¿Para qué sirve la bentonita en la construcción?

¿Qué es la bentonita?

La bentonita es una roca arcillosa formada generalmente por la alteración de materiales de origen volcánico. Está compuesta principalmente por minerales pertenecientes al grupo de las esmectitas, entre ellos la montmorillonita.

Cuando entra en contacto con el agua, su estructura se hidrata y, en determinadas variedades, aumenta considerablemente de volumen. Esta propiedad permite obtener suspensiones viscosas, geles y mezclas con una permeabilidad muy baja.

Se distinguen principalmente:

• bentonita sódica, caracterizada por una elevada capacidad de hinchamiento;
• bentonita cálcica, generalmente menos expansiva y utilizada sobre todo por sus propiedades absorbentes;
• bentonita activada, sometida a tratamientos que modifican sus prestaciones para adaptarla a aplicaciones específicas.

La elección entre bentonita sódica, cálcica o activada depende del resultado que se desea obtener, de las características del terreno, de la presencia de agua y de los parámetros definidos por el proyecto.

¿Para qué sirve la bentonita en la construcción?

En la construcción, la bentonita se utiliza principalmente para preparar mezclas y suspensiones destinadas a controlar el agua, estabilizar excavaciones y crear barreras de baja permeabilidad.

Sus principales aplicaciones incluyen la impermeabilización, los muros pantalla, las cimentaciones profundas, las perforaciones, las obras geotécnicas y los trabajos subterráneos.

Bentonita para impermeabilización

Una de sus aplicaciones más conocidas es la bentonita para impermeabilización.

La bentonita sódica puede incorporarse en paneles, mantas, membranas y sistemas compuestos destinados a proteger:

• cimentaciones;
• muros enterrados;
• losas de cimentación;
• aparcamientos subterráneos;
• depósitos;
• túneles;
• estructuras de hormigón en contacto con el terreno.

Cuando entra en contacto con el agua, la arcilla bentonítica se expande y contribuye a formar una capa de baja permeabilidad. Esta característica permite que el material se adapte a las superficies y limite el paso del agua a través del sistema de impermeabilización.

Muros pantalla y barreras impermeables

La bentonita se utiliza en la ejecución de muros plásticos y muros pantalla construidos en el terreno para sostener excavaciones o limitar el movimiento de las aguas subterráneas.

Durante la excavación, una suspensión de agua y bentonita ayuda a estabilizar las paredes de la zanja. Posteriormente, el espacio puede rellenarse con hormigón, mezclas de cemento-bentonita o suelo mezclado con bentonita.

Estos sistemas se utilizan en:

• obras de infraestructura;
• excavaciones profundas;
• redes de metro;
• aparcamientos subterráneos;
• contención de aguas subterráneas;
• acondicionamiento y seguridad de emplazamientos;
• barreras contra la migración de contaminantes.

Los muros de suelo-bentonita y cemento-bentonita se utilizan como barreras subterráneas porque permiten combinar la estabilidad de la excavación con la baja permeabilidad de la obra terminada.

Pilotes y cimentaciones profundas

En la ejecución de pilotes perforados y cimentaciones profundas, los lodos bentoníticos pueden sostener temporalmente las paredes de la perforación antes de colocar la armadura y verter el hormigón.

La suspensión contribuye a reducir el riesgo de derrumbe de las paredes de la excavación, especialmente en terrenos sueltos o en presencia de aguas subterráneas.

Para obtener una suspensión con características constantes es necesario controlar la cantidad de bentonita introducida, la relación agua-bentonita, los tiempos de mezcla y los posibles aditivos. Una variación en la alimentación del polvo puede modificar la densidad y la viscosidad del lodo preparado.

Túneles y obras subterráneas

La bentonita también se utiliza en la construcción de túneles y en otras obras subterráneas.

Puede emplearse para preparar fluidos de soporte, controlar la presión en el frente de excavación y facilitar la gestión del material extraído. En determinadas configuraciones, la bentonita en polvo se extrae del almacenamiento, se dosifica y se envía a un sistema de mezcla con agua.

En estos proyectos, la continuidad del suministro es especialmente importante. Una interrupción en la disponibilidad del material puede ralentizar la preparación de las suspensiones y, por consiguiente, las operaciones de excavación que dependen de ellas.

¿Por qué es tan importante almacenar correctamente la bentonita?

La bentonita se elige precisamente por su capacidad para reaccionar con el agua. Esta propiedad es fundamental durante su uso, pero debe mantenerse bajo control antes de la mezcla.

