¿Por qué la química (no solo el pH) debe guiar la selección de revestimientos?
Divulgación. Los hallazgos citados a continuación provienen de Silva, Rowe y Abdelaal (2025). Las tres geomembranas de polietileno de 1,5 mm evaluadas están anonimizadas por los autores y no son productos de Atarfil. Estamos alineando la práctica con sus resultados, no reclamando sus datos como propios.
¿Qué hizo el estudio (en resumen)?
- Aplicaciones simuladas. Cuatro aguas intersticiales sintéticas de relaves/jales (“PW”) que representan entornos mineros comunes:
PW-4 (pH 4): relaves/jales oxidados de Cu–Zn; alto Mg/Mn/Zn/SO₄.
PW-7 (pH 7): relaves/jales saturados con arsénico (oro).
PW-8 (≈pH 8): variante tamponada con carbonato de PW-7.
PW-9.5 (≈pH 9.5): agua intersticial afectada por cianuro/soda cáustica.
- Método. Inmersión a doble cara según ASTM D5322 a 85/75/65/40 °C, con reposición periódica de la solución, evaluando: Std-OIT (D3895/D8117), HP-OIT (D5885), SCR (D5397), tracción (D6693), HLMI (D1238), hasta por 36 meses.
- Línea base. Los tres materiales superaban ampliamente las propiedades mínimas de GRI GM13 antes de comenzar las pruebas.
¿Qué encontró (y por qué importa en campo)?
- El agua intersticial neutra puede ser la más perjudicial mecánicamente.
PW-7 (pH 7) provocó la degradación mecánica más rápida (SCR/tracción) en HDPE, mientras que PW-9.5 provocó el agotamiento antioxidante más rápido en las tres GMB.
Conclusión: el perfil químico (iones/complejos) es más importante que el pH como indicador de riesgo.
- OIT ≠ vida útil. La degradación mecánica (Etapas II/III) puede comenzar antes de que el OIT llegue a “cero”; el agotamiento de antioxidantes y el daño mecánico están relacionados pero son distintos.
- Los valores iniciales no predicen el rendimiento a largo plazo. Materiales con SCR u OIT más altos al inicio no necesariamente duraron más bajo ciertas químicas; el comportamiento relativo dependió de la resina y la composición del líquido.
- Relevancia en campo.
Las geomembranas en instalaciones de relaves suelen estar en contacto con aguas neutras en profundidad; condiciones alcalinas surgen con circuitos de cianuro/soda cáustica; zonas ácidas pueden desarrollarse cerca de la superficie o en apilamientos filtrados donde migran frentes de oxidación.
Mapa de riesgo por aplicación (según las químicas del estudio)
| Contexto de aplicación | Química representativa | Mecanismo de riesgo predominante | Implicación en diseño |
| Base de TSF de oro saturado / estanques de decantación | PW-7 (pH 7) con As/Cl⁻ | Degradación mecánica más rápida (pérdida de SCR) en HDPE a pesar del pH neutro | Priorizar resinas con retención probada de SCR y estabilidad a la tracción en soluciones salinas neutras; no asumir que pH neutro es “benigno”. |
| Circuitos de cianuro/soda cáustica; zonas de infiltración alcalina | PW-9.5 (~pH 9.5) | Agotamiento antioxidante más rápido (Etapa I), efectos mecánicos más tardíos | Especificar paquetes antioxidantes resistentes a álcalis y verificar retención de OIT en inmersión alcalina/salina. |
| Zonas oxidadas (Cu–Zn) | PW-4 (pH 4) con metales/sulfato | Agotamiento antioxidante moderado; impacto mecánico depende de la resina | El pH neutro en otras zonas puede ser más crítico—probar soluciones tanto ácidas como neutras del sitio. |
¿Por qué HDPE de alto rendimiento? con pH neutro
- Neutro ≠ bajo riesgo. El mayor daño mecánico en HDPE se dio en PW-7 (pH 7); seleccionar solo por mínimos GM13/GM17 basados en pH es inseguro.
