Ensayos de soldadura de geomembrana: aire a presión, caja de vacío y chispómetro

¿Qué tipos de soldadura tiene una geomembrana HDPE?

Dos. La soldadura por cuña caliente, que une dos paños traslapados con una cuña metálica caliente y deja dos cordones con un canal de aire entre ellos: es la unión principal, la de los paños largos. Y la soldadura por extrusión, que deposita un cordón de HDPE fundido sobre el borde del traslape: se usa en parches, esquinas, pasamuros y reparaciones.

¿Cómo se hace la prueba de aire a presión (ASTM D5820)?

Se sellan los extremos del canal que deja la soldadura doble, se inyecta aire con una aguja y un manómetro y se verifica que la presión no caiga más de lo permitido en unos 5 minutos. Al final se abre el extremo opuesto: si la presión cae de golpe, el canal estaba libre en todo el tramo.

1. Sellar: calentar y aplastar los dos extremos del canal
2. Presurizar: inyectar aire a la presión indicada para el espesor (típicamente entre 170 y 240 kPa, o 25 a 35 psi)
3. Esperar: unos 2 minutos para que el aire se estabilice
4. Medir: leer la presión durante 5 minutos; la caída admitida suele ser de 10 a 15 kPa (2 a 3 psi)
5. Verificar el canal: abrir el extremo opuesto y comprobar que la presión cae: confirma que no había obstrucción
6. Registrar: anotar la soldadura, el tramo, la hora, las presiones y el resultado; marcar la lámina

Si la presión cae más de lo permitido, se busca la fuga presurizando y pasando agua jabonosa o dividiendo el tramo, se repara con extrusión y la reparación se prueba con caja de vacío. Las presiones y caídas exactas las fija la especificación del proyecto; los valores de arriba son los rangos más habituales.

¿Cómo funciona la caja de vacío (ASTM D5641)?

Se moja la soldadura con agua jabonosa, se coloca encima una caja con visor transparente y empaque de espuma, y se genera un vacío parcial con una bomba. Si hay un poro o un canal sin fundir, el aire entra por debajo y forma burbujas visibles. Cada posición se mantiene al menos 10 segundos y se avanza traslapando la posición anterior.

Es el ensayo estándar para las soldaduras por extrusión y para las cuñas simples. Su punto débil son las zonas donde la caja no asienta bien, como las esquinas interiores y las uniones con tuberías: ahí se recurre al chispómetro.

¿Qué es el chispómetro y cuándo se usa?

Es un detector de alta tensión que se pasa sobre una soldadura de extrusión que lleva un alambre de cobre incrustado debajo del cordón. Si hay un poro, la chispa salta entre el electrodo y el alambre y el equipo suena. Se usa donde la caja de vacío no asienta: botas de tuberías, esquinas, estructuras y detalles complejos.

Las normas de referencia son ASTM D6365, para la prueba de chispa en uniones, y ASTM D7240, para la detección de fugas en geomembranas conductivas. El voltaje se ajusta al espesor: demasiado alto puede perforar la lámina; demasiado bajo no detecta el defecto.

¿Qué son los ensayos destructivos y con qué frecuencia se hacen?

Se corta una muestra de la soldadura, se dividen probetas y se ensayan en un tensiómetro a corte y a pelado según ASTM D6392. La frecuencia habitual es una muestra cada 150 m de soldadura, más las soldaduras de prueba al inicio de cada jornada y cuando cambian el operador, el equipo o el clima.

El ensayo de corte tira de los dos paños en sentidos opuestos, como si la unión trabajara a tracción; el de pelado abre la unión como una cremallera, que es la condición más exigente. Para las soldaduras dobles se pelan los dos cordones, el interior y el exterior.

Además de la resistencia, se mira cómo rompe la probeta: la falla aceptable es la que ocurre en la lámina, fuera de la soldadura (la llamada FTB, film tear bond). Si la soldadura se despega por la línea de fusión, la unión no cumple aunque la carga sea alta.

¿Qué valores mínimos exige GRI-GM19?

GRI-GM19 fija la resistencia mínima a corte y a pelado de las soldaduras de HDPE según el espesor y el tipo de soldadura. Para 1,5 mm, por ejemplo, pide unos 21 N/mm a corte y unos 16 N/mm a pelado en cuña caliente, con falla en la lámina y separación de pelado no mayor al 25 %.

Valores convertidos de libras por pulgada (ppi) de GRI-GM19. Comprueba siempre la revisión vigente y la especificación del proyecto, que puede ser más exigente.

¿Qué son las soldaduras de prueba?

Son tramos cortos que cada operador suelda con su equipo antes de empezar la jornada, a mitad de turno y cuando cambian las condiciones. Se cortan probetas y se ensayan en obra con un tensiómetro de campo. Solo si pasan, el operador y la máquina pueden soldar la lámina de la obra con esos parámetros.

Las soldaduras de prueba registran la temperatura de la cuña, la velocidad y la presión de los rodillos, o la temperatura del extrusor y del aire de precalentamiento. Así, si una soldadura de producción falla después, se sabe con qué parámetros se hizo.

¿Qué registros debe entregar el instalador?

Un expediente de calidad con el plano de paños y soldaduras, los certificados de los rollos, las soldaduras de prueba de cada jornada, las pruebas de aire y de vacío de cada unión, los ensayos destructivos con su ubicación, las reparaciones con su prueba y el acta de entrega. Sin registros, no hay forma de demostrar que la obra se probó.

• Plano de paños con numeración de rollos y soldaduras
• Certificados de calidad de los lotes de geomembrana
• Registro de soldaduras de prueba por operador y jornada
• Registro de prueba de aire (D5820) y de vacío (D5641) de cada soldadura
• Resultados de ensayos destructivos (D6392) con su ubicación
• Registro de reparaciones y su verificación
• Acta de entrega y, si se pidió, levantamiento de fugas con método eléctrico (ASTM D7002 o D7007)

Fuentes y normas citadas

• ASTM D5820: Standard Practice for Pressurized Air Channel Evaluation of Dual-Seamed Geomembranes.
• ASTM D5641: Standard Practice for Geomembrane Seam Evaluation by Vacuum Chamber.
• ASTM D6392: método para determinar la integridad de soldaduras de geomembranas no reforzadas hechas por termofusión.
• ASTM D6365 (prueba de chispa) y ASTM D7240 (geomembranas conductivas); ASTM D7002 y D7007 (localización eléctrica de fugas).
• Geosynthetic Institute. GRI-GM19: resistencias de soldadura de geomembranas de poliolefina; GRI-GM14: frecuencia de muestras destructivas.