La solidificación y sellado es una tarea frecuente en el sector de la construcción. Bajo ciertas condiciones, la congelación del suelo con nitrógeno líquido es la mejor solución en comparación con los métodos de tratamiento de suelos convencionales.
Beneficios para el cliente
Durante las últimas dos décadas la congelación de suelos con nitrógeno líquido (LIN) ha evolucionado desde ser una aplicación de gas exótica, con muchas incertidumbres, hasta convertirse en un procedimiento habitual para tratar suelos inestables y fugas.
La utilización de este proceso, junto con la profesionalidad de nuestros expertos ofrece numerosas ventajas:
- El montaje de una planta de congelación con LIN puede hacerse rápidamente, dada la disponibilidad de hardware especializado en stock.
- La inversión de una planta de congelación con LIN es pequeña en comparación con las instalaciones necesarias de una planta convencional por salmuera.
- La temperatura del suelo congelado es significativamente inferior comparada con el uso de una planta de congelación convencional, que incrementa la estabilidad.
- La baja temperatura del LIN (-196°C)permite que la congelación se realice en 4 ó 7 días, lo que es mucho más rápido que el proceso de congelación en salmuera, que puede llevar fácilmente un mes
- Es un proceso respetuoso con el medio ambiente, no utiliza sustancias peligrosas, no produce vibraciones y no hay contaminación ni extracción del agua del suelo
- Proceso activado automáticamente
- Flexible en el diseño de suelo congelado
- Combinación de sellado y apoyo estático
- Alta tolerancia de humedad del suelo (5 – 100%)
- El suelo congelado es 100% estanco, no hay fugas
- La dureza del suelo congelado es comparable a la del hormigón
- La solidificación del suelo es sólo temporal. Después de cerrar el suministro de LIN el suelo congelado se irá descongelando en unas pocas semanas.
Nitrógeno líquido
El nitrógeno líquido (LIN) se produce en plantas de separación del aire. El LIN tiene una temperatura de -196°C y se almacena en recipientes aislados al vacío de grandes dimensiones.
Descripción de proceso de instalación
Las canalizaciones para congelación de suelos se componen de los tubos concéntricos de cobre. El tubo exterior con un diámetro de 54 mm y un tubo interior de 10 a 12 mm de diámetro. Estas canalizaciones se instalan a una distáncia media aproximada de 0,5 a 0,8 metros.
Congelación
El LIN se introduce en las canalizaciones mediante líneas de suministro aisladas. Mediante estas canalizaciones, el LIN se vaporiza mientras que 1 kg de LIN extrae una energía de 200kJ en el suelo circundante que se enfría y se congela.
El GAN (nitrógeno gaseoso) frío vaporizado, llamado también gas de escape, extrae además unos 100kJ al suelo. La temperatura del gas de escape se usa para controlar una válvula solenoide. De esta forma, se garantiza que haya un caudal estable y el uso más eficiente del LIN.
Después de un determinado tiempo, las zonas que se van congelando alrededor de las canalizaciones se tocan, se unen y finalmente aumentan formando una pared. En más o menos una semana este proceso forma una pared congelada con un diámetro de 1 metro aproximadamente.
Esta fase denominada de establecimiento, dura normalmente entre cuatro y siete días. El consumo total de LIN en este periodo es de entre 1500 hasta 2000 litros de LIN por 1m³ de suelo congelado. Las influencias geológicas (fuentes termales, caudal de agua, etc.) pueden influir en este valor.
Mantenimiento de la congelación
En la fase siguiente de mantenimiento el suministro de LIN se reduce, y el suelo congelado para de aumentar su tamaño y mantiene su volumen. Para mantener 1m³ de suelo congelado hacen falta unos 90 litros de LIN al día.
Interrupción de la congelación
Cuando se interrumpe el suministro de LIN, el cuerpo escarchado empieza a derretirse y desaparece en unas pocas semanas.
Diseño de un emplazamiento de congelación
Cuando se hace un diseño de congelación para un apoyo estático y/o por motivos de sellado se tienen que tener en cuenta muchos parámetros.
Los dos objetivos principales que intentamos conseguir son:
- Máxima seguridad
- Mínimo consumo de LIN
Con una experiencia en más de 100 proyectos de congelación y muchos estudios de investigación básicos en las últimas tres décadas podemos ofrecerle la mejor solución.
Servicio completo
No solamente suministramos nitrógeno líquido. Según las necesidades del cliente podemos ofrecer:
- Cálculos estáticos
- Perforación
- Instalación
- Mantenimiento
Cobertura global
Junto con nuestros servicios industriales garantizamos calidad a nivel mundial. Nuestros recientes proyectos en Singapur, que ya son cinco, se están llevando a cabo según el programa a pesar de las dificultades (45 m por debajo de la superficie, temperatura del suelo 26°C 978,80oF, dinamitación en el túnel).
Un caso de estudio
En Bielefeld, Alemania, un túnel tenía que atravesar varias formaciones geológicas diferentes.
En una parte el tejado del túnel estaba parcialmente atravesado por capas cuaternarias, en las que apareció una fisura aluvial formada por arena fina saturada con sedimentos. Esta zona defectuosa con una longitud de unos 50 m, fue sujeta a un proceso de congelación con nitrógeno.
Los puntos que se tuvieron en consideración fue un paso a nivel que atravesaba un parque con robles antiguos, el pequeño revestimiento de sólo 7 m y el intento de mantener la función de drenaje del suelo. Estos fueron factores importantes en la decisión de utilizar congelación con nitrógeno.
Como diseño de la congelación se eligió una forma de tejado. La inclinación era de 45º. Las canalizaciones de congelación se expandían hacia el aluvial de arcilla. Para evitar que las raíces de los robles sufrieran daños las partes superiores de las canalizaciones de congelación se aislaron. Esto contribuyó a reducir el volumen de suelo congelado y redujo la cantidad de nitrógeno líquido.
Para incrementar la seguridad se diseñaron cinco compartimentos. Las cinco secciones resultantes de 10 m de longitud cada una, redujeron el número de circuitos de control. Una sección tenía unas veinticuatro canalizaciones de congelación para la parte superior y unas ocho canalizaciones de congelación para el compartimento.
Estos treinta y dos circuitos de control se trataron y se documentaron por medio de nuestro sistema de control de proceso diseñado especialmente.
Paralelamente al progreso de la excavación, la instalación de congelación se trasladó de una sección a la siguiente para construir un refugio para las obras del túnel. Después de haber pasado la fisura aluvial se retiró el equipo de congelación. Ahora, el parque de robles antiguos no muestra señales de estas obras de construcción de gran envergadura.