Si el polvo entra prematuramente en contacto con la humedad o con infiltraciones de agua, puede perder parte de su fluidez, formar agregados y resultar más difícil de extraer y dosificar. Por tanto, el problema no afecta únicamente a la conservación del producto, sino también a la continuidad de todo el proceso.

Un sistema de almacenamiento correctamente configurado permite:

• proteger la bentonita de los agentes atmosféricos y de la humedad;
• reducir la formación de grumos y las acumulaciones de material;
• mantener una reserva adecuada a las necesidades operativas;
• alimentar de forma continua los dosificadores y mezcladores;
• limitar la dispersión de polvo durante el llenado;
• controlar las cantidades recibidas y utilizadas;
• reducir la manipulación manual de sacos o big bag;
• mejorar la organización logística de la obra o de la planta.

Un almacenamiento correcto ayuda, por tanto, a preservar las características del material y a hacer más regulares las operaciones que preceden a la preparación de la suspensión.

De la bentonita en polvo a la suspensión: el papel del silo

Cuando la bentonita se utiliza en cantidades importantes, no se gestiona únicamente como un producto que debe conservarse. Forma parte de un proceso que incluye recepción, almacenamiento, extracción, dosificación y mezcla.

El silo representa, por tanto, el punto de conexión entre la entrega de bentonita a granel y la preparación de la suspensión destinada a la obra o a la línea de producción.

Su función no consiste simplemente en acumular material, sino en ponerlo a disposición en la cantidad y en el momento requeridos por el proceso.

Recepción y carga de la bentonita

Cuando la bentonita se suministra a granel mediante camión cisterna, el llenado del silo puede realizarse neumáticamente.

El flujo de aire utilizado para transportar el polvo debe gestionarse correctamente durante el llenado. Por este motivo, el silo puede equiparse con un filtro de desempolvado, una válvula de seguridad e indicadores de nivel.

El filtro permite la salida del aire y retiene las partículas transportadas por el flujo. La válvula de seguridad protege la estructura frente a condiciones anómalas de presión o depresión, mientras que los indicadores permiten controlar la cantidad de material presente.

Los silos verticales Poggi pueden equiparse con filtros, válvulas de seguridad, indicadores de nivel y sistemas de fluidificación configurados según el material y las condiciones de funcionamiento.

Protección frente al agua y la humedad

La capacidad de la bentonita para interactuar con el agua es esencial durante su uso, pero debe mantenerse bajo control durante el almacenamiento.

Antes de preparar la suspensión, la bentonita en polvo debe permanecer protegida de las precipitaciones y de la entrada accidental de agua. Un contacto prematuro y desigual con la humedad puede favorecer la formación de agregados y modificar la fluidez del material.

La estanqueidad del silo, el sistema de carga, el filtro y las conexiones con los equipos situados aguas abajo deben diseñarse para mantener el producto en las condiciones previstas hasta el momento de su utilización.

Favorecer una descarga regular

La bentonita es un polvo fino y su comportamiento durante la descarga puede variar en función de la granulometría, la densidad aparente, el contenido de humedad y el grado de compactación.

Por esta razón, no basta con elegir el silo teniendo en cuenta únicamente su capacidad nominal. También es necesario evaluar la geometría de la parte inferior, la sección de la boca de descarga y el sistema utilizado para extraer el material.

Si el producto tiende a compactarse o a crear zonas de estancamiento, pueden instalarse sistemas de fluidificación o vibración. Su función es facilitar el movimiento de la bentonita hacia la salida y reducir el riesgo de formación de puentes o acumulaciones a lo largo de las paredes.

La configuración debe definirse según las características reales de la bentonita, ya que productos con denominaciones similares pueden comportarse de manera diferente durante el almacenamiento y la extracción.

Extraer únicamente la cantidad necesaria

Una vez que alcanza la boca de descarga, la bentonita debe transferirse al dosificador, al sistema de pesaje o al mezclador.

La extracción puede realizarse mediante un tornillo sinfín dimensionado según el caudal requerido y las características del polvo. La velocidad del tornillo y el sistema de accionamiento permiten regular la cantidad de material transferida.

Esta fase es importante porque el proceso no requiere simplemente vaciar el silo. Requiere alimentar el sistema situado aguas abajo de forma continua y controlada.

Un flujo demasiado elevado, irregular o sujeto a interrupciones puede dificultar el mantenimiento de una relación constante entre el agua y la bentonita.

Dosificación y preparación de la mezcla

En aplicaciones más estructuradas, la bentonita extraída del silo puede enviarse a un sistema de pesaje antes de llegar al mezclador.

