The bentonite es una arcilla natural compuesta principalmente por montmorillonita que, al mezclarse con agua, se hincha y forma un lodo con propiedades tixotrópicas: en reposo se comporta como un gel y, cuando se agita o se bombea, vuelve a fluir. En túneles, hincas de tubería y perforaciones dirigidas se utiliza para estabilizar el frente de excavación, transportar el material excavado, lubricar la tubería, sellar el terreno y rellenar el espacio anular.
Es uno de los materiales más utilizados en las obras de hinca de tubería y en la horizontal directional drilling, porque permite trabajar bajo el nivel freático y en terrenos poco cohesivos con un control mucho mayor que el agua sola.
1. Qué es la bentonita
La bentonita es una arcilla de origen volcánico rica en montmorillonita, un mineral laminar con una gran capacidad de absorber agua entre sus capas. Esa capacidad es la que le da sus tres propiedades clave en obra:
- Hinchamiento: aumenta varias veces su volumen al hidratarse.
- Tixotropía: forma un gel en reposo y se fluidifica al moverse, lo que permite bombearla y, a la vez, mantener en suspensión las partículas de terreno cuando se detiene la circulación.
- Baja permeabilidad: al filtrarse en el terreno deja una película fina e impermeable (cake o costra) en las paredes de la excavación.
En construcción se distingue habitualmente entre bentonita sódica, con mayor capacidad de hinchamiento y la más empleada para lodos de perforación y tunelación, y bentonita cálcica, de menor hinchamiento. También existen bentonitas activadas o aditivadas para mejorar su rendimiento.
2. Para qué sirve la bentonita en obras SIN zanja
| Function | Cómo actúa | Dónde se aplica |
|---|---|---|
| Estabilizar el frente | El lodo a presión equilibra el empuje del terreno y del agua | Microtuneladoras e hidroescudos |
| Transportar el material excavado | Mantiene en suspensión el detritus hasta la planta de separación | Hidroescudo, HDD, Direct Pipe |
| Lubricar la tubería | Reduce la fricción entre tubería y terreno y, por tanto, los empujes | Hinca de tubería y microtunelación |
| Sellar el terreno | Forma una costra impermeable que limita pérdidas de lodo y entradas de agua | Todas las técnicas con lodos |
| Sostener la perforación | Evita el colapso del taladro mientras se ensancha y se instala la tubería | Horizontal directional drilling |
| Refrigerar y limpiar herramientas | Disipa calor y limpia el cabezal o la broca | Cabezales de corte y brocas |
3. La bentonita en microtúneles e hidroescudos
En las microtuneladoras con circuito de lodos y en los escudos cerrados tipo hidroescudo, la bentonita forma parte del fluido que llena la cámara de excavación. Ese lodo a presión sostiene el frente, evita sobreexcavaciones y asientos, y transporta el terreno excavado hasta la superficie a través de las tuberías de impulsión y retorno.
En superficie, una planta de separación (cribas, hidrociclones y, si es necesario, centrífugas) separa el terreno del lodo para que la bentonita pueda reutilizarse en el circuito.
4. La bentonita en la hinca de tubería
Durante la hinca, la bentonita se inyecta a través de la tubería para crear una capa lubricante en el espacio anular entre la tubería y el terreno. Esa capa reduce la fricción, limita los empujes necesarios y ayuda a que la tubería avance sin dañarse. Puede ampliar información en qué ventajas aporta la inyección de lubricantes en hinca de tubería.
Al terminar la hinca, el lodo lubricante del espacio anular suele sustituirse por una lechada de relleno para dar apoyo definitivo a la tubería.
5. La bentonita en la perforación horizontal dirigida
En la HDD, el lodo bentonítico se bombea por el interior del varillaje y sale por la broca o el escariador. Sus funciones son sostener las paredes del taladro, arrastrar el detritus hacia los pozos o fosos de salida, refrigerar las herramientas y lubricar la tubería durante el tiro final (pullback). Más información en cómo funciona la perforación horizontal dirigida.
6. Qué parámetros del lodo bentonítico se controlan
- Dosificación de bentonita por metro cúbico de agua.
- Slurry density.
- Viscosidad (por ejemplo, con embudo Marsh) y propiedades reológicas.
- Filtrado y espesor de la costra.
- Contenido de arena o de sólidos.
- pH y calidad del agua de mezcla (dureza, salinidad).
- Tiempo de hidratación antes de su uso.
Estos parámetros se ajustan al terreno: en gravas y arenas permeables se busca un lodo que selle rápidamente, mientras que en arcillas puede ser necesario añadir polímeros inhibidores para evitar que el terreno se pegue o se hinche.
7. Bentonita y polímeros: cuándo se combinan
La bentonita no siempre se usa sola. Los polímeros se añaden para mejorar la viscosidad, reducir el filtrado, encapsular arcillas o aumentar la capacidad de lubricación. En terrenos muy arcillosos, en agua salina o en ambientes marinos, la formulación del lodo debe estudiarse específicamente, porque la sal y algunos minerales reducen el hinchamiento de la bentonita.
8. Gestión del lodo bentonítico al terminar la obra
El lodo usado se recupera en la planta de separación y se reutiliza mientras mantiene sus propiedades. El excedente y los lodos agotados deben gestionarse conforme a la normativa ambiental aplicable, normalmente mediante deshidratación y entrega a gestor autorizado, evitando vertidos al terreno o a cauces.
Information Needed to Review the Project
Para definir el tipo de lodo y su control conviene aportar: técnica prevista (microtúnel, hinca, HDD o Direct Pipe), diámetro y longitud de la conducción, perfil geotécnico, granulometría y permeabilidad del terreno, presencia de arcillas, nivel freático, salinidad del agua, espacio disponible para la planta de lodos, condicionantes ambientales y requisitos de gestión de residuos.
CTA: Request a revisión técnica de su proyecto SIN zanja para definir la tecnología y el sistema de lodos más adecuado al terreno.
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