1. HDPE Unimodal vs. Bimodal: por qué hoy se prefiere el bimodal
El HDPE unimodal tradicional se produce con una distribución de peso molecular (MWD) relativamente estrecha. Cristaliza rápido tras la fusión, desarrolla resistencia de forma inmediata y se comporta de manera predecible en ensayos mecánicos a corto plazo. Durante décadas, la mayoría de los estándares de soldadura —incluida la ASTM D6392— se escribieron basándose en este comportamiento.
El HDPE bimodal, por el contrario, combina deliberadamente dos poblaciones moleculares distintas:
- Cadenas cortas y móviles que facilitan el procesamiento y la nucleación temprana.
- Cadenas largas de alto peso molecular que proporcionan un rendimiento superior a largo plazo.
El objetivo real del HDPE bimodal no es ganar resistencia más rápido, sino ofrecer mayor durabilidad. Comparado con las resinas unimodales, el HDPE bimodal es:
- Más dúctil y permisivo durante la instalación.
- Significativamente superior en resistencia al agrietamiento por tensión (SCR).
- Ideal para aplicaciones donde la deformación por tracción es inevitable.
- Más resistente al crecimiento lento de grietas, a los surfactantes y a la degradación a largo plazo.
Estas ventajas explican por qué el HDPE bimodal es la base de las geomembranas de alto rendimiento y por qué la especificación GM42 lo reconoce explícitamente. Sin embargo, su diferente cinética de cristalización hace que no siempre se comporte igual que el unimodal justo después de soldar.
Ahí es donde el estándar actual de ensayo falla.
2. El problema que todos ven, pero la norma ignora
En muchos proyectos, las soldaduras de HDPE unimodal pasan el ensayo de corte (shear) inmediatamente a la velocidad estándar de 50 mm/min. Sin embargo, las soldaduras bimodales suelen dar valores bajos durante la primera o segunda hora (especialmente con la lámina caliente por el sol), para luego cumplir de sobra la especificación pasadas 24 horas.
La respuesta de la industria ya la conocemos:
- Resoldar juntas que están perfectamente ejecutadas.
- Enfriamiento excesivo o retrasos en la manipulación.
- Periodos de espera que paralizan la producción.
Nada de esto mejora la calidad de la soldadura. Simplemente compensa un método de ensayo que no refleja el comportamiento del material en sus primeras horas. Ensayos de campo recientes demuestran que este comportamiento es sistemático y repetible, no un problema de mano de obra.
3. Por qué el HDPE bimodal se comporta diferente
El polietileno bimodal cristaliza de forma distinta tras fundirse. Las cadenas cortas nuclean pronto, mientras que las largas —responsables de la tenacidad y resistencia a grietas— se difunden, se enredan y cristalizan más despacio. Hasta que esa estructura se relaja y se asienta, la zona de soldadura presenta un comportamiento viscoelástico dependiente del tiempo.
En términos moleculares, las resinas bi y trimodales muestran:
- Crecimiento de cristales más lento cuando domina la difusión de cadenas largas.
- Impedimento temporal del ordenamiento mientras se forman los núcleos tempranos.
- Estabilización retardada de la morfología que soporta la carga.
En la práctica: la resistencia existe, pero se está formando. Un ensayo lento de corte realizado demasiado pronto mide tanto la fluencia (creep) como la resistencia de la unión.
4. Lo que la ASTM D6392 dice (y lo que no)
La norma fija las velocidades de ensayo de la siguiente manera:
- HDPE y LMDPE: 50 mm/min.
- LLDPE, VLDPE, fPP, PVC: 500 mm/min.
Una nota permite usar velocidades recomendadas por el fabricante, pero a falta de una guía explícita, los laboratorios aplican por defecto los 50 mm/min. El HDPE bimodal no está reconocido como una clase de material separada, a pesar de sus claras diferencias mecánicas en edades tempranas. Como resultado, la norma penaliza involuntariamente a las resinas de mayor rendimiento en el momento más crítico para el control de calidad (QA).
5. Evidencia de campo: hallazgos clave
Pruebas recientes en condiciones térmicas reales demostraron:
- La velocidad de ensayo importa: Aumentar la velocidad de 50 mm/min a unos 150-200 mm/min arrojó valores de ensayo de corte más altos y representativos para el bimodal en la primera hora tras la soldadura.
- La temperatura influye, pero la velocidad más: Enfriar la probeta ayudó, pero por sí solo no resolvió los valores bajos a 50 mm/min. La velocidad fue el factor dominante.
- El HDPE unimodal es menos sensible: Sus resultados fueron estables independientemente de la velocidad y temperatura.
- La manipulación y la adaptabilidad de las mordazas influyen en los resultados Una longitud libre reducida y la colocación consistente de las mordazas mejoraron la repetibilidad de las mediciones, pero no alteraron la tendencia de fondo.
La implicación es clara: sin un conocimiento profundo, existe el riesgo de infravalorar la resistencia de las soldaduras bimodales en edades tempranas.
6. Interpretación
Inmediatamente después de soldar, el HDPE bimodal se está reordenando. Una velocidad de ensayo lenta permite que la deformación viscoelástica domine la medición, dando valores artificialmente bajos. Subir a 200 mm/min reduce esa deformación por fluencia durante el ensayo y captura la resistencia real de la interfaz fundida.
7. Guía práctica para obra con HDPE bimodal
Hasta que se actualice la norma, un enfoque de QA pragmático sería:
- Registrar la temperatura de la probeta y el tiempo transcurrido desde la soldadura.
- Si el ensayo de corte a 50 mm/min roza el límite, re-ensayar a 200 mm/min informando claramente de la velocidad usada.
- Usar un enfriamiento ligero con agua para estabilizar probetas, pero priorizar la velocidad de ensayo como variable de control.
- Mantener una colocación constante de las mordazas cerca de la línea de soldadura para minimizar los artefactos por deformación (compliance)
8. Propuesta de cambio para la ASTM D6392
Añadir una disposición específica para materiales bimodales:
«Para geomembranas de HDPE fabricadas con distribución multimodal (ej. bimodal), los ensayos de corte realizados entre 0 y 24 horas tras la soldadura se ejecutarán a una velocidad constante de 200 mm/min. Para ensayos tras ≥24 horas, se podrá usar 50 o 200 mm/min, siempre que se informe de ello.»
Justificación: El HDPE bimodal tiene una cristalización más lenta. Los 50 mm/min infravaloran la resistencia de la soldadura en las primeras horas. Alinear la velocidad con la cinética del material da resultados de QA precisos sin retrasar la construcción.
9. Resumen
- Bimodal ≠ Unimodal, especialmente en la primera hora.
- Sube la velocidad para medir la soldadura, no la fluencia del material.
- Normaliza el cambio para que el control de calidad esté a la altura de la tecnología actual del HDPE.
