Congelación del suelo con nitrógeno líquido
Las medidas de sostenimiento e impermeabilización son el pan de cada día en el sector de la construcción. En determinadas condiciones, la congelación del suelo con nitrógeno líquido ofrece la mejor solución en comparación con los métodos convencionales de tratamiento del suelo..
Ventajas para el cliente
En las dos últimas décadas, la congelación del suelo con nitrógeno líquido (LIN) ha pasado de ser una aplicación gaseosa bastante exótica a un procedimiento estándar para el tratamiento de Böden y fugas inestables.
Combinado con los conocimientos técnicos de nuestros expertos, este proceso ofrece numerosas ventajas:
- Tiempo de preparación comparativamente corto en la obra
- Se pueden conseguir mayores velocidades de enfriamiento y temperaturas de congelación más bajas que con la congelación de salmuera
- Debido a la baja temperatura del nitrógeno líquido (-196°C), son posibles tiempos de congelación inferiores a 1 mes.
- Proceso respetuoso con el medio ambiente, sin sustancias peligrosas, sin contaminación de las aguas subterráneas.
- Gran flexibilidad en el diseño del cuerpo de la helada.
- Combinación de estanqueidad y resistencia estática.
- Es posible que se produzcan heladas a partir de una humedad del suelo del 10%.
- La resistencia del cuerpo de la helada es comparable a la del hormigón..
- La consolidación del suelo sólo se produce temporalmente. Después de cortar el suministro de LIN, el suelo se descongela de nuevo en pocas semanas..
- Alta seguridad de suministro mediante la supervisión remota de los sistemas de tanques de nitrógeno y el reabastecimiento automático.
Descripción del proceso
Los tubos de congelación de cobre con un diámetro estándar de 54 mm se colocan a intervalos de 0,8 metros de media. Los tubos interiores abiertos se instalan en las tuberías de congelación en el extremo inferior..
Descongelar
El nitrógeno líquido (LIN) se introduce en las tuberías a través de conductos de suministro aislados, por lo que el LIN se evapora. 1 kg de LIN extrae una energía de aproximadamente 200 kJ del suelo circundante, es decir, el suelo se enfría y se congela..
El nitrógeno gaseoso evaporado y frío (GAN – "Nitrógeno gaseoso"), que también se denomina gas de escape, extrae otros 100 kJ aproximadamente del suelo. Una electroválvula es controlada por la temperatura de los gases de escape. Esto asegura un flujo constante y el uso de LIN con una eficiencia óptima.
Después de algún tiempo, las zonas congeladas alrededor de los tubos de congelación se juntan, se unen y finalmente crecen como una pared cerrada y estanca. En aproximadamente una semana, este proceso crea un cuerpo de escarcha con un diámetro de aproximadamente 1 metro..
Fase de mantenimiento del hielo
En la fase de retención posterior, el suministro de LIN se reduce para que el cuerpo de la escarcha no siga creciendo, sino que mantenga su volumen..
Deteniendo el glaseado
Cuando se corta el suministro de LIN, el cuerpo de escarcha comienza a derretirse y desaparece en pocas semanas.
Estudio de caso
En Bielefeld, hubo que abrir un túnel a través de diferentes formaciones geológicas..
Parte del techo del túnel fue conducido en parte a través de estratos cuaternarios, donde quedó expuesto un canal aluvial de arena fina saturada y limosa. La excavación en este terreno inestable, de unos 50 m de longitud, se llevó a cabo bajo una cubierta protectora creada por la congelación con nitrógeno..
Entre otras cosas, había que tener en cuenta que el túnel iba a pasar por debajo de un parque con viejos olmos. La delgada capa superficial de sólo 7 m y la conservación de la función de drenaje del suelo fueron también argumentos importantes a favor de la helada con nitrógeno..
Para el diseño del congelador se eligió una forma de tejado con una inclinación de 45°. Las tuberías de congelación se extendían dentro de la arcilla de cantos rodados impermeable. Para proteger las raíces de los robles de los daños causados por las heladas, se aislaron las partes superiores de las tuberías de congelación. Esto también redujo el volumen del cuerpo de la escarcha y la cantidad de nitrógeno líquido necesaria.
Para aumentar la seguridad, se eligió un concepto con cinco mamparos. Los tramos resultantes, de 10 m de longitud cada uno, redujeron el número de circuitos de control necesarios. Cada sección tenía unos 24 tubos de congelación para el techo y unos 8 tubos de congelación para el muro de soporte..
Estos 32 circuitos de control fueron gestionados y documentados por nuestro sistema de control de procesos, desarrollado especialmente para esta tarea y suministrado en contenedores..
Paralelamente al avance de la remoción de tierra, el equipo de congelación se trasladó de una sección a otra para formar una cubierta protectora para los trabajos de construcción del túnel. Una vez superado el canal aluvial, se desmontó el equipo de congelación. El parque, con su bello y antiguo Bäume, no se nota en absoluto que se hayan realizado obras tan pesadas debajo de él.
