Beneficios del cliente
Durante las dos últimas décadas se desarrolló el congelamiento del suelo con nitrógeno líquido (LIN) a partir de la aplicación de un gas exótico con mucha incertidumbre en el procedimiento estándar para tratar suelos inestables y pérdidas.
Emplear este proceso junto con nuestros expertos ofrece numerosas ventajas:
Se puede iniciar rápidamente una planta de congelamiento LIN si se dispone de grandes cantidades de maquinaria en existencia
La inversión para una planta de congelamiento LIN es sólo una parte de la cantidad para instalar una unidad de congelamiento de salmuera
La temperatura del suelo congelado es sustancialmente más baja comparada con el uso de una planta de congelamiento de salmuera, la que aumenta la estabilidad
La baja temperatura de LIN (-196°C o -320.80oF) permite el congelamiento entre 4 y 7 días, que es sustancialmente más rápido que el proceso de congelamiento de salmuera que fácilmente puede tomar un mes
Proceso ecológico, sin sustancias peligrosas, sin vibraciones ni contaminación o extracción de agua subterránea
Proceso de funcionamiento automático
Flexible en diseño de suelo congelado
Combinación de soporte de sellado y estático
Alta tolerancia a la humedad del suelo (5 – 100%)
El suelo congelado es 100% hermético, no se producen pérdidas
La dureza del suelo congelado se compara con el concreto
La solidificación del suelo es solamente temporal. Luego de cerrar el suministro LIN, el suelo congelado se derrite en pocas semanas.
Nitrógeno líquido
El nitrógeno líquido (LIN) se produce en plantas de separación de aire. LIN tiene una temperatura de -196°C (-320.80oF) y se almacena en contenedores al vacío aislados con un volumen de 10.000 litros.
Descripción del proceso instalación
Se instalan tubos de cobre de congelamiento con un diámetro estándar de 54mm con una distancia promedio de 0,5 a 0,8 metros. Dentro de ellos, se instalan tubos bajantes (10 a 12 mm de diámetro).
Congelamiento
El LIN se introduce en los caños por medio de líneas de suministro aisladas. Aquí se vaporiza el LIN, mientras 1kg de LIN está extrayendo una energía de alrededor de 200kJ del suelo circundante que se enfría y se congela.
El GAN (nitrógeno gaseoso) frío vaporizado, también se llama gas de escape, adicionalmente extrae alrededor de 100kJ del suelo. La temperatura del gas de escape se utiliza para controlar una válvula solenoide. De esta manera se garantiza que el flujo sea estable y el uso de LIN más eficiente.
Luego de un tiempo las crecientes áreas congeladas alrededor de los tubos para congelamiento tocan, fusionan y finalmente se agrandan como formando una pared hermética. En alrededor de una semana este proceso forma una pared congelada con un diámetro de 1 metro.
Esta fase llamada establecimiento normalmente dura de cuatro a siete días. El consumo total de LIN en este tiempo es de alrededor de 1500 a 2500 litros por 1m³ de suelo congelado. Las influencias geológicas (fuentes termales, flujo de agua, etc.) pueden influir en este valor.
Mantenimiento del congelado
En la fase subsiguiente de mantenimiento, se reduce el suministro de LIN y el suelo congelado detiene el crecimiento y mantiene su volumen. Mantener 1 m³ de suelo congelado toma alrededor de 90 litros de LIN/día.
Detención del congelamiento
Cuando se detiene el suministro de LIN, el cuerpo escarchado comienza a derretirse y desaparece en pocas semanas.
Diseño de un sitio de congelamiento
Al hacer un diseño de congelamiento para soporte estático y/o propósito de sellado se tienen que tener en cuenta muchos parámetros.
Los dos objetivos principales que tratamos de lograr son:
Seguridad máxima
Consumo minimizado de LIN.
Con la experiencia de más de 100 proyectos de congelamiento y muchos estudios de investigación básica en las últimas tres décadas, podemos ofrecer la mejor solución.
Servicio completo
No sólo entregamos nitrógeno líquido. Según las necesidades del cliente podemos ofrecer:
- Cálculos estáticos
- Perforación
- Instalación
- Mantenimiento.
Cobertura mundial
Junto con nuestro grupo de servicio industrial especializado podemos garantizar calidad globalmente. Nuestros recientes proyectos en Singapur, ya cinco, están funcionando según lo programado a pesar de las difíciles condiciones (45m debajo de la superficie, temperatura de suelo de 26°C 978,80oF, demolición en el túnel).
Estudio de un caso
En Bielefeld, Alemania, un túnel tenía que pasar a través de diferentes formaciones geológicas.
En una parte el techo del túnel fue conducido por capas cuaternarias, donde apareció un surco aluvial que consistía en arena fina barrosa saturada. Esta área fallada con una longitud de casi 50m fue conducida debajo de una protección de congelamiento de nitrógeno.
Los puntos que se tuvieron en cuenta fueron el sub-cruce de un parque con robles viejos. También la pequeña sobrecapa de sólo 7m y el mantenimiento de la función de drenado del suelo fueron datos importantes para el proceso de toma de la decisión de usar congelamiento de hidrógeno.
Se eligió un diseño de congelamiento con forma parecida a un techo. La inclinación fue de 45º. Los tubos de congelamiento se estiraron en la arcilla de roca hermética. Para evitar que las raíces de los robles se dañaran con la escarcha se aislaron las partes superiores de los tubos de congelamiento. También disminuyó el volumen de suelo congelado y se redujo la cantidad de nitrógeno líquido.
Para un aumento en la seguridad se diseñaron mamparas. Las cinco secciones resultantes con una longitud de 10m cada una, disminuyeron el número de circuitos de control. Una sección tenía casi veinticuatro tubos de congelamiento para el techo y aproximadamente ocho tubos de congelameinto para la mampara.
Estos treinta y dos circuitos de control fueron manejados y documentados por medio de nuestro sistema especialmente diseñado de proceso de control contenido.
Paralelo al progreso en la excavación se movió la instalción de congelamiento de una sección a la próxima para construir un refugio para los trabajos del túnel. Luego de haber pasado el surco aluvial se retiró el equipo de congelamiento. Ahora el parque con los robles viejos no muestra signos de este intenso trabajo de construcción.