reparación debe extenderse 15cm. en todas direcciones desde el orificio a reparar, puede ser ovalado o bien rectangular pero siempre debe tener las esquinas redondeadas con un radio de 10cm. como mínimo. Al cortar un parche los bordes deben quedar rectos sin irregularidades, si el parche es demasiado grande, es posible que el inicio del cordón esté frío al momento de completar la soldadura. En este caso es necesario desbastar antes de completar la soldadura tal como se describe en el punto anterior. Nunca extruir sobre arrugas o “bocas de pescado”. Gusanos. - Desbastar antes de ejecutar una reparación mediante un “gusano” para defectos mayores a 7mm ejecutar un parche, nunca ejecutar un gusano al lado de otro o uno arriba de otro.

Recomendaciones de Seguridad: -El uso de la extrusora puede causar quemaduras severas, al igual que el extruido. Proteja sus manos con guantes y espere un tiempo prudente de enfriamiento. -Al cortar la geomembrana siempre utilizar un cortante, guantes y

sentido común.

pág. 15

Soldadura de prefijado con Aire caliente (HGW)

En la actualidad la mayoría de las geomembranas están fabricadas con Poliolefinas debido a las ventajas que ofrece este material, las propiedades de los polímeros convierten a la geomembrana como la barrera de contención idónea por lo bien que soporta las condiciones climatológicas adversas, incluyendo el frío y el calor; explicaremos como se sueldan con una maquina manual de aire caliente y porque este equipo solo se utiliza para fijar los recubrimientos. Tenemos que tener el equipo necesario para la soldadura en perfecto estado. Las herramientas y accesorios que necesitamos serán un soldador de aire caliente manual, una tobera plana y un rodillo de silicona. Tanto la tobera plana como el rodillo serán de 40 milímetros. Su buen mantenimiento contribuirá al éxito de la reparación.

Las dos láminas de liner que vamos a soldar regularmente se deben solapar 45 milímetros a no ser que se trate de una reparación o parche, después

marcar con el soldador un primer fijado (con ello evitamos que las dos láminas se despeguen o se caigan antes de que las unamos). A

continuación, al mismo tiempo que presionamos con un rodillo, vamos moviendo el soldador manual hasta que lo hayamos desplazado por

todo el espacio de unión. Es importante mantener la temperatura y la presión con el rodillo necesarias, así como mantener la velocidad acorde con la temperatura y la presión. De esta forma nos aseguramos de

que la soldadura sea correcta, segura y duradera. No debemos dejar de presionar con el rodillo durante el proceso de la soldadura. El rodillo es lo que nos asegura que la nueva unión será estable y uniforme. El operario, que será quién determine la temperatura del soldador, será el que decida el ritmo más rápido o más lento que ha de imprimir a la soldadura. Nunca debe ser ni muy lenta, ni muy rápida, puesto que la lámina se quemaría, en el primer caso, en el segundo, se produciría una unión poco estable.

Ilustración 15 Aire Caliente

Ilustración 14 Aplicación de soldadura en

membrana.

Ilustración 16 soldadura de prefijado en membranas.

pág. 16

Cables de Extensión

Los cables de extensión deberán contar con tres conductores de alambre de cobre con un área de sección transversal mínima de esto debería se 2,5 mm2. Los cables de extensión no deberán exceder los 75 metros de longitud. El uso de cables de extensión de la longitud errada causará una excesiva pérdida de voltaje durante la operación de la máquina, lo que resultará en un bajo rendimiento y en daño al equipo.

Soldaduras y ensayos de control de calidad

Deberá efectuarse una soldadura de prueba cada día antes de las operaciones de soldadura para garantizar que el extrusor funcione adecuadamente y que la máquina esté debidamente instalada de acuerdo con las condiciones ambientales. Las muestras deberán ser de un máximo de 3 metros y mínimo de 1 metro de largo y deberán ser manufacturadas del mismo material a ser soldado durante las operaciones de soldadura. Deberán asimismo ser soldadas bajo las mismas condiciones ambientales que las de las operaciones de soldadura reales. Las muestras deberán ser soldadas de acuerdo con los métodos descritos en las instrucciones de soldadura. Luego de la soldadura, permita que la costura enfríe, aproximadamente 5 minutos luego corte dos (2) tiras de prueba de 10-15mm de ancho y efectúe la prueba por despegado en forma manual.