El pesaje permite verificar la cantidad introducida en cada ciclo y mejorar la repetibilidad de las características de la suspensión. El sistema de control puede integrarse en la gestión general del proceso, coordinando la extracción, el pesaje, la carga del agua y la mezcla.

Poggi también fabrica mezcladores de polvos que combinan pesaje y mezcla y que pueden conectarse a silos, tolvas y sistemas de transporte de polvo. La configuración disponible incluye células de carga, varias bocas de entrada y una descarga controlada hacia las fases posteriores del proceso.

El sistema más adecuado depende del tipo de bentonita, de la formulación que se debe preparar, de la productividad requerida y de la organización de la obra.

¿Cómo se debe dimensionar el almacenamiento de bentonita?

La capacidad del silo no debe elegirse únicamente en función de la cantidad máxima que puede contener.

Para dimensionar correctamente el almacenamiento es necesario evaluar:

• el consumo diario de bentonita;
• la densidad aparente del material;
• la frecuencia de las entregas;
• la capacidad del camión cisterna;
• la autonomía operativa requerida;
• el espacio disponible;
• la velocidad de preparación de las mezclas;
• la posible necesidad de mantener una reserva de seguridad.

Un silo infradimensionado requiere entregas más frecuentes y puede exponer el proceso al riesgo de quedarse sin material. Una capacidad excesiva, por el contrario, puede ocupar espacio innecesariamente y aumentar el tiempo de permanencia del polvo dentro del contenedor.

El dimensionamiento correcto deriva, por tanto, del análisis de todo el ciclo logístico y productivo, y no de una evaluación aislada del volumen del silo.

¿Qué configuración de silo es adecuada para la bentonita?

No existe una única configuración válida para todos los usos de la bentonita en la construcción.

Para una instalación fija, con consumo continuo y suficiente espacio vertical, puede considerarse un silo vertical monolítico. La estructura se transporta en una sola pieza y puede equiparse con los dispositivos necesarios para la carga, el control de nivel, la filtración y la extracción.

Para grandes capacidades o plantas que necesitan disponer de reservas importantes, puede considerarse un silo vertical atornillado. Su estructura modular permite alcanzar volúmenes elevados y adaptar el diámetro y la altura a las condiciones del proyecto.

Cuando es necesario optimizar el transporte, especialmente en proyectos internacionales, los silos verticales telescópicos permiten reducir el volumen durante el envío. Las series Poggi TC y TP utilizan secciones deslizantes y están optimizadas respectivamente para el transporte en contenedor open top o por carretera.

Para obras temporales o sujetas a desplazamientos frecuentes, puede considerarse un silo horizontal. Las series Poggi OR y ORC pueden instalarse sin cimentaciones permanentes, disponen de patas telescópicas y pueden incorporar un tornillo sinfín orientable para transferir el material a los equipos situados aguas abajo.

La elección final debe partir de las características de la bentonita y de la forma en que se utilizará, considerando conjuntamente el almacenamiento, el transporte, la extracción y la dosificación.

¿Por qué considerar todo el proceso y no solo el silo?

Una gestión eficaz de la bentonita depende de la coordinación entre todas las fases del proceso.

Un silo correctamente dimensionado, pero conectado a un sistema de extracción inadecuado, puede generar una alimentación irregular. Del mismo modo, un tornillo sinfín correctamente dimensionado no puede garantizar la continuidad si el material no llega de forma uniforme a la boca de descarga.

El diseño de una solución eficaz requiere, por tanto, analizar:

• el método de entrega de la bentonita;
• las características físicas del producto;
• las condiciones ambientales;
• la autonomía requerida;
• el método de extracción;
• la distancia respecto al punto de uso;
• la precisión de la dosificación;
• la capacidad del mezclador;
• la frecuencia de los ciclos de preparación.

Este enfoque permite considerar el silo como una parte integral del proceso y no como un simple contenedor independiente.

Almacenamiento y manipulación de bentonita con Poggi

La bentonita desempeña un papel importante en numerosas aplicaciones de la construcción, desde la impermeabilización y las cimentaciones profundas hasta los muros pantalla, las perforaciones y las obras subterráneas.

Antes de su hidratación, debe almacenarse en condiciones adecuadas y permanecer disponible de forma continua. Por tanto, el sistema de almacenamiento debe proteger el material, favorecer una descarga regular y alimentar de manera controlada las fases posteriores de dosificación y mezcla.

Poggi diseña y fabrica silos y soluciones para el almacenamiento y la manipulación de materiales a granel en polvo o granulados. Según las necesidades del proyecto, la configuración puede integrar filtración, control de nivel, fluidificación, extracción, pesaje y conexión con los equipos situados aguas abajo.