Laboratorio geotécnico evalúa partículas para megaestructuras  mineras y energéticas

– Un equipo triaxial gigante del Idiem, único en su tipo en América Latina, permite ensayar suelos sometidos a altas presiones de confinamiento, a fin de proyectar la estabilidad y comportamiento mecánico de estructuras como muros de tranques de relave o presas hidráulicas.  

El equipo triaxial gigante, instalado en el laboratorio geotécnico del Idiem de la Universidad de Chile, permite ensayar partículas de suelos de gran tamaño, un material que serán sometidos a altas presiones, en zonas donde se emplazarán megaestructuras como tranque de relaves o presas hidráulicas.  

Se trata de una tecnología única a nivel latinoamericano y en la que se reciben muestras de proyectos de Chile, Perú, Argentina y Colombia, entre otras latitudes. Incluso, desde fuera del continente. El equipo fue diseñado por especialistas del Centro de Investigación, Desarrollo e Innovación de Estructuras y Materiales hace más de 20 años, y es uno de los tres que existen en el mundo.  

“Los estudios geotécnicos dependen del tamaño de la partícula. Habitualmente, el rango normal es de 1,5 pulgadas, que no superan áridos o la arena de la playa, por ejemplo. Pero para obras de la gran minería o el sector energético, esa capacidad es una limitante. Nuestro triaxial llega hasta las seis pulgadas, lo que hace posible evaluar materiales de gran tamaño”, explica Pablo Cárcamo, jefe del laboratorio de geotecnia del Idiem.  

El desarrollo resuelve el problema de caracterizar suelos y rocas de un tamaño superior a lo convencional, los ensayos tradicionales triaxiales 5x10cm a 15×30 (cm) son probetas de 1 kg a 15 kg en cambio en una probeta de grandes partículas, es un trabajo a gran escala donde las probeta alcanza peso de 150 kg a 1500 kg, estas alcanzan, de 30 cm de diámetro a cien centímetros y una altura de de 60 cm a 180 cm.  

Complementando el equipo de Triaxial, se desarrollan ensayos de caracterización del material, compactación de densidades máxima y minimas, y ensayos de consolidación edometricas en probetas desde 20 cm a 100 cm de diámetro. 

Certeza empírica para el diseño 

El servicio de Idiem comienza con un trabajo de análisis previo para definir aspectos como la logística y las características del material. Una de las experiencias más interesantes protagonizadas por el triaxial gigante en su historia es un ensayo de 12.9 toneladas de suelo traídas desde Kyrgyzstan (país de Asia central) a Chile en 2009. El material, compuesto por arena, piedras y rocas fue extraído de una de las minas de oro más grandes del mundo y  viajó más de 23 mil kilómetros.  

El objetivo de las mediciones es proyectar la estabilidad y el comportamiento mecánico de las megaestructuras: el material que se procesa en este sistema soportará presiones de confinamiento de hasta 20 kilogramos fuerza por centímetro cuadrado (2000 kPa). Los ensayos donde se simula esta dinámica se ejercen mediante presión de agua, y la tensión vertical aplicada es controlada por una bomba hidráulica impulsora de pistones triples de alta presión.  

Algunos de los parámetros evaluados hacen posible determinar la capacidad de deformación y drenaje del material, contribuyendo a entregar evidencia científica para la calidad de las obras, comenta Cárcamo. “El equipo triaxial caracteriza material para obras de mayor envergadura, permitiendo tener un resultado basado en evidencia empírica para el diseño de un muro o talud, aportando certeza a la seguridad del diseño”.  

Todos los ensayos son controlados por un sistema que realiza un seguimiento específico a cada una de las variables de la prueba. El circuito de control está constituido por llaves de acero inoxidable y reguladores de presión de aire y agua, además de un sistema doble de manómetros de precisión y sensores de presión.  

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