- La soldadura no deberá despegarse y deberá haber un FTB. - Verifique que la soldadura se encuentre centrada en la costura. - Si la muestra de soldadura inicial falla, verifique los controles de temperatura, los picos

rotatorios y asegúrese que las condiciones ambientales son adecuadas para soldaduras. Luego realice otra muestra y pruebe nuevamente.

- No inicie las operaciones de soldadura hasta que se haya realizado una soldadura de muestra que haya resultado satisfactoria.

Ensayos de control de calidad

Ensayos no destructivos

El propósito de los ensayos no – destructivos es la verificación de la conformidad o hermeticidad de la soldadura y deben ser efectuados en forma permanente y de acuerdo con el avance de los trabajos y cabe mencionar que estas pruebas no reemplazan a las pruebas destructivas. Estas pruebas pueden ser: a. Inspección Visual En Todo cordón de soldadura de fusión y extrusión se debe realizar una inspección visual al 100% verificando el aspecto de la soldadura, flashing, quemaduras, soldadura en frío, traslapos cortos, alineamientos, patinadas, presencia de arrugas, etc. b. Prueba de Aire La prueba de presión de aire es ejecutada sobre juntas soldadas por fusión, para ello, la soldadura de Cuña caliente dejará un canal de aire donde se aplicará la prueba. El equipo constará de lo siguiente:

- motor o tanque de aire capaz de producir una presión máxima de 35 psi en el canal de junta. - aguja hueca para insertar aire dentro del canal de la junta. - pistola de aire caliente para sellar los extremos del canal de aire.

Ilustración 17 Probador de ahuja.

pág. 17

Adoptando el siguiente procedimiento:

Sellar ambos extremos del canal de aire de la junta a ser probada, aplicando calor en los extremos hasta conseguir que el plástico escurra. Ejerza presión entre ambos extremos y déjelos enfriar.

Insertar la aguja dentro del canal de aire en uno de los extremos de junta.

Aplicar aire a presión entre las dos costuras. La presión para utilizar va de acuerdo con el espesor de la geomembrana (28 psi a 30 psi). Las presiones utilizadas son mostradas a continuación en la siguiente tabla.

Espesor de lámina HDPE Y LLDPE Rango de presión

Decaimiento de presión después

de cinco minutos. Mínimo Máximo

Milésimas de pulgadas Mm (kPa)/Psi (kPa)/Psi (kPa)/Psi

40 1.0 193/28 241/35 21/3

60 1.5 193/28 241/35 21/3

80 2.0 193/28 241/35 21/3

100 2.5 193/28 241/35 21/3

La presión inicial se lee 2 minutos después de llenar la costura de aire, estos 2 minutos son para permitir que la temperatura del aire dentro de la costura se estabilice. La presión final se lee 5 minutos después que la temperatura se estabilizó

Si el ensayo ha sido exitoso, es decir, no existe fuga, pinche el extremo de la costura opuesto a la ubicación de la aguja para asegurarse que salga el aire y que no ha habido un bloqueo, en caso contrario, ubicar el bloqueo, cortar, y una vez localizado debe ser reparado. La costura debe ser reensayada.

La diferencia entre las dos lecturas es más 2 psi la junta necesita ser reensayada.

A vez terminada la prueba el resultado del ensayo se anota a un lado de la costura, el cual se deberá archivar y remitir al equipo de aseguramiento de calidad del cliente. c. Prueba de Chispa Eléctrica (Spark Test)

La Prueba de Chispa Eléctrica o Spark Test, se ejecuta comúnmente sobre las soldaduras de

extrusión y se trata de un ensayo alternativo a la Prueba de Vacío, básicamente, este ensayo está

orientado a ser efectuado en lugares de difícil accesibilidad por parte de la Caja de Vacío o donde ésta

definitivamente no se pueda ocupar. No obstante, lo anterior, su gran campo está en determinados

materiales geos sintéticos donde, por sus características, el ensayo de vacío no es aplicable. Nos

referimos principalmente a geomembranas gruesas (de 3mm hacia arriba).

