La congelación del suelo es una técnica de construcción que se utiliza en circunstancias en las que es necesario estabilizar el suelo para que no se derrumbe junto a las excavaciones o para evitar que los contaminantes derramados en el suelo se filtren. [1] La congelación del suelo se ha utilizado durante al menos cien años.
Se hacen pasar tuberías a través del suelo para congelarlo y luego se hacen pasar refrigerantes por las tuberías, congelando el suelo. [1] El suelo congelado puede ser tan duro como el hormigón.
Algunos proyectos de congelación del suelo utilizan salmuera común como refrigerante, [2] pero otros proyectos se benefician del uso de refrigerantes más exóticos, como el nitrógeno líquido . [1] [3]
El suelo contaminado con elementos radiactivos que se filtraron de la planta nuclear Fukushima Daiichi en Japón fue contenido mediante congelación del suelo. [1]
Un proyecto en Boston conocido como Big Dig utilizó la congelación del suelo durante algunas de sus excavaciones para permitir que sus amplios túneles se construyeran debajo o a través del suelo que sostenía la infraestructura existente que habría sido difícil o costosa de sostener utilizando métodos de excavación más tradicionales. [1]
En el norte de Canadá y en el ártico de Alaska se utilizan sistemas de tuberías pasivas que no requieren ninguna fuente de energía externa para mantener el suelo congelado. [4] Estos sistemas utilizan evaporadores subterráneos y radiadores sobre el suelo llenos de refrigerante líquido. Cuando la temperatura ambiente cae por debajo de la temperatura del suelo, el vapor líquido comienza a condensarse en el radiador, lo que reduce la presión en el sistema y hace que el líquido en el evaporador hierva y se evapore. Este proceso da como resultado la transferencia de calor del suelo al aire y mantiene el suelo en un estado de congelación permanente. [5]
Hani y Evirgen (2023) introdujeron un nuevo método para muestrear suelos granulares sin alterar su estado natural; sugieren utilizar la congelación artificial del suelo, una técnica de mejora del suelo, como una opción en el sitio para aplicaciones de excavación profunda. [6]
La premisa básica detrás de la congelación del suelo es que el suelo, compuesto de fragmentos de minerales y materia orgánica, agua y aire, se vuelve más fuerte y menos penetrable cuando el agua se congela y se expande.
Para mantener el soporte de la cara del túnel, la excavación y el levantamiento con gatos normalmente se realizan de manera alternada en pequeños incrementos, típicamente en el rango de 2 a 4 pies. En la mayoría de los casos, el suelo blando debe tratarse mediante técnicas de mejora del suelo, como congelación del suelo, inyección de lechada, etc., como se analiza en el Capítulo 7 Túneles en terreno blando para mejorar su tiempo de resistencia.
la congelación del suelo con nitrógeno líquido (LIN) ha pasado de ser una aplicación exótica de gas con muchas incertidumbres a convertirse en un procedimiento estándar para tratar suelos inestables y fugas.
El enfriamiento pasivo por medio de tuberías de intercambio de calor a presión fue desarrollado en Alaska por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU. en 1965 para preservar las cimentaciones en permafrost "cálido".
{{cite news}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )La base de la tecnología de termosifón es un dispositivo de transferencia de calor (termosifón) que extrae el calor del suelo durante el invierno y lo transmite al medio ambiente.