- Los valores mínimos índice no son métricas de durabilidad. Los tres materiales cumplían GM13, pero su rendimiento a largo plazo fue muy dispar; la selección debe basarse en química de resina y desempeño en inmersión, no solo en propiedades iniciales.
- La mecánica determina las consecuencias. La pérdida de SCR bajo esfuerzo sostenido determina el inicio de grietas en zonas de concentración de tensiones; eso es lo que limita la vida útil, no solo el OIT.
¿Cómo Atarfil aborda estos mecanismos? (sin implicar inclusión en el estudio)
- Durabilidad en medios alcalinos/salinos (Etapa I):
ATARFIL EVO AR (Alkaline Resistant) está diseñado para pH muy alto; OIT estándar inicial ≥ 150 min, OIT-HP ≥ 2000 min, con ≥ 55 % de retención de OIT estándar tras 200 días en salmuera concentrada a ~pH 10 (60 °C).
- Resistencia al agrietamiento por esfuerzo (Etapas II/III):
SCR ≥ 3000 h (ASTM D5397/ISO 18488) con fabricación estructurada/texturizada que mantiene la elongación y la aspereza constante—clave donde los revestimientos experimentan tensión continua (taludes pronunciados, asentamientos).
- Fricción y manejo:
Textura estructurada con aspereza objetivo ~0,60 mm (mínimo 0,45 mm) y fricción interfaz ≥ 29° con geotextil PP de 1000 g/m², apoyando diseños de corte en geometrías pronunciadas de TSF.
Nota. Los materiales probados en el estudio están anonimizados y no se identifican como productos Atarfil; los datos anteriores provienen de fichas técnicas de Atarfil y se muestran solo para ilustrar cómo nuestras especificaciones abordan los mismos mecanismos de falla que el estudio evalúa.
Flujo de trabajo recomendado para diseñadores y operadores
- Caracterizar las soluciones del sitio (ICP de laboratorio más aniones, alcalinidad, DQO según sea necesario) y realizar inmersión a doble cara ASTM D5322 a 85/75/65/40 °C por ≥ 6–12 meses, midiendo Std-OIT/HP-OIT, SCR, tracción, HLMI para captar tanto la cinética de agotamiento como la respuesta mecánica.
- Basar decisiones en propiedades mecánicas, no solo en OIT. Usar el inicio del cambio en SCR y el tiempo hasta la falla nominal como criterios de aceptación; el OIT solo informa sobre la Etapa I.
- Diseñar el sistema completo. Soluciones neutras o alcalinas aún requieren revestimientos compuestos (GMB + GCL/protección) para gestionar tanto la química como la sensibilidad a defectos a lo largo de décadas.
Conclusión
Aunque las tres geomembranas del estudio cumplían con los requisitos GM13 HDPE al inicio, su rendimiento a largo plazo en soluciones reales de relaves fue muy diferente. En particular, la solución con pH 7 y arsénico/cloruro causó la degradación mecánica más rápida (resistencia al agrietamiento por esfuerzo y pérdida de tracción) en los HDPE—a pesar de ser “neutra” y comúnmente considerada inofensiva—mientras que la solución alcalina con pH 9.5 provocó el agotamiento antioxidante más acelerado.
Estos resultados demuestran que los mínimos de propiedades índice de GM13 son una base para control de calidad, no una garantía de durabilidad. Para aplicaciones con metales pesados, sales u otras químicas no inertes—y vidas de diseño mayores a 20 años—la selección de materiales debe basarse en pruebas de inmersión específicas del sitio y en la retención de propiedades mecánicas en el agua de proceso real, no solo en el cumplimiento de una especificación genérica.
Referencias
e Silva, R.A., Rowe, R.K., Abdelaal, F.B. (2025). Degradation of polyethylene geomembranes exposed to different mine tailings pore waters. Geotextiles and Geomembranes, 53, 1483–1505. (36-month, four-liquor immersion; HDPE×2 & blended; PW-7 fastest for mechanics; PW-9.5 fastest for antioxidant depletion.)