La prueba consiste en aplicar una Diferencia

de Potencial de entre 20 a 30 KV, sobre el cordón de

extrusión al canal, previamente se le ha instalado un

alambre de cobre desnudo en la unión entre las dos

geomembranas.

En caso de que la soldadura se encuentre

defectuosa (existencia de poros profundos, mala

adherencia, sectores delgados), se producirá un

corto circuito sobre el equipo y el alambre de cobre,

generando una chispa eléctrica que será visible al

inspector/operador.

Ilustración 18 Probador de Chispa.

pág. 18

Adicionalmente, y producto del cortocircuito, se oirá un ruido (chasquido), el equipo de

Control de Calidad deberá revisar el sector defectuoso y marcarlo para su reparación. La reparación

consistirá en esmerilar la zona defectuosa sobre el cordón y luego colocar un nuevo cordón de

extrusión sobre el anterior previamente preparado. Este procedimiento se aplicará por única vez,

en caso de mantenerse la falla del mismo sector, se deberá remplazar el cordón o parche. No se

permitirá efectuar varias soldaduras una sobre otra.

Si la magnitud de la falla es considerable, se recomienda levantar el cordón de soldadura y

volver a soldar.

Se debe tener la precaución de que, al momento de colocar el alambre de cobre, este quede

exactamente en la unión entre las dos geomembranas, de la misma manera que los demás ensayos

No Destructivos, se deberá registrar tanto en la geomembrana como en el Protocolo correspondiente.

d. Prueba de Vacío

La prueba de vacíos se ejecuta sobre las soldaduras de extrusión (soldadura con material de aporte).

El equipo consta de una caja de material apropiado con la cara superior transparente, medidor de

vacíos (vacuómetro), bomba de succión, base con material adherente) y solución jabonosa. Se seguirá

el siguiente procedimiento:

(Antes de ensayar asegúrese que la costura no tenga un traslape excesivo y de que cualquier esquina

suelta esté recortada.)

- La unión a ensayar debe estar limpia, exenta de polvo y libre de restos de geomembrana u

otro material que pudiera alterar el ensayo.

- Preparar una solución adecuada de agua y jabón detergente. Proceder a humedecer una sección de

la junta con la solución jabonosa utilizando una escobilla.

- Ubicar la parte transparente de la caja de vacíos sobre el área mojada y aplicar el peso del

cuerpo para formar una junta entre la cinta de sello de la caja y el recubrimiento, de tal manera que

la junta este al centro.

- Evacuar el aire para crear una presión negativa entre 21 Kpa y 34 Kpa (promedio 5 psi).

Sostener la presión por lo menos por 15 segundos.

- Observar la junta a través de la parte transparente de

la caja, cualquier fuga será evidente porque formará

burbujas con el agua de jabón.

- Si no existen burbujas, reubicar la caja sobre la

siguiente área húmeda para probarla con un ligero

traslape (4”).

- Si las burbujas son detectadas, lo cual indica un

agujero en la junta, marcar el área del agujero para

reparar y reensayar la junta.

- Registrar tanto en terreno como los formatos

aprobados los resultados obtenidos de la prueba anotando: la fecha de prueba, hora de prueba,

técnico de prueba, resultado.

Ilustración 19 Campana de vacio circular.

pág. 19

Una vez registrados los resultados se alcanzará al supervisor de control de calidad de terreno

para que sea procesado y remitido al equipo de aseguramiento de calidad del cliente. Esta prueba no

destructiva será realizada en cada parche y lugar donde sea necesario o criterio de la supervisión.

Ensayos destructivos

a. Pre-Weld (Pre-Soldadura)

Diariamente antes de comenzar y durante el proceso de

soldadura, se realizará una prueba de pre-soldadura, la cual será

ensayada y aceptada usando los criterios especificados para el

proyecto.

La pre-soldadura se hará sobre piezas de un tamaño

apropiado de geomembrana, para verificar que las condiciones de

soldadura y procedimientos sean los correctos, a cada Pre-soldadura

se le asignará un número y el resultado de la prueba será registrado, archivado y remitido al equipo

de control de calidad y al cliente en un formato aprobado.

- La Pre-soldadura la realizará cada soldador con su respectivo equipo de

fusión y extrusión. Se hará bajo las mismas condiciones: materiales y técnicas de

costura que se usarán durante la instalación en terreno.

- La misma frecuencia para obtener muestras de campo por máquina o equipo

en operación es:

▪ Antes de comenzar las operaciones de soldado de las costuras.

▪ Después de 5 horas de operación continua (una en la mañana y otra

en la tarde).

▪ Después de reparar una máquina o transferido a otra área de trabajo.

▪ Cada vez que un técnico diferente use el equipo o se cambie el rollo

de soldadura en el caso de la máquina de extrusión.

▪ Cuando sea requerido por el supervisor de control de calidad de

terreno, el equipo de aseguramiento de calidad o cliente.

- Los especímenes de ensayo de pre-soldadura de fusión y extrusión

tendrán un ancho mínimo de 300 mm. y un largo mínimo de 1000

mm. En la plancha se anotará: fecha y hora de soldado,

temperatura ambiente, número de máquina,

temperatura y

nombre del técnico soldador (por cada 5 horas).

- Se debe cortar cinco cupones (1 plg. de ancho por 8 plg de largo) para realizar

el ensayo de “Despegue” (Peel) y cinco para el ensayo de “Corte. (Shear) para

la soldadura por extrusión y se deben cortar 5 cupones para realizar el de

ensayo de “Despegue” (Peel) y 5 para el ensayo de “Corte” (shear) para la

soldadura por fusión. Los cupones serán de una pulgada de ancho y ocho

pulgadas de largo. Todos los cupones de shear y peel probados deberán igualar

o exceder los requerimientos mínimos de resistencia y tipo de falla de la

geomembrana.

b. Destructivas

A diferencia de los Ensayos No Destructivos, estos ensayos permiten determinar las

características mecánicas de las uniones, pero no indican si la unión es estanca. Los ensayos

destructivos se realizarán en lugares seleccionados por el Cliente.

Ilustración 20 Pruebas de Inicio.

Ilustración 21 Cupón de Prueba.

Ilustración 22 Tipos de pruebas.

Shea

r

Pee

l

pág. 20

Ubicación y Frecuencia

La frecuencia de ubicación es de un testigo por cada 150 metros lineales de junta soldada (por

fusión o extrusión por cada equipo) o a petición del cliente. Se obtendrá muestras de todas las costuras

de campo y de todas las reparaciones (parches). Las muestras obtenidas deben ser perpendiculares a

la costura.

Tamaño de los Cupones.

Un cupón debe tener las siguientes dimensiones 1000mm. de largo por 300mm. de ancho.

Identificación de Cupones.

Los especímenes deben ser marcados e identificados con un sistema apropiado: número de

destructiva, nombre del técnico soldador, temperatura ambiente (opcional), nº de máquina,

temperatura de máquina, velocidad de máquina, fecha de soldado, hora de soldado y tipo de

geomembrana.

Prueba en Laboratorio.

El Ensayo Destructivo será efectuado por el Control de Calidad, de la muestra se deben cortar

10 probetas (cupones) de 1” de ancho por 8” de largo.

Las primeras cinco probetas serán sometidas a ensayo dimensional para

comprobar espesores tanto en la lámina superior como en la inferior utilizando

un Vernier. Estas probetas pararán el Ensayo de Desgarre (Peel). En caso de

testigos de soldadura por termofusión, este ensayo se efectuará por ambos

lados de la probeta.

Las restantes cinco probetas, serán sometidas al Ensayo de Corte (Shear), las

Probetas extraídas serán ensayadas utilizando un tensiómetro que cumpla con las especificaciones del

proyecto, (velocidad de prueba 2 pulg/min.)

Criterio de Paso o Falla.

En el caso de “desgarre” (peel) la muestra debe cumplir con su valor mínimo de acuerdo con

el espesor y con el tipo de falla “Film Tear Bond” (FTB), esto es muy importante ya que en el caso de

una integración completa existe una conexión continua a través de la costura. No existe interfase entre

la soldadura y las hojas de geomembrana.

Ilustración 23 Pruebas de muestras en tensiómetro.

pág